2[1].1.2椭圆的简单几何性质_(3)直线与椭圆的位置关系
椭圆的几何性质(解析版)

第52讲椭圆的几何性质一、课程标准1、掌握椭圆的性质,能够正确求出椭圆的性质2、掌握求椭圆的离心率的值以及离心率的范围3、掌握直线与椭圆的位置关系二、基础知识回顾1、椭圆的标准方程和几何性质2、焦半径:椭圆上的点P(x0,y0)与左(下)焦点F1与右(上)焦点F2之间的线段的长度叫做椭圆的焦半径,分别记作r1=|PF1|,r2=|PF2|.(1)x2a2+y2b2=1(a>b>0),r1=a+ex0,r2=a-ex0;(2)y2a2+x2b2=1(a>b>0),r1=a+ey0,r2=a-ey0;(3)焦半径中以长轴为端点的焦半径最大和最小(近日点与远日点).3、焦点三角形:椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点构成的△PF1F2叫做焦点三角形,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面积为S,则在椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)中(1)当P为短轴端点时,θ最大.(2)S =12|PF 1||PF 2|·sin θ=b 2tan θ2=c |y 0|,当|y 0|=b 时,即点P 为短轴端点时,S 取最大值,最大值为bc . (3)焦点三角形的周长为2(a +c ).4、.AB 为椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的弦,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),弦中点M (x 0,y 0),则 (1)弦长l =1+k 2|x 1-x 2|=1+1k 2|y 1-y 2|;(2)直线AB 的斜率k AB =-b 2x 0a 2y 0.5、直线与椭圆的关系将直线方程与椭圆方程联立,消去一个变量得到关于x(或y)的一元二次方程ax 2+bx +c =0(或ay 2+by +c =0).再求一元二次方程的判别式Δ,当: ①Δ>0⇔直线与椭圆相交; ②Δ=0⇔直线与椭圆相切; ③Δ<0⇔直线与椭圆相离.6、设直线l 与椭圆的交点坐标为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),k 为直线l 斜率,则AB =(1+k 2)|x 1-x 2|.三、自主热身、归纳总结1、直线y =kx -k +1(k 为实数)与椭圆x 29+y 24=1的位置关系为( )A . 相交B . 相切C . 相离D . 相交、相切、相离都有可能 【答案】A【解析】 直线y =kx -k +1=k(x -1)+1恒过定点(1,1).∵点(1,1)在椭圆内部,∴直线与椭圆相交.故选A .第2题图2、如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知A ,B 1,B 2分别为椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的右、下、上顶点,F是椭圆C 的右焦点.若B 2F ⊥AB 1,则椭圆C 的离心率是____. 【答案】5-12【解析】 ∵kB 2F ·kAB 1=-1,-b c ·b a =-1,b 2=ac ,即a 2-c 2=ac ,∴e =ca =5-12.3、中心为原点,一个焦点为F (0,52)的椭圆,截直线y =3x -2所得弦中点的横坐标为12,则该椭圆的方程是____________. 【答案】:x 225+y 275=1【解析】:由题设知c =52,设椭圆方程为x 2a 2-50+y 2a2=1,联立方程⎩⎨⎧x 2a 2-50+y 2a2=1,y =3x -2,消去y ,整理得(10a 2-450)x 2-12(a 2-50)x +4(a 2-50)-a 2(a 2-50)=0,由根与系数的关系得x 1+x 2=12(a 2-50)10a 2-450=1,解得a 2=75,所以椭圆方程为x 225+y 275=1. 4、已知直线y =-x +1与椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)相交于A ,B 两点,若椭圆的离心率为22,焦距为2,则线段AB 的长是( )A.223B.423C. 2 D .2【答案】B【解析】由条件知c =1,e =c a =22,所以a =2,b =1,椭圆方程为x 22+y 2=1,联立直线方程与椭圆方程可得交点坐标为(0,1),⎝⎛⎭⎫43,-13,所以|AB |=423. 5、(一题两空)已知点F 1,F 2分别是椭圆x 225+y 29=1的左、右焦点,点P 在此椭圆上,则椭圆离心率为________,△PF 1F 2的周长为________. 【答案】4518【解析】由椭圆方程知a =5,b =3,c =4,所以其离心率e =c a =45.△PF 1F 2的周长为2a +2c =10+8=18.四、例题选讲考点一 椭圆的离心率的值例1 (1)如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左顶点为A ,左焦点为F ,第(1)题图上顶点为B ,若∠BAO +∠BFO =90°,则椭圆的离心率是____.(2)已知O 为坐标原点,F 是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的左焦点,A ,B 分别为椭圆C 的左、右顶点.P为椭圆C 上一点,且PF ⊥x 轴.过点A 的直线l 与线段PF 交于点M ,与y 轴交于点E.若直线BM 经过OE 的中点,则C 的离心率为____. 【答案】(1) 5-12 (2)13【解析】 (1)由∠BAO +∠BFO =90°,∠BAO +∠ABO =90°,得∠BFO =∠ABO.又∠AOB =∠AOB ,∴△ABO ∽△BFO ,∴OB OF =AO BO ,即b c =a b,得ac =b 2=a 2-c 2,变形得e 2+e -1=0,解得e =5-12或-5-12(舍),∴椭圆的离心率为5-12. (2)设M(-c ,m),则E(0,am a -c ),OE 的中点为D ,则D(0,am 2(a -c )),又B ,D ,M 三点共线,∴m2(a -c )=m a +c,解得a =3c ,∴e =13.