椭圆的标准方程3
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椭圆定义及其标准方程椭圆是平面上到两个定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点P的轨迹。
这两个定点F1和F2称为椭圆的焦点,常数2a称为椭圆的长轴长。
椭圆的长轴的中点O称为椭圆的中心,短轴的长度称为椭圆的短轴长。
椭圆的离心率e是一个小于1的正数,它等于焦距与长轴长之比的一半。
椭圆的标准方程是x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1,其中a和b分别为椭圆的长轴长和短轴长。
在坐标系中,椭圆的中心位于原点O(0, 0),长轴与x轴平行,短轴与y轴平行。
椭圆的定义和标准方程给出了椭圆的基本特征,下面我们来详细解释一下椭圆的性质和应用。
首先,椭圆是一种闭合的曲线,它在平面上呈现出一种椭圆形状,具有两个对称轴,分别是长轴和短轴。
椭圆的离心率决定了椭圆的形状,当离心率接近于0时,椭圆趋近于圆形;当离心率接近于1时,椭圆趋近于长条形。
其次,椭圆在几何光学、天文学、工程学等领域有着广泛的应用。
在几何光学中,椭圆镜可以将平行光线聚焦到一个焦点上,因此被广泛应用于激光器、望远镜等光学设备中。
在天文学中,行星和卫星的轨道往往呈现出椭圆形状,根据椭圆的性质可以精确描述它们的运动轨迹。
在工程学中,椭圆的形状被广泛运用于汽车、飞机等机械设备的设计中,以提高性能和效率。
另外,椭圆还具有许多有趣的数学性质。
例如,椭圆的面积可以用长轴和短轴的长度来表示,即πab,其中π为圆周率。
椭圆还具有反射性质,即光线从一个焦点射到椭圆上,会经过另一个焦点。
这些性质使得椭圆成为了数学研究和实际应用中的重要对象。
总之,椭圆是一个具有丰富几何性质和广泛应用价值的数学对象,它的定义和标准方程为我们理解和利用椭圆提供了重要的基础。
通过对椭圆的深入研究和应用,我们可以更好地认识和掌握这一重要的数学概念,为科学研究和工程实践提供更多可能性。
椭圆的标准方程怎么求椭圆是解析几何中的一个重要概念,它在数学和物理学中有着广泛的应用。
椭圆的标准方程是求解椭圆特征的重要方法之一。
接下来,我们将介绍椭圆的标准方程是如何求解的。
首先,我们需要了解椭圆的定义和性质。
椭圆是平面上到两个定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点P的轨迹。
这两个定点称为焦点,常数2a称为椭圆的长轴长度。
椭圆还有一个重要的性质是,椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和等于常数2a。
椭圆还有一个短轴长度2b,满足b^2 = a^2 c^2,其中c是焦距。
接下来,我们来推导椭圆的标准方程。
假设椭圆的长轴与x轴重合,焦点在原点上方,且椭圆的中心与原点重合。
设椭圆的焦点坐标为(F1, 0)和(-F2, 0),椭圆上一点P的坐标为(x, y)。
根据椭圆的定义,我们有PF1 + PF2 = 2a,即√(x F1)^2 + y^2 + √(x+ F2)^2 + y^2 = 2a。
化简得x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1,这就是椭圆的标准方程。
如果椭圆的长轴与y轴重合,推导过程和上面类似,最终得到的标准方程为y^2/a^2 + x^2/b^2 = 1。
当椭圆的中心不在原点时,我们可以通过平移坐标系的方法将椭圆的中心平移到原点,然后再根据上面的方法求解标准方程。
最后,我们来举一个具体的例子来求解椭圆的标准方程。
假设椭圆的焦点坐标为(3, 0)和(-3, 0),离心率为2/3。
首先,我们可以计算出椭圆的长轴长度为6,根据离心率的定义可得椭圆的短轴长度为2√5。
然后,代入椭圆的标准方程x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1中,得到椭圆的标准方程为x^2/36 + y^2/20 = 1。
通过上面的介绍,我们可以得出椭圆的标准方程求解方法。
当我们了解了椭圆的定义和性质后,可以根据椭圆的焦点坐标和离心率来求解标准方程。
希望这篇文章对你有所帮助,谢谢阅读!。
