高中数学直线与椭圆-弦长公式

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直线与椭圆的位置关系,弦长公式,弦中点问题

直线与椭圆的位置关系,弦长公式,弦中点问题

《直线与椭圆的位置关系,弦长公式,弦中点问题》xx年xx月xx日•直线与椭圆的位置关系•弦长公式•弦中点问题•应用实例目录01直线与椭圆的位置关系直线与椭圆在平面上有三种位置关系:相离、相切和相交。

定义椭圆的离心率e决定了直线与椭圆的位置关系。

e越大,直线与椭圆越远离;e越小,直线与椭圆越接近。

当e=0时,直线与椭圆相切;当0<e<1时,直线与椭圆相离;当e=1时,直线与椭圆相交。

性质定义与性质分类根据直线与椭圆的交点个数,可以分为三类:无交点、一个交点和两个交点。

判定使用代数方法(如解方程)或几何方法(如画图)来判断直线与椭圆的交点个数。

分类与判定方法解决直线与椭圆的问题主要采用代入法、坐标法、参数法等。

技巧根据题目条件选择合适的方法,注意数形结合,转化已知条件为数学方程,通过解方程得到结果。

解题方法与技巧02弦长公式定义与性质弦长公式定义弦长公式是指连接椭圆上两点的线段的长度。

在直角坐标系中,设椭圆上两点$A(x_{1},y_{1}),B(x_{2},y_{2})$,则弦AB的长度为$|AB|=\sqrt{(x_{1}-x_{2})^{2}+(y_{1}-y_{2})^{2}}$。

性质弦长公式具有普遍性,可以用于计算任何连接椭圆上两点的线段的长度。

直线与椭圆的三种位置关系:相交、相切、相离。

判定方法:利用直线方程和椭圆方程联立,消去其中一个变量,得到关于另一个变量的二次方程,通过判断二次方程的根的情况来确定直线与椭圆的位置关系。

分类与判定解题方法利用弦长公式直接计算。

解题技巧对于较复杂的题目,可能需要先化简,再代入数值进行计算。

解题方法与技巧03弦中点问题定义弦中点问题是指关于直线与椭圆交汇点以及中点的问题。

性质弦中点问题涉及直线与椭圆的相交、平行、中点等性质,以及弦长、中点坐标等计算。

定义与性质根据直线与椭圆的位置关系,弦中点问题可分为相交型、平行型和中点型三种类型。

分类判定弦中点问题主要依据直线与椭圆的交点坐标、中点坐标计算公式以及相关的几何性质。

直线与椭圆的位置关系之弦长公式

直线与椭圆的位置关系之弦长公式

直线与椭圆的位置关系之弦长公式一、知识点1) 弦长公式的推导、几何解释、作用 2) 弦长公式的应用 二、教学过程 1 弦长公式引例:经过椭圆2212x y +=的左焦点F 作倾斜角为60o 的直线l ,直线l 与椭圆相交于,A B 两点,求AB 的长.分析:左焦点(1,0)F -,则直线:1)l y x =+代入椭圆方程2212x y +=,得到 271240x x ++=,则=32∆设1122(,),(,)A x y B x y ,则||AB ===122||||x x a -= 一般:若直线l 上两点111222(,),(,)P x y Px y,则121212||||PP x x y y =-=-,上述公式称为弦长公式,有推导过程知,其实质是直线上两点距离公式的简化式; 说明:1) 计算12||x x -,可以通过12||x x -=但通常利用12||||x x a -=计算,其中a 为对应x 的方程的二次项系数,∆为判别式;12||y y -也同理计算,弦长公式体现了“设而不求”的思想2) 如图,因为2112||:||:|||P M PM PP k =,又112||||PM x x =-,212||||P M y y =-,则可知,121212||||PP x x y y =-=- 这里体现了“化斜为直”的思想 2 例题例1 经过椭圆2212x y +=的左焦点F 作直线l ,直线l 与椭圆相交于,A B两点,若||7AB =l 的方程. 解:设:(1)l y k x =+,代入椭圆方程:22220x y +-=,得到2222(12)4220k x k x k +++-=,所以28(1)k ∆=+则||7AB ===所以k =又当k 不存在时,||AB =所以,直线l 的方程1)y x =+配套练习:上述例题中,也可以将直线l 设为1x y λ=-,请你计算 解:将1x y λ=-代入椭圆方程22220x y +-=,得到:22(2)210y y λλ+--=,则2=8+1λ∆(),则||AB ==,所以,λ= 当λ不存在,即0y =时,||AB =所以直线l 的方程为1x y =- 例2 经过椭圆2212x y +=的左焦点F 作直线l ,直线l 与椭圆相交于,A B 两点,求OAB ∆面积的最大值.解:设直线1x y λ=-,代入椭圆方程22220x y +-=,得到:22(2)210y y λλ+--=,则2=8+1λ∆(), 法1:||AB ==O l d -,所以1||2AOBO l S AB d ∆-=⋅=2112t t t=≤++(t 当0λ=时,取到 法2:11||||122AOBA B S AB y y ∆=⋅-=⋅,下同解法1 配套练习1:经过椭圆2212x y +=的左焦点F 作直线l ,直线l 与椭圆相交于,A B 两点,求||AB 的取值范围. 解:上题可知:21||)2AB λ=-∈+当λ不存在时,||AB =||AB ∈ 配套练习2:1、经过椭圆2212x y +=的左焦点F 作两条互相垂直的直线12,l l 与椭圆分别交于,A B 与,C D 两点,若32||||9AB CD ⋅=,求直线1l 的方程 参考解答:设直线1:(1)l y k x =+,则21:(1)l y x k=-+,则可知||AB =,同理知22221))||221k k CD k k++==++,则由32||||9AB CD ⋅=可知1k =±,1:(1)l y x =±+例3(备用)已知椭圆22:14x G y +=,作圆221x y +=的切线l 交椭圆于,A B 两点,O 为坐标原点,求OAB∆面积的最大值.解:设直线l : x y n λ=+1=,所以221n λ=+代入椭圆方程:22440x y +-=,得到:222(4)240y n y n λλ+++-=,则222222=44(4)(4)16(4)=48n n n λλλ∆-+-=+-则211||11223AOB S AB t ∆=⋅==≤+t =)当λ= 配套练习:1、已知椭圆:22143x y +=,直线l :2y x m =+与椭圆交于,A B 两点,求AOB S ∆的最大值参考解答:可知S =≤。

