
1.了解圓錐曲線的實(shí)際背景,感受圓錐曲線在刻畫現(xiàn)實(shí)世界和解決實(shí)際問題中的作用
2.經(jīng)歷從具體情境中抽象出橢圓的過(guò)程,掌握橢圓的定義,標(biāo)準(zhǔn)方程及簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)
3.通過(guò)橢圓與方程的學(xué)習(xí),進(jìn)一步體會(huì)數(shù)形結(jié)合的思想.
4.了解橢圓的簡(jiǎn)單應(yīng)用
【基礎(chǔ)知識(shí)】
一、橢圓的概念
平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離之和等于常數(shù)(大于|F1F2|)的點(diǎn)的軌跡叫做橢圓.這兩個(gè)定點(diǎn)叫做橢圓的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離叫做橢圓的焦距.
集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c為常數(shù):
(1)若a>c,則集合P為橢圓;
(2)若a=c,則集合P為線段;
(3)若a|F1F2|這一條件.
2.注意長(zhǎng)軸長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)、焦距不是a,b,c,而應(yīng)是a,b,c的兩倍.
3.求橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的基本方法是待定系數(shù)法,具體過(guò)程是先定形,再定量,即首先確定焦點(diǎn)所在位置,然后再根據(jù)條件建立關(guān)于a,b的方程組.如果焦點(diǎn)位置不確定,要考慮是否有兩解,有時(shí)為了解題方便,也可把橢圓方程設(shè)為mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)的形式.
4.用標(biāo)準(zhǔn)方程研究幾何性質(zhì)的步驟
(1)將橢圓方程化為標(biāo)準(zhǔn)形式.
(2)確定焦點(diǎn)位置.
(3)求出a,b,c.
(4)寫出橢圓的幾何性質(zhì).
5.利用橢圓幾何性質(zhì)的注意點(diǎn)及技巧
①注意橢圓幾何性質(zhì)中的不等關(guān)系
在求與橢圓有關(guān)的一些量的范圍,或者最大值、最小值時(shí),經(jīng)常用到橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程中x,y的范圍,離心率的范圍等不等關(guān)系.
②利用橢圓幾何性質(zhì)的技巧
求解與橢圓幾何性質(zhì)有關(guān)的問題時(shí),要結(jié)合圖形進(jìn)行分析,當(dāng)涉及頂點(diǎn)、焦點(diǎn)、長(zhǎng)軸、短軸等橢圓的基本量時(shí),要理清它們之間的內(nèi)在聯(lián)系.
三、焦點(diǎn)三角形
橢圓上的點(diǎn)P(x0,y0)與兩焦點(diǎn)構(gòu)成的△PF1F2叫做焦點(diǎn)三角形.r1=|PF1|,r2=|PF2|,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面積為S,則在橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)中:
①當(dāng)r1=r2時(shí),即點(diǎn)P的位置為短軸端點(diǎn)時(shí),θ最大;
②S=b2taneq \f(θ,2)=ceq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(y0)),當(dāng)eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(y0))=b時(shí),即點(diǎn)P的位置為短軸端點(diǎn)時(shí),S取最大值,最大值為bc.
四、焦點(diǎn)弦(過(guò)焦點(diǎn)的弦)
焦點(diǎn)弦中以通徑(垂直于長(zhǎng)軸的焦點(diǎn)弦)最短,弦長(zhǎng)lmin=eq \f(2b2,a).
五、弦長(zhǎng)公式
AB為橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的弦(斜率為k),A(x1,y1),B(x2,y2),弦中點(diǎn)M(x0,y0),則
弦長(zhǎng)l=eq \r(1+k2)eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(x1-x2))=eq \r(1+\f(1,k2))|y1-y2|
六、求橢圓的離心率問題的一般思路
求橢圓的離心率或其范圍時(shí),一般是依據(jù)題設(shè)得出一個(gè)關(guān)于a,b,c的等式或不等式,利用a2=b2+c2消去b,構(gòu)造關(guān)于a,c的齊次式,再轉(zhuǎn)化為關(guān)于e的方程或不等式,求橢圓離心率或取值范圍
七、橢圓中的最值問題
1.橢圓中距離的最值問題的解法
①利用橢圓的定義結(jié)合平面幾何知識(shí)求解 (適用于所求的表達(dá)式中隱含有長(zhǎng)軸或者離心率e) 或利用均值不等式;②根據(jù)橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的特點(diǎn),把距離問題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)求最值的問題(適用于定點(diǎn)在橢圓的對(duì)稱軸上);③用橢圓的參數(shù)方程設(shè)動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo),轉(zhuǎn)化為三角問題求解.
