椭圆性质及详细证明
高考常见椭圆性质及其详细证明
x2 y 2 22.椭圆 2 + 2 = 1 (a>b>0)的焦半径公式: | MF1 =| a + ex0 , | MF2 =| a − ex0 ( F1 (−c, 0) , F2 (c, 0) , M ( x0 , y0 ) ). a b x2 y 2 23.若椭圆 2 + 2 = 1 (a>b>0)的左、右焦点分别为 F 1 、F 2 ,左准线为 L,则当 a b 2 − 1 ≤ e < 1 时,可在椭圆上求一点 P,使得 PF 1 是 P 到对应准线距离 d 与 PF 2 的比例中项. x2 y 2 24. P 为椭圆 2 + 2 = (a>b>0) 上任一点,F 1 ,F 2 为二焦点, A 为椭圆内一定点, 则 2a − | AF2 |≤| PA | + | PF1 |≤ 2a + | AF2 | , 1 a b 当且仅当 A, F2 , P 三点共线时,等号成立.
椭圆的性质及证明
4.点 P 处的切线 PT 平分△PF 1 F 2 在点 P 处的外角. 5.PT 平分△PF 1 F 2 在点 P 处的外角,则焦点在直线 PT 上的射影 H 点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长轴的两个端点. 6.以焦点弦 PQ 为直径的圆必与对应准线相离. 7.以焦点半径 PF 1 为直径的圆必与以长轴为直径的圆内切. 8.设 A 1 、A 2 为椭圆的左、右顶点,则△PF 1 F 2 在边 PF 2 (或 PF 1 )上的旁切圆,必与 A 1 A 2 所在的直线切于 A 2 (或 A 1 ).
x2 y 2 + = 1 (a>b>0)的通径,定长线段 L 的两端点 A,B 在椭圆上移动,记|AB|= l , M ( x0 , y0 ) 是 AB a 2 b2 c a2 l 2 2 2 a (c= a − b , e = );当 l < ΦS 时,有= 中点,则当 l ≥ ΦS 时,有 ( x0 ) max = − ( x0 ) max 4b 2 − l 2 , ( x0 ) min = 0 . a c 2e 2b 2 2 x y 0 有公共点的充要条件是 A2 a 2 + B 2b 2 ≥ C 2 . 32.椭圆 2 + 2 = 1 与直线 Ax + By + C = a b ( x − x0 ) 2 ( y − y0 ) 2 0 有公共点的充要条件是 A2 a 2 + B 2b 2 ≥ ( Ax0 + By0 + C ) 2 . 33.椭圆 + = 1 与直线 Ax + By + C = a2 b2 x2 y 2 (a>b>0) 的两个焦点为 F 1 、 F 2 ,P (异于长轴端点) 为椭圆上任意一点, 在△PF 1 F 2 中, 记 ∠F1 PF2 = 34. 设椭圆 2 + 2 = 1 α, a b sin α c ∠PF1 F2 = β , ∠F1 F2 P = γ ,则有 = = e. sin β + sin γ a 2 2 2 2 2 2 35.经过椭圆 b x + a y = a b (a>b>0)的长轴的两端点 A 1 和 A 2 的切线,与椭圆上任一点的切线相交于 P 1 和 P 2 ,则 2 |P b . 1A 1 |⋅| P 2 A2 |=
椭圆的标准方程及性质
椭圆的标准方程及性质椭圆作为二维空间中的图形,具有一些独特的性质和特点。
本文将介绍椭圆的标准方程以及其相应的性质。
一、椭圆的标准方程椭圆的标准方程可以通过平面几何的推导得出。
设椭圆的中心为点(h,k),椭圆的长轴为2a,短轴为2b,则可得出椭圆的标准方程:(x-h)^2/a^2 +(y-k)^2/b^2 = 1其中,h和k分别是椭圆的中心在x轴和y轴上的坐标,a和b分别是椭圆长轴和短轴的一半。
二、椭圆的性质1. 中心:椭圆的中心即标准方程中的点(h,k),表示椭圆在平面上的位置。
2. 焦点:椭圆上的每个点到两个焦点的距离之和等于定值2a,即椭圆的长轴长度。
焦点是椭圆的重要特点,用于定义椭圆的几何性质。
3. 长轴和短轴:标准方程中a和b分别表示椭圆的长轴和短轴的一半。
长轴是椭圆的最长直径,短轴是椭圆的最短直径。
4. 离心率:椭圆的离心率定义为焦距与长轴之比,通常用e表示。
离心率决定了椭圆的扁平程度,e<1时表示椭圆,e=0时表示圆。
5. 直径:椭圆上的两个端点同时到椭圆内一点的距离相等,则这两个端点和该内点连成的线段叫做该椭圆的直径。
6. 弦:椭圆上任意两点连线和椭圆的直径所围内部的线段叫做椭圆的弦。
7. 准线:椭圆上与两个焦点连线垂直的直线,与椭圆的侧弦相切。
8. 焦散性:入射到椭圆的平行光线在反射后会汇聚到另一个焦点上,这是椭圆焦散性的一个重要表现。
三、椭圆的应用椭圆作为一种常见的数学曲线,在现实生活中有广泛的应用。
以下是一些椭圆应用的例子:1. 天体运动:行星围绕太阳的轨迹、人造卫星轨道等可以近似看作椭圆。
2. 光学器件:抛物面镜、椭圆面镜等。
3. 固定时间下的最短路径问题。
4. 卫星通信:卫星的定位和通信领域中使用椭圆轨道。
4. 造船工业:船体的椭圆剖面设计,可以减少水的阻力。
5. 圆锥曲线中的一类,在几何光学中,椭球曲面可以聚焦光线。
总结:本文介绍了椭圆的标准方程及其性质。
椭圆作为一种重要的数学曲线,其在几何和物理学中有着广泛的应用。
数学知识点:椭圆的性质(顶点、范围、对称性、离心率)_知识点总结
数学知识点:椭圆的性质(顶点、范围、对称性、离心率)_知识点总结
椭圆的焦距与长轴长之比叫做椭圆的离心率。
椭圆的性质:
1、顶点:A(a,0),B(-a,0),C(0,b)和D(0,-b)。
2、轴:对称轴:x轴,y轴;长轴长|AB|=2a,短轴长|CD|=2b,a为长半轴长,b为短半轴长。
3、焦点:F1(-c,0),F2(c,0)。
4、焦距:。
5、离心率:;
离心率对椭圆形状的影响:e越接近1,c就越接近a,从而b就越小,椭圆就越扁;e越接近0,c就越接近0,从而b就越大,椭圆就越圆;
6、椭圆的范围和对称性:(a>b>0)中-a≤x≤a,-b≤y≤b,对称中心是原点,对称轴是坐标轴。
利用椭圆的几何性质解题:
利用椭圆的几何性质可以求离心率及椭圆的标准方程.要熟练掌握将椭圆中的某些线段长用a,b,c表示出来,例如焦点与各顶点所连线段的长,过焦点与长轴垂直的弦长等,这将有利于提高解题能力。
椭圆中求最值的方法:
求最值有两种方法:
(1)利用函数最值的探求方法利用函数最值的探求方法,将其转化为函数的最值问题来处理.此时应充分注意椭圆中x,y的范围,常常是化为闭区间上的二次函数的最值来求解。
(2)数形结合的方法求最值解决解析几何问题要注意数学式子的几何意义,寻找图形中的几何元素、几何量之间的关系.