椭圆和直线的弦长公式

椭圆和直线的弦长公式

椭圆和直线的弦长公式
椭圆和直线弦长公式:
I、椭圆弦长公式
1. 直线弦长公式
(1) 直线弦长:L=∣x2-x1∣
(2) 水平线弦长:L=纵坐标差值;
(3) 竖线弦长:L=横坐标差值;
II、椭圆弦长公式
(1) 椭圆弦长公式:L=2√ (a*E-b*F)
其中:a=∣x2-x1∣/2 ;E=(x2-x1)^2 / (x2-x1)^2
b=∣y2-y1∣/2 ;F=(y2-y1)^2 / (y2-y1)^2
(2) 椭圆周长公式:C=4aE(1-b²/(a²))^1/2
其中:a=∣x2-x1∣/2 ;
b=∣y2-y1∣/2 ;
E=(x2-x1)^2 / (x2-x1)^2
F=(y2-y1)^2 / (y2-y1)^2
III、注意事项
(1) 弦长公式只适用于有起点和终点坐标的圆或者椭圆;
(2) 直线两点坐标不同,求直线弦长时可以使用上述公式;
(3) 椭圆起点和终点坐标如果相等,无论对弦长还是周长的求解公式均不适用;
(4) 由于公式中有按quadrature计算,所以计算结果可能会存在误差,应留有余量。

直线与椭圆的位置关系、弦长公式

直线与椭圆的位置关系、弦长公式

解:
3、弦中点问题
例 :已知椭圆
过点P(2,1)引一弦,使弦在这点被
平分,求此弦所在直线的方程. 解:
韦达定理→斜率
韦达定理法:利用韦达定理及中点坐标公式来构造
3、弦中点问题
例 :已知椭圆
过点P(2,1)引一弦,使弦在这点被
平分,求此弦所在直线的方程.

作差
点差法:利用端点在曲线上,坐标满足方程,作差构造 出中点坐标和斜率.
2.2.2 椭圆的简单几何性质
1-----直线与椭圆的位置关系 2-----弦长公式
高二数学 熊超进
直线与椭圆的位置关系
种类: 相离(没有交点) 相切(一个交点) 相交(二个交点)
相离(没有交点) 相切(一个交点) 相交(二个交点)
1直线与椭圆的位置关系
1.位置关系:相交、相切、相离 2.判别方法(代数法)
例:已知斜率为1的直线L过椭圆 交椭圆于A,B两点,求弦AB之长.
的右焦点,
练习:已知椭C x2 y2 1斜率为1的 直线 l 与椭圆交
3
于 A, B 两点,且 AB 3 2求直线 l 的方程
2
3.若P(x,y)满足 x2 y2 1( y 0) ,求 y 3 的
4
x4
最大值、最小值.
( x1
x2 )2
4 x1
x2
6 5
2
2、弦长公式
设直线与椭圆交于P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点,直线P1P2的斜率为k.
弦长公式:
弦长的计算方法: 弦长公式:
|AB|= 1 k 2 ·(x1 x2)2 4x1 x2
=
1
1 k2
·(y1
y2)
4 y1

直线和椭圆位置关系总结大全

直线和椭圆位置关系总结大全

1.直线和椭圆位置关系判定方法概述1直线斜率存在时221y kx bmx ny =+⎧⎨+=⎩⇒222()210m k n x kbnx b +++-=当0∆>时直线和椭圆相交当0∆=时直线和椭圆相切当0∆<时直线和椭圆相离2直线斜率不存在时22221x x y ab =⎧⎪⎨+=⎪⎩判断y 有几个解注:01无论直线斜率存在与否,关键是看联立后的方程组有几组解,而不是看""∆。

02直线和椭圆位置关系的判断只有这种“坐标法”,无几何法。

2.直线和椭圆相交时1弦长问题弦长公式22121221111AB k x x k y y a k∆=+-=+=+-注:2121212()4x x x x x x -=+-而12x x +和12x x 可用韦达定理解决,不必求出1x 和2x 的精确值,“设而不求”思想初现。

2三角形面积1过x 轴上一定点H 的直线l 与椭圆22221x y a b +=交于A 、B 两点,求AOB S ∆1212AOB S OH y y ∆=- 02过y 轴上一定点H 的直线l 与椭圆22221x y b a+=交于A 、B 两点,求AOB S ∆1212AOB S OH x x ∆=- 03弦任意,点任意12S ∆=弦长×点线距注:仍然蕴含“设而不求”思想。

3弦的中点问题01中点弦所在直线方程问题02平行弦中点轨迹03共点弦中点轨迹04其他问题类型题一:直线与椭圆位置1.已知直线2+=kx y 和椭圆12322=+y x ,当k 取何值时,此直线与椭圆:(1)相交;(2)相切;(3)相离。

2.已知直线2+=kx y 与椭圆2222=+y x 相交于不同的两点,求k 的取值范围。

3.点P 在椭圆284722=+y x 上,则点P 到直线01623=--y x 的距离的最大值为_____,最小值为________.类型题二:弦长公式1.已知椭圆:1922=+y x ,过左焦点1F 作倾斜角为6 的直线交椭圆于B A ,两点,求弦AB 的长。

直线与椭圆的位置关系(2课) 椭圆弦长公式)

直线与椭圆的位置关系(2课) 椭圆弦长公式)