椭圆的定义与标准方程(3)班级:____________ 姓名:__________________一、选择题1.若曲线x 21-k +y 21+k=1表示椭圆,则k 的取值范围是( ) A .k >1B .k <-1C .-1<k <1D .-1<k <0或0<k <12.焦点坐标为(0,3),(0,-3),长轴长为10,则椭圆的标准方程为( )A .x 2100+y 291=1 B .y 2100+x 291=1 C .y 225+x 216=1 D .x 225+y 216=1 3.已知椭圆x 28+y 2=1的左、右焦点分别为F 1,F 2,点P 在椭圆上,则|PF 1|·|PF 2|的最大值是( ) A .8 B .2 2 C .10 D .4 24.已知△ABC 的周长为20,且顶点B (0,-4),C (0,4),则顶点A 的轨迹方程为( )A .x 236+y 220=1(x ≠0) B .x 220+y 236=1(x ≠0) C .x 26+y 220=1(x ≠0) D .x 220+y 26=1(x ≠0) 5.若直线x -2y +2=0经过椭圆的一个焦点和一个顶点,则该椭圆的标准方程为( )A .x 25+y 2=1 B .x 24+y 25=1 C .x 25+y 2=1或x 24+y 25=1 D .以上答案都不对6.一个椭圆的中心在原点,焦点F 1,F 2在x 轴上,P (2,3)是椭圆上一点,且|PF 1|,|F 1F 2|,|PF 2|成等差数列,则椭圆的方程为 ( )A .x 28+y 26=1 B .x 216+y 26=1 C .x 24+y 22=1 D .x 28+y 24=1 7.(多选题)下列命题是真命题的是( )A .已知定点F 1(-1,0),F 2(1,0),则满足|PF 1|+|PF 2|=2的点P 的轨迹为椭圆B .已知定点F 1(-2,0),F 2(2,0),则满足|PF 1|+|PF 2|=4的点P 的轨迹为线段C .到定点F 1(-3,0),F 2(3,0)距离相等的点的轨迹为椭圆D .若点P 到定点F 1(-4,0),F 2(4,0)的距离之和等于点M (5,3)到定点F 1(-4,0),F 2(4,0)的距离之和,则点P的轨迹为椭圆二、填空题8.已知椭圆中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆与x轴的一个交点到两焦点的距离分别为3和1,则椭圆的标准方程为.9.已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点P1(6,1),P2(-3,-2),则椭圆的方程为.10.如图所示,F1,F2分别为椭圆x2a2+y2b2=1的左、右焦点,点P在椭圆上,△POF2是面积为3的正三角形,则b2=.11.已知A(-1,0),C(1,0)是椭圆C的两个焦点,过C且垂直于x轴的直线交椭圆于M、N两点,且|MN|=3,则椭圆的方程为,若B是椭圆上一点,则△ABC的最大面积为.12.已知F1、F2是椭圆的两个焦点,P为椭圆上一点,∠F1PF2=60°,椭圆的短半轴长为b=3,则△PF1F2的面积为.三、解答题13.已知椭圆的中心在原点,且经过点P(3,0),a=3b,求椭圆的标准方程.14.P是椭圆+y2=1上的点,F1,F2是椭圆的两个焦点.(1)当∠F1PF2=60°时,求△F1PF2的面积;(2)当∠F1PF2为钝角时,求点P横坐标的取值范围.15.一动圆过定点A(2,0),且与定圆x2+4x+y2-32=0内切,求动圆圆心M的轨迹方程.椭圆的定义与标准方程(3)班级:____________ 姓名:__________________ 一、选择题1.若曲线x 21-k +y 21+k =1表示椭圆,则k 的取值范围是( )A .k >1B .k <-1C .-1<k <1D .-1<k <0或0<k <1D [∵曲线x 21-k +y 21+k =1表示椭圆,∴⎩⎪⎨⎪⎧ 1-k >0,1+k >0,1-k ≠1+k ,解得-1<k <1,且k ≠0.]2.焦点坐标为(0,3),(0,-3),长轴长为10,则椭圆的标准方程为( )A .x 2100+y 291=1B .y 2100+x 291=1C .y 225+x 216=1D .x 225+y 216=1C [由题意a =5,c =3,且焦点在y 轴上,∴b =52-32=4,∴椭圆的标准方程为y 225+x 216=1.]3.已知椭圆x 28+y 2=1的左、右焦点分别为F 1,F 2,点P 在椭圆上,则|PF 1|·|PF 2|的最大值是() A .8 B .2 2 C .10 D .4 2A [由椭圆的定义得,|PF 1|+|PF 2|=2a =42,∴|PF 1|·|PF 2|≤⎝⎛⎭⎫|PF 1|+|PF 2|22=8(当且仅当|PF 1|=|PF 2|时取等号).]4.