椭圆中离心率的求法:
在求离心率时关键是从题目条件中找到关于a,b,c的两个方程或从题目中得到的图形中找到a,b,c的关系式,高考物理,从而求离心率或离心率的取值范围.。
椭圆的定义与性质
椭圆的定义与性质椭圆是数学中的一个重要几何概念,它在几何学、物理学、天文学等领域中都有广泛的应用。
本文将从椭圆的定义、性质以及应用等方面进行探讨。
一、椭圆的定义椭圆是平面上一组点的集合,这组点到两个给定点的距离之和等于常数的情况。
这两个给定点称为焦点,而常数称为离心率。
椭圆的定义可以用数学表达式表示为:对于平面上的点P(x, y),到焦点F1和F2的距离之和等于常数2a,即PF1 + PF2 =2a。
其中,a为椭圆的半长轴。
二、椭圆的性质1. 焦点与半长轴的关系:椭圆的两个焦点到椭圆中心的距离之和等于2a,即F1C + F2C = 2a。
这表明椭圆的中心C位于焦点连线的中垂线上。
2. 离心率与形状的关系:离心率e是椭圆的一个重要参数,它决定了椭圆的形状。
当离心率e=0时,椭圆退化为一个圆;当0<e<1时,椭圆的形状趋近于圆;当e=1时,椭圆退化为一个抛物线;当e>1时,椭圆的形状趋近于双曲线。
3. 半短轴与半长轴的关系:椭圆的半长轴为a,半短轴为b,它们之间的关系可以用离心率e来表示,即e = √(1 - b²/a²)。
通过这个公式,我们可以计算出椭圆的半短轴。
4. 焦点与直径的关系:椭圆的焦点到椭圆上任意一点的距离之和等于椭圆的直径。
这个性质在椭圆的应用中非常重要,例如在天文学中,可以用椭圆的性质来描述行星的轨道。
三、椭圆的应用1. 天文学中的椭圆轨道:行星绕太阳运动的轨道可以近似看作椭圆,根据椭圆的性质,可以计算出行星的轨道参数,如离心率、半长轴等。
2. 椭圆的光学性质:椭圆镜是一种常见的光学元件,它可以将入射光线聚焦到一个点上,用于望远镜、显微镜等光学仪器中。
3. 椭圆的工程应用:在建筑、桥梁等工程设计中,椭圆形状的结构可以提供更好的力学性能和美观效果。
总结:椭圆作为一种重要的数学概念,在几何学和应用数学中都有广泛的应用。
通过对椭圆的定义与性质的探讨,我们可以更好地理解椭圆的形状特征以及其在各个领域中的应用。
椭圆及特殊椭圆知识点(经典完整版)
椭圆及特殊椭圆知识点(经典完整版)椭圆及特殊椭圆知识点(经典完整版)1.概述椭圆是一个重要的几何概念,具有许多特殊性质和应用。
本文将介绍椭圆的基本定义和性质,并探讨一些特殊类型的椭圆。
2.椭圆的定义椭圆是一个平面图形,由到两个焦点的距离之和恒定于一个常数,且大于两个焦点间距离的点构成。
椭圆可以由一个固定点(焦点F1)和一条固定线段(主轴)决定。
3.椭圆的性质椭圆具有以下性质:半长轴:椭圆主轴的一半长度,用a表示。
半短轴:椭圆次轴的一半长度,用b表示。
焦距:焦点到椭圆某点的距离之和,等于椭圆的长轴长度。
离心率:描述椭圆的扁平程度,为焦距与长轴长度之比,用e 表示。
焦点坐标:椭圆的焦点F1的坐标表示为(-ae。
0),焦点F2的坐标表示为(ae。
0)。
4.特殊椭圆4.1 圆当椭圆的长轴和短轴长度相等时,椭圆变成一个圆。
圆是一种特殊的椭圆,具有对称性和均匀性。
4.2 扁圆当椭圆的离心率接近于1时,椭圆变得扁平,称为扁圆。
扁圆的长轴明显大于短轴,形状更接近于一个狭长的椭圆。
4.3 扇形扇形是由椭圆上的一段弧和两条半径组成的图形。
扇形的面积可以通过椭圆扇形公式计算。
4.4 椭圆柱体椭圆柱体是由椭圆沿其中一条轴旋转形成的立体图形。
椭圆柱体具有椭圆的特性,并且其体积和表面积可以通过相应的公式计算。
5.应用领域椭圆的特性使其在许多领域中得以应用,包括:天文学:描述轨道和行星运动。
工程学:设计轮廓和曲线。
密码学:用作加密算法的基础。
6.结论椭圆是一个重要的几何概念,具有多种特殊性质和应用。
我们通过介绍椭圆的定义、性质和特殊类型,认识到椭圆在几何学和其他领域中的重要性。
椭圆的结论十三个及证明
椭圆的结论十三个及证明椭圆是平面解析几何中的一类特殊曲线,由两个焦点F1和F2及到它们的距离之和等于常数2a的点动轨迹构成。
本文将介绍椭圆的定义、性质以及它们的证明。
##一、椭圆的定义椭圆的定义如下:设平面上给定两个不重合的点F1和F2,对于平面上的任意一点P,到F1的距离加上到F2的距离等于常数2a,那么点P的轨迹就是一个椭圆。
我们可以通过以下步骤来证明这一定义。
##二、椭圆的证明### 1.步骤1:点P在椭圆上对于任意一点P在椭圆上,我们有以下等式成立:PF1 + PF2 = 2a由于F1和F2是椭圆的两个焦点,所以对于任意时刻,PF1 + PF2的距离是恒定的,等于椭圆的主轴长2a。
所以点P在椭圆上。
### 2.步骤2:椭圆的离心率椭圆的离心率是一个衡量椭圆扁平程度的指标。
我们可以用离心率e来表示,它的计算公式如下:e = PF1 / a其中,a是椭圆的主轴长。
### 3.步骤3:椭圆的焦点与准线根据椭圆的定义,我们可以得到以下结论:-椭圆的焦点F1和F2在椭圆的主轴上,且在椭圆的中垂线上;-椭圆的准线是与椭圆的对称轴相交于焦点的直线。
### 4.步骤4:椭圆的标准方程椭圆的标准方程可以根据椭圆的定义推导而得。
设椭圆的焦点为F1(-c,0),F2(c,0),椭圆的顶点为A(a,0)和B(-a,0),那么椭圆的标准方程为:(x - c)² / a² + y² / b² = 1其中,a是椭圆的半长轴,c是椭圆的焦距,b是通过离心率计算得到的次长轴。
### 5.步骤5:椭圆的参数方程椭圆的参数方程可以通过椭圆的标准方程得到。
设角度θ是椭圆的主轴与x轴的夹角,那么椭圆的参数方程为:x = a * cosθy = b * sinθ其中,0 ≤ θ ≤ 2π。
### 6.步骤6:椭圆的半焦距和焦长度椭圆的半焦距c是焦点到中心点的距离的一半,可以用以下公式表示:c = √(a² - b²)椭圆的焦长度是焦点到准线的距离,可以用以下公式表示:d = 2 * c### 7.步骤7:椭圆的面积椭圆的面积可以通过以下公式计算得到:S = π * a * b其中,a是椭圆的半长轴,b是通过离心率计算得到的次长轴。
椭圆的知识点总结
椭圆的知识点总结一、椭圆的定义椭圆是平面上的一种特殊曲线,它的定义可以有多种方式。
在解析几何中,我们通常采用焦点-直线之和等于常数的定义来描述椭圆。
具体而言,椭圆定义为到两个固定点(焦点)的距离之和等于常数的点的集合。
这个常数被称为椭圆的长轴长度。
另外,椭圆还有一个短轴,它垂直于长轴且通过长轴的中点。
椭圆的长轴和短轴的长度决定了椭圆的形状。
二、椭圆的性质1. 焦点性质:椭圆有两个焦点,它们位于长轴上,且椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和等于椭圆的长轴长度。
2. 直径性质:椭圆的直径是经过焦点的直线段,并且它恰好与椭圆相交于椭圆上的两点。
3. 周长性质:椭圆的周长可以用椭圆的半长轴和半短轴的长度来表示,即2πb+4aE(e),其中a和b分别为椭圆的长轴和短轴的长度,E(e)为第二类椭圆积分。
4. 质心性质:椭圆的质心位于椭圆的中心,且与椭圆的几何中心重合。
