高中数学圆锥曲线之椭圆高考考点解析及例题辅导.docx

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高中数学圆锥曲线之椭圆高考考点解析及例题辅导

圆锥曲线——椭圆

高考要求

掌握椭圆的定义、标准方程和椭圆的简单几何性质,了解椭圆的参数方程

知识点归纳

1.定义:

①平面内一个动点到两个定点F1、F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|,即),这个动点的轨迹叫椭圆(这两个定点叫焦点).

②点M与一个定点的距离和它到一条定直线的距离的比是常数e(0

2.椭圆参数的几何意义,如下图所示:

(1)|PF1|+|PF2|=2a,|PM2|+|PM1|=,==e;

(2),;

(3)|BF2|=|BF1|=a,|OF1|=|OF2|=c;

(4)|F1K1|=|F2K2|=p=,

3.标准方程:

椭圆标准方程的两种形式

和其中

椭圆的焦点坐标是,准线方程是,离心率是,通径的长是焦准距(焦点到准线的距离),焦参数(通径长的一半)范围:

,,长轴长=,短轴长=2b,焦距=2c,

焦半径:

,.

4.中经常利用余弦定理、三角形面积公式将有关线段、、2c,有关角()结合起来,建立+、等关系.

5.椭圆上的点有时常用到三角换元:

题型讲解

例1已知椭圆的焦点是,直线是椭圆的一条准线.

①求椭圆的方程;

②设点P在椭圆上,且,求.

解:

①.

 ②设则

又,

例2求中心在原点,一个焦点为且被直线截得的弦中点横坐标为的椭圆方程.

解:

设椭圆方程,,,

因为弦AB中点,所以

由得,(点差法)

所以

例3已知F1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,当PF1⊥F1A,PO∥AB(O为椭圆中心)时,求椭圆的离心率.

分析:

求椭圆的离心率,即求,只需求a、c的值或a、c用同一个量表示.本题没有具体数值,因此只需把a、c用同一量表示,由PF1⊥F1A,PO∥AB易得b=c,a=b.

解:

设椭圆方程为+=1(a>b>0),F1(-c,0),c2=a2-b2,

则P(-c,b),即P(-c,).

∵AB∥PO,∴kAB=kOP,

即-=.∴b=c.

又∵a==b,

∴e===.

点评:

由题意准确画出图形,利用椭圆方程及直线平行与垂直的性质是解决本题的关键.

例4如下图,设E:

+=1(a>b>0)的焦点为F1与F2,且P∈E,∠F1PF2=2θ.求证:

△PF1F2的面积S=b2tanθ.

分析:

有关圆锥曲线问题用定义去解决比较方便.如本题,设|PF1|=r1,|PF2|=r2,则S=r1r2sin2θ.若能消去r1r2,问题即获解决.

证明:

设|PF1|=r1,|PF2|=r2,

则S=r1r2sin2θ,又|F1F2|=2c,

由余弦定理有

(2c)2=r12+r22-2r1r2cos2θ

=(r1+r2)2-2r1r2-2r1r2cos2θ

=(2a)2-2r1r2(1+cos2θ),

于是2r1r2(1+cos2θ)=4a2-4c2=4b2.

所以r1r2=.

从而有S=·sin2θ=b2=b2tanθ.

点评:

①解与△PF1F2(P为椭圆上的点)有关的问题,常用正弦定理或余弦定理,并结合|PF1|+|PF2|=2a来解决.

②我们设想点P在E上由A向B运动,由于△PF1F2的底边F1F2为定长,而高逐渐变大,故此时S逐渐变大.所以当P运动到点B时S取得最大值.由于b2为常数,所以tanθ逐渐变大.因2θ为三角形内角,故2θ∈(0,π),θ∈(0,).这样,θ也逐渐变大,当P运动到B时,∠F1PF2取得最大值.故本题可引申为求最值问题,

例5若椭圆ax2+by2=1与直线x+y=1交于A、B两点,M为AB的中点,直线OM(O为原点)的斜率为,且OA⊥OB,求椭圆的方程.

