高中理科椭圆的典型例题.docx

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高中理科椭圆的典型例题

典型例题一

例1椭圆的一个顶点为，其长轴长是短轴长的2倍，求椭圆的标准方程．

分析：

题目没有指出焦点的位置，要考虑两种位置．

解：

（1）当为长轴端点时，，，

椭圆的标准方程为：

；

（2）当为短轴端点时，，，

椭圆的标准方程为：

；

说明：

椭圆的标准方程有两个，给出一个顶点的坐标和对称轴的位置，是不能确定椭圆的横竖的，因而要考虑两种情况．

典型例题二

例2一个椭圆的焦点将其准线间的距离三等分，求椭圆的离心率．

解：

∴，

∴．

说明：

求椭圆的离心率问题，通常有两种处理方法，一是求，求，再求比．二是列含和的齐次方程，再化含的方程，解方程即可．

典型例题三

例3已知中心在原点，焦点在轴上的椭圆与直线交于、两点，为中点，的斜率为0.25，椭圆的短轴长为2，求椭圆的方程．

解：

由题意，设椭圆方程为，

由，得，

∴，，

，∴，

∴为所求．

说明：

（1）此题求椭圆方程采用的是待定系数法；

（2）直线与曲线的综合问题，经常要借用根与系数的关系，来解决弦长、弦中点、弦斜率问题．

典型例题四

例4椭圆上不同三点，，与焦点的距离成等差数列．

（1）求证；

（2）若线段的垂直平分线与轴的交点为，求直线的斜率．

证明：

（1）由椭圆方程知，，．

由圆锥曲线的统一定义知：

，∴．

同理．∵，且，

∴，即．

（2）因为线段的中点为，所以它的垂直平分线方程为

．

又∵点在轴上，设其坐标为，代入上式，得

又∵点，都在椭圆上，

∴

∴．

将此式代入①，并利用的结论得∴．

典型例题五

例5已知椭圆，、为两焦点，问能否在椭圆上找一点，使到左准线的距离是与的等比中项？

若存在，则求出点的坐标；若不存在，请说明理由．

解：

假设存在，设，由已知条件得

，，∴，．

∵左准线的方程是，

∴．

又由焦半径公式知：

，．

∵，∴．

整理得．

解之得或．①

另一方面．②

则①与②矛盾，所以满足条件的点不存在．

说明：

（1）利用焦半径公式解常可简化解题过程．

（2）本例是存在性问题，解决存在性问题，一般用分析法，即假设存在，根据已知条件进行推理和运算．进而根据推理得到的结果，再作判断．

（3）本例也可设存在，推出矛盾结论（读者自己完成）．

典型例题六

例6已知椭圆，求过点且被平分的弦所在的直线方程．

分析一：

已知一点求直线，关键是求斜率，故设斜率为，利用条件求．

解法一：

设所求直线的斜率为，则直线方程为．代入椭圆方程，并整理得

．

由韦达定理得．

∵是弦中点，∴．故得．

所以所求直线方程为．

分析二：

设弦两端坐标为、，列关于、、、的方程组，从而求斜率：

．

解法二：

设过的直线与椭圆交于、，则由题意得

①－②得．⑤

将③、④代入⑤得，即直线的斜率为．所求直线方程为．

说明：

（1）有关弦中点的问题，主要有三种类型：

过定点且被定点平分的弦；平行弦的中点轨迹；过定点的弦中点轨迹．

（2）解法二是“点差法”，解决有关弦中点问题的题较方便，要点是巧代斜率．

（3）有关弦及弦中点问题常用的方法是：

“韦达定理应用”及“点差法”．有关二次曲线问题也适用．

典型例题七

例7求适合条件的椭圆的标准方程．

（1）长轴长是短轴长的2倍，且过点；

（2）在轴上的一个焦点与短轴两端点的联机互相垂直，且焦距为6．

分析：

当方程有两种形式时，应分别求解，如

（1）题中由求出，，在得方程后，不能依此写出另一方程．

解：

（1）设椭圆的标准方程为或．

由已知．①

又过点，因此有

或．②

由①、②，得，或，．故所求的方程为

或．

（2）设方程为．由已知，，，所以．故所求方程为．

说明：

根据条件求椭圆的标准方程的思路是“选标准，定参数”．关键在于焦点的位置是否确定，若不能确定，应设方程或．

典型例题八

例8椭圆的右焦点为，过点，点在椭圆上，当为最小值时，求点的坐标．

分析：

本题的关键是求出离心率，把转化为到右准线的距离，从而得最小值．一般地，求均可用此法．

解：

由已知：

，．所以，右准线．

过作，垂足为，交椭圆于，故．显然的最小值为，即为所求点，因此，且在椭圆上．故．所以．

说明：

本题关键在于未知式中的“2”的处理．事实上，如图，，即是到右准线的距离的一半，即图中的，问题转化为求椭圆上一点，使到的距离与到右准线距离之和取最小值．

典型例题九

例9求椭圆上的点到直线的距离的最小值．

分析：

先写出椭圆的参数方程，由点到直线的距离建立三角函数关系式，求出距离的最小值．

解：

椭圆的参数方程为设椭圆上的点的坐标为，则点到直线的距离为

．

当时，．

说明：

当直接设点的坐标不易解决问题时，可建立曲线的参数方程．

典型例题十

例10设椭圆的中心是坐标原点，长轴在轴上，离心率，已知点到这个椭圆上的点的最远距离是，求这个椭圆的方程，并求椭圆上的点的距离等于的点的坐标．

分析：

本题考查椭圆的性质、距离公式、最大值以及分析问题的能力，在求的最大值时，要注意讨论的取值范围．此题可以用椭圆的标准方程，也可用椭圆的参数方程，要善于应用不等式、平面几何、三角等知识解决一些综合性问题，从而加强等价转换、形数结合的思想，提高逻辑推理能力．

