学案10:2.2.1 椭圆及其标准方程
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2.2.1 椭圆及其标准方程(二)一、基础过关1.设F 1,F 2为定点,|F 1F 2|=10,动点M 满足|MF 1|+|MF 2|=8,则动点M 的轨迹是( )A .椭圆B .不存在C .圆D .线段 答案 B解析 由于动点M 到两定点的距离之和等于8且小于|F 1F 2|,所以动点M 的轨迹不存在.2.设P 是椭圆x 225+y 216=1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 由椭圆的标准方程得a 2=25,a =5.由椭圆的定义知|PF 1|+|PF 2|=2a =10.3.椭圆x 24+y 2=1的两个焦点为F 1、F 2,过F 1作垂直于x 轴的直线与椭圆相交,一个交点为P ,则|PF 2|等于( ) A.32B. 3C.72D .4答案 C解析 不妨设F 1的坐标为(3,0),P 点坐标为(x 0,y 0),∵PF 1与x 轴垂直,∴x 0= 3.把x 0=3代入椭圆方程x 24+y 2=1,得y 20=14, ∴|PF 1|=12,∴|PF 2|=4-|PF 1|=72. 4.已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1 (a >b >0),M 为椭圆上一动点,F 1为椭圆的左焦点,则线段MF 1的中点P 的轨迹是( )A .圆B .椭圆C .线段D .直线答案 B解析 由题意知|PO |=12|MF 2|,|PF 1|=12|MF 1|, 又|MF 1|+|MF 2|=2a ,所以|PO |+|PF 1|=a >|F 1O |=c ,故由椭圆的定义知P 点的轨迹是椭圆.5.曲线x 225+y 29=1与x 29-k +y 225-k=1 (0<k <9)的关系是( ) A .有相等的焦距,相同的焦点B .有相等的焦距,不同的焦点C .有不相等的焦距,不同的焦点D .以上都不对答案 B解析 对于方程x 225+y 29=1,其焦点在x 轴上,且c =4.对于方程x 29-k +y 225-k=1, ∵0<k <9,∴0<9-k <9,16<25-k <25.∴25-k >9-k ,且25-k -(9-k )=16.由此可知,方程x 29-k +y 225-k=1的焦点在y 轴上,且c =4. 故曲线x 225+y 29=1与x 29-k +y 225-k=1有相等的焦距,不同的焦点. 6.已知椭圆的焦点是F 1,F 2,P 是椭圆上的一动点,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 .双曲线的一支D .抛物线答案 A解析 如图,依题意:|PF 1|+|PF 2|=2a (a >0是常数).又∵|PQ |=|PF 2|,∴|PF 1|+|PQ |=2a ,即|QF 1|=2a .∴动点Q 的轨迹是以F 1为圆心,2a 为半径的圆,故选A.7.已知A (-12,0),B 是圆F :(x -12)2+y 2=4(F 为圆心)上一动点,线段AB 的垂直平分线交BF 于P ,求动点P 的轨迹方程.解 利用中垂线的性质,我们知道|P A |=|PB |,|PB |+|PF |=2,∴|P A |+|PF |=2>1,结合椭圆的定义,我们知道点P 的轨迹是以A ,F 为焦点的椭圆.a =1,c =12,∴b 2=34. ∴动点P 的轨迹方程为x 2+43y 2=1. 二、能力提升8.椭圆C :x 24+y 23=1的左、右顶点分别为A 1、A 2,点P 在C 上且直线P A 2斜率的取值范围是[-2,-1],那么直线P A 1斜率的取值范围是 ( )A .[12,34] B .