高二数学椭圆及其标准方程1
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2.1.1 椭圆及其标准方程问题导学一、椭圆的定义及应用活动与探究1(1)椭圆x 225+y 29=1上一点P 到一个焦点的距离为5,则P 到另一个焦点的距离为( )A .5B .6C .4D .10(2)已知F 1,F 2是椭圆x 216+y 29=1的两焦点,过点F 2的直线交椭圆于A ,B 两点,在△AF 1B中,若有两边之和是10,则第三边的长度为______.迁移与应用 设F 1,F 2分别是椭圆E :x 2+y 2b 2=1(0<b <1)的左、右焦点,过F 1的直线l 与E 相交于A ,B 两点,且|AF 2|,|AB |,|BF 2|成等差数列,则|AB |=______.椭圆的定义能够对一些距离进行相互转化,简化解题过程.因此,解题过程中遇到涉及曲线上的点到焦点的距离问题时,应先考虑是否能够利用椭圆的定义求解.椭圆上一点P 与椭圆的两焦点F 1,F 2构成的△F 1PF 2称为焦点三角形,解关于椭圆中的焦点三角形问题时要充分利用椭圆的定义、三角形中的正弦定理、余弦定理等知识,对于求焦点三角形的面积,若已知∠F 1PF 2,可利用S =12ab sin C 把|PF 1||PF 2|看成一个整体,运用公式|PF 1|2+|PF 2|2=(|PF 1|+|PF 2|)2-2|PF 1||PF 2|及余弦定理求出|PF 1||PF 2|,而无需单独求出,这样可以减少运算量.二、椭圆的标准方程及应用活动与探究2求适合下列条件的椭圆的标准方程:(1)两个焦点的坐标分别为F 1(-4,0),F 2(4,0),并且椭圆上一点P 与两焦点的距离的和等于10;(2)焦点分别为(0,-2),(0,2),经过点(4,32); (3)经过两点(2,-2),⎝⎛⎭⎫-1,142.迁移与应用1.若方程x 25-k +y 2k -3=1表示焦点在x 轴上的椭圆,则k 的取值范围是__________.2.两焦点坐标分别为(3,0)和(-3,0)且经过点(5,0)的椭圆的标准方程为__________.(1)利用待定系数法求椭圆的标准方程的步骤可总结如下:①由焦点坐标确定方程是x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),还是y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0);②运用定义、平方关系等求出a ,b . (2)当焦点不确定时,可设方程为Ax 2+By 2=1(A >0,B >0,且A ≠B ),这样可以避免讨论.三、焦点三角形问题活动与探究3如图所示,已知椭圆的方程为x 24+y 23=1,若点P 在第二象限,且∠PF 1F 2=120°,求△PF 1F 2的面积.迁移与应用已知P 是椭圆x 225+y 29=1上一点,F 1,F 2是椭圆的两个焦点,∠F 1PF 2=60°,求△F 1PF 2的面积.四、与椭圆有关的轨迹问题活动与探究4(1)已知圆x 2+y 2=9,从这个圆上任意一点P 向x 轴作垂线段PP ′,点M 在PP ′上,并且PM →=2MP ′→,求点M 的轨迹.(2)已知在△ABC 中,|BC |=6,周长为16,那么顶点A 在怎样的曲线上运动?迁移与应用如图,在圆C :(x +1)2+y 2=25内有一点A (1,0),Q 为圆C 上一点,AQ 的垂直平分线与C ,Q 的连线交于点M ,求点M 的轨迹方程.解决与椭圆有关的轨迹问题,一般有两种方法: (1)定义法用定义法求椭圆方程的思路是:先观察、分析已知条件,看所求动点轨迹是否符合椭圆的定义.若符合椭圆的定义,则用待定系数法求解即可.(2)相关点法有些问题中的动点轨迹是由另一动点按照某种规律运动而形成的,只要把所求动点的坐标“转移”到另一个动点在运动中所遵循的条件中去,即可解决问题,这种方法称为相关点法.用相关点法求轨迹方程的步骤:①设所求轨迹上的动点P (x ,y ),再设具有某种运动规律f (x ,y )=0上的动点Q (x ′,y ′);②找出P ,Q 之间坐标的关系,并表示为⎩⎪⎨⎪⎧x ′=φ1x ,y ,y ′=φ2x ,y ;③将x ′,y ′代入f (x ,y )=0, 即得所求轨迹方程. 