2.1.2椭圆的简单几何性质(1)
2.1.2椭圆的简单几何性质(含答案)
8.直线 x+2y-2=0 经过椭圆a2+b2=1 的离心率等于______.
x2 y2
(a>b>0)的一个焦点和一个顶点,则该椭圆
9.椭圆 E:16+ 4 =1 内有一点 P(2,1),则经过 P 并且以 P 为中点的弦所在直线方程 为____________.
三、解答题 x2 y2
10.如图,已知 P 是椭圆a2+b2=1 (a>b>0)上且位于第一象限的一点,F 是椭圆的右 a2
一、选择题
1.椭圆 25x2+9y2=225 的长轴长、短轴长、离心率依次是( )
4
4
A.5,3,5 3
B.10,6,5 3
C.5,3,5
D.10,6,5
2.焦点在 x 轴上,长、短半轴长之和为 10,焦距为 4 5,则椭圆的方程为( )
x2 y2
x2 y2
A.36+16=1 x2 y2
B.16+36=1 y2 x2
C. 6 + 4 =1
D. 6 + 4 =1
x2 y2
1
3.若焦点在 x 轴上的椭圆 2 + m =1 的离心率为2,则 m 等于( )
3
8
2
A. 3
B.2
C.3
D.3
x2 y2
4.如图所示,A、B、C 分别为椭圆a2+b2=1 (a>b>0)的顶点与焦点,若∠ABC=90°, 则该椭圆的离心率为( )
焦点,O 是椭圆中心,B 是椭圆的上顶点,H 是直线 x=- c (c 是椭圆的半焦距)与 x 轴的 交点,若 PF⊥OF,HB∥OP,试求椭圆的离心率 e.
11.已知椭圆 4x2+y2=1 及直线 y=x+m. (1)当直线和椭圆有公共点时,求实数 m 的取值范围; (2)求被椭圆截得的最长弦所在的直线方程.
北师大高中数学选择性必修第一册2.1.2第1课时 椭圆的简单几何性质【课件】
又因为2a=3×2b,所以a=3,b=1,方程为 +y2=1.
②若焦点在y轴上,设方程为 + =1(a>b>0).
因为椭圆过P(3,0),所以 + =1.
又因为2a=3×2b,所以a=9,b=3,
所以方程为 + =1,
2
所以所求椭圆的方程为 +y =1或 + =1.
率为
A.
C.
(A)
1
2
3-1
2
B.
3
2
D.
3
3
解析:设椭圆的半焦距为c,可得|+ |=| − |=| |=2| | =2c,
又∠F1PF2=60°,|F1F2|=2c,
可得△PF1F2为等边三角形,
即有|PF2|=2c,则P为椭圆与y轴的交点,可得|PF2|= + =a,所以2c
C. 5
D. 2 5
解析:(1)椭圆 + =1中有a2=25,b2=16.
所以c2=a2-b2=9,得c=3.
由方程知椭圆的焦点在y轴上,所以焦点坐标为(0, ±3). 故选A.
(2)由题意可得a=2,b=1,
所以a2=4,b2=1,所以c= -= ,从而2c=2 . 故选B.
-b≤x≤b且-a≤y≤a
A1(0,-a),A2(0,a),
B1(-b,0),B2(b,0)
短轴长= 2b,长轴长=2a
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
|F1F2|=2c
对称轴 x轴和y轴 ,对称中心 (0,0)
2.1.2 椭圆的简单几何性质
(1)已知椭圆的方程讨论其性质时,应先把椭圆的方程化成标 准形式,找准 a 与 b,才能正确地写出其相关性质.在求顶点坐标和 焦点坐标时,应注意焦点所在的坐标轴.
(2)椭圆的几何性质与椭圆的形状和位置的关系如下: ①椭圆的焦点决定椭圆的位置; ②椭圆的离心率刻画椭圆的扁平程度; ③对称性是圆锥曲线的重要性质,椭圆的顶点是椭圆与对称 轴的交点,是椭圆上的重要的特殊点,在画图时应先确定这些点.
,离心率为
,焦点坐标
为
,顶点坐标为
.
提示:10
6
8
4 5
(-4,0)和(4,0)
(-5,0)和(5,0);(0,-3)和(0,3)
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3.椭圆中常见的两个最值问题
(1)椭圆上到中心距离最远和最近的点
短轴端点 B1 和 B2 到中心 O 的距离最近;长轴端点 A1 和 A2
到中心 O 的距离最远.
(2)椭圆上一点与焦点距离的最值(以焦点在 x 轴上的椭圆
x2 a2
+
by22=1(a>b>0)为例说明)
点(a,0),(-a,0)与焦点 F1(-c,0)的距离,分别是椭圆上的点与焦
点 F1 的最大距离和最小距离.
预习交流 2
椭圆2x25 + y92=1 上一点 P 到右焦点的最大距离为
,
最小距离为
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迁移与应用
1.椭圆1x26 + y82=1 的离心率为(
)
A.13
B.12
C.
3 3
D.
2 2
答案:D
解析:由题意 e=ac =
16-8
4=
22.
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高中数学新人教B版选修1-1课件:第二章圆锥曲线与方程2.1.2椭圆的几何性质(一)(第1课时)
a=4 2, 解得b=4,
c=4.
所以所求的椭圆方程为3x22 +1y62 =1 或3y22 +1x62 =1,
离心率
e=ac=
2 2.
当焦点在 x 轴上时,焦点坐标为(-4,0),(4,0),
顶点坐标为(-4 2,0),(4 2,0),(0,-4),(0,4);
当焦点在 y 轴上时,焦点坐标为(0,-4),(0,4),
[题后感悟] (1)利用椭圆的几何性质求标准方程通常采用待定系数 法. (2)根据已知条件求椭圆的标准方程的思路是“选标准, 定参数”,一般步骤是:①求出a2,b2的值;②确定焦 点所在的坐标轴;③写出标准方程. (3)解此类题要仔细体会方程思想在解题中的应用.
2.求合适下列条件的椭圆的标准方程. (1)在x轴上的一个焦点,与短轴两个端点的连线互相垂 直,且焦距为6; (2)以坐标轴为对称轴,长轴长是短轴长的5倍,且经过 点A(5,0).
2a=5×2b, 由题意,得2a52 +b02=1,
解得ab= =51, ,
故所求的标准方程为2x52 +y2=1;
若椭圆的焦点在 y 轴上,设其标准方程为ay22+bx22=1(a>b>0),
2a=5×2b, 由题意,得a02+2b52 =1,
解得ab= =255,,
故所求的标准方程为6y225+2x52 =1.
∴b2=4c2,∴a2-c2=4c2,∴ac22=15.……………10 分 ∴e2=15,即 e= 55,所以椭圆的离心率为 55.…12 分
[题后感悟] (1)求离心率e时,除用关系式a2=b2+c2外,还要注意e =的代换,通过方程思想求离心率. (2)在椭圆中涉及三角形问题时,要充分利用椭圆的定 义、正弦定理及余弦定理、全等三角形、类似三角形 等知识.
2.1.2《椭圆的简单几何性质》教学设计
2.1.2《椭圆的简单几何性质》第一课时科目:高二数学****************完成时间:2022年4月25日课型:新授课教学工具:多媒体设备◆知识与技能目标通过对椭圆标准方程的讨论,理解并掌握椭圆的几何性质,用方程的方法研究图形的对称性;理解椭圆的范围、对称性及对称轴,对称中心、离心率、顶点的概念.◆过程与方法目标能够根据椭圆的标准方程求焦点、顶点坐标、离心率并能根据其性质画图.引导学生复习由函数的解析式研究函数的性质或其图像的特点,在本节中要通过对椭圆的标准方程的讨论,研究椭圆的几何性质的理解,而且还注意对这种研究方法的培养.①由椭圆的标准方程和非负实数的概念能得到椭圆的范围;②由方程的性质得到椭圆的对称性;③先定义圆锥曲线顶点P的思考问题,探究椭的概念,容易得出椭圆的顶点的坐标及长轴、短轴的概念;④通过39圆的扁平程度量椭圆的离心率.◆情感、态度与价值观目标在合作、互动的教学氛围中,通过师生之间、学生之间的交流、合作、互动实现共同探究,教学相长的教学活动情境,结合教学内容,培养学生科学探索精神、审美观和科学世界观,激励学生创新.培养学生分析问题、解决问题的能力,并为学习其它圆锥曲线作方法上的准备.必须让学生认同和掌握:椭圆的简单几何性质,能由椭圆的标准方程能直接得到椭圆的范围、对称性、顶点和离心率;必须让学生认同与理解:已知几何图形建立直角坐标系的两个原则,①充分利用图形对称性,②注意图形的特殊性和一般性;让学生参与并掌握利用信息技术探究点的轨迹问题,培养学生学习数学的兴趣和掌握利用先进教学辅助手段的技能.◆能力目标(1)分析与解决问题的能力:通过学生的积极参与和积极探究,培养学生的分析问题和解决问题的能力.(2)思维能力:会把几何问题化归成代数问题来分析,反过来会把代数问题转化为几何问题来思考;培养学生的会从特殊性问题引申到一般性来研究,培养学生的辩证思维能力.(3)实践能力:培养学生实际动手能力,综合利用已有的知识能力.(4)创新意识能力:培养学生思考问题、并能探究发现一些问题的能力,探究解决问题的一般的思想、方法和途径.教学过程设计教学步骤教师活动学生活动设计意图(一)导入一、情景导入:1.国家大剧院的半椭圆正视图;1. 2.椭圆的标准方程.在解析几何里,是利用曲线的方程来研究曲线的几何性质的,我们现在利用焦点在x轴上的椭圆的标准方程来研究其几何性质.通过提出问题、分析问题、解决问题激发学生的学习兴趣,在掌握新知识的同时培养能力.(二)椭圆的大小思考1:如何将一个长、宽分别为10cm,8cm的矩形纸板制作成一个最大的椭圆呢?1.范围由椭圆的标准方程可知,椭圆上点的坐标(x,y)都适合不等式22ax≤1,22by≤1即x2≤a2,y2≤b2所以|x|≤a,|y|≤b即-a≤x≤a, -b≤y≤b这说明椭圆位于直线x=±a, y=±b所围成的矩形里。
2.1.2椭圆的简单几何性质
(0,±c)
a>b
半轴长
离心率 a,b,c的关系
长半轴长为a,短半轴长为b. c e a a2=b2+c2
例4 求椭圆16x2+25y2=400的长轴和短轴的长、离心率、焦点 和顶点的坐标。 例5 一种电影放映灯泡的反射镜面是旋转椭圆面(椭圆绕其 对称轴旋转一周形成的曲面)的一部分。过对称轴的截口 BAC是椭圆的一部分,灯丝位于椭圆的一个焦点F1上,片门 位于另一个焦点F2上,由椭圆一个焦点F1出发的光线,经过旋 转椭圆面反射后集中到另一个焦点F2.已知BC⊥F1F2 , |F1B|=2.8cm, |F1F2|=4.5cm.试建立适当的坐标系,求截口 y BAC所在椭圆的方程。
(1)椭圆的定义:
点M满足的几何条件: MF1 MF2 常数 (常数大于 , F1F2 ) (2)椭圆的标准方程:
y y
M
图 形
F 2
M x
F 1
o
F2 x
o
F 1
方 程
焦 点
x2 y2 2 1 a b 0 2 a b
F(±c,0)
y2 x2 2 1 a b 0 2 a b
B2
y b -a x a -b 的四个顶点。线段 A1A 2,B1B2叫做椭圆的长轴和短 这说明椭圆位于直线 x= ± a2b 和 y=±b所围成的矩形内. 轴。它们的长分别为 2a 和 。。
1 2 1 2
2.对称性: P1(-x,y) P(x,y) 椭圆是轴对称图形,也是中心对 称图形。坐标轴是它的对称轴, O x 坐标原点是它的对称中心。椭圆 P2(-x,-y) 的对称中心叫椭圆的中心。