变式1、(1)已知F 1,F 2是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,A 是C 的左顶点,点P 在过A 且斜率为36的直线上,△PF 1F 2为等腰三角形,∠F 1F 2P =120°,则C 的离心率为( )A.23 B.12 C.13 D.14【答案】 D变式2、(四川省乐山一中2019届质检)设F 是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个焦点,P 是椭圆C 上的点,圆x 2+y 2=a 29与线段PF 交于A ,B 两点,若A ,B 三等分线段PF ,则椭圆C 的离心率为( ) A.33B.53C.104D.175 【答案】D【解析】如图,取线段PF 的中点H ,连接OH ,OA .设椭圆另一个焦点为E ,连接PE .∵A ,B 三等分线段PF ,∴H 也是线段AB 的中点,即OH ⊥AB .设|OH |=d ,则|PE |=2d ,|PF |=2a -2d ,|AH |=a -d3.在Rt △OHA 中,|OA |2=|OH |2+|AH |2,解得a =5d . 在Rt △OHF 中,|FH |=45a ,|OH |=a5,|OF |=c . 由|OF |2=|OH |2+|FH |2, 化简得17a 2=25c 2,c a =175. 即椭圆C 的离心率为175.故选D.变式3、焦点在x 轴上的椭圆方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),短轴的一个端点和两个焦点相连构成一个三角形,该三角形内切圆的半径为b3,则椭圆的离心率为( )A.14B.13C.12D.23 【答案】C【解析】由短轴的一个端点和两个焦点相连构成一个三角形,又由三角形面积公式得12×2c ×b =12(2a +2c )×b3,得a =2c ,即e =c a =12,故选C.变式4、(2017苏北四市一模) 如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知A ,B 1,B 2分别为椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a>b >0)的右、下、上顶点,F 是椭圆C 的右焦点.若B 2F ⊥AB 1,则椭圆C 的离心率是________.【答案】5-12【解析】因为F (c,0),B 2(0,b ),B 1(0,-b ),A (a,0),所以B 2F →=(c ,-b ),B 1A →=(a ,b ).因为FB 2⊥AB 1,所以ac -b 2=0,即c 2+ac -a 2=0,故e 2+e -1=0,解得e =-1+52(负值舍去).方法总结:求离心率的值关键是找到等式关系,解出a 与c 的关系,进而求出离心率。
2.1.2椭圆的简单几何性质

(0,±c)
a>b
半轴长
离心率 a,b,c的关系
长半轴长为a,短半轴长为b. c e a a2=b2+c2
例4 求椭圆16x2+25y2=400的长轴和短轴的长、离心率、焦点 和顶点的坐标。 例5 一种电影放映灯泡的反射镜面是旋转椭圆面(椭圆绕其 对称轴旋转一周形成的曲面)的一部分。过对称轴的截口 BAC是椭圆的一部分,灯丝位于椭圆的一个焦点F1上,片门 位于另一个焦点F2上,由椭圆一个焦点F1出发的光线,经过旋 转椭圆面反射后集中到另一个焦点F2.已知BC⊥F1F2 , |F1B|=2.8cm, |F1F2|=4.5cm.试建立适当的坐标系,求截口 y BAC所在椭圆的方程。
(1)椭圆的定义:
点M满足的几何条件: MF1 MF2 常数 (常数大于 , F1F2 ) (2)椭圆的标准方程:
y y
M
图 形
F 2
M x
F 1
o
F2 x
o
F 1
方 程
焦 点
x2 y2 2 1 a b 0 2 a b
F(±c,0)
y2 x2 2 1 a b 0 2 a b
B2
y b -a x a -b 的四个顶点。线段 A1A 2,B1B2叫做椭圆的长轴和短 这说明椭圆位于直线 x= ± a2b 和 y=±b所围成的矩形内. 轴。它们的长分别为 2a 和 。。
1 2 1 2
2.对称性: P1(-x,y) P(x,y) 椭圆是轴对称图形,也是中心对 称图形。坐标轴是它的对称轴, O x 坐标原点是它的对称中心。椭圆 P2(-x,-y) 的对称中心叫椭圆的中心。
B
例6
A F1
3.1.2 椭圆的简单几何性质(第2课时)(PPT)-

解:将直线 l 的方程与椭圆 C 的方程联立, y=2x+m,①
得方程组x42+y22=1.② 将①代入②,整理得 9x2+8mx+2m2-4=0.③ 方程③根的判别式 Δ=(8m)2-4×9×(2m2-4)=-8m2+144.
类型三:弦长及中点弦问题 典例示范
【例 3】 (1)已知椭圆 4x2+5y2=20 的一个焦点为 F,过点 F 且 倾斜角为 45°的直线 l 交椭圆于 A,B 两点,则弦长|AB|=________.
(2)已知(4,2)是直线 l 被椭圆3x62+y92=1 所截得的线段的中点, 则 l 的方程是________.
是 AB 的中点.若 AB=2 2,OC 的斜率为 22,求椭圆的方程. 解:设 A(x1,y1),B(x2,y2),代入椭圆方程并作差得 a(x1+
x2)(x1
-
x2)
+
b(y1
+
y2)(y1
-
y2)
=
0.
而
y1-y2 x1-x2
=
-
1
,
y1+y2 x1+x2
=
kOC
=
22,代入上式可得 b= 2a.
2· -1902-4×-53= 2×8 910=169 5.
(2)x+2y-8=0 解析:设直线 l 与椭圆相交于点 A(x1,y1),B(x2, y2),
则3x621+y921=1,且3x622 +y922=1,两式相减得xy11- -yx22=-4(xy11++xy22). 又 x1+x2=8,y1+y2=4,所以xy11- -yx22=-12,故直线 l 的方程为 y-2 =-12(x-4),即 x+2y-8=0.