答案: 课前·预习导学 【预习导引】1.距离之和 常数 两个定点 两焦点间的距离 |MF 1|+|MF 2|=2a预习交流1 (1)提示:当2a =|F 1F 2|时,点M 的轨迹是线段F 1F 2;当2a <|F 1F 2|时,点M 的轨迹不存在.(2)提示:B2.x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0) y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0) F 1(-c,0),F 2(c,0) F 1(0,-c ),F 2(0,c )a2=b2+c2预习交流2(1)提示:相同点:它们都有a>b>0,a2=b2+c2,焦距都是2c,椭圆上的点到两焦点距离的和均为2a.方程右边为1,左边是两个非负分式的和,并且分母不相等.不同点:两类椭圆的焦点位置不同,即焦点所在坐标轴不同,因此焦点坐标也不相同,焦点在x轴上的椭圆两焦点坐标分别为(-c,0)和(c,0),焦点在y轴上的椭圆两焦点坐标分别为(0,-c)和(0,c).当椭圆焦点在x轴上时,含x2项的分母大;当椭圆焦点在y轴上时,含y2项的分母大.(2)提示:534(4,0),(-4,0)课堂·合作探究【问题导学】活动与探究1(1)思路分析:求出a→|PF1|+|PF2|=2a>|F1F2|→求出P到另一个焦点的距离A解析:点P到椭圆的两个焦点的距离之和为2a=10,10-5=5.(2)思路分析:结合图形,利用定义求第三边.6解析:由已知a2=16,a=4.从而由椭圆定义得|AF1|+|AF2|=2a=8,|BF1|+|BF2|=2a=8,∴△AF1B的周长为|AF1|+|AB|+|BF1|=16.又知三角形有两边之和为10,∴第三边的长度为6.迁移与应用43解析:由椭圆定义知|AF2|+|AB|+|BF2|=4,又2|AB|=|AF2|+|BF2|,所以|AB|=43.活动与探究2思路分析:(1)由已知可得a,c的值,由b2=a2-c2可求出b,再根据焦点位置写出椭圆的方程.(2)利用两点间的距离公式求出2a ,再写方程;也可用待定系数法.(3)利用待定系数法,但需讨论焦点的位置.也可利用椭圆的一般方程Ax 2+By 2=1(A >0,B >0, A ≠B )直接求A ,B 得方程.解:(1)由题意可知椭圆的焦点在x 轴上,且c =4,2a =10, 所以a =5,b =a 2-c 2=25-16=3.所以椭圆的标准方程为x 225+y 29=1.(2)(方法一)因为椭圆的焦点在y 轴上, 所以可设它的标准方程为y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0).由椭圆的定义知2a =(4-0)2+(32+2)2+(4-0)2+(32-2)2=12,所以a =6. 又c =2,所以b =a 2-c 2=42. 所以椭圆的标准方程为y 236+x 232=1.(方法二)因为椭圆的焦点在y 轴上, 所以可设其标准方程为y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0).由题意得⎩⎪⎨⎪⎧18a 2+16b 2=1,a 2=b 2+4,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=36,b 2=32.所以椭圆的标准方程为y 236+x 232=1.(3)(方法一)若椭圆的焦点在x 轴上, 设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0).由已知条件得⎩⎨⎧4a 2+2b 2=1,1a 2+144b 2=1,解得⎩⎨⎧1a 2=18,1b 2=14.所以所求椭圆的标准方程为x 28+y 24=1.同理可得:焦点在y 轴上的椭圆不存在.综上,所求椭圆的标准方程为x 28+y 24=1.(方法二)设椭圆的一般方程为Ax 2+By 2=1(A >0,B >0,A ≠B ). 将两点(2,-2),⎝⎛⎭⎫-1,142代入, 得⎩⎪⎨⎪⎧4A +2B =1,A +144B =1,解得⎩⎨⎧A =18,B =14,所以所求椭圆的标准方程为x 28+y 24=1.