高考第61课椭圆的几何性质

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椭圆的简单几何性质课件

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椭圆的简单几何性质课件椭圆的简单几何性质椭圆,作为一种常见的几何形状,具有许多有趣的性质和特点。

在这篇文章中,我们将探讨椭圆的一些简单几何性质,帮助读者更好地理解和应用椭圆。

一、椭圆的定义和基本元素椭圆是指平面上到两个固定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点的轨迹。

这两个固定点称为焦点,连接两个焦点的线段称为主轴,主轴的中点称为椭圆的中心。

椭圆的两个焦点与中心之间的距离称为焦距,记为c。

椭圆的长轴长度为2a,短轴长度为2b,其中a大于b。

二、椭圆的离心率和焦半径椭圆的离心率是一个重要的参数,用e表示。

离心率的定义是焦距与长轴长度的比值,即e=c/a。

离心率可以用来描述椭圆的扁平程度,当离心率接近于0时,椭圆趋近于圆形;当离心率接近于1时,椭圆趋近于直线。

与离心率相关的概念是焦半径。

焦半径是指从椭圆上的任意一点到两个焦点的距离之和,记为r。

根据焦半径的定义,我们可以得到一个重要的结论:椭圆上的任意一点到两个焦点的距离之和等于2a,即r=2a。

三、椭圆的方程和参数方程椭圆的方程是描述椭圆上的点的数学表达式。

椭圆的标准方程是(x-h)^2/a^2+(y-k)^2/b^2=1,其中(h,k)是椭圆的中心坐标。

根据椭圆的定义,我们可以得到一个重要的性质:椭圆上的任意一点到中心的距离与椭圆的长轴、短轴长度之间存在一定的关系,即(x-h)^2/a^2+(y-k)^2/b^2=1。

除了标准方程,椭圆还可以用参数方程来表示。

参数方程是通过引入一个参数t,将椭圆上的点的坐标表示为x=a*cos(t)+h,y=b*sin(t)+k。

参数方程的优点是可以方便地描述椭圆上的点的运动和变化。

四、椭圆的性质和应用椭圆具有许多有趣的性质和应用。

首先,椭圆是一个闭合曲线,它的形状稳定且对称。

其次,椭圆上的点到两个焦点的距离之和是常数,这个性质可以应用于天文学中的行星轨道计算、卫星轨道设计等领域。

此外,椭圆还有许多与切线、法线、对称性等相关的性质。

椭圆的简单几何性质ppt课件

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由 e 1 ,得 1 k 1 ,即 k 5 .
2
94
4
∴满足条件的 k 4 或 k 5 .
4
例3:酒泉卫星发射中心将一颗人造卫星送入到 距地球表面近地点(离地面 近的点)高度约200km, 远地点(离地面最远的点)高度约350km的椭圆轨 道(将地球看作一个球,其半径约为6371km),求 椭圆轨道的标准方程。(注:地心(地球的中心)位
2.椭圆的标准方程
标准方程 图形
焦点在x轴上
x2 + y2 = 1a > b > 0
a2 b2
y P
F1 O F2
x
焦点在y轴上
x2 + y2 = 1a > b > 0
b2 a2
y
F2
P
O
x
F1
焦点坐标 a、b、c 的关系 焦点位置的判断
F1 -c , 0,F2 c , 0
F1 0,- c,F2 0,c
分别叫做椭圆的长轴和短轴。 A1
o
A2 x
B2(0,-b)
a、b分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长。
思考:椭圆的焦点与椭圆的长轴、短轴有什么关系? 焦点落在椭圆的长轴上
椭圆的简单几何性质
长轴:线段A1A2; 长轴长
短轴:线段B1B2; 短轴长
注意
焦距
|A1A2|=2a |B1B2|=2b |F1F2| =2c
y
B2(0,b)
①a和b分别叫做椭圆的 A1 (-a, 0)
b
a
A2 (a, 0)
长半轴长和短半轴长;
F1 a
o c F2 x
② a2=b2+c2,|B2F2|=a;
B1(0,-b)