椭圆与直线知识点总结

椭圆与直线知识点总结一、椭圆的定义及性质1. 椭圆的定义椭圆是指平面上到定点F1和F2的距离之和为常数2a(a>0)的点P的轨迹。
F1、F2称为焦点,2a称为主轴长,2b称为次轴长,椭圆的离心率定义为e=c/a,其中c是焦点之间的距离。
2. 椭圆的性质(1)直径的性质:椭圆的直径上的任意两点,到两个焦点的距离之和等于该椭圆的长轴长。
(2)切线的性质:椭圆的切线和法线的性质类似于圆的情况,即切线垂直于法线。
(3)对称性:椭圆关于两个坐标轴都有对称性,对称轴上所有的点和焦点F1和F2的对应点关于中心对称。
3. 椭圆的方程椭圆的标准方程为(x^2/a^2)+(y^2/b^2)=1。
二、直线的定义及性质1. 直线的定义直线是平面上长度任意延伸的图形。
直线是无限延伸的。
2. 直线的性质(1)相交性:两条直线可以相交,也可以平行,可以重合。
(2)倾斜角:直线的斜率决定了它的倾斜角。
(3)截距:直线在坐标轴上的截距可以描述直线的位置。
3. 直线的方程直线的点斜式方程为y-y1=k(x-x1)。
三、椭圆与直线的关系1. 直线与椭圆的位置关系(1)直线与椭圆的位置关系可以分为四种情况:相离、相切、相交、内切。
(2)直线与椭圆相离时,直线与椭圆之间没有交点。
(3)直线与椭圆相切时,直线与椭圆有且仅有一个交点。
(4)直线与椭圆相交时,直线与椭圆有两个交点。
(5)直线与椭圆内切时,直线与椭圆有一个交点,并且该交点在椭圆内部。
2. 椭圆与直线的方程(1)椭圆的标准方程为(x^2/a^2)+(y^2/b^2)=1。
(2)直线的一般方程为Ax+By+C=0。
(3)求直线与椭圆的交点时,将直线方程代入椭圆方程,得到一个关于x的二次方程,解出交点的x坐标,再代入直线方程求出y坐标。
(4)根据判别式求解二次方程,可以判断交点的情况。
3. 椭圆与直线的性质及应用(1)椭圆与直线的位置关系可以应用在工程测量、图像处理、计算机图形学等领域中。
直线与椭圆的位置关系(公开课)

直线与椭圆在物理问题中的应用
天体运动:椭圆轨道描述行星或卫星绕太阳的运动,直线轨道描述火箭发射和着陆的过程。
投篮运动:篮Βιβλιοθήκη 运动员投篮时的弧线轨迹可以近似为椭圆,投篮时需要掌握力度和角度,使篮球沿着近似椭圆的轨迹 飞行。
车辆行驶:高速公路上的车辆行驶轨迹可以近似为直线或抛物线,而城市道路中的车辆行驶轨迹则可能为椭圆或直线。
距离法:通过计算直线与椭圆心之间的距离,然后与椭圆的半径比较,判断位置关系。
直线与椭圆相交的情形
交点个数与判别式的关系
当判别式大于0时, 直线与椭圆有两个 交点
当判别式等于0时, 直线与椭圆有一个 交点
当判别式小于0时, 直线与椭圆没有交 点
交点坐标的求解方法
联立方程组: 将直线方程与 椭圆方程联立, 消元后得到一
桥梁设计:桥梁的支撑结构可以设计成直线或抛物线形状,以承受车辆和行人的重量,保证安全。
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汇报人:
元二次方程
求解交点:解一 元二次方程,得 到交点的x坐标, 再代入椭圆方程
求得y坐标
验证解:将求 得的解代入直 线方程,验证 是否满足条件
得出结论:根 据交点的坐标, 判断直线与椭 圆的位置关系
直线与椭圆相切的情形
切点个数与判别式的关系
切点个数:1个 判别式:Δ=0 直线与椭圆相切的条件:直线与椭圆有且仅有一个公共点
相交、相切、相离的定义
相交:直线与椭圆 有两个不同的交点
相切:直线与椭圆 只有一个交点
相离:直线与椭圆 没有交点
判断位置关系的方法
代数法:通过联立直线与椭圆的方程,消元后得到一元二次方程,根据判别式的值判断位置关系。
几何法:通过观察直线与椭圆的位置关系,判断交点个数,从而确定位置关系。
【课件】新高中数学必修1_3.1.2 椭圆的简单几何性质

于是直线l的方程为y-2=- 1 (x-4).
2
即y=- 1 x+4.
2
第1讲 描述运动第的三基章本概圆念锥曲线的方程
解题模板 求直线被椭圆截得的弦长,一般思路是将直线方程与椭圆方程联立,得到关于x (或y)的一元二次方程,然后结合根与系数的关系及两点间的距离公式求弦长.一定要熟记 公式的形式并能准确运算.
第1讲 描述运动第的三基章本概圆念锥曲线的方程
对不同的实数值m,讨论直线y=x+m与椭圆 x2 +y2=1的位置关系.
4
思路点拨 联立两个方程 消去y,得到关于x的一元二次方程 求Δ 讨论Δ,得结论.
第1讲 描述运动第的三基章本概圆念锥曲线的方程
解析
y x m,①
联立方程,得
x2 4
y2
第1讲 描述运动第的三基章本概圆念锥曲线的方程
与椭圆有关的最值、定值以及定点问题
1.解决与椭圆有关的最大(小)值问题的常用方法: (1)利用定义转化为几何问题,利用几何方法,即利用曲线的定义、几何性质以及平面几何 中的定理、性质等进行求解; (2)利用三角换元法转化为三角函数的最值问题处理; (3)利用代数法,运用函数最大(小)值的研究方法,将其转化为函数的最值问题来处理,此时, 应注意椭圆中x、y的取值范围,常常是化为闭区间上的二次函数的最值来求解. 2.解决定点问题,需要注意两个方面: 一是抓“特值”,涉及的定点多在两条坐标轴上,所以可以先从斜率不存在或斜率为0的特 殊情况入手找出定点,为解题指明方向.
