【自主學(xué)習(xí)】
一.橢圓的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)
二.離心率
(1)定義:橢圓的焦距與長(zhǎng)軸長(zhǎng)的比eq \f(c,a)稱(chēng)為橢圓的 .
(2)性質(zhì):離心率e的范圍是(0,1).當(dāng)e越接近于1時(shí),橢圓 ;當(dāng)e越接近于0時(shí),橢圓就越接近于圓.
思考:離心率相同的橢圓是同一橢圓嗎?
【小試牛刀】
思考辨析(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(1)橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的長(zhǎng)軸長(zhǎng)等于a. ( )
(2)橢圓上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離的最小值為a-c. ( )
(3)橢圓的離心率e越小,橢圓越圓. ( )
(4)若橢圓的對(duì)稱(chēng)軸為坐標(biāo)軸,長(zhǎng)軸長(zhǎng)與短軸長(zhǎng)分別為10,8,則橢圓的方程為eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1. ( )
(5)設(shè)F為橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的一個(gè)焦點(diǎn),M為其上任一點(diǎn),則|MF|的最大值為a+c(c為橢圓的半焦距).( )
【經(jīng)典例題】
題型一 橢圓的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)
點(diǎn)撥:由標(biāo)準(zhǔn)方程研究性質(zhì)時(shí)的兩點(diǎn)注意
(1)已知橢圓的方程討論性質(zhì)時(shí),若不是標(biāo)準(zhǔn)形式的先化成標(biāo)準(zhǔn)形式,再確定焦點(diǎn)的位置,進(jìn)而確定橢圓的類(lèi)型.
(2)焦點(diǎn)位置不確定的要分類(lèi)討論,找準(zhǔn)a與b,正確利用a2=b2+c2求出焦點(diǎn)坐標(biāo),再寫(xiě)出頂點(diǎn)坐標(biāo).同時(shí)要注意長(zhǎng)軸長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)、焦距不是a,b,c,而應(yīng)是2a,2b,2c.
例1 求橢圓9x2+16y2=144的長(zhǎng)軸長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)、離心率、焦點(diǎn)坐標(biāo)和頂點(diǎn)坐標(biāo).



【跟蹤訓(xùn)練】1 已知橢圓C1:eq \f(x2,100)+eq \f(y2,64)=1,設(shè)橢圓C2與橢圓C1的長(zhǎng)軸長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)分別相等,且橢圓C2的焦點(diǎn)在y軸上.
(1)求橢圓C1的長(zhǎng)半軸長(zhǎng)、短半軸長(zhǎng)、焦點(diǎn)坐標(biāo)及離心率;
(2)寫(xiě)出橢圓C2的方程,并研究其性質(zhì).





題型二 由幾何性質(zhì)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程
點(diǎn)撥:利用橢圓的幾何性質(zhì)求標(biāo)準(zhǔn)方程的思路
(1)利用橢圓的幾何性質(zhì)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程時(shí),通常采用待定系數(shù)法,其步驟是:
①確定焦點(diǎn)位置;
②設(shè)出相應(yīng)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程(對(duì)于焦點(diǎn)位置不確定的橢圓可能有兩種標(biāo)準(zhǔn)方程);
③根據(jù)已知條件構(gòu)造關(guān)于參數(shù)的關(guān)系式,利用方程(組)求參數(shù),列方程(組)時(shí)常用的關(guān)系式有b2=a2-c2,e=eq \f(c,a)等.
(2)在橢圓的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)中,軸長(zhǎng)、離心率不能確定橢圓的焦點(diǎn)位置,因此僅依據(jù)這些條件求所要確定的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程可能有兩個(gè).
例2 求適合下列條件的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程:
(1)橢圓過(guò)點(diǎn)(3,0),離心率e=eq \f(\r(6),3);
(2)經(jīng)過(guò)點(diǎn)M(1,2),且與橢圓eq \f(x2,12)+eq \f(y2,6)=1有相同的離心率.



