第十章 第1讲 椭 圆
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椭圆的基本概念与性质椭圆是一种常见的几何图形,具有许多独特的性质和应用。
本文将介绍椭圆的基本概念和性质,包括定义、标准方程、焦点、直径、离心率、轨道和应用等方面。
1.椭圆的定义椭圆可以定义为平面上到两个固定点(焦点)的距离之和等于常数的点的集合。
这两个固定点称为焦点,常数称为椭圆的离心率。
椭圆也可以视为一个平面上到定点的连线长度之和等于一定长度(主轴)的点的轨迹。
2.椭圆的标准方程以坐标原点为中心的椭圆的标准方程为x²/a² + y²/b² = 1,其中a和b 分别表示椭圆的长短半轴。
可以看出,a表示椭圆离心率对应的焦距长度,b表示椭圆的短半轴长度。
3.焦点和直径椭圆的焦点是椭圆的一个重要属性,它是椭圆离心率定义的核心。
可以通过标准方程中的离心率公式e = c/a(c为焦点到原点的距离),求得焦点的坐标表达式为(c, 0)和(-c, 0)。
椭圆的直径是通过椭圆中心并且同时与椭圆上两个点相交的线段。
对于以坐标原点为中心的椭圆,直径的长度为2a。
4.椭圆的离心率椭圆的离心率是描述椭圆形状的重要指标。
离心率的取值范围为0到1,离心率为0时表示圆形,离心率为1时表示扁平的线段。
椭圆的离心率定义为离心焦距和长半径之比,即e = c/a。
5.椭圆的轨迹椭圆的轨迹是指通过一定规则的运动得到的点所形成的图形。
在天体力学中,行星绕太阳运动的轨迹就是椭圆。
椭圆的轨迹具有许多独特的性质,例如对称性、曲率等。
6.椭圆的应用椭圆在现实生活中有许多重要的应用。
例如,在通信中,为了提高信号传输的质量和距离,卫星轨道通常选择为椭圆轨道。
此外,椭圆也被广泛应用于地理测量、天体力学、光学设计等领域。
总结:椭圆作为几何图形中的重要一员,具有许多独特的概念和性质。
通过本文的介绍,我们了解到椭圆的定义、标准方程、焦点、直径、离心率、轨迹和应用。
对于几何学的学习和实际应用,理解和掌握椭圆的基本概念与性质至关重要。
第一讲椭圆中常用结论及解法技巧【知识要点】一.椭圆三大定义定义1.到两定点距离之和为定值的点的轨迹是椭圆.几何性质:椭圆上任一点到两焦点的距离之和为定值.定义2.到一个定点的距离与到一条定直线的距离之比为定值(小于1)的点的轨迹是椭圆.几何性质:椭圆上任一点到左(右)焦点的距离与到左(右)准线的距离之比为离心率e .定义3.到两个定点的斜率之积为定值(小于0且不等于1-)的点的轨迹是椭圆.几何性质:椭圆上任一点到左右(上下)两顶点的斜率之积为22ab -.二.椭圆经典结论汇总1.AB 是椭圆()012222>>=+b a by a x 的不平行于对称轴的弦,),(00y x M 为AB 的中点,则22a b k k ABOM -=⋅,即0202y a x b k AB -=.等价形式:21,A A 是椭圆()012222>>=+b a by a x 上关于原点对称的任意两点,B 是椭圆上其它任意一点,直线B A B A 21,的斜率存在,则2221ab k k BA B A -=⋅.2.椭圆()012222>>=+b a by a x 的左右焦点分别为21,F F ,点P 为椭圆上任意一点θ=∠21PF F 则(1)2122||||1cos b PF PF θ=+;(2)椭圆的焦点角形的面积为2tan 221θb S PF F =∆.3.过椭圆()012222>>=+b a b y a x 上任一点),(00y x A 任意作两条倾斜角互补的直线交椭圆于C B ,两点,则直线BC 有定向且022y a x b k BC=(常数).4.P 为椭圆()012222>>=+b a b y a x 上任一点,21,F F 为二焦点,A 为椭圆内一定点,则||2||||||2112AF a PF PA AF a +≤+≤-,当且仅当P F A ,,2三点共线时,等号成立.5.已知椭圆()012222>>=+b a by a x ,O 为坐标原点,Q P ,为椭圆上两动点,且OP OQ ⊥,(1)22221111||||OP OQ a b +=+;(2)22||||OQ OP +的最大值为22224a b a b +;(3)OPQ S ∆的最小值是2222a b a b+.6.椭圆()012222>>=+b a by a x 的焦半径公式:)),(),0,(),0,((,||,||00210201y x M c F c F ex a MF ex a MF --=+=7.若),(000y x P 在椭圆12222=+by a x 内,则被0P 所平分的中点弦的方程是222202020by a x b y y a x x +=+.8.若),(000y x P 在椭圆12222=+by a x 内,则过0P 的弦中点的轨迹方程是20202222byy a x x b y a x +=+.9.若),(000y x P 在椭圆12222=+by a x 上,则过0P 的椭圆的切线方程是12020=+b y y a x x .10.若),(000y x P 在椭圆12222=+by a x 外,则过0P 作椭圆的两条切线切点为21,P P ,则切点弦21P P 的直线方程是12020=+byy a x x .11.设椭圆()012222>>=+b a by a x 的两个焦点为P F F ,,21(异于长轴端点)为椭圆上任意一点,在21F PF ∆中,记12F PF α∠=,12PF F β∠=,12F F P γ∠=,则有sin sin sin ce aαβγ==+.12.