B
例6
A F1
高中数学 第2章 圆锥曲线与方程 2.1.2 椭圆的简单几何性质 第1课时 椭圆的简单几何性质应用案
第1课时 椭圆的简单几何性质[A 基础达标]1.椭圆25x 2+9y 2=225的长轴长、短轴长、离心率依次是( ) A .5、3、0.8 B .10、6、0.8 C .5、3、0.6D .10、6、0.6解析:选B.把椭圆的方程写成标准形式为x 29+y 225=1,知a =5,b =3,c =4.所以2a =10,2b =6,ca=0.8.2.一椭圆的短轴的一个端点到一个焦点的距离为5,焦点到椭圆中心的距离为3,则该椭圆的标准方程是( )A.x 216+y 29=1或x 29+y 216=1 B.x 225+y 29=1或y 225+x 29=1 C.x 225+y 216=1或y 225+x 216=1 D .椭圆的方程无法确定解析:选C.由题可知,a =5且c =3,所以b =4, 所以椭圆方程为x 225+y 216=1或y 225+x 216=1.3.椭圆的中心在坐标原点,焦点在坐标轴上,两顶点分别是(4,0),(0,2),则此椭圆的方程是( )A.x 24+y 216=1或x 216+y 24=1B.x 24+y 216=1 C.x 216+y 24=1 D.x 216+y 220=1 解析:选C.由已知a =4,b =2,椭圆的焦点在x 轴上,所以椭圆方程是x 216+y 24=1.故选C.4.已知焦点在x 轴上的椭圆:x 2a2+y 2=1,过焦点作垂直于x 轴的直线交椭圆于A ,B两点,且|AB |=1,则该椭圆的离心率为( )A.32B.12C.154D.33解析:选A.椭圆的焦点坐标为(±a 2-1,0),不妨设A ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2-1,12,可得a 2-1a 2+14=1,解得a =2,椭圆的离心率为e =a 2-1a =32.故选A.5.已知F 1,F 2是椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的两个焦点,若存在点P 为椭圆上一点,使得∠F 1PF 2=60°,则椭圆离心率e 的取值X 围是( )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫22,1 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,22 C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1 D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,22 解析:选C.在△PF 1F 2中,设|PF 1|=m ,|PF 2|=n ,则m +n =2a ,根据余弦定理,得(2c )2=m 2+n 2-2mn cos 60°,配方得(m +n )2-3mn =4c 2,所以3mn =4a 2-4c 2,所以4a 2-4c 2=3mn ≤3·⎝ ⎛⎭⎪⎫m +n 22=3a 2,即a 2≤4c 2,故e 2=c 2a 2≥14,解得12≤e <1.故选C.6.与椭圆9x 2+4y 2=36有相同焦点,且短轴长为45的椭圆方程是________. 解析:依题意得椭圆的焦点坐标为(0,5),(0,-5),故c =5,又2b =45,所以b =25,a 2=b 2+c 2=25,所以所求椭圆方程为x 220+y 225=1.答案:x 220+y 225=17.已知椭圆G 的中心在坐标原点,长轴在x 轴上,离心率为32,且G 上一点到G 的两个焦点的距离之和为12,则椭圆G 的标准方程为________.解析:设椭圆的长半轴长为a ,由2a =12知a =6. 又e =c a =32,故c =33, 所以b 2=a 2-c 2=36-27=9.所以椭圆标准方程为x 236+y 29=1.答案:x 236+y 29=18.在平面直角坐标系xOy 中,F 1,F 2分别为椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点.已知点P (a ,b ),△F 1PF 2为等腰三角形,则椭圆的离心率e =________.解析:设F 1(-c ,0),F 2(c ,0)(c >0),由题意得|PF 2|=|F 1F 2|,即(a -c )2+b 2=2c .把b 2=a 2-c 2代入,整理得2⎝ ⎛⎭⎪⎫c a 2+ca-1=0,解得c a =-1(舍去)或c a =12.所以e =c a =12.答案:129.求满足下列各条件的椭圆的标准方程.(1)已知椭圆的中心在原点,焦点在y 轴上,其离心率为12,焦距为8;(2)短轴的一个端点与两焦点组成一个正三角形,且焦点到长轴上同侧顶点的距离为3.解:(1)由题意知,2c =8,c =4,所以e =c a =4a =12,所以a =8,从而b 2=a 2-c 2=48,所以椭圆的标准方程是y 264+x 248=1.(2)由已知⎩⎨⎧a =2c ,a -c =3,所以⎩⎨⎧a =23,c = 3.从而b 2=9,所以所求椭圆的标准方程为x 212+y 29=1或x 29+y 212=1. 10.如图所示,椭圆的中心在原点,焦点F 1,F 2在x 轴上,A ,B 是椭圆的顶点,P 是椭圆上一点,且PF 1⊥x 轴,PF 2∥AB ,求此椭圆的离心率.解:设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0).如题图所示,则有F 1(-c ,0),F 2(c ,0),A (0,b ),B (a ,0),直线PF 1的方程为x =-c ,代入方程x 2a 2+y 2b2=1,得y =±b 2a ,所以P ⎝⎛⎭⎪⎫-c ,b 2a . 又PF 2∥AB , 所以△PF 1F 2∽△AOB .所以|PF 1||F 1F 2|=|AO ||OB |,所以b 22ac =ba,所以b =2c .所以b 2=4c 2,所以a 2-c 2=4c 2,所以c 2a 2=15.所以e =c a =55. [B 能力提升]11.若点O 和点F 分别为椭圆x 24+y 23=1的中心和左焦点,点P 为椭圆上的任意一点,则OP →·FP →的最大值为( )A .2B .3C .6D .8解析:选C.由题意得F (-1,0),设点P (x 0,y 0),则y 20=3⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 204(-2≤x 0≤2), OP →·FP →=x 0(x 0+1)+y 20=x 20+x 0+y 20=x 20+x 0+3⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 204=14(x 0+2)2+2,当x 0=2时,OP →·FP →取得最大值为6.12.如图,在平面直角坐标系xOy 中,F 是椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的右焦点,直线y=b2与椭圆交于B ,C 两点,且∠BFC =90°,则该椭圆的离心率是________.解析:由题意得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32a ,b 2,C ⎝ ⎛⎭⎪⎫32a ,b 2,F (c ,0),则由∠BFC =90°得BF →·CF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫c +32a ,-b 2·⎝ ⎛⎭⎪⎫c -32a ,-b 2=c 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫32a 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫-b 22=0⇒3c 2=2a 2⇒e =63.答案:6313.如图,已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),F 1,F 2分别为椭圆的左、右焦点,A 为椭圆的上顶点,直线AF 2交椭圆于另一点B .(1)若∠F 1AB =90°,求椭圆的离心率; (2)若AF 2→=2F 2B →,AF 1→·AB →=32,求椭圆的方程.解:(1)若∠F 1AB =90°,则△AOF 2为等腰直角三角形,所以有|OA |=|OF 2|,即b =c . 所以a =2c ,e =c a =22. (2)由题意知A (0,b ),F 1(-c ,0),F 2(c ,0). 其中,c =a 2-b 2,设B (x ,y ). 由AF 2→=2F 2B →⇔(c ,-b )=2(x -c ,y ), 解得x =3c 2,y =-b2,即B ⎝ ⎛⎭⎪⎫3c2,-b 2.将B 点坐标代入x 2a 2+y 2b2=1,得94c 2a 2+b 24b 2=1,即9c 24a 2+14=1, 解得a 2=3c 2.①又由AF 1→·AB →=(-c ,-b )·⎝ ⎛⎭⎪⎫3c2,-3b 2=32⇒b 2-c 2=1,即有a 2-2c 2=1.②由①②解得c 2=1,a 2=3, 从而有b 2=2.所以椭圆方程为x 23+y 22=1.14.(选做题)已知椭圆x 2+y 2b2=1(0<b <1)的左焦点为F ,左、右顶点分别为A ,C ,上顶点为B ,过F ,B ,C 三点作⊙P ,且圆心在直线x +y =0上,求此椭圆的方程.解:设圆心P 的坐标为(m ,n ),因为圆P 过点F ,B ,C 三点,所以圆心P 既在FC 的垂直平分线上,也在BC 的垂直平分线上,FC 的垂直平分线方程为x =1-c2.① 因为BC 的中点为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,b 2, k BC =-b ,所以BC 的垂直平分线方程为y -b 2=1b ⎝⎛⎭⎪⎫x -12②由①,②联立,得x =1-c 2,y =b 2-c2b ,即m =1-c 2,n =b 2-c2b.因为P (m ,n )在直线x +y =0上, 所以1-c 2+b 2-c2b =0,可得(1+b )(b -c )=0, 因为1+b >0,所以b =c ,结合b 2=1-c 2得b 2=12,所以椭圆的方程为x 2+y 212=1,即x 2+2y 2=1.。
人教A版高中数学选修2-2课件(文)第二章2.1.2第一课时椭圆的简单几何性质
b2=81-9=72. 答案:A
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2.已知椭圆10x-2 m+my-2 2=1,长轴在 y 轴上.若焦距为 4,
则 m 等于
()
A.4
B.5
C.7
D.8
解析:由题意得 m-2>10-m 且 10-m>0,于是 6<m<10,再
由(m-2)-(10-m)=22,得 m=8.