迁移与应用1.(3,4) 解析:由已知得⎩⎪⎨⎪⎧5-k >k -3,k -3>0,解得3<k <4.2.x 225+y 216=1 解析:易知c =3,a =5,则b 2=a 2-c 2=16. 又椭圆的焦点在x 轴上, ∴所求椭圆的方程为x 225+y 216=1.活动与探究3 思路分析:由余弦定理和椭圆定义分别建立|PF 1|,|PF 2|的方程,求出|PF 1|,|PF 2|后,再求△PF 1F 2的面积.解:由已知a =2,b =3, 所以c =a 2-b 2=4-3=1,|F 1F 2|=2c =2,在△PF 1F 2中,由余弦定理,得|PF 2|2=|PF 1|2+|F 1F 2|2-2|PF 1||F 1F 2|cos 120°, 即|PF 2|2=|PF 1|2+4+2|PF 1|,① 由椭圆定义,得|PF 1|+|PF 2|=4, 即|PF 2|=4-|PF 1|,② 将②代入①解得|PF 1|=65.∴12PF F S ∆=12|PF 1|·|F 1F 2|·sin 120°=12×65×2×32=335,即△PF1F2的面积是353.迁移与应用解:在椭圆x225+y29=1中,a=5,b=3,c=4,则|F1F2|=8,|PF1|+|PF2|=10.①由余弦定理,得|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|·cos 60°=64.②①2-②得|PF1||PF2|=12.∴S=12|PF1|·|PF2|·sin 60°=12×12×32=33.活动与探究4(1)思路分析:先设出M的坐标(x,y),用x,y表示出点P的坐标代入圆方程即可.解:设点M的坐标为(x,y),点P的坐标为(x0,y0),则x0=x,y0=3y.因为P(x0,y0)在圆x2+y2=9上,所以x20+y20=9.将x0=x,y0=3y代入圆方程,得x2+9y2=9.即x29+y2=1.又y≠0,所以点M的轨迹是一个椭圆,且除去(3,0)和(-3,0)两点.(2)思路分析:利用椭圆的定义解决,最后要注意检验.解:由|AB|+|BC|+|AC|=16,|BC|=6,可得|AB|+|AC|=10>6=|BC|,故顶点A在以B,C为焦点,到两焦点距离的和等于10的一个椭圆上运动,且除去BC 直线与椭圆的两个交点.迁移与应用解:由题意知M 在线段CQ 上,从而有|CQ |=|MQ |+|MC |. 又M 在AQ 的垂直平分线上,连接AM ,则|MA |=|MQ |, ∴|MA |+|MC |=|CQ |=5>|AC |=2.∴M 的轨迹是以C (-1,0),A (1,0)为焦点的椭圆,且2a =5, ∴a =52,c =1,b 2=a 2-c 2=214.∴M 的轨迹方程为x 2254+y 2214=1,即4x 225+4y 221=1.当堂检测1.设P 是椭圆22=12516x y +上的点,若F 1,F 2是椭圆的两个焦点,则|PF 1|+|PF 2|等于( ) A .4 B .5 C .8 D .10 答案:D 解析:由椭圆定义知|PF 1|+|PF 2|=2a . ∵a 2=25,∴2a =10. ∴|PF 1|+|PF 2|=10.2.椭圆22=1167x y +的焦点坐标为( ) A .(-4,0)和(4,0) B .(0,)和(0) C .(-3,0)和(3,0) D .(0,-9)和(0,9)答案:C 解析:由已知椭圆的焦点在x 轴上,且a 2=16,b 2=7, ∴c 2=9,c =3.∴椭圆的焦点坐标为(-3,0)和(3,0).3.已知椭圆的焦点是F 1,F 2,P 是椭圆上的一个动点,如果延长F 1P 到Q ,使得|PQ |=|PF 2|,那么动点Q 的轨迹是( )A .圆B .椭圆C .抛物线D .无法确定答案:A解析:由题意得|PF1|+|PF2|=2a(a为大于零的常数,且2a>|F1F2|),|PQ|=|PF2|,∴|PF1|+|PF2|=|PF1|+|PQ|=2a,即|F1Q|=2a.∴动点Q到定点F1的距离等于定长2a,故动点Q的轨迹是圆.4.已知P是椭圆22=12516x y+上一点,F1,F2为焦点,且∠F1PF2=90°,则△PF1F2的面积是______.