分析:

欲求椭圆方程,需求a、b,为此需要得到关于a、b的两个方程,由OM的斜率为.OA⊥OB,易得a、b的两个方程.

解:

设A(x1,y1),B(x2,y2),M(,).

由,∴(a+b)x2-2bx+b-1=0.

∴=,=1-=.

∴M(,).

∵kOM=,∴b=a.①

∵OA⊥OB,∴·=-1.

∴x1x2+y1y2=0.

∵x1x2=,y1y2=(1-x1)(1-x2),

∴y1y2=1-(x1+x2)+x1x2=1-+=.

∴+=0.

∴a+b=2.②

由①②得a=2(-1),b=2(-1).

∴所求方程为2(-1)x2+2(-1)y2=1.

点评:

直线与椭圆相交的问题,通常采取设而不求,即设出A(x1,y1),B(x2,y2),但不是真的求出x1、y1、x2、y2,而是借助于一元二次方程根与系数的关系来解决问题.由OA⊥OB得x1x2+y1y2=0是解决本题的关键.

例6已知椭圆的一条准线方程是,其左、右顶点分别是A、B;双曲线的一条渐进线方程为

(1)求椭圆的方程及双曲线的离心率;

(2)在第一象限内取双曲线上一点P,连接AP交椭圆于点M,连接PB并延长交椭圆于点N,若求证:

(1)解:

(c为椭圆半焦距),

的离心率为.

(2)证明:

设,则即

消去得

因为点M在第一象限

代入椭圆方程得:

所以点M、N关于x轴对称.∴

点评:

对概念的理解要准确到位,注意答案的多种可能性;擅于将几何关系与代数关系相互转化;把平面解析几何问题转化为向量、平面几何、三角函数、定比分点公式、不等式、导数、函数、复数等问题;注意参量的个数及转化;养成化简整理的习惯.

例7已知椭圆=1,能否在此椭圆上位于y轴左侧的部分上找一点M,使它到左准线的距离是它到两焦点F1,F2的距离的等比中项?

解:

由方程知e=1/2,假设存在点M(x0,y0)满足条件,

即=1且x0∈[─2,0),

有d2=|MF1||MF2|(d为M到准线的距离),

∵|MF1|=a+ex0=2+x0/2,|MF2|=a─ex0=2─x0/2,d=4+x0,

∴(4+x0)2=4─x02/4,

∴x0=─12/5或x0=─4,这与x0∈[─2,0)矛盾,

故点M不存在.

点评:

范围问题和求值问题的解法基本上没有区别,主要是把它当成求值问题来处理,最后通常转化为方程有解问题或函数的值域问题,而且一般是二次的.

例8设椭圆的中心在原点,焦点在轴上,离心率.已知点到这个椭圆上的点的最远距离为,求这个椭圆方程.并求椭圆上到点P的距离等于的点的坐标.

解:

设椭圆方程为,为椭圆上的点,由得

若,则当时最大,即,,故矛盾.

若时,时,

所求方程为

把y=─代入,求得M的坐标是(─,─)或(,─).

点评:

二次曲线的最值问题,常常归结为二次函数的最值问题,解题时要注意对自变量的范围进行讨论.

例9设椭圆与双曲线有共同焦点F1(─4,0),F2(4,0),并且椭圆长轴长是双曲线实轴长的2倍,试求椭圆与双曲线的交点的轨迹.

解法一:

设交点为P(x,y),双曲线的实半轴长为a(2

(1)和=1

(2)

(2)4─

(1)得:

(3),

代入

(1)得:

a2=2|x|

再代入(3)化简得:

(x─5)2+y2=9或(x+5)2+y2=9.

解法二:

用定义法求解.|F1P|+|F2P|=2||F1P|─F2P||,

解得:

|F1P|=3|F2P|或3|F1P|=|F2P|.

即:

3

或3,

 化简得:

(x─5)2+y2=9或(x+5)2+y2=9.

例10如图,椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,过其右焦点F作斜率为1的直线,交椭圆于A、B两点,若椭圆上存在一点C,使+=.