答案:D
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3.椭圆 x2+4y2=16 的短轴长为________. 解析:由1x62+y42=1 可知 b=2, ∴短轴长 2b=4. 答案:4
2a=5×2b, a02+2b52 =1,
解得ab==255. ,
故所求椭圆的标准方程为6y225+2x52 =1 综上所述,所求椭圆的标准方程为2x52+y2=1 或6y225+2x52=1.
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(2)由 e=ac=35,2c=12,得 a=10,c=6, 则 b2=a2-c2=64. 当焦点在 x 轴上时,所求椭圆的标准方程为 1x020+6y42 =1; 当焦点在 y 轴上时,所求椭圆的标准方程为 1y020+6x42 =1. 综上所述,所求椭圆的标准方程为 1x020+6y42 =1 或1y020+6x42=1.
∠OF2B=60°,∴acos 60°=c,
∴ac=12,即椭圆的离心率 e=12,故选 A.
D.
6 4
答案:A
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4.忽视椭圆焦点位置致误 [典例] 已知椭圆的中心在原点,对称轴是坐标轴,离心 率 e= 23,且过 P(2,3),求此椭圆的标准方程.
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[解] (1)当焦点在 x 轴上时, 设椭圆的标准方程为ax22+by22=1(a>b>0).
ac= 23, 由题意知a42+b92=1,
《椭圆的简单几何性质》教学设计
《椭圆的简单几何性质》教学设计椭圆的简单几何性质《椭圆的简单几何性质》教学一. 教材分析1. 教材的地位和作用本节课是普通高中课程标准实验教科书数学选修1-1第二章2.1.2第1课时:椭圆的简单几何性质。
在此之前,学生已经掌握了椭圆的定义及其标准方程,这只是单纯地通过曲线建立方程的探究。
而这节课是结合椭圆图形发现几何性质,再利用椭圆的方程探讨椭圆的几何性质,是数与形的完美结合,让学生在了解如何用曲线的方程研究曲线的性质的基础上,充分认识到“由数到形,由形到数”的转化,体会了数与形的辨证统一,也从中体验了学数学的乐趣,受到了数学文化熏陶,为后继研究解析几何中其它曲线的几何性质奠定了重要基础。
2. 教材的内容安排和处理本课为“椭圆的简单几何性质”这部分内容的第一课时,主要介绍椭圆的简单几何性质及其初步运用,在解析几何中,利用曲线的方程讨论曲线的几何性质对学生来说是第一次,因此可根据学生实际情况及认知特点,改变了教材中原有研究顺序,引导学生先从观察课前预习所作的具体图形入手,按照通过图形先发现性质,在利用方程去说明性质的研究思路,循序渐近进行探究。
在教学中不仅要注重对椭圆几何性质的理解和运用,而且更应重视对学生进行这种研究方法的思想渗透,通过教师合理的情境创设,师生的共同讨论研究,学生的亲身实践体验,使学生真正意义上理解在解析几何中,怎样用代数方法研究曲线的性质,巩固数形结合思想的应用,达到切实地用数学分析解决问题的能力。
3. 重点、难点:教学重点:掌握椭圆的简单几何性质,并能初步运用其探索方法研究问题,体会数形结合思想方法在数学中的应用教学难点;利用曲线方程研究曲线几何性质的基本方法和离心率定义的给出过程。
二. 学生的学情心理分析我的任教班是普班,大多数学生的数学基础较为薄弱, 独立分析问题,解决问题的能力不是很强,但是他们的思维活跃,参与意识强烈,又具备了高一学习阶段的知识基础,因此依据以上特点,在教学设计方面,我打算借助多媒体手段,创设问题情境,结合图形启发引导,组织学生合作探究等形式,都符合我班学生的认知特点,为他们创设了一个自然和谐的课堂氛围。
高中数学椭圆的几何性质
A.1x424+1y228=1
B.3x62 +2y02 =1
C.3x22 +3y62 =1
2.1.2(一)
2.1.2 椭圆的几何性质(一)
【学习要求】 1.理解椭圆的简单几何性质. 2.利用椭圆的简单几何性质解决一些简单问题. 【学法指导】
通过几何图形观察,代数方程验证的学习过程,体会数形结合 的数学思想.通过几何性质的代数研究,养成辩证统一的世界观.
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填一填·知识要点、记下疑难点
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结论:我们把椭圆的焦距与长轴长的比c称为椭圆的离心 a
率,用 e 表示,即 e=ac. e 越接近于 1,椭圆越扁;e 越接近于 0,椭圆越接近于圆.
研一研·问题探究、课堂更高效
2.1.2(一)
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问题 4 (1)ba或bc的大小能刻画椭圆的扁平程度吗?为什么? (2)你能运用三角函数的知识解释,为什么 e=ac越大,椭圆 越扁?e=ac越小,椭圆越圆吗? 答案 (1)都能.由ba= a2- a2 c2= 1-e2 (0<e<1)可知,当 e 越趋近于 1 时,ba越趋近于 0,椭圆越扁;当 e 越趋近于 0 时, ba越趋近于 1,椭圆越接近于圆.当且仅当 a=b 时,c=0,
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2.1.2(一)
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问题 3 观察不同的椭圆,椭圆的扁平程度不一样,怎样刻 画椭圆的扁平程度呢?
答案 在椭圆xa22+by22=1 (a>b>0)中,若保持 a 不变,改变 c,可以发现 c 越接近于 a, 椭圆越扁平,可以用 a,c 两个量来刻画椭 圆的扁平程度.
别是(- 5,0),( 5,0);四个顶点的坐标分别是(-3,0),(3,0),
高中数学 2.1.2 第2课时 椭圆的简单几何性质教案 选修1-1
第2课时椭圆方程及性质的应用(教师用书独具)●三维目标1.知识与技能掌握利用根的判别式判断直线与椭圆位置关系的方法,初步探寻弦长公式有关知识.2.过程与方法通过问题的提出与解决,培养学生探索问题、解决问题的能力.领悟数形结合和化归等思想.3.情感、态度与价值观培养学生自主参与意识,激发学生探索数学的兴趣.●重点、难点重点:掌握直线与椭圆位置关系的判断方法,注意数形结合思想的渗透.难点:应用直线与椭圆位置关系的知识解决一些简单几何问题和实际问题.教学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课,涉及直线与椭圆的位置关系、椭圆的实际应用问题,掌握好椭圆方程与性质,类比直线与圆的位置关系的研究方法是突破重点与难点的关键.(教师用书独具)●教学建议由于学生已经学习了直线与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程,但大部分还停留在经验基础上,主动迁移能力、整合能力较弱,所以本节课宜采用启发引导式教学;同时借助多媒体,充分发挥其形象、生动的作用.●教学流程创设问题情境,引出命题:能否用几何法判断直线与椭圆的位置关系?⇒引导学生结合以前学习过的直线与圆的位置关系,通过比较、分析,得出判断方法——代数法.⇒引导学生分析代数法判断直线与椭圆位置关系的步骤,引出解题关键与注意事项.⇒通过例1及其变式训练,使学生掌握直线与椭圆相交、相切、相离的条件及应用.⇒通过例2及其变式训练,使学生掌握直线与椭圆相交问题,学会求直线方程和弦长的方法.⇒错误!⇒错误!⇒错误!(对应学生用书第25页)课标解读1.掌握椭圆的方程及其性质的应用.(重点)2.掌握直线与椭圆位置关系的判断方法,初步探寻弦长公式.(难点)点与椭圆的位置关系【问题导思】点与椭圆有几种位置关系?【提示】 三种位置关系:点在椭圆上,点在椭圆内,点在椭圆外.设点P (x 0,y 0),椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0).(1)点P 在椭圆上⇔x 20a 2+y 20b 2=1;(2)点P 在椭圆内⇔x 20a 2+y 20b 2<1;(3)点P 在椭圆外⇔x 20a 2+y 20b2>1.直线与椭圆的位置关系【问题导思】1.直线与椭圆有几种位置关系?【提示】 三种位置关系:相离、相切、相交.2.我们知道,可以用圆心到直线的距离d 与圆的半径r 的大小关系判断直线与圆的位置关系,这种方法称为几何法,能否用几何法判断直线与椭圆的位置关系?【提示】 不能.3.用什么方法判断直线与椭圆的位置关系? 【提示】 代数法.直线y =kx +m 与椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的位置关系联立⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 2a 2+y2b 2=1,消y 得一个一元二次方程.位置关系 解的个数 Δ的取值 相交 两解 Δ>0 相切 一解 Δ=0 相离无解Δ<0(对应学生用书第26页)直线与椭圆的位置关系的判定当m 为何值时,直线y =x +m 与椭圆x 24+y 2=1相交、相切、相离?【思路探究】 错误!→错误!→错误!→错误! 【自主解答】 联立方程组得⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m , ①x 24+y 2=1, ②将①代入②得x 24+(x +m )2=1,整理得5x 2+8mx +4m 2-4=0③Δ=(8m )2-4×5(4m 2-4)=16(5-m 2).当Δ>0,即-5<m <5时,方程③有两个不同的实数根,代入①可得到两个不同的公共点坐标,此时直线与椭圆相交;当Δ=0,即m =-5或m =5时,方程③有两个相等的实数根,代入①可得到一个公共点坐标,此时直线与椭圆相切;当Δ<0,即m <-5或m >5时,方程③没有实数根,直线与椭圆相离.判断直线与椭圆位置关系的步骤:试判断直线y =x -12与椭圆x 2+4y 2=2的位置关系.【解】 联立方程组得⎩⎪⎨⎪⎧y =x -12,x 2+4y 2=2,消去y ,整理得5x 2-4x -1=0,(*)Δ=(-4)2-4×5×(-1)=36>0,即方程(*)有两个实数根,所以方程组有两组解,即直线和椭圆相交.直线与椭圆相交问题已知椭圆x 236+y 29=1和点P (4,2),直线l 经过点P 且与椭圆交于A ,B 两点.(1)当直线l 的斜率为12时,求线段AB 的长度;(2)当P 点恰好为线段AB 的中点时,求l 的方程.【思路探究】 (1)你能写出直线方程吗?怎样求此直线在椭圆上截得的弦长的长度? (2)点P 与A 、B 的坐标之间有怎样的关系?能否用根与系数的关系求得直线的斜率? 【自主解答】 (1)由已知可得直线l 的方程为y -2=12(x -4),即y =12x .由⎩⎪⎨⎪⎧y =12x ,x 236+y 29=1,可得x 2-18=0,若设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1+x 2=0,x 1x 2=-18. 于是|AB |=x 1-x 22+y 1-y 22=x 1-x 22+14x 1-x 22=52x 1+x 22-4x 1x 2=52×62=310. 