高中高二数学椭圆的第二定义
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高二数学椭圆的第二定义、参数方程、直线与椭圆的位置关系知识精讲一. 本周教学内容：椭圆的第二定义、参数方程、直线与椭圆的位置关系［知识点］1. 第二定义：平面内与一个定点的距离和它到一条定直线的距离之比是常数e cae M =<<()01的动点的轨迹叫做椭圆，定点为椭圆的一个焦点，定直线为 椭圆的准线，常数e 是椭圆的离心率。
注意：①对对应于右焦点，的准线称为右准线，x a y b a b F c 22222100+=>>()()方程是，对应于左焦点，的准线为左准线x a c F c x a c=-=-2120()②e 的几何意义：椭圆上一点到焦点的距离与到相应准线的距离的比。
2. 焦半径及焦半径公式：椭圆上一个点到焦点的距离叫做椭圆上这个点的焦半径。
对于椭圆，设，为椭圆上一点，由第二定义：x a y ba b P x y 222102+=>>()()左焦半径∴·左左r x a cca r ex c a a ca ex 02020+==+=+右焦半径右右r a cx car a ex 200-=⇒=-3. 椭圆参数方程问题：如图以原点为圆心，分别以a 、b （a>b>0）为半径作两个圆，点B 是大圆半径OA 与小圆的交点，过点A 作AN ⊥Ox ，垂足为N ，过点B 作BN ⊥AN ，垂足为M ，求当半径OA 绕O 旋转时点M 的轨迹的参数方程。
解：设点的坐标是，，是以为始边，为终边的正角，取为M x y ()ϕϕOx OA 参数。
那么∴x ON OA y NM OB x a y b ======⎧⎨⎩||cos ||sin cos sin ()ϕϕϕϕ1这就是椭圆参数方程：为参数时，称为“离心角”ϕϕ 说明：<1> 对上述方程（1）消参即xay bx a y b ==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪⇒+=cos sin ϕϕ22221普通方程 <2>由以上消参过程可知将椭圆的普通方程进行三角变形即得参数方程。
4. 补充名称 方程 参数几何意义直线x x t y y t t =+=+⎧⎨⎩00cos sin ()αα为参数 P x y 000()，定点，α倾斜角,t P P =0，P （x ，y ）动点圆x a r y b r =+=+⎧⎨⎩cos sin ()θθθ为参数 A （a ，b ）圆心，r 半径，P （x ，y ）动点，θ旋转角 椭圆 x a y b ==⎧⎨⎩cos sin ()ϕϕϕ为参数 a 长半轴长，b 短半轴长ϕ离心角不是与的夹角()OM Ox一般地，θϕπ、取，[]025. 直线与椭圆位置关系： （1）相离x a y by kx b 22221+==+①相离无解⇔+==+⎧⎨⎪⎩⎪x a y b y kx b 22221②求椭圆上动点P （x ，y ）到直线距离的最大值和最小值，（法一，参数方程法；法二，数形结合，求平行线间距离，作l '∥l 且l '与椭圆相切） ③关于直线的对称椭圆。
（2）相切①相切有一解⇔+==+⎧⎨⎪⎩⎪x a y b y kx b 22221②过椭圆上一点，的椭圆的切线方程为P x y xx a yy b00002021()+= ()312222相交有两解⇔+==+⎧⎨⎪⎩⎪x a y b y kx b①弦长公式： ||()()AB x x y y =-+-122122=++-14212212k x x x x ()=+-1212k x x || =+12k a ·∆||作差法中点：斜率②⇔)( 例1.已知，，是椭圆的右焦点，点在椭圆上移动，当A F x y M ()-+=231612122|MA|＋2|MF|取最小值时，求点M 的坐标。
分析：结合图形，用椭圆的第二定义可得|||||||||'|MA MF MA MP AA +=+≥2 这里|MP|、|AP|分别表示点A 到准线的距离和点M 到准线的距离。
解：设直线是椭圆的右准线，⊥，垂足为，则，l MP l P MF MP e MP e||||||==1||||||MF a b c e MP eMF ，由已知方程得，，∴，，由此得======42321212||MF ，从而得|||||||||'|MA MF MA MP AA M A P M AP +=+≥2，即当点、、三点共线且是内分点时，等号成立，此时取得最小值，点的坐标为，||||()MA MF M +2233例2. 椭圆的焦点为、，点为其上的动点，当∠为钝角x y F F P F PF 221212941+= 时，点P 横坐标的取值范围是_______________。
（2000年全国高考题）分析：可先求∠F 1PF 2＝90°时，P 点的横坐标。
解：法一 在椭圆中，，，，依焦半径公式知，a b c PF x ====+3253531||||||||||PF x F PF PF PF F F 2121222122353=-⇔+<⇔，由余弦定理知∠为钝角 ()()()353353259535352222++-<⇔<-<<x x x x ，应填 法二 设，，则当∠°时，点的轨迹方程为，P x y F PF P x y ()1222905=+=由此可得点的横坐标±，点在轴上时，∠；点在轴上P x P x F PF P y ==35012 时，∠为钝角，由此可得点横坐标的取值范围是F PF P x 123535-<< 小结：本题考查椭圆的方程、焦半径公式，三角函数，解不等式知识及推理、计算能力。