已知△ABC 的周长为20,且顶点B (0,-4),C (0,4),则顶点A 的轨迹方程为( )A .x 236+y 220=1(x ≠0)B .x 220+y 236=1(x ≠0)C .x 26+y 220=1(x ≠0)D .x 220+y 26=1(x ≠0)B [∵△ABC 的周长为20,顶点B (0,-4),C (0,4),∴BC =8.AB +AC =20-8=12,∵12>8,∴点A 到两个定点的距离之和等于定值,∴点A 的轨迹是椭圆,焦点在y 轴上,∴a =6,c =4,∴b 2=20,∴点A 的轨迹是x 220+y 236=1(x ≠0).]5.若直线x -2y +2=0经过椭圆的一个焦点和一个顶点,则该椭圆的标准方程为( )A .x 25+y 2=1B .x 24+y 25=1 C .x 25+y 2=1或x 24+y 25=1 D .以上答案都不对C [直线与坐标轴的交点为(0,1),(-2,0),由题意知当焦点在x 轴上时,c =2,b =1,∴a 2=5,所求椭圆的标准方程为x 25+y 2=1. 当焦点在y 轴上时,b =2,c =1,∴a 2=5,所求椭圆标准方程为y 25+x 24=1.] 6.一个椭圆的中心在原点,焦点F 1,F 2在x 轴上,P (2,3)是椭圆上一点,且|PF 1|,|F 1F 2|,|PF 2|成等差数列,则椭圆的方程为 ( )A .x 28+y 26=1 B .x 216+y 26=1 C .x 24+y 22=1 D .x 28+y 24=1 A [设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0). 由点P (2,3)在椭圆上知4a 2+3b 2=1.又|PF 1|,|F 1F 2|,|PF 2|成等差数列,则|PF 1|+|PF 2|=2|F 1F 2|,即2a =2×2c ,c a =12,又c 2=a 2-b 2, 联立⎩⎪⎨⎪⎧ 4a 2+3b 2=1,c 2=a 2-b 2,得a 2=8,b 2=6,c a =12,故椭圆方程为x 28+y 26=1.] 7.(多选题)下列命题是真命题的是( )A .已知定点F 1(-1,0),F 2(1,0),则满足|PF 1|+|PF 2|=2的点P 的轨迹为椭圆B .已知定点F 1(-2,0),F 2(2,0),则满足|PF 1|+|PF 2|=4的点P 的轨迹为线段C .到定点F 1(-3,0),F 2(3,0)距离相等的点的轨迹为椭圆D .若点P 到定点F 1(-4,0),F 2(4,0)的距离之和等于点M (5,3)到定点F 1(-4,0),F 2(4,0)的距离之和,则点P 的轨迹为椭圆BD [A 中2<2,故点P 的轨迹不存在;B 中2a =|F 1F 2|=4,所以点P 的轨迹是线段F 1F 2;C 中到定点F 1(-3,0),F 2(3,0)距离相等的点的轨迹是线段F 1F 2的垂直平分线(y 轴);D 中点M (5,3)到定点F 1(-4,0),F 2(4,0)的距离之和为410>8,故点P 的轨迹为椭圆.]二、填空题 8.已知椭圆中心在坐标原点,焦点在x 轴上,椭圆与x 轴的一个交点到两焦点的距离分别为3和1,则椭圆的标准方程为 .x 24+y 23=1 [由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧ a +c =3,a -c =1.∴⎩⎪⎨⎪⎧a =2,c =1. 故b 2=a 2-c 2=3,所以椭圆方程为x 24+y 23=1.] 9.已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点P 1(6,1),P 2(-3,-2),则椭圆的方程为 .x 29+y 23=1 [设椭圆方程为mx 2+ny 2=1(m >0,n >0,且m ≠n ). ∵椭圆经过点P 1,P 2, ∴点P 1,P 2的坐标适合椭圆方程.则⎩⎪⎨⎪⎧ 6m +n =1, ①3m +2n =1, ②①②两式联立,解得⎩⎨⎧ m =19,n =13.∴所求椭圆方程为x 29+y 23=1.] 10.如图所示,F 1,F 2分别为椭圆x 2a 2+y 2b 2=1的左、右焦点,点P 在椭圆上,△POF 2是面积为3的正三角形,则b 2= .23 [由题意S △POF 2=34c 2=3,∴c =2, ∴a 2=b 2+4.∴点P 坐标为(1,3),把x =1,y =3代入椭圆方程x 2b 2+4+y 2b 2=1中得1b 2+4+3b2=1,解得b 2=23.] 11.