[38,34] C .[12,1] D .[34,1] 答案 B 解析 由题意可得A 1(-2,0),A 2(2,0),当P A 2的斜率为-2时,直线P A 2的方程为y =-2(x -2),代入椭圆方程,消去y 化简得19x 2-64x +52=0,解得x =2或x =2619. 由P A 2的斜率存在可得点P ⎝⎛⎭⎫2619,2419,此时直线P A 1的斜率k =38. 同理,当直线P A 2的斜率为-1时,直线P A 2的方程为y =-(x -2),代入椭圆方程,消去y 化简得7x 2-16x +4=0,解得x =2或x =27. 由P A 2的斜率存在可得点P ⎝⎛⎭⎫27,127,此时直线P A 1的斜率k =34. 数形结合可知,直线P A 1斜率的取值范围是⎣⎡⎦⎤38,34.9.设F 1、F 2分别是椭圆x 216+y 27=1的左、右焦点,若点P 在椭圆上,且PF 1→·PF 2→=0,则|PF 1→+PF 2→|=________.答案 6解析 由PF 1→·PF 2→=0,得PF 1⊥PF 2,∴|PF 1→+PF 2→|=2|PO →|=|F 1F 2|=6.10.曲线C 是平面内与两个定点F 1(-1,0)和F 2(1,0)的距离的积等于常数a 2 (a >1)的点的轨迹,给出下列三个结论:①曲线C 过坐标原点;②曲线C 关于坐标原点对称;③若点P 在曲线C 上,则△F 1PF 2的面积不大于12a 2. 其中,所有正确结论的序号是__________.答案 ②③解析 设曲线C 上任一点P (x ,y ),由|PF 1|·|PF 2|=a 2,可得(x +1)2+y 2·(x -1)2+y 2=a 2 (a >1),将原点(0,0)代入等式不成立,故①不正确.∵点P (x ,y )在曲线C 上,∴点P 关于原点的对称点为P ′(-x ,-y ),将P ′代入曲线C 的方程等式成立,故②正确.设∠F 1PF 2=θ,则S △F 1PF 2=12|PF 1||PF 2|·sin θ=12a 2sin θ≤12a 2,故③正确.11.已知点M 在椭圆x 236+y 29=1上,MP ′垂直于椭圆焦点所在的直线,垂足为P ′,并且M 为线段PP ′的中点,求P 点的轨迹方程.解 设P 点的坐标为(x ,y ),M 点的坐标为(x 0,y 0).∵点M 在椭圆x 236+y 29=1上, ∴x 2036+y 209=1. ∵M 是线段PP ′的中点,∴⎩⎪⎨⎪⎧x 0=x ,y 0=y 2. 把⎩⎪⎨⎪⎧x 0=x ,y 0=y 2代入x 2036+y 209=1, 得x 236+y 236=1, 即x 2+y 2=36,∴P 点的轨迹方程为x 2+y 2=36.12.P 是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1 (a >b >0)上的任意一点,F 1,F 2是它的两个焦点,O 为坐标原点,OQ →=PF 1→+PF 2→,求动点Q 的轨迹方程.解 由OQ →=PF 1→+PF 2→,又PF 1→+PF 2→=2PO →=-2OP →,设Q (x ,y ),则OP →=-12OQ →=-12(x ,y ) =⎝⎛⎭⎫-x 2,-y 2, 即P 点坐标为⎝⎛⎭⎫-x 2,-y 2, 又P 点在椭圆上,∴⎝⎛⎭⎫-x 22a 2+⎝⎛⎭⎫-y 22b 2=1, 即x 24a 2+y 24b 2=1, ∴动点Q 的轨迹方程为x 24a 2+y 24b 2=1 (a >b >0). 三、探究与拓展13.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 由题意知点M 在线段CQ 上,从而有|CQ |=|MQ |+|MC |.又点M 在AQ 的垂直平分线上,则|MA |=|MQ |,∴|MA |+|MC |=|CQ |=5.∵A (1,0),C (-1,0),∴点M 的轨迹是以(1,0),(-1,0)为焦点的椭圆,且2a =5,故a =52,c =1,b 2=a 2-c 2=254-1=214. 故点M 的轨迹方程为x 2254+y 2214=1.。
