椭圆的标准方程及其几何性质

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A.5B.7C.13D.15
[解析]B.两圆心C、D恰为椭圆的焦点, , 的最小值为10-1-2=7
5.椭圆有这样的光学性质:从椭圆的一个焦点出发的光线,经椭圆反射后,反射光线经过椭圆的另一个焦点,今有一个水平放置的椭圆形台球盘,点A、B是它的焦点,长轴长为2a,焦距为2c,静放在点A的小球(小球的半径不计),从点A沿直线出发,经椭圆壁反弹后第一次回到点A时,小球经过的路程是
所以,以线段 为直径的圆与此椭圆长轴为直径的圆内切
题11。已知椭圆的焦点是 ,P为椭圆上一点,且| |是| |和| |的等差中项.
(1)求椭圆的方程;
(2)若点P在第三象限,且∠ =120°,求 .选题意图:综合考查数列与椭圆标准方程的基础知识,灵活运用等比定理进行解题.
解:(1)由题设| |+| |=2| |=4
(1)求椭圆方程;
(2)求m的取值范围.
【解题思路】通过 ,沟通A、B两点的坐标关系,再利用判别式和根与系数关系得到一个关于m的不等式
[解析](1)由题意可知椭圆 为焦点在 轴上的椭圆,可设
由条件知 且 ,又有 ,解得
故椭圆 的离心率为 ,其标准方程为:
(2)设l与椭圆C交点为A(x1,y1),B(x2,y2)
m+n=2.①
由弦长公式得2· =( )2,将m+n=2代入,得m·n= .②
m= ,m= ,
n= n= .
∴椭圆方程为 + y2=1或 x2+ =1..
题13.直线l过点M(1,1),与椭圆 + =1相交于A、B两点,若AB的中点为M,试求直线l的方程.
解:设A(x1,y1)、B(x2,y2),
则 + =1,①
解析:由椭圆方程可得a=5,b=3,c=4,e= ,准线方程为x=± =± .
答案: x=±
4.已知P是椭圆 + =1(a>b>0)上任意一点,P与两焦点连线互相垂直,且P到两准线距离分别为6、12,则椭圆方程为____________.
∴ , 2c=2, ∴b=
∴椭圆的方程为 .
(2)设∠ ,则∠ =60°-θ
由正弦定理得:
由等比定理得:
整理得: 故
题12.已知椭圆的中心在坐标原点O,焦点在坐标轴上,直线y=x+1与椭圆相交于点P和点Q,且OP⊥OQ,|PQ|= ,求椭圆方程.
解:设椭圆方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0),
3.设F1、F2为椭圆的两个焦点,以F2为圆心作圆F2,已知圆F2经过椭圆的中心,且与椭圆相交于M点,若直线MF1恰与圆F2相切,则该椭圆的离心率e为
A. -1B.2- C. D.
解析:易知圆F2的半径为c,(2a-c)2+c2=4c2,( )2+2( )-2=0, = -1.
答案:A
4.已知 为椭圆 上的一点, 分别为圆 和圆 上的点,则 的最小值为()
∵ =(x1,y1), =(x2,y2),
∴ · =x1x2+y1y2=0,
即(1+k2)x1x2+3k(x1+x2)+9=0,
即(1+k2)·(- )+3k·(- )+9=0,即k2= ,得k=± .
∴存在直线l:y=± x+3,使得四边形OAPB是矩形.
椭圆作业
班级:______________姓名:____________
直线与椭圆相交 ;直线与椭圆相切 ;直线与椭圆相离
例题分析:
题1写出适合下列条件的椭圆的标准方程:
⑴两个焦点坐标分别是(-4,0)、(4,0),椭圆上一点P到两焦点的距离
之和等于10;
⑵两个焦点坐标分别是(0,-2)和(0,2)且过( , )
(3)两个焦点坐标分别是(-3,0),(3,0),椭圆经过点(5,0).
(利用第二定义,可以实现椭圆上的动点到焦点的距离与到相应准线的距离相互转化).
2.椭圆的方程与几何性质:
标准方程