(一题两空)已知A (-1,0),C (1,0)是椭圆C 的两个焦点,过C 且垂直于x 轴的直线交椭圆于M 、N 两点,且|MN |=3,则椭圆的方程为 ,若B 是椭圆上一点,则△ABC 的最大面积为 .x 24+y 23=1 3 [设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b 2=1,令x =c ,则y =±b 2a ,由|MN |=3,得2b 2a=3,又a 2-b 2=c 2=1,∴a 2=4,b 2=3,所以椭圆的方程为x 24+y 23=1,结合椭圆知当B 点为椭圆与y 轴交点时,S △ABC 的面积最大,此时S △ABC =12×2×3=3.] 12.已知F 1、F 2是椭圆的两个焦点,P 为椭圆上一点,∠F 1PF 2=60°,椭圆的短半轴长为b =3,则△PF 1F 2的面积为 . 3 [设|PF 1|=m ,|PF 2|=n ,则根据椭圆的定义,得m +n =2a .①又∵△F 1PF 2中,∠F 1PF 2=60°,∴根据余弦定理,得4c 2=m 2+n 2-2mn cos 60°,即m 2+n 2-mn =4c 2.② ∴①②联解,得mn =43b 2, 根据正弦定理,得△PF 1F 2的面积为:S =12mn sin 60°=12×43×3×32=3.] 三、解答题13.已知椭圆的中心在原点,且经过点P (3,0),a =3b ,求椭圆的标准方程.[解] 当焦点在x 轴上时,设其方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0).由椭圆过点P (3,0),知9a 2+0b2=1,又a =3b ,解得b 2=1,a 2=9,故椭圆的方程为x 29+y 2=1. 当焦点在y 轴上时,设其方程为y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0). 由椭圆过点P (3,0),知0a 2+9b 2=1,又a =3b ,联立解得a 2=81,b 2=9,故椭圆的方程为y 281+x 29=1. 故椭圆的标准方程为y 281+x 29=1或x 29+y 2=1. 14.P 是椭圆+y 2=1上的点,F 1,F 2是椭圆的两个焦点.(1)当∠F 1PF 2=60°时,求△F 1PF 2的面积;(2)当∠F 1PF 2为钝角时,求点P 横坐标的取值范围.解:(1)由椭圆的定义,得|PF 1|+|PF 2|=4,①且F 1(-,0),F 2(,0).在△F 1PF 2中,由余弦定理得|F 1F 2|2=|PF 1|2+|PF 2|2-2|PF 1||PF 2|cos 60°.②由①②得|PF 1||PF 2|=.所以=|PF 1||PF 2|sin ∠F 1PF 2=.(2)设点P(x,y),由已知∠F 1PF 2为钝角,得·<0,所以(x+,y)·(x-,y)<0,又y 2=1-, 所以x 2<2,解得-<x<,所以点P 横坐标的取值范围是(-,). 15.一动圆过定点A (2,0),且与定圆x 2+4x +y 2-32=0内切,求动圆圆心M 的轨迹方程.[解] 将圆的方程化为标准形式为(x +2)2+y 2=62,∴圆心坐标为B (-2,0),半径为6,如图:由于动圆M 与已知圆B 相内切,设切点为C .∴已知圆(大圆)半径与动圆(小圆)半径之差等于两圆心的距离,即|BC |-|MC |=|BM |, 而|BC |=6,|CM |=|AM |,∴|BM |+|AM |=6.根据椭圆的定义知M 的轨迹是以点B (-2,0)和点A (2,0)为焦点的椭圆,且2a =6. ∴a =3,c =2,b =a 2-c 2=5,∴所求圆心的轨迹方程为x 29+y 25=1.。
一.椭圆曲线的介绍1.域k(特征0)上的椭圆曲线可看成由下面方程的解全体再加上一个无穷远点:y2=x3+ax+b,(x,y)∈k2,a,b为k中常数,并且右边判别式Δ=−16(4a3+27b2)不等于0(即为了光滑性要求无重根)。
其上的点可以自然地有一个群结构(实数域为例,图自wiki):具体说来,取曲线上两个点P,Q,连接P,Q的直线与曲线第三个交点(其存在是因为一元三次方程有两个解在k中,那么由韦达定理第三个也在k中)记为R。
不难看出曲线y2=x3+ax+b,(x,y)∈k2关于x轴对称,R 的对称点就记为P+Q。
这样粗糙的讨论可能会有问题,因为可能会出现图中2,3,4的情况,2的情况把Q看成2重点即可,而3的情况迫使我们引入无穷远点0,规定此时和为0,而如果P,Q重合,那么我们就取切线。
定义保证如下性质:随便取一条直线,其与曲线交于三个点P,Q,R(可能有无穷远点,也可能两个点重合),那么P+Q+R=0.这个定义是“对称”的,可具体写出P+Q的表达式(利用韦达定理):P,Q不重合时:P,Q重合时:总之在椭圆曲线上有一个交换群结构,因此我们可以从y2=x3+ax+b,(x,y)∈k2的一个有理解生成新的有理解,从而得到许多有理解。