(2)弦长公式:(适用于任何二次曲线)
|AB|= 1 k2 ·x1 x2 1 k2 ·(x1 x2)2 4x1x2
1 = 1 k 2 ·y1 y2
1
1 k2
·(y1
y2)2
4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
y1
y2
3、弦中点问题的两种处理方法: 1)联立方程组,消去一个未知数,利用韦达定理; 2)点差法:设两端点坐标,代入曲线方程相减可求出弦的斜率。
(A、B不是左右顶点),且以AB为直径 的圆过椭圆C的右顶点. 求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标
9. 试 确 定 实 数 m 的 取 值 范 围 , 使 得 椭 圆
x2 y2 1 上存在关于直线 y 2x m 对称的 43
点.
1m 1
2
2
思考:已知椭圆
x2 9
y2 5
1 的焦点为 F1 , F2 ,在
例 4:已知椭圆 x2 8 y2 8 ,直线 x y 4 0 ,求椭圆 上的一点 P 到直线 l 的最小距离?
分析:设 P( x0 , y0 ) 是椭圆上任一点, 试求点 P 到直线 x y 4 0 的距离的表达式.
d x0 y0 4 且 x02 y02 1
2
81
尝试遇到困难怎么办?
代数法
----求解直线与二次曲线有 关问题的通法。
= n2-4mp
>0
方程组有两解
两个交点
相交
=0
方程组有一解
一个交点
相切
<0
方程组无解
无交点
相离
例1: 直线y=x- 1 与椭圆x2+4y2=2 ,判断位置关系。
2
解:联立方程组

高中数学椭圆秒杀技巧弦长

高中数学椭圆秒杀技巧弦长

高中数学椭圆秒杀技巧弦长引言椭圆作为高中数学中的一个重要的曲线,对于很多学生来说是一个相对陌生的概念。

然而,在解题过程中,理解和掌握椭圆的性质和技巧是至关重要的。

本文将介绍高中数学椭圆秒杀技巧之弦长。

什么是椭圆在了解椭圆的弦长之前,首先需要了解什么是椭圆。

椭圆是平面上的一条封闭曲线,其定义是到两个给定点的距离之和等于常数的点的集合。

这两个给定点称为焦点,常数称为离心率。

椭圆的形状取决于焦点之间的距离和离心率。

椭圆的弦长公式在椭圆上,弦是任意两点之间的线段,可以是水平的,也可以是斜的。

椭圆的弦长公式可以通过以下步骤推导而来:1.设椭圆的方程为:$\\frac{x^2}{a^2} + \\frac{y^2}{b^2} = 1$,其中a和b分别是x轴和y轴上的半长轴。

2.假设弦的两个端点分别是(x1,y1)和(x2,y2)。

3.根据直线的斜率公式,可以得到直线的斜率:$k = \\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}$。

4.将直线的斜率带入椭圆的方程,可以得到:$\\frac{x_1^2}{a^2} +\\frac{y_1^2}{b^2} = 1$和$\\frac{x_2^2}{a^2} + \\frac{y_2^2}{b^2} = 1$。

5.将上述两个方程相减,并整理得:$\\frac{y_2^2-y_1^2}{b^2} =\\frac{x_2^2-x_1^2}{a^2}$6.根据两点距离公式,可以得到弦的长度:$d = \\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}$。

7.带入步骤5的结果,可以得到弦的长度公式:$d =\\sqrt{a^2(k^2+b^2)}$。

椭圆弦长实例为了更好地理解椭圆的弦长公式,我们举一个实例来演示计算过程。

假设有一个椭圆,其方程为$\\frac{x^2}{16} + \\frac{y^2}{9} = 1$。

已知椭圆上有两个点A(4, 3)和B(2, -3),我们要求解弦AB的长度。

直线与椭圆的位置关系弦长公式

直线与椭圆的位置关系弦长公式

则弦长 |AB|= _______ , 5
小结
1、直线与椭圆的三种位置关系及判断方法; 2、弦长的计算方法: 弦长公式:
2 2 |AB|= 1 k · ( x x ) 4 x x 1 2 1 2
=
1 1 2· ( y y ) 4 y y 1 2 1 2 (适用于任何曲线) k
所以 x2+4y2=(4-x)2+4(2-y)2,整理得x+2y-4=0 从而A ,B在直线x+2y-4=0上 而过A,B两点的直线有且只有一条 解后反思:中点弦问题求解关键在于充分利用“中点”这 一 条件,灵活运用中点坐标公式及韦达定理,
练习:
1、如果椭圆被
A、x-2y=0
的弦被(4,2)平分,那 么这弦所在直线方程为( D )
x2 y2 1 36 9
B、x+2y- 4=0 C、2x+3y-12=0 D、x+2y-8=0 2 2 x y 2、y=kx+1与椭圆 5 m 1 恰有公共点,则m的范围
(C )
A、(0,1)
B、(0,5 ) D、(1,+ ∞ )
C、[ 1,5)∪(5,+ ∞ )
0的直线, 3、过椭圆 x2+2y2=4 的左焦点作倾斜角为 30 16
2 2 12 12 2 12 2 12 1 2
2、弦长公式
设直线与椭圆交于P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点,直线P1P2的斜率为k.
弦长公式:
弦长的计算方法: 弦长公式:
2 2 |AB|= 1 k · ( x x ) 4 x x 1 2 1 2
=
1 1 2· ( y y ) 4 y y 1 2 1 2 (适用于任何曲线) k

2.2.2椭圆简单几何性质(第4课时)(直线与椭圆的弦长公式)

2.2.2椭圆简单几何性质(第4课时)(直线与椭圆的弦长公式)
解后反思:中点弦问题求解关键在于充分利用“中点”这 一
条件,灵活运用中点坐标公式及韦达定理,
2、若P(x,y)满足 大值、最小值.
解:
,求
的直 的最
例 :已知椭圆
过点P(2,1)引一弦,使弦在这点被
平分,求此弦所在直线的方程.
点差法:利用端点在曲线上,坐标满足方程,作差构造 出中点坐标和斜率.
所以 x2+4y2=(4-x)2+4(2-y)2,整理得x+2y-4=0 从而A ,B在直线x+2y-4=0上 而过A,B两点的直线有且只有一条
二、弦长公式
推导:设直线与椭圆交于P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点,直线斜率为k.
弦长公式:
其中