【跟蹤訓(xùn)練】 2求出滿(mǎn)足下列條件的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.短軸的一個(gè)端點(diǎn)到一個(gè)焦點(diǎn)的距離為5,焦點(diǎn)到橢圓中心的距離為3。




題型三 求橢圓的離心率
點(diǎn)撥:求橢圓離心率及范圍的兩種方法
(1)直接法:若已知a,c可直接利用e=eq \f(c,a)求解.若已知a,b或b,c可借助于a2=b2+c2求出c或a,再代入公式e=eq \f(c,a)求解.
(2)方程法:若a,c的值不可求,則可根據(jù)條件建立a,b,c的齊次關(guān)系式,借助于a2=b2+c2,轉(zhuǎn)化為關(guān)于a,c的齊次方程或不等式,再將方程或不等式兩邊同除以a的最高次冪,得到關(guān)于e的方程或不等式,即可求得e的值或范圍.
例3 若橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)與短軸的一個(gè)端點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)正三角形,則該橢圓的離心率為( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(\r(3),2) C.eq \f(\r(3),4) D.eq \f(\r(6),4)
【跟蹤訓(xùn)練】 3 設(shè)橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的兩焦點(diǎn)為F1,F(xiàn)2,若在橢圓上存在一點(diǎn)P,使eq \(PF1,\s\up8(→))·eq \(PF2,\s\up8(→))=0,求橢圓的離心率e的取值范圍.



【當(dāng)堂達(dá)標(biāo)】
1.經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(3,0),Q(0,2)的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1 B.eq \f(y2,9)+eq \f(x2,4)=1 C.eq \f(x2,9)-eq \f(y2,4)=1 D.eq \f(y2,9)-eq \f(x2,4)=1
2.(多選)已知中心在原點(diǎn)的橢圓C的半焦距長(zhǎng)為1,離心率等于eq \f(1,2),則C的方程是( )
A.eq \f(x2,3)+eq \f(y2,4)=1 B.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,\r(3))=1 C.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1 D.eq \f(x2,4)+y2=1
3.比較橢圓①x2+9y2=36與②eq \f(x2,9)+eq \f(y2,5)=1的形狀,則________更扁.(填序號(hào))
4.設(shè)F1,F(xiàn)2是橢圓E:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn),P為直線(xiàn)x=eq \f(3a,2)上一點(diǎn),△F2PF1是底角為30°的等腰三角形,則E的離心率為_(kāi)_______.
5.已知橢圓C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,右頂點(diǎn)為A,上頂點(diǎn)為B,若橢圓C的中心到直線(xiàn)AB的距離為eq \f(\r(6),6)|F1F2|,求橢圓C的離心率.