(2)利用点差法求直线斜率或方程:弦的端点在曲线上,端点坐标满足椭圆方程,将端点坐标
分别代入椭圆方程,然后作差,得到中点坐标和斜率的关系,即若椭圆方程为 x2 + y2 =1(a>b>
高中数学 2.1.2 第2课时 椭圆的简单几何性质教案 选修1-1
第2课时椭圆方程及性质的应用(教师用书独具)●三维目标1.知识与技能掌握利用根的判别式判断直线与椭圆位置关系的方法,初步探寻弦长公式有关知识.2.过程与方法通过问题的提出与解决,培养学生探索问题、解决问题的能力.领悟数形结合和化归等思想.3.情感、态度与价值观培养学生自主参与意识,激发学生探索数学的兴趣.●重点、难点重点:掌握直线与椭圆位置关系的判断方法,注意数形结合思想的渗透.难点:应用直线与椭圆位置关系的知识解决一些简单几何问题和实际问题.教学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课,涉及直线与椭圆的位置关系、椭圆的实际应用问题,掌握好椭圆方程与性质,类比直线与圆的位置关系的研究方法是突破重点与难点的关键.(教师用书独具)●教学建议由于学生已经学习了直线与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程,但大部分还停留在经验基础上,主动迁移能力、整合能力较弱,所以本节课宜采用启发引导式教学;同时借助多媒体,充分发挥其形象、生动的作用.●教学流程创设问题情境,引出命题:能否用几何法判断直线与椭圆的位置关系?⇒引导学生结合以前学习过的直线与圆的位置关系,通过比较、分析,得出判断方法——代数法.⇒引导学生分析代数法判断直线与椭圆位置关系的步骤,引出解题关键与注意事项.⇒通过例1及其变式训练,使学生掌握直线与椭圆相交、相切、相离的条件及应用.⇒通过例2及其变式训练,使学生掌握直线与椭圆相交问题,学会求直线方程和弦长的方法.⇒错误!⇒错误!⇒错误!(对应学生用书第25页)课标解读1.掌握椭圆的方程及其性质的应用.(重点)2.掌握直线与椭圆位置关系的判断方法,初步探寻弦长公式.(难点)点与椭圆的位置关系【问题导思】点与椭圆有几种位置关系?【提示】 三种位置关系:点在椭圆上,点在椭圆内,点在椭圆外.设点P (x 0,y 0),椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0).(1)点P 在椭圆上⇔x 20a 2+y 20b 2=1;(2)点P 在椭圆内⇔x 20a 2+y 20b 2<1;(3)点P 在椭圆外⇔x 20a 2+y 20b2>1.直线与椭圆的位置关系【问题导思】1.直线与椭圆有几种位置关系?【提示】 三种位置关系:相离、相切、相交.2.我们知道,可以用圆心到直线的距离d 与圆的半径r 的大小关系判断直线与圆的位置关系,这种方法称为几何法,能否用几何法判断直线与椭圆的位置关系?【提示】 不能.3.用什么方法判断直线与椭圆的位置关系? 【提示】 代数法.直线y =kx +m 与椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的位置关系联立⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 2a 2+y2b 2=1,消y 得一个一元二次方程.位置关系 解的个数 Δ的取值 相交 两解 Δ>0 相切 一解 Δ=0 相离无解Δ<0(对应学生用书第26页)直线与椭圆的位置关系的判定当m 为何值时,直线y =x +m 与椭圆x 24+y 2=1相交、相切、相离?【思路探究】 错误!→错误!→错误!→错误! 【自主解答】 联立方程组得⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m , ①x 24+y 2=1, ②将①代入②得x 24+(x +m )2=1,整理得5x 2+8mx +4m 2-4=0③Δ=(8m )2-4×5(4m 2-4)=16(5-m 2).当Δ>0,即-5<m <5时,方程③有两个不同的实数根,代入①可得到两个不同的公共点坐标,此时直线与椭圆相交;当Δ=0,即m =-5或m =5时,方程③有两个相等的实数根,代入①可得到一个公共点坐标,此时直线与椭圆相切;当Δ<0,即m <-5或m >5时,方程③没有实数根,直线与椭圆相离.判断直线与椭圆位置关系的步骤:试判断直线y =x -12与椭圆x 2+4y 2=2的位置关系.【解】 联立方程组得⎩⎪⎨⎪⎧y =x -12,x 2+4y 2=2,消去y ,整理得5x 2-4x -1=0,(*)Δ=(-4)2-4×5×(-1)=36>0,即方程(*)有两个实数根,所以方程组有两组解,即直线和椭圆相交.直线与椭圆相交问题已知椭圆x 236+y 29=1和点P (4,2),直线l 经过点P 且与椭圆交于A ,B 两点.(1)当直线l 的斜率为12时,求线段AB 的长度;(2)当P 点恰好为线段AB 的中点时,求l 的方程.【思路探究】 (1)你能写出直线方程吗?怎样求此直线在椭圆上截得的弦长的长度? (2)点P 与A 、B 的坐标之间有怎样的关系?能否用根与系数的关系求得直线的斜率? 【自主解答】 (1)由已知可得直线l 的方程为y -2=12(x -4),即y =12x .由⎩⎪⎨⎪⎧y =12x ,x 236+y 29=1,可得x 2-18=0,若设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1+x 2=0,x 1x 2=-18. 于是|AB |=x 1-x 22+y 1-y 22=x 1-x 22+14x 1-x 22=52x 1+x 22-4x 1x 2=52×62=310. 所以线段AB 的长度为310.(2)法一:设l 的斜率为k ,则其方程为y -2=k (x -4).联立⎩⎪⎨⎪⎧x 236+y 29=1,y -2=k x -4,消去y 得(1+4k 2)x 2-(32k 2-16k )x +(64k 2-64k -20)=0. 若设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1+x 2=32k 2-16k 1+4k 2,由于AB 的中点恰好为P (4,2),所以x 1+x 22=16k 2-8k 1+4k 2=4,解得k =-12.这时直线l 的方程为y -2=-12(x -4),即y =-12x +4.