可以由韦达定理求得
例:已知斜率为1的直线L过椭圆 交椭圆于A,B两点,求弦AB之长.
的右焦点,
方法与过程:
(1)联立方程组;
(2)消去其中一个未 知数,得到二元一 次方程;
(3)韦达定理;
为:
一、直线与椭圆的位置关系
种类: 相离(没有交点) 相切(一个交点) 相交(二个交点)
直线与椭圆的位置关系的判定
代数方法
由方程组:
消去y
mx2+nx+p=0(m≠ 0) = n2-4mp
通法
>0
方程组有两解
两个交点
相交
=0
方程组有一解
一个交点
相切
<0
方程组无解
无交点
相离
回忆:直线与圆的相交弦长 弦长公式:
椭圆的简单几何性质
(第四课时)
弦长公式Байду номын сангаас
要点·疑点·考

直线与椭圆的位置关系,弦长公式,弦中点问题

直线与椭圆的位置关系,弦长公式,弦中点问题
直线与椭圆的位置关系,弦长 公式,弦中点问题
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目录
• 直线与椭圆的位置关系 • 弦长公式 • 弦中点问题
01
直线与椭圆的位置关系
直线与椭圆的基本定义
直线的定义
直线是无限延伸的,没有起点和 终点。在平面几何中,直线通常 用两点间的连线表示。
椭圆的定义
椭圆是一种平面曲线,其定义是 固定两点(焦点)的距离之和等 于常数的点的轨迹。
通过观察直线与椭圆的交点个数来判 断位置关系。
02
弦长公式
弦长的定义及计算方法
Байду номын сангаас弦长定义
弦长是指连接圆内任意两点间的线段 长度。
计算方法
通过利用勾股定理和圆的基本性质, 可以计算出连接圆内两点的线段长度 。
弦长公式的推导过程
勾股定理:在直角三角形中,直角边的平方和等 于斜边的平方。
圆的基本性质:圆内任意两点间的距离平方等于 这两点与圆心距离的平方和。
直线与椭圆的位置关系分类
相交
直线与椭圆有两个不同的交点。
相切
直线与椭圆只有一个交点。
相离
直线与椭圆没有交点。
判断直线与椭圆位置关系的常用方法
代数法
通过联立直线和椭圆的方程,消元后 得到一元二次方程,然后根据判别式 的值判断直线与椭圆的位置关系。
几何法
参数法
通过引入参数来表示直线的方程,然 后代入椭圆的方程进行求解,根据解 的情况判断位置关系。
弦中点的性质
弦中点与椭圆中心连线段与弦AB垂直,且该线段等于A、B两点到椭圆中心的距 离之和的一半。
弦中点问题的求解方法
利用定义求解
根据弦中点的定义,可以求出弦中点的坐标。
利用几何性质求解

直线与椭圆的位置关系及最值

直线与椭圆的位置关系及最值

直线与椭圆的位置关系1.直线与椭圆的位置关系.设直线l :Ax +By +C =0,椭圆C :12222=+b y a x 联立⎪⎩⎪⎨⎧=++=+012222C By Ax b y a x 得02=++p nx mx (1)若l 与C 相离的⇔Δ<0;(2)l 与C 相切⇔Δ=0;(3)l 与C 相交于不同两点⇔Δ>0.2.弦长公式 设直线与椭圆交于点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)则|P 1P 2|=221221)()(y y x x -+- 212212111y y kx x k -+=-+=(k 为直线斜率) 一,直线与椭圆的位置关系例题1、判断直线03=+-y kx 与椭圆141622=+y x 的位置关系例题2、若直线)(1R k kx y ∈+=与椭圆1522=+my x 恒有公共点,求实数m 的取值范围.二、弦长问题例题3、 已知长轴为12,短轴长为6,焦点在x 轴上的椭圆,过它对的左焦点1F 作倾斜解为3π的直线交椭圆于A ,B 两点,求弦AB 的长.例4、已知椭圆1222=+y x 的左右焦点分别为1F ,2F ,若过点P (0,-2)及1F 的直线交椭圆于A,B 两点,求⊿ABF 2的面积练习、已知椭圆1422=+y x 及直线m x y +=. (1)当m 为何值时,直线与椭圆有公共点?(2)若直线被椭圆截得的弦长为5102,求直线的方程.三、中点弦问题例题5、已知椭圆C 的焦点分别为12(F F -,长轴长为6,设直线2y x =+交椭圆C 于A 、B 两点,求线段AB 的中点坐标。

例题6、如果焦点是F (0,±52)的椭圆截直线3x -y -2=0所得弦的中点横坐标为21,求此椭圆方程.例7. 已知椭圆1222=+y x (1)求过点⎪⎭⎫ ⎝⎛2121,P 且被P 平分的弦所在直线的方程;(2)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程;(3)过Q(2,1)引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程;(4)椭圆上有两点A 、B ,O 为原点,且有直线OA 、OB 斜率满足K OA ·K OB =-1/2,求线段AB 中点M 的轨迹方程.四、对称问题例题8、已知椭圆13422=+y x C :,试确定m 的取值范围,使得对于直线m x y l +=4:,椭圆C 上有不同的两点关于该直线对称.五、最值问题类型1:焦点三角形角度最值-------最大角法(求离心率问题)例1. 已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>两个焦点为12,F F ,如果曲线C 上存在一点Q ,使12FQ F Q ⊥,求椭圆离心率的最小值。

直线与椭圆的位置关系、弦长公式

直线与椭圆的位置关系、弦长公式

D
A.没有公共点 C.两个公共点
B.一个公共点 D.有公共点
x2 y2 变式二.若直线y=kx+1与焦点在x轴上的椭圆 1 5 m
总有公共点,则实数m的取值范围
1,5 。
2.椭圆上的点到直线的距离的最值
2 2
x y 例3:已知椭圆 1,直线l: 4 x - 5 y 40 0.椭圆上 25 9 y 是否存在一点,它到直线l的距离最小? 最小距离是多少?
消去y,得25x 8kx k - 225 0
2 2
由 0,得64k - 4 25 (k - 225) 0
2 2
3直线与椭圆相交弦长的求法
练习:已知直线y=x- 1 与椭圆x2+4y2=2 ,判断它们的位置关系。
2
解:联立方程组
1 y x 2
消去y
x2+4y2=2
因为
5 x 2 4 x 1 0 ----- (1)
直线与椭圆的位置关系
位置关系: 相交 相切 ( 一个交点 相离 (( 二个交点 没有交点 )))
相离(没有交点)
相切(一个交点) 相交(二个交点)
(代数法) 联立直线与椭圆的方程 消元得到二元一次方程组 (1)△>0有两个公共点直线与椭圆相交; (2)△=0 有且只有一个公共点直线与椭圆相切; (3)△<0 无公共点直线与椭圆相离.
2 2 2 2
设而不求
两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),直线P1P2的斜率为k.
直线与椭圆交于两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),直线P1P2的斜率为k,则
弦长公式:
|AB|=
1 k (x1 x2) 4 x1 x2 1 k |a |

