椭圆规范标准方程
- 格式:doc
- 大小:172.55 KB
- 文档页数:17
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。
求椭圆的标准方程式首先,我们来看一下椭圆的定义。
椭圆的定义可以通过一个动点到两个固定点的距离之和等于常数的轨迹来描述。
这两个固定点称为焦点,它们之间的距离称为焦距,常数称为椭圆的长轴长度。
椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和等于常数,这就是椭圆的定义。
接下来,我们来推导椭圆的标准方程式。
设椭圆的两个焦点分别为F1(-c,0)和F2(c,0),椭圆的长轴长度为2a,短轴长度为2b。
根据椭圆的定义,椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和等于常数,即。
PF1 + PF2 = 2a。
设椭圆上一点P(x,y),则。
PF1 = √((x+c)²+y²)。
PF2 = √((x-c)²+y²)。
代入椭圆的定义式,得。
√((x+c)²+y²) + √((x-c)²+y²) = 2a。
整理得。
[(x+c)²+y²] + [(x-c)²+y²] + 2√((x+c)²+y²)√((x-c)²+y²) = 4a²。
化简得。
2x² + 2y² + 2c² 2c² + 2√((x²-c²)²+y²) = 4a²。
化简得。
x²/a² + y²/b² = 1。
这就是椭圆的标准方程式。
在求椭圆的标准方程式时,我们还可以通过椭圆的焦点、长轴、短轴等参数来确定椭圆的标准方程式。
对于一个已知焦点、长轴、短轴的椭圆,我们可以根据焦点的坐标、长轴的长度、短轴的长度来求出椭圆的标准方程式。
在实际问题中,求椭圆的标准方程式是解析几何中的一个重要问题。
通过求椭圆的标准方程式,我们可以更好地理解椭圆的性质,进而应用到实际问题中。
比如在工程中,我们可以利用椭圆的性质设计出更加合理的结构;在物理学中,椭圆的运动规律也有着重要的应用价值。
椭圆定义及标准方程椭圆是一个非常重要的几何形状,它在数学、物理、工程等领域都有着广泛的应用。
在本文中,我们将介绍椭圆的定义及其标准方程,希望能够帮助读者更好地理解和掌握这一概念。
首先,让我们来看一下椭圆的定义。
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,而常数2a则是椭圆的长轴的长度。
椭圆上任意一点P到两个焦点的距离之和等于常数2a,这就是椭圆的基本定义。
接下来,我们来看一下椭圆的标准方程。
椭圆的标准方程可以写成(x-h)²/a² + (y-k)²/b² = 1,其中(h, k)是椭圆的中心坐标,a和b分别是椭圆的长轴和短轴的长度。
如果椭圆的长轴是x 轴,短轴是y轴,那么标准方程可以简化为(x-h)²/a² + (y-k)²/b² = 1;如果椭圆的长轴是y轴,短轴是x轴,那么标准方程可以简化为(y-k)²/a² + (x-h)²/b² = 1。
通过标准方程,我们可以方便地确定椭圆的中心、长短轴长度以及椭圆的形状。
椭圆是一种非常特殊的几何形状,它具有许多独特的性质和应用。
在日常生活中,椭圆的形状可以看到在椭圆形的湖泊、操场、椭圆形的建筑物等地方。
在数学上,椭圆也是椭圆积分、椭圆曲线等重要概念的基础。
在物理学中,行星的轨道、原子的轨道等也可以用椭圆来描述。
在工程领域,椭圆的形状也被广泛应用于天线设计、光学器件设计等方面。
总之,椭圆是一个非常重要的几何形状,它具有许多独特的性质和应用。
通过学习椭圆的定义及其标准方程,我们可以更好地理解和掌握这一概念,为日后的学习和工作打下坚实的基础。
希望本文能够对读者有所帮助,谢谢阅读!。
椭圆的标准公式首先,让我们来了解一下椭圆的定义。
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称为椭圆的长轴长度。
椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和等于常数2a。
椭圆的长轴的两端点称为椭圆的顶点,椭圆的中点称为椭圆的中心。
接下来,我们来看一下椭圆的标准公式。
设椭圆的中心为原点O(0,0),椭圆的长轴与x轴重合,短轴与y轴重合,长轴的长度为2a,短轴的长度为2b(a>b>0)。
椭圆上任意一点P(x,y),则有。
x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1。
这就是椭圆的标准方程。
在这个方程中,a表示椭圆长轴的长度,b表示椭圆短轴的长度。
通过这个方程,我们可以方便地求解椭圆上任意一点的坐标,也可以方便地画出椭圆的图形。
椭圆的标准公式还可以写成参数方程的形式。
设椭圆的中心为原点O(0,0),椭圆的长轴与x轴重合,短轴与y轴重合,长轴的长度为2a,短轴的长度为2b(a>b>0)。
椭圆上任意一点P(x,y),则有。
x = acosθ。
y = bsinθ。
其中θ为椭圆上点P的极坐标角。
通过这个参数方程,我们可以方便地求解椭圆上任意一点的坐标。
除了标准公式,椭圆还有一些重要的性质。
首先是椭圆的离心率。
椭圆的离心率定义为e=c/a,其中c为焦距,a为长轴的长度。
离心率描述了椭圆的扁平程度,离心率越接近于0,椭圆就越接近于圆;离心率越接近于1,椭圆就越扁平。