椭圆的质心满足椭圆上所有点到该质心的距离之和等于椭圆的长轴长度。
5. 对称性质:椭圆具有关于长轴和短轴的对称性,且同时具有关于两个焦点的对称性。
6. 离心率性质:椭圆的离心率e是一个重要的参数,它刻画了椭圆的形状。
椭圆的离心率满足0<e<1,且e=√(1-b²/a²)。
7. 焦点和直角坐标系的关系:椭圆在直角坐标系中的方程形式可以用来描述椭圆的形状,其一般方程为(x²/a²)+(y²/b²)=1。
三、椭圆的方程椭圆的方程通常以长轴和短轴的长度来表示,其一般方程为(x²/a²)+(y²/b²)=1。
在给定长轴和短轴的情况下,可以通过椭圆的方程来确定椭圆的形状和位置。
四、椭圆的焦点椭圆有两个焦点,它们分别位于长轴的两端。
椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和等于椭圆的长轴长度。
焦点是椭圆的重要特性,它们的位置决定了椭圆的形状和方向。
五、椭圆的参数方程椭圆还可以用参数方程来描述。
椭圆知识点及结论总结
椭圆知识点及结论总结**一、椭圆的定义**椭圆是指到定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点P到定直线l的距离之和相等的点的轨迹。
其中,l为连接F1和F2的连线的垂直平分线。
**二、椭圆的性质**1. 对称性:椭圆具有对称性,其形状关于两轴方向对称,对称轴是长轴和短轴。
2. 焦点和直径关系:椭圆上每一个点到两个焦点的距离之和等于长轴的长度2a。
3. 离心率:椭圆的离心率定义为e=c/a,其中c为焦距,a为长轴长度。
椭圆的离心率在0到1之间。
4. 焦角性质:椭圆上任意一点处的法线与连接该点与两个焦点的连线的夹角相等。
**三、椭圆的方程**椭圆的一般方程为x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1其中,a和b分别为长轴和短轴的长度。
当椭圆的中心位于原点时,方程可以简化为x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1。
此外,我们还可以通过椭圆的焦点和离心率来描述椭圆的方程。
**四、椭圆的参数方程**椭圆也可以通过参数方程来描述,参数方程为x = a*cos(t)y = b*sin(t)其中,t为参数。
参数方程描述了椭圆上所有点的坐标。
通过参数方程,我们可以更加直观地理解椭圆的形状和特性。
**五、椭圆的应用**1. 天体轨道:行星、卫星等天体的运动轨道大多为椭圆形。
通过研究椭圆轨道,可以更好地了解天体的运动规律和预测其轨道变化。
2. 工程设计:椭圆曲线在工程设计中有着广泛的应用,例如椭圆形的建筑结构、汽车轮胎的设计等。
3. 导弹轨迹:导弹的轨迹可以用椭圆来描述,研究导弹的椭圆轨道可以帮助提高导弹的精准度和命中率。
**结论**通过本文的探讨和分析,我们了解了椭圆的定义、性质、方程及其应用。
椭圆作为一种重要的几何图形,在数学、物理、工程等领域都有着重要的应用价值。
通过对椭圆的深入研究和了解,可以更好地应用椭圆的特性,解决实际问题和推动科学技术的发展。
希望本文能够对读者对椭圆有一个更加全面的了解,并对椭圆的研究和应用提供一些启发和帮助。
椭圆的性质及知识点总结
椭圆的性质及知识点总结一、椭圆的定义和基本性质1.1 椭圆的定义椭圆是平面上到两个定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点P的轨迹。
设d1和d2分别表示P到F1和F2的距离,则椭圆的定义可以用数学表达式表示为|d1 + d2| = 2a 。
1.2 椭圆的基本性质(1)椭圆对称轴:椭圆有两个对称轴,分别称为长轴和短轴。
长轴的端点是两个焦点F1和F2,短轴与长轴垂直并通过椭圆的中心点。
(2)椭圆的焦点和离心率:椭圆的焦点是定义椭圆的两个定点F1和F2,离心率e是一个表示椭圆形状的参数,e的取值范围是0<e<1。
(3)椭圆的三大定律:椭圆有三个基本定律,分别是:(a)椭圆内到两个焦点的距离之和等于长轴的长度;(b)椭圆内到两个焦点的距离之差等于长轴的长度;(c)椭圆的面积等于πab,其中a和b分别是长轴和短轴的长度。
1.3 椭圆的方程椭圆的标准方程是x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1,其中a和b分别是长轴和短轴的长度,椭圆的中心点位于原点(0,0)。
二、椭圆的相关知识点2.1 椭圆的离心率椭圆的离心率e的定义是e=c/a,其中c为焦距,a为长半轴的一半。
离心率越接近于0,椭圆形状越圆;离心率越接近于1,椭圆形状越扁。
2.2 椭圆的参数方程椭圆也可以用参数方程表示,参数方程为:x = a * cosθy = b * sinθ其中θ为参数,a和b分别是长轴和短轴的长度。
2.3 椭圆的焦半径椭圆的焦半径是指从椭圆的焦点到该椭圆上的任意一点P的距离,椭圆上各点的焦半径之和等于椭圆的周长。
2.4 椭圆的切线椭圆上的切线有一个特点:与椭圆相切的切线在切点处与切线的法线垂直。
根据这个特点可以求出椭圆上任意一点处的切线方程。
2.5 椭圆的焦点坐标椭圆的焦点坐标可以通过椭圆的离心率和焦距来求解。
焦点坐标为(±ae, 0),a为长轴的一半,e为椭圆的离心率。
2.6 椭圆的面积椭圆的面积可以通过参数法求解,面积为πab,其中a和b分别是长轴和短轴的长度。
椭圆十大性质
椭圆十大性质椭圆十大性质(一)任意相等,(二)中心对称轴是对称中心,(三)面积关系。
这里的“面积”指的是内接正六边形的面积,正六边形是特殊的等腰梯形,所以“正六边形的面积”是中心对称面积。
如果不相等,就违背了性质1:若两个角互补则它们的和大于180°。
(二)中心对称轴是对称中心,即它有一条对称轴。
这就好像“长方体”一样,四条棱的交点叫做中心,所以把中心定为原点。
当然,长方体的中心还有垂直于各条棱的线段与之相连,构成中心对称图形,另外还有中心点。
在同一平面内,若两个图形关于某条直线对称,那么这两个图形也关于这条直线对称,这条直线就是对称轴。
对称轴既不是直线也不是虚线,它是一条线段。
证明:设,,则得到。
这是任意的,当然可以是别的数。
这样就把椭圆的性质1和性质2证明完了。
但要注意,性质3:中心对称面积等于正六边形面积的一半。
在平面内,若两个图形关于某条直线对称,那么这两个图形也关于这条直线对称,这条直线就是对称轴。
椭圆的中心对称图形是由关于一条直线对称的两个部分组成的,其中对称轴是过椭圆两焦点的直线,另一部分是由关于该直线对称的两个椭圆组成的。
(四)单调有界不可能发生在椭圆上,我们先从长方形和正方形的性质来看:首先必须知道正方形面积的公式: s=a^2,而且s^2≥s,另外正方形的性质:正方形的中心是对称中心,关于边中点连线垂直平分对角线的直线垂直平分对角线;边中点连线平行对角线;有三条边平行,则此三角形全等。
根据上面的论述可得:面积≥边长( a=b),长方形面积=长×宽,长方形的中心是对称中心,关于边中点连线垂直平分对角线的直线垂直平分对角线。