高中数学平面解析几何2.5.2.2椭圆方程及性质的应用学案含解析

高中数学平面解析几何2.5.2.2椭圆方程及性质的应用学案含解析

第2课时 椭圆方程及性质的应用必备知识·自主学习导思 1.直线与椭圆的位置关系有哪些? 2.弦长公式是什么?设P(x 0,y 0),椭圆x 2a 2 +y 2b 2 =1(a>b>0),则点P 与椭圆的位置关系如表所示:位置关系 满足条件 P 在椭圆外 x 20 a 2 +y 20 b 2 >1 P 在椭圆上 x 20 a 2 +y 20 b 2 =1 P 在椭圆内x 20 a 2 +y 20 b 2<1判断直线和椭圆位置关系的方法直线y =kx +m 与椭圆x 2a 2 +y 2b 2 =1(a >b >0)的位置关系的判断方法:联立⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 2a 2+y 2b 2=1, 消去y ,得关于x 的一元二次方程.当Δ>0时,方程有两个不同解,直线与椭圆相交; 当Δ=0时,方程有两个相同解,直线与椭圆相切; 当Δ<0时,方程无解,直线与椭圆相离. 3.弦长公式设直线l :y =kx +m(k≠0,m 为常数)与椭圆x 2a 2 +y 2b 2 =1(a>b>0)相交,两个交点分别为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2).弦长公式①:|AB|=1+k 2 ·(x 1+x 2)2-4x 1x 2 . 弦长公式②:|AB|=1+1k2 ·(y 1+y 2)2-4y 1y 2 .1.辨析记忆(对的打“√”,错的打“×”).(1)若直线的斜率一定,则当直线过椭圆的中心时,弦长最大.( ) (2)直线x 2 -y =1被椭圆x 24+y 2=1截得的弦长为 5 .( )(3)已知椭圆x 2a 2 +y 2b 2 =1(a >b >0)与点P(b ,0),过点P 可作出该椭圆的一条切线.( )(4)直线y =k(x -a)(k≠0)与椭圆x 2a 2 +y 2b 2 =1的位置关系是相交.( )提示:(1)√.根据椭圆的对称性可知,直线过椭圆的中心时,弦长最大.(2)√.由x 2 -y =1得y =x 2 -1,代入x 24 +y 2=1,解得两交点坐标A(0,-1),B(2,0).|AB|=(0-2)2+(-1-0)2 = 5 .(3)×.因为P(b ,0)在椭圆内部,过点P 作不出椭圆的切线.(4)√.直线y =k(x -a)(k≠0)过点(a ,0)且斜率存在,所以直线y =k(x -a)与椭圆x 2a 2 +y 2b 2 =1的位置关系是相交.2.直线y =kx -k +1(k≠0)与椭圆x 29 +y 24 =1的位置关系是( )A .相交B .相切C .相离D .不确定【解析】选A.直线y =kx -k +1=k(x -1)+1(k≠0)过定点(1,1),且该点在椭圆内部,因此直线必与椭圆相交.3.(2020·沈阳高二检测)椭圆ax 2+by 2=1()a>0,b>0 与直线y =1-x 交于A ,B 两点,过原点与线段AB 中点的直线的斜率为32 ,则ba的值为( ) A .33 B .233 C .932 D .2327【解析】()x 1,y 1 ,B ()x 2,y 2 ,由⎩⎪⎨⎪⎧ax 2+by 2=1y =1-x 得()a +b x 2-2bx +b -1=0, 则x 1+x 2=2b a +b .设线段AB 的中点为C ,则x C =b a +b .将x C =b a +b 代入y =1-x 得到y C =aa +b.因为k OC =aa +b b a +b=a b =32 ,故b a =233 .4.(教材二次开发:习题改编)椭圆x 216 +y 24 =1上的点到直线x +2y - 2 =0的最大距离是________.【解析】设直线x +2y +c =0与椭圆x 216 +y 24=1相切.由⎩⎪⎨⎪⎧x +2y +c =0,x 216+y 24=1,消去x 整理得8y 2+4cy +c 2-16=0.由Δ=16(32-c 2)=0得c =±4 2 .当c =4 2 时,符合题意(c =-4 2 舍去).即x +2y +4 2 =0与椭圆x 216 +y 24 =1相切,椭圆x 216 +y 24 =1上的点到直线x +2y - 2 =0的最大距离即为两条平行线之间的距离d =|-2-42|12+22 =10 .答案:10关键能力·合作学习类型一 直线与椭圆的位置关系(数学运算) 【典例】1.若直线mx +ny =4与⊙O :x 2+y 2=4没有交点,则过点P(m ,n)的直线与椭圆x 29+y 24=1的交点个数为( ) A .2个 B .至多一个 C .1个 D .0个2.已知椭圆E :x 28 +y 24 =1,直线l :y =x +m 与椭圆E 有两个公共点,则实数m 的取值范围是__________. 【解析】4m 2+n 2>2,所以m 2+n 2<4.所以-2<m<2,-2<n<2.所以点P(m ,n)在椭圆x 29 +y 24 =1内,故过点P(m ,n)的直线与椭圆x 29 +y 24 =1有2个交点.2.由⎩⎪⎨⎪⎧x 28+y 24=1,y =x +m , 消去y 得3x 2+4mx +2m 2-8=0.因为直线l 与椭圆E 有两个公共点, 所以Δ=16m 2-12(2m 2-8)>0, 解得-2 3 <m <2 3 ,所以实数m 的取值范围是(-2 3 ,2 3 ). 答案:(-2 3 ,2 3 )直线与椭圆位置关系的判断方法【补偿训练】在平面直角坐标系Oxy 中,经过点(0, 2 )且斜率为k 的直线l 与椭圆x 22 +y 2=1有两个不同的交点P 和Q ,求k 的取值范围.【解析】由已知条件知直线l 的方程为y =kx + 2 ,代入椭圆方程得x 22 +(kx + 2 )2=1,整理得⎝⎛⎭⎫12+k 2 x 2+2 2 kx +1=0, 直线l 与椭圆有两个不同的交点P 和Q 等价于Δ=8k 2-4⎝⎛⎭⎫12+k 2 =4k 2-2>0,解得k <-22 或k >22, 所以k 的取值范围为⎝⎛⎭⎫-∞,-22 ∪⎝⎛⎭⎫22,+∞ . 类型二 弦长及中点弦问题(数学运算)【典例】过椭圆x 216 +y 24 =1内一点M(2,1)引一条弦,使弦被M 点平分.(1)求此弦所在的直线方程. (2)求此弦长.【思路导引】(1)方法一:联立方程,消元后利用根与系数的关系和中点坐标公式求解. 方法二:点差法(2)设弦的两端点分别为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),利用弦长公式求解.【解析】(1)方法一:设所求直线方程为y -1=k(x -2).代入椭圆方程并整理, 得(4k 2+1)x 2-8(2k 2-k)x +4(2k -1)2-16=0. 又设直线与椭圆的交点为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),则x 1,x 2是方程的两个根, 于是x 1+x 2=8(2k 2-k )4k 2+1.