其次是椭圆的焦点方程。
设椭圆的焦点为F1(c,0)和F2(-c,0),则椭圆上任意一点P(x,y)满足PF1+PF2=2a,即√(x+c)^2 + y^2 + √(x-c)^2 + y^2 = 2a。
最后是椭圆的直径方程。
椭圆的直径方程为x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1与x^2/b^2 + y^2/a^2 = 1的交点为椭圆的端点。
综上所述,椭圆的标准公式是x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1,通过这个公式我们可以方便地求解椭圆上任意一点的坐标,也可以方便地画出椭圆的图形。
怎么求椭圆的标准方程
首先,我们需要了解椭圆的基本定义和性质。
椭圆的定义是一个固定点F到平面上任意一点P到两个定点A、B的距离之和等于常数2a,这个常数2a就是椭圆的长轴长度。
而椭圆的短轴长度则是2b,满足a>b。
椭圆的中心是定点A、B连线的中点O,长轴和短轴的交点是椭圆的焦点。
接下来,我们来求解椭圆的标准方程。
椭圆的标准方程一般是(x-h)²/a² + (y-k)²/b² = 1,其中(h,k)是椭圆的中心坐标。
首先,我们需要确定椭圆的中心坐标(h,k)和长短轴的长度a和b。
确定椭圆的中心坐标(h,k),如果椭圆的中心不是坐标原点,我们可以通过平移坐标系的方法将椭圆的中心移到坐标原点,这样就可以简化问题。
假设椭圆的中心坐标是(h,k),我们可以将椭圆的方程变形为(x-h)²/a² + (y-k)²/b² = 1。
确定椭圆的长短轴的长度a和b,椭圆的长轴长度是2a,短轴长度是2b,我们可以通过椭圆的焦点和顶点的坐标来确定a和b的值。
椭圆的焦点坐标可以通过勾股定理和椭圆的定义来求解,然后根据a²=b²+c²来确定a和b的值。
最后,我们将确定的中心坐标(h,k)和长短轴的长度a和b代入标准方程(x-h)²/a ² + (y-k)²/b² = 1中,就可以得到椭圆的标准方程了。
总结一下,求解椭圆的标准方程需要先确定椭圆的中心坐标(h,k)和长短轴的长度a和b,然后代入标准方程中进行计算。
希望本文对大家有所帮助,谢谢阅读!。
标准椭圆方程椭圆是一种常见的几何图形,它在数学和工程领域都有着重要的应用。
在本文中,我们将讨论椭圆的标准方程及其性质,希望能够帮助读者更好地理解和运用椭圆。
首先,让我们来看一下椭圆的定义。
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参数e,称为离心率,它表示焦点到椭圆中心的距离与长轴长度的比值。
根据离心率的不同取值,椭圆可以分为圆(e=0)、椭圆(0<e<1)和双曲线(e>1)三种情况。
接下来,我们来看一下椭圆的标准方程。
椭圆的标准方程可以表示为:(x-h)²/a² + (y-k)²/b² = 1。
其中(h,k)为椭圆的中心坐标,a为长轴长度的一半,b为短轴长度的一半。
根据椭圆的定义,我们可以得出椭圆的性质:1. 椭圆的中心在坐标系的原点,即(h,k)=(0,0)。
2. 椭圆的长轴与短轴分别与x轴和y轴平行。
3. 椭圆关于x轴和y轴对称。
4. 离心率e的取值范围为0<e<1。
5. 椭圆的焦点到中心的距离为c=ae。
在实际问题中,我们经常需要根据给定的条件来确定椭圆的标准方程。
例如,已知椭圆的焦点坐标和长轴长度,我们可以通过简单的推导得出椭圆的标准方程。
又如,已知椭圆上的两个点和离心率,我们也可以利用这些信息来确定椭圆的标准方程。
除了标准方程外,椭圆还有其他一些常见的参数方程和极坐标方程,它们在不同的问题中有着重要的应用。
我们可以根据具体的问题要求选择合适的方程形式来描述椭圆。
最后,让我们来总结一下本文的内容。
我们首先介绍了椭圆的定义和性质,然后讨论了椭圆的标准方程及其推导方法,最后提到了椭圆的其他方程形式。
希望本文能够帮助读者更好地理解和运用椭圆的相关知识。
总之,椭圆作为一种重要的几何图形,在数学和工程领域有着广泛的应用。
通过学习椭圆的标准方程及其性质,我们可以更好地理解和运用椭圆,为实际问题的解决提供帮助。
椭圆及其标准方程椭圆是一个非常重要的几何图形,它在数学和物理学中都有着广泛的应用。
在本文中,我们将探讨椭圆的定义、性质以及其标准方程。
首先,让我们来看一下椭圆的定义。
椭圆可以被定义为平面上到两个定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点P的集合。
这两个定点被称为焦点,而常数2a 则被称为椭圆的长轴长度。
椭圆还有一个与长轴垂直的短轴,其长度为2b。
椭圆的形状可以由长轴和短轴的长度来描述,而这个描述也可以用椭圆的标准方程来表示。
接下来,让我们来看一下椭圆的标准方程。
椭圆的标准方程可以写成(x-h)^2/a^2 + (y-k)^2/b^2 = 1,其中(h,k)是椭圆的中心坐标,a和b分别是长轴和短轴的长度。
如果椭圆的长轴与x轴平行,那么它的标准方程可以简化为(x-h)^2/a^2 + (y-k)^2/b^2 = 1。
如果椭圆的长轴与y轴平行,那么它的标准方程可以简化为(y-k)^2/a^2 + (x-h)^2/b^2 = 1。
通过这个标准方程,我们可以轻松地确定椭圆的中心、长轴、短轴以及焦点的位置。