解法一：

设所求椭圆的直角坐标方程是，其中待定．

由可得

，即．

设椭圆上的点到点的距离是，则

其中．

如果，则当时，（从而）有最大值．

由题设得，由此得，与矛盾．

因此必有成立，于是当时，（从而）有最大值．

由题设得，可得，．

∴所求椭圆方程是．

由及求得的椭圆方程可得，椭圆上的点，点到点的距离是．

解法二：

根据题设条件，可取椭圆的参数方程是，其中，待定，，为参数．

由可得

，即．

设椭圆上的点到点的距离为，则

如果，即，则当时，（从而）有最大值．

由题设得，由此得，与矛盾，因此必有成立．

于是当时（从而）有最大值．

由题设知，∴，．

∴所求椭圆的参数方程是．

由，，可得椭圆上的是，．

典型例题十一

例11设，，，求的最大值和最小值．

分析：

本题的关键是利用形数结合，观察方程与椭圆方程的结构一致．设，显然它表示一个圆，由此可以画出图形，考虑椭圆及圆的位置关系求得最值．

解：

由，得

可见它表示一个椭圆，其中心在点，焦点在轴上，且过（0，0）点和（3，0）点．

设，则

它表示一个圆，其圆心为（－1，0）半径为．

在同一坐标系中作出椭圆及圆，如图所示．观察图形可知，当圆过（0，0）点时，半径最小，即，此时；当圆过（3，0）点时，半径最大，即，∴．

∴的最小值为0，最大值为15．

典型例题十二

例12已知椭圆，、是其长轴的两个端点．

（1）过一个焦点作垂直于长轴的弦，求证：

不论、如何变化，．

（2）如果椭圆上存在一个点，使，求的离心率的取值范围．

分析：

本题从已知条件出发，两问都应从和的正切值出发做出估计，因此要从点的坐标、斜率入手．本题的第

（2）问中，其关键是根据什么去列出离心率满足的不等式，只能是椭圆的固有性质：

，，根据得到，将代入，消去，用、、表示，以便利用列出不等式．这里要求思路清楚，计算准确，一气呵成．

解：

（1）设，，．

于是，．

∵是到的角．∴

∵∴故∴．

（2）设，则，．

由于对称性，不妨设，于是是到的角．

∴

∵，∴

整理得∵∴

∵，∴∵，∴

，∴，

∴或（舍），∴．

典型例题十三

例13已知椭圆的离心率，求的值．

分析：

分两种情况进行讨论．

解：

当椭圆的焦点在轴上时，，，得．由，得．

当椭圆的焦点在轴上时，，，得．

由，得，即．

∴满足条件的或．

说明：

本题易出现漏解．排除错误的办法是：

因为与9的大小关系不定，所以椭圆的焦点可能在轴上，也可能在轴上．故必须进行讨论．

典型例题十四

例14已知椭圆上一点到右焦点的距离为，求到左准线的距离．

分析：

利用椭圆的两个定义，或利用第二定义和椭圆两准线的距离求解．

解法一：

由，得，，．

由椭圆定义，，得

．

由椭圆第二定义，，为到左准线的距离，

∴，

即到左准线的距离为．

解法二：

∵，为到右准线的距离，，

∴．又椭圆两准线的距离为．

∴到左准线的距离为．

说明：

运用椭圆的第二定义时，要注意焦点和准线的同侧性．否则就会产生误解．

椭圆有两个定义，是从不同的角度反映椭圆的特征，解题时要灵活选择，运用自如．一般地，如遇到动点到两个定点的问题，用椭圆第一定义；如果遇到动点到定直线的距离问题，则用椭圆的第二定义．

典型例题十五