高考数学一轮复习考点知识专题讲解61---椭圆及其性质

高考数学一轮复习考点知识专题讲解61---椭圆及其性质

高考数学一轮复习考点知识专题讲解椭圆及其性质考点要求1.理解椭圆的定义、几何图形、标准方程.2.掌握椭圆的简单几何性质(范围、对称性、顶点、离心率).3.掌握椭圆的简单应用.知识梳理1.椭圆的定义把平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F 1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.两个定点F1,F2叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离|F1F2|叫做椭圆的焦距.2.椭圆的简单几何性质焦点的位置焦点在x轴上焦点在y轴上图形标准方程x2a2+y2b2=1(a>b>0)y2a2+x2b2=1(a>b>0)范围-a≤x≤a且-b≤y≤b -b≤x≤b且-a≤y≤a顶点A1(-a,0),A2(a,0)B1(0,-b),B2(0,b)A1(0,-a),A2(0,a)B1(-b,0),B2(b,0)轴长 短轴长为2b ,长轴长为2a焦点 F 1(-c ,0),F 2(c ,0) F 1(0,-c ),F 2(0,c )焦距 |F 1F 2|=2c对称性 对称轴:x 轴和y 轴,对称中心:原点离心率e =ca (0<e <1)a ,b ,c 的关系a 2=b 2+c 2常用结论 椭圆的焦点三角形椭圆上的点P (x 0,y 0)与两焦点构成的△PF 1F 2叫做焦点三角形.如图所示,设∠F 1PF 2=θ.(1)当P 为短轴端点时,θ最大,12F PF S △最大. (2)12F PF S △=12|PF 1||PF 2|sin θ=b 2tan θ2=c |y 0|. (3)|PF 1|max =a +c ,|PF 1|min =a -c . (4)|PF 1|·|PF 2|≤⎝⎛⎭⎪⎫|PF 1|+|PF 2|22=a 2. (5)4c 2=|PF 1|2+|PF 2|2-2|PF 1||PF 2|cos θ. 思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)平面内与两个定点F 1,F 2的距离之和等于常数的点的轨迹是椭圆.(×)(2)椭圆是轴对称图形,也是中心对称图形.(√)(3)y 2m 2+x 2n 2=1(m ≠n )表示焦点在y 轴上的椭圆.(×) (4)x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)的焦距相等.(√) 教材改编题 1.设P 是椭圆x 225+y 216=1上的点,若F 1,F 2是椭圆的两个焦点,则|PF 1|+|PF 2|等于()A .4B .5C .8D .10 答案D解析依椭圆的定义知, |PF 1|+|PF 2|=2×5=10.2.若椭圆C :x 24+y 23=1,则该椭圆上的点到焦点距离的最大值为()A .3B .2+ 3C .2 D.3+1 答案A解析由题意知a =2,b =3,所以c =1,距离的最大值为a +c =3.3.(2022·深圳模拟)已知椭圆C 的焦点在x 轴上,且离心率为12,则C 的方程可以为________.答案x 24+y 23=1(答案不唯一)解析因为焦点在x 轴上,所以设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b 2=1,a >b >0,因为离心率为12,所以c a =12,所以c 2a 2=a 2-b 2a 2=14,则b 2a 2=34.题型一 椭圆的定义及其应用例1(1)已知圆(x +2)2+y 2=36的圆心为M ,设A 是圆上任意一点,N (2,0),线段AN 的垂直平分线交MA 于点P ,则动点P 的轨迹是()A .圆B .椭圆C .双曲线D .抛物线 答案B解析点P 在线段AN 的垂直平分线上,故|PA |=|PN |.又AM 是圆的半径,所以|PM |+|PN |=|PM |+|PA |=|AM |=6>|MN |.由椭圆的定义知,P 的轨迹是椭圆.(2)设点P 为椭圆C :x 2a 2+y 24=1(a >2)上一点,F 1,F 2分别为C 的左、右焦点,且∠F 1PF 2=60°,则△PF 1F 2的面积为________. 答案433解析由题意知,c =a 2-4.又∠F 1PF 2=60°,|F 1P |+|PF 2|=2a , |F 1F 2|=2a 2-4,∴|F 1F 2|2=(|F 1P |+|PF 2|)2-2|F 1P ||PF 2|-2|F 1P |·|PF 2|cos60° =4a 2-3|F 1P |·|PF 2|=4a 2-16,∴|F 1P |·|PF 2|=163, ∴12PF F S △=12|F 1P |·|PF 2|sin60°=12×163×32 =433. 延伸探究 若将本例(2)中“∠F 1PF 2=60°”改成“PF 1⊥PF 2”,求△PF 1F 2的面积. 解∵PF 1⊥PF 2,∴|PF 1|2+|PF 2|2=|F 1F 2|2=4(a 2-4) =4a 2-16,又|PF 1|+|PF 2|=2a , ∴|PF 1|·|PF 2|=8, ∴12PF F S △=4. 教师备选1.△ABC 的两个顶点为A (-3,0),B (3,0),△ABC 周长为16,则顶点C 的轨迹方程为() A.x 225+y 216=1(y ≠0) B.y 225+x 216=1(y ≠0) C.x 216+y 29=1(y ≠0) D.y 216+x 29=1(y ≠0)答案A解析由题知点C 到A ,B 两点的距离之和为10,故C 的轨迹为以A (-3,0),B (3,0)为焦点,长轴长为10的椭圆,故2a =10,c =3,b 2=a 2-c 2=16.所以方程为x 225+y 216=1.又A ,B ,C 三点不能共线,所以x 225+y 216=1(y ≠0).2.若F 1,F 2是椭圆x 29+y 27=1的两个焦点,A 为椭圆上一点,且∠AF 1F 2=45°,则△AF 1F 2的面积为()A .7 B.74 C.72 D.752答案C解析由题意得a =3,b =7,c =2, ∴|F 1F 2|=22,|AF 1|+|AF 2|=6.∵|AF 2|2=|AF 1|2+|F 1F 2|2-2|AF 1|·|F 1F 2|cos45° =|AF 1|2+8-4|AF 1|,∴(6-|AF 1|)2=|AF 1|2+8-4|AF 1|, 解得|AF 1|=72.∴△AF 1F 2的面积S =12×22×72×22=72. 思维升华 椭圆定义的应用技巧(1)椭圆定义的应用主要有:求椭圆的标准方程、求焦点三角形的周长、面积及求弦长、最值和离心率等.(2)通常将定义和余弦定理结合使用求解关于焦点三角形的周长和面积问题.跟踪训练1(1)已知两圆C 1:(x -4)2+y 2=169,C 2:(x +4)2+y 2=9.动圆M 在圆C 1内部且和圆C 1相内切,和圆C 2相外切,则动圆圆心M 的轨迹方程是()A.x264-y248=1 B.x248+y264=1C.x248-y264=1 D.x264+y248=1答案D解析设动圆的圆心M(x,y),半径为r,圆M与圆C1:(x-4)2+y2=169内切,与圆C2:(x+4)2+y2=9外切.所以|MC1|=13-r,|MC2|=3+r.|MC1|+|MC2|=16>|C1C2|=8,由椭圆的定义,M的轨迹是以C1,C2为焦点,长轴长为16的椭圆.则a=8,c=4,所以b2=82-42=48,动圆的圆心M的轨迹方程为x264+y248=1.(2)(2022·武汉调研)设椭圆x24+y23=1的一个焦点为F,则对于椭圆上两动点A,B,△ABF周长的最大值为()A.4+ 5 B.6 C.25+2 D.8答案D解析设F1为椭圆的另外一个焦点,则由椭圆的定义可得|AF|+|BF|+|AB|=2a-|AF1|+2a-|BF1|+|AB|=4a+|AB|-|BF1|-|AF1|=8+|AB|-|BF1|-|AF1|,当A,B,F1三点共线时,|AB|-|BF1|-|AF1|=0,当A,B,F1三点不共线时,|AB|-|BF1|-|AF1|<0,所以当A,B,F1三点共线时,△ABF的周长取得最大值8.题型二椭圆的标准方程命题点1定义法例2已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为()A.x22+y2=1B.x23+y22=1C.x24+y23=1D.x25+y24=1答案B解析设椭圆的标准方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0),由椭圆定义可得|AF1|+|AB|+|BF1|=4a. ∵|AB|=|BF1|,∴|AF1|+2|AB|=4a.又|AF2|=2|F2B|,∴|AB|=32|AF2|,∴|AF1|+3|AF2|=4a.又|AF1|+|AF2|=2a,∴|AF2|=a,∴A为椭圆的短轴端点.如图,不妨设A(0,b),又F 2(1,0),AF 2—→=2F 2B —→, ∴B ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,-b 2.将B 点坐标代入椭圆方程x 2a 2+y 2b 2=1,得94a 2+b 24b2=1, ∴a 2=3,b 2=a 2-c 2=2. ∴椭圆C 的方程为x 23+y 22=1.命题点2待定系数法例3已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点P 1(6,1),P 2(-3,-2),则该椭圆的方程为________. 答案x 29+y 23=1解析设椭圆的方程为mx 2+ny 2=1(m >0,n >0,且m ≠n ). 因为椭圆经过P 1,P 2两点, 所以点P 1,P 2的坐标满足椭圆方程,则⎩⎨⎧6m +n =1,3m +2n =1,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =19,n =13.所以所求椭圆的方程为x 29+y 23=1.教师备选1.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,离心率为12,过F 2的直线与椭圆C 交于A ,B 两点,若△F 1AB 的周长为8,则椭圆方程为() A.x 24+y 23=1 B.x 216+y 212=1C.x 22+y 2=1 D.x 24+y 22=1 答案A 解析如图,由椭圆的定义可知,△F 1AB 的周长为4a , 所以4a =8,a =2, 又离心率为12,所以c =1,b 2=3, 所以椭圆方程为x 24+y 23=1.2.设椭圆x 2m 2+y 2n 2=1(m >0,n >0)的右焦点为(2,0),离心率为22,则此椭圆的方程为________.答案x 28+y 24=1解析椭圆的右焦点为(2,0), 所以m 2-n 2=4,e =22=2m,所以m =22,代入m 2-n 2=4,得n 2=4, 所以椭圆方程为x 28+y 24=1.思维升华 根据条件求椭圆方程的主要方法(1)定义法:根据题目所给条件确定动点的轨迹满足椭圆的定义.(2)待定系数法:根据题目所给的条件确定椭圆中的a ,b .当不知焦点在哪一个坐标轴上时,一般可设所求椭圆的方程为mx 2+ny 2=1(m >0,n >0,m ≠n ),不必考虑焦点位置,用待定系数法求出m ,n 的值即可.跟踪训练2(1)已知椭圆的两个焦点为F 1(-5,0),F 2(5,0),M 是椭圆上一点,若MF 1⊥MF 2,|MF 1|·|MF 2|=8,则该椭圆的方程是() A.x 27+y 22=1 B.x 22+y 27=1 C.x 29+y 24=1 D.x 24+y 29=1 答案C解析设|MF 1|=m ,|MF 2|=n , 因为MF 1⊥MF 2,|MF 1|·|MF 2|=8, |F 1F 2|=25,所以m 2+n 2=20,mn =8, 所以(m +n )2=36,所以m +n =2a =6,所以a =3. 