2.橢圓中常見的最值問題
(1)橢圓上的點(diǎn)P到二焦點(diǎn)的距離之積取得最大值的點(diǎn)是橢圓短軸的端點(diǎn),取得最小值的點(diǎn)在橢圓長(zhǎng)軸的端點(diǎn)。
(2)橢圓上到的橢圓內(nèi)一個(gè)定點(diǎn)的距離與它到焦點(diǎn)距離之差取得最大值或最小值的點(diǎn)是這個(gè)定點(diǎn)與焦點(diǎn)連線延長(zhǎng)線或反向延長(zhǎng)線與橢圓的交點(diǎn),最大值、最小值分別是定點(diǎn)到該焦點(diǎn)的距離和其相反數(shù)。
(3)橢圓上到橢圓內(nèi)定點(diǎn)的距離與它到橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)的距離之和取得最小值或最大值的點(diǎn)是另一焦點(diǎn)與定點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線或反向延長(zhǎng)線與橢圓的交點(diǎn)。
(4)橢圓上的點(diǎn)P到定點(diǎn)A的距離與它到橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)F的距離的倍的和的最小值(為橢圓的離心率),可通過(guò)轉(zhuǎn)化為(為P到相應(yīng)準(zhǔn)線的距離)最小值,取得最小值的點(diǎn)是A到準(zhǔn)線的垂線與橢圓的交點(diǎn)。
(5)以過(guò)橢圓中心的弦的端點(diǎn)及橢圓的某一焦點(diǎn)構(gòu)成面積最大的三角形是短軸的端點(diǎn)與該焦點(diǎn)構(gòu)成的三角形。
(6)橢圓上的點(diǎn)與橢圓二焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的面積最大的三角形是橢圓的短軸的一個(gè)端點(diǎn)與橢圓二焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形。
(7)橢圓上的點(diǎn)與橢圓長(zhǎng)軸的端點(diǎn)為頂點(diǎn)的面積最大的三角形是短軸的一個(gè)端點(diǎn)和長(zhǎng)軸兩個(gè)端點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形。
(8)橢圓上的點(diǎn)到坐標(biāo)軸上的定點(diǎn)的距離最大值、最小值問題可利用兩點(diǎn)間的距離公式及橢圓方程聯(lián)立化為求函數(shù)最值問題。
(9)橢圓的焦點(diǎn)到橢圓上的距離最近和最遠(yuǎn)點(diǎn)是橢圓長(zhǎng)軸的兩個(gè)端點(diǎn)。
八、橢圓中點(diǎn)弦問題
1.根與系數(shù)的關(guān)系法:聯(lián)立直線方程和橢圓方程構(gòu)成方程組,消去一個(gè)未知數(shù),利用一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系以及中點(diǎn)坐標(biāo)公式解決.
2.點(diǎn)差法:在處理直線與圓錐曲線相交形成的弦中點(diǎn)的有關(guān)問題時(shí),我們經(jīng)常用到如下解法:設(shè)弦的兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)分別為,代入圓錐曲線得兩方程后相減,得到弦中點(diǎn)坐標(biāo)與弦所在直線斜率的關(guān)系,然后加以求解,這即為“點(diǎn)差法”,此法有著不可忽視的作用,其特點(diǎn)是巧代斜率.
九、橢圓中的一個(gè)定值問題
若點(diǎn)P是橢圓C上任意一點(diǎn),點(diǎn)M,N是橢圓C上關(guān)于過(guò)原點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn),且不與點(diǎn)P重合,則。
【考點(diǎn)剖析】
考點(diǎn)一:求橢圓的方程
例1.(2022學(xué)年廣東省廣州市育才中學(xué)高二下學(xué)期期中)已知橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)分別為是橢圓上一點(diǎn),,且離心率為,則橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.B.C.D.
考點(diǎn)二:橢圓定義的應(yīng)用
例2.已知橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)為,,過(guò)的直線交橢圓于,兩點(diǎn),若的周長(zhǎng)為( )
A.B.C.D.
考點(diǎn)三:求橢圓的離心率
例3.(2022學(xué)年廣東省佛山市南海區(qū)高二上學(xué)期第一次大測(cè))己知橢圓的左右焦點(diǎn)分別、,過(guò)且斜率為2的直線交橢圓E于P、Q兩點(diǎn),若,則該橢圓C的離心率______.
考點(diǎn)四:求橢圓離心率的取值范圍
例4.(2022學(xué)年四川省內(nèi)江市第六中學(xué)高二下學(xué)期第一次月考)已知點(diǎn)A、B為橢圓的長(zhǎng)軸頂點(diǎn),P為橢圓上一點(diǎn),若直線PA,PB的斜率之積的范圍為,則橢圓的離心率的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
考點(diǎn)五:橢圓中的焦點(diǎn)三角形
例5.已知分別是橢圓的左、右焦點(diǎn),為橢圓上一點(diǎn),且,若,則橢圓的離心率為( )
A.B.C.D.
考點(diǎn)六:與橢圓有關(guān)的最值
例6.(多選)(2022學(xué)年江蘇省南京市六校聯(lián)合體高二下學(xué)期期末)已知橢圓的左?右焦點(diǎn)分別為,,過(guò)點(diǎn)的直線l交橢圓于A,B兩點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.的周長(zhǎng)為8B.橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)為2
C.的最大值為5D.面積最大值為3
考點(diǎn)七:直線與橢圓
例7.(2022學(xué)年江西省臨川一中暨臨川一博中學(xué)高二下學(xué)期第月考)已知橢圓過(guò)點(diǎn),且離心率為.
(1)求該橢圓的方程;
(2)在x軸上是否存在定點(diǎn)M,過(guò)該點(diǎn)的動(dòng)直線l與橢圓C交于A,B兩點(diǎn),使得為定值?如果存在,求出點(diǎn)M坐標(biāo);如果不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【真題演練】
1. (2021年新高考全國(guó)卷Ⅰ)已知,是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),點(diǎn)在上,則的最大值為
A.13B.12C.9D.6
2.(2022學(xué)年四川省攀枝花市第七高級(jí)中學(xué)校高二上學(xué)期第一次月考)若方程表示的曲線為焦點(diǎn)在軸上的橢圓,則實(shí)數(shù)的取值范圍為( )
A.B.C.D.
