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知识讲解5
知识
讲解
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椭圆综合
编稿:张希勇 审稿:李霞
【学习目标】
1.能正熟练使用直接法、待定系数法、定义法求椭圆的方程;
2.能熟练运用几何性质(如范围、对称性、顶点、离心率)解决相关问题;
3.能够把直线与椭圆的位置关系的问题转化为方程组解的问题,判断位置关系及解决相关问题.
【知识网络】
椭圆
椭圆的定义与标准方程方程
椭圆的几何性质
直线与椭圆的位置关系
椭圆的综合问题
最大(小)值问题
椭圆的弦问题
椭圆离心率及离心率的范围问题
【要点梳理】
要点一、椭圆的定义及其标准方程
椭圆的定义
平面内一个动点到两个定点、的距离之和等于常数(),这个动点的轨迹叫椭圆.这两个定点叫椭圆的焦点,两焦点的距离叫作椭圆的焦距.
椭圆的标准方程:
1.当焦点在轴上时,椭圆的标准方程:,其中;
2.当焦点在轴上时,椭圆的标准方程:,其中;
要点诠释:求椭圆的标准方程应从“定形”、“定式”和“定值”三个方面去思考.“定形”是指对称中心在原点,以坐标轴为对称轴的情况下,焦点在哪条坐标轴上;“定式”根据“形”设椭圆方程的具体形式;“定量”是指用定义法或待定系数法确定a,b的值.
要点二、椭圆的几何性质
焦点在x轴上
焦点在y轴上
标准方程
图形
性质
焦点
,
,
焦距
范围
,
,
对称性
关于x轴、y轴和原点对称
顶点
,
,
轴
长轴长=,短轴长=
离心率
要点三、直线与椭圆的位置关系
直线与椭圆的位置关系
将直线的方程与椭圆的方程联立成方程组,消元转化为关于x或y的一元二次方程,其判别式为Δ.
①Δ>0直线和椭圆相交直线和椭圆有两个交点(或两个公共点);
②Δ=0直线和椭圆相切直线和椭圆有一个切点(或一个公共点);
③Δ<0直线和椭圆相离直线和椭圆无公共点.
直线与椭圆的相交弦
设直线交椭圆于点两点,则
==
同理可得
这里的求法通常使用韦达定理,需作以下变形:
椭圆的中点弦问题
遇到中点弦问题常用“韦达定理”或“点差法”求解.
在椭圆中,以为中点的弦所在直线的斜率;
涉及弦长的中点问题,常用“点差法”设而不求,将弦所在直线的斜率、弦的中点坐标联系起来相互转化,同时还应充分挖掘题目的隐含条件,寻找量与量间的关系灵活转化,往往就能事半功倍.
解题的主要规律可以概括为“联立方程求交点,韦达定理求弦长,根的分布找范围,曲线定义不能忘”.
【典型例题】
类型一:椭圆的方程与性质【高清课堂:椭圆综合357255 例1】
例1.若方程表示焦点在y轴上的椭圆,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题知所以,选D
【总结升华】椭圆的方程要注意焦点轴的不同,标准方程的形式不同,另外要注意对应的a,b,c的不同
举一反三:
【高清课堂:椭圆综合357255 例2】
【变式】已知椭圆过两点求椭圆的标准方程.
【答案】设椭圆的方程为因为在椭圆上
所以有 解得
所以所求椭圆方程为
例2. 已知方程表示椭圆,求的取值范围.
【解析】由得,且.
∴满足条件的的取值范围是,且.
【总结升华】本题易出现如下错解:由得,故的取值范围是.出错的原因是没有注意椭圆的标准方程中这个条件,当时,并不表示椭圆.
举一反三:
【变式】已知椭圆的方程为,焦点在x轴上,则m的取值范围是( )
A.-4≤m≤4 B.-4<m<4且m≠0
C.m>4或m<-4 D.0<m<4
【答案】B
例3 . 若△ABC的两个焦点坐标为A(-4,0)、B(4,0),△ABC的周长为18,则顶点C的轨迹方程为( )
A.
B. (y≠0)
C. (y≠0)
D. (y≠0)
【答案】 D
【解析】 |AB|=8,|AC|+|BC|=10>|AB|,故点C轨迹为椭圆且两焦点为A、B,又因为C点的纵坐标不能为零,所以选D.
【总结升华】本题是先根据椭圆的定义,判定轨迹是椭圆,然后根据椭圆的标准方程,求轨迹的方程.这是求轨迹方程的一种重要思想方法.
举一反三:
【变式】的底边,和两边上中线长之和为30,求此三角形重心的轨迹和顶点的轨迹.
【答案】
(1)以所在的直线为轴,中点为原点建立直角坐标系.设点坐标为,由,知点的轨迹是以、为焦点的椭圆,且除去轴上两点.因,,有,故其方程为.
(2)设,,则. ①
由题意有代入①,得的轨迹方程为,其轨迹是椭圆(除去轴上两点).
类型二:直线与椭圆的位置关系
例4.椭圆ax2+by2=1与直线x+y-1=0相交于A、B,C是AB的中点,若|AB|=,OC的斜率为,求椭圆的方程.
【解析】 由得(a+b)x2-2bx+b-1=0.
设A(x1,y1)、B(x2,y2),
则
.
∵,∴.①
设C(x,y),则,,
∵OC的斜率为,∴.
代入①,得,.
∴椭圆方程为.
【总结升华】处理有关直线与椭圆的位置关系问题及有关弦长问题,采用的方法与处理直线和圆的有所区别;方程的思想是解决这类问题的通法
【变式1】椭圆内有一点P(3,2)过点P的弦恰好以P为中点,那么这弦所在直线的方程为 ( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设直线与椭圆的两交点坐标,利用点差法可求直线斜率为k=,所求直线方程为
【变式2】已知椭圆C的左、右焦点坐标分别是(,0),(,0),离心率是,直经y=t与椭圆C交于不同的两点M、N,以线段MN为直径作圆P,圆心为P.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若圆P与x轴相切,求圆心P的坐标.
【答案】 (1)∵且,∴,b=1.
∴椭圆c的方程为.
(2)由题意知点P(0,t)(-1<t<1),
由得
∴圆P的半径为,
又∵圆P与x轴相切,
∴,解得,
故P点坐标为.
类型三:椭圆中的最值问题
例5 . AB为过椭圆中心的弦,F(c,0)为椭圆的左焦点,则△AFB的面积最大值是( )
A.b2 B.bc
C.ab D.ac
【答案】 B
【解析】 S△ABF=S△AOF+S△BOF=|OF|·|yA-yB|,
当A、B为短轴两个端点时,|yA-yB|最大,最大值为2b.
∴△ABF面积的最大值为bc.
【总结升华】椭圆中的最值问题往往要多结合图形的特征,或是设出有关变量利用函数思想解决.
举一反三:
【变式】设P是椭圆短轴的一个端点,Q为椭圆上的一个动点,求的最大值
【答案】依题意可设,则
∵Q在椭圆上
∴
=
=
∵则
当时,去最大值
若,则当时,取最大值2.