法二:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则有⎩⎪⎨⎪⎧x 2136+y 219=1,x 2236+y229=1,两式相减得x 22-x 2136+y 22-y 219=0.由于P (4,2)是AB 的中点,∴x 1+x 2=8,y 1+y 2=4, 从而(x 2-x 1)+2(y 2-y 1)=0,k AB =y 2-y 1x 2-x 1=-12,于是直线AB ,即为l 的方程为y -2=-12(x -4),即y =-12x +4. 1.求直线与椭圆相交所得弦长问题,通常解法是将直线方程与椭圆方程联立,然后消去y (或x )得到关于x (或y )的一元二次方程,根据两点间的距离公式以及根与系数的关系求解.也可以直接代入弦长公式:|P 1P 2|=1+k2x 1+x 22-4x 1x 2=1+1k 2y 1+y 22-4y 1y 2求解.2.解决直线与椭圆相交弦的中点有关的问题时,通常有两种方法:法一:由直线的方程与椭圆的方程组成的方程组消去y 后转化为关于x 的一元二次方程,再利用根与系数的关系,运用中点坐标公式建立方程组求解.法二:通过弦AB 的端点的坐标是椭圆的方程的解,得到两个“对称方程”,然后将两个方程相减,再变形运算转化为直线的斜率公式,这种方法通常称为“点差法”.过点P (-1,1)的直线与椭圆x 24+y 22=1交于A ,B 两点,若线段AB 的中点恰为点P ,求AB 所在的直线方程及弦长|AB |.【解】 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由于A ,B 两点在椭圆上, ∴x 21+2y 21=4,x 22+2y 22=4. 两式相减,得(x 1-x 2)(x 1+x 2)+2(y 1-y 2)(y 1+y 2)=0 ①显然x 1≠x 2, 故由①得:k AB =y 1-y 2x 1-x 2=-x 1+x 22y 1+y 2. ②又点P (-1,1)是弦AB 的中点, ∴x 1+x 2=-2,y 1+y 2=2. ③把③代入②得:k AB =12,∴直线AB 的方程为y -1=12(x +1),即x -2y +3=0由⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +3=0,x 24+y22=1,消去y 得3x 2+6x +1=0,∴x 1+x 2=-2,x 1x 2=13,|AB |=1+k 2·x 1+x 22-4x 1x 2=1+14·243=303.与椭圆相关的实际应用问题 图2-1-3如图2-1-3,某隧道设计为双向四车道,车道总宽22米,要求通行车辆限高4.5米,隧道的拱线近似地看成半个椭圆形状.若最大拱高h 为6米,则隧道设计的拱宽l 是多少?【思路探究】 恰当建系→设椭圆方程→错误!→错误!→错误!【自主解答】 如图建立直角坐标系,则点P (11,4.5),椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1.∵P (11,4.5)在椭圆上, ∴112a 2+4.52b2=1,又b =h =6代入①式,得a =4477.此时l =2a =8877≈33.3(米).因此隧道的拱宽约为33.3米.1.解答与椭圆相关的应用问题,事物的实际含义向椭圆的几何性质的转化是关键,其次要充分利用椭圆的方程对变量进行讨论,以解决实际问题.2.实际问题中,最后的结论不可少,一定要结合实际问题中变量的含义做出结论. 有一椭圆形溜冰场,长轴长100 m ,短轴长60 m ,现要在这个溜冰场上划定一个各顶点都在溜冰场边界上的矩形区域,且使这个区域的面积最大,应把这个矩形的顶点定位在何处?这时矩形的周长是多少?【解】 分别以椭圆的长轴、短轴各自所在的直线为x 轴和y 轴,建立如图所示的平面直角坐标系xOy ,设矩形ABCD 的各顶点都在椭圆上.因为矩形的各顶点都在椭圆上,而矩形是中心对称图形,又是以过对称中心且垂直其一边的直线为对称轴的轴对称图形, 所以矩形ABCD 关于原点O 及x 轴,y 轴都对称. 已知椭圆的长轴长2a =100 m ,短轴长2b =60 m , 则椭圆的方程为x 2502+y 2302=1.考虑第一象限内的情况,设A (x 0,y 0), 则有1=x 20502+y 20302≥2x 20502·y 20302=2x 0y 01 500, 当且仅当x 20502=y 20302=12,即x 0=252,y 0=152时,等号成立,此时矩形ABCD 的面积S =4x 0y 0取最大值3 000 m 2.这时矩形的周长为4(x 0+y 0)=4(252+152)=160 2 (m).(对应学生用书第27页) 运用“设而不求”法研究直线和椭圆位置关系问题(12分)(2013·本溪高二检测)已知椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),过点A (-a,0),B (0,b )的直线倾斜角为π6,原点到该直线的距离为32.(1)求椭圆的方程;(2)斜率大于零的直线过D (-1,0)与椭圆分别交于点E ,F ,若ED →=2DF →,求直线EF 的方程;(3)对于D (-1,0),是否存在实数k ,使得直线y =kx +2分别交椭圆于点P ,Q ,且|DP |=|DQ |,若存在,求出k 的值,若不存在,请说明理由.【思路点拨】 【规范解答】 (1)由b a =33,12ab =12×32×a 2+b 2,得a =3,b =1,所以椭圆的方程是x 23+y 2=1.2分(2)设EF :x =my -1(m >0)代入x 23+y 2=1,得(m 2+3)y 2-2my -2=0.设E (x 1,y 1),F (x 2,y 2).由ED →=2DF →,得y 1=-2y 2,4分 由y 1+y 2=-y 2=2m m 2+3,y 1y 2=-2y 22=-2m 2+3得 (-2m m 2+3)2=1m 2+3,∴m =1,m =-1(舍去), 直线EF 的方程为x =y -1,即x -y +1=0. 7分(3)记P (x ′1,y ′1),Q (x ′2,y ′2).将y =kx +2代入x 23+y 2=1,得(3k 2+1)x 2+12kx+9=0(*),x ′1,x ′2是此方程的两个相异实根.设PQ 的中点为M ,则x M =x ′1+x ′22=-6k 3k 2+1,y M =kx M +2=23k 2+1.由|DP |=|DQ |,得DM ⊥PQ ,∴k DM =y M x M +1=23k 2+1-6k 3k 2+1+1=-1k,∴3k 2-4k +1=0,得k =1或k =13.10分但k =1,k =13均不能使方程(*)有两相异实根,∴满足条件的k 不存在.1.