所以线段AB 的长度为310.(2)法一:设l 的斜率为k ,则其方程为y -2=k (x -4).联立⎩⎪⎨⎪⎧x 236+y 29=1,y -2=k x -4,消去y 得(1+4k 2)x 2-(32k 2-16k )x +(64k 2-64k -20)=0. 若设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1+x 2=32k 2-16k 1+4k 2,由于AB 的中点恰好为P (4,2),所以x 1+x 22=16k 2-8k 1+4k 2=4,解得k =-12.这时直线l 的方程为y -2=-12(x -4),即y =-12x +4.法二:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则有⎩⎪⎨⎪⎧x 2136+y 219=1,x 2236+y229=1,两式相减得x 22-x 2136+y 22-y 219=0.由于P (4,2)是AB 的中点,∴x 1+x 2=8,y 1+y 2=4, 从而(x 2-x 1)+2(y 2-y 1)=0,k AB =y 2-y 1x 2-x 1=-12,于是直线AB ,即为l 的方程为y -2=-12(x -4),即y =-12x +4. 1.求直线与椭圆相交所得弦长问题,通常解法是将直线方程与椭圆方程联立,然后消去y (或x )得到关于x (或y )的一元二次方程,根据两点间的距离公式以及根与系数的关系求解.也可以直接代入弦长公式:|P 1P 2|=1+k2x 1+x 22-4x 1x 2=1+1k 2y 1+y 22-4y 1y 2求解.2.解决直线与椭圆相交弦的中点有关的问题时,通常有两种方法:法一:由直线的方程与椭圆的方程组成的方程组消去y 后转化为关于x 的一元二次方程,再利用根与系数的关系,运用中点坐标公式建立方程组求解.法二:通过弦AB 的端点的坐标是椭圆的方程的解,得到两个“对称方程”,然后将两个方程相减,再变形运算转化为直线的斜率公式,这种方法通常称为“点差法”.过点P (-1,1)的直线与椭圆x 24+y 22=1交于A ,B 两点,若线段AB 的中点恰为点P ,求AB 所在的直线方程及弦长|AB |.【解】 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由于A ,B 两点在椭圆上, ∴x 21+2y 21=4,x 22+2y 22=4. 两式相减,得(x 1-x 2)(x 1+x 2)+2(y 1-y 2)(y 1+y 2)=0 ①显然x 1≠x 2, 故由①得:k AB =y 1-y 2x 1-x 2=-x 1+x 22y 1+y 2. ②又点P (-1,1)是弦AB 的中点, ∴x 1+x 2=-2,y 1+y 2=2. ③把③代入②得:k AB =12,∴直线AB 的方程为y -1=12(x +1),即x -2y +3=0由⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +3=0,x 24+y22=1,消去y 得3x 2+6x +1=0,∴x 1+x 2=-2,x 1x 2=13,|AB |=1+k 2·x 1+x 22-4x 1x 2=1+14·243=303.与椭圆相关的实际应用问题 图2-1-3如图2-1-3,某隧道设计为双向四车道,车道总宽22米,要求通行车辆限高4.5米,隧道的拱线近似地看成半个椭圆形状.若最大拱高h 为6米,则隧道设计的拱宽l 是多少?【思路探究】 恰当建系→设椭圆方程→错误!→错误!→错误!【自主解答】 如图建立直角坐标系,则点P (11,4.5),椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1.∵P (11,4.5)在椭圆上, ∴112a 2+4.52b2=1,又b =h =6代入①式,得a =4477.此时l =2a =8877≈33.3(米).因此隧道的拱宽约为33.3米.1.解答与椭圆相关的应用问题,事物的实际含义向椭圆的几何性质的转化是关键,其次要充分利用椭圆的方程对变量进行讨论,以解决实际问题.2.实际问题中,最后的结论不可少,一定要结合实际问题中变量的含义做出结论. 有一椭圆形溜冰场,长轴长100 m ,短轴长60 m ,现要在这个溜冰场上划定一个各顶点都在溜冰场边界上的矩形区域,且使这个区域的面积最大,应把这个矩形的顶点定位在何处?这时矩形的周长是多少?【解】 分别以椭圆的长轴、短轴各自所在的直线为x 轴和y 轴,建立如图所示的平面直角坐标系xOy ,设矩形ABCD 的各顶点都在椭圆上.因为矩形的各顶点都在椭圆上,而矩形是中心对称图形,又是以过对称中心且垂直其一边的直线为对称轴的轴对称图形, 所以矩形ABCD 关于原点O 及x 轴,y 轴都对称. 已知椭圆的长轴长2a =100 m ,短轴长2b =60 m , 则椭圆的方程为x 2502+y 2302=1.考虑第一象限内的情况,设A (x 0,y 0), 则有1=x 20502+y 20302≥2x 20502·y 20302=2x 0y 01 500, 当且仅当x 20502=y 20302=12,即x 0=252,y 0=152时,等号成立,此时矩形ABCD 的面积S =4x 0y 0取最大值3 000 m 2.这时矩形的周长为4(x 0+y 0)=4(252+152)=160 2 (m).(对应学生用书第27页) 运用“设而不求”法研究直线和椭圆位置关系问题(12分)(2013·本溪高二检测)已知椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),过点A (-a,0),B (0,b )的直线倾斜角为π6,原点到该直线的距离为32.(1)求椭圆的方程;(2)斜率大于零的直线过D (-1,0)与椭圆分别交于点E ,F ,若ED →=2DF →,求直线EF 的方程;(3)对于D (-1,0),是否存在实数k ,使得直线y =kx +2分别交椭圆于点P ,Q ,且|DP |=|DQ |,若存在,求出k 的值,若不存在,请说明理由.【思路点拨】 【规范解答】 (1)由b a =33,12ab =12×32×a 2+b 2,得a =3,b =1,所以椭圆的方程是x 23+y 2=1.2分(2)设EF :x =my -1(m >0)代入x 23+y 2=1,得(m 2+3)y 2-2my -2=0.设E (x 1,y 1),F (x 2,y 2).由ED →=2DF →,得y 1=-2y 2,4分 由y 1+y 2=-y 2=2m m 2+3,y 1y 2=-2y 22=-2m 2+3得 (-2m m 2+3)2=1m 2+3,∴m =1,m =-1(舍去), 直线EF 的方程为x =y -1,即x -y +1=0. 7分(3)记P (x ′1,y ′1),Q (x ′2,y ′2).将y =kx +2代入x 23+y 2=1,得(3k 2+1)x 2+12kx+9=0(*),x ′1,x ′2是此方程的两个相异实根.设PQ 的中点为M ,则x M =x ′1+x ′22=-6k 3k 2+1,y M =kx M +2=23k 2+1.由|DP |=|DQ |,得DM ⊥PQ ,∴k DM =y M x M +1=23k 2+1-6k 3k 2+1+1=-1k,∴3k 2-4k +1=0,得k =1或k =13.10分但k =1,k =13均不能使方程(*)有两相异实根,∴满足条件的k 不存在.1.直线和椭圆位置关系问题中设而不求、整体代换是常用的运算技巧,在解题中要注意运用.2.直线和椭圆相交时要切记Δ>0是求参数范围的前提条件,不要因忘记造成不必要的失分.1.直线与椭圆的位置关系,可通过讨论椭圆方程与直线方程组成的方程组的实数解的个数来确定,通常用消元后的关于x (或y )的一元二次方程的判别式Δ来判定.直线与椭圆相交的弦长公式: |P 1P 2|=[x 1+x 22-4x 1x 2]1+k2或|P 1P 2|=[y 1+y 22-4y 1y 2]1+1k 2.2.直线和椭圆相交时的弦的中点坐标或弦中点的轨迹方程常由韦达定理来解决,设点而不求点是解析几何中重要的解题方法.3.解决与椭圆有关的实际问题时首先要仔细审题,弄懂题意,再把实际问题中的量化归为椭圆的性质,从而得以解决.(对应学生用书第28页)1.下列在椭圆x 24+y 22=1内部的点为( )A .(2,1)B .(-2,1)C .(2,1)D .(1,1)【解析】 点(2,1),(-2,1)满足椭圆方程,故在椭圆上;把点(1,1)代入x 24+y 22得:14+12=34<1,故点(1,1)在椭圆内.【答案】 D2.已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1有两个顶点在直线x +2y =2上,则此椭圆的焦点坐标是( )A .(±3,0)B .(0,±3)C .(±5,0)D .(0,±5)【解析】 ∵直线x +2y =2过(2,0)和(0,1)点, ∴a =2,b =1,∴c =3, 椭圆焦点坐标为(±3,0). 【答案】 A3.直线y =x +1被椭圆x 24+y 22=1所截得线段的中点的坐标是( )A .(23,53)B .(43,73)C .(-23,13)D .(-132,-172)【解析】 联立方程⎩⎪⎨⎪⎧y =x +1,x 24+y22=1,消去y 得3x 2+4x -2=0.设交点A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2),中点M (x 0,y 0).∴x 1+x 2=-43,x 0=x 1+x 22=-23,y 0=x 0+1=13,∴中点坐标为(-23,13).【答案】 C4.直线2x -y -2=0与椭圆x 25+y 24=1交于A 、B 两点,求弦长|AB |.【解】 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 联立方程⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2=0,x 25+y24=1,消去y 得3x 2-5x =0,则x 1+x 2=53,x 1·x 2=0,∴|AB |=1+k 2AB ·x 1+x 22-4x 1x 2=1+22·532-4×0=553.一、选择题1.点A (a,1)在椭圆x 24+y 22=1的内部,则a 的取值范围是( )A .-2<a < 2B .a <-2或a > 2C .-2<a <2D .-1<a <1【解析】 ∵点A (a,1)在椭圆x 24+y 22=1内部,∴a 24+12<1.∴a 24<12. 则a 2<2,∴-2<a < 2. 【答案】 A2.已知直线y =kx +1和椭圆x 2+2y 2=1有公共点,则k 的取值范围是( ) A .k <-22或k >22 B .-22<k <22 C .k ≤-22或k ≥22D .-22≤k ≤22【解析】 由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +1,x 2+2y 2=1,得(2k 2+1)x 2+4kx +1=0.∵直线与椭圆有公共点. ∴Δ=16k 2-4(2k 2+1)≥0,则k ≥22或k ≤-22. 【答案】 C3.