又M 为AB 的中点,所以x 1+x 22 =4(2k 2-k )4k 2+1 =2,解得k =-12 .故所求直线的方程为x +2y -4=0.方法二:设直线与椭圆的交点为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2). 又M(2,1)为AB 的中点,所以x 1+x 2=4,y 1+y 2=2.又A ,B 两点在椭圆上,则x 21 +4y 21 =16,x 22 +4y 22 =16. 两式相减得(x 21 -x 22 )+4(y 21 -y 22 )=0.于是(x 1+x 2)(x 1-x 2)+4(y 1+y 2)(y 1-y 2)=0.所以y 1-y 2x 1-x 2 =-x 1+x 24(y 1+y 2) =-12 ,即k AB =-12 .又直线AB 过点M(2,1), 故所求直线的方程为x +2y -4=0.(2)设弦的两端点分别为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧x +2y -4=0,x 216+y 24=1,得x 2-4x =0, 所以x 1+x 2=4,x 1x 2=0, 所以|AB|=1+k 2·(x 1+x 2)2-4x 1x 2=1+⎝⎛⎭⎫-122·42-4×0 =2 5 .直线被椭圆截得的弦长的求法思路 (1)求两交点坐标,转化为两点间距离. (2)用公式来求.设直线斜率为k ,直线与椭圆两交点为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),则|AB|=1+k 2 ·|x 1-x 2|=1+1k2 ·|y 1-y 2|. 提醒:在解决直线与椭圆相交问题时,一般要消元化为一元二次方程,常用根与系数的关系,此时易忽视对所化一元二次方程判断判别式大于0.已知动点P 与平面上两定点A(- 2 ,0),B( 2 ,0)连线的斜率的积为定值-12 .(1)试求动点P 的轨迹方程C ;(2)设直线l :y =kx +1与曲线C 交于M ,N 两点,当|MN|=423时,求直线l 的方程. 【解析】(1)设动点P 的坐标是(x ,y),由题意得,k PA ·k PB =-12 .所以y x +2 ·y x -2 =-12 ,化简整理得x 22+y 2=1.故P 点的轨迹方程C 是x 22 +y 2=1(x≠± 2 ).(2)设直线l 与曲线C 的交点M(x 1,y 1),N(x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +1,x 22+y 2=1,得(1+2k 2)x 2+4kx =0.所以x 1+x 2=-4k1+2k 2 ,x 1·x 2=0.|MN|=1+k 2 ·(x 1+x 2)2-4x 1·x 2 =423,整理得k 4+k 2-2=0, 解得k 2=1或k 2=-2(舍). 所以k =±1,经检验符合题意. 所以直线l 的方程是y =±x +1, 即x -y +1=0或x +y -1=0.类型三 与椭圆有关的综合问题(逻辑推理、数学运算)【典例】已知椭圆E :x 2a 2 +y 2b 2 =1(a >b >0)的左右焦点分别为F 1,F 2,上顶点为M ,且△MF 1F 2为面积是1的等腰直角三角形. (1)求椭圆E 的方程;(2)若直线l :y =-x +m 与椭圆E 交于A ,B 两点,以AB 为直径的圆与y 轴相切,求m 的值. 【思路导引】(1)根据已知条件求出a ,b ,从而得到椭圆方程. (2)依据以AB 为直径的圆的圆心到y 轴的距离等于半径,列方程求m. 【解析】(1)由题意可得M(0,b),F 1(-c ,0),F 2(c ,0),由△MF 1F 2为面积是1的等腰直角三角形得12 a 2=1,b =c ,且a 2-b 2=c 2,解得b =c =1,a= 2 ,则椭圆E 的方程为x 22 +y 2=1.(2)设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),联立⎩⎪⎨⎪⎧x 22+y 2=1,-x +m =y ⇒3x 2-4mx +2m 2-2=0,有Δ=16m 2-12(2m 2-2)>0, 即- 3 <m < 3 ,x 1+x 2=4m3 ,x 1x 2=2m 2-23 ,可得AB 中点横坐标为2m3 ,|AB|=1+1 ·(x 1+x 2)2-4x 1x 2 = 2 ·16m 29-8m 2-83 =433-m 2 ,以AB 为直径的圆与y 轴相切, 可得半径r =12 |AB|=2|m|3 ,即233-m 2 =2|m|3,解得m =±62 ∈(- 3 , 3 ),则m 的值为±62.解决直线和椭圆综合问题的注意点(1)根据条件设出合适的直线的方程,当不知直线是否有斜率时需要分两种情况讨论. (2)在具体求解时,常采用设而不求、整体代换的方法,可使运算简单.(3)不要忽视判别式的作用,在解题中判别式起到了限制参数范围的作用,这一点容易忽视. 【补偿训练】已知椭圆C :x 2a 2 +y 2b 2 =1(a >b >0)的右焦点为F ,直线l :y = 3 x 与椭圆C 相交于A ,B两点(A 在B 上方),若AF ⊥BF ,则椭圆C 的离心率为________.【解析】由椭圆C :x 2a 2 +y 2b 2 =1(a >b >0)的右焦点为F ,直线l :y = 3 x 与椭圆C 相交于A ,B 两点,AF ⊥BF ,可知三角形OAF 是正三角形,A ⎝⎛⎭⎫12c ,32c ,所以|FB|= 3 c ,由椭圆的定义可得 3 c +c =2a , 可得e =c a =23+1 = 3 -1.答案: 3 -1备选类型 椭圆方程及其性质的综合应用(逻辑推理、数学运算)【典例】如图所示,已知椭圆E :x 2a 2 +y 2b 2 =1(a>b>0)过点(0, 2 ),且离心率e =22.(1)求椭圆E 的方程;(2)设直线l :x =my -1(m ∈R )交椭圆E 于A ,B 两点,判断点G ⎝⎛⎭⎫-94,0 与以线段AB 为直径的圆的位置关系,并说明理由.【思路导引】(1)由椭圆经过的一点及离心率公式,再结合a 2=b 2+c 2即可求出a ,b ,c 的值,从而可得椭圆E 的方程.(2)方法一:判断点与圆的位置关系,只需把点G 与圆心的距离d 与圆的半径r 进行比较,若d>r ,则点G 在圆外;若d =r ,则点G 在圆上;若d<r ,则点G 在圆内.方法二:只需判断GA → ·GB → 的符号,若GA → ·GB → =0,则点G 在圆上;若GA → ·GB →>0,则点G 在圆外;若GA → ·GB → <0,则点G 在圆内.【解析】(1)由已知得⎩⎪⎨⎪⎧b =2,c a =22,a 2=b 2+c 2,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =2,c =2.