例3. 过椭圆内一点，引一条弦，使弦被点平分，求这条x y M M 22164121+=() 弦所在的直线方程。
分析：本例的实质是求出直线的斜率，在所给已知条件下求直线的斜率方法较多，故本例解法较多，可作进一步的研究。
解：法一 设所求直线方程为，代入椭圆方程并整理，得y k x -=-12()()()()4124211602222k x k k x k +--+--=，又设直线与椭圆的交点为A x yB x y x x x x k k k ()()()11221212228241，、，，则、是方程的两个根，于是，+=-+ 又为的中点，∴，解之得，故所求直线方M AB x x k k k k 122224241212+=-+==-()程为x y +-=240法二 设直线与椭圆的交点为，、，，，为的中点，A x y B x y M AB ()()()112221∴，，又、两点在椭圆上，则，x x y y A B x y x y 121212122222424164+=+=+=+ =-+-=164012221222，两式相减得()()x x y y∴y y x x x x y y 12121212412--=-++=-()即，故所求直线为k x y AB =-+-=12240 法三：设所求直线与椭圆的一个交点为A （x ，y ），由于中点为M （2，1），则另一个交点为，B x y ()42--∵、两点在椭圆上，∴有①，②A B x y x y 222241644216+=-+-=()() ①②得：-+-=x y 240由于过、的直线只有一条，故所求直线方程为A B x y +-=240法四 直线方程为x t y t =+=+⎧⎨⎩21cos sin αα代入椭圆得：(cos )(sin )24116022+++-=t t αα ∴444841602222+++++-=t t t t cos cos sin sin αααα ∴(sin cos )(sin cos )48480222αααα+++-=t t ∵，∴t t 122208440+=-++=sin cos sin cos αααα∴820sin cos αα+= ∴，8212sin cos tan ααα=-=- 即，故所求直线为k x y AB =-+-=12240例4. 已知椭圆，在椭圆上求一点，使到直线：x y P P l x y 228840+=-+= 的距离最小并求出距离的最小值（或最大值）？解：法一 设，由参数方程得P (cos sin )()22θθ则d =-+=--|cos sin ||sin()|2242342θθθϕ 其中，当时，tan min ϕθϕπ=-===2221222d 此时，cos sin sin cos θϕθϕ=-=-==22313即点坐标为，P P ()-8313法二 因与椭圆相离，故把直线平移至，使与椭圆相切，则与的距离，l l l l l l '''即为所求的最小值，切点为所求点最大('')l →设：，则由消得l x y m x y m x y x '-+=-+=+=⎧⎨⎩0088229280449802222y my m m m -+-==--=，令×∆() 解之得±，为最大，由图得m m =-=-333()此时，，由平行线间距离得P l ()min -=831322例5. 已知椭圆：，，是椭圆上一点E x y P x y 2225161+=() ()122求的最大值x y +（2）若四边形ABCD 内接于椭圆E ，点A 的横坐标为5，点C 的纵坐标为4，求四边形ABCD 的最大面积。
分析：题（1）解题思路比较多。
法一：可从椭圆方程中求出y 2代入x 2+y 2，转化为x x y x y 的二次函数求解。
法二：用椭圆的参数方程，将、代入，转化为三角22+ 问题求解。
法三：令，则利用圆与椭圆有公共点这一条件求的最x y r r 2222+=值，解题时可结合图形思考。
得最大值为25，最小值为16。
题（2）可将四边形ABCD 的面积分为两个三角形的面积求解，由于AC 是定线段，故长度已定，则当点B 、点D 到AC 所在直线距离最大时，两个三角形的面积最大，此时四边形的面积最大。
求得ABCD 202解：()()125161161252222法一由得，x y y x +==-则，x y x x x 2222216125169251625+=+-=+∈()[] ∴的最大值为，最小值为x y 222516+法二：令，x y ==⎧⎨⎩54cos sin θθ则，x y 2222225161691625+=+=+∈cos sin cos []θθθ 法三令，则数形结合得，x y r r 22221625+=∈[]（2）由题意得A （5，0），C （0，4），则直线AC 方程为：4x ＋5y －20=054，又设，，则点到直线的距离B B AC (cos sin )θθd 120202041202420412022041=+-=+-≤-|cos sin ||sin()|θθθπ同理点到直线的距离D AC d 22022041≤+ ∴四边形的最大面积S AC d d =+=||()12202例6. 已知椭圆，是椭圆上两点，线段的垂直平x a y ba b AB AB 222210+=>>()分线与x 轴相交于点P （x 0，0）。