椭圆曲线在复数域的图像可以看成复平面模掉一格C/Λ,也就是一个环面:Q上图像可直观想象是实数域的椭圆曲线上的有理点:(图自《数论1 FERMAT的梦想和类域-加藤和也》)而Qp等非阿局部域及Z/pZ等有限域的情况没有很好的几何图像(当然有限域的平面是有限个点,此时椭圆曲线就是一堆点)。
此时不妨就把它看成代数几何意义上的一条曲线。
为了理解为什么椭圆曲线定义成y^2=三次多项式,我们简单讨论一番。
上面已经说过,我们希望找一些好的f,使得f=0即解全体带群结构。
而这个群结构的产生巧就巧在定义一个乘法,是把两个东西运算得到一个新东西,总共涉及3个object,而三次方程恰好有三个根,并且两个根加上方程系数完全可以求出第三个根。
椭圆的定义、标准方程与应用(例题详解)一、定义类:1、椭圆定义:椭圆是一种中心对称的图形,即椭圆的中心点与形状对称,可以通过对称轴对椭圆进行对称变换。
具体而言,当你沿着对称轴将椭圆的一段变换至另一段时,整个椭圆的线段形式都不变。
椭圆也有自己的焦点,它是椭圆的特征,椭圆上每个点到它的焦点之间的距离总是一定的。
如果一个图形有以上特征,那么它就可以称为椭圆。
2、已知点A( -2,0),B(2,0),动点P满足|PA| + |PB| = 4,求点P的轨迹。
3、已知点A( -2,0),B(2,0),动点P满足|PA| - |PB| = 2,求点P的轨迹。
二、椭圆的标准方程:1、椭圆的标准方程是一种二次曲线函数,是用来表达椭圆的函数。
2、椭圆的标准方程有两种形式,一种是椭圆的极坐标方程,一种是椭圆的笛卡尔坐标方程。
3、椭圆的极坐标方程为:①、$$r=frac{acdot b}{sqrt{a^2cdot sin^2theta + b^2cdot cos^2theta}}$$。
②、a和b分别是椭圆的长轴和短轴,$theta$是弧度。
4、椭圆的笛卡尔坐标方程为:$$frac{x^2}{a^2}+frac{y^2}{b^2}=1$$;其中,a和b分别是椭圆的长轴和短轴,$(x,y)$是椭圆上一点的坐标。
三、椭圆的面积和周长:1、椭圆的面积可以使用一下公式来计算:$$S = picdot a cdot b$$;其中,a和b分别是椭圆的长轴和短轴,S是椭圆的面积。
2、椭圆的周长也可以使用一下公式来计算:$$L = picdot sqrt{2a^2+2b^2}$$;其中,a和b分别是椭圆的长轴和短轴,L是椭圆的周长。
四、标准形式类:1、已知椭圆的方程为 + = 1(a > b > 0),过点P(2,1)且与该椭圆有一个交点的直线方程为:y-1=k(x-2),求k的取值范围。
2、已知椭圆的方程为 + = 1(a > b > 0),过点P(0,2)且与该椭圆有一个交点的直线方程为:y=x+2,求k的取值范围。
椭圆及其标准方程1.椭圆的定义:平面内与两个定点F1、F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆,这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做焦距.注意:定义中的常数用2a表示,|F1F2|用2c表示,当2a>2c>0时,轨迹为椭圆,当2a=2c 时,轨迹为线段F1F2;当2a<2c时,无轨迹.这样,椭圆轨迹一定要有2a>2c这一条件.另外,应用定义来求椭圆方程或解题时,往往比较简便.2.椭圆的标准方程当焦点在x轴上时:+ =1(a>b>0)当焦点在y轴上时:+ =1(a>b>0)注意:(1)三个量之间的关系:a2=b2+c2(2)由x2,y2的分母大小确定焦点在哪条坐标轴上,x2的分母大,焦点就在x轴上,y2的分母大,焦点就在y轴上.(3)在方程Ax2+By2=C中,只有A、B、C同号时,才可能表示椭圆方程.(4)当且仅当椭圆的中心在原点,其焦点在坐标轴上时,椭圆的方程才具有标准形式.典型例题例1 求与椭圆+ =1共焦点,且过点M(3,-2)的椭圆方程.解法一:(待定系数法)由已知椭圆方程+ =1得C2=9-4=5,且焦点在x轴上,设所求椭圆方程为+ =1又∵点M(3,-2)在椭圆上∴+ =1,得a4-18a2+45=0∴a2=15或a2=3<5=C2(舍)∴所求椭圆方程为+ =1解法二:(定义法)椭圆两焦点为F1(- ,0),F2( ,0),点M(3,-2)到这两个焦点距离之和是2a,即2a=|M1F1|+|M1F2|= + =2∴a2=15 b2=a2-c2=15-5=10∴所求椭圆方程为+ =1例2 已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点P1( ,1),P2(- ,- ),求椭圆的方程.