直线l 交椭圆x 216+y 212=1于A ,B 两点,AB 的中点为M (2,1),则l 的方程为( ) A .2x -3y -1=0 B .3x -2y -4=0 C .2x +3y -7=0D .3x +2y -8=0【解析】 根据点差法求出k AB =-32,∴l 的方程为:y -1=-32(x -2).化简得3x +2y -8=0. 【答案】 D4.若直线mx +ny =4和⊙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【解析】 若直线与圆没有交点,则d =4m 2+n 2>2,∴m 2+n 2<4,即m 2+n 24<1.∴m 29+n 24<1,∴点(m ,n )在椭圆的内部,故直线与椭圆有2个交点.【答案】 A5.椭圆有如下的光学性质:从椭圆的一个焦点出发的光线,经椭圆反射后必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 是它的两个焦点,其长轴长为2a ,焦距为2c (a >c >0),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( )A .2(a -c )B .2(a +c )C .4aD .以上答案均有可能【解析】 如图,本题应分三种情况讨论:当小球沿着x 轴负方向从点A 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2(a -c );当小球沿着x 轴正方向从点A 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2(a +c );当是其他情况时,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4a .【答案】 D 二、填空题6.(2013·济宁高二检测)已知以F 1(-2,0),F 2(2,0)为焦点的椭圆与直线x +3y +4=0有且仅有一个交点,则椭圆的长轴长为________.【解析】 设椭圆方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与直线方程联立消去x 得(a 2+3b 2)y 2+83b 2y +16b 2-a 2b 2=0,由Δ=0及c =2得a 2=7,∴2a =27.【答案】 277.(2013·合肥高二检测)以等腰直角三角形ABC 的两个顶点为焦点,并且经过另一顶点的椭圆的离心率为________.【解析】 当以两锐角顶点为焦点时,因为三角形为等腰直角三角形,故有b =c ,此时可求得离心率e =c a=cb 2+c2=c2c=22;同理,当以一直角顶点和一锐角顶点为焦点时,设直角边长为m ,故有2c =m,2a =(1+2)m ,所以离心率e =c a =2c 2a =m1+2m=2-1.【答案】2-1或228.(2013·石家庄高二检测)过椭圆x 25+y 24=1的右焦点作一条斜率为2的直线与椭圆交于A 、B 两点,O 为原点,则△OAB 的面积为________.【解析】 直线方程为y =2x -2,与椭圆方程x 25+y 24=1联立,可以解得A (0,-2),B (53,43),∴S △=12|OF |·|y A -y B |=53(也可以用设而不求的方法求弦长|AB |,再求出点O 到AB 的距离,进而求出△AOB 的面积).【答案】 53三、解答题9.已知椭圆的短轴长为23,焦点坐标分别是(-1,0)和(1,0). (1)求这个椭圆的标准方程;(2)如果直线y =x +m 与这个椭圆交于不同的两点,求m 的取值范围. 【解】 (1)∵2b =23,c =1,∴b =3,a 2=b 2+c 2=4. 故所求椭圆的标准方程为x 24+y 23=1.(2)联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,x 24+y23=1,消去y 并整理得7x 2+8mx +4m 2-12=0.若直线y =x +m 与椭圆x 24+y 23=1有两个不同的交点,则有Δ=(8m )2-28(4m 2-12)>0,即m 2<7,解得-7<m <7. 即m 的取值范围是(-7,7).10.椭圆ax 2+by 2=1与直线x +y -1=0相交于A ,B 两点,C 是AB 的中点,若|AB |=22,OC 的斜率为22,求椭圆的方程.【解】 由⎩⎪⎨⎪⎧ax 2+by 2=1,x +y =1,得(a +b )x 2-2bx +b -1=0.设A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2), 则|AB |=k 2+1x 1-x 22=2·4b 2-4a +bb -1a +b 2.∵|AB |=22,∴a +b -aba +b =1.①设C (x ,y ),则x =x 1+x 22=ba +b,y =1-x =aa +b,∵OC 的斜率为22,∴a b =22. 代入①,得a =13,b =23.∴椭圆方程为x 23+23y 2=1.图2-1-411.(2013·亳州高二检测)如图2-1-4所示,已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)过点(1,22),离心率为22,左、右焦点分别为F 1、F 2.点P 为直线l :x +y =2上且不在x 轴上的任意一点,直线PF 1和PF 2与椭圆的交点分别为A 、B 和C 、D ,O 为坐标原点. (1)求椭圆的标准方程;(2)设直线PF 1、PF 2的斜率分别为k 1、k 2. 证明:1k 1-3k 2=2.【解】 因为椭圆过点(1,22),e =22, 所以1a 2+12b 2=1,c a =22,又a 2=b 2+c 2,所以a =2,b =1,c =1, 故所求椭圆方程为x 22+y 2=1.(2)证明:设点P (x 0,y 0),则k 1=y 0x 0+1,k 2=y 0x 0-1, 因为点P 不在x 轴上,所以y 0≠0,又x 0+y 0=2, 所以1k 1-3k 2=x 0+1y 0-3x 0-1y 0=4-2x 0y 0=2y 0y 0=2. (教师用书独具)(2012·北京高考)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (2,0),离心率为22.直线y =k (x -1)与椭圆C 交于不同的两点M ,N .(1)求椭圆C 的方程; (2)当△AMN 的面积为103时,求k 的值. 【解】 (1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,c a =22,a 2=b 2+c 2,解得b = 2.所以椭圆C 的方程为x 24+y 22=1. (2)由⎩⎪⎨⎪⎧y =k x -1,x 24+y22=1得(1+2k 2)x 2-4k 2x +2k 2-4=0.设点M ,N 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),则y 1=k (x 1-1),y 2=k (x 2-1),x 1+x 2=4k 21+2k 2,x 1x 2=2k 2-41+2k 2.所以|MN |=x 2-x 12+y 2-y 12=1+k2[x 1+x 22-4x 1x 2]=21+k 24+6k21+2k2.又因为点A (2,0)到直线y =k (x -1)的距离d =|k |1+k2,所以△AMN 的面积为 S =12|MN |·d =|k |4+6k 21+2k 2. 由|k |4+6k 21+2k 2=103,解得k =±1.(2013·济南高二检测)设F 1、F 2分别为椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,过F 2的直线l 与椭圆C 相交于A ,B 两点,直线l 的倾斜角为60°,F 1到直线l 的距离为2 3.(1)求椭圆C 的焦距;(2)如果AF 2→=2F 2B →,求椭圆C 的方程.【解】 (1)设焦距为2c ,由已知可得F 1到直线l 的距离3c =23,故c =2.所以椭圆C 的焦距为4.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由题意知y 1<0,y 2>0. 直线l 的方程为y =3(x -2).联立⎩⎪⎨⎪⎧y =3x -2,x 2a 2+y 2b2=1,得(3a 2+b 2)y 2+43b 2y -3b 4=0.解得y 1=-3b 22+2a 3a 2+b 2,y 2=-3b 22-2a 3a 2+b2. 因为AF 2→=2F 2B →,所以-y 1=2y 2.则3b 22+2a 3a 2+b 2=2·-3b 22-2a3a 2+b 2. 解得a =3.又b 2=a 2-c 2=9-4=5. ∴b = 5.故椭圆C 的方程为x 29+y 25=1.。
2.1.2《椭圆的简单几何性质(一)》ppt课件
y
B2
b
A1
A2
F1 O c F2
x
B1
讲授新课 3.顶点 线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的长轴和 短轴. 长轴的长等于2a. 短轴的长等于2b.
a叫做椭圆的长半轴长. b叫做椭圆的短半轴长.
|B1F1|=|B1F2|=|B2F1| =|B2F2|=a.
y
B2
b
a
A1
A2
F1 O c F2
x
B1
a叫做椭圆的长半轴长. b叫做椭圆的短半轴长.
y
B2
b
A1
A2
F1 O c F2
x
B1
讲授新课 3.顶点 线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的长轴和 短轴. 长轴的长等于2a. 短轴的长等于2b.
a叫做椭圆的长半轴长. b叫做椭圆的短半轴长.
|B1F1|=|B1F2|=|B2F1| =|B2F2|=
讲授新课 2.对称性
x2 a2
y2 b2
1
(a>b>0).
y
F1 O
F2
x
讲授新课
2.对称性
x2 a2
y2 b2
1
(a>b>0).
在椭圆的标准方程里,把x换成-x,或 把y换成-y,或把x、y同时换成-x、-y时, 方程有变化吗?这说明什么?
y
F1 O
F2
x
Y 关于y轴对称
P2(-x,y)
x2 a2
y2 b2
1,
y b B2
A1
-a F1 O
F2
椭圆位于直线x=±a和 y=±b围成的矩形里.
-b B1
A2 ax
练习1:分别说出下列椭圆方程中x,y的取值范围
2.1.2-椭圆的简单几何性质-第2课时-椭圆方程及性质的应用
(c,0)、(c,0)
(0,c)、(0,c)
(a,0)、(0,b)
(b,0)、(0,a)
e=
c a
(
0
<
e
<
1
)
1.掌握椭圆的范围、对称性、顶点、离心率等简单 性质.(重点)
2.能用椭圆的简单性质求椭圆方程.(重点) 3.能用椭圆的简单性质分析解决有关问题.(难点)
探究点1 利用椭圆的简单几何性质求椭圆的方程
【解析】建立上图 所示的直角坐标系, 设所求椭圆方程为
在 Rt BF1F2 中,
x2 a2
y2 b2
1.
待定 系数
| F2 B | | F1B |2 | F1F2 |2 2.82 4.52 .
法
由 椭 圆 的 性 质 知 ,| F1B | | F 2 B | 2a , 所 以
1
1
a 2 ( | F1B | | F2 B | ) 2 2.8
中 ,F
是椭圆
x2 a2
+
y2 b2
=1
(a>b>0) 的 右焦 点 ,直 线
y=
b 2
与椭圆交于
B,C
两点,且∠BFC=90°,则该
6
椭圆的离心率是 3 .