除了标准方程之外,椭圆还有许多重要的性质。
例如,椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和等于常数2a,这个性质被称为椭圆的焦点性质。
此外,椭圆还具有对称性,关于长轴和短轴都有对称轴。
这些性质使得椭圆在数学和物理学中有着广泛的应用,例如在天体运动、工程设计以及密码学中都可以看到椭圆的身影。
总之,椭圆是一个非常重要的几何图形,它具有许多重要的性质和应用。
通过椭圆的标准方程,我们可以轻松地描述和理解椭圆的形状和位置。
希望本文对您理解椭圆有所帮助,谢谢阅读!。
椭圆标准方程椭圆是平面上的一个闭合曲线,它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。
椭圆在几何学和工程学中有着广泛的应用,因此了解椭圆的标准方程对于理解其性质和应用具有重要意义。
椭圆的标准方程是椭圆的一种数学表达形式,它可以简洁地描述椭圆的几何特征。
在直角坐标系中,椭圆的标准方程可以表示为:\[\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1\]其中a和b分别为椭圆在x轴和y轴上的半轴长。
在标准方程中,a大于b,因为椭圆在x轴上的半轴长通常大于在y轴上的半轴长。
椭圆的中心位于原点(0,0)处,F1和F2分别位于x轴上的(-c,0)和(c,0)处,其中c满足c^2 = a^2 b^2。
椭圆的标准方程可以帮助我们快速了解椭圆的形状和特征。
通过标准方程,我们可以得知椭圆的长轴、短轴、焦点位置等重要信息,从而更好地应用椭圆的性质和定理。
除了直角坐标系下的标准方程,椭圆还有参数方程、极坐标方程等不同的数学表达形式。
这些表达形式在不同的问题和应用中具有各自的优势,但标准方程作为最常见的表达形式之一,具有重要的地位和作用。
在实际问题中,我们经常需要根据具体的条件和要求来确定椭圆的标准方程。
通过已知的焦点、顶点、离心率等信息,我们可以利用椭圆的性质和定义来推导出其标准方程,从而更好地理解和应用椭圆的相关知识。
总之,椭圆的标准方程是描述椭圆几何特征的重要数学工具,它能够简洁地表达椭圆的形状和性质,为我们深入理解和应用椭圆提供了重要的数学支持。
通过学习和掌握椭圆的标准方程,我们可以更好地理解椭圆的几何特征,解决实际问题中的相关应用,并为进一步深入学习椭圆的相关知识打下坚实的数学基础。
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。
椭圆及其标准方程椭圆是数学中的一个重要概念,指的是平面上一组点,到两个固定点(称为焦点)的距离之和是常数的点的集合。
它是圆锥曲线之一,在几何学、物理学、工程学等领域都有广泛应用。
本文将介绍椭圆及其标准方程。
一、椭圆椭圆是一个常出现于生活中的几何形状,比如篮球、鸡蛋等,都是椭圆形状。
在代数学中,一个在平面内有两个固定焦点F1和F2的点P,使得PF1+PF2=2a(a>0),则称这个点P在以F1和F2为焦点、2a为长轴的椭圆上。
椭圆也可以看成一个斜着的圆,所以我们也可以称其为“斜圆”。
二、标准方程椭圆的标准方程表示为:(x^2/a^2)+(y^2/b^2)=1其中,a和b分别代表长轴和短轴的长度。
这个方程的中心在坐标系原点,椭圆的形状和位置通过a和b的取值来确定。
如果a>b,那么椭圆的长轴与x轴平行;如果b>a,那么椭圆的长轴与y轴平行;如果a=b,那么椭圆就是一个圆。
三、椭圆的性质1. 椭圆中任意一点到两个焦点的距离之和等于椭圆的长轴长度2a。
2. 椭圆中心为坐标系原点O,且椭圆的长轴与x轴夹角为α,则椭圆上任何一点P(x,y)的斜率为k=tan(α±β)或k=tan(β-α),其中β为焦点在椭圆中心连线与x轴正半轴的夹角。
3. 椭圆上任意一条弦都不超过椭圆的长轴长度2a。
4. 椭圆的离心率e满足e=c/a,其中c为两个焦点之间的距离。
4. 椭圆的离心率大小决定了椭圆的胖瘦。
当离心率越小,椭圆越圆;当离心率越大,椭圆越瘦长。
五、应用椭圆在数学、物理、工程中都有广泛应用。
比如说,在天文学中,行星绕太阳运动的轨迹就是一个椭圆;在航空、航天中,椭圆形状的轨道是探测器、卫星等航天器的常用轨道;在通讯中,椭圆抛物线天线是一种常用的天线,特点是既可以做发射天线,也可以做接收天线。
结语:椭圆是一种非常有趣的几何图形,它具有很多独特的性质和应用。
了解椭圆的标准方程和性质,对于数学和其他各个领域的学习和应用都有很大帮助。
椭圆的标准方程及性质1. 椭圆的两种定义:(1)平面内与两定点F 1,F 2的距离的和等于定长()212F F a >的点的轨迹,即点集M ={P | |PF 1|+|PF 2|=2a ,2a >|F 1F 2|};(212F F a =时为线段21F F ,212F F a <无轨迹).其中两定点F 1,F 2叫焦点,定点间的距离叫焦距.(2)平面内一动点到一个定点和一定直线的距离的比是小于1的正常数的点的轨迹,即点集M ={P | e dPF =,0<e <1的常数}.2. 标准方程:(1)焦点在x 轴上,中心在原点:12222=+b y a x (a >b >0);焦点F 1(-c ,0), F 2(c ,0).其中22b a c -=(2)焦点在y 轴上,中心在原点:12222=+bx a y (a >b >0);焦点F 1(0,-c ),F 2(0,c ).其中22b a c -=3.椭圆一般方程两种标准方程可用统一形式表示:Ax 2+By 2=1 (A >0,B >0,A ≠B 当A <B 时,椭圆的焦点在x 轴上,A >B 时焦点在y 轴上),已知椭圆上的两个点这种形式用起来更方便. 4.共焦点的椭圆标准方程形式上的差异共焦点,则c 相同。