【參考答案】
【自主學(xué)習(xí)】
eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1 -a≤x≤a且-b≤y≤b -b≤x≤b且-a≤y≤a 坐標(biāo)軸 原點(diǎn) 2b 2a F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0)
F1(0,-c),F(xiàn)2(0,c) 2c
離心率 越扁
思考:不是,離心率是比值,比值相同不代表a,c值相同,它反映的是橢圓的扁圓程度.
【小試牛刀】
(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√
【經(jīng)典例題】
例1 解:把已知方程化成標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,16)+eq \f(y2,9)=1,所以a=4,b=3,c=eq \r(16-9)=eq \r(7),
所以橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)和短軸長(zhǎng)分別是2a=8和2b=6;離心率e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(7),4);
兩個(gè)焦點(diǎn)坐標(biāo)分別是(-eq \r(7),0),(eq \r(7),0);四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)分別是(-4,0),(4,0),(0,-3),(0,3).
【跟蹤訓(xùn)練】1 解:(1)由橢圓C1:eq \f(x2,100)+eq \f(y2,64)=1,可得其長(zhǎng)半軸長(zhǎng)為10,短半軸長(zhǎng)為8,焦點(diǎn)坐標(biāo)為(6,0),(-6,0),離心率e=eq \f(3,5).
(2)橢圓C2:eq \f(y2,100)+eq \f(x2,64)=1.性質(zhì)如下:
①范圍:-8≤x≤8,-10≤y≤10;②對(duì)稱(chēng)性:關(guān)于x軸、y軸、原點(diǎn)對(duì)稱(chēng);③頂點(diǎn):長(zhǎng)軸端點(diǎn)(0,10),(0,-10),短軸端點(diǎn)(-8,0),(8,0);④焦點(diǎn):(0,6),(0,-6);⑤離心率:e=eq \f(3,5).
例2 解:(1)若焦點(diǎn)在x軸上,則a=3,
∵e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(6),3),∴c=eq \r(6),∴b2=a2-c2=9-6=3.∴橢圓的方程為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,3)=1.
若焦點(diǎn)在y軸上,則b=3,
∵e=eq \f(c,a)=eq \r(1-\f(b2,a2))=eq \r(1-\f(9,a2))=eq \f(\r(6),3),解得a2=27.∴橢圓的方程為eq \f(y2,27)+eq \f(x2,9)=1.
∴所求橢圓的方程為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,3)=1或eq \f(y2,27)+eq \f(x2,9)=1.
(2)法一:由題意知e2=1-eq \f(b2,a2)=eq \f(1,2),所以eq \f(b2,a2)=eq \f(1,2),即a2=2b2,設(shè)所求橢圓的方程為eq \f(x2,2b2)+eq \f(y2,b2)=1或eq \f(y2,2b2)+eq \f(x2,b2)=1.將點(diǎn)M(1,2)代入橢圓方程得eq \f(1,2b2)+eq \f(4,b2)=1或eq \f(4,2b2)+eq \f(1,b2)=1,解得b2=eq \f(9,2)或b2=3.
故所求橢圓的方程為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,\f(9,2))=1或eq \f(y2,6)+eq \f(x2,3)=1.
法二:設(shè)所求橢圓方程為eq \f(x2,12)+eq \f(y2,6)=k1(k1>0)或eq \f(y2,12)+eq \f(x2,6)=k2(k2>0),將點(diǎn)M的坐標(biāo)代入可得eq \f(1,12)+eq \f(4,6)=k1或eq \f(4,12)+eq \f(1,6)=k2,解得k1=eq \f(3,4),k2=eq \f(1,2),故eq \f(x2,12)+eq \f(y2,6)=eq \f(3,4)或eq \f(y2,12)+eq \f(x2,6)=eq \f(1,2),即所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,\f(9,2))=1或eq \f(y2,6)+eq \f(x2,3)=1.
【跟蹤訓(xùn)練】2 解: 法一:若橢圓的焦點(diǎn)在x軸上,則設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0).由題意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2a=3·2b,,\f(9,a2)+\f(0,b2)=1,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=3,,b=1.))所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,9)+y2=1.
若橢圓的焦點(diǎn)在y軸上,則設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0).
由題意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2a=3·2b,,\f(0,a2)+\f(9,b2)=1,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=9,,b=3.))