因为c =5, 所以b =a 2-c 2=2. 所以椭圆的方程是x 29+y 24=1.(2)已知F 1(-1,0),F 2(1,0)是椭圆C 的两个焦点,过F 2且垂直于x 轴的直线交C 于A ,B 两点,且|AB |=3,则C 的方程为() A.x 22+y 2=1 B.x 23+y 22=1 C.x 24+y 23=1 D.x 25+y 24=1 答案C解析如图,|AF 2|=12|AB |=32,|F 1F 2|=2,由椭圆定义, 得|AF 1|=2a -32.①在Rt△AF 1F 2中,|AF 1|2=|AF 2|2+|F 1F 2|2=⎝ ⎛⎭⎪⎫322+22.②由①②得a =2,∴b 2=a 2-c 2=3. ∴椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.题型三 椭圆的几何性质 命题点1离心率例4(1)(2022·湛江模拟)已知F 是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的右焦点,过椭圆C 的下顶点且斜率为34的直线与以点F 为圆心、半焦距为半径的圆相切,则椭圆C 的离心率为()A.55 B.12 C.33 D.22答案A解析过椭圆C 的下顶点(0,-b )且斜率为34的直线方程为y =34x -b ,即34x -y -b =0,F (c ,0),由点到直线距离公式, 得c =⎪⎪⎪⎪⎪⎪34c -b ⎝ ⎛⎭⎪⎫342+1,即c 2=-32bc +b 2,即(2c -b )(c +2b )=0,则2c -b =0,b =2c .又a 2=b 2+c 2,即a 2=(2c )2+c 2=5c 2, 解得c a =55. (2)已知F 1,F 2分别是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,若椭圆上存在点P ,使∠F 1PF 2=90°,则椭圆的离心率e 的取值范围为()A.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,22 B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫22,1C.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,32 D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,1答案B解析若椭圆上存在点P ,使得PF 1⊥PF 2,则以原点为圆心,F 1F 2为直径的圆与椭圆必有交点,如图,可得c ≥b ,即c 2≥b 2, 所以2c 2≥a 2,即e 2≥12,又e <1,所以e ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫22,1.思维升华 求椭圆离心率或其范围的方法 (1)直接求出a ,c ,利用离心率公式e =ca求解.(2)由a 与b 的关系求离心率,利用变形公式e =1-b 2a2求解. (3)构造a ,c 的齐次式.可以不求出a ,c 的具体值,而是得出a 与c 的关系,从而求得e .命题点2与椭圆有关的范围(最值)例5(1)以椭圆上一点和两个焦点为顶点的三角形的面积的最大值为1,则椭圆长轴长的最小值为()A .1 B. 2 C .2 D .2 2 答案D解析设a ,b ,c 分别为椭圆的长半轴长、短半轴长、半焦距,依题意知,当三角形的高为b 时,以椭圆上一点和两个焦点为顶点的三角形的面积最大,所以12×2cb =1,故bc=1,故2a =2b 2+c 2≥22bc =22(当且仅当b =c =1时取等号).(2)如图,焦点在x 轴上的椭圆x 24+y 2b 2=1(b >0)的离心率e =12,F ,A 分别是椭圆的左焦点和右顶点,P 是椭圆上任意一点,则PF →·PA →的最大值为________.答案4解析由题意知a =2,因为e =c a =12,所以c =1, 所以b 2=a 2-c 2=3, 故椭圆的方程为x 24+y 23=1.设P 点的坐标为(x 0,y 0), 所以-2≤x 0≤2,-3≤y 0≤ 3. 因为F (-1,0),A (2,0), 所以PF →=(-1-x 0,-y 0), PA →=(2-x 0,-y 0),所以PF →·PA →=x 20-x 0-2+y 20=14x 20-x 0+1=14(x 0-2)2,所以当x0=-2时,PF→·PA→取得最大值4.教师备选1.嫦娥四号在绕月飞行时是以月球球心为一个焦点的椭圆形轨道,如图中轨道③所示,其近月点与月球表面距离为100公里,远月点与月球表面距离为400公里,已知月球的直径约为3476公里,则下列选项中正确的是()A.焦距长约为400公里 B.长轴长约为3988公里C.两焦点坐标约为(±150,0) D.离心率约为75 994答案D解析设该椭圆的长半轴长为a,半焦距长为c.依题意可得月球半径约为12×3476=1738,a-c=100+1738=1838,a+c=400+1738=2138,所以2a=1838+2138=3976,a=1988,c=2138-1988=150,2c=300,椭圆的离心率约为e=ca=1501988=75994,可得D正确,A,B错误;因为没有给坐标系,焦点坐标不确定,所以C错误.2.(2022·太原模拟)若点O 和点F 分别为椭圆x 24+y 23=1的中心和左焦点,点P 为椭圆上的任意一点,则OP →·FP →的最大值为()A .2B .3C .6D .8 答案C解析由椭圆x 24+y 23=1可得F (-1,0),点O (0,0).设P (x ,y )(-2≤x ≤2).则OP →·FP →=x 2+x +y 2=x 2+x +3⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 24=14x 2+x +3=14(x +2)2+2,-2≤x ≤2, 当且仅当x =2时,OP →·FP →取得最大值6.思维升华 与椭圆有关的最值或范围问题的求解方法 (1)利用数形结合、几何意义,尤其是椭圆的性质; (2)利用函数,尤其是二次函数; (3)利用不等式,尤其是基本不等式.跟踪训练3(1)(2022·济南质检)设椭圆E 的两焦点分别为F 1,F 2,以F 1为圆心,|F 1F 2|为半径的圆与E 交于P ,Q 两点.若△PF 1F 2为直角三角形,则E 的离心率为() A.2-1 B.5-12 C.22D.2+1 答案A解析不妨设椭圆E 的方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),如图所示,∵△PF 1F 2为直角三角形, ∴PF 1⊥F 1F 2,又|PF 1|=|F 1F 2|=2c , ∴|PF 2|=22c ,∴|PF 1|+|PF 2|=2c +22c =2a , ∴椭圆E 的离心率e =c a=2-1.(2)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),点A ,B 是长轴的两个端点,若椭圆上存在点P ,使得∠APB =120°,则该椭圆的离心率的取值范围是() A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫63,1 B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,1 C.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,22 D.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,34答案A 解析如图,当P 在上顶点时,∠APB 最大, 此时∠APB ≥120°,则∠APO ≥60°,所以tan∠APO ≥tan60°=3, 即a b≥3,a 2≥3b 2,a 2≥3(a 2-c 2), 所以2a 2≤3c 2,则c a ≥63, 所以椭圆的离心率的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫63,1.课时精练1.已知动点M 到两个定点A (-2,0),B (2,0)的距离之和为6,则动点M 的轨迹方程为() A.x 29+y 2=1 B.y 29+x 25=1C.y 29+x 2=1D.x 29+y 25=1 答案D解析由题意有6>2+2=4,故点M 的轨迹为焦点在x 轴上的椭圆, 则2a =6,c =2,故a 2=9, 所以b 2=a 2-c 2=5, 故椭圆的方程为x 29+y 25=1.2.若椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的短轴长等于焦距,则椭圆的离心率为()A.12B.33C.22D.24 答案C解析依题意可知,c =b , 又a =b 2+c 2=2c , ∴椭圆的离心率e =ca =22. 3.椭圆x 22+y 2=1的两个焦点分别是F 1,F 2,点P 是椭圆上任意一点,则PF 1—→·PF 2—→的取值范围是()A .[-1,1]B .[-1,0]C .[0,1]D .[-1,2] 答案C解析设F 1为左焦点,则由椭圆方程得F 1(-1,0),F 2(1,0), 设P (x ,y ),-2≤x ≤2,∴PF 1—→=(-1-x ,-y ),PF 2—→=(1-x ,-y ), 则PF 1—→·PF 2—→=x 2+y 2-1=x 22∈[0,1].4.设e 是椭圆x 24+y 2k =1的离心率,且e ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1,则实数k 的取值范围是()A .(0,3) B.⎝ ⎛⎭⎪⎫3,163C .(0,3)∪⎝ ⎛⎭⎪⎫163,+∞ D .(0,2)答案C解析当k >4时,c =k -4, 由条件知14<k -4k <1,解得k >163; 当0<k <4时,c =4-k , 由条件知14<4-k4<1,解得0<k <3.5.已知F 1,F 2分别是椭圆的左、右焦点,现以F 2为圆心作一个圆恰好经过椭圆中心并且交椭圆于点M ,N ,若过F 1的直线MF 1是圆F 2的切线,则椭圆的离心率为() A.3-1 B .2- 3 C.22 D.32答案A解析∵过F 1的直线MF 1是圆F 2的切线, ∴∠F 1MF 2=90°,|MF 2|=c , ∵|F 1F 2|=2c , ∴|MF 1|=3c , 由椭圆定义可得|MF 1|+|MF 2|=c +3c =2a , ∴椭圆的离心率e =21+3=3-1.6.(2022·济南模拟)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,且|F 1F 2|=2,点P (1,1)在椭圆内部,点Q 在椭圆上,则以下说法不正确的是()A .|QF 1|+|QP |的最小值为2a -1B .椭圆C 的短轴长可能为2C .椭圆C 的离心率的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,5-12 D .