《2.2.1-椭圆及其标准方程》教学设计一、教学内容解析教学内容属概念性知识,是通过描述椭圆形成过程进行定义的作为椭圆本质属性的揭示和椭圆方程建立的基石,理应作为本堂课的教学重点同时,椭圆的标准方程作为今后研究椭圆性质的根本依据,自然成为本节课的另一教学重点学生对椭圆和方程即数形结合思想的理解,椭圆定义和椭圆标准方程的联系成为了本堂课的教学难点圆锥曲线是平面解析几何研究的主要对象圆锥曲线的有关知识不仅在生产、日常生活和科学技术中有着广泛的应用,而且是今后进一步数学的基础教科书以椭圆为学习圆锥曲线的开始和重点,可见本节内容所处的重要地位通过本节学习,学生一方面认识到一般椭圆与圆的区别与联系,另一方面也为后面利用方程研究椭圆的几何性质以及为学生类比椭圆的研究过程和方法,学习双曲线、抛物线奠定了基础学习过程启发学生能够发现问题和提出问题,善于思考,学会分析问题和创造地解决问题;培养学生抽象概括能力和逻辑思维能力二、教学目标设置:1.知识与技能目标(1)学生能掌握椭圆的定义焦点,焦距的概念.(2)学生能推导并掌握椭圆的标准方程.(3)学生在学习过程中进一步感受曲线方程的概念,体会建立曲线方程的基本方法,运用数形结合的数学思想方法解决问题.2.过程与方法目标:(1)学生通过经历椭圆形成的情境感知椭圆的定义并亲自参与归纳.培养学生发现规律、认识规律的能力.(2)学生类比圆的方程的推导过程尝试推导椭圆标准方程,培养学生利用已知方法解决实际问题的能力.(3)在椭圆定义的获得和其标准方程的推导过程中进一步渗透数形结合等价转化等数学思想方法.3.情感态度与价值观目标:(1)通过椭圆定义的获得让学生感知数学知识与实际生活的密切联系培养学生探索数学知识的兴趣并感受数学美的熏陶.(2)通过标准方程的推导培养学生观察,运算能力和求简意识并能懂得欣赏数学的“简洁美”.(3)通过师生、生生的合作学习,增强学生团队协作能力的培养,增强主动与他人合作交流的意识.三、学生学情分析1.能力分析①学生已初步掌握用坐标法研究直线和圆的方程,②对含有两个根式方程的化简能力薄弱.2.认知分析①学生已初步熟悉求曲线方程的基本步骤,②学生已经掌握直线和圆的方程,对曲线的方程的概念有一定的了解,3.情感分析学生具有积极的学习态度,强烈的探究欲望,能主动参与研究.四、教学策略分析教学中通过创设情境,充分调动学生已有的学习经验,让学生经历“创设情境——总结概括——启发引导——探究完善——实际应用”的过程,发现新的知识,又通过实际操作,使刚产生的数学知识得到完善,提高了学生动手动脑的能力和增强了研究探索的综合素质.课堂教学中创设问题的情境,激发学生主动的发现问题解决问题,充分调动学生学习的主动性、积极性;有效地渗透数学思想方法,发展学生思维品质,这是本节课的教学原则.根据这样的原则及所要完成的教学目标,我采用如下的教学方法和手段:1.引导发现法:用课件演示动点的轨迹,启发学生归纳、概括椭圆定义.2.探索讨论法:由学生通过联想、归纳把原有的求轨迹方法迁移到新情况中,有利于学生对知识进行主动建构;有利于突出重点,突破难点,发挥其创造性.这两种方法是适应新课程体系的一种全新教学模式,它能更好地体现学生的主体性,实现师生、生生交流,体现课堂的开放性与公平性.在教学中适当利用多媒体课件辅助教学,增强动感及直观感,增大教学容量,提高教学质量.五、教学过程:(一)复习引入1.给学生放视频天宫一号与神八的运行轨迹,说一说你对生活中椭圆的认识.伴随图片展示使同学们感到椭圆就在我们身边.意图:(1)、从学生所关心的实际问题引入,使学生了解数