4. 已知椭圆G的中心在坐标原点,长轴在x轴上, 离心率为 3 ,且G上一点到G的两个焦点的距离之 和为12,则2椭圆G的方程为___3x_62 __y9_2 __1__.
|
PF1
|
4 3
,|
PF2
|
14 , 3
求椭
圆C的方程.
【解析】因为点P在椭圆C上,所以2a | PF1 | | PF2 | 6,a 3
《2.1.2椭圆的简单性质 》教学设计
1.2椭圆的简单性质●三维目标1.知识与技能:掌握椭圆的简单几何性质,并能利用它们解决简单的问题.2.过程与方法:进一步体会数形结合的思想,掌握利用方程研究曲线性质的基本方法.3.情感、态度与价值观:感受解析法研究问题的思想,感知椭圆曲线的对称美,培养学生的学习兴趣.●重点难点重点:椭圆的简单性质.难点:性质的应用.教学时要抓知识选择的切入点,从学生原有的认识水平和所需知识特点入手,引导学生从椭圆标准方程、定义,不断地观察分析总结椭圆的简单性质.通过例题与练习进一步深化其性质的应用.●教学建议本节内容安排在椭圆及其标准方程之后,是对椭圆的进一步认识和完善,教学时先引导学生分析得出如下结论:变量x,y的取值范围曲线的范围;方程的对称性曲线的对称性;x=0或y=0时方程的解曲线的顶点;待证数a,b,c曲线的几何形状.引导学生观察、分析、归纳认识椭圆的简单性质.●教学流程创设问题情境,提出问题通过回答问题,认识、理解椭圆的简单性质通过例1及互动探究,使学生掌握由椭圆标准方程求其简单性质通过例2及变式训练,使学生掌握椭圆性质的简单应用完成例3及变式训练,使学生掌握椭圆离心率的求法归纳整理,进行课堂小结,从整体认识所学知识完成当堂双基达标,巩固所学知识中国第一颗探月卫星——“嫦娥一号”发射后,首先进入一个椭圆形地球同步轨道,在第16小时时它的轨迹是:近地点200 km ,远地点5 100 km 的椭圆,地球半径约为6 371 km.此时椭圆的长轴长是多少?此时椭圆的离心率为多少? 【提示】 ⎩⎪⎨⎪⎧a -c =6 371+200,a +c =6 371+5 100,∴2a =18 042 km ,a =9 021,c =2 450,∴e =ca =0.271 6. 1.当椭圆的离心率越接近于1,则椭圆越扁;当椭圆的离心率越接近于0,则椭圆越接近于圆.求椭圆x16+y9=1的长轴长、短轴长和离心率、焦点和顶点的坐标,并画出椭圆的草图.【思路探究】由方程求a,b――→根据c2=a2-b2求c―→求2a ,2b ,e 的值及焦点、顶点坐标――→根据顶点对称性画草图【自主解答】 由方程x 216+y 29=1,知a 2=16,b 2=9, ∴a =4,b =3,c =a 2-b 2=16-9=7.∴长轴长2a =8,短轴长2b =6,离心率e =c a =74,焦点F 1(-7,0),F 2(7,0),顶点A 1(-4,0),A 2(4,0),B 1(0,-3),B 2(0,3),画出四个顶点,结合对称性,可画出椭圆的草图,如图所示.1. 本题中长轴长(2a )和长半轴长(a ),短轴长(2b )和短半轴长(b )易混淆.2. 已知椭圆的方程讨论性质时,若不是标准形式的先化成标准形式,再确定焦点的位置,焦点位置不确定的要分类讨论.本例中,若椭圆方程改为x 216+k +y 29+k =1,则椭圆的焦点坐标是否发生变化?【解】 ∵16+k >9+k ,∴椭圆的焦点仍在x 轴上并且a 2=16+k ,b 2=9+k , ∴c 2=(16+k )-(9+k )=7,∴焦点坐标仍为(-7,0),(7,0). 即椭圆的焦点坐标不变.根据下列条件求椭圆的标准方程.(1)椭圆过(3,0),离心率e=6 3;(2)已知椭圆的对称轴是坐标轴,O为坐标原点,F是一个焦点,A是一个顶点,若椭圆的长轴长是6且cos ∠OF A=2 3.【思路探究】只需确定求椭圆标准方程所需的条件,结合椭圆的几何性质进行求解.当椭圆焦点所在轴不确定时,应分情况讨论.【自主解答】(1)当椭圆的焦点在x轴上时,∵a=3,ca=63,∴c=6,从而b2=a2-c2=9-6=3,∴椭圆的方程为x29+y23=1.当椭圆的焦点在y轴上时,∵b=3,ca=63,∴a2-b2a=63,∴a2=27.∴椭圆的方程为x29+y227=1.∴所求椭圆的方程为x29+y227=1或x29+y23=1.(2)∵椭圆的长轴长是6,cos∠OF A=2 3,∴点A不是长轴的端点(是短轴的端点).∴|OF|=c,|AF|=a=3,∴c3=2 3.∴c=2,b2=32-22=5.∴椭圆的方程是x29+y25=1或x25+y29=1.1. 本题中没有说明焦点在x轴或y轴上,此时两种情况都要考虑,不能遗漏.2. 求椭圆的标准方程,需要解决定位问题和定量问题.由顶点、焦点坐标可确定焦点在哪个坐标轴上,定量问题可由长轴长、离心率、顶点、焦距等来确定.求满足下列各条件的椭圆的标准方程.(1)长轴长是短轴长的2倍且经过点A(2,0);(2)短轴一个端点与两焦点组成一个正三角形,且焦点到同侧顶点的距离为3.【解】(1)若椭圆的焦点在x轴上,设方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0).∵椭圆过点A(2,0),∴4a2=1,a=2.∵2a=2·2b,∴b=1.∴椭圆的方程为x24+y2=1.若椭圆的焦点在y轴上,设椭圆的方程为y2a2+x2b2=1(a>b>0),∵椭圆过点A(2,0),∴02a2+4b2=1.∴b=2,2a=2·2b.∴a=4.∴椭圆的方程为y216+x24=1.综上所述,椭圆方程为x24+y2=1或y216+x24=1.(2)由已知⎩⎪⎨⎪⎧a =2c ,a -c =3,∴⎩⎪⎨⎪⎧a =23,c = 3.从而b 2=9,∴所求椭圆的标准方程为x 212+y 29=1或x 29+y 212=1.(2012·新课标全国卷)设F 1、F 2是椭圆E :x a 2+y b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,P 为直线x =3a2上一点,△F 2PF 1是底角为30°的等腰三角形,则E 的离心率为( )A.12B.23C.34D.45【思路探究】 结合图形得到△F 2PF 1中相关线段的长度,求出a ,c 间的关系即可.【自主解答】如图所示,设直线x =3a2交直线F 1F 2于点D ,因为△F 2PF 1是底角为30°的等腰三角形,则有|F 2F 1|=|F 2P |,因为∠PF 1F 2=30°,所以∠PF 2D =60°,∠DPF 2=30°,所以|F 2D |=12|PF 2|=12|F 1F 2|,即3a 2-c =12×2c =c ,所以3a 2=2c ,即c a =34,所以椭圆的离心率为e =34. 【答案】 C离心率是椭圆的一个重要性质,相关的题型较多,求e 常用方法: (1)定义法:寻求a ,c 的关系式,求出a ,c 的值,或整体得到c a ,2c2a ,有时会用e2=c2a2=a2-b2a2=1-b2a2求e;(2)方程法:依据a,c,b,e的关系,构造关于e(或e2)的方程,解方程即可,注意离心率的取值范围为0<e<1.已知椭圆的两个焦点为F1,F2,A为椭圆上一点,且AF1⊥AF2,∠AF2F1=60°,求该椭圆的离心率.【解】不妨设椭圆的焦点在x轴上,画出草图如图所示.由AF1⊥AF2知△AF1F2为直角三角形,且∠AF2F1=60°.由椭圆的定义知|AF1|+|AF2|=2a,|F1F2|=2c.则在Rt△AF1F2中,由∠AF2F1=60°得|AF2|=c,|AF1|=3c,所以|AF1|+|AF2|=2a=(3+1)c,所以离心率e=ca=3-1.相关点法求轨迹方程(12分)已知点M在椭圆x236+y29=1上,MP′垂直于椭圆焦点所在的直线,垂足为P′,并且M为线段PP′的中点,求点P的轨迹方程.【思路点拨】找出点P的坐标与点M的坐标之间的关系代入椭圆方程即可.【规范解答】设点P的坐标为(x,y),M点的坐标为(x0,y0),由题意可知P′点坐标为(x,0).因为点M在椭圆x236+y29=1上,所以x2036+y209=1.4分又因为M 是线段PP ′的中点,所以⎩⎨⎧x 0=x ,y 0=y 2,7分将⎩⎨⎧x 0=x ,y 0=y 2代入x 2036+y 209=1,得x 2+y 2=36.11分 所以点P 的轨迹方程为x 2+y 2=36.12分.在某些较复杂的求轨迹方程的问题中,可以先确定一个较易求得的点的轨迹方程,再以此点作为主动点,所求轨迹上的点为相关点求得轨迹方程.1. 已知椭圆的方程讨论性质时,若不是标准形式,要先化成标准形式,再确定焦点位置,求a ,b .2. 求离心率e 时,注意方程思想的运用.1. 椭圆的短轴长是2,长轴长是短轴长的2倍,则椭圆的焦距是() A.23B.43 C.3D.2 5【解析】由题意知a=2,b=1,∴c=22-1=3,∴2c=2 3.【答案】 A2. 椭圆x216+y28=1的离心率为()A.13 B.12 C.33 D.22【解析】在x216+y28=1中,a2=16,b2=8,c2=a2-b2=16-8=8,∵c=22,∴e=ca=224=22,故选D.【答案】 D3. (2012·南宁高二检测)已知椭圆的焦距为8,离心率为23,则该椭圆的标准方程为________.【解析】∵2c=8且e=ca=23,∴c=4,a=6,b2=a2-c2=20.∴椭圆的标准方程为x236+y220=1或y236+x220=1.【答案】x236+y220=1或y236+x220=1.4. 求椭圆16x2+25y2=400的长轴和短轴长、离心率、焦点和顶点坐标.【解】把已知方程化为标准方程x252+y242=1,这里a=5,b=4,所以c=3.因此长轴长2a=10,短轴长2b=8,离心率e=ca=35,焦点F1(-3,0)和F2(3,0),椭圆的四个顶点是A1(-5,0),A2(5,0),B1(0,-4),B2(0,4).一、选择题1. 椭圆x2+my2=1的焦点在y轴上,长轴长是短轴长的两倍,则m的值为()A.14 B.12C.2D.4【解析】y21m+x2=1,∵2a=4b,∴1m=4,∴m=14.【答案】 A2. 椭圆的长轴长为10,其焦点到中心的距离为4,则这个椭圆的标准方程为()A.x2100+y284=1B.x225+y29=1C.x2100+y284=1或x284+y2100=1D.x225+y29=1或y225+x29=1【解析】由题意知a=5,c=4,∴b2=a2-c2=9.