直线和椭圆位置关系问题中设而不求、整体代换是常用的运算技巧,在解题中要注意运用.2.直线和椭圆相交时要切记Δ>0是求参数范围的前提条件,不要因忘记造成不必要的失分.1.直线与椭圆的位置关系,可通过讨论椭圆方程与直线方程组成的方程组的实数解的个数来确定,通常用消元后的关于x (或y )的一元二次方程的判别式Δ来判定.直线与椭圆相交的弦长公式: |P 1P 2|=[x 1+x 22-4x 1x 2]1+k2或|P 1P 2|=[y 1+y 22-4y 1y 2]1+1k 2.2.直线和椭圆相交时的弦的中点坐标或弦中点的轨迹方程常由韦达定理来解决,设点而不求点是解析几何中重要的解题方法.3.解决与椭圆有关的实际问题时首先要仔细审题,弄懂题意,再把实际问题中的量化归为椭圆的性质,从而得以解决.(对应学生用书第28页)1.下列在椭圆x 24+y 22=1内部的点为( )A .(2,1)B .(-2,1)C .(2,1)D .(1,1)【解析】 点(2,1),(-2,1)满足椭圆方程,故在椭圆上;把点(1,1)代入x 24+y 22得:14+12=34<1,故点(1,1)在椭圆内.【答案】 D2.已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1有两个顶点在直线x +2y =2上,则此椭圆的焦点坐标是( )A .(±3,0)B .(0,±3)C .(±5,0)D .(0,±5)【解析】 ∵直线x +2y =2过(2,0)和(0,1)点, ∴a =2,b =1,∴c =3, 椭圆焦点坐标为(±3,0). 【答案】 A3.直线y =x +1被椭圆x 24+y 22=1所截得线段的中点的坐标是( )A .(23,53)B .(43,73)C .(-23,13)D .(-132,-172)【解析】 联立方程⎩⎪⎨⎪⎧y =x +1,x 24+y22=1,消去y 得3x 2+4x -2=0.设交点A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2),中点M (x 0,y 0).∴x 1+x 2=-43,x 0=x 1+x 22=-23,y 0=x 0+1=13,∴中点坐标为(-23,13).【答案】 C4.直线2x -y -2=0与椭圆x 25+y 24=1交于A 、B 两点,求弦长|AB |.【解】 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 联立方程⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2=0,x 25+y24=1,消去y 得3x 2-5x =0,则x 1+x 2=53,x 1·x 2=0,∴|AB |=1+k 2AB ·x 1+x 22-4x 1x 2=1+22·532-4×0=553.一、选择题1.点A (a,1)在椭圆x 24+y 22=1的内部,则a 的取值范围是( )A .-2<a < 2B .a <-2或a > 2C .-2<a <2D .-1<a <1【解析】 ∵点A (a,1)在椭圆x 24+y 22=1内部,∴a 24+12<1.∴a 24<12. 则a 2<2,∴-2<a < 2. 【答案】 A2.已知直线y =kx +1和椭圆x 2+2y 2=1有公共点,则k 的取值范围是( ) A .k <-22或k >22 B .-22<k <22 C .k ≤-22或k ≥22D .-22≤k ≤22【解析】 由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +1,x 2+2y 2=1,得(2k 2+1)x 2+4kx +1=0.∵直线与椭圆有公共点. ∴Δ=16k 2-4(2k 2+1)≥0,则k ≥22或k ≤-22. 【答案】 C3.直线l 交椭圆x 216+y 212=1于A ,B 两点,AB 的中点为M (2,1),则l 的方程为( ) A .2x -3y -1=0 B .3x -2y -4=0 C .2x +3y -7=0D .3x +2y -8=0【解析】 根据点差法求出k AB =-32,∴l 的方程为:y -1=-32(x -2).化简得3x +2y -8=0. 【答案】 D4.若直线mx +ny =4和⊙O :x 2+y 2=4没有交点,则过点P (m ,n )的直线与椭圆x 29+y 24=1的交点个数为( )A .2个B .至多一个C .1个D .0个【解析】 若直线与圆没有交点,则d =4m 2+n 2>2,∴m 2+n 2<4,即m 2+n 24<1.∴m 29+n 24<1,∴点(m ,n )在椭圆的内部,故直线与椭圆有2个交点.【答案】 A5.椭圆有如下的光学性质:从椭圆的一个焦点出发的光线,经椭圆反射后必过椭圆的另一个焦点.今有一个水平放置的椭圆形台球盘,点A ,B 是它的两个焦点,其长轴长为2a ,焦距为2c (a >c >0),静放在点A 的小球(小球的半径不计),从点A 沿直线出发,经椭圆壁反弹后第一次回到点A 时,小球经过的路程是( )A .2(a -c )B .2(a +c )C .4aD .以上答案均有可能【解析】 如图,本题应分三种情况讨论:当小球沿着x 轴负方向从点A 出发,经椭圆壁反弹后第一次回到点A 时,小球经过的路程是2(a -c );当小球沿着x 轴正方向从点A 出发,经椭圆壁反弹后第一次回到点A 时,小球经过的路程是2(a +c );当是其他情况时,从点A 沿直线出发,经椭圆壁反弹后第一次回到点A 时,小球经过的路程是4a .【答案】 D 二、填空题6.(2013·济宁高二检测)已知以F 1(-2,0),F 2(2,0)为焦点的椭圆与直线x +3y +4=0有且仅有一个交点,则椭圆的长轴长为________.【解析】 设椭圆方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与直线方程联立消去x 得(a 2+3b 2)y 2+83b 2y +16b 2-a 2b 2=0,由Δ=0及c =2得a 2=7,∴2a =27.【答案】 277.(2013·合肥高二检测)以等腰直角三角形ABC 的两个顶点为焦点,并且经过另一顶点的椭圆的离心率为________.【解析】 当以两锐角顶点为焦点时,因为三角形为等腰直角三角形,故有b =c ,此时可求得离心率e =c a=cb 2+c2=c2c=22;同理,当以一直角顶点和一锐角顶点为焦点时,设直角边长为m ,故有2c =m,2a =(1+2)m ,所以离心率e =c a =2c 2a =m1+2m=2-1.