我们再从椭圆的性质来看:椭圆面积的公式: s=a^2,已经知道a^2≥s,根据性质3:中心对称面积等于正六边形面积的一半。
所以:1、性质1:,且a=b。
性质2:,且s=a^2;2、性质3:中心对称面积等于正六边形面积的一半;3、若s=s^2,那么面积也应该等于a^2,只不过s^2≥s,因为:,所以s=a^2。
椭圆知识点详细总结
椭圆知识点详细总结椭圆是平面上的一个特殊几何图形,其形状和性质具有独特的特点。
在学习椭圆的知识时,我们需要了解它的定义、性质、方程和应用等方面的内容。
一、椭圆的定义和性质:1.定义:在平面上给定一对焦点F1和F2以及一个距离2a(长轴),该点到两个焦点F1和F2的距离之和是常数2a(2a>0)。
以两个焦点F1、F2和连接它们的直线段为轴的点的轨迹,构成了一个椭圆。
2.性质:a)长轴和短轴:椭圆的长轴是两个焦点之间的距离2a,短轴是通过中点M的两条焦半径之间的距离2b。
b)焦点关系:椭圆上的任意一点到两个焦点的距离之和等于常数2a。
c)中点关系:椭圆上任意一点到两个焦点的距离之差等于长轴的长度。
d)准线:椭圆上的点到两条焦半径的距离之和等于准线的长度。
e) 离心率:椭圆的离心率ε的定义为eccentricity=e=c/a,其中c是焦点到中心的距离。
f)焦半径和法线:椭圆上的点到两个焦点的距离之和等于该点到准线的距离,即焦半径等于法线。
二、椭圆的方程和参数方程:1.方程:a)标准方程:椭圆的标准方程为x^2/a^2+y^2/b^2=1,其中a是长轴的长度,b是短轴的长度。
b) 参数方程:椭圆的参数方程为x = a*cosθ, y = b*sinθ,其中θ为参数。
2.其他形式的方程:椭圆还可以通过平移、旋转和缩放等变换得到其他形式的方程。
比如椭圆的中心在坐标原点的方程为x^2/a^2+y^2/b^2=1三、椭圆的性质:1.对称性:椭圆具有相对于两个轴的对称性,即关于x轴和y轴对称。
2.离心角和弧长:任意两个焦点之间的线段所对应的圆心角等于椭圆上的弧的长度。
3.焦点面积和弧长:椭圆上两个焦点和一点的连线所围成的三角形面积等于以该点为焦点的椭圆弧长的一半。
4.弦:椭圆上的弦的长度是准线的长度小于2a。
5.游程:椭圆上两个焦点之间的距离等于椭圆上两个点之间的最短路径长度。
6.光学性质:椭圆是一个反射光线的特殊曲面,具有反射原则和等角反射原理。
椭圆的性质大总结
椭圆的性质大总结椭圆是我们常见的几何图形之一,具有独特的形状和性质。
在数学和物理学中,椭圆的性质和应用非常广泛,涉及到许多重要的概念和定理。
在本文中,我们将对椭圆的各种性质进行总结,并探讨其在现实世界中的一些应用。
一、椭圆的定义和基本性质椭圆是一个平面上的闭合曲线,其定义为到两个特定点的距离之和等于常数的所有点的轨迹。
这两个特定点称为焦点,常数称为椭圆的离心率。
椭圆还具有以下基本性质:1. 椭圆是对称图形,具有中心对称性。
即椭圆上的任意一点关于中心对称点都存在。
2. 椭圆的两个焦点和中心在同一条直线上,并且中心距离两个焦点的距离等于a,即椭圆的长轴长度。
3. 椭圆的离心率满足0<e<1的条件。
当离心率e=0时,得到一个圆;当离心率e=1时,得到一个拋物线。
二、椭圆的参数方程与极坐标方程椭圆的一种常用参数方程可以表示为:x = a * cosθy = b * sinθ其中θ为参数,a和b为椭圆的长半轴和短半轴。
这个参数方程可以将椭圆表示为以原点为焦点的平面曲线。
而椭圆的极坐标方程可以表示为:r = (a * b) / √(a^2 * sin^2θ + b^2 * cos^2θ)其中r是距离原点的距离。
三、椭圆的周长和面积椭圆的周长可以通过积分计算得到,其公式为:C = 4a * E(e)其中E(e)是椭圆的柯西数,满足以下积分表达式:E(e) = ∫(0 to π/2) √(1 - e^2*sin^2θ) dθ椭圆的面积可以通过以下公式计算:S = π * a * b四、焦准线和近心点椭圆的焦准线是由椭圆上各点到两个焦点垂直于长轴的连线组成的直线。
这些焦准线在离心率不等于0的椭圆中可以证明是相交于椭圆的坐标轴的。
椭圆的近心点是离两个焦点距离之和与椭圆上任意一点到两个焦点距离之和等于常数的点。
近心点与椭圆的中心之间的距离等于离心率乘以椭圆的长轴长度。
五、椭圆的应用椭圆在生活和科学研究中有着广泛的应用。
推导过程椭圆的性质及推导
推导过程椭圆的性质及推导椭圆是解析几何中的一种重要曲线,具有许多独特的性质。
本文将通过推导过程来探讨椭圆的性质,并解析推导过程。
以下是推导过程的详细内容:椭圆的定义:在平面直角坐标系中,设a和b为正实数,O为原点。
对于平面内的点P(x, y),若它满足下面的条件:OP的距离为定值|OP1| + |OP2| = 2a(a > b > 0)则点P(x, y)称为椭圆的点。
其中,P1和P2是椭圆的两个焦点。
推导过程:设椭圆的方程为:x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1 (公式1)根据椭圆的定义,我们可以通过推导过程来确定椭圆的性质。
推导1:焦点的坐标根据定义,椭圆的焦点为(c, 0)和(-c, 0),其中c满足c^2 = a^2 - b^2。
推导2:离心率椭圆的离心率为e,可通过离心率的定义推导得出:e = c/a推导3:长轴和短轴椭圆的长轴的长度为2a,短轴的长度为2b。
推导4:焦距焦距F为焦点到椭圆中心的距离,由此可推导得到:F = ae推导5:焦半径考虑椭圆上任意一点P(x, y),其到焦点的距离分别为d1和d2。
根据椭圆定义的性质,有:d1 + d2 = 2a由此可得:d1 = a + xd2 = a - x推导6:椭圆的标准方程根据推导4和推导5中的结果,可以得到椭圆的标准方程:(x-c)^2/a^2 + y^2/b^2 = 1 (公式2)其中c为焦点的横坐标。
推导7:推导椭圆的准线和直径根据推导4和推导5中的结果,可以得到椭圆的准线和直径的关系:准线的长度等于直径的两倍。
推导8:椭圆的离心率和准线之间的关系将公式2中的y代入公式1中,可得到椭圆的离心率和准线之间的关系:e^2 = 1 - (b^2/a^2)推导9:椭圆的参数方程椭圆的参数方程为:x = a*cosθy = b*sinθ其中,θ为参数的取值范围为0到2π。
根据以上推导过程,我们可以了解到椭圆的性质,并得出椭圆的标准方程、参数方程、焦点坐标、离心率、长轴、短轴、焦距、准线和直径的关系等。
椭圆常用结论及其推导过程
椭圆常用结论及其推导过程椭圆是一个非常重要的几何学概念,具有许多重要的结论和性质。
在这篇文章中,我们将介绍椭圆的常用结论及其推导过程。
一、椭圆的定义及基本性质1.椭圆的定义:椭圆是平面上到两个定点F1和F2的距离之和等于常数2a(a>0)的点P的轨迹。
2.椭圆的基本性质:(1)椭圆是一个封闭曲线,具有对称性;(2)椭圆的两个焦点F1和F2与椭圆的中心O在一条直线上;(3)椭圆的长轴与短轴相交于中心,长度分别为2a和2b(a>b>0);(4)椭圆的离心率e满足0<e<1二、椭圆的焦点、半长轴和半短轴的平方和证明1.定理:椭圆焦点到定点连线与定点切线的夹角为直角。