(1)求椭圆的离心率;

(2)若=15,求着个椭圆的方程.

解:

(1)设椭圆的方程为,焦距为,则直线l的方程为:

代入椭圆方程,

得,

设点、,

∵+,∴C点坐标为.

∵C点在椭圆上,∴.

∴∴

又∴

(2)∵

由已知从而.∴.

故椭圆的方程为:

.

 

小结:

椭圆的定义、方程、几何性质.难点是理解参数a、b、c、e的关系,及利用第二定义解决问题,关键是注意数形结合,函数与方程的思想,等价转化的运用.为此在教学中注意以下几点:

(1)椭圆中有一个十分重要的三角形OF1B2(如图),它的三边长分别为a、b、c.

易见c2=a2-b2,且若记∠OF1B2=θ,则cosθ==e.

(2)应理解椭圆是平面内到两个定点距离之和等于定长的点的轨迹,本质上,它与坐标系无关,而坐标系是研究的手段.实际上,人们研究圆锥曲线的记录早于笛卡儿发明坐标系,从而椭圆本身所固有的性质并不依赖于坐标系,这些性质不因坐标系的选择而改变.例如上述的△OF1B2、公式cosθ=e等,均不因坐标系的改变而改变.

(3)椭圆的定义中应注意常数大于|F1F2|.因为当平面内的动点与定点F1、F2的距离之和等于|F1F2|时,其动点轨迹就是线段F1F2;当平面内的动点与定点F1、F2的距离之和小于|F1F2|时,其轨迹不存在.

(4)椭圆标准方程中两个参数a和b确定了椭圆的形状和大小.两种标准方程中,总有a>b>0;椭圆的焦点位置决定标准方程的类型;a、b、c的关系是c2=a2-b2;在方程Ax2+By2=C中,只要A、B、C同号,就是椭圆方程.

(5)当题目中出现椭圆上的点与焦点的距离,焦点弦长相关时,常利用椭圆的第二定义,转化为点到准线的距离来研究,即正确应用焦半径公式.

(6)使用椭圆的第二定义时,一定要注意动点P到焦点的距离与对应准线距离之比为常数e.若使用的焦点与准线不是对应的,则上述之比就不再是常数了.

 

练习

1.如果椭圆上的点A到右焦点的距离等于4,那么点A到两条准线的距离分别是()

A8,B10,C10,6D10,8

答案:

B

2.椭圆的两焦点把两准线间的距离三等分,则这个椭圆的离心率是()

ABCD以上都不对

答案:

C解析:

3.P为椭圆上的点,是两焦点,若,则的面积是()

ABCD16

答案:

B解析:

设,列方程求解.

4.椭圆内有一点P(1,-1),F为右焦点,椭圆上有一点M,使最小,则点M为()

ACD

答案:

A解析:

等于M到右准线的距离.

5.椭圆的对称轴在坐标轴上,长轴是短轴的2倍,且过点(2,1),则它的方程是_____________.

答案:

6.如图分别为椭圆的左、右焦点,点P在椭圆上,是面积为的正三角形,则的值是____.

解析:

.

7设A(-2,0),B(2,0),的周长为10,,则动点C的轨迹方程为:

__________.

答案:

8.椭圆上有两点P、Q,O为原点,若OP、OQ斜率之积为,则为()

A.4B.64C.20D.不确定

答案:

C

解析:

设直线方程为,解出,写出

9.过椭圆的焦点F(c,0)的弦中最短弦长是()

A.B.C.D.

答案:

A

解析:

设焦点弦AB,AF与负半轴夹角为,则时,.

10.过椭圆左焦点F且倾斜角为的直线交椭圆于A、B两点,若,则椭圆的离心率为()

A.B.C.D.

答案:

D

11.过原点的直线与曲线C:

相交,若直线被曲线C所截得的线段长不大于,则直线的倾斜角的取值范围是()

ABCD.

答案:

D

12.如图所示,椭圆中心在原点,F是左焦点,直线与BF交于D,且,则椭圆的离心率为()

ABCD

答案:

B

13.若椭圆和圆为椭圆的半

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