【答案】2-1或228.(2013·石家庄高二检测)过椭圆x 25+y 24=1的右焦点作一条斜率为2的直线与椭圆交于A 、B 两点,O 为原点,则△OAB 的面积为________.【解析】 直线方程为y =2x -2,与椭圆方程x 25+y 24=1联立,可以解得A (0,-2),B (53,43),∴S △=12|OF |·|y A -y B |=53(也可以用设而不求的方法求弦长|AB |,再求出点O 到AB 的距离,进而求出△AOB 的面积).【答案】 53三、解答题9.已知椭圆的短轴长为23,焦点坐标分别是(-1,0)和(1,0). (1)求这个椭圆的标准方程;(2)如果直线y =x +m 与这个椭圆交于不同的两点,求m 的取值范围. 【解】 (1)∵2b =23,c =1,∴b =3,a 2=b 2+c 2=4. 故所求椭圆的标准方程为x 24+y 23=1.(2)联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,x 24+y23=1,消去y 并整理得7x 2+8mx +4m 2-12=0.若直线y =x +m 与椭圆x 24+y 23=1有两个不同的交点,则有Δ=(8m )2-28(4m 2-12)>0,即m 2<7,解得-7<m <7. 即m 的取值范围是(-7,7).10.椭圆ax 2+by 2=1与直线x +y -1=0相交于A ,B 两点,C 是AB 的中点,若|AB |=22,OC 的斜率为22,求椭圆的方程.【解】 由⎩⎪⎨⎪⎧ax 2+by 2=1,x +y =1,得(a +b )x 2-2bx +b -1=0.设A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2), 则|AB |=k 2+1x 1-x 22=2·4b 2-4a +bb -1a +b 2.∵|AB |=22,∴a +b -aba +b =1.①设C (x ,y ),则x =x 1+x 22=ba +b,y =1-x =aa +b,∵OC 的斜率为22,∴a b =22. 代入①,得a =13,b =23.∴椭圆方程为x 23+23y 2=1.图2-1-411.(2013·亳州高二检测)如图2-1-4所示,已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)过点(1,22),离心率为22,左、右焦点分别为F 1、F 2.点P 为直线l :x +y =2上且不在x 轴上的任意一点,直线PF 1和PF 2与椭圆的交点分别为A 、B 和C 、D ,O 为坐标原点. (1)求椭圆的标准方程;(2)设直线PF 1、PF 2的斜率分别为k 1、k 2. 证明:1k 1-3k 2=2.【解】 因为椭圆过点(1,22),e =22, 所以1a 2+12b 2=1,c a =22,又a 2=b 2+c 2,所以a =2,b =1,c =1, 故所求椭圆方程为x 22+y 2=1.(2)证明:设点P (x 0,y 0),则k 1=y 0x 0+1,k 2=y 0x 0-1, 因为点P 不在x 轴上,所以y 0≠0,又x 0+y 0=2, 所以1k 1-3k 2=x 0+1y 0-3x 0-1y 0=4-2x 0y 0=2y 0y 0=2. (教师用书独具)(2012·北京高考)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (2,0),离心率为22.直线y =k (x -1)与椭圆C 交于不同的两点M ,N .(1)求椭圆C 的方程; (2)当△AMN 的面积为103时,求k 的值. 【解】 (1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,c a =22,a 2=b 2+c 2,解得b = 2.所以椭圆C 的方程为x 24+y 22=1. (2)由⎩⎪⎨⎪⎧y =k x -1,x 24+y22=1得(1+2k 2)x 2-4k 2x +2k 2-4=0.设点M ,N 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),则y 1=k (x 1-1),y 2=k (x 2-1),x 1+x 2=4k 21+2k 2,x 1x 2=2k 2-41+2k 2.所以|MN |=x 2-x 12+y 2-y 12=1+k2[x 1+x 22-4x 1x 2]=21+k 24+6k21+2k2.又因为点A (2,0)到直线y =k (x -1)的距离d =|k |1+k2,所以△AMN 的面积为 S =12|MN |·d =|k |4+6k 21+2k 2. 由|k |4+6k 21+2k 2=103,解得k =±1.(2013·济南高二检测)设F 1、F 2分别为椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,过F 2的直线l 与椭圆C 相交于A ,B 两点,直线l 的倾斜角为60°,F 1到直线l 的距离为2 3.(1)求椭圆C 的焦距;(2)如果AF 2→=2F 2B →,求椭圆C 的方程.【解】 (1)设焦距为2c ,由已知可得F 1到直线l 的距离3c =23,故c =2.所以椭圆C 的焦距为4.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由题意知y 1<0,y 2>0. 直线l 的方程为y =3(x -2).联立⎩⎪⎨⎪⎧y =3x -2,x 2a 2+y 2b2=1,得(3a 2+b 2)y 2+43b 2y -3b 4=0.解得y 1=-3b 22+2a 3a 2+b 2,y 2=-3b 22-2a 3a 2+b2. 因为AF 2→=2F 2B →,所以-y 1=2y 2.则3b 22+2a 3a 2+b 2=2·-3b 22-2a3a 2+b 2. 解得a =3.又b 2=a 2-c 2=9-4=5. ∴b = 5.故椭圆C 的方程为x 29+y 25=1.。
2.1.2《椭圆的简单几何性质(一)》ppt课件
y
B2
b
A1
A2
F1 O c F2
x
B1
讲授新课 3.顶点 线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的长轴和 短轴. 长轴的长等于2a. 短轴的长等于2b.