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(y2,81)+eq \f(x2,9)=1.
綜上所述,橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,9)+y2=1或eq \f(y2,81)+eq \f(x2,9)=1.
法二:設(shè)橢圓方程為eq \f(x2,m)+eq \f(y2,n)=1(m>0,n>0,m≠n),
則由題意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(9,m)=1,,2\r(m)=3·2\r(n)))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(9,m)=1,,2\r(n)=3·2\r(m),))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m=9,n=1))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m=9,,n=81.))
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,9)+y2=1或eq \f(y2,81)+eq \f(x2,9)=1.
例3 A 解析:不妨設(shè)橢圓的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,B為橢圓的上頂點(diǎn).
依題意可知,△BF1F2是正三角形.
∵在Rt△OBF2中,|OF2|=c,|BF2|=a,∠OF2B=60°,∴cs 60°=eq \f(c,a)=eq \f(1,2),即橢圓的離心率e=eq \f(1,2),故選A.
【跟蹤訓(xùn)練】3 解:由題意知PF1⊥PF2,所以點(diǎn)P在以F1F2為直徑的圓上,即在圓x2+y2=c2上.
又點(diǎn)P在橢圓上,所以圓x2+y2=c2與橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1有公共點(diǎn).
連接OP(圖略),則易知0<b≤c<a,所以b2≤c2<a2,即a2-c2≤c2<a2.
所以eq \f(a2,2)≤c2<a2,所以eq \f(\r(2),2)≤e<1.所以e∈eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),1)).
【當(dāng)堂達(dá)標(biāo)】
1.A解析:由題易知點(diǎn)P(3,0),Q(0,2)分別是橢圓長(zhǎng)軸和短軸的一個(gè)端點(diǎn),故橢圓的焦點(diǎn)在x軸上,所以a=3,b=2,故橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1.
2.AC 解析:依題意知,c=1,e=eq \f(c,a)=eq \f(1,2),即a=2,b2=a2-c2=3,因此橢圓的焦點(diǎn)在X軸和Y軸兩種可能,所以橢圓的方程為eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1或 eq \f(x2,3)+eq \f(y2,4)=1。
3. ① 解析:把x2+9y2=36化為標(biāo)準(zhǔn)形式eq \f(x2,36)+eq \f(y2,4)=1,離心率e1=eq \f(\r(36-4),6)=eq \f(2\r(2),3),而eq \f(x2,9)+eq \f(y2,5)=1的離心率e2=eq \f(\r(9-5),3)=eq \f(2,3),這里e2<e1,故①更扁.
4.eq \f(3,4) 解析:由題意,知∠F2F1P=∠F2PF1=30°,
∴∠PF2x=60°.∴|PF2|=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)a-c))=3a-2c.
∵|F1F2|=2c,|F1F2|=|PF2|,∴3a-2c=2c,∴e=eq \f(c,a)=eq \f(3,4).
5.解:由題意知A(a,0),B(0,b),從而直線(xiàn)AB的方程為eq \f(x,a)+eq \f(y,b)=1,
即bx+ay-ab=0,又|F1F2|=2c,∴eq \f(ab,\r(a2+b2))=eq \f(\r(6),3)c.∵b2=a2-c2,∴3a4-7a2c2+2c4=0,
解得a2=2c2或3a2=c2(舍去),∴e=eq \f(\r(2),2).課程標(biāo)準(zhǔn)
學(xué)科素養(yǎng)
1.根據(jù)橢圓的方程研究曲線(xiàn)的幾何性質(zhì),并正確地畫(huà)出它的圖形.(重點(diǎn))
2.根據(jù)幾何條件求出曲線(xiàn)方程,利用曲線(xiàn)的方程研究它的性質(zhì),并能畫(huà)出相應(yīng)的曲線(xiàn).(重點(diǎn)、難點(diǎn))
1、直觀(guān)想象
2、數(shù)學(xué)運(yùn)算
3、邏輯推理
焦點(diǎn)的位置
焦點(diǎn)在x軸上
焦點(diǎn)在y軸上
圖形
焦點(diǎn)的
位置
焦點(diǎn)在x軸上
焦點(diǎn)在y軸上
標(biāo)準(zhǔn)
方程
eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)
(a>b>0)
范圍


對(duì)稱(chēng)性
對(duì)稱(chēng)軸為 ,對(duì)稱(chēng)中心為
頂點(diǎn)
A1(-a,0),A2(a,0)
B1(0,-b),B2(0,b)
A1(0,-a),A2(0,a)
B1(-b,0),B2(b,0)
軸長(zhǎng)
短軸長(zhǎng)|B1B2|= ,長(zhǎng)軸長(zhǎng)|A1A2|=
焦點(diǎn)


焦距
|F1F2|=

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3.1 橢圓

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