所以椭圆E 的方程为x 24 +y 22=1.(2)方法一:设点A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),AB 的中点为H(x 0,y 0).由⎩⎪⎨⎪⎧x =my -1,x 24+y 22=1得(m 2+2)y 2-2my -3=0, 所以y 1+y 2=2m m 2+2,y 1y 2=-3m 2+2,从而y 0=m m 2+2.所以|GH|2=⎝⎛⎭⎫x 0+94 2+y 20 =⎝⎛⎭⎫my 0+54 2+y 20 =(m 2+1)y 20 +52 my 0+2516 .|AB|24 =(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)24 =(1+m 2)(y 1-y 2)24 =(1+m 2)[(y 1+y 2)2-4y 1y 2]4=(1+m 2)(y 20 -y 1y 2), 故|GH|2-|AB|24 =52 my 0+(1+m 2)y 1y 2+2516 =5m 22(m 2+2) -3(1+m 2)m 2+2 +2516 =17m 2+216(m 2+2)>0,所以|GH|>|AB|2 , 故点G ⎝⎛⎭⎫-94,0 在以线段AB 为直径的圆外. 方法二:设点A(x 1,y 1),B(x 2,y 2), 则GA → =⎝⎛⎭⎫x 1+94,y 1 ,GB →=⎝⎛⎭⎫x 2+94,y 2 . 由⎩⎪⎨⎪⎧x =my -1,x 24+y 22=1得(m 2+2)y 2-2my -3=0,所以y 1+y 2=2m m 2+2,y 1y 2=-3m 2+2,从而GA → ·GB →=⎝⎛⎭⎫x 1+94 ⎝⎛⎭⎫x 2+94 +y 1y 2= ⎝⎛⎭⎫my 1+54 ⎝⎛⎭⎫my 2+54 +y 1y 2=(m 2+1)y 1y 2+54 m(y 1+y 2)+2516=-3(m 2+1)m 2+2+52m 2m 2+2+2516=17m 2+216(m 2+2)>0,所以cos 〈GA → ,GB →〉>0.又GA → ,GB →不共线,所以∠AGB 为锐角. 故点G ⎝⎛⎭⎫-94,0 在以线段AB 为直径的圆外.解决与椭圆有关的综合问题的思路直线与椭圆的综合问题常与不等式、三角函数、平面向量以及函数的最值问题等知识联系在一起综合考查,解决这类问题常需要挖掘出题目中隐含的数量关系、垂直关系等,然后利用方程根与系数的关系构造等式或函数关系式进行合理的转化,这其中要注意利用根的判别式来确定参数的限制条件.椭圆的两个焦点坐标分别为F 1(- 3 ,0)和F 2( 3 ,0),且椭圆过点⎝⎛⎭⎫1,-32 . (1)求椭圆方程;(2)过点⎝⎛⎭⎫-65,0 作不与y 轴垂直的直线l 交该椭圆于M ,N 两点,A 为椭圆的左顶点,试判断∠MAN 的大小是否为定值,并说明理由. 【解析】(1)由题意设椭圆方程为x 2a 2 +y 2b 2 =1(a>b>0),将c = 3,a 2=b 2+c 2,代入椭圆方程得x 2b 2+3 +y 2b 2 =1, 又因为椭圆过点⎝⎛⎭⎫1,-32 ,得1b 2+3 +34b 2 =1,解得b 2=1,所以a 2x 24+y 2=1.(2)设直线MN 的方程为x =ky -65,联立直线MN 和椭圆的方程⎩⎨⎧x =ky -65,x24+y 2=1,得(k 2+4)y 2-125 ky -6425=0,设M(x 1,y 1),N(x 2,y 2),A(-2,0),y 1y 2=-6425(k 2+4) ,y 1+y 2=12k 5(k 2+4),则AM → ·AN →=(x 1+2,y 1)·(x 2+2,y 2)=(k 2+1)y 1y 2+45 k(y 1+y 2)+1625 =0,所以∠MAN =π2.课堂检测·素养达标1.若直线y =x +2与椭圆x 2m +y 23 =1有两个公共点,则m 的取值范围是( )A .m>1B .m>1且m≠3C .m>3D .m>0且m≠3【解析】x 2m +y 23=1中,m>0且m≠3,而直线y =x +2与椭圆x 2m +y 23=1有两个公共点,则⎩⎪⎨⎪⎧y =x +2,x 2m +y 23=1,化简可得()m +3 x 2+4mx +m =0, 所以Δ=()4m 2-4m ()m +3 =12m ()m -1 >0, 可得m>1或m<0,又因为m>0且m≠3,得m>1且m≠3.2.如果椭圆x 236 +y 29 =1的弦被点(4,2)平分,则这条弦所在的直线方程是( )A .x -2y =0B .x +2y -4=0C .2x +3y -12=0D .x +2y -8=0【解析】选D.设这条弦的两端点为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),斜率为k ,则⎩⎪⎨⎪⎧x 21 36+y 219=1,x 2236+y 229=1,两式相减再变形得x 1+x 236 +k y 1+y 29 =0.又弦中点为(4,2),故k =-12,故这条弦所在的直线方程为y -2=-12 (x -4),整理得x +2y -8=0.3.过椭圆x 225 +y 29=1的左焦点且斜率为1的弦AB 的长是____.【解析】椭圆的左焦点为(-4,0),由⎩⎨⎧y =x +4,x 225+y 29=1,得34x 2+200x +175=0, 所以x 1+x 2=-20034 ,x 1x 2=17534 .所以|AB|= 2 ×(x 1+x 2)2-4x 1x 2 = 2 ×⎝⎛⎭⎫-200342-4×17534 =9017. 答案:90174.已知椭圆x 2a 2 +y 22 =1(a > 2 )的左、右焦点分别为F 1,F 2.过左焦点F 1作斜率为-2的直线与椭圆交于A ,B 两点,P 是AB 的中点,O 为坐标原点,若直线OP 的斜率为14 ,则a 的值是________.【解析】设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),P(x 0,y 0),则⎩⎪⎨⎪⎧x 21a 2+y 21 b 2=1,x 22 a 2+y 22 b 2=1,两式相减得(x 1-x 2)(x 1+x 2)a 2 =-(y 1-y 2)(y 1+y 2)b 2 ,所以x 1+x 2y 1+y 2 =-a 2b 2 ·y 1-y 2x 1-x 2,所以x 0y 0 =2a 2b 2 =4,所以a 2=2b 2=4, 所以a =2. 答案:25.(2020·南昌高二检测)已知直线y =kx -1与焦点在x 轴上的椭圆C :x 24 +y 2b 2 =1(b>0)总有公共点,则椭圆C 的离心率取值范围是________. 【解析】因为椭圆焦点在x 轴上,所以b 2<4, 因为b>0,所以0<b<2;因为直线y =kx -1与椭圆总有公共点, 所以04 +(-1)2b 2 ≤1,因为b>0,所以b≥1, 综上1≤b<2,e =c a =1-b 2a2 =1-b 24 ∈⎝⎛⎦⎤0,32 .答案:⎝⎛⎦⎤0,32。