解:设椭圆方程为mx2+ny2=1,(m>0,n>0)由题意有解得m= ,n=∴所求椭圆方程为+ =1说明:设椭圆方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0)可免讨论焦点的位置,而且计算简便.例3 已知点P在以坐标轴为对称轴的椭圆上,点P到两焦点的距离分别为和,过P作焦点所在轴的垂线恰好过椭圆的一个焦点,求椭圆方程.解:设两个焦点为F1F2,且|PF1|= ,|PF2|=由椭圆定义知2a=|PF1|+|PF2|=2 ∴a=而|PF1|>|PF2|知PF2与焦点所在的对称轴垂直.∴Rt△PF2F1中,sin∠PF1F2= =∴∠PF1F2=2C=|PF1|cos =∴b2=a2-c2=故所求方程为+ y2=1或x2+ =13.(代入法)与椭圆有关的轨迹问题:常用的方法有定义法,坐标转移法,交轨法,点差法. 例4 已知圆C1:x2+y2+4x-12=0与圆C2:x2+y2-4x=0,动圆C与C1相内切,且与C2相外切,求动圆圆心的轨迹方程.解:圆C1与C2的标准方程是(x+2)2+y2=16,(x-2)2+y2=4圆心分别为C1(-2,0),C2(2,0)设动圆P的圆心为P,半径为r,有|PC1|=4-r,|PC2|=2+r∴|PC1|+|PC2|=6>|C1C2|=4∴P点在椭圆上运动,又2a=6,2c=4,∴b2=a2-c2=5∴P的轨迹为+ =1(在已知圆C1内)例5 已知MN是椭圆+ =1(a>b>0)中垂直于长轴的动弦,AB是椭圆长轴的两端点,求直线MA与NB的交点P的轨迹方程.解:设M、N的坐标为M(x0,y0),N(x0,-y0),又A(-a,0),B(a,0)所以直线AM的方程为y= (x+a) ①直线BN的方程为:y= ②①×②得:y2= (x2-a2) ③∵点M(x0,y0)在椭圆上,∴b2x20+a2y20=a2b2∴x20-a2=- y02,代入得③得:y2= (x2-a2)∴交点P的轨迹方程为- =1例6已知椭圆+y2=1(1)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程(2)过A(2,1)引椭圆的割线,求截得的弦中点轨迹方程(3)求过点P( ,),且被P平分的弦所在的直线方程.解:(点差法)设弦的两端点分别为M(x1,y1)N(x2,y2)、MN的中点为P(x,y),则x21+2y21=2,x22+2y22=2,两式相减弄除以(x2-x1)得:x1+x2+2(y1+y2) =0而x1+x2=2x,y1+y2=2y∴x+2y· =0 (*)(1)将=2代入(*)式得所求的轨迹方程为x+4y=0(椭圆内部分)(2)将= 代入(*)式,得所求的轨迹方程为x2+2y2-2x-2y=0(椭圆内部分)(3)将x1+x2=1,y1+y2=1代入(*)式,得=-∴所求的直线方程为2x+4y-3=0例7已知中心在原点,一焦点为F(0,)的椭圆被直线l:y=3x-2截得弦的中点横坐标为,求椭圆方程.解:∵C= ,∴a2=b2+50∴可设椭圆方程为+ =1把直线y=3x-2代入椭圆方程整理得10(b2+5)x2-12b2x-b4-46b2=0∴x1+x2=又∵=∴12b2=10b2+50解得b2=25 a2=75∴所求的椭圆方程为+ =1例8已知P为椭圆+ =1上的一点,F1F2是椭圆上的两焦点,∠F1PF2=60°,求△F1PF2的面积.解:∵= |PF1|·|PF2|sin∠F1PF2∴只需求|PF1|·|PF2|即可又|PF1|+|PF2|=10|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cos60°=4C2=64解得|PF1|·|PF2|=12∴= ×12× =3例9已知方程2(k2-2)x2+k2y2+k2-k-6=0表示椭圆,求实数k的取值范围.解:结合椭圆的变形方程式a2y2+b2x2-a2b2=0从而有:2(k2-2)>0 k<- 或k>k2≠0解得k≠0k2-k-6<0 -2<k<32(k2-2)≠k2k≠±2∴k∈(-2,- )∪( ,2)∪(2,3)例10△ABC的三边a>b>c,且a+c=2b,|AC|=2,求顶点B的轨迹.解:以AC的中点为坐标原点建立坐标系,则A(-1,0),C(1,0),又a+c=2b=4由椭圆的定义知B点在椭圆上运动.∵a>b>c,且A、B、C三点不共线∴B点的轨迹方程是椭圆+ =1,在y轴左侧的部分,但要去掉点(-2,0),(0,),(0,- )核心知识1.椭圆+ =1(a>b>0),范围:椭圆位于直线x=±a和y=±b所围成的矩形里,即|x|≤a,|y|≤b.2.