当焦点在x轴上时,椭圆方程为x225+y29=1;当焦点在y轴上时,椭圆方程为y225+x29=1.【答案】 D3. (2012·哈尔滨高二检测)若椭圆x29+y2m+9=1的离心率为12,则m的值等于( )A.-94B.14C.-94或3D.14或3 【解析】 当m >0时,m m +9=14,∴m =3;当m <0时,-m 9=14,∴m =-94. 【答案】 C4. 若一个椭圆长轴的长度、短轴的长度和焦距成等差数列,则该椭圆的离心率是( )A.45B.35C.25D.15【解析】 由2a ,2b ,2c 成等差数列, 所以2b =a +c .又b 2=a 2-c 2,所以(a +c )2=4(a 2-c 2). 所以a =53c .所以e =c a =35.【答案】 B5. (2013·大纲全国卷)已知F 1(-1,0),F 2(1,0)是椭圆C 的两个焦点,过F 2且垂直于x 轴的直线交C 于A ,B 两点,且|AB |=3,则C 的方程为( )A.x 22+y 2=1B.x 23+y 22=1 C.x 24+y 23=1 D.x 25+y 24=1【解析】 由题意知椭圆焦点在x 轴上,且c =1,可设C 的方程为x 2a 2+y 2a 2-1=1(a >1),由过F 2且垂直于x 轴的直线被C 截得的弦长|AB |=3,知点(1,32)必在椭圆上,代入椭圆方程化简得4a 4-17a 2+4=0,所以a 2=4或a 2=14(舍去).故椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.【答案】 C二、填空题6. 椭圆的短轴长等于2,长轴端点与短轴端点间的距离等于5,则此椭圆的标准方程是________.【解析】设椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,焦距为2c,则b=1,a2+b2=(5)2,即a2=4.所以椭圆的标准方程是x24+y2=1或y24+x2=1.【答案】x24+y2=1或y24+x2=17. 过原点的直线与椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)相交于A,B两点,若F(c,0)是椭圆的右焦点,则△F AB的最大面积是________.【解析】当AB为短轴时,点A,B的纵坐标的绝对值最大,所以△F AB的最大面积S=12·c·2b=bc.【答案】bc8. 椭圆y2a2+x2b2=1(a>b>0)的两焦点为F1(0,-c),F2(0,c)(c>0),离心率e=32,焦点到椭圆上点的最短距离为2-3,则椭圆的方程是________.【解析】由题意可知ca=32,a-c=2-3,解得a=2,c=3,从而b2=1.又∵焦点在y轴上,所以所求的方程为y24+x2=1.【答案】y24+x2=1三、解答题9. 求椭圆25x2+16y2=400的长轴和短轴的长、离心率、焦点坐标和顶点坐标.【解】 椭圆方程化简为x 216+y 225=1,则a 2=25,b 2=16,c 2=a 2-b 2=9, 长轴长:2a =10,短轴长:2b =8, 离心率e =c a =35, 焦点坐标为(0,±3), 顶点坐标为(0,±5),(±4,0).10. 求经过点M (1,2),且与椭圆x 212+y 26=1有相同离心率的椭圆的标准方程.【解】 设所求椭圆方程为x 212+y 26=k 1(k 1>0)或y 212+x 26=k 2(k 2>0),将点M 的坐标代入可得112+46=k 1或412+16=k 2,解得k 1=34,k 2=12,故所求椭圆方程为x 212+y 26=34或y 212+x 26=12,即x 29+y 292=1或y 26+x 23=1.11. 已知F 1、F 2是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,A 是椭圆上位于第一象限内的一点,若AF 2→·F 1F 2→=0,椭圆的离心率等于22,△AOF 2的面积为22,求椭圆的方程.【解】如图,∵AF 2→·F 1F 2→=0, ∴AF 2⊥F 1F 2,∵椭圆的离心率e =c a =22, ∴b 2=12a 2,设A (x ,y )(x >0,y >0), 由AF 2⊥F 1F 2知x =c ,∴A (x ,y )代入椭圆方程得c 2a 2+y 2b 2=1, ∴y =b 2a ,∵△AOF 2的面积为22, ∴S △AOF 2=12c ×y =22, 即12c ·b 2a =22, ∵c a =22,∴b 2=8,∴a 2=2b 2=16,故椭圆的方程为x 216+y 28=1.(教师用书独具)已知椭圆4x 2+y 2=1及直线y =x +m .(1)当直线和椭圆有公共点时,求实数m 的取值范围; (2)求直线被椭圆截得的弦最长时直线的方程.【思路探究】 要求m 的取值范围,从方程的角度看,需将问题转化为关于x 的一元二次方程解的判断,而求弦最长时的直线方程,就是将弦长表示成关于m 的函数,求出当弦长最大时的m 值,从而确定直线方程.【规范解答】 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧4x 2+y 2=1,y =x +m ,得5x 2+2mx +m 2-1=0.因为直线与椭圆有公共点, 所以Δ=4m 2-20(m 2-1)≥0, 解得-52≤m ≤52.(2)设直线与椭圆交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2). 由(1)知5x 2+2mx +m 2-1=0.由根与系数的关系得x 1+x 2=-25m ,x 1x 2=m 2-15.所以|AB |=(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2=(x 1-x 2)2+(x 1+m -x 2-m )2 =2(x 1-x 2)2 =2[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]=2[4m 225-45(m 2-1)] =2510-8m 2.因为Δ=4m 2-20(m 2-1)>0, 所以-52<m <52.所以当m =0时,|AB |最大,此时直线方程为y =x .已知斜率为1的直线l 经过椭圆x 2+4y 2=4的右焦点交椭圆于A ,B 两点,求弦长|AB|.【解】设A(x1,y1),B(x2,y2),由椭圆方程知:a2=4,b2=1,∴c2=3,∴右焦点F(3,0).∴直线l的方程为y=x-3,代入椭圆方程得5x2-83x+8=0.∴x1+x2=835,x1x2=85,∴|AB|=2|x2-x1|=2(x1+x2)2-8x1x2=85.。
人教课标版高中数学选修1-1《椭圆的简单几何性质(第1课时)》名师课件
知识回顾 问题探究 课堂小结 随堂检测
探究二:椭圆中 a,b, c, e 的几何意义及相互关系 ★▲ 重难点
例1.求椭圆 25x2 y2 25的长轴和短轴的长、焦点和顶点坐标.
详解:把原方程化成标准方程:
y2 25
x2
1
即 a 5,b 1 ,所以c 25 1 2 6
因此,椭圆的长轴和短轴长分别是2a 10, 2b 2
例2.求适合下列条件的椭圆的标准方程. (2)在x轴上的一个焦点,与短轴两个端点的连线互相垂直且焦距为8. 详解:设椭圆的方程为 x2 y2 1(a b 0)
a2 b2
如图所示, A1FA2 为等腰三角形,OF是斜边A1A2 的中线(高), 且 OF c, A1A2 2b c b 4,a2 b2 c2 32 故所求椭圆的方程为 x2 y2 1
心率确定a,b,c时,常用到e c =
a
1
b2 a2
知识回顾 问题探究 课堂小结 随堂检测
探究二:椭圆中 a,b, c, e 的几何意义及相互关系 ★▲ 重难点
例3.已知椭圆的对称轴是坐标轴,O是坐标原点,F是一个焦点,A是一个 顶点.若椭圆的长轴长是6,且 cosOFA 2 .求椭圆的方程.
(4)如图所示,在Rt
BF2O
中,
cos
BF2O
c a
,记 e c 则0<e<1,e越
a
大, BF2O 越小,椭圆越扁;e越小, BF2O 越大,椭圆越圆.
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配套课后作业: 《椭圆的简单几何性质(第1课时) 》基础型 《椭圆的简单几何性质(第1课时) 》能力型 《椭圆的简单几何性质(第1课时) 》探究型 《椭圆的简单几何性质(第1课时) 》自助餐
椭圆性质
椭圆的离心率.∵a>c>0,∴0<ea<1.
(1)当e越接近1时,c越接近a,从而b a2 c2
越小,因此椭圆越扁;
y
O
x
4.离心率 椭圆的焦距与长轴长的比
e
c
,叫做
椭圆的离心率.∵a>c>0,∴0<ea<1.
(1)当e越接近1时,c越接近a,从而b a2 c2 越小,因此椭圆越扁;
A1 b a A2 F1 O c F2 x
B1
3.顶点 线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的长轴和 短轴. 长轴的长等于2a. 短轴的长等于2b.
a叫做椭圆的长半轴长.
y
b叫做椭圆的短半轴长.
B2
|B1F1|=|B1F2|=|B2F1| =|B2F2|=a.
A1 b a A2 F1 O c F2 x
2.1.2椭圆的简单 几何性质
§2.1 椭 圆
1.在平面内到两定点F1、椭圆
.这两定点叫做椭圆
的 焦点 ,两焦点间的距离叫 焦距 .
集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0, 且a,c为常数;(1)若 a>c ,则集合P
,
10 2 A.
3
5 1 B.
3
C. 5 1 2
D. 10 2 2
3. 综合练习:
1. 以 正 方 形ABCD的 相 对 顶 点A、C为
焦点的椭圆,恰好过正方形四边的中
点,则该椭圆的离心率为( D )
,
10 2 A.
3
5 1 B.
3
C. 5 1 2
D. 10 2 2
例2 求适合下列条件的椭圆的标准方程:
2.1.2椭圆的简单几何性质_课件-湘教版数学选修1-1
于是a=5,b=4,c= 25-16=3.