答案:16解析:由椭圆定义知:|PF1|+|PF2|=2a=10,①又∵∠F1PF2=90°,∴|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=4c2=36.②①2-②得|PF1|·|PF2|=32.∴S=12|PF1|·|PF2|=16.5.已知椭圆22=1259x y+上一点M到左焦点F1的距离为6,N是MF1的中点,则|ON|=______.答案:2解析:设右焦点为F2,连接F2M,∵O为F1F2的中点,N是MF1的中点,∴|ON|=12|MF2|.又∵|MF1|+|MF2|=2a=10,|MF1|=6,∴|MF2|=4,∴|ON|=2.。
椭圆及标准方程、几何性质一、椭圆定义及标准方程【知识要点】 1. 椭圆的定义第一定义:平面内,到两定点21,F F 距离之和等于定长(大于21F F )的点的轨迹叫椭圆. 第二定义:平面内与一定点F 和一条定直线)(l F l ∉的距离之比是常数))1,0((∈e e 的点的轨迹叫椭圆. 2. 椭圆的方程(1)标准方程: )0(12222>>=+b a b y a x 或 )0(12222>>=+b a by a y(2)一般方程:),0,0(122B A B A By Ax ≠>>=+ 【基础训练】1.已知点)2,0(1-F ,)2,0(2F ,动点P 满足621=+PF PF ,则动点P 的轨迹是( ) A.椭圆B.双曲线C.线段D.射线2.已知椭圆192522=+y x 上一点P 到椭圆一个焦点的距离为5,则P 到另一个焦点的距离为( ) A.2B.3C.4D.53.到两定点)0,2(),0,2(B A -的距离之和为8的动点的轨迹方程为 。
4.两个焦点的坐标分别为)0,2(),0,2(-,并且经过)3,2(的椭圆的标准方程是 。
【典例精析】例1.【标准方程的识别】方程13522=++-my m x 表示焦点在y 轴上的椭圆,则m 的范围是( )A.53<<-mB.51<<mC.13<<-mD.43<<-m 例2.【求标准方程】根据下列条件分别求出椭圆的的方程. (1)和椭圆364922=+y x 有相同的焦点,经过点)3,2(-Q .(2)中心在原点,焦点在x 轴上,从一个焦点看短轴的两端点的视角为直角且这个焦点到长轴上较近的顶点的距离为510-.例3.(2011全国)在平面直角坐标系中,椭圆C 的中心为原点,焦点21,F F 在x 轴上,离心率为22 过点1F 的直线l 交C 于B A ,两点,且2ABF ∆的周长为16,那么C 的方程为 。
P F 2F 1彗星太阳2.2.1椭圆及其标准方程(一)【自主学习】1997年初,中国科学院紫金山天文台发布了一条消息,从1997年2月中旬起,海尔·波普彗星将逐渐接近地球,过4月以后,又将渐渐离去,并预测3000年后,它还将光临地球上空 1997年2月至3月间,许多人目睹了这一天文现象天文学家是如何计算出彗星出现的准确时间呢?原来,海尔·波普彗星运行的轨道是一个椭圆,通过观察它运行中的一些有关数据,可以推算出它的运行轨道的方程,从而算出它运行周期及轨道的的周长 通过手工操作演示椭圆的形成,得出椭圆的定义:注意:椭圆定义中容易遗漏的两处地方: (1)两个定点---两点间距离确定(2)绳长--轨迹上任意一点到两定点距离之和确定思考:定义中,“定值大于12||F F ”是必要条件.当22a c =时,动点轨迹是 __________________;而当22a c <时,动点轨迹 .如图,取过焦点21,F F 的直线为x 轴,线段21F F 的垂直平分线为y 轴设),(y x P 为椭圆上的任意一点,椭圆的焦距是c 2(0>c ).则)0,(),0,(21c F c F -,又设M 与21,F F 距离之和等于a 2(c a 22>)(常数){}a PF PF P P221=+=∴,试根据求曲线方程的一般步骤求椭圆的轨迹方程。