3.(2021年高考全國(guó)卷乙)設(shè)是橢圓的上頂點(diǎn),若上的任意一點(diǎn)都滿足
,則的離心率的取值范圍是( )
A.B.C.D.
4.(2022學(xué)年廣東省佛山市南海區(qū)南海中學(xué)高二上學(xué)期第一次大測(cè))以兩條坐標(biāo)軸為對(duì)稱軸的橢圓過(guò)點(diǎn)和,兩焦點(diǎn)為,是上的動(dòng)點(diǎn),斜率為的直線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),而且與橢圓相交于兩點(diǎn),為線段的中點(diǎn).下列結(jié)論正確的是( )
A.面積的最大值為2
B.若直線方程為,則點(diǎn)坐標(biāo)為
C.若點(diǎn)坐標(biāo)為,則直線方程為
D.的最大值為2
5.(2022學(xué)年江蘇省淮安市淮陰中學(xué)高二下學(xué)期期中)已知橢圓,若P在橢圓上,、是橢圓的左、右焦點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的有( )
A.若,則B.面積的最大值為
C.的最大值為D.滿足是直角三角形的點(diǎn)有個(gè)
6. (2022年新高考全國(guó)卷Ⅰ)已知橢圓,C的上頂點(diǎn)為A,兩個(gè)焦點(diǎn)為,,離心率為.過(guò)且垂直于的直線與C交于D,E兩點(diǎn),,則的周長(zhǎng)是________.
7.(2022年新高考全國(guó)卷 = 2 \* ROMAN II)已知直線l與橢圓在第一象限交于A,B兩點(diǎn),l與x軸,y軸分別交于M,N兩點(diǎn),且,則l的方程為_______.
8. (2021年新高考全國(guó)卷Ⅱ卷)已知橢圓C的方程為,右焦點(diǎn)為,且離心率為.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)M,N是橢圓C上的兩點(diǎn),直線與曲線相切.證明:M,N,F三點(diǎn)共線的充要條件是.
【過(guò)關(guān)檢測(cè)】
1. 橢圓以坐標(biāo)軸為對(duì)稱軸,經(jīng)過(guò)點(diǎn),且長(zhǎng)軸長(zhǎng)是短軸長(zhǎng)的倍,則橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.B.
C.或D.或
2.(2020-2021學(xué)年甘肅省平?jīng)鍪袥艽h高二下學(xué)期期末)已知橢圓的左頂點(diǎn)為A,上頂點(diǎn)為B,直線與直線的交點(diǎn)為P,若的面積是面積的2倍(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),則該橢圓的離心率為( )
A.B.C.D.
3.(2022學(xué)年四川省攀枝花市第三高級(jí)中學(xué)校高二上學(xué)期月考)已知是橢圓上的動(dòng)點(diǎn),且與的四個(gè)頂點(diǎn)不重合,,分別是橢圓的左、右焦點(diǎn),若點(diǎn)在的平分線上,且,則的取值范圍是( )
A.B.C.D.
4.(多選)平面上,動(dòng)點(diǎn)M滿足以下條件,其中M的軌跡為橢圓的是( )
A.M到兩定點(diǎn),的距離之和為4
B.M到兩定點(diǎn),的距離之和為6
C.M到兩定點(diǎn),的距離之和為6
D.M到兩定點(diǎn),的距離之和為8
5.(多選)(2022學(xué)年湖北省新高考聯(lián)考協(xié)作體高二下學(xué)期3月月考)已知橢圓:,:,則( )
A.,的焦點(diǎn)都在軸上B.,的焦距相等
C.,沒有公共點(diǎn)D.離心率比離心率小
6.(多選)(2022學(xué)年河北省衡水市第二中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖,已知橢圓的左、右焦點(diǎn)分別為,,P是E上異于頂點(diǎn)的一動(dòng)點(diǎn),圓I(圓心為I)與的三邊,,分別切于點(diǎn)A,B,C,延長(zhǎng)PI交x軸于點(diǎn)D,作交于點(diǎn)H,則( ).
A.為定值B.為定值
C.為定值D.為定值
7.(2022學(xué)年安徽省滁州市部分學(xué)校高二下學(xué)期4月聯(lián)考)已知橢圓C的離心率為,則橢圓C的長(zhǎng)軸長(zhǎng)與短軸長(zhǎng)的比值為______.
8.(2022學(xué)年江蘇省鎮(zhèn)江市丹陽(yáng)高中高二上學(xué)期12月月考)已知橢圓:的離心率為,過(guò)右焦點(diǎn)F且傾斜角為的直線與橢圓形成的弦長(zhǎng)為,且橢圓上存在4個(gè)點(diǎn)M,N,P,Q構(gòu)成矩形,則矩形MNPQ面積的最大值為_________.
9.(2021-2022學(xué)年北京市清華大學(xué)附屬中學(xué)高二下學(xué)期統(tǒng)練)已知橢圓:的左,右頂點(diǎn)分別為,,,點(diǎn)是橢圓上一動(dòng)點(diǎn)(不與點(diǎn),不重合),的面積的最大值為.過(guò)點(diǎn)作的垂線,交直線于點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)求證:,,三點(diǎn)在同一條直線上.
10.(2022學(xué)年黑龍江省大慶外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高二上學(xué)期期末)已知定點(diǎn),圓:,點(diǎn)Q為圓上動(dòng)點(diǎn),線段MQ的垂直平分線交NQ于點(diǎn)P,記P的軌跡為曲線C.