若P 为椭圆()012222>>=+b a b y a x 上异于长轴端点的任一点,21,F F 是焦点,12PF F α∠=,21PF F β∠=,则2tan 2tan βα=+-c a c a .13.设B A ,是椭圆()012222>>=+b a by a x 的长轴两端点,P 是椭圆上的一点,PAB α∠=,PBA β∠=,BPA γ∠=,e c 、分别是椭圆的半焦距离心率,则有(1)22222|cos |||s ab PA a c co αγ=-;(2)2tan tan 1e αβ=-;(3)22222cot PAB a b S b a γ∆=-.14.椭圆焦三角形中,内心将内点与非焦顶点连线段分成定比e .15.椭圆()012222>>=+b a by a x 的左右焦点分别为21,F F ,点P 为椭圆上任意一点θ=∠21PF F ,椭圆的焦点角形的内心为I ,P I y e e y +=1,c a PI -=2cos ||θ.16.点P 处的切线PT 平分21F PF ∆在点P 处的外角.17.若椭圆()012222>>=+b a by a x 的左、右焦点分别为21,F F ,左准线为l ,则当120-≤<e时,可在椭圆上求一点P ,使得1PF 是P 到对应准线距离d 与2PF 的比例中项.18.过椭圆()012222>>=+b a by a x 的右焦点F 作直线交该椭圆右支于N M ,两点,弦MN 的垂直平分线交x 轴于P ,则2||||eMN PF =.19.已知椭圆()012222>>=+b a by a x ,B A ,是椭圆上的两点,线段AB 的垂直平分线与x 轴相交于点0(,0)P x ,则22220a b a b x a a---<<.20.椭圆()012222>>=+b a by a x 的两个顶点为()()0,,0,21a A a A -,与y 轴平行的直线交椭圆于21,P P 时11P A 与22P A 交点的轨迹方程是12222=-by a x .【例题解析】【例1】已知21,F F 分别是椭圆()012222>>=+b a by a x 的左、右焦点,P 为椭圆上一点,且0)(11=+⋅→→→OP OF PF (O 为坐标原点),若||2||21→→=PF PF ,则椭圆的离心率为()A.36-B.236-C.56-D.256-【例2】已知定圆1)5(:221=++y x C ,225)5(:222=+-y x C ,定点)1,4(M ,动圆C 满足与1C 外切且与2C 内切,则||||1CC CM +的最大值为()A.216+B.216-C.316+D.316-【例3】过原点的一条直线与椭圆()012222>>=+b a by a x 交于B A ,两点,以线段AB 为直径的圆过该椭圆的右焦点2F ,若]4,12[2ππ∈∠ABF ,则该椭圆离心率的取值范围为()A.)1,22[B.]36,22[C.)1,36[D.]23,22[【例4】已知椭圆()012222>>=+b a by a x 上一点A 关于原点的对称点为点B ,F 为其右焦点,若BF AF ⊥,设α=∠ABF ,且4,6[ππα∈,则该椭圆离心率e 的取值范围为()A.]13,22[-B.)1,22[C.]23,22[D.]36,33[【例5】已知21,F F 是椭圆13422=+y x 的左右焦点,点M 的坐标为)23,1(-,则21MF F ∠的角平分线所在直线的斜率为()A.2-B.1-C.3-D.2-【例6】已知椭圆:()012222>>=+b a b y a x 的左右焦点分别为21,F F ,P 为椭圆上的一点,2PF 与椭圆交于Q 。
椭球的基本概念与性质椭球是数学中一个常见的二次曲面,具有一些独特的性质和特点。
本文将介绍椭球的基本概念和性质,帮助读者更好地理解和运用椭球。
一、椭球的定义与构造椭球是一个特殊的三维几何图形,由一个平面围绕着两个焦点旋转而成。
准确地说,椭球可以由一个平面上的椭圆围绕其短轴旋转而成,其中椭圆的短轴为椭球的直径,而长轴则是椭球的两焦点之间的距离。
二、椭球的形状特点1. 长轴和短轴:椭球的形状由其长轴(也称为主轴)和短轴(也称为次轴)决定。
长轴是椭球上两个焦点之间的距离的两倍,短轴是椭球上横跨两个焦点的直径。
2. 离心率:离心率是描述椭球形状的一个重要参数,它表示椭圆的形状偏离完全圆的程度。
离心率的取值范围是0到1之间,当离心率为0时,椭球退化为一个球体,当离心率为1时,椭球退化为一个长椭球。
3. 焦点:椭球上的焦点是椭球形成的基本基准点,其特点是到椭球上任意一点的距离之和是一个常数。
焦点在椭球上的位置和离心率有关,离心率越大,焦点越远离椭球的中心。
三、椭球的性质1. 对称性:椭球具有3个轴上的对称性。
其中,长轴和短轴是椭球的对称轴,而另一个与长、短轴垂直的轴称为椭球的次对称轴。
2. 曲率:椭球的曲率在不同方向上有所不同。
在椭圆的主轴上,椭球的曲率最大;而在椭圆的次轴上,椭球的曲率最小。
3. 表面积与体积:椭球的表面积和体积是计算椭球相关问题时的重要参数。
椭球的表面积可以通过椭球的长轴、短轴和离心率来计算,而椭球的体积则可以通过椭球的长轴和短轴来计算。
4. 椭球方程与焦点坐标:椭球可以通过方程来表示,具体形式为(x/a)^2 + (y/b)^2 + (z/c)^2 = 1,其中a、b、c分别是椭球的长轴、短轴和离心率。
椭球上任意一点的坐标可以由对应的焦点坐标表示。
结论椭球是一个重要的数学几何图形,具有独特的形状和性质。
通过了解椭球的基本概念与性质,我们能够更好地理解和运用椭球,解决与椭球相关的问题。
对于物理学、力学、光学以及计算机图形学等领域的学习和应用都离不开对椭球的理解和运用。