直线与椭圆的弦长公式

直线与椭圆的弦长公式

当k= 6 时有一个交点 3
当k> 6 或k<- 6 时有两个交点
3
3
当- 6 k< 6 时没有交点
3
3
练习3.无论k为何值,直线y=kx+2和曲线
交点情况满足( D )
x2 y2 1
94
A.没有公共点
B.一个公共点
C.两个公共点
D.有公共点
教学目标
通过本节课的教学,要求掌握直线和 椭圆相交的弦长公式,以及能够用点差法 解决弦中点问题。
平分,求此弦所在直线的方程. 解法一:
韦达定理→中点坐标→斜率
例 :已知椭圆
过点P(2,1)引一弦,使弦在这点被
平分,求此弦所在直线的方程.
解后反思
中点弦问题 求解关键在 于充分利用 “中点”这 一条件,灵 活运用中点 坐标公式及 韦达定理
点差法:利用端点在曲线上,坐标满足方程,作差构造 出中点坐标和斜率.
练习
如果椭圆被 x2 y2 1的弦被点(4,2)平分,
36 9
求这条弦所在直线方程。
小结
1、弦长的计算方法: 弦长公式:
|AB|= 1 k 2 ·(x1 x2)2 4x1 x2
=
1
1 k2
·(y1

y2)
4 y1
y2
(适用于任何曲线)
2、弦中点问题的两种处理方法: (1)联立方程组,消去一个未知数,利用韦达定理; (2)点差法:设两端点坐标,代入曲线方程相减可求出弦的 斜率。

y2 b2
1(a
b

0)

交点为 A(x1, y1), B(x2 , y2 )则|AB|叫做弦长。
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二、三角形面积
(1)过 轴上一定点 的直线 与椭圆 交于 、 两点,求
(2)过 轴上一定点 的直线 与椭圆 交于 、 两点,求
(3)弦任意,点任意 弦长×点线距
三、弦的中点问题
(1)中点弦所在直线方程问题(2)平行弦中点轨迹
(3)共点弦中点轨迹(4)其他问题
【例题解析】例1:设 导



例2:已知椭圆方程为 ,内有一条以点 为中点的弦 ,求 所在的直线 的方程及 的弦长。
例3:点 是椭圆 上一点,以点 及焦点 为顶点的三角形的面积为8,求点 的坐标.
课题:《直线与椭圆——弦长》日期:11月26日(编号)
姓名班级




学习目标:
1.理解直线和椭圆位置关系并能求相交时弦长。
2.会求椭圆的切线方程和弦长及三角形有关问题
3.理解点差法在解决与弦中点和斜率有关问题中所表现出的“设而不求”思想
问题探究:
一、直线和椭圆相交时的弦长问题
弦长公式
注: 而 和 可用韦达定理解决,不必求出 和 的精确值,“设而不求”思想初现。
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