(1)求曲線C的方程;
(2)過(guò)點(diǎn)M與N作平行直線和,分別交曲線C于點(diǎn)A,B和點(diǎn)D,E,求四邊形ABDE面積的最大值.標(biāo)準(zhǔn)方程
eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1 (a>b>0)
eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0)
圖形
性
質(zhì)
范圍
-a≤x≤a
-b≤y≤b
-b≤x≤b
-a≤y≤a
對(duì)稱性
對(duì)稱軸:坐標(biāo)軸 對(duì)稱中心:原點(diǎn)
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)軸A1A2的長(zhǎng)為2a;短軸B1B2的長(zhǎng)為2b
焦距
|F1F2|=2c
離心率
e=eq \f(c,a)∈(0,1)
a,b,c的關(guān)系
a2=b2+c2
第14講 橢圓
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.了解圓錐曲線的實(shí)際背景,感受圓錐曲線在刻畫現(xiàn)實(shí)世界和解決實(shí)際問題中的作用
2.經(jīng)歷從具體情境中抽象出橢圓的過(guò)程,掌握橢圓的定義,標(biāo)準(zhǔn)方程及簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)
3.通過(guò)橢圓與方程的學(xué)習(xí),進(jìn)一步體會(huì)數(shù)形結(jié)合的思想.
4.了解橢圓的簡(jiǎn)單應(yīng)用
【基礎(chǔ)知識(shí)】
一、橢圓的概念
平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離之和等于常數(shù)(大于|F1F2|)的點(diǎn)的軌跡叫做橢圓.這兩個(gè)定點(diǎn)叫做橢圓的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離叫做橢圓的焦距.
集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c為常數(shù):
(1)若a>c,則集合P為橢圓;
(2)若a=c,則集合P為線段;
(3)若a|F1F2|這一條件.
2.注意長(zhǎng)軸長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)、焦距不是a,b,c,而應(yīng)是a,b,c的兩倍.
3.求橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的基本方法是待定系數(shù)法,具體過(guò)程是先定形,再定量,即首先確定焦點(diǎn)所在位置,然后再根據(jù)條件建立關(guān)于a,b的方程組.如果焦點(diǎn)位置不確定,要考慮是否有兩解,有時(shí)為了解題方便,也可把橢圓方程設(shè)為mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)的形式.
4.用標(biāo)準(zhǔn)方程研究幾何性質(zhì)的步驟
(1)將橢圓方程化為標(biāo)準(zhǔn)形式.
(2)確定焦點(diǎn)位置.
(3)求出a,b,c.
(4)寫出橢圓的幾何性質(zhì).
5.利用橢圓幾何性質(zhì)的注意點(diǎn)及技巧
①注意橢圓幾何性質(zhì)中的不等關(guān)系
在求與橢圓有關(guān)的一些量的范圍,或者最大值、最小值時(shí),經(jīng)常用到橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程中x,y的范圍,離心率的范圍等不等關(guān)系.
②利用橢圓幾何性質(zhì)的技巧
求解與橢圓幾何性質(zhì)有關(guān)的問題時(shí),要結(jié)合圖形進(jìn)行分析,當(dāng)涉及頂點(diǎn)、焦點(diǎn)、長(zhǎng)軸、短軸等橢圓的基本量時(shí),要理清它們之間的內(nèi)在聯(lián)系.
三、焦點(diǎn)三角形
橢圓上的點(diǎn)P(x0,y0)與兩焦點(diǎn)構(gòu)成的△PF1F2叫做焦點(diǎn)三角形.r1=|PF1|,r2=|PF2|,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面積為S,則在橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)中:
①當(dāng)r1=r2時(shí),即點(diǎn)P的位置為短軸端點(diǎn)時(shí),θ最大;
②S=b2taneq \f(θ,2)=ceq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(y0)),當(dāng)eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(y0))=b時(shí),即點(diǎn)P的位置為短軸端點(diǎn)時(shí),S取最大值,最大值為bc.
四、焦點(diǎn)弦(過(guò)焦點(diǎn)的弦)
焦點(diǎn)弦中以通徑(垂直于長(zhǎng)軸的焦點(diǎn)弦)最短,弦長(zhǎng)lmin=eq \f(2b2,a).
五、弦長(zhǎng)公式
AB為橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的弦(斜率為k),A(x1,y1),B(x2,y2),弦中點(diǎn)M(x0,y0),則
弦長(zhǎng)l=eq \r(1+k2)eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(x1-x2))=eq \r(1+\f(1,k2))|y1-y2|
六、求橢圓的離心率問題的一般思路
求橢圓的離心率或其范圍時(shí),一般是依據(jù)題設(shè)得出一個(gè)關(guān)于a,b,c的等式或不等式,利用a2=b2+c2消去b,構(gòu)造關(guān)于a,c的齊次式,再轉(zhuǎn)化為關(guān)于e的方程或不等式,求橢圓離心率或取值范圍
七、橢圓中的最值問題
1.橢圓中距離的最值問題的解法
①利用橢圓的定義結(jié)合平面幾何知識(shí)求解 (適用于所求的表達(dá)式中隱含有長(zhǎng)軸或者離心率e) 或利用均值不等式;②根據(jù)橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的特點(diǎn),把距離問題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)求最值的問題(適用于定點(diǎn)在橢圓的對(duì)稱軸上);③用橢圓的參數(shù)方程設(shè)動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo),轉(zhuǎn)化為三角問題求解.