若PF 1—→=F 1Q —→,则椭圆C 的长轴长为5+17 答案B解析由题意可知2c =2,则c =1,因为点Q 在椭圆上, 所以|QF 1|+|QF 2|=2a ,|QF 1|+|QP |=2a -|QF 2|+|QP |, 又-1≤-|QF 2|+|QP |≤1,所以A 正确; 因为点P (1,1)在椭圆内部,所以b >1,2b >2, 所以B 错误;因为点P (1,1)在椭圆内部,所以1a 2+1b2<1,即b 2+a 2-a 2b 2<0,又c =1,b 2=a 2-c 2, 所以(a 2-1)+a 2-a 2(a 2-1)<0, 化简可得a 4-3a 2+1>0(a >1), 解得a 2>3+52或a 2<3-52(舍去), 则椭圆C 的离心率e =ca<13+52=15+12=5-12,又0<e <1,所以椭圆C 的离心率的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,5-12, 所以C 正确;由PF 1—→=F 1Q —→可得,F 1为PQ 的中点, 而P (1,1),F 1(-1,0), 所以Q (-3,-1), |QF 1|+|QF 2|=(-3+1)2+(-1-0)2+(-3-1)2+(-1-0)2 =5+17=2a , 所以D 正确.7.如图是篮球在太阳光照射下的影子,已知篮球的直径为22cm ,现太阳光与地面的夹角为60°,则此椭圆形影子的离心率为________.答案12解析由图可得,椭圆的短轴长2b =22⇒b =11,2a =22sin60°=2232⇒a =223,∴e =c a=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2=1-34=12. 8.(2021·全国甲卷)已知F 1,F 2为椭圆C :x 216+y 24=1的两个焦点,P ,Q 为C 上关于坐标原点对称的两点,且|PQ |=|F 1F 2|,则四边形PF 1QF 2的面积为________. 答案8解析根据椭圆的对称性及|PQ |=|F 1F 2|可以得到四边形PF 1QF 2为对角线相等的平行四边形,所以四边形PF 1QF 2为矩形.设|PF 1|=m ,则|PF 2|=2a -|PF 1|=8-m ,则|PF 1|2+|PF 2|2=m 2+(8-m )2=2m 2+64-16m =|F 1F 2|2=4c 2=4(a 2-b 2)=48,得m (8-m )=8,所以四边形PF 1QF 2的面积为|PF 1|×|PF 2|=m (8-m )=8. 9.已知椭圆的长轴长为10,两焦点F 1,F 2的坐标分别为(3,0)和(-3,0). (1)求椭圆的标准方程;(2)若P 为短轴的一个端点,求△F 1PF 2的面积. 解(1)设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0), 依题意得⎩⎨⎧2a =10,c =3,因此a =5,b =4,所以椭圆的标准方程为x 225+y 216=1.(2)易知|y P |=4,又c =3,所以12F PF S △=12|y P |×2c =12×4×6=12.10.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),焦点F 1(-c ,0),F 2(c ,0),左顶点为A ,点E 的坐标为(0,c ),A 到直线EF 2的距离为62b .(1)求椭圆C 的离心率;(2)若P 为椭圆C 上的一点,∠F 1PF 2=60°,△PF 1F 2的面积为3,求椭圆C 的方程. 解(1)由题意得,A (-a ,0),EF 2:x +y =c , 因为A 到直线EF 2的距离为62b , 即|-a -c |12+12=62b ,所以a +c =3b ,即(a +c )2=3b 2,又b 2=a 2-c 2, 所以(a +c )2=3(a 2-c 2), 所以2c 2+ac -a 2=0, 因为离心率e =c a, 所以2e 2+e -1=0, 解得e =12或e =-1(舍),所以椭圆C 的离心率为12.(2)由(1)知离心率e =c a =12,即a =2c ,①因为∠F 1PF 2=60°,△PF 1F 2的面积为3, 则12|PF 1||PF 2|sin60°=3, 所以|PF 1||PF 2|=4,又⎩⎨⎧|PF 1|+|PF 2|=2a ,|PF 1|2+|PF 2|2-2|PF 1||PF 2|cos60°=(2c )2,所以a 2-c 2=3,②联立①②得a =2,c =1,所以b 2=a 2-c 2=3, 所以椭圆C 的标准方程为x 24+y 23=1.11.(2022·大连模拟)已知椭圆C :x 216+y 29=1的左、右焦点分别是F 1,F 2,左、右顶点分别是A 1,A 2,点P 是椭圆C 上异于A 1,A 2的任意一点,则下列说法正确的是() A .|PF 1|+|PF 2|=4B .存在点P 满足∠F 1PF 2=90°C .直线PA 1与直线PA 2的斜率之积为-916D .若△F 1PF 2的面积为27,则点P 的横坐标为453答案C解析由椭圆方程知a =4,b =3,c =7, |PF 1|+|PF 2|=2a =8,A 错误; 当P 在椭圆上、下顶点时, cos∠F 1PF 2=2a 2-4c 22a 2=18>0,即∠F 1PF 2最大值小于π2,B 错误; 若P (x ′,y ′),则1PA k =y ′x ′+4,2PA k =y ′x ′-4,有1PA k ·2PA k =y ′2x ′2-16,而x ′216+y ′29=1,所以-16y ′2=9(x ′2-16), 即有1PA k ·2PA k =-916,C 正确;若P (x ′,y ′),△F 1PF 2的面积为27, 即2c ·|y ′|2=27, 故y ′=±2,代入椭圆方程得x ′=±453,D 错误. 12.2021年10月16日,神舟十三号发射圆满成功,人民日报微博发了一条“跨越时空的同一天”,致敬每一代人的拼搏!已知飞船在以地球为焦点的椭圆轨道上绕地球运行时,其运行速度是变化的,速度的变化服从面积守恒规律,即飞船的向径(卫星与地球的连线)在相同的时间内扫过的面积相等.设椭圆的长轴长、焦距分别为2a ,2c ,下列结论不正确的是()A .飞船向径的取值范围是[a -c ,a +c ]B .飞船在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间C .飞船向径的最小值与最大值的比值越大,椭圆轨道越扁D .飞船运行速度在近地点时最大,在远地点时最小答案C解析根据椭圆定义知飞船向径的取值范围是[a -c ,a +c ],A 正确;当飞船在左半椭圆弧上运行时,对应的面积更大,根据面积守恒规律,知在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间,B 正确;a -c a +c =1-e 1+e =21+e-1,比值越大,则e 越小,椭圆轨道越圆,C 错误; 根据面积守恒规律,飞船在近地点时向径最小,故速度最大,在远地点时向径最大,故速度最小,D 正确.13.设F 1,F 2分别是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,若在直线x =a 2c 上存在点P ,使线段PF 1的中垂线过点F 2,则椭圆离心率的取值范围是() A.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,22 B.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,33C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫22,1D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫33,1 答案D解析设P ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2c ,m ,F 1(-c ,0),F 2(c ,0),由线段PF 1的中垂线过点F 2得 |PF 2|=|F 1F 2|, 即⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2c -c 2+m 2=2c , 得m 2=4c 2-⎝⎛⎭⎪⎫a 2c -c 2=-a 4c 2+2a 2+3c 2≥0, 即3c 4+2a 2c 2-a 4≥0,得3e 4+2e 2-1≥0,解得e 2≥13,又0<e <1,故33≤e <1. 14.(2021·浙江)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),焦点F 1(-c ,0),F 2(c ,0)(c >0).若过F 1的直线和圆⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12c 2+y 2=c 2相切,与椭圆的第一象限交于点P ,且PF 2⊥x 轴,则该直线的斜率是________,椭圆的离心率是________. 答案25555解析设过F 1的直线与圆的切点为M ,圆心A ⎝ ⎛⎭⎪⎫12c ,0,则|AM |=c ,|AF 1|=32c ,所以|MF 1|=52c , 所以该直线的斜率k =|AM ||MF 1|=c 52c =255. 因为PF 2⊥x 轴,所以|PF 2|=b 2a ,又|F 1F 2|=2c ,所以k =255=b 2a 2c =a 2-c 22ac =1-e 22e (0<e <1),得e =55.15.已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的短轴长为2,上顶点为A ,左顶点为B ,左、右焦点分别为F 1,F 2,且△F 1AB 的面积为2-32,若点P 为椭圆上的任意一点,则1|PF 1|+1|PF 2|的取值范围是________. 答案[1,4]解析由已知得2b =2,故b =1. ∵△F 1AB 的面积为2-32,∴12(a -c )b =2-32, ∴a -c =2-3,又a 2-c 2=(a -c )(a +c )=b 2=1, ∴a =2,c =3, ∴1|PF 1|+1|PF 2|=|PF 1|+|PF 2||PF 1||PF 2|=2a|PF 1|(2a -|PF 1|)=4-|PF 1|2+4|PF 1|.又2-3≤|PF 1|≤2+3, ∴1≤-|PF 1|2+4|PF 1|≤4,∴1≤1|PF 1|+1|PF 2|≤4, 即1|PF 1|+1|PF 2|的取值范围为[1,4].16.已知F 1,F 2是椭圆的两个焦点,P 为椭圆上一点,∠F 1PF 2=60°.(1)求椭圆的离心率的取值范围;(2)求证:△F 1PF 2的面积只与椭圆的短轴长有关.(1)解不妨设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),焦距为2c . 在△F 1PF 2中,由余弦定理得,cos60°=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|=(|PF 1|+|PF 2|)2-2|PF 1|·|PF 2|-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|, 即4a 2-2|PF 1|·|PF 2|-4c 22|PF 1|·|PF 2|=12, 所以|PF 1|·|PF 2|=4a 2-2|PF 1|·|PF 2|-4c 2,所以3|PF 1|·|PF 2|=4b 2,所以|PF 1|·|PF 2|=4b 23. 又因为|PF 1|·|PF 2|≤⎝ ⎛⎭⎪⎫|PF 1|+|PF 2|22=a 2, 当且仅当|PF 1|=|PF 2|时等号成立,所以3a 2≥4(a 2-c 2), 所以c a ≥12,所以e ≥12. 又因为0<e <1,所以所求椭圆的离心率的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1. (2)证明由(1)可知|PF 1|·|PF 2|=43b 2, 所12F PF S △=12|PF 1|·|PF 2|sin 60° =12×43b 2×32=33b 2, 所以△F 1PF 2的面积只与椭圆的短轴长有关.。