a叫做椭圆的长半轴长. b叫做椭圆的短半轴长.
|B1F1|=|B1F2|=|B2F1| =|B2F2|=a.
y
B2
b
a
A1
A2
F1 O c F2
x
B1
a叫做椭圆的长半轴长. b叫做椭圆的短半轴长.
y
B2
b
A1
A2
F1 O c F2
x
B1
讲授新课 3.顶点 线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的长轴和 短轴. 长轴的长等于2a. 短轴的长等于2b.
a叫做椭圆的长半轴长. b叫做椭圆的短半轴长.
|B1F1|=|B1F2|=|B2F1| =|B2F2|=
讲授新课 2.对称性
x2 a2
y2 b2
1
(a>b>0).
y
F1 O
F2
x
讲授新课
2.对称性
x2 a2
y2 b2
1
(a>b>0).
在椭圆的标准方程里,把x换成-x,或 把y换成-y,或把x、y同时换成-x、-y时, 方程有变化吗?这说明什么?
y
F1 O
F2
x
Y 关于y轴对称
P2(-x,y)
x2 a2
y2 b2
1,
y b B2
A1
-a F1 O
F2
椭圆位于直线x=±a和 y=±b围成的矩形里.
-b B1
A2 ax
练习1:分别说出下列椭圆方程中x,y的取值范围
2.2.3椭圆的简单几何性质(3)-直线与椭圆的位置关系
点 差 法
1 ∴所求的直线方程是y −1 = − (x −1)即x + 2y − 3 = 0. 2
3.解 :设A(x1, y1), B(x2 , y2 ), AB的中 M(x0 , y0 ) 点 1 y0 1 由 点差 法得: k1 ⋅ k2 = − ,即 1 ⋅ = − k 4 4 x0 x0 4y0 垂线是: ∴k1 = − ,于是k中垂 = ,∴AB的中 4y0 x0 4y0 3 y − y0 = (x − x0 ), 令y = 0, 得: x = x0 (−2 < x0 < 2) x0 4 3 3 因此 − < t < . , 2 2
2 2
椭圆的 通径
x y + 2 =1 (a>b>0)的一个焦 例2经过椭圆 经过椭圆 的一个焦 2 a b 作垂直于长轴的椭圆的弦.求该弦长度 点F作垂直于长轴的椭圆的弦 求该弦长度 作垂直于长轴的椭圆的弦 求该弦长度.
2b经过 作椭圆x 练习:经过Q(6,0)作椭圆 2+4y2=16的 作椭圆 的 求弦MN的中点的轨迹方程. 弦MN.求弦 求弦 的中点的轨迹方程
2
消元
一元二次方程
判 式 别
∆>0 ∆=0 ∆<0
相 交 相 切 相 离
x y 例1 已 直 y = kx+1 椭 与 圆 + =1恒 有 2. 知 线 5 m 交 , m的 值 围 点 求 取 范 。
例2、 已知椭圆 2+9y2=45,椭圆的右焦点为 , 、 已知椭圆5x ,椭圆的右焦点为F, (1)求过点 且斜率为 的直线被椭圆截得的弦长 求过点F且斜率为 的直线被椭圆截得的弦长. 求过点 且斜率为1的直线被椭圆截得的弦长 (2)判断点 判断点A(1,1)与椭圆的位置关系 并求以 为中 与椭圆的位置关系,并求以 判断点 与椭圆的位置关系 并求以A为中 点椭圆的弦所在的直线方程. 点椭圆的弦所在的直线方程
椭圆的简单几何性质(4)-直线与椭圆的位置关系(1)
B. 3个
C. 4个
x2 y2 3. 已 知 椭 圆 1 上 的 两 个 动 点 P 、Q 及 定 点 4 2
6 MF 、 F 成等差数列. Q ) , F 是椭圆的左焦点,且 PF 、 2 ⑴求证:线段 PQ 的垂直平分线经过一个定点 A; ⑵设点 A 关于原点 O 的对称点 B,求 PB 的最小值及相应点 P M (1,
处理弦中点问题:“点差法”、“韦达定理”
例1、 已知椭圆5x2+9y2=45,椭圆的右焦点为F,
(1)求过点F且斜率为1的直线被椭圆截得的弦长. (2)判断点A(1,1)与椭圆的位置关系,并求以A为中点 椭圆的弦所在的直线方程.
归纳:这类问题的两种解决方法 (1)联立方程组,解出直线与圆锥曲线的交点,再利用两点距离公式来求解; (2)联立方程组,运用“设而不求”解法技巧,结合韦达定理完成求解。
b 2 y0 b y0 b
2 2
2
1 1 1
2
2
直线与椭圆的位置关系的判定
由方程组:
代数方法
Ax+By+C=0
x a
2 2
y b
2
2
1
mx2+nx+p=0(m≠ 0) = n2-4mp
两个交点 一个交点 无交点 相交 相切 相离
>0 =0 <0
方程组有两解 方程组有一解 方程组无解
关 于 弦 长 计 算 :直 线 与 二 次 曲 线 相 交 所 得 的 弦 长 直 线 具 有 斜 率k ,直 线 与 二 次 曲 线 的 两 个 交 点 坐 标 分 别 为
△ F1 A B
的面积等于
4 3
练习巩固: 1.过椭圆