对称性:椭圆关于x轴,y轴和原点都是对称的.坐标轴为椭圆的对称轴,原点是椭圆的对称中心,即为椭圆的中心.3.顶点:椭园与坐标轴的交点为椭圆的顶点为A1(-a,0),A2(a,0),B1(0,b),B2(0,-b)4.离心率:e= ,(o<e<1),e越接近于1,则椭圆越扁;e越接近于0,椭圆就越接近于圆.5.椭圆的第二定义:平面内的点到定点的距离和它到定直线的距离的比为常数e(0<e<1=的点的轨迹.定点即为椭圆的焦点,定直线为椭圆的准线.6.椭圆的焦半径公式:设P(x0,y0)是椭圆+ =1(a>b>0)上的任意一点,F1、F2分别是椭圆的左、右焦点,则|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.7.椭圆的参数方程典型例题例1 设直线l过点P(-1,0),倾角为,求l被椭圆x2+2y2=4所截得的弦长.解:直线l的方程为y= x+ ,代入椭圆方程,得7x2+12x+2=0,∵△=144-4×7×2=88∴弦长= =例2 求椭圆+ =1上的点到直线3x+4y-64=0的最长距离与最短距离.解:设椭圆上的点为(5cosθ,9sinθ),则d= ==∴d max=例3 已知椭圆+ =1内有一点P(1,-1),F是右焦点,M是椭圆上的动点,求|MP|+2|MF|的最小值,并求此时M的坐标.解:过M作右准线x=4的垂线,垂足为M1,由椭圆第二定义,有= ∴2|MF|=|MM1|∴|MP|+2|MF|=|MP|+|MM1|过P作右准线的垂线交椭圆于N,垂足为N1,垂线方程为y=-1.显然|MP|+|MM1|≥|NP|+|NN1|(当M与N重合时等号成立)而|NP|+|NN1|=|PN1|=3由方程组得N( ,-1)∴|MP|+2|MF|的最小值是3,此时M的坐标是( ,-1)例4 P是椭圆方程为+ =1上的任意一点,F1,F2是椭圆的两个焦点,试求|PF1|·|PF2|的取值范围.解:设|PF1|=t,则t∈[a-c,a+c],即t∈[4- ,4+ ]且|PF2|=2a-t=8-t.∴|PF1|·|PF2|=t(8-t)=-(t-4)2+16 t∈[4- ,4+ ]当t=4时,取最大值为16当t=4± 时,取最小值为9.∴所求范围为[9,16]例5 F1、F2是椭圆的两个焦点,过F2作一条直线交椭圆于P、Q两点,使PF1⊥PQ,且|PF1|=|PQ|,求椭圆的离心率e.解:如下图,设|PF1|=t,则|PQ|=t,|F1Q|= t,由椭圆定义有:|PF1|+|PF2|=|QF1|+|QF2|=2a∴|PF1|+|PQ|+|F1Q|=4a 即( +2)t=2a,t=(4-2 )a∴|PF2|=2a-t=(2 -2)a在Rt△PF1F2中,|F1F1|2=(2c)2∴[(4-2 )a]2+[(2 -2)a]2=(2c)2∴=9-6 ∴e= = -双曲线1.双曲线的定义平面内与两定点F1、F2的距离差的绝对值是常数(大于零小于|F1F2|)的点的轨迹叫双曲线.两定点F1、F2是焦点,两焦点间的距离|F1F2|是焦距,用2c表示.常数用2a表示.(1)若|MF1|-|MF2|=2a时,曲线只表示焦点F2所对应的一支双曲线.(2)若|MF1|-|MF2|=-2a时,曲线只表示焦点F1所对应的一支双曲线.(3)若2a=2c时,动点的轨迹不再是双曲线,而是以F1、F2为端点向外的两条射线.(4)若2a>2c时,动点的轨迹不存在.2.双曲线的标准方程- =1(a>0,b>0)焦点在x轴上的双曲线;- =1(a>0,b>0)焦点在y轴上的双曲线.判定焦点在哪条坐标轴上,不像椭圆似的比较x2、y2的分母的大小,而是x2、y2的系数的符号,焦点在系数正的那条轴上.典型例题例1 若方程+ =1表示双曲线,则实数m的取值范围是( )A.-3<m<2或m>3B.m<-3或m>3C.-2<m<3D.-3<m<3或m>3分析该方程表示双曲线,则x2与y2项的系数的符号相反,即(2-m)(|m|-3)<0,将问题转化为不等式的求解.答:A例2 求与椭圆+ =1共焦点,且过点(3 ,)的双曲线的方程.分析一由题意知所求双曲线的焦点在x轴上,且焦距为8,∴c=4,设所求双曲线方程为- =1代入点(3 ,),得λ2=7,故所求双曲线方程为- =1.分析二运用与椭圆共焦点的曲线系方程.设所求双曲线方程为+ =1,代入点(3 ,),得λ=16或λ=-7(舍),故所求双曲线方程为- =1.例3 课本第108页习题8.3第一题:△ABC一边的两个端点是B(0,6)和C(0,-6),另两边所在直线的斜率之积是,求顶点A的轨迹.分析其顶点A的轨迹方程求得:- =1(x≠0).若将问题一般化:B(0,a)、C(0,-a)·k AB·k AC= ,则顶点A的轨迹方程为:- =1(x≠0).