椭圆的几何性质ppt课件

椭圆的几何性质ppt课件

的对称轴,坐标原点是对称中心. 椭圆的对称中
(3)顶点
在方程①中,令
= 0,得
轴有两个交点,可以记作
=−


1 (0,
− ),
交点,即
的顶点.
= ,可知椭圆
2 (0,
1, 2

=−
1(

− ,0),

). 因此,椭圆
= ,可知椭圆
2(
,0);令

= 0 ,得
轴也有两个交点,可以记
与它的对称轴共有 4 个
=− , = , =− , =
x
a 且 b
y
b ,这说明,椭圆
所围成的矩形内,如图所示.
(2)对称性
如果 ( , ) 是方程①的一组解,则不难看出,( − , ),( , − ),( − , − )
都是方程的解,这说明椭圆
因此,
轴、
心也称为椭圆的中心.
关于
轴是椭圆
轴、
轴、坐标原点对称,如图所示.
1 , 2 ,如图所示,这四个点都称为椭圆
注意到
1 2
椭圆的长轴,线段
=2 ,
1
而且椭圆的长轴长为 2
2
1 2
=2
,而且
>
> 0 ,所以线段
1 2
称为
称为椭圆的短轴. 显然,椭圆的两个焦点在它的长轴上,
,短轴长为 2 .
于是, ,
距为 2 ,则
分别是椭圆的半长轴长和半短轴长,如果设椭圆的焦
是椭圆的半焦距,由
轴上的椭圆是一致的,如图所示.
例 1 求下列方程表示的椭圆的长轴长、半短轴长、焦点坐标以及离心率:

高考数学椭圆的知识点

高考数学椭圆的知识点

高考数学椭圆的知识点高考数学中,椭圆是一个重要的几何形状,涉及到的知识点相对较多。

在这篇文章中,我们将探讨椭圆的性质、方程、焦点等相关概念,并且通过一些实例帮助读者更好地理解椭圆的应用。

一、椭圆的性质椭圆是一个闭合的曲线,可以通过一个固定点(称为焦点)和离焦点的距离之和的大小来定义。

具体来说,对于一个给定的椭圆,离焦点的距离之和等于定值2a,其中a是椭圆的半长轴(长轴长度的一半)。

除了焦点和半长轴,椭圆还有一些其他重要的性质。

例如,椭圆的中点称为中心,位于中心的直线称为主轴。

椭圆的半短轴(短轴长度的一半)用b表示,它与椭圆的半长轴有一定的关系,即b^2 = a^2 -c^2,其中c是焦点到中心的距离。

二、椭圆的方程椭圆的方程可以通过两种形式来表示,一种是标准方程,另一种是一般方程。

标准方程是这样的:(x-h)^2/a^2 + (y-k)^2/b^2 = 1,其中(h, k)是椭圆的中心坐标。

一般方程则可以表达为Ax^2 + By^2 + Cx + Dy + E = 0,其中A、B、C、D、E是常数。

根据椭圆的方程,我们可以了解到椭圆的形状、大小以及位置等信息。

三、焦点与直角关系除了上述基本概念和性质,椭圆还与焦点和直角有一定的关系。

我们知道,对于一个椭圆来说,焦点和圆心确定的直角称为椭圆的焦点直角。

椭圆上的任意一点与焦点和圆心连成的三条线段构成一个直角。

这个直角关系在解决一些几何问题时非常有用,可以帮助我们确定和利用椭圆的性质,从而解决一些复杂的数学题目。

四、椭圆的应用举例椭圆的应用在生活和科学中是广泛存在的。

下面,我们通过一些例子来说明椭圆的实际应用。

1.卫星轨道:卫星绕地球运行的轨道往往是一个椭圆。

利用椭圆的性质,科学家可以计算出卫星的运行速度和轨道大小,从而更好地控制和管理卫星。

2.天体运动:行星、彗星等天体的运动轨迹也是椭圆。

通过研究椭圆轨道,天文学家可以了解天体的运动规律,从而预测天体的位置和行为。

《椭圆的几何性质》 讲义

《椭圆的几何性质》 讲义

《椭圆的几何性质》讲义一、椭圆的定义椭圆是平面内到定点 F1、F2 的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的动点 P 的轨迹。

其中,定点 F1、F2 称为椭圆的焦点,两焦点之间的距离|F1F2|称为焦距。

二、椭圆的标准方程1、焦点在 x 轴上的椭圆标准方程:\(\frac{x^2}{a^2} +\frac{y^2}{b^2} = 1\)(\(a > b > 0\)),其中\(a\)为椭圆的长半轴长,\(b\)为椭圆的短半轴长,\(c\)满足\(c^2 = a^2b^2\)。

2、焦点在 y 轴上的椭圆标准方程:\(\frac{y^2}{a^2} +\frac{x^2}{b^2} = 1\)(\(a > b > 0\))。

三、椭圆的对称性1、关于 x 轴对称:将椭圆上任意一点\((x,y)\)的纵坐标变为\(y\),得到的点\((x,y)\)仍在椭圆上。

2、关于 y 轴对称:将椭圆上任意一点\((x,y)\)的横坐标变为\(x\),得到的点\((x,y)\)仍在椭圆上。

3、关于原点对称:将椭圆上任意一点\((x,y)\)的横、纵坐标都变为\(x\)、\(y\),得到的点\((x,y)\)仍在椭圆上。

四、椭圆的顶点1、焦点在 x 轴上的椭圆,顶点坐标为\((\pm a, 0)\),\((0, \pm b)\)。

2、焦点在 y 轴上的椭圆,顶点坐标为\((0, \pm a)\),\((\pm b, 0)\)。

五、椭圆的范围1、焦点在 x 轴上的椭圆:\(a \leq x \leq a\),\(b \leq y\leq b\)。

2、焦点在 y 轴上的椭圆:\(b \leq x \leq b\),\(a \leq y\leq a\)。

六、椭圆的离心率椭圆的离心率\(e =\frac{c}{a}\)(\(0 < e < 1\)),它反映了椭圆的扁平程度。

当\(e\)越接近 0,椭圆越接近于圆;当\(e\)越接近 1,椭圆越扁。

椭圆的几何性质知识点归纳及典型例题及练习(付答案)

椭圆的几何性质知识点归纳及典型例题及练习(付答案)

(一)椭圆的定义:1、椭圆的定义:平面与两个定点F i 、F 2的距离之和等于定长(大于 IRF 2I )的点的轨迹叫做椭圆。

这两个定点 F i 、F 2叫做椭圆的 焦点,两焦点的距离 厅汀2|叫做椭圆的 焦距。

对椭圆定义的几点说明:(1) “在平面”是前提,否则得不到平面图形(去掉这个条件,我们将得到一个椭球面); (2) “两个定点”的设定不同于圆的定义中的“一个定点” ,学习时注意区分;(3) 作为到这两个定点的距离的和的 “常数”,必须满足大于| F i F 2|这个条件。

若不然, 当这个“常数”等于| F i F 2|时,我们得到的是线段 F 1F 2;当这个“常数”小于| F i F 2|时,无 轨迹。

这两种特殊情况,同学们必须注意。

(4) 下面我们对椭圆进行进一步观察,发现它本身具备对称性,有两条对称轴和一个 对称中心,我们把它的两条对称轴与椭圆的交点记为 A i , A 2, B i , B 2,于是我们易得| A i A 2|的值就是那个“常数”,且|B 2F 2|+|B 2F i |、|B i F 2|+|B i F i |也等于那个“常数”。

同学们想一想 其中的道理。

(5)中心在原点、焦点分别在 x 轴上,y 轴上的椭圆标准方程分别为:2 2 2 2i (a b 0),77i (a b 0),a ba b2 2 2相同点是:形状相同、大小相同;都有 a > b > 0, a c b 。

不同点是:两种椭圆相对于坐标系的位置不同, 它们的焦点坐标也不同(第一个椭圆的 焦点坐标为(一c , 0)和(c , 0),第二个椭圆的焦点坐标为(0,— c )和(0, c )。

椭圆的 焦点在x 轴上 标准方程中x 2项的分母较大;椭圆的焦点在 y 轴上标准方程中y 2项的分母较大。

(二)椭圆的几何性质:椭圆的几何性质可分为两类:一类是与坐标系有关的性质,如顶点、焦点、中心坐标; 一类是与坐标系无关的本身固有性质,如长、短轴长、焦距、离心率.对于第一类性质,只2 2要X 2 每 i (a b 0)的有关性质中横坐标x 和纵坐标y 互换,就可以得出 a b2 2^2 —2 i (a b 0)的有关性质。