2.橢圓中常見的最值問題
(1)橢圓上的點(diǎn)P到二焦點(diǎn)的距離之積取得最大值的點(diǎn)是橢圓短軸的端點(diǎn),取得最小值的點(diǎn)在橢圓長(zhǎng)軸的端點(diǎn)。
(2)橢圓上到的橢圓內(nèi)一個(gè)定點(diǎn)的距離與它到焦點(diǎn)距離之差取得最大值或最小值的點(diǎn)是這個(gè)定點(diǎn)與焦點(diǎn)連線延長(zhǎng)線或反向延長(zhǎng)線與橢圓的交點(diǎn),最大值、最小值分別是定點(diǎn)到該焦點(diǎn)的距離和其相反數(shù)。
(3)橢圓上到橢圓內(nèi)定點(diǎn)的距離與它到橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)的距離之和取得最小值或最大值的點(diǎn)是另一焦點(diǎn)與定點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線或反向延長(zhǎng)線與橢圓的交點(diǎn)。
(4)橢圓上的點(diǎn)P到定點(diǎn)A的距離與它到橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)F的距離的倍的和的最小值(為橢圓的離心率),可通過(guò)轉(zhuǎn)化為(為P到相應(yīng)準(zhǔn)線的距離)最小值,取得最小值的點(diǎn)是A到準(zhǔn)線的垂線與橢圓的交點(diǎn)。
(5)以過(guò)橢圓中心的弦的端點(diǎn)及橢圓的某一焦點(diǎn)構(gòu)成面積最大的三角形是短軸的端點(diǎn)與該焦點(diǎn)構(gòu)成的三角形。
(6)橢圓上的點(diǎn)與橢圓二焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的面積最大的三角形是橢圓的短軸的一個(gè)端點(diǎn)與橢圓二焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形。
(7)橢圓上的點(diǎn)與橢圓長(zhǎng)軸的端點(diǎn)為頂點(diǎn)的面積最大的三角形是短軸的一個(gè)端點(diǎn)和長(zhǎng)軸兩個(gè)端點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形。
(8)橢圓上的點(diǎn)到坐標(biāo)軸上的定點(diǎn)的距離最大值、最小值問題可利用兩點(diǎn)間的距離公式及橢圓方程聯(lián)立化為求函數(shù)最值問題。
(9)橢圓的焦點(diǎn)到橢圓上的距離最近和最遠(yuǎn)點(diǎn)是橢圓長(zhǎng)軸的兩個(gè)端點(diǎn)。
八、橢圓中點(diǎn)弦問題
1.根與系數(shù)的關(guān)系法:聯(lián)立直線方程和橢圓方程構(gòu)成方程組,消去一個(gè)未知數(shù),利用一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系以及中點(diǎn)坐標(biāo)公式解決.
2.點(diǎn)差法:在處理直線與圓錐曲線相交形成的弦中點(diǎn)的有關(guān)問題時(shí),我們經(jīng)常用到如下解法:設(shè)弦的兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)分別為,代入圓錐曲線得兩方程后相減,得到弦中點(diǎn)坐標(biāo)與弦所在直線斜率的關(guān)系,然后加以求解,這即為“點(diǎn)差法”,此法有著不可忽視的作用,其特點(diǎn)是巧代斜率.
九、橢圓中的一個(gè)定值問題
若點(diǎn)P是橢圓C上任意一點(diǎn),點(diǎn)M,N是橢圓C上關(guān)于過(guò)原點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn),且不與點(diǎn)P重合,則。
【考點(diǎn)剖析】
考點(diǎn)一:求橢圓的方程
例1.(2022學(xué)年廣東省廣州市育才中學(xué)高二下學(xué)期期中)已知橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)分別為是橢圓上一點(diǎn),,且離心率為,則橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】根據(jù)橢圓定義可得,所以,由離心率,所以,
由,所以橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為.故選B
考點(diǎn)二:橢圓定義的應(yīng)用
例2.已知橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)為,,過(guò)的直線交橢圓于,兩點(diǎn),若的周長(zhǎng)為( )
A.B.C.D.
【答案】D
【解析】由.因?yàn)椋菣E圓的上的點(diǎn),、是橢圓的焦點(diǎn),所以,因此的周長(zhǎng)為,故選D
考點(diǎn)三:求橢圓的離心率
例3.(2022學(xué)年廣東省佛山市南海區(qū)高二上學(xué)期第一次大測(cè))己知橢圓的左右焦點(diǎn)分別、,過(guò)且斜率為2的直線交橢圓E于P、Q兩點(diǎn),若,則該橢圓C的離心率______.
【答案】
【解析】依題意,令,在中,,則,由橢圓定義知,焦距,所以橢圓C的離心率為.
考點(diǎn)四:求橢圓離心率的取值范圍
例4.(2022學(xué)年四川省內(nèi)江市第六中學(xué)高二下學(xué)期第一次月考)已知點(diǎn)A、B為橢圓的長(zhǎng)軸頂點(diǎn),P為橢圓上一點(diǎn),若直線PA,PB的斜率之積的范圍為,則橢圓的離心率的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】由題得,所以,故選A.
考點(diǎn)五:橢圓中的焦點(diǎn)三角形
例5.已知分別是橢圓的左、右焦點(diǎn),為橢圓上一點(diǎn),且,若,則橢圓的離心率為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】設(shè),則,由橢圓定義知:;
,,即,,
,橢圓的離心率.故選C.