参数关系
焦点
焦距
范围
顶点
对称性
关于x轴、y轴和原点对称
离心率
准线
3.点 与椭圆 的位置关系:
当 时,点 在椭圆外; 当 时,点 在椭圆内; 当 时,点 在椭圆上;
4.直线与椭圆的位置关系
若直线l是y轴,则A、B两点是椭圆的顶点.
∵ = + =0,
∴P与O重合,与四边形OAPB是矩形矛盾.
∴直线l的斜率存在.设l方程为y=kx+3,A(x1,y1),B(x2,y2),
y=kx+3,
+ =1,
(-21)>0恒成立,且x1+x2=- ,x1x2=- .
∵ = + ,∴四边形OAPB是平行四边形.若存在直线l,使得四边形OAPB是矩形,则OA⊥OB,即 · =0.
椭圆的标准方程及其几何性质
1. 椭圆定义:
(1)第一定义:平面内与两个定点 的距离之和为常数 的动点 的轨迹叫椭圆,其中两个定点 叫椭圆的焦点.
当 时, 的轨迹为椭圆 ; ;
当 时, 的轨迹不存在;
当 时, 的轨迹为 以 为端点的线段
(2)椭圆的第二定义:平面内到定点 与定直线 (定点 不在定直线 上)的距离之比是常数 ( )的点的轨迹为椭圆
设P(x1,y1),Q(x2,y2),解方程组
y=x+1,
mx2+ny2=1.
消去y,整理得(m+n)x2+2nx+n-1=0.
Δ=4n2-4(m+n)(n-1)>0,即m+n-mn>0,OP⊥OQ x1x2+y1y2=0,
即x1x2+(x1+1)(x2+1)=0,2x1x2+(x1+x2)+1=0,∴ - +1=0.
题16。选择题
1.已知F1、F2是椭圆 + =1的两个焦点,过F1的直线与椭圆交于M、N两点,则△MNF2的周长为
A.8 B.16 C.25 D.32
解析:利用椭圆的定义易知B正确.
答案:B
2.椭圆 +y2=1的两个焦点为F1、F2,过F1作垂直于x轴的直线与椭圆相交,一个交点为P,则| |等于
A. B. C. D.4
根据椭圆定义可知,点M的轨迹是以B、C为焦点的椭圆,故所求椭圆方程为 ( ≠0)
题4。已知 轴上的一定点A(1,0),Q为椭圆 上的动点,求AQ中点M的轨迹方程
解:设动点 的坐标为 ,则 的坐标为
因为点 为椭圆 上的点,
所以有 ,即
所以点 的轨迹方程是
题5。长度为2的线段AB的两个端点A、B分别在 轴、 轴上滑动,点M分AB的比为 ,求点M的轨迹方程
∴轨迹C为以F1、F2为焦点的椭圆,方程为 + =1.
解法二:由题知, + =8,
移项,得 =8- ,
两边平方,得
x2+(y+2)2=x2+(y-2)2-16 +64,
整理,得2 =8-y,
两边平方,得4[x2+(y-2)2]=(8-y)2,
展开,整理得 + =1.
(2)∵l过y轴上的点(0,3),
解 已知圆可化为:
圆心Q(3,0), ,所以P在定圆内 设动圆圆心为 ,则 为半径 又圆M和圆Q内切,所以 ,
即 ,故M的轨迹是以P,Q为焦点的椭圆,且PQ中点为原点,所以 , ,故动圆圆心M的轨迹方程是:
题7。△ABC的两个顶点坐标分别是B(0,6)和C(0,-6),另两边AB、AC的斜率的乘积是- ,求顶点A的轨迹方程.
∵P(0,-10)在椭圆上,∴ =10.
又∵P到它较近的一焦点的距离等于2,
∴-c-(-10)=2,故c=8.
∴ .
∴所求椭圆的标准方程是 .
题2。已知B,C是两个定点,|BC|=6,且 的周长等于16,求顶点A的轨迹方程
解:以BC所在直线为 轴,BC中垂线为 轴建立直角坐标系,设顶点 ,根据已知条件得|AB|+|AC|=10
得(k2+2)x2+2kmx+(m2-1)=0
Δ=(2km)2-4(k2+2)(m2-1)=4(k2-2m2+2)>0(*)
x1+x2= ,x1x2=
∵ =3 ∴-x1=3x2∴
消去x2,得3(x1+x2)2+4x1x2=0,∴3( )2+4 =0
整理得4k2m2+2m2-k2-2=0
m2= 时,上式不成立;m2≠ 时,k2= ,
解:由题意,得 =64 ,
P的坐标为 , , ,
题9.椭圆 上不同三点 与焦点F(4,0)的距离成等差数列,求证
证明:由题意,得 =2
题10.设P是以0为中心的椭圆上任意一点, 为右焦点,求证:以线段 为直径的圆与此椭圆长轴为直径的圆内切
证明:设椭圆方程为 ,( ),
焦半径 是圆 的直径,
则由 知,两圆半径之差等于圆心距,
+ =1.②
①-②,得
+ =0.
∴ =- · .
又∵M为AB中点,
∴x1+x2=2,y1+y2=2.
∴直线l的斜率为- .
∴直线l的方程为y-1=- (x-1),
即3x+4y-7=0.
题14。已知椭圆 的中心为坐标原点 ,一个长轴端点为 ,短轴端点和焦点所组成的四边形为正方形,直线 与y轴交于点P(0,m),与椭圆C交于相异两点A、B,且 .
[解析] 的周长为 , =8
2.如果方程x2+ky2=2表示焦点在y轴的椭圆,那么实数k的取值范围是____________.
解析:椭圆方程化为 + =1.
焦点在y轴上,则 >2,即k<1.
又k>0,∴0<k<1.
答案:0<k<1
3.椭圆 + =1的离心率是____________,准线方程是____________.
再根据椭圆定义得
所以顶点A的轨迹方程为
( ≠0)(特别强调检验)
因为A为△ABC的顶点,故点A不在 轴上,所以方程中要注明 ≠0的条件
题3。在△ABC中,BC=24,AC、AB的两条中线之和为39,求△ABC的重心轨迹方程.
分析:以BC所在直线为 轴,BC的中垂线为 轴建立如图所示的平面直角坐标系,M为重心,则|MB|+|MC|= ×39=26.