若B(bcotφ,acosφ)、C(-cotφ,-acscφ).k AB·k AC= ,则顶点A的轨迹会是怎样?反之,双曲线- =1(x≠0)上任一点到B(0,a),C(0,-a)两点的连线的斜率之和,等于;若改变B、C的位置保持B、C两点关于原点对称于双曲线上,k AB·k AC是否成立.总之,同学们在学习过程中要多动手、多思考,举一反三,做到“以点代面,以少胜多”.例4一动圆与圆(x+3)2+y2=1外切又与圆(x-3)2+y2=9内切,求动圆圆心轨迹方程.分析如图,设动圆M与⊙O外切于A,与⊙O2内切于B,由位置关系可得数量关系:|MO1|=|MA|+1 |MO2|=|MB|-3由|MA|=|MB|可得|MO1|-|MO2|=4由定义可知M点轨迹为双曲线的一支.解:如图,设动圆圆心M坐标为M(x,y),圆M与圆O1外切于A,与圆O2内切于B,则,MO1=|MA|+1,①|MO2|=|MB|=3②,①-②:|MO1|-|MO2|=4由双曲线定义知,M点轨迹是以O1(-3,0)O2(3,0)为焦点2a=4的双曲线的右支∴b2=32-23=5∴所求轨迹方程为:- =1(x≥2)说明:在求轨迹方程时,要注意使用曲线的定义,此时的思路:位置关系(内切,外切)数量关系(|MO1|=r1+r0,|MO2|=r-r2其中r为动圆半径曲线形状写出标准方程,可以简化运算.同时应注意定义中是到两定点距离的绝对值,此时不含绝对值,要求|MO1|>|MO2|,所以是双曲线的右支,而不是整个双曲线.例5过双曲线- =1的右焦点作倾角为45°的弦,求弦AB的中点C到右焦点F 的距离,并求弦AB的长.分析将直线方程与双曲线方程联立,求出A、B两点的坐标,再求其中点,由两点的距离公式求出|CF|.解:∵双曲线的右焦点为F(5,0),直线AB的方程为y=x-5,故16x2-9y2-144=0 ①y=x-5 ②消去y,并整理得7x2+90x-369=0 ③此方程的两个根x1、x2是A、B两点的横坐标,设AB的中心点C的坐标为(x,y),则x===- .C点的坐标满足方程②,故y=- -5=-∴|CF|==(5+ )=又设A点坐标为(x1,y1),B点坐标为(x2,y2),则y1=x1-5,y2=x2-5.∴y1-y2=x1-x2,|AB|====由方程③知x1+x2=- ,x1·x2=-∴|AB|====27点评:利用韦达定理及两点间距离公式求弦长核心知识1.双曲线- =1的简单几何性质(1)范围:|x|≥a,y∈R.(2)对称性:双曲线的对称性与椭圆完全相同,关于x轴、y轴及原点中心对称。
椭圆公式大全椭圆是平面上到两个固定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点P的轨迹,这两个固定点称为焦点,常数2a称为长轴的长度。
椭圆是一种非常重要的几何形状,在数学和工程领域都有着广泛的应用。
本文将详细介绍椭圆的基本概念和相关公式,希望能够帮助读者更好地理解和运用椭圆。
1. 椭圆的基本概念。
椭圆是一种闭合曲线,具有两个焦点和两个相等的半轴。
椭圆的长轴和短轴分别是通过焦点的直线和垂直于长轴通过中点的直线。
椭圆的离心率e是一个重要的参数,它表示焦点与椭圆中心之间的距离与长轴长度的比值。
当离心率小于1时,椭圆为椭圆形;当离心率等于1时,椭圆为圆形。
2. 椭圆的标准方程。
椭圆的标准方程是一个描述椭圆形状的数学公式,通常写作(x-h)²/a² + (y-k)²/b ² = 1,其中(h, k)为椭圆中心的坐标,a为长半轴的长度,b为短半轴的长度。
通过标准方程,我们可以直观地了解椭圆的形状和大小。
3. 椭圆的参数方程。
除了标准方程外,椭圆还可以用参数方程来描述。
参数方程是一种用参数表示的曲线方程,通常写作x = h + acosθ,y = k + bsinθ,其中θ为参数。
参数方程可以更灵活地描述椭圆的轨迹,适用于一些特殊的情况。
4. 椭圆的面积和周长。
椭圆的面积和周长是椭圆的重要性质,它们的计算公式分别为A = πab和C = 4aE(e),其中A为椭圆的面积,C为椭圆的周长,E(e)为第二类完全椭圆积分。
这些公式可以帮助我们准确地计算椭圆的面积和周长。
5. 椭圆的焦点和直径。
椭圆的焦点是椭圆的特殊点,它们的坐标可以通过椭圆的标准方程或参数方程来求解。
椭圆的直径是通过椭圆中心的直线,并且包含焦点的直线称为主轴,垂直于主轴的直线称为次轴。
椭圆的焦点和直径是椭圆形状的重要特征,对于椭圆的绘制和分析具有重要意义。
6. 椭圆的相关公式。
除了上述基本概念外,椭圆还有许多相关公式,如椭圆的离心率公式、椭圆的焦距公式、椭圆的离心率和长短轴的关系等。