与椭圆12222=+b y a x )0(>>b a 共焦点的椭圆方程可设为12222=+++mb y m a x )(2b m ->,此类问题常用待定系数法求解。
5.共离心率椭圆方程的椭圆标准方程共离心率,则e 相同。
与椭圆12222=+by a x )0(>>b a 共焦点的椭圆方程可设为 ,6:椭圆12222=+b y a x 与 12222=+bx a y )0(>>b a 的区别和联系标准方程12222=+b y a x )0(>>b a 12222=+b x a y )0(>>b a 图形性质焦点 )0,(1c F -,)0,(2c F),0(1c F -,),0(2c F焦距 c F F 221=c F F 221=范围 a x ≤,b y ≤b x ≤,a y ≤ 对称性 关于x 轴、y 轴和原点对称顶点)0,(a ±,),0(b ±),0(a ±,)0,(b ±轴长 长轴长=a 2,短轴长=b 2离心率 )10(<<=e ace 准线方程 ca x 2±=ca y 2±=焦半径01ex a PF +=,02ex a PF -=01ey a PF +=,02ey a PF -=x y O F F PA AB 11121222M M K K7.性质:对于椭圆12222=+by a x (a >b >0)如下性质必须熟练掌握:1.范围;②对称轴、对称中心;③顶点;④焦点、焦距;⑤准线方程;⑥离心率. 焦半径c a PF c a PF -=+=min max,. 2.焦准距c b p 2=;两准线间的距离c a 22=;通径长22b a⨯.半通径.3.最大角()12122max F PF F B F ∠=∠4.8.点),(00y x P 与椭圆)0(12222>>=+b a by ax 的位置关系:当12222>+b y a x 时,点P 在椭圆外; 当12222>+b y a x 时,点P 在椭圆内; 当12222=+by a x 时,点P 在椭圆上;9.直线与椭圆的位置关系直线与椭圆相交0>∆⇔;直线与椭圆相切0=∆⇔;直线与椭圆相离0<∆⇔10.弦长公式11.对椭圆方程22221x ya b +=作三角换元可得椭圆的参数方程:⎩⎨⎧θ=θ=sin cos b y a x ,θ为参数.12.有关圆锥曲线弦的中点和斜率问题可利用“点差法”及结论:13对椭圆:12222=+b x a y ,则k AB =2020a xb y -.第三章:直线与方程的知识点倾斜角与斜率1. 当直线l 与x 轴相交时,我们把x 轴正方向与直线l 向上方向之间所成的角叫做直线l 的倾斜角.当直线l 与x 轴平行或重合时, 我们规定它的倾斜角为0°. 则直线l 的倾斜角α的范围是0απ≤<.2. 倾斜角不是90°的直线的斜率,等于直线的倾斜角的正切值,即tan k θ=. 如果知道直线上两点1122(,),(,)P x y P x y ,则有斜率公式2121y y k x x -=-. 特别地是,当12x x =,12y y ≠时,直线与x 轴垂直,斜率k 不存在;当12x x ≠,12y y =时,直线与y 轴垂直,斜率k =0.注意:直线的倾斜角α=90°时,斜率不存在,即直线与y 轴平行或者重合. 当α=90°时,斜率k =0;当090α︒<<︒时,斜率0k >,随着α的增大,斜率k 也增大;当90180α︒<<︒时,斜率0k <,随着α的增大,斜率k 也增大. 这样,可以求解倾斜角α的范围与斜率k 取值范围的一些对应问题.两条直线平行与垂直的判定1. 对于两条不重合的直线1l 、2l ,其斜率分别为1k 、2k ,有:(1)12//l l 12k k =;(2)12l l ⊥121k k ⋅=-.2. 特例:两条直线中一条斜率不存在时,另一条斜率也不存在时,则它们平行,都垂直于x 轴;….直线的点斜式方程1. 点斜式:直线l 过点000(,)P x y ,且斜率为k ,其方程为00()y y k x x -=-.2. 斜截式:直线l 的斜率为k ,在y 轴上截距为b ,其方程为y kx b =+.3. 点斜式和斜截式不能表示垂直x 轴直线. 若直线l 过点000(,)P x y 且与x 轴垂直,此时它的倾斜角为90°,斜率不存在,它的方程不能用点斜式表示,这时的直线方程为00x x -=,或0x x =.4. 注意:0y y k x x -=-与00()y y k x x -=-是不同的方程,前者表示的直线上缺少一点000(,)P x y ,后者才是整条直线.直线的两点式方程1. 两点式:直线l 经过两点111222(,),(,)P x y P x y ,其方程为112121y y x x y y x x --=--, 2. 截距式:直线l 在x 、y 轴上的截距分别为a 、b ,其方程为1x ya b+=.3. 两点式不能表示垂直x 、y 轴直线;截距式不能表示垂直x 、y 轴及过原点的直线.4. 线段12P P 中点坐标公式1212(,)22x x y y ++. 