1.橢圓的定義
(1)定義:平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離的和等于常數(shù)(大于|F1F2|)的點(diǎn)的軌跡.
(2)焦點(diǎn):兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2.
(3)焦距:兩焦點(diǎn)間的距離|F1F2|;半焦距:焦距的一半.
2.橢圓的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)
微思考
1.在橢圓的定義中,若2a=|F1F2|或2a0)與eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0)的焦距相等.( √ )
題組二 教材改編
2.已知F1(-3,0),F(xiàn)2(3,0),若點(diǎn)P到F1,F(xiàn)2的距離之和為10,則P點(diǎn)的軌跡方程是
____________.
答案 eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1
解析 因?yàn)閨PF1|+|PF2|=10>|F1F2|=6,所以點(diǎn)P的軌跡是以F1,F(xiàn)2為焦點(diǎn)的橢圓,其中a=5,c=3,b=eq \r(a2-c2)=4,故點(diǎn)P的軌跡方程為eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1.
3.若橢圓eq \f(x2,10-m)+eq \f(y2,m-2)=1的焦距為4,則m=________.
答案 4或8
解析 當(dāng)焦點(diǎn)在x軸上時(shí),10-m>m-2>0,
10-m-(m-2)=4,∴m=4.
當(dāng)焦點(diǎn)在y軸上時(shí),m-2>10-m>0,m-2-(10-m)=4,∴m=8.∴m=4或8.
4.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,橢圓C的中心為原點(diǎn),焦點(diǎn)F1,F(xiàn)2在x軸上,離心率為eq \f(\r(2),2).過F1的直線l交C于A,B兩點(diǎn),且△ABF2的周長為16,那么橢圓C的方程為________.
答案 eq \f(x2,16)+eq \f(y2,8)=1
解析 如圖,設(shè)橢圓方程為eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),
由橢圓的定義可知,|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a,又△ABF2的周長為16,
所以|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=16,
即4a=16,a=4,又e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(2),2),
則c=2eq \r(2),b=eq \r(a2-c2)=2eq \r(2),
故橢圓C的方程為eq \f(x2,16)+eq \f(y2,8)=1.
5.已知點(diǎn)P是橢圓eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1上y軸右側(cè)的一點(diǎn),且以點(diǎn)P及焦點(diǎn)F1,F(xiàn)2為頂點(diǎn)的三角形的面積等于1,則點(diǎn)P的坐標(biāo)為__________________.
答案 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),1))或eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),-1))
解析 設(shè)P(x,y),由題意知c2=a2-b2=5-4=1,
所以c=1,則F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0).
由題意可得點(diǎn)P到x軸的距離為1,
所以y=±1,把y=±1代入eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1,
得x=±eq \f(\r(15),2),又x>0,所以x=eq \f(\r(15),2),
所以點(diǎn)P的坐標(biāo)為eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),1))或eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),-1)).
題組三 易錯(cuò)自糾
6.若方程eq \f(x2,m)+eq \f(y2,2m-1)=1表示橢圓,則m滿足的條件是____________________.
答案 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(m\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(m>\f(1,2)))且m≠1))
解析 由方程eq \f(x2,m)+eq \f(y2,2m-1)=1表示橢圓,
知eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m>0,,2m-1>0,,m≠2m-1,))解得m>eq \f(1,2)且m≠1.
7.已知橢圓eq \f(x2,5)+eq \f(y2,m)=1(m>0)的離心率e=eq \f(\r(10),5),則m的值為________.
答案 3或eq \f(25,3)
解析 若a2=5,b2=m,則c=eq \r(5-m),
由eq \f(c,a)=eq \f(\r(10),5),即eq \f(\r(5-m),\r(5))=eq \f(\r(10),5),解得m=3.
若a2=m,b2=5,
則c=eq \r(m-5).
由eq \f(c,a)=eq \f(\r(10),5),即eq \f(\r(m-5),\r(m))=eq \f(\r(10),5),
解得m=eq \f(25,3).
綜上,m=3或eq \f(25,3).
8.已知點(diǎn)A(-2,0),B(0,1)在橢圓C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)上,則橢圓C的方程為________;若直線y=eq \f(1,2)x交橢圓C于M,N兩點(diǎn),則|MN|=________.
答案 eq \f(x2,4)+y2=1 eq \r(10)
解析 由題意可知,橢圓C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)中,
由點(diǎn)A(-2,0),B(0,1)且焦點(diǎn)在x軸上,得a=2,b=1,
∴橢圓C的方程為eq \f(x2,4)+y2=1;
設(shè)Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x1,y1)),Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2,y2))(x1>0),則eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(x2,4)+y2=1,,y=\f(1,2)x,))
解得x1=eq \r(2),y1=eq \f(\r(2),2),x2=-eq \r(2),y2=-eq \f(\r(2),2),
則|MN|=eq \r(?\r(2)+\r(2)?2+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)+\f(\r(2),2)))2)=eq \r(10).