注意:若坐标系的选取不同,可得到椭圆的不同的方程 (请写出焦点在y 轴上标准方程)【自主检测】 1.椭圆221259x y +=上一点P 到一个焦点的距离为5,则P 到另一个焦点的距离为 ( )A.5B.6C.4D.102.椭圆221169x y +=的焦距是 ,焦点坐标为 ;若CD 为过左焦点1F 的弦,则CD F 2∆的周长为【目标检测】1.椭圆11692522=+y x 的焦点坐标是 ( )A.(±5,0)B.(0,±5)C.(0,±12)D.(±12,0)2. 椭圆22110036x y +=上一点P 到焦点1F 的距离等于6,则点P 到另一个焦点2F 的距离是3.方程1422=+ky x 的曲线是焦点在y 轴上的椭圆 ,求k 的取值范围【总结提升】理解椭圆的定义,熟练掌握椭圆的标准方程;注意利用椭圆的定义求解相关题型.。
高二数学教案椭圆及其标准方程9篇椭圆及其标准方程 1教学目标1.把握椭圆的定义,把握椭圆标准方程的两种形式及其推导过程;2.能根据条件确定椭圆的标准方程,把握运用待定系数法求椭圆的标准方程;3.通过对椭圆概念的引入教学,培养学生的观察能力和探索能力;4.通过椭圆的标准方程的推导,使学生进一步把握求曲线方程的一般方法,并渗透数形结合和等价转化的思想方法,提高运用坐标法解决几何问题的能力;5.通过让学生大胆探索椭圆的定义和标准方程,激发学生学习数学的积极性,培养学生的学习爱好和创新意识.教学建议教材分析1. 知识结构2.重点难点分析重点是椭圆的定义及椭圆标准方程的两种形式.难点是椭圆标准方程的建立和推导.关键是把握建立坐标系与根式化简的方法.椭圆及其标准方程这一节教材整体来看是两大块内容:一是椭圆的定义;二是椭圆的标准方程.椭圆是圆锥曲线这一章所要研究的三种圆锥曲线中首先碰到的,所以教材把对椭圆的研究放在了重点,在双曲线和抛物线的教学中巩固和应用.先讲椭圆也与第七章的圆的方程衔接自然.学好椭圆对于学生学好圆锥曲线是非常重要的.(1)对于椭圆的定义的理解,要抓住椭圆上的点所要满足的条件,即椭圆上点的几何性质,可以对比圆的定义来理解.另外要注重到定义中对“常数”的限定即常数要大于 .这样规定是为了避免出现两种非凡情况,即:“当常数等于时轨迹是一条线段;当常数小于时无轨迹”.这样有利于集中精力进一步研究椭圆的标准方程和几何性质.但讲解椭圆的定义时注重不要忽略这两种非凡情况,以保证对椭圆定义的准确性.(2)根据椭圆的定义求标准方程,应注重下面几点:①曲线的方程依靠于坐标系,建立适当的坐标系,是求曲线方程首先应该注重的地方.应让学生观察椭圆的图形或根据椭圆的定义进行推理,发现椭圆有两条互相垂直的对称轴,以这两条对称轴作为坐标系的两轴,不但可以使方程的推导过程变得简单,而且也可以使最终得出的方程形式整洁和简洁.②设椭圆的焦距为 ,椭圆上任一点到两个焦点的距离为 ,令 ,这些措施,都是为了简化推导过程和最后得到的方程形式整洁、简洁,要让学生认真领会.③在方程的推导过程中碰到了无理方程的化简,这既是我们今后在求轨迹方程时经常碰到的问题,又是学生的难点.要注重说明这类方程的化简方法:①方程中只有一个根式时,需将它单独留在方程的一侧,把其他项移至另一侧;②方程中有两个根式时,需将它们分别放在方程的两侧,并使其中一侧只有一项.④教科书上对椭圆标准方程的推导,实际上只给出了“椭圆上点的坐标都适合方程“而没有证实,”方程的解为坐标的点都在椭圆上”.这实际上是方程的同解变形问题,难度较大,对同学们不作要求.(3)两种标准方程的椭圆异同点中心在原点、焦点分别在轴上, 轴上的椭圆标准方程分别为: , .它们的相同点是:外形相同、大小相同,都有 , .不同点是:两种椭圆相对于坐标系的位置不同,它们的焦点坐标也不同.椭圆的焦点在轴上标准方程中项的分母较大;椭圆的焦点在轴上标准方程中项的分母较大.另外,形如中,只要 , , 同号,就是椭圆方程,它可以化为 .(4)教科书上通过例3介绍了另一种求轨迹方程的常用方法——中间变量法.例3有三个作用:第一是教给学生利用中间变量求点的轨迹的方法;第二是向学生说明,假如求得的点的轨迹的方程形式与椭圆的标准方程相同,那么这个轨迹是椭圆;第三是使学生知道,一个圆按某一个方向作伸缩变换可以得到椭圆.教法建议(1)使学生了解圆锥曲线在生产和科学技术中的应用,激发学生的学习爱好.为激发学生学习圆锥曲线的爱好,体会圆锥曲线知识在实际生活中的作用,可由实际问题引入,从中提出圆锥曲线要研究的问题,使学生对所要研究的内容心中有数,如书中所给的例子,还可以启发学生寻找身边与圆锥曲线有关的例子。