椭圆的几何性质

椭圆的几何性质

解法一:①若椭圆的焦点在x轴上,设方程为
x2 y2 1(a b 0) a2 b2
由题意得:2a 9 a2

3
0 b2
2b 解得
1
a b

3 1
∴椭圆的方程为 x2 y2 1
9
②若椭圆的焦点在y轴上,设方程为
y2 a2

x2 b2

由题意得:2a 0 a2
y2
2
b
=1
23:21:49
47
y
· · F1
o F2
x
x2 + a2
y2
2
b
=1
23:21:49
48
y
· · F1
o F2
x
x2 + a2
y2
2
b
=1
23:21:49
49
y
· · F1
o F2
x
x2 + a2
y2
2
b
=1
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50
y
· · F1
o F2
x
x2 + a2
y2
2
b
=1
因为 a > c > 0,所以0 <e <1
[2]离心率对椭圆形状的影响:
1)e 越接近 1,c 就越接近 a, b就越小,此时椭圆就越扁。
2)e 越接近 0,c 就越接近 0,
b
x
O
c
a
b就越大,此时椭圆就越趋近于圆。
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椭圆性质.gsp
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应用举例 例1已知椭圆方程为9x2+y2=9,
椭圆的顶点坐标 y
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第61课椭圆的几何性质【自主学习】第61课椭圆的几何性质(本课时对应学生用书第页)自主学习回归教材1.(选修1-2-1P30例1改编)椭圆225x+29y=1的长轴长为,离心率为,右焦点坐标为.【答案】10 45(4,0)2.(选修1-1P35习题4改编)若方程2||-1xm+22-ym=1表示焦点在y轴上的椭圆,则m的取值范围为.【答案】(-∞,-1)∪3 12⎛⎫ ⎪⎝⎭,【解析】由题意有2-m>|m|-1>0,解得1<m<32或m<-1.3.(选修1-1P60复习题7改编)若以椭圆22xa.+22yb=1(a>b>0)的左焦点F(-c,0)为圆心、c为半径的圆与椭圆的左准线交于不同的两点,则该椭圆的离心率的取值范围是.【答案】1 2⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭【解析】由条件得椭圆的左准线方程为x=-2ac,从而由-c-2-ac⎛⎫⎪⎝⎭<c,得a2<2c2,所以e∈1⎫⎪⎪⎝⎭.4.(选修1-1P35习题9改编)椭圆C:245x+220y=1上与两个焦点的连线互相垂直的点的坐标是.【答案】(-3,-4),(-3,4),(3,-4),(3,4)【解析】由题知椭圆C的两个焦点的坐标分别是(5,0),(-5,0),所以所求的点即为以原点为圆心,半焦距为半径的圆与椭圆的交点,联立方程组22221 452025x yx y⎧+=⎪⎨⎪+=⎩,,解得34xy=⎧⎨=⎩,或-34xy=⎧⎨=⎩,或3-4xy=⎧⎨=⎩,或-3-4.xy=⎧⎨=⎩,1.椭圆的标准方程及简单的几何性质条件2a>2c,a2=b2+c2,a>0,b>0,c>0标准方程及图形22xa+22yb=1(a>b>0)22ya+22xb=1(a>b>0)范围|x|≤a,|y|≤b |y|≤a,|x|≤b 对称性曲线关于原点、x轴、y轴对称顶点长轴顶点(±a,0)短轴顶点(0,±b)长轴顶点(0,±a)短轴顶点(±b,0)焦点(±c,0) (0,±c) 长、短轴的长度长轴长2a,短轴长2b焦距F1F2=2c(c2=a2-b2)准线方程x=±2ac y=±2ac离心率e=ca∈(0,1),e越大,椭圆越扁,e越小,椭圆越圆2.点P(x0,y0)和椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)的关系(1)点P(x0,y0)在椭圆外⇔22xa+22yb>1.(2)点P(x0,y0)在椭圆上⇔22xa+22yb=1.(3)点P(x0,y0)在椭圆内⇔22xa+22yb<1.【要点导学】要点导学各个击破求椭圆离心率的值例1 在平面直角坐标系x O y中,已知椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)的左顶点为A,左焦点为F,上顶点为B,若∠BAO+∠BFO=90°,求椭圆的离心率.【思维引导】根据所给的几何条件,建立关于a,b,c的方程.【解答】方法一:因为∠BAO+∠BFO=90°,所以sin∠BFO=cos∠BAO=cos∠BAF.在△ABF中,由正弦定理得sin BF BAF∠=sin AB AFB∠=sin AB BFO∠=cos AB BAF∠,即BF AB =sin cos BAFBAF ∠∠,=ba ,所以a 2=即a 4=(a 2-c 2)(2a 2-c 2),化简得e 4-3e 2+1=0,解得e 2=21e ⎫=>⎪⎪⎝⎭,舍去,故e =(负值舍去).方法二:易知∠BAF=∠FBO ,所以R t △BFO ∽R t △ABO ,则FO BO =BOAO , 即c b =ba ,所以ac =b 2=a 2-c 2,所以c 2+ac -a 2=0,即e 2+e -1=0,解得e =(负值舍去).方法三:设椭圆右顶点为C ,连接BC , 则∠BCO=∠BAF ,所以∠BCO+∠BFC=90°, 则BF 2+BC 2=CF 2,即a 2+a 2+b 2=(a +c )2, 所以2a 2-c 2=2ac +c 2,即c 2+ac -a 2=0,所以e 2+e -1=0,解得e =2(负值舍去).【精要点评】椭圆离心率的求解主要是将所给几何条件进行转化,建立关于a ,b ,c 的齐次方程.本题对于所给条件∠BAO+∠BFO=90°采取了三种转化,分别是正弦定理、余弦定理以及相似三角形、直角三角形(勾股定理),但目的都是一致的.【高频考点·题组强化】1.椭圆216x+225y=1的离心率为.【答案】352.若椭圆的长轴长是短轴长的2倍,则该椭圆的离心率等于.【答案】3【解析】因为椭圆的长轴长是短轴长的2倍,所以a=2b,则有椭圆的离心率e=ca= 3.3.(2015·苏北四市期末)已知椭圆22xa+22yb=1(a>b>0),点A,B1,B2,F依次为其左顶点、下顶点、上顶点和右焦点,若直线AB2与直线B1F的交点恰在椭圆的右准线上,则椭圆的离心率为.【答案】12(第3题)【解析】如图,A(-a,0),B1(0,-b),B2(0,b),F(c,0),设点M2Mayc⎛⎫⎪⎝⎭,.由2AB k =k AM ,得b a =2My aa c+,所以y M =b 1a c ⎛⎫+ ⎪⎝⎭.由1FB k =k FM ,得b c =2-M y ac c ,所以y M =2-b a c c c ⎛⎫⎪⎝⎭,从而b 1a c ⎛⎫+ ⎪⎝⎭=2-b a c c c ⎛⎫ ⎪⎝⎭, 整理得2e 2+e -1=0,解得e =12或e =1(舍去).4.如图,已知F 1为椭圆的左焦点,A ,B 分别为椭圆的右顶点和上顶点,P 为椭圆上的点.若PF 1⊥F 1A ,PO ∥AB(O 为椭圆中心),求椭圆的离心率.(第4题)【解答】设椭圆方程为22x a +22yb =1(a >b >0),F 1(-c ,0),c 2=a 2-b 2,则P 2-b c a⎛⎫ ⎪⎝⎭,.因为AB ∥PO ,所以k AB =k OP ,即-b a =2-bac ,所以b =c .又因为a 22b c +2b ,所以e =c a=2bb=22.求椭圆离心率的取值范围微课13●典型示例例2 若椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)的右焦点为F,其右准线与x轴的交点为A,在椭圆上存在点P,使得线段AP的垂直平分线过点F,则椭圆离心率的取值范围是.【思维导图】【答案】112⎡⎫⎪⎢⎣⎭,【规范解答】由题意知,椭圆上存在点P,使得线段AP的垂直平分线过点F,即点F到点P与点A的距离相等.而FA=2ac-c=2bc,PF∈[a-c,a+c],于是2bc∈[a-c,a+c],即ac-c2≤b2≤ac+c2,所以222222---ac c a ca c ac c⎧≤⎨≤+⎩,,解得11-12cac ca a⎧≤⎪⎪⎨⎪≤≥⎪⎩,或,又因为e=ca,e∈(0,1),故e∈112⎡⎫⎪⎢⎣⎭,.【精要点评】(1)一般地,求解离心率的值或取值范围的问题,关键是将几何条件转化为a,b,c的方程或不等式,然后再解方程或不等式,要注意的是建立的方程或不等式应该是齐次式.(2)对于椭圆上或直线上的点,应该利用该点建立方程,转化为与该点相关的变量的方程的有解问题,这里要注意椭圆等图形本身的范围限制.●总结归纳1.存在性问题可转化为方程有解;2.求离心率范围可转化为求不等式(组)的解集或方程有解等问题;3.若点P在椭圆上,F为椭圆的一个焦点,则PF∈[a-c,a+c].●题组强化1.(2014·合肥三检)椭圆2xa+22(1)ya+=1的离心率e的取值范围是.【答案】1 2⎫⎪⎢⎪⎣⎭【解析】由题知(a+1)2>a>0,所以e=,故e∈12⎫⎪⎢⎪⎣⎭.2.在平面直角坐标系x O y中,椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)的左焦点为F,右顶点为A,P是椭圆上一点,l为左准线,PQ⊥l,垂足为Q.若四边形PQFA为平行四边形,则椭圆的离心率e的取值范围是.【答案】,1)【解析】由题意知AF=PQ,即a+c=x P+2ac,则xP=a+c-2ac,所以有-a<a+c-2ac<a,即c<2ac<2a+c,左侧不等式显然成立,所以a2<2ac+c2,即e2+2e-1>0.又0<e<1,所以e<1.3.已知点M是椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)上的点,以M为圆心的圆与x轴相切于椭圆的焦点F,圆M与y轴相交于P,Q两点.若△PQM是钝角三角形,则椭圆离心率的取值范围是.【答案】⎛⎝⎭【解析】由题意可知圆M的半径为2ba,点M到y轴的距离为c,由于△PQM是等腰三角形,故只能是∠PMQ为钝角,从而只需2bacac<b2=a2-c2,两边同除以a2并整理得e2+e-1<0,解得<e<.又因为0<e<1,所以e∈0⎛⎝⎭.4.已知椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1(-c,0),F2(c,0).若椭圆上存在点P,使得12sinaPF F∠=21sincPF F∠,则该椭圆的离心率的取值范围为. 【答案】(2-1,1)【解析】在△PF1F2中,由正弦定理知1221sinsinPF FPF F∠∠=21PFPF,因为12sinaPF F∠= 21sincPF F∠,所以21PFPF=ac=1e,即PF1=e PF2. ①又因为点P在椭圆上,所以PF1+PF2=2a,将①代入得PF2=21ae+∈(a-c,a+c),同除以a得1-e<21e+<1+e,解得2-1<e<1.椭圆几何性质的综合应用例3 (2015·南通、扬州、淮安、连云港二调)如图,在平面直角坐标系x O y 中,椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)的左顶点为A,右焦点为F(c,0),P(x,y0)为椭圆上一点,且PA⊥PF.(例3)(1)若a=3,b5x0的值;(2)若x0=0,求椭圆的离心率;(3)求证:以F为圆心,FP为半径的圆与椭圆的右准线x=2ac相切.【解答】(1)因为a=3,b所以c2=a2-b2=4,即c=2.由PA⊥PF,得3yx+·-2yx=-1,即2y=-2x-x+6.又29x+25y=1,所以42x+9x-9=0,解得x0=34或x=-3(舍去).(2)当x0=0时,2y=b2,由PA⊥PF,得ya·-yc=-1,即b2=ac,所以a2-c2=ac,所以e2+e-1=0,解得e=2(负值舍去).(3)依题意,椭圆右焦点到直线x=2ac的距离为2ac-c,且22xa+22yb=1,①由PA⊥PF,得yx a+·-yx c=-1,即2y=-2x+(c-a)x+ca,②由①②整理得(x0+a)(x0+22(-)a b acc)=0,解得x=-222(--)a a ac cc或x=-a(舍去).所以PF=2-a cxc a⎛⎫⎪⎝⎭=a+ca·222(--)a a ac cc=2ac-c,所以以F 为圆心、FP 为半径的圆与右准线x =2a c 相切.【精要点评】关于椭圆性质的综合应用的题目都有一定的难度,充分利用或挖掘各种条件是解决问题的关键.但是,基本量的求解与基本关系的处理是解决问题的必要途径.变式 (2015·福建卷改编)已知椭圆E :22x a +22y b =1(a >b >0)过点(02),且离心率为22.(1)求椭圆E 的方程;(2)设直线x =my -1(m ∈R )交椭圆E 于A ,B 两点,判断点G 9-04⎛⎫⎪⎝⎭,与以线段AB 为直径的圆的位置关系,并说明理由.【解答】(1)由已知得222222b ca abc ⎧=⎪⎪=⎨⎪=+⎪⎩,,解得222a b c =⎧⎪=⎨⎪=⎩,,,所以椭圆E 的方程为24x +22y =1.(2)设点A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),AB 中点为H(x 0,y 0).由22-1142x my x y =⎧⎪⎨+=⎪⎩,,消去x ,得(m 2+2)y 2-2my -3=0, 所以y 1+y 2=222m m +,y 1y 2=-232m +, 从而y 0=22m m +.