证明:设定点F1、F2和椭圆上的点M。
由于FM的长度等于椭圆的长轴,且角FMF1和角FMF2均为直角,所以角MF1F2为直角。
对于切线MF1和MF2,它们垂直于线段F1F2,所以MF1与MF2的夹角为直角。
2.定理:椭圆焦点到定点连线的长度平方和等于长轴的平方。
证明:设椭圆的焦点分别为F1和F2,长轴的长度为2a,椭圆上的任意一点为P。
根据椭圆的定义,有PF1+PF2=2a。
将等式两边平方化简得到(PF1)²+(PF2)²+2(PF1)(PF2)=(2a)²。
根据焦点与点P连线与切线夹角为直角的性质,可以得到(PF1)²+(PF2)²=(PM)²,其中PM为点P到椭圆的切线的距离。
根据切线的性质,可以得到(PM)²=(PA)²+(PM-A)²,其中A是椭圆上与点P相切的点。
代入上式,化简得到(PF1)²+(PF2)²+2(PF1)(PF2)=(2a)²,即(PA)²+(PM-A)²+2(PA)(PM-A)=(2a)²。
经过化简,得到(PA+PM-A)²=(2a)²,即2(PA)(PM-A)=0。
椭圆归纳总结
椭圆归纳总结在数学中,椭圆是一种常见的几何形状,具有许多独特的性质和特点。
通过归纳总结,我们可以更深入地理解椭圆,并在各个方面应用它们。
本文将对椭圆的定义、性质、公式以及实际应用进行详细讨论。
一、椭圆的定义与性质椭圆可由一个平面上到两个定点的距离之和等于常数的点的轨迹定义。
定点称为焦点,常数称为离心率。
椭圆有以下基本性质:1. 椭圆是平面上的一个封闭曲线,且具有对称性;2. 椭圆的长轴和短轴是互相垂直的,并通过椭圆的中心点;3. 椭圆的离心率小于1,且离心率越接近于0,椭圆越趋近于圆形;4. 椭圆的离心率决定了其扁平程度。
二、椭圆的参数方程与标准方程椭圆的参数方程由以下两个方程给出:x = a*cosθ,y = b*sinθ,其中a和b分别代表长轴与短轴的一半,θ为参数。
标准方程是描述椭圆的另一种形式,可由以下方程表示:((x-h)²/a²) + ((y-k)²/b²) = 1,其中(h,k)为椭圆的中心点坐标。
通过参数方程和标准方程,我们可以方便地描述和画出椭圆。
三、椭圆的周长与面积椭圆的周长和面积是我们在实际问题中常常需要计算的指标。
1. 椭圆的周长公式为:C = 4*a*E(e),其中E(e)为椭圆的第一类椭圆积分,e为离心率。
2. 椭圆的面积公式为:S = π*a*b,其中a和b分别代表长轴和短轴的一半。
四、椭圆的应用椭圆具有广泛的应用领域,下面我们将以几个具体的实例来说明椭圆在实际中的应用。
1. 天体运动:开普勒定律描述了行星围绕太阳运动的规律,其中椭圆轨道是行星运动的基础。
2. 抛物物体轨迹:若有一个物体在一个平面上沿抛物线轨迹运动,那么当物体的初始速度和投掷角度给定时,该轨迹是一个椭圆。
3. 天文测量:椭圆是描述天体轨道的最常见形状之一,对于行星、卫星、彗星等天体的轨道参数测量和计算,椭圆方程是非常重要的工具。
4. 圆椎曲线应用:椭圆是一种圆锥曲线,因此在光学领域应用广泛,如椭圆镜、椭圆透镜等。
椭圆的简单几何性质
1椭圆的简单几何性质一、几何性质1.范围:椭圆的范围是b y b a x a ≤≤-≤≤-,2.对称性:椭圆关于x 轴、y 轴及原点都是对称的,这时坐标轴是椭圆的对称轴,原点是椭圆的对称中心,椭圆的对称中心叫椭圆的中心.3.顶点:在椭圆的标准方程里,令y =0,得a x ±=可得A 1(-a ,0)、A 2(a ,0)是椭圆在x 轴上的两个顶点,,同理. 令x =0得y =±b ,所以得到:B 1(0,-b )、B 2(0,b )是椭圆在y 轴的两个顶点(1)椭圆上任意一点P (x ,y )与两焦点构成的三角形称为焦点三角形,周长为2(a+c )(2)椭圆的一个焦点、中心和短轴的一个端点构成了一个直角三角形,称为椭圆的特征三角形,边长满足222c b a +=4.离心率:离心率ac e =a b a b a 2221-=-=,(0<e <1)⎩⎨⎧,椭圆越接近圆趋近时,趋近,椭圆越扁平趋近时,趋近001c e a c e 5.椭圆的准线:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧±=±=c a y y c a x x 22准线线的方程准线线的方程轴上时,当焦点在轴上时,当焦点在二、椭圆的第二定义平面内与一个顶点的距离和它到一条定直线的距离的比是常数)10(<<=e ace 的点的轨迹是椭圆 三、椭圆的其他几何性质(1)焦准距:椭圆的焦点到相应准线的距离叫做焦准距,焦准距cb 2=2(2)通径:过椭圆的焦点且垂直于长轴的弦叫做椭圆的通径,通径长=ab 2,它是过椭圆焦点的弦中最短的一条弦。
(3)椭圆上到中心距离最远或最近的点:设),(y x P 为椭圆上的任意一点,则当P 在短轴端点处时OP 最短,则当P 在长轴端点处时OP 最长 四、椭圆的焦半径及其应用(1)若椭圆方程为),(,1112222y x P by a x =+为椭圆上任一点,)0,()0,(21c F c F -是椭圆的两个焦点,则21,PF PF 分别为椭圆的焦半径,由椭圆的第二定义知:11211ex a PF e ca x PF +=⇒=+,)0(12122>>-=⇒=-b a ex a PF e x ca PF若椭圆方程为),(,1112222y x P bx a y =+为椭圆上任一点,)0()0(21c F c F ,,-是椭圆的两个焦点,则21,PF PF 分别为椭圆的焦半径,由椭圆的第二定义知:11211ey a PF e ca y PF +=⇒=+,)0(12122>>-=⇒=-b a ey a PF e y ca PF(2)由椭圆的焦半径公式可以推出:如果椭圆上的三点A,B,C 到同一焦点的距离成等差数列,则A,B,C 三点的横坐标(或纵坐标)也成等差数列,这样解决问题时就比较方便。
椭圆的性质
椭圆的性质1、定义:(1) 性质一:椭圆上任意一点P 到两焦点1F 、2F 的距离之和为定值a 2,即a PF PF 221=+.(2) 性质二:椭圆12222=+b y a x 上任意一点P 到右焦点)0,(c F 的距离与它到右准线ca x l 2:=的距离之比为定值ac e =;椭圆12222=+b y a x 上任意一点P 到左焦点)0,(c F -的距离与它到左准线c a x l 2:-=的距离之比为定值ac e =. (3) 性质三:已知A 、B 为椭圆12222=+by a x 的左右顶点,P 是椭圆上异于A 、B 的任意一点,则1222-=-=⋅e ab k k PB PA . 2、焦点三角形:(1) 定义:以椭圆上一点P 和焦点21,F F 为顶点的三角形叫做椭圆的焦点三角形.(2) 周长:椭圆的焦点三角形的周长为c a 22+.(3) 面积:2tan sin 2122121θθb PF PF S F PF ==∆(21PF F ∠=θ). 