考點(diǎn)六:與橢圓有關(guān)的最值
例6.(多選)(2022學(xué)年江蘇省南京市六校聯(lián)合體高二下學(xué)期期末)已知橢圓的左?右焦點(diǎn)分別為,,過(guò)點(diǎn)的直線l交橢圓于A,B兩點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.的周長(zhǎng)為8B.橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)為2
C.的最大值為5D.面積最大值為3
【答案】ACD
【解析】由題可知,在橢圓中,,的周長(zhǎng)為,故A項(xiàng)正確;橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)為,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;
因?yàn)?,?dāng)且僅當(dāng)時(shí),最小,代入,解得,故,所以的最大值為5,故C項(xiàng)正確;根據(jù)橢圓的性質(zhì)可得,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),面積最大,
故,故D項(xiàng)正確.故選ACD.
考點(diǎn)七:直線與橢圓
例7.(2022學(xué)年江西省臨川一中暨臨川一博中學(xué)高二下學(xué)期第月考)已知橢圓過(guò)點(diǎn),且離心率為.
(1)求該橢圓的方程;
(2)在x軸上是否存在定點(diǎn)M,過(guò)該點(diǎn)的動(dòng)直線l與橢圓C交于A,B兩點(diǎn),使得為定值?如果存在,求出點(diǎn)M坐標(biāo);如果不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【解析】 (1),,?橢圓,將代入可得,故,,橢圓方程為:;
(2)當(dāng)直線l的斜率不為0時(shí),設(shè)直線l的方程為,,,,聯(lián)立方程可得:,
,,為常數(shù),代入韋達(dá)定理可知,即為常數(shù),,故,且,直線l過(guò)定點(diǎn)
當(dāng)直線l斜率為0時(shí),可檢驗(yàn)也成立,故存在定點(diǎn).
【真題演練】
1. (2021年新高考全國(guó)卷Ⅰ)已知,是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),點(diǎn)在上,則的最大值為
A.13B.12C.9D.6
【答案】C
【解析】,是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),點(diǎn)在上,,
所以,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),取等號(hào),
所以的最大值為9.故選.
2.(2022學(xué)年四川省攀枝花市第七高級(jí)中學(xué)校高二上學(xué)期第一次月考)若方程表示的曲線為焦點(diǎn)在軸上的橢圓,則實(shí)數(shù)的取值范圍為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】因?yàn)榉匠瘫硎镜那€為焦點(diǎn)在軸上的橢圓,所以,解得,所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.故選C.
3.(2021年高考全國(guó)卷乙)設(shè)是橢圓的上頂點(diǎn),若上的任意一點(diǎn)都滿足
,則的離心率的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】設(shè),由,因?yàn)?,,所?br>,
因?yàn)椋?dāng),即時(shí),,即,符合題意,由可得,即;當(dāng),即時(shí),,即,化簡(jiǎn)得,,顯然該不等式不成立.故選C.
4.(2022學(xué)年廣東省佛山市南海區(qū)南海中學(xué)高二上學(xué)期第一次大測(cè))以兩條坐標(biāo)軸為對(duì)稱軸的橢圓過(guò)點(diǎn)和,兩焦點(diǎn)為,是上的動(dòng)點(diǎn),斜率為的直線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),而且與橢圓相交于兩點(diǎn),為線段的中點(diǎn).下列結(jié)論正確的是( )
A.面積的最大值為2
B.若直線方程為,則點(diǎn)坐標(biāo)為
C.若點(diǎn)坐標(biāo)為,則直線方程為
D.的最大值為2
【答案】ACD
【解析】設(shè)橢圓C方程為,
因?yàn)闄E圓C過(guò)點(diǎn)和,所以,解得
所以,橢圓C方程為,
設(shè),,又,所以當(dāng)時(shí),,故A正確;若直線方程為,聯(lián)立方程得,
設(shè),則,,
故點(diǎn)坐標(biāo)為,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;
設(shè),因?yàn)辄c(diǎn)坐標(biāo)為,故,
故,進(jìn)而由點(diǎn)差法知 ,即,
所以直線方程為,即,故C選項(xiàng)正確;
因?yàn)椋?br>所以,
因?yàn)?,所以,故的最大值?,D項(xiàng)正確.故選ACD
5.(2022學(xué)年江蘇省淮安市淮陰中學(xué)高二下學(xué)期期中)已知橢圓,若P在橢圓上,、是橢圓的左、右焦點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的有( )
A.若,則B.面積的最大值為
C.的最大值為D.滿足是直角三角形的點(diǎn)有個(gè)
【答案】ABC
【解析】在橢圓中,,,,且,對(duì)于A選項(xiàng),當(dāng)時(shí),則,由余弦定理可得,因?yàn)椋?,,A對(duì);對(duì)于B選項(xiàng),當(dāng)點(diǎn)為橢圓的短軸頂點(diǎn)時(shí),點(diǎn)到軸的距離最大,
所以,面積的最大值為,B對(duì);對(duì)于C選項(xiàng),因?yàn)?,即,所以,,C對(duì);
對(duì)于D選項(xiàng),當(dāng)或時(shí),為直角三角形,此時(shí)滿足條件的點(diǎn)有個(gè),
當(dāng)為直角頂點(diǎn)時(shí),設(shè)點(diǎn),則,
,,,
所以,,,此時(shí),滿足條件的點(diǎn)有個(gè),
綜上所述,滿足是直角三角形的點(diǎn)有個(gè),D錯(cuò).故選ABC.