所以GH2=294x⎛⎫+⎪⎝⎭+20y=(my+54)2+2y=(m2+1)2y+52my+2516.24AB=221212(-)(-)4x x y y+=2212(1)(-)4m y y+=221212(1)[()-4]4m y y y y++=(m2+1)(2y-y1y2).故GH2-24AB=52my+(m2+1)y1y2+2516=2252(2)mm+-223(1)2mm+++2516=2217216(2)mm++>0,所以GH>2AB,故点G9-04⎛⎫⎪⎝⎭,在以AB为直径的圆外.1.已知椭圆225x+29y=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆上,若PF1=4,则点P 到右准线的距离是.【答案】152【解析】由PF1=4,知PF2=6,所以点P到右准线的距离d=6e=152.2.设F1,F2为两定点,F1F2=8,动点P满足PF1⊥PF2,且PF1+PF2=10,满足条件的点P的个数为.【答案】4【解析】由PF1+PF2=10,可知点P(x,y)在曲线225x+29y=1上.又因为PF1⊥PF2,根据对称性可知点P的个数为4.3.若过椭圆22x a+22yb=1(a>b>0)的焦点且垂直于x轴的直线被椭圆截得的线段长为12 a,则该椭圆的离心率是.【答案】3(第3题)【解析】如图,设椭圆焦点为(c,0),a2=b2+c2,点P的坐标为(c,0),点M的坐标为2bca⎛⎫⎪⎝⎭,,则2ba=12×222a ba,=14,即222-a ca=14,即22ca=34,所以e=ca=3.4.已知F1,F2为椭圆的两个焦点,若椭圆上总存在点M,使得1MF·2MF=0,则椭圆离心率的取值范围为.【答案】212⎫⎪⎢⎪⎣⎭【解析】因为椭圆上总存在点M,使得1MF·2MF=0,且动点M位于椭圆上顶点时,∠F1MF2最大,所以90°≤∠F1MF2<180°,此时MF1=MF2=a,F1F2=2c.在△F1MF2中,由余弦定理得cos∠F1MF2=2222-(2)2a a ca+=1-22ca⎛⎫⎪⎝⎭=1-2e2∈(-1,0],故e∈212⎫⎪⎢⎪⎣⎭.【融会贯通】融会贯通能力提升已知F1,F2是椭圆的两个焦点,P是椭圆上一点,且∠F1PF2=60°.(1)求椭圆离心率的取值范围;(2)求证:△PF1F2的面积与椭圆短轴长有关.【思维引导】方法一:方法二:【规范解答】方法一:设椭圆方程为22x a +22y b =1(a >b >0),P(x 1,y 1),F 1(-c ,0),F 2(c ,0),c >0,由第二定义易知PF 1=a +ex 1,PF 2=a -ex 1.在△PF 1F 2中,由余弦定理得cos60°=12=2221111()(-)-42()(-)a ex a ex c a ex a ex +++,解得21x =2224-3c a e ……4分(1)因为21x ∈[0,a 2),所以0≤2224-3c a e <a 2,即4c 2-a 2≥0…………6分所以e =c a ≥12.故椭圆离心率的取值范围是112⎡⎫⎪⎢⎣⎭,……………………8分(2)将21x =2224-3c a e 代入22x a +22y b =1,得21y=423b c ,即|y 1|=23c …………………11分所以12PF F S=12F 1F 2·|y |=12·2c ·23c =3b 2.即△PF 1F 2的面积只与椭圆的短轴长有关………………………16分 方法二:设PF 1=m ,PF 2=n ,∠PF 2F 1=α,∠PF 1F 2=β,则α+β=120°. (1)在△PF 1F 2中,设PF 1=m ,PF 2=n ,∠PF 2F 1=α,∠PF 1F 2=β,由正弦定理得sin mα=sin n β=02sin60c ,所以sin sin m nαβ++=02sin60c ……………………2分因为m +n =2a ,所以2sin sin a αβ+=02sin60c,…………………4分所以e=ca=sin60sin sinαβ+=sin60-2sin cos22αβαβ+=1-2cos2αβ≥12.当且仅当α=β时等号成立…………………………………………6分故椭圆离心率的取值范围是112⎡⎫⎪⎢⎣⎭,………………………………8分(2)在△PF1F2中,由余弦定理得(2c)2=m2+n2-2mn cos60°=m2+n2-mn=(m+n)2-3mn………10分因为m+n=2a,所以4c2=4a2-3mn,即mn=43(a2-c2)=43 b2……………………………12分所以12PF FS=12mn sin60°=33b2.即△PF1F2的面积与椭圆短轴长有关……………………………16分【精要点评】椭圆上的一点P与两个焦点F1,F2构成的三角形为椭圆的焦点三角形,涉及有关焦点三角形问题,通常运用三角形的边角关系定理.解题时通过变形,使之出现PF1+PF2的结构,这样就可以应用椭圆的定义,从而可得到有关a,c的关系式,使问题找到解决思路.趁热打铁,事半功倍.请老师布置同学们完成《配套检测与评估》中的练习第121~122页.【检测与评估】第61课椭圆的几何性质一、填空题1.已知椭圆24x+28y=1,那么该椭圆的准线方程为.2.已知椭圆的中心在原点,焦点在y轴上,若其离心率为12,焦距为8,则该椭圆的方程是.3.若椭圆24x+2ym=1的离心率为,则实数m的值为.4.已知F1,F2分别是椭圆E:22xa+22yb=1(a>b>0)的左、右焦点,P为直线x=32a上一点,△F2PF1是底角为30°的等腰三角形,则椭圆E的离心率为.5.在平面直角坐标系中,椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)的焦距为2c,以原点O为圆心,a为半径作圆O,过点2ac⎛⎫⎪⎝⎭,作圆O的两条切线互相垂直,则离心率e= .6.已知F1,F2分别是椭圆C的左、右焦点,点P在椭圆上,且满足PF1=2PF2,∠PF1F2=30°,则椭圆的离心率为.7.若点O和点F 分别为椭圆24x+23y=1的中心和左焦点,点P为椭圆上的任意一点,则OP·FP的最大值为.8.已知椭圆29x+24y=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P(x0,y0)为椭圆上的动点,当∠F1PF2为钝角时,点P的横坐标x0的取值范围为.二、解答题9.(2015·扬州期末)如图,A,B,C是椭圆M:22xa+22yb=1(a>b>0)上的三点,其中点A是椭圆的右顶点,BC过椭圆M的中心,且满足AC⊥BC,BC=2AC.(1)求椭圆M的离心率;(2)若y轴被△ABC的外接圆所截得的弦长为9,求椭圆M的方程.(第9题)10.已知椭圆的右焦点F(m,0),左、右准线分别为l1:x=-m-1,l2:x=m+1,且l1,l2分别与直线y=x相交于A,B两点.(1)若离心率为22,求椭圆的方程;(2)当AF·FB<7时,求椭圆离心率的取值范围.11.(2014·江苏卷)如图,在平面直角坐标系x O y中,F1,F2分别是椭圆2 2 xa+22yb=1(a>b>0)的左、右焦点,顶点B的坐标为(0,b),连接BF2并延长交椭圆于点A,过点A作x轴的垂线交椭圆于另一点C,连接F1C.(1)若点C的坐标为4133⎛⎫⎪⎝⎭,,且BF2=2,求椭圆的方程;(2)若F1C⊥AB,求椭圆的离心率e.(第11题)三、选做题(不要求解题过程,直接给出最终结果)12.在△ABC中,∠ACB=60°,sinA∶sinB=8∶5,则以A,B为焦点且过点C的椭圆的离心率为.13.设F1,F2分别是椭圆22xa+22yb=1(a>b>0)的左、右焦点,若在直线x=2ac上存在点P,使线段PF1的中垂线过点F2,则椭圆的离心率的取值范围是.【检测与评估答案】第61课椭圆的几何性质1.y=±4【解析】因为c2=a2-b2=8-4=4,所以准线方程为y=±82=±4.2.264y+248x=1【解析】因为2c=8,所以c=4,所以e=ca=4a=12,故a=8.又因为b2=a2-c2=48,所以椭圆的方程为264y+248x=1.3.1或16【解析】若焦点在x轴上,则m<4,即a2=4,b2=m⇒c2=a2-b2=4-m,得到22ca =34⇒m=1;若焦点在y轴上,则m>4,即a2=m,b2=4⇒c2=a2-b2=m-4,得到22ca=34⇒m=16.4.34【解析】由题意可得PF2=F1F2,所以23-2a c⎛⎫⎪⎝⎭=2c,所以3a=4c,所以e=34. 5.22【解析】如图,四边形OAPB为正方形,所以OP=2OA,所以2ac=2a,解得ca=22,即离心率e=22.(第5题)6.3 【解析】在△PF 1F 2中,由正弦定理得sin ∠PF 2F 1=1,即∠PF 2F 1=90°.设PF 2=1,则PF 1=2,F 2F 1e=22ca=3.7.6 【解析】由椭圆方程得F (-1,0),设P (x 0,y 0),则OP ·FP =(x 0,y 0)·(x 0+1,y 0)=20x +x 0+20y .因为P 为圆上一点,所以24x +203y =1.所以OP ·FP =20x +x 0+3201-4x ⎛⎫ ⎪⎝⎭=204x +x 0+3=14(x 0+2)2+2.因为-2≤x 0≤2,所以OP ·FP 的最大值在x 0=2时取得,且最大值等于6.8.⎛ ⎝⎭ 【解析】由题意知F 1(-0),F 2,0),由P (x 0,y 0),知1PF =(0,-y 0),2PF =0,-y 0),所以1PF ·2PF =20x -5+20y <0 ①.又因为209x +204y =1 ②,由①②得20x<95,所以-<x 0<.则点P 的横坐标x 0的取值范围为⎛ ⎝⎭.9.(1)因为BC 过椭圆M 的中心, 所以BC=2OC=2OB.又AC ⊥BC ,BC=2AC ,所以△OAC 是以角C 为直角的等腰直角三角形,则A (a ,0),C -22a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,,B 22a a ⎛⎫- ⎪⎝⎭,,AB=a ,所以222a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭+22-2a b ⎛⎫ ⎪⎝⎭=1,则a 2=3b 2,所以c 2=2b 2,e=.所以椭圆M的离心率为.(2)△ABC 的外接圆圆心为AB 的中点P 44a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,,半径为a , 则△ABC 的外接圆为2-4a x ⎛⎫ ⎪⎝⎭+2-4a y ⎛⎫ ⎪⎝⎭=58a 2.令x=0,得y=a 或y=-2a,所以a--2a ⎛⎫ ⎪⎝⎭=9,解得a=6.(92,从而解得a=6),所以所求的椭圆方程为236x +212y =1.10.(1)设椭圆的方程为22x a +22y b =1(a>b>0).由已知得c=m ,2a c =m+1, 从而a 2=m (m+1),b 2=m.由e=2,得b=c ,从而得m=1,故b=1,故椭圆的方程为22x +y 2=1.(2)易得A (-m-1,-m-1),B (m+1,m+1),从而AF =(2m+1,m+1),FB =(1,m+1),故AF ·FB =2m+1+(m+1)2=m 2+4m+2<7,得0<m<1.所以离心率e=c a02⎛ ⎝⎭,.11.设椭圆的焦距为2c ,则F 1(-c ,0),F 2(c ,0).(1)因为B (0,b ),所以BF 2又BF 2.因为点C 4133⎛⎫ ⎪⎝⎭,在椭圆上,所以2169a +219b =1,解得b 2=1. 故椭圆的方程为22x +y 2=1.(2)因为B (0,b ),F 2(c ,0)在直线AB 上,所以直线AB 的方程为x c +yb =1.解方程组222211x yc b x y a b ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,,得2122221222(-)a c x a c b c a y a c ⎧=⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩,, 220x y b =⎧⎨=⎩,,所以点A 的坐标为22222222(-)a c b c a a c a c ⎛⎫ ⎪++⎝⎭,.又AC 垂直于x 轴,由椭圆的对称性,可得点C 的坐标为22222222(-)a c b a c a c a c ⎛⎫⎪++⎝⎭,,所以直线F 1C 的斜率为2222222(-)-02-(-)b a c a ca c c a c ++=2223(-)3b ac a c c +,直线AB 的斜率为-b c .又F 1C ⊥AB ,所以2223(-)3b a c a c c +·-b c ⎛⎫⎪⎝⎭=-1,由b 2=a 2-c 2,整理得a 2=5c 2,故e 2=15,因此e=.12.713 【解析】由题意知e=c a =22c a =ABAC BC +.因为sin A ∶sin B=8∶5,所以由正弦定理得a ∶b=8∶5.设a=8k ,b=5k ,所以由余弦定理可得c 2=a 2+b 2-2ab cos C ,所以c=7k ,所以e=785k k k +=713.13.1⎫⎪⎪⎣⎭ 【解析】设P 2a y c ⎛⎫ ⎪⎝⎭,,线段F 1P 的中点Q 的坐标为222b y c ⎛⎫⎪⎝⎭,,则直线F 1P 的斜率1F P k =22cy a c +,当直线QF 2的斜率存在时,设直线QF 2的斜率为2QF k=22-2cyb c (b 2-2c 2≠0),由1F P k ·2QF k =-1,得y 2=22222()(2-)a c cbc +≥0,又b 2-2c 2≠0,故2c 2-b 2>0,即3c 2-a 2>0,即e 2>13,故<e<1.当直线QF 2的斜率不存在时,y=0,F 2为线段PF 1的中点.由2a c -c=2c ,得e=3,综上,得3≤e<1.。

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