所以所求标准方程为
另法:∵
∴可设所求方程 ,后将点( , )的坐标代入可求出 ,从而求出椭圆方程
(3)∵椭圆的焦点在x轴上,所以设它的标准方程为:
∵ ,2c=6.


∴所求椭圆的方程为: .
(4)∵椭圆的焦点在y轴上,所以设它的标准方程为
.

∴所求椭圆方程为:
(5)∵椭圆的焦点在 轴上,所以可设它的标准方程为:
(4)两个焦点坐标分别是(0,5),(0,-5),椭圆上一点P到两焦点的距离和为26.
(5)焦点在 轴上,与 轴的一个交点为P(0,-10),P到它较近的一个焦点的距离等于2.
解:(1)因为椭圆的焦点在 轴上,所以设它的标准方程为
所以所求椭圆标准方程为
2因为椭圆的焦点在 轴上,所以设它的标准方程为
由椭圆的定义知,
解:设动点 的坐标为 ,则 的坐标为 的坐标为
因为 ,
所以有 ,即
所以点 的轨迹方程是
题6。已知定圆 ,动圆M和已知圆内切且过点P(-3,0),求圆心M的轨迹及其方程
分析:由两圆内切,圆心距等于半径之差的绝对值 根据图形,用数学符号表示此结论:
上式可以变形为 ,又因为 ,所以圆心M的轨迹是以P,Q为焦点的椭圆
解法一:(如下图)设椭圆的右焦点为F1,左焦点为F2,过F1垂直于x轴的直线与椭圆在第一象限的交点为P.
∵ +y2=1,∴a=2,b=1,c= .
∴F1( ,0).设P( ,yP)代入 +y2=1,得yP= ,
∴P( , ),|PF1|= .
又∵|PF2|+|PF1|=2a=4,
∴|PF2|=4-|PF1|=4- = .
(2)过点(0,3)作直线l与曲线C交于A、B两点,设 = + ,是否存在这样的直线l,使得四边形OAPB是矩形?若存在,求出直线l的方程;若不存在,试说明理由.
(1)解法一:∵a=xi+(y+2)j,b=xi+(y-2)j,且|a|+|b|=8,
∴点M(x,y)到两个定点F1(0,-2),F2(0,2)的距离之和为8.
选题意图:巩固求曲线方程的一般方法,建立借助方程对应曲线后舍点的解题意思,训练根据条件对一些点进行取舍.
解:设顶点A的坐标为 .
依题意得 ,
∴顶点A的轨迹方程为 .
说明:方程 对应的椭圆与 轴有两个交点,而此两交点为(0,-6)与(0,6)应舍去.
题8.P为椭圆 上的点,且P与 的连线互相垂直,求P
因λ=3∴k≠0∴k2= >0,∴-1<m<- 或 <m<1
容易验证Hale Waihona Puke Baidu2>2m2-2成立,所以(*)成立
即所求m的取值范围为(-1,- )∪( ,1)
题15。设x、y∈R,i、j为直角坐标平面内x、y轴正方向上的单位向量,若向量a=xi+(y+2)j,b=xi+(y-2)j,且|a|+|b|=8.
(1)求点M(x,y)的轨迹C的方程.
A.4aB.2(a-c)C.2(a+c)D.以上答案均有可能
[解析]按小球的运行路径分三种情况:
(1) ,此时小球经过的路程为2(a-c);
(2) ,此时小球经过的路程为2(a+c);
(3) 此时小球经过的路程为4a,故选D
题17、填空题
1.已知 为椭圆 的两个焦点,过 的直线交椭圆于A、B两点若 ,则 =______________。
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