第1課時(shí) 橢圓及其性質(zhì)
題型一 橢圓的定義及應(yīng)用
例1 (1)如圖,圓O的半徑為定長r,A是圓O內(nèi)一個(gè)定點(diǎn),P是圓上任意一點(diǎn),線段AP的垂直平分線l和半徑OP相交于點(diǎn)Q,當(dāng)點(diǎn)P在圓上運(yùn)動(dòng)時(shí),點(diǎn)Q的軌跡是( )
A.橢圓 B.雙曲線
C.拋物線 D.圓
答案 A
解析 連接QA(圖略).
由已知得|QA|=|QP|.
所以|QO|+|QA|=|QO|+|QP|=|OP|=r.
又因?yàn)辄c(diǎn)A在圓內(nèi),所以|OA|2)上一點(diǎn),F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為C的左、右焦點(diǎn),且∠F1PF2=60°,則△PF1F2的面積為________.
答案 eq \f(4\r(3),3)
解析 由題意知,c=eq \r(a2-4).又∠F1PF2=60°,|F1P|+|PF2|=2a,|F1F2|=2eq \r(a2-4),
∴|F1F2|2=(|F1P|+|PF2|)2-2|F1P||PF2|-2|F1P|·|PF2|cs 60°=4a2-3|F1P|·|PF2|=4a2-16,
∴|F1P|·|PF2|=eq \f(16,3),
∴ SKIPIF 1 < 0 =eq \f(1,2)|F1P|·|PF2|sin 60°=eq \f(1,2)×eq \f(16,3)×eq \f(\r(3),2)=eq \f(4\r(3),3).
若將本例(2)中“∠F1PF2=60°”改成“PF1⊥PF2”,求△PF1F2的面積.
解 ∵PF1⊥PF2,
∴|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=4(a2-4)=4a2-16,
又|PF1|+|PF2|=2a,
∴|PF1|·|PF2|=8,
∴ SKIPIF 1 < 0 =4.
思維升華 橢圓定義的應(yīng)用技巧
(1)橢圓定義的應(yīng)用主要有:求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,求焦點(diǎn)三角形的周長、面積及弦長、最值和離心率等.
(2)通常將定義和余弦定理結(jié)合使用求解關(guān)于焦點(diǎn)三角形的周長和面積問題.
跟蹤訓(xùn)練1 (1)設(shè)P是橢圓eq \f(x2,16)+eq \f(y2,9)=1上一點(diǎn),F(xiàn)1,F(xiàn)2分別是橢圓的左、右焦點(diǎn),若|PF1|·|PF2|=12,則∠F1PF2的大小為________.
答案 60°
解析 由橢圓eq \f(x2,16)+eq \f(y2,9)=1,
可得2a=8,設(shè)eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(PF1))=m,eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(PF2))=n,
可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m+n=2a=8,,mn=12,,4c2=28=m2+n2-2mncs∠F1PF2,))
化簡(jiǎn)可得cs∠F1PF2=eq \f(1,2),∴∠F1PF2=60°.
(2)已知F是橢圓5x2+9y2=45的左焦點(diǎn),P是此橢圓上的動(dòng)點(diǎn),A(1,1)是一定點(diǎn),則|PA|+|PF|的最大值為________,最小值為________.
答案 6+eq \r(2) 6-eq \r(2)
解析 橢圓方程化為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,5)=1,
設(shè)F1是橢圓的右焦點(diǎn),則F1(2,0),
∴|AF1|=eq \r(2),
∴|PA|+|PF|=|PA|-|PF1|+6,
又-|AF1|≤|PA|-|PF1|≤|AF1|(當(dāng)P,A,F(xiàn)1共線時(shí)等號(hào)成立),
∴|PA|+|PF|的最大值為6+eq \r(2),最小值為6-eq \r(2).
題型二 橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程
例2 (1)已知中心在原點(diǎn)的橢圓C的右焦點(diǎn)為F(1,0),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(y2,2)=1 D.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1
答案 D
解析 由題意可知橢圓焦點(diǎn)在x軸上,
所以設(shè)橢圓方程為eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),
由題意可知c=1,e=eq \f(c,a)=eq \f(1,2),
可得a=2,又a2=b2+c2,可得b2=3,
所以橢圓方程為eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1.