3、弦长公式: 已知椭圆)0(12222>>=+b a by a x 与直线b kx y +=相交于),(),,(2211y x B y x A 两点,则弦长212212)()(y y x x AB -+-=2122124)(1x x x x k -+⋅+=2122124)(11y y y y k-+⋅+=. 4、焦半径、焦点弦长公式:(1)椭圆)0(12222>>=+b a by a x 上任意一点),(00y x P 到左焦点1F 的距离01ex a PF +=,到右焦点2F 的距离02ex a PF -=(左加右减).过左焦点1F 的焦点弦长)(2B A x x e a AB ++=,过右焦点2F 的焦点弦长)(2B A x x e a AB +-=.椭圆)0(12222>>=+b a bx a y 上任意一点),(00y x P 到下焦点1F 的距离01ex a PF +=,到上焦点2F 的距离02ex a PF -=(下加上减).过下焦点1F 的焦点弦长)(2B A x x e a AB ++=,过上焦点2F 的焦点弦长)(2B A x x e a AB +-=.(2) 已知过椭圆)0(1:2222>>=+b a by a x C 的左焦点1F ,且倾斜角为θ的直线l 与椭圆C 交于B A ,两点(A 在x 轴上方),则① θcos 21c a b AF -=,θcos 21c a b BF +=, ② 焦点弦长θ2222cos 2c a ab AB -=, ③ 211211ba BF AF =+. (3)设P 是椭圆)0(1:2222>>=+b a by a x C 上任意一点,F 为一个焦点,θ=∠PFO ,则.cos 2θc a b PF -= 5、通径长公式:过椭圆的焦点且垂直于长轴的弦叫做通经.椭圆的通经长为ab 22. 6、斜率积问题:① 已知椭圆)0(12222>>=+b a by a x ,B A ,为左右顶点,P 是椭圆上异于B A ,的任意一点,则1222-=-=⋅e ab k k PB PA . ② 已知椭圆)0(12222>>=+b a by a x ,AB 为椭圆经过原点的一条弦,P 是椭圆上异于B A ,的任意一点,若PA k 和PB k 都存在,则1222-=-=⋅e ab k k PB PA .③ 中点弦性质:已知椭圆)0(12222>>=+b a b y a x ,AB 为椭圆的一条不经过原点且不与坐标轴平行的弦,P 是弦AB 的中点,则1222-=-=⋅e ab k k OP AB . ④ 已知椭圆)0(12222>>=+b a b y a x ,l 为椭圆的一条切线,P 为切点,若l k 和OP k 都存在,则1222-=-=⋅e ab k k OP l . 7、切线方程:(1)过椭圆12222=+b y a x 上任意一点),(00y x P 的切线方程为12020=+by y a x x . (2)过椭圆12222=+b y a x 外一点),(00y x P 做椭圆的两条切线,则切点弦所在直线方程为12020=+b y y a x x .。
椭圆性质的证明
椭圆性质的证明与证明:性质1、 椭圆上一点P 处的切线平分焦点三角形外角的证明:题目:已知12,F F 为椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的焦点,P 为椭圆上一点;求证:点P处的切线PT 必平分12PF F ∆在P 处的外角.在解答此题之后,我们还得到一个重要的定理.证法1 设1200(,0),(,0),(,)F c F c P x y -.对椭圆方程22221x y a b +=两边求导得,2222.0x y y a b '+=∴ 22b xy a y'=-∴ 020(,)20pT x y b x k k y a y '===- 又1010pF y k k x c ==+,2020pF yk k x c==-, 由到角公式知22222200222000000()()b cx a b b cx a b c x y a cy cy cx a cy --===--, 同理2002200120010200tan 111.y b x x c a y k k b y b x k k cy x c a y ++-∠===+-+. ∵ 1,2(0,)π∠∠∈, ∴ 12∠=∠, 又14∠=∠, ∴ 24∠=∠证法2 设1(,0)F c -,2(,0)F c ,00(,)P x y ,如图1,过1F 、2F 作切线PT 的垂线,垂足分y别为M 、N.∵ 切线PT 的方程为00221x x y ya b+=,则点1F 、2F 到PT 的距离为1F M =∴ 022012010211cx cx a F M acx F N cx a a ----==-- ∴ 1PMF ∆∽2PNF ∆ ∴ 12∠=∠, 又∵14∠=∠ ∵ 24∠=∠.两种证法都是由12∠=∠导出,如图,设PD 为法线即PD ⊥切线PT,则PD 平分12F PF ∠,故得如下重要定理.定理 在椭圆上任意一点P 的法线,平分该点两条焦半径的夹角. 到角公式把直线L1依逆时针方向旋转到与L2重合时所转的角,叫做L1到L2的角,简称到角.tanθ=k2-k1/1+k1·k2性质2.椭圆焦点三角形定义及面积公式推导1定义:如图1,椭圆上一点与椭圆的两个焦点12,F F 构成的三角形12PF F 称之为椭圆焦点三角形.2面积公式推导解:在12PF F ∆中,设12F PF α∠=,11PF r =,22PF r =,由余弦定理得222121212cos 2PF PF F F PF PF α+-=⋅2221212(2)2r r c r r +-=⋅ ∴21212cos 2r r b r r α=-图1即21221cos b r r α=+,∴12212112sin sin 221cos PF F b S r r ααα∆==⨯⨯+2sin 1cos b αα=+=2tan 2b α. 例1.焦点为12,F F 的椭圆2214924x y +=上有一点M ,若120MF MF ⋅=,求12MF F ∆的面积.解:∵120MF MF ⋅=, ∴12MF MF ⊥, ∴ 12MF F S ∆=290tan24tan2422b α︒==. 例2.在椭圆的22221(0)x y a b a b+=>>中,12,F F 是它的两个焦点,B 是短轴的一个端点,M是椭圆上异于顶点的点,求证:1212F BF F MF ∠>∠.证明:如图2,设M 的纵坐标为0y ,∵21021212121MF FF BF S y F F b F F S ∆∆=⋅>⋅=, ∴221212tan tan 22F BF F MFb b ∠∠>, 即1212tan tan 22F BF F MF ∠∠>,又121211,22F BF F MF ∠∠都是锐角, 故12121122F BF F MF ∠>∠ 从而有1212F BF F MF ∠>∠.性质3、双曲线焦点三角形定义及面积公式推导.1定义:如图3,双曲线上一点P 与双曲线的两个焦点12,F F 构成的三角形12PF F 称之为双曲线焦点三角形. 