直线的一般式方程1. 一般式:0Ax By C ++=,注意A 、B 不同时为0. 直线一般式方程0(0)Ax By C B ++=≠化为斜截式方程A Cy x B B=--,表示斜率为A B -,y 轴上截距为C B -的直线.2. 与直线:0l Ax By C ++=平行的直线,可设所求方程为10Ax By C ++=;与直线0Ax By C ++=垂直的直线,可设所求方程为10Bx Ay C -+=.3. 已知直线12,l l 的方程分别是:1111:0l A x B y C ++=(11,A B 不同时为0),2222:0l A x B y C ++=(22,A B 不同时为0),则两条直线的位置关系可以如下判别:(1)1212120l l A A B B ⊥⇔+=; (2)1212211221//0,0l l A B A B AC A B ⇔-=-≠;(3)1l 与2l 重合122112210,0A B A B AC A B ⇔-=-=; (4)1l 与2l 相交12210A B A B ⇔-≠.如果2220A B C ≠时,则11112222//A B C l l A B C ⇔=≠;1l 与2l 重合111222A B CA B C ⇔==;1l 与2l 相交1122A B A B ⇔≠.两条直线的交点坐标1. 一般地,将两条直线的方程联立,得到二元一次方程组1112220A x B y C A x B y C ++=⎧⎨++=⎩. 若方程组有惟一解,则两条直线相交,此解就是交点的坐标;若方程组无解,则两条直线无公共点,此时两条直线平行;若方程组有无数解,则两条直线有无数个公共点,此时两条直线重合.2. 方程111222()()0A x B y C A x B y C λ+++++=为直线系,所有的直线恒过一个定点,其定点就是1110A x B y C ++=与2220A x B y C ++=的交点. 两点间的距离1. 平面内两点111(,)P x y ,222(,)P x y,则两点间的距离为:12||PP =.特别地,当12,P P 所在直线与x 轴平行时,1212||||PP x x =-;当12,P P 所在直线与y 轴平行时,1212||||PP y y =-;点到直线的距离及两平行线距离 1. 点00(,)P x y 到直线:0l Ax By C ++=的距离公式为d =.2. 利用点到直线的距离公式,可以推导出两条平行直线11:0l Ax By C ++=,22:0l Ax By C ++=之间的距离公式d =,推导过程为:在直线2l 上任取一点00(,)P x y ,则0020Ax By C ++=,即002Ax By C +=-.这时点00(,)P x y 到直线11:0l Ax By C ++=的距离为d =。
椭圆标准方程【知识点】知识点一 椭圆的定义(1)我们把平面内与两个定点F 1,F 2的距离的和等于常数(大于|F 1F 2|)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椭圆的焦距. (2)椭圆的定义用集合语言叙述为: P ={M||MF 1|+|MF 2|=2a ,2a>|F 1F 2|}.(3)2a 与|F 1F 2|的大小关系所确定的点的轨迹如下表:条件结论2a >|F 1F 2| 动点的轨迹是椭圆 2a =|F 1F 2| 动点的轨迹是线段F 1F 2 2a <|F 1F 2| 动点不存在,因此轨迹不存在【问题一】在椭圆的标准方程中a>b>c 一定成立吗? 不一定,只需a>b ,a>c 即可,b ,c 的大小关系不确定【问题二】若两定点A 、B 间的距离为6,动点P 到两定点的距离之和为10,如何求出点P 的轨迹方程? 以两定点的中点为坐标原点,以AB 所在直线为x 轴建立直角坐标系,则A(3,0),B(-3,0).设P(x ,y),依题意得|PA|+|PB|=10,所以x -32+y2+x +32+y2=10,即点P 的轨迹方程为x225+y216=1.椭圆标准方程的两种形式 焦点位置标准方程焦点焦距椭圆的标准方程与其在坐标系中的位置的对应关系根据方程判断椭圆的焦点位置及求焦点坐标判断椭圆焦点在哪个轴上就要判断椭圆标准方程中x2项和y2项的分母哪个更大一些,即“谁大在谁上”.如方程为y 25+x 24=1的椭圆,焦点在y 轴上,而且可求出焦点坐标F 1(0,-1),F 2(0,1),焦距|F 1F 2|=2.类型一:椭圆的定义【例1】点P(-3,0)是圆C :x 2+y 2-6x -55=0内一定点,动圆M 与已知圆相内切且过P 点,判断圆心M 的轨迹.【变式】若将本例中圆C 的方程改为:x 2+y 2-6x =0且点P(-3,0)为其外一定点,动圆M 与已知圆C 相外切且过P 点,求动圆圆心M 的轨迹方程.即x -32+y -02-x +32+y -02=3,整理得x 294-y 2274=1(x <0).方程x 2+y 2-6x -55=0化标准形式为:(x -3)2+y 2=64,圆心为(3,0),半径r =8.因为动圆M 与已知圆相内切且过P 点,所以|MC |+|MP |=r =8,根据椭圆的定义,动点M 到两定点C ,P 的距离之和为定值8>6=|CP |,所以动点M 的轨迹是椭圆.设M (x ,y ),据题,圆C :(x -3)2+y 2=9,圆心C (3,0),半径r =3.