因此,椭圆的长轴和短轴的长分别是2a=10和2b=8,
离心率e=
c a
=
3 5
,两个焦点坐标分别是F1(-3,0)和F2(3,
0),四个顶点坐标分别是A1(-5,0),A2(5,0),B1(0,-4)和 B2(0,4).
点评 解决这类问题关键是将所给方程正确地化为标准情势,然后根据方程 判断出椭圆的焦点在哪个坐标轴上,再利用a,b,c之间的关系求椭圆的几何 性质.
①可得到两个不同的公共点坐标,此时直线与椭圆有两个公共 点;
当m=- 5 或m= 5 时,Δ=0,方程③有两个相等的实数
根,代入①可得到一个公共点坐标,此时直线与椭圆有一个公共 点;
当m<- 5或m> 5时,Δ<0,方程③没有实数根,直线与椭
圆没有公共点.
点评 (1)直线与椭圆公共点个数的判断方法为:联立直线与 椭圆方程,消去方程组中的y(或x)得到关于x(或y)的一元二次方
2b2 r1r2
-1≥
(r12+2b2r2)2-1=2ab22-1(当且仅当r1=r2时取“=”号).
由此可知当P点为短轴的端点时θ角最大,设∠F1PF2的最大
角为θ0,当θ0<90°时,椭圆上不存在点P使得∠F1PF2=90°;当
θ0=90°,椭圆上存在两个点使得∠F1PF2=90°;当θ0>90°
2c
对称轴 x轴y轴 ,对称中心原点 e=ac(0<e<1)
自主探究 1.能否用a和b表示椭圆的离心率e?
提示
可以,由于e=ac,又c= a2-b2,
故e=ac= a2a-b2=
1-ba22.
2.
如图所示,椭圆中的△OF2B2,能否找出a,b,c,e对应的线 段或量? 提示 a=|F2B2|,b=|OB2|,c=|OF2|,e=ac=||FO2FB22||=cos∠OF2B2.
2.1.2椭圆的简单几何性质(1)
2)e 越接近 0,c 就越接近 0,从而 b就越大,椭圆就越圆
3)当e=0时,曲线是什么?当e=1时曲线又是 什么?
[3]e与a,b的关系: e c
a2 b2
b2 1
a
a2
a2
10
小试身手:
3.比较下列每组中两个椭圆的形状,哪一个更扁?
y
25 16
a=5 b=4 c=3
x o
13
题型一:利用椭圆方程,研究其几何性质
例2.
已知椭圆方程为 6x2+y2=6
它的长轴长是: 2 6。短轴是:
2。
焦距是: 2 5 .离心率等于:
。
30 6
焦点坐标是: (0, 。5)顶点坐是: (0, 。6) (1, 0)
外切矩形的面积等于:
4。 6
其标准方程是 x2 y2 1 16
解:(1)方法二:利用椭圆的几何性质
以坐标轴为对称轴的椭圆与坐标轴的 交点就是椭圆的顶点,
于是焦点在x轴上,且点P、Q分别是
椭圆长轴与短轴的一个端点,
x2 y2 1
故a=3,b=2,所以椭圆的标准方程为 9 4
16
题型二:利用椭圆的几何性质求标准方程
例2 求适合下列条件的椭圆的标准方程 ⑴经过点P(-3,0)、Q(0,-2); ⑵长轴长等于20,离心率3/5。
12
题型一:利用椭圆方程,研究其几何性质
例1已知椭圆方程为16x2+25y2=400
它的长轴长是:10 。短轴长是: 8 。
焦距是
6
3
。 离心率等于: 5 。
焦点坐标是: (3, 0) 。顶点坐标是:(5, 0) (0, 4)。
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2)e 越接近 0,c 就越接近 0,从而 b就越大,椭圆就越圆
3)当e=0时,曲线是什么?当e=1时曲线又是 什么?
[3]e与a,b的关系: e c
a2 b2
b2 1
a
a2
a2
10
小试身手:
3.比较下列每组中两个椭圆的形状,哪一个更扁?
y
25 16
a=5 b=4 c=3
x o
13
题型一:利用椭圆方程,研究其几何性质
例2.
已知椭圆方程为 6x2+y2=6
它的长轴长是: 2 6。短轴是:
2。
焦距是: 2 5 .离心率等于:
。
30 6
焦点坐标是: (0, 。5)顶点坐是: (0, 。6) (1, 0)
外切矩形的面积等于:
4。 6
其标准方程是 x2 y2 1 16
12
题型一:利用椭圆方程,研究其几何性质
例1已知椭圆方程为16x2+25y2=400
它的长轴长是:10 。短轴长是: 8 。
焦距是
6
3
。 离心率等于: 5 。
焦点坐标是: (3, 0) 。顶点坐标是:(5, 0) (0, 4)。
外切矩形的面积等于: 80
。
分析:椭圆方程转化为标准方程为: 16x2 25 y2 400 x2 y2 1
a 6 b 1 则c a2 b2 5
14
题型二:利用椭圆的几何性质求标准方程
例2 求适合下列条件的椭圆的标准方程 ⑴经过点P(-3,0)、Q(0,-2); ⑵长轴长等于20,离心率3/5。
⑶一焦点将长轴分成2:1的两部分,且经过点P 3 2, 4
解: ⑴方法一:
设方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n), 将点的坐标方程,求出m=1/9,n=1/4。
-2 -3
B1
-4
8
问题2:圆的形状都是相同的,而椭圆却有 些比较“扁”,有些比较“圆”,用什么 样的量来刻画椭圆“扁”的程度呢?
9
4、椭圆的离心率
y
离e心率:c 椭叫圆做的椭焦圆距的与离长心轴率长。的比:
a
[1]离心率的取值范围:
O
x
因为 a > c > 0,所以0<e <1
[2]离心率对椭圆形状的影响:
(1)
x2 9
+
y2 5
=1与 x2 16
y2 12
1;
(2)x2 +
y2 2
=1与
x2 6
y2 10
1。
11
标准方程 范围
x2 y2 a2 b2 1(a b 0)
|x|≤ a,|y|≤ b
x2 b2
y2 a2
1(a
b
0)
|x|≤ b,|y|≤ a
对称性 顶点坐标 焦点坐标 半轴长 离心率
y2 b2
1(a b 0)
X -X
在方程中,把 xYY换成-Y-x ,
方程不变,说明:
y
Q(-x,y)
P(x,y)
椭圆关于 Y 轴对称;
椭圆关于 x 轴对称;
椭圆关于(0,0)点对称;
坐标轴是椭圆的对称轴, 原点是椭圆的对称中心
o
N(-x,-y)
x
M(x,-y)
6
想一想
椭圆的对称轴一定是x轴和y轴吗?对称中 心一定是原点吗?
短轴:线段B1B2; 短轴长 |B1B2|=2b
注意
焦 距 |F1F2| =2c
y
B2(0,b)
①a和b分别叫做椭圆的A1 (-a, 0)
b
a
A2 (a, 0)
长半轴长和短半轴长;
F1 a
o c F2 x
② a2=b2+c|2B,2F2|=a;
B1(0,-b)
③焦点必在长轴上;
5
3.椭圆的对称性
x2 a2
关于x轴、y轴成轴对称;关
于原点成中心对称
(a,0)、(-a,0)、 (0,b)、(0,-b)
(c,0)、(-c,0)
长半轴长为a,短 半轴长为b. a>b
e c a
同前 (b,0)、(-b,0)、 (0,a)、(0,-a) (0 , c)、(0, -c)
同前
同前
a、b、c的关系
a2=b2+c2
同前
⑶一焦点将长轴分成2:1的两部分,且经过点P 3 2, 4
解(2):2a 20, e c 3 a5
3.1.2椭圆的简 单几何性质(1)
高二数学 选修2-1
第三章 圆锥曲线与方程
1
一、复习:
1.椭圆的定义:
到两定点F1、F2的距离之和为常数(大于|F1F2 |)的
动点的轨迹叫做椭圆。
| PF1 | | PF2 | 2a(2a | F1F2 |)
2.椭圆的标准方程是:
当焦点在X轴上时 当焦点在Y轴上时
B1
3
2.顶点与长短轴
椭圆和它的对称轴的 四个交点——椭圆的顶点. 椭圆顶点坐标为:
A1(-a,0)、A2(a,0)、 B1(0,-b)、B2(0,b)
回顾: 焦点坐标(±c,0)
x2 a2
y2 b2
1
(a b 0)
A1(-a, 0)
y
B2(0,b)
A2 (a, 0)
o
x
B1(0,-b)
4
长轴:线段A1A2; 长轴长 |A1A2|=2a
x2 y2 1(a b 0)
a2 b2
y2 a2
x2 b2
1(a
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b 0)
3.椭圆中a,b,c的关系是:
a2=b2+c2
2
二、椭圆
简单的几何性质
1、范围:
x2 a2
1,
-a≤x≤a,
y2 b2
1得:
-b≤y≤b 知
椭圆落在x=±a,y= ± b组成的矩形中 y
B2
A1
F1
o
A2
F2
解:(1)方法二:利用椭圆的几何性质
以坐标轴为对称轴的椭圆与坐标轴的 交点就是椭圆的顶点,
于是焦点在x轴上,且点P、Q分别是
椭圆长轴与短轴的一个端点,
x2 y2 1
故a=3,b=2,所以椭圆的标准方程为 9 4
16
题型二:利用椭圆的几何性质求标准方程
例2 求适合下列条件的椭圆的标准方程 ⑴经过点P(-3,0)、Q(0,-2); ⑵长轴长等于20,离心率3/5。
所求椭圆方程为:x2 y2 1 注:待定系数法求椭圆标准方9程的4步骤:
⑴定位; ⑵定量 15
题型二:利用椭圆的几何性质求标准方程
例2 求适合下列条件的椭圆的标准方程 ⑴经过点P(-3,0)、Q(0,-2); ⑵长轴长等于20,离心率3/5。
⑶一焦点将长轴分成2:1的两部分,且经过点P 3 2, 4
y
F1 o
F2
x
说明椭圆的对称性不随位置的改变 而改变.
7
根据前面所学有关知识画出下列图形
(1) x2 y 2 1 25 16
(2) x2 y 2 1 25 4
y
4 B2
3
2
A1
1
A2
-5 -4 -3 -2 --11 1 2 3 4 5 x
-2
-3
-4 B1
y
4
3 2
B2
A1
1
A2
-5 -4 -3 -2 --11 1 2 3 4 5 x