2面积公式推导:解:在12PF F ∆中,设12F PF α∠=,11PF r =,22PF r =,由余弦定理得222121212cos 2PF PF F F PF PF α+-=⋅2221212(2)2r r c r r +-=⋅ 图2∴21212cos 2r r r r b α=-即21221cos b r r α=-,∴12212112sin sin 221cos PF F b S r r ααα∆==⨯⨯-2sin 1cos b αα=-=2cot 2b α. 例3、已知双曲线22169144x y -=,设12,F F 是双曲线得两个焦点.点P 在双曲线上,1232PF PF ⋅=,求12F PF ∠的大小.解:双曲线的标准方程为221916x y -=, ∴121212121211sin 32sin 16sin 22PF F S PF PF F PF F PF F PF ∆=⋅∠=⨯∠=∠, 从而有1216sin F PF ∠1216cot 2F PF ∠==121216sin 1cos F PF F PF ∠-∠, ∴12cos 0F PF ∠=, ∴1290F PF ∠=︒.例4:椭圆22162x y +=与双曲线 2213x y -=的公共焦点为12,F F ,P 是两曲线的一个交点,求21cos PF F ∠的值.解:在椭圆和双曲线中异算12PF F ∆面积 ∵122tan 1cot 22PF F S αα∆==⨯,∴21tan 22α=, ∴2211tan 1122cos 131tan 122ααα--===++. 开拓:从上例我们不难发现,若椭圆221122111(0)x y a b a b +=>>和双曲线222222221(0,0)x y a b a b -=>>有公共的焦点12,F F 和公共点P ,那么12PF F ∆的面积2121tan2F PF S b ∠=,又2122cot 2F PFS b ∠=,从而22212S b b =⋅,即12S b b =⋅. 性质4:若000(,)P x y 在椭圆22221x y a b +=上,则过0P 的椭圆的切线方程是00221x x y ya b+=.证明:设00(,)P x y .对椭圆方程22221x y a b+=两边求导得,2222.0x y y a b '+=∴ 22b x y a y '=- ∴ 0020(,)20pT x y b x k k y a y '===-由点斜式:200020()b x y y x x a y -=--,又因为00(,)P x y 在22221x y a b +=上,所以2200221x y a b +=,整理即得:00221x x y ya b+=。
(完整版)椭圆的性质及判定归纳
(完整版)椭圆的性质及判定归纳1. 背景介绍椭圆是几何学中的一种重要的二次曲线,具有独特的性质和形式。
在实际应用中,我们经常需要理解和判定一个曲线是否为椭圆,因此有必要深入了解椭圆的性质及其判定方法。
2. 椭圆的定义在平面解析几何中,椭圆是指到两个给定点的距离之和等于定值的所有点的集合。
这两个点称为椭圆的焦点,定值称为椭圆的长轴。
3. 椭圆的性质椭圆具有以下几个基本的性质:3.1 长轴和短轴椭圆的长轴是通过焦点且垂直于短轴的线段,是椭圆的最长直径。
而短轴是通过焦点且垂直于长轴的线段,是椭圆的最短直径。
3.2 焦点和准线椭圆的焦点是确定椭圆的两个点,修改这两个点的位置可以改变椭圆的形状和大小。
准线是垂直于长轴且通过焦点的直线。
3.3 离心率椭圆的离心率定义为焦点到准线的距离与长轴的比值。
离心率的值在0到1之间,离心率越接近于0,椭圆越接近于圆形。
3.4 对称性椭圆具有两种对称性:关于长轴的对称性和关于短轴的对称性。
通过这两种对称性,我们可以更好地理解和分析椭圆的性质。
4. 椭圆的判定方法在解决实际问题中,我们常常需要判断一个曲线是否为椭圆。
以下是几种常用的判定方法:4.1 椭圆方程椭圆方程是判定一个曲线是否为椭圆的主要方法之一。
一般而言,椭圆的方程形式为(x-h)²/a² + (y-k)²/b² = 1,其中h、k为椭圆的中心坐标,a、b分别为长轴和短轴的长度。
通过将曲线的方程与椭圆方程进行对比,我们可以确定该曲线是否为椭圆。
4.2 轴积性质椭圆具有轴积性质,即椭圆的长轴与短轴的乘积等于焦点到准线的距离与长轴的乘积。
通过计算曲线的焦点到准线的距离与长轴的乘积,我们可以判断该曲线是否满足轴积性质,从而确定是否为椭圆。
4.3 椭圆的图形特征椭圆的图形特征也可以用来判定是否为椭圆。
椭圆具有规则的椭圆形状,不会存在异常的伸缩或扭曲情况。
通过观察图形特征,我们可以直观地判断一个曲线是否为椭圆。
椭圆的定义与性质
椭圆的定义与性质椭圆是一种常见的几何图形,具有特定的定义和性质。
本文将对椭圆的定义以及与其相关的性质进行探讨。
一、椭圆的定义椭圆可以用两个焦点和到两个焦点距离之和等于定值的点的集合来定义。
更准确地说,椭圆是平面上满足到焦点F1和F2的距离之和等于常数2a的点的集合,其中a是椭圆的半长轴。
椭圆还具有两个确定其形状和大小的参数:离心率e和焦点间的距离2c。
二、椭圆的特点椭圆具有以下几个重要的性质:1. 对称性:椭圆具有两条互相垂直的对称轴,即长轴和短轴。
这两条对称轴的交点称为椭圆的中心。
2. 焦点性质:对于椭圆上的任意一点P,到焦点F1和F2的距离之和等于2a。
即PF1 + PF2 = 2a。
3. 定义性质:椭圆上的任意一点P到焦点F1和F2的距离之和等于2a,这是椭圆的定义。
4. 离心率性质:椭圆的离心率e满足0 < e < 1,离心率越小,椭圆越扁平。
5. 半焦参数性质:椭圆的半焦参数c满足c = a * e,其中c表示焦点到中心的距离。
6. 弦性质:椭圆上任意一条弦的长度等于半长轴的长度。
三、椭圆与其他几何图形的关系椭圆与圆、抛物线和双曲线都是常见的二次曲线。
与圆相比,椭圆的两个焦点在中心的两侧,而圆的焦点和中心重合;与抛物线相比,椭圆是有界曲线,而抛物线则是无界曲线;与双曲线相比,椭圆是闭合曲线,而双曲线则是非闭合曲线。
四、椭圆的应用椭圆由于其独特的几何性质,在现实生活中有着广泛的应用。
以下列举几个常见的应用场景:1. 太阳系的行星轨道:行星围绕太阳运动的轨道是个近似椭圆形,其中太阳位于椭圆的一个焦点处。
2. 圆形的近似:在一些工程设计中,可以使用椭圆作为近似圆形来进行计算和设计,便于操作和运算。
3. 电子轨道运动:根据玻尔模型,电子在原子中的运动轨迹近似为椭圆形。
总结:椭圆是一种具有独特几何性质的几何图形,其定义和性质经过了仔细的研究与推导。
我们了解到,椭圆具有对称性、焦点性质和离心率性质等重要特征,并且与其他几何图形有所区别。
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椭圆性质的证明与证明:
性质1、 椭圆上一点P 处的切线平分焦点三角形外角的证明:
题目:已知12,F F 为椭圆22
221(0)x y a b a b
+=>>的焦点,P 为椭圆上一点。
求证:点P 处的切线PT 必
平分12PF F ∆在P 处的外角.在解答此题之后,我们还得到一个重要的定理.