(2)過點(diǎn)(eq \r(3),-eq \r(5)),且與橢圓eq \f(y2,25)+eq \f(x2,9)=1有相同焦點(diǎn)的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為________.
答案 eq \f(y2,20)+eq \f(x2,4)=1
解析 方法一 (待定系數(shù)法)設(shè)所求橢圓方程為eq \f(y2,25-k)+eq \f(x2,9-k)=1(k|F1F2|;利用待定系數(shù)法要先定形(焦點(diǎn)位置),再定量,也可把橢圓方程設(shè)為mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)的形式.
(2)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程的兩個(gè)應(yīng)用
①方程eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1與eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=λ(λ>0)有相同的離心率.
②與橢圓eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)共焦點(diǎn)的橢圓系方程為eq \f(x2,a2+k)+eq \f(y2,b2+k)=1(a>b>0,k+b2>0),恰當(dāng)運(yùn)用橢圓系方程,可使運(yùn)算簡(jiǎn)便.
跟蹤訓(xùn)練2 (1)(多選)已知橢圓的長軸長為10,其焦點(diǎn)到中心的距離為4,則這個(gè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程可以為( )
A.eq \f(x2,100)+eq \f(y2,84)=1 B.eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1
C.eq \f(x2,84)+eq \f(y2,100)=1 D.eq \f(x2,9)+eq \f(y2,25)=1
答案 BD
解析 因?yàn)闄E圓的長軸長為10,其焦點(diǎn)到中心的距離為4,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2a=10,,c=4,))解得a=5,b2=25-16=9.所以當(dāng)橢圓的焦點(diǎn)在x軸上時(shí),橢圓方程為eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1;當(dāng)橢圓的焦點(diǎn)在y軸上時(shí),橢圓方程為eq \f(x2,9)+eq \f(y2,25)=1.
(2)(2020·泉州模擬)已知橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)為F1(-eq \r(5),0),F(xiàn)2(eq \r(5),0),M是橢圓上一點(diǎn),若MF1⊥MF2,|MF1|·|MF2|=8,則該橢圓的方程是( )
A.eq \f(x2,7)+eq \f(y2,2)=1 B.eq \f(x2,2)+eq \f(y2,7)=1
C.eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1 D.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,9)=1
答案 C
解析 設(shè)|MF1|=m,|MF2|=n,
因?yàn)镸F1⊥MF2,|MF1|·|MF2|=8,|F1F2|=2eq \r(5),
所以m2+n2=20,mn=8,
所以(m+n)2=36,所以m+n=2a=6,所以a=3.
因?yàn)閏=eq \r(5),所以b=eq \r(a2-c2)=2.
所以橢圓的方程是eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1.
題型三 橢圓的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)
命題點(diǎn)1 離心率
例3 (1)已知F1,F(xiàn)2是橢圓C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn),A是C的左頂點(diǎn),點(diǎn)P在過A且斜率為eq \f(\r(3),6)的直線上,△PF1F2為等腰三角形,∠F1F2P=120°,則C的離心率為( )
A.eq \f(2,3) B.eq \f(1,2) C.eq \f(1,3) D.eq \f(1,4)
答案 D
解析 如圖,作PB⊥x軸于點(diǎn)B.
由題意可設(shè)|F1F2|=|PF2|=2,則c=1,
由∠F1F2P=120°,
可得|PB|=eq \r(3),|BF2|=1,
故|AB|=a+1+1=a+2,
tan∠PAB=eq \f(|PB|,|AB|)=eq \f(\r(3),a+2)=eq \f(\r(3),6),
解得a=4,所以e=eq \f(c,a)=eq \f(1,4).
(2)過橢圓C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)作x軸的垂線,交C于A,B兩點(diǎn),直線l過C的左焦點(diǎn)和上頂點(diǎn).若以AB為直徑的圓與l存在公共點(diǎn),則C的離心率的取值范圍是( )
A.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(5),5))) B.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(5),5),1))
C.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(2),2))) D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),1))
答案 A
解析 由題設(shè)知,直線l:eq \f(x,-c)+eq \f(y,b)=1,即bx-cy+bc=0,以AB為直徑的圓的圓心為(c,0),根據(jù)題意,將x=c代入橢圓C的方程,得y=±eq \f(b2,a),即圓的半徑r=eq \f(b2,a).又圓與直線l有公共點(diǎn),所以eq \f(2bc,\r(b2+c2))≤eq \f(b2,a),化簡(jiǎn)得2c≤b,平方整理得a2≥5c2,所以e=eq \f(c,a)≤eq \f(\r(5),5).又0

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