椭圆及其标准方程教案

2.1.1椭圆及其标准方程

教学目标：

1．掌握椭圆的定义，掌握椭圆标准方程的两种形式及其推导过程；

2．能根据条件确定椭圆的标准方程，掌握运用待定系数法求椭圆的标准方程；

3．通过对椭圆概念的引入教学，培养学生的观察能力和探索能力；

4．通过椭圆的标准方程的推导，使学生进一步掌握求曲线方程的一般方法，并渗透数形结合和等价转化的思想方法，提高运用坐标法解决几何问题的能力；

5．通过让学生大胆探索椭圆的定义和标准方程，激发学生学习数学的积极性，培养学生的学习兴趣和创新意识．

重点：椭圆的定义的理解及其标准方程记忆

难点：椭圆标准方程的推导

教学过程

一、复习并引入新课

思考问题：

1.在解析几何中，我们通常把动点按照某种规律运动形成的轨迹叫做曲线．曲线和方程的关系是什么？（如果曲线上任意一点的坐标都是方程f(x，y)=0的解，同时以方程f(x，y)=0的解为坐标的点又都在曲线上，那么方程就是曲线的方程，曲线就是方程的曲线．）

2.圆的定义是：在平面上，到定点的距离等于定长的点的轨迹；那么当动点满足哪些条件时轨迹仍然是圆？（①平面上到两个定点(距离为2d)距离的平方和等于定值a(a＞2d2)的点的轨迹是圆；

②平面上，与两个定点连线的斜率乘积为-1的点的轨迹是圆．）

由此可见，平面上到两个定点距离或与两个定点连线满足某种条件的点的轨迹比较特殊，下面就从这点出发研究．

二、讲授新课

1．请学生观察计算机演示如图2-23，并思考两个问题．

(1)动点是在怎样的条件下运动的？

(2)动点运动出的轨迹是什么？

（3）是否到两个定点距离之和等于定值的点的轨迹就一定是椭圆呢？

观察后请学生回答．

(学生可能一时答不出，教师可请学生观察计算

机演示如图2-24并思考．)

（4）当两个定点位置变化时，轨迹发生了怎样

的变化？

从而得出结论：

在平面上到两个定点F1，F2距离之和等于定值

2a的点的轨迹为

最后由学生口述教师板书：把平面内与两个定点F1，F2距离之和等于定值2a 的点的轨迹叫做椭圆，其中2a ＞|F1F2|．顺便可以指出两个定点叫做焦点，两个焦点之间的距离叫做焦距，用2c(c ＞0)表示．

2．推导椭圆的标准方程．

思考问题：

（1）求曲线方程的步骤是什么？

（2）求到两个定点F1，F2距离之和等于定值2a(2a ＞|F1F2|)的点的轨迹．

（求曲线方程的步骤是：①建立坐标系设动点坐标：②寻找动点满足的几何条件；③把几何条件坐标化；④化简得方程；⑤检验其完备性．）

注：建立直角坐标系一般应符合简单和谐化的原则，如使关键点的坐标、关键几何量(距离、直线的斜率等)的表达式简单化，注意要充分利用图形的特殊性．

(让学生思考后回答)

教师归纳大体上有如下三个方案：

①取一个定点为原点，以F1，F2所在直线为x 轴建立直角坐标系，如图2-25；

②以F1，F2所在直线为y 轴，线段F1F2的中点为原点

建立直角坐标系，如图2-26；

③以F1，F2所在直线为

x 轴，线段F1F2的中点为原

点建立直角坐标系，最后选定

方案②，如图2-27，推导出方

程．

解 1)建系：以F1，F2所在直线为x 轴，线段F1F2的中点为原点建立直角坐标系，并设椭圆上任意一点的坐标为M(x ，y)，

设两定点坐标为：

F1(-c ，0)，F2(c ，0)，

2)则M 满足：|MF1|+|MF2|=2a ，

a4-2a2cx+c2x2=a2x2-2a2cx+a2c2+a2y2，整理得：

(a2-c2)x2+a2y2=a2(a2-c2)．

启发学生观察图形如图2-28，看看a 与c 的关系如何？

(根据椭圆定义知道a2＞c2，且如图所示，a 与c 可以看成Rt △MOF2的斜边和直角边．)

不妨令b2=a2-c2，则方程就变形为b2x2+a2y2=a2b2，再化简， ()222210x y a b a b +=>> (*)

(*)式就是焦点在x 轴上的椭圆的标准方程，最后说明：

1)方程中条件a＞b＞0不可缺少(结合图形)，当a=b＞0时，就化成圆心在原点的圆的方程，从而进一步说明圆是椭圆的特例；(这实际上是一种极限情况．)

2)b的选取虽然是为了方程形式简洁与和谐，但也有实际的几何意义，即：b2=a2-c2；

3)请学生猜想：若用方案③(即焦点在y轴上)，得到的方程形式又如何呢？

(启发学生根据对称性进行猜想)

三、例题

例1 已知椭圆两个焦点的坐标分别是()

2,0

-

，

()

2,0

，并且经过点

53

,

22

⎛⎫

-

⎪

⎝⎭，求它的标准方程．

分析：由椭圆的标准方程的定义及给出的条件，容易求出

,,

a b c．引导学生用其他方法来解．

另解：设椭圆的标准方程为

()

22

22

10

x y

a b

a b

+=>>

，因点

53

,

22

⎛⎫

-

⎪

⎝⎭在椭圆上，

则

22

22

259

110 44

6

4

a

a b

b

a b

⎧⎧

+==

⎪⎪

⇒

⎨⎨

=

⎪

⎪⎩

-=

⎩．

例2 如图，在圆

224

x y

+=上任取一点P，过点P作x轴的垂线段PD，D为垂足．当点P在圆

上运动时，线段PD的中点M的轨迹是什么？

分析：点P在圆

224

x y

+=上运动，由点P移动引起点M的运动，则称点M是点P的伴随点，

因点M为线段PD的中点，则点M的坐标可由点P来表示，从而能求点M的轨迹方程．

引申：设定点

()

6,2

A

，P是椭圆

22

1

259

x y

+=

上动点，求线段AP中点M的轨迹方程．

解法剖析：①（代入法求伴随轨迹）设

(),

M x y

，

()

11

,

P x y

；②（点与伴随点的关系）∵M为线

段AP的中点，∴

1

1

26

22

x x

y y

=-

⎧

⎨

=-

⎩；③（代入已知轨迹求出伴随轨迹），∵

22

111

259

x y

+=

，∴点M的轨迹方

程为()()

22

311

2594

x y

--

+=

；④伴随轨迹表示的范围．

例3如图，设A，B的坐标分别为()

5,0

-

，

()

5,0

．直线AM，BM相交

于点M，且它们的斜率之积为

4

9

-

，求点M的轨迹方程．

分析：若设点

(),

M x y

，则直线AM，BM的斜率就可以用含,x y的式子