证法1 设1200(,0),(,0),(,)F c F c P x y -.
对椭圆方程22221x y a b +=两边求导得,22
22.0x y y a b '
+=
∴ 22b x
y a y
'=-
∴ 0020(,)
20
pT x y b x k k y a y '===-
又1010pF y k k x c ==
+,20
20pF y k k x c
==-, 由到角公式知
2002002
2002
200tan 211.
b x y
a y x c k k
b x y kk a y x c
----∠==
+-- 22222
000222
000
()
()b cx b x a y a b x y a cy -+=-- 222222
00222000000()()b cx a b b cx a b c x y a cy cy cx a cy --===
--, 同理200
22
0012
00
10
200
tan 111.y b x x c a y k k b y b x k k cy x c a y ++-∠===+-+. ∵ 1,2(0,)π∠∠∈, ∴ 12∠=∠, 又14∠=∠, ∴ 24∠=∠
证法2 设1(,0)F c -,2(,0)F c ,00(,)P x y ,如图1,过1F 、2F 作切线PT 的垂线,垂足分别为M 、N. ∵ 切线PT 的方程为
00221x x y y
a b
+=,则点1F 、2F 到PT 的距离为
1F M =
,
2F N =
∴ 0
22
012
01021
1cx cx a F M a cx F N cx a a
----==-- 001002ex a a ex PF ex a a ex PF --+===-- ∴ 1PMF ∆∽2PNF ∆ ∴ 12∠=∠, 又∵14∠=∠ ∵ 24∠=∠.
两种证法都是由12∠=∠导出,如图,设PD 为法线(即PD ⊥切线PT ),则PD 平分12F PF ∠,故得如下重要定理.
定理 在椭圆上任意一点P 的法线,平分该点两条焦半径的夹角. (到角公式)
把直线L1依逆时针方向旋转到与L2重合时所转的角,叫做L1到L2的角,简称到角.tan θ=(k2-k1)/(1+k1·k2)
性质2.椭圆焦点三角形定义及面积公式推导
(1)定义:如图1,椭圆上一点与椭圆的两个焦点12,F F 构成的三角形12PF F 称之为椭圆焦点三角形.
(2)面积公式推导
解:在12PF F ∆中,设12F PF α∠=,11PF r =,22PF r =,由余弦定理得
222
1212
12
cos 2PF PF F F PF PF α+-=
⋅222
1212
(2)2r r c r r +-=
⋅ 22121212()242r r r r c r r +--=22
1212
(2)242a rr c rr --=
2212124()22a c r r r r --=212
12
2b r r r r -=
∴2
1212cos 2rr b rr α=-
即21221cos b r r α
=+,
∴12
2
12112sin sin 221cos PF F b S r r ααα
∆==⨯⨯+2sin 1cos b αα=+=2tan 2b α.
例1.焦点为12,F F 的椭圆22
14924x y +
=上有一点M ,若120MF MF ⋅= ,求12MF F ∆的面积. 解:∵120MF MF ⋅=
, ∴12MF MF ⊥, ∴ 12MF F S ∆=290tan
24tan
242
2
b α
︒
==. 例2.在椭圆的22
221(0)x y a b a b
+=>>中,12,F F 是它的两个焦点,B 是短轴的一个端点,M
是椭圆上异于顶点的点,求证:1212F BF F MF ∠>∠.
证明:如图2,设M 的纵坐标为0y ,
∵
210212121
21MF F F BF S y F F b F F S ∆∆=⋅>⋅=
, ∴221212tan tan 22F BF F MF b b ∠∠>, 即1212tan tan 22F BF F MF
∠∠>, 又121211
,22
F BF F MF ∠∠都是锐角, 故121211
22
F BF F MF ∠>∠ 从而有1212F BF F MF ∠>∠.
图1
图2
性质3、双曲线焦点三角形定义及面积公式推导.
(1)定义:如图3,双曲线上一点P 与双曲线的两个焦点12,F F 构成的三角形12PF F 称之为双曲线焦点三角形.
(2)面积公式推导:
解:在12PF F ∆中,设12F PF α∠=,11PF r =,22PF r =,由余弦定理得
2
2
2
1212
12
cos 2PF PF F F PF PF α+-=
⋅222
1212
(2)2r r c r r +-=
⋅ 22121212()242r r r r c r r -+-=22
1212
(2)242a rr c r r +-=
2212122()r r c a r r --=
2
1212
2r r b
r r -=
∴2
1212cos 2rr rr b α=-
即2
1221cos b r r α
=-,
∴12
2
12112sin sin 221cos PF F b S r r ααα
∆==⨯⨯-2sin 1cos b αα=-=2cot 2b α.
例3、已知双曲线22169144x y -=,设12,F F 是双曲线得两个焦点.点P 在双曲线上,
1232PF PF ⋅=,求12F PF ∠的大小.
解:双曲线的标准方程为22
1916
x y -
=, ∴121212121211
sin 32sin 16sin 22
PF F S PF PF F PF F PF F PF ∆=
⋅∠=⨯∠=∠, 从而有1216sin F PF ∠1216cot 2F PF ∠==12
12
16sin 1cos F PF F PF ∠-∠, ∴12cos 0F PF ∠=, ∴1290F PF ∠=︒.
例4:椭圆22162
x y +
=与双曲线 2
213x y -=的公共焦点为12,F F ,P 是两曲线的一个交点,求21cos PF F ∠的值.
图3
解:在椭圆和双曲线中异算12PF F ∆面积 ∵122tan 1cot 22
PF F S α
α
∆==⨯,
∴2
1tan 2
2
α
=, ∴2
21
1tan 1122cos 13
1tan 122
α
αα--
=
==++
. 开拓:从上例我们不难发现,若椭圆22
112211
1(0)x y a b a b +=>>和双曲线
22
222
222
1(0,0)x y a b a b -=>>有公共的焦点12,F F 和公共点P ,那么12PF F ∆的面积2121tan
2F PF S b ∠=,又2122cot 2
F PF
S b ∠=,从而22212S b b =⋅,即12S b b =⋅. 性质4:若000(,)P x y 在椭圆22
22
1x y a b
+=上,则过0P 的椭圆的切线方程是00221x x y y a b +=. 证明:设00(,)P x y .
对椭圆方程22221x y a b +=两边求导得,22
22.0x y y a b '
+=
∴ 22b x
y a y '=- ∴ 0020(,)20
pT x y b x k k y a y '===-
由点斜式:20
0020()b x y y x x a y -=--,又因为00(,)P x y 在22221x y a b +=上,所以2200221x y a b +=,整理即得:
00221x x y y
a b
+=。