6. (2022年新高考全國(guó)卷Ⅰ)已知橢圓,C的上頂點(diǎn)為A,兩個(gè)焦點(diǎn)為,,離心率為.過(guò)且垂直于的直線與C交于D,E兩點(diǎn),,則的周長(zhǎng)是________.
【答案】13
【解析】∵橢圓的離心率為,∴,∴,∴C的方程可化為,不妨設(shè)左焦點(diǎn)為,右焦點(diǎn)為,如圖所示,∵,∴,∴為正三角形,∵過(guò)且垂直于的直線與C交于D,E兩點(diǎn),為線段的垂直平分線,直線的方程:,代入橢圓方程,整理化簡(jiǎn)得,
∴,
∴ , 得, ∵為線段的垂直平分線,根據(jù)對(duì)稱性,,∴的周長(zhǎng)等于的周長(zhǎng),利用橢圓的定義得周長(zhǎng)為.
7.(2022年新高考全國(guó)卷 = 2 \* ROMAN II)已知直線l與橢圓在第一象限交于A,B兩點(diǎn),l與x軸,y軸分別交于M,N兩點(diǎn),且,則l的方程為_______.
【答案】
【解析】解法一:設(shè)的中點(diǎn)為,因?yàn)?所以,
設(shè),,則,,
所以,即
所以,即,設(shè)直線,,,
令得,令得,即,,所以,
即,解得或(舍去),又,即,解得或(舍去),所以直線,即
解法二: ,設(shè)的中點(diǎn)為,則 ,設(shè),,
則,,
所以,即
所以,即,所以,由得,兩式聯(lián)立解得,所以所以直線AB方程為,即
8. (2021年新高考全國(guó)卷Ⅱ卷)已知橢圓C的方程為,右焦點(diǎn)為,且離心率為.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)M,N是橢圓C上的兩點(diǎn),直線與曲線相切.證明:M,N,F三點(diǎn)共線的充要條件是.
【解析】(1)由題意,橢圓半焦距且,所以,
又,所以橢圓方程為;
(2)由(1)得,曲線為,
當(dāng)直線的斜率不存在時(shí),直線,不合題意;
當(dāng)直線的斜率存在時(shí),設(shè),
必要性:
若M,N,F三點(diǎn)共線,可設(shè)直線即,
由直線與曲線相切可得,解得,
聯(lián)立可得,所以,
所以,
所以必要性成立;
充分性:設(shè)直線即,
由直線與曲線相切可得,所以,
聯(lián)立可得,
所以,
所以
,
化簡(jiǎn)得,所以,
所以或,所以直線或,
所以直線過(guò)點(diǎn),M,N,F三點(diǎn)共線,充分性成立;
所以M,N,F三點(diǎn)共線的充要條件是.
【過(guò)關(guān)檢測(cè)】
1. 橢圓以坐標(biāo)軸為對(duì)稱軸,經(jīng)過(guò)點(diǎn),且長(zhǎng)軸長(zhǎng)是短軸長(zhǎng)的倍,則橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.B.
C.或D.或
【答案】C
【解析】當(dāng)橢圓的焦點(diǎn)在軸上時(shí),由題意過(guò)點(diǎn),故,,橢圓方程為,
當(dāng)橢圓的焦點(diǎn)在軸上時(shí),,,橢圓方程為,故選C.
2.(2020-2021學(xué)年甘肅省平?jīng)鍪袥艽h高二下學(xué)期期末)已知橢圓的左頂點(diǎn)為A,上頂點(diǎn)為B,直線與直線的交點(diǎn)為P,若的面積是面積的2倍(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),則該橢圓的離心率為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】由題可知,故,所以與直線的交點(diǎn)P坐標(biāo)為,由的面積是面積的2倍知,,.所以.
故選C
3.(2022學(xué)年四川省攀枝花市第三高級(jí)中學(xué)校高二上學(xué)期月考)已知是橢圓上的動(dòng)點(diǎn),且與的四個(gè)頂點(diǎn)不重合,,分別是橢圓的左、右焦點(diǎn),若點(diǎn)在的平分線上,且,則的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【解析】如圖,直線與直線相交于點(diǎn)N,由于PM是的平分線,且,即PM⊥,
所以三角形是等腰三角形,所以,點(diǎn)M為中點(diǎn),因?yàn)镺為的中點(diǎn),所以O(shè)M是三角形的中位線,所以,其中,
因?yàn)镻與的四個(gè)頂點(diǎn)不重合,設(shè),則,
則,
所以,又,所以,
∴的取值范圍是.故選D.
4.(多選)平面上,動(dòng)點(diǎn)M滿足以下條件,其中M的軌跡為橢圓的是( )
A.M到兩定點(diǎn),的距離之和為4
B.M到兩定點(diǎn),的距離之和為6
C.M到兩定點(diǎn),的距離之和為6
D.M到兩定點(diǎn),的距離之和為8
【答案】BD
【解析】因?yàn)閮啥c(diǎn),的距離為,所以選項(xiàng)A不符合橢圓定義,選項(xiàng)B符合橢圓定義;
因?yàn)閮啥c(diǎn),的距離為,所以選項(xiàng)C不符合橢圓定義,選項(xiàng)D符合,故選BD
5.(多選)(2022學(xué)年湖北省新高考聯(lián)考協(xié)作體高二下學(xué)期3月月考)已知橢圓:,:,則( )
A.,的焦點(diǎn)都在軸上B.,的焦距相等
C.,沒有公共點(diǎn)D.離心率比離心率小
【答案】BCD
【解析】因?yàn)闄E圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為,所以的焦點(diǎn)在y上,所以A不正確;
因?yàn)闄E圓的焦距為,橢圓的焦距為,所以B正確;
聯(lián)立橢圓,的方程,消除,得,所以無(wú)解,故橢圓,沒有公共點(diǎn),所以C正確;因?yàn)闄E圓的離心率為,的離心率為,所以,所以D正確.故選BCD.