由|MC |=|MP |+r ,故|MC |-|MP |=r =3,【变式2】 下列命题是真命题的是__②__.(将所有真命题的序号都填上) ①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; ①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; ①到定点F 1(-3,0),F 2(3,0)的距离相等的点的轨迹为椭圆.类型二:求椭圆的标准方程命题角度1 用待定系数法求椭圆的标准方程【例2】求中心在原点,焦点在坐标轴上,且经过两点P (13,13),Q (0,-12)的椭圆的标准方程.方法一 ①当椭圆焦点在x 轴上时,可设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0).依题意有⎩⎪⎨⎪⎧132a2+132b 2=1,0+-122b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=15,b 2=14.由a>b>0知不合题意,故舍去②当椭圆焦点在y 轴上时,可设椭圆的标准方程为y 2a2+x 2b 2=1(a >b >0).①2<2,故点P 的轨迹不存在;①因为2a =|F 1F 2|=4,所以点P 的轨迹是线段F 1F 2;①到定点F 1(-3,0),F 2(3,0)的距离相等的点的轨迹是线段F 1F 2的垂直平分线(y 轴).依题意有⎩⎪⎨⎪⎧132a 2+132b 2=1,-122a 2+0=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=14,b 2=15.所以所求椭圆的标准方程为y 214+x 215=1.方法二 设椭圆的方程为mx 2+ny 2=1(m>0,n>0,m ≠n).则⎩⎪⎨⎪⎧19m +19n =1,14n =1,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =5,n =4.所以所求椭圆的方程为5x 2+4y 2=1, 故椭圆的标准方程为y 214+x 215=1.【变式】求与椭圆x 225+y 29=1有相同焦点,且过点(3,15)的椭圆方程.据题可设其方程为x 225+λ+y 29+λ=1(λ>-9),又椭圆过点(3,15),将此点代入椭圆方程,得λ=11(λ=-21舍去), 故所求的椭圆方程为x 236+y 220=1.总结:(1)若椭圆的焦点位置不确定,需要分焦点在x 轴上和在y 轴上两种情况讨论,也可设椭圆方程为mx 2+ny 2=1(m ≠n ,m>0,n>0). (2)与椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)有公共焦点的椭圆方程为x 2a 2+λ+y 2b 2+λ=1 (a >b >0,b 2>-λ),与椭圆y 2a2+x 2b 2=1(a >b >0)有公共焦点的椭圆方程为y 2a 2+λ+x 2b 2+λ=1(a >b >0,b 2>-λ).【变式2】求适合下列条件的椭圆的标准方程.(1)椭圆的两个焦点坐标分别为F 1(-4,0),F 2(4,0),椭圆上一点P 到两焦点的距离之和等于10; 解:设其标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0).据题2a =10,c =4,故b 2=a 2-c 2=9, ∴所求椭圆的标准方程为x 225+y 29=1.(2)椭圆过点(3,2),(5,1);设椭圆的一般方程为Ax 2+By 2=1(A>0,B>0,A ≠B),则⎩⎪⎨⎪⎧9A +4B =1,25A +B =1,解得⎩⎪⎨⎪⎧A =391,B =1691.故所求椭圆的标准方程为x 2913+y 29116=1.(3)椭圆的焦点在x 轴上,且经过点(2,0)和点(0,1). 解:设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0).由⎩⎪⎨⎪⎧4a 2=1,1b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1,∴所求椭圆的标准方程为x 24+y 2=1.命题角度2 用定义法求椭圆的标准方程【例3】已知一动圆M 与圆C1:(x +3)2+y 2=1外切,与圆C2:(x -3)2+y 2=81内切,试求动圆圆心M 的轨迹方程.故所求动圆圆心M 的轨迹方程为x 225+y 216=1. 总结:用定义法求椭圆标准方程的思路:先分析已知条件,看所求动点轨迹是否符合椭圆的定义,若符合椭圆的定义,可以先定位,再确定a ,b 的值.【变式3】已知P 点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453和253,过点P 作长据题C 1(-3,0),r 1=1,C 2(3,0),r 2=9, 设M (x ,y ),半径为R , 则|MC 1|=1+R ,|MC 2|=9-R ,故|MC 1|+|MC 2|=10, 据椭圆定义知,点M 的轨迹是一个以C 1,C 2为焦点的椭圆,且a =5,c =3,故b 2=a 2-c 2=16.轴的垂线,垂足恰好为椭圆的一个焦点,求此椭圆的方程. 