例15设椭圆（为参数）上一点与轴正向所成角，求点坐标．

分析：

利用参数与之间的关系求解．

解：

设，由与轴正向所成角为，

∴，即．

而，，由此得到，，∴点坐标为．

典型例题十六

例16设是离心率为的椭圆上的一点，到左焦点和右焦点的距离分别为和，求证：

，．

分析：

本题考查椭圆的两个定义，利用椭圆第二定义，可将椭圆上点到焦点的距离转化为点到相应准线距离．

解：

点到椭圆的左准线的距离，，由椭圆第二定义，，

∴，由椭圆第一定义，．

说明：

本题求证的是椭圆的焦半径公式，在解决与椭圆的焦半径（或焦点弦）的有关问题时，有着广泛的应用．请写出椭圆焦点在轴上的焦半径公式．

典型例题十七

例17　已知椭圆内有一点，、分别是椭圆的左、右焦点，点是椭圆上一点．

（1）　求的最大值、最小值及对应的点坐标；

（2）　求的最小值及对应的点的坐标．

分析：

本题考查椭圆中的最值问题，通常探求变量的最值有两种方法：

一是目标函数当，即代数方法．二是数形结合，即几何方法．本题若按先建立目标函数，再求最值，则不易解决；若抓住椭圆的定义，转化目标，运用数形结合，就能简捷求解．

解：

（1）如上图，，，，设是椭圆上任一点，由，，∴，等号仅当时成立，此时、、共线．

由，∴，等号仅当时成立，此时、、共线．

建立、的直线方程，解方程组得两交点

、．

综上所述，点与重合时，取最小值，点与重合时，取最大值．

（2）如下图，设是椭圆上任一点，作垂直椭圆右准线，为垂足，由，，∴．由椭圆第二定义知，∴，∴，要使其和最小需有、、共线，即求到右准线距离．右准线方程为．

∴到右准线距离为．此时点纵坐标与点纵坐标相同为1，代入椭圆得满足条件的点坐标．说明：

求的最小值，就是用第二定义转化后，过向相应准线作垂线段．巧用焦点半径与点准距互化是解决有关问题的重要手段．

典型例题十八

例18　

（1）写出椭圆的参数方程；

（2）求椭圆内接矩形的最大面积．

分析：

本题考查椭圆的参数方程及其应用．为简化运算和减少未知数的个数，常用椭圆的参数方程表示曲线上一点坐标，所求问题便化归为三角问题．

解：

（1）．

（2）设椭圆内接矩形面积为，由对称性知，矩形的邻边分别平行于轴和轴，设为矩形在第一象限的顶点，，

则

故椭圆内接矩形的最大面积为12．

说明：

通过椭圆参数方程，转化为三角函数的最值问题，一般地，与圆锥曲线有关的最值问题，用参数方程形式较简便．

典型例题十九

例19已知，是椭圆的两个焦点，是椭圆上一点，且．

（1）求椭圆离心率的取值范围；

（2）求证的面积与椭圆短轴长有关．

分析：

不失一般性，可以设椭圆方程为

（），（）．

思路一：

根据题设容易想到两条直线的夹角公式，即，设，，，化简可得．又，两方程联立消去得，由，可以确定离心率的取值范围；解出可以求出的面积，但这一过程很繁．

思路二：

利用焦半径公式，，在中运用余弦定理，求，再利用，可以确定离心率的取值范围，将代入椭圆方程中求，便可求出的面积．

思路三：

利用正弦定理、余弦定理，结合求解．

解：

（法1）设椭圆方程为（），，，，，

则，．

在中，由余弦定理得

，

解得．

（1）∵，

∴，即．

∴．

故椭圆离心率的取范围是．

（2）将代入得