6.(多選)(2022學(xué)年河北省衡水市第二中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖,已知橢圓的左、右焦點(diǎn)分別為,,P是E上異于頂點(diǎn)的一動(dòng)點(diǎn),圓I(圓心為I)與的三邊,,分別切于點(diǎn)A,B,C,延長(zhǎng)PI交x軸于點(diǎn)D,作交于點(diǎn)H,則( ).
A.為定值B.為定值
C.為定值D.為定值
【答案】ACD
【解析】A:根據(jù)橢圓的定義,得,則A正確;B:設(shè),,,,由余弦定理,得,即,解得,由于P在E上運(yùn)動(dòng),所以的值也隨之變化,從而mn不是定值,則B錯(cuò)誤;
C:根據(jù)切線長(zhǎng)定理和橢圓的定義,得,
且,則,
所以為定值,則C正確;
D:連接IA,則,
由,解得;
由,得為定值,則D正確.故選ACD.
7.(2022學(xué)年安徽省滁州市部分學(xué)校高二下學(xué)期4月聯(lián)考)已知橢圓C的離心率為,則橢圓C的長(zhǎng)軸長(zhǎng)與短軸長(zhǎng)的比值為______.
【答案】
【解析】由題設(shè),解得,所以長(zhǎng)軸長(zhǎng)與短軸長(zhǎng)的比值為.
8.(2022學(xué)年江蘇省鎮(zhèn)江市丹陽(yáng)高中高二上學(xué)期12月月考)已知橢圓:的離心率為,過(guò)右焦點(diǎn)F且傾斜角為的直線與橢圓形成的弦長(zhǎng)為,且橢圓上存在4個(gè)點(diǎn)M,N,P,Q構(gòu)成矩形,則矩形MNPQ面積的最大值為_________.
【答案】4
【解析】由于,所以,,故橢圓方程為:,設(shè)過(guò)右焦點(diǎn)F的直線為,與橢圓方程聯(lián)立得:,設(shè)直線與橢圓的兩交點(diǎn)為,則由,,故,解得:,則,,所以橢圓方程為:,不妨設(shè)點(diǎn)M位于第一象限,坐標(biāo)為,則,矩形MNPQ面積為,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),等號(hào)成立,故矩形MNPQ面積最大值為4
9.(2021-2022學(xué)年北京市清華大學(xué)附屬中學(xué)高二下學(xué)期統(tǒng)練)已知橢圓:的左,右頂點(diǎn)分別為,,,點(diǎn)是橢圓上一動(dòng)點(diǎn)(不與點(diǎn),不重合),的面積的最大值為.過(guò)點(diǎn)作的垂線,交直線于點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)求證:,,三點(diǎn)在同一條直線上.
【解析】 (1)依題意,即,
設(shè),,則,所以,
又因?yàn)榍?,所以?br>所以橢圓方程為;
(2)由(1)可得,
設(shè),,則,所以
所以,令,則,即
所以,,
由,即,所以,
所以,,三點(diǎn)在同一條直線上
10.(2022學(xué)年黑龍江省大慶外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高二上學(xué)期期末)已知定點(diǎn),圓:,點(diǎn)Q為圓上動(dòng)點(diǎn),線段MQ的垂直平分線交NQ于點(diǎn)P,記P的軌跡為曲線C.
(1)求曲線C的方程;
(2)過(guò)點(diǎn)M與N作平行直線和,分別交曲線C于點(diǎn)A,B和點(diǎn)D,E,求四邊形ABDE面積的最大值.
【解析】 (1)由題意可得,
所以動(dòng)點(diǎn)P的軌跡是以M,N為焦點(diǎn),長(zhǎng)軸長(zhǎng)為4的橢圓,即曲線C的方程為:;
(2)由題意可設(shè)的方程為,
聯(lián)立方程得,
設(shè),,則由根與系數(shù)關(guān)系有,
所以
,
根據(jù)橢圓的對(duì)稱性可得,與的距離即為點(diǎn)M到直線的距離,為,
所以四邊形ABDE面積為,令得,
由對(duì)勾函數(shù)性質(zhì)可知:當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),四邊形ABDE面積取得最大值為6.
標(biāo)準(zhǔn)方程
eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1 (a>b>0)
eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0)
圖形
性
質(zhì)
范圍
-a≤x≤a
-b≤y≤b
-b≤x≤b
-a≤y≤a
對(duì)稱性
對(duì)稱軸:坐標(biāo)軸 對(duì)稱中心:原點(diǎn)
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)軸A1A2的長(zhǎng)為2a;短軸B1B2的長(zhǎng)為2b
焦距
|F1F2|=2c
離心率
e=eq \f(c,a)∈(0,1)
a,b,c的關(guān)系
a2=b2+c2
這是一份新高一數(shù)學(xué)暑期銜接教材第14講-函數(shù)的奇偶性與單調(diào)性,共5頁(yè)。
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