设椭圆的两个焦点分别为F 1,F 2, 不妨取|PF 1|=453,|PF 2|=253,由椭圆的定义,知2a =|PF 1|+|PF 2|=2 5.即a =5.由|PF 1|>|PF 2|知,PF 2垂直于长轴. 在Rt △PF 2F 1中,4c 2=|PF 1|2-|PF 2|2=609, ∴c 2=53,∴b 2=a 2-c 2=103.又所求的椭圆的焦点可以在x 轴上,也可以在y 轴上, 故所求的椭圆方程为x 25+3y 210=1或3x 210+y 25=1.类型三: 椭圆中焦点三角形问题【例4】已知P 是椭圆y 25+x 24=1上的一点,F 1,F 2是椭圆的两个焦点,且∠F 1PF 2=30°,求△F 1PF 2的面积.解:由椭圆的标准方程,知a =5,b =2,∴c =a 2-b 2=1,∴|F 1F 2|=2.又由椭圆的定义,知|PF 1|+|PF 2|=2a =25.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 ∠F 1PF 2, 即4=(|PF 1|+|PF 2|)2-2|PF 1|·|PF 2|-2|PF 1|·|PF 2|cos 30°, 即4=20-(2+3)|PF 1|·|PF 2|,∴|PF 1|·|PF 2|=16(2-3).∴ =12|PF 1|·|PF 2|sin ∠F 1PF 2=12×16(2-3)×12=8-43.【例5】已知椭圆x 29+y 22=1的焦点为F 1,F 2,点P 在椭圆上.若|PF 1|=4,求∠F 1PF 2的大小.解:由x 29+y 22=1,知a =3,b =2,∴c =7,∴|PF 2|=2a -|PF 1|=2,∴cos ∠F 1PF 2=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|=-12,∴∠F 1PF 2=120°.【变式】(1)在椭圆C :x 2a2+y 2b 2=1(a >b >0)的焦点三角形PF 1F 2中,∠F 1PF 2=α,点P 的坐标为(x 0,y 0),求证:△PF 1F 2的面积S △PF 1F 2=c |y 0|=b 2tan α2.(2)已知椭圆的方程为x 24+y 23=1,椭圆上有一点P 满足∠PF 1F 2=90°(如图).求△PF 1F 2的面积.(1)S △PF 1F 2=12|F 1F 2||y 0|=c |y 0|.12F PF S △在①PF 1F 2中,根据椭圆定义,得|PF 1|+|PF 2|=2a . 两边平方,得|PF 1|2+|PF 2|2+2|PF 1||PF 2|=4a 2.①根据余弦定理,得|PF 1|2+|PF 2|2-2|PF 1||PF 2|cos α=4c 2. ①所以|PF 1||PF 2|=2b 21+cos α.根据三角形的面积公式,得 =12|PF 1||PF 2|sin α=12·2b 21+cos α·sin α=b 2·sin α1+cos α.又因为sin α1+cos α=2sin α2cos α22cos 2α2=sin α2cos α2=tan α2,所以S △PF 1F 2=b 2tan α2.(2)由已知得a =2,b =3,所以c =a 2-b 2=4-3=1.从而|F 1F 2|=2c =2.在①PF 1F 2中,由勾股定理可得|PF 2|2=|PF 1|2+|F 1F 2|2, 即|PF 2|2=|PF 1|2+4.又由椭圆定义知|PF 1|+|PF 2|=2×2=4, 所以|PF 2|=4-|PF 1|.从而有(4-|PF 1|)2=|PF1|2+4.解得|PF1|=32.所以△PF 1F 2的面积S =12|PF 1|·|F 1F 2|=12×32×2=32,即△PF 1F 2的面积是32.总结:(1)如图所示,以经过椭圆两焦点F 1,F 2的直线为x 轴,线段F 1F 2的垂直平分线为y 轴,建立直角坐标系xOy.(2)设点:设点M(x ,y)是椭圆上任意一点,且椭圆的焦点坐标为F 1(-c ,0),F 2(c ,0). (3)列式:依据椭圆的定义式|MF 1|+|MF 2|=2a 列方程, 并将其坐标化为x +c 2+y 2+x -c 2+y 2=2a . ①(4)化简:通过移项、两次平方后得到:(a 2-c 2)x 2+a 2y 2=a 2(a 2-c 2),为使方程简单、对称、便于记忆,引入字母b ,令b 2=a 2-c 2,可得椭圆标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0). ②知识点椭圆标准方程的认识与推导【问题1】椭圆标准方程的几何特征与代数特征分别是什么?标准方程的几何特征:椭圆的中心在坐标原点,焦点在x轴或y轴上.标准方程的代数特征:方程右边为1,左边是关于xa与yb的平方和,并且分母为不相等的正值.【问题2】依据椭圆方程,如何确定其焦点位置?把方程化为标准形式,与x2,y2相对应的分母哪个大,焦点就在相应的轴上.【问题3】观察椭圆的形状,你认为怎样选择坐标系才能使椭圆的方程较简单?并写出求解过程.(1)如图所示,以经过椭圆两焦点F1,F2的直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立直角坐标系xOy.(2)设点:设点M(x,y)是椭圆上任意一点,且椭圆的焦点坐标为F1(-c,0),F2(c,0).(3)列式:依据椭圆的定义式|MF1|+|MF2|=2a列方程,并将其坐标化为(x+c)2+y2+(x-c)2+y2=2a.①(4)化简:通过移项、两次平方后得到:(a2-c2)x2+a2y2=a2(a2-c2),为使方程简单、对称、便于记忆,引入字母b,令b2=a2-c2,可得椭圆标准方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0).②(5)从上述过程可以看到,椭圆上任意一点的坐标都满足方程②,以方程②的解(x,y)为坐标的点到椭圆的两个焦点F1(-c,0),F2(c,0)的距离之和为2a,即以方程②的解为坐标的点都在椭圆上.由曲线与方程的关系可知,方程②是椭圆的方程,我们把它叫做椭圆的标准方程.(1)椭圆的标准方程的形式(2)方程22(3)椭圆方程中参数a ,b ,c 之间的关系为____a 2=b 2+c 2____.类型一 椭圆标准方程的确定 例1 求焦点在坐标轴上,且经过A (3,-2)和B (-23,1)两点的椭圆的标准方程.解 方法一 (1)当焦点在x 轴上时, 设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),依题意有⎩⎪⎨⎪⎧(3)2a2+(-2)2b2=1,(-23)2a2+12b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=15,b 2=5.故所求椭圆的标准方程为x 215+y 25=1.(2)当焦点在y 轴上时, 设椭圆的标准方程为y 2a2+x 2b 2=1(a >b >0),依题意有⎩⎪⎨⎪⎧(-2)2a 2+(3)2b 2=1,12a 2+(-23)2b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=5,b 2=15.此时不符合a >b >0,所以方程组无解. 故所求椭圆的标准方程为x 215+y 25=1.方法二 设所求椭圆的方程为Ax 2+By 2=1(A >0,B >0且A ≠B ),依题意有⎩⎪⎨⎪⎧3A +4B =1,12A +B =1,解得⎩⎪⎨⎪⎧A =115,B =15.故所求椭圆的标准方程为x 215+y 25=1.反思与感悟 求解椭圆的标准方程,可以利用定义,也可以利用待定系数法,选择求解方法时,一定要结合题目条件,其次需注意椭圆的焦点位置.【变式1】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是(0,-2),(0,2),并且椭圆经过点(-32,52);(2)焦点在y 轴上,且经过两点(0,2)和(1,0). 解 (1)∵椭圆的焦点在y 轴上, ∴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 =(-32)2+(52+2)2+ (-32)2+(52-2)2 =210,即a =10.又c =2,∴b 2=a 2-c 2=6. ∴所求的椭圆的标准方程为y 210+x 26=1.(2)∵椭圆的焦点在y 轴上, ∴设它的标准方程为y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0).又椭圆经过点(0,2)和(1,0),∴⎩⎪⎨⎪⎧4a 2+0b 2=1,0a 2+1b 2=1,∴⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1.∴所求的椭圆的标准方程为y 24+x 2=1.类型二 相关点法在求解椭圆方程中的应用例2 如图,在圆x 2+y 2=4上任取一点P ,过点P 作x 轴的垂线段PD ,D 为垂足.当点P 在圆上运动时,求线段PD 的中点M 的轨迹. 解 设点M 的坐标为(x ,y ),点P 的坐标为(x 0,y 0), 则x =x 0,y =y 02.因为点P (x 0,y 0)在圆x 2+y 2=4上,所以x 20+y 20=4.①把x 0=x ,y 0=2y 代入方程①, 得x 2+4y 2=4,即x 24+y 2=1.所以点M 的轨迹是一个焦点在x 轴上的椭圆.反思与感悟 如果一个动点P 随着另一个在已知曲线上运动的动点Q 而运动,则求P 点的轨迹方程时一般用转代法来求解.基本步骤为(1)设点:设所求轨迹上动点坐标为P (x ,y ),已知曲线上动点坐标为Q (x 1,y 1).(2)求关系式:用点P 的坐标表示出点Q 的坐标,即得关系式⎩⎪⎨⎪⎧x 1=g (x ,y ),y 1=h (x ,y ).(3)代换:将上述关系式代入已知曲线方程得到所求动点轨迹的方程,并把所得方程化简即可. 跟踪训练2 如图所示,B 点坐标为(2,0),P 是以O 为圆心的单位圆上的动点,∠POB 的平分线交直线PB 于点Q ,求点Q 的轨迹方程. 解 由三角形角平分线性质得|BQ ||QP |=|OB ||OP |=2. ∴BQ →=2QP →.设Q (x ,y ),P (x 0,y 0),则(x -2,y )=2(x 0-x ,y 0-y ),∴⎩⎪⎨⎪⎧x -2=2x 0-2x ,y =2y 0-2y ,∴⎩⎪⎨⎪⎧x 0=3x -22,y 0=3y 2.又∵点P 在单位圆x 2+y 2=1上. ∴(3x -22)2+(32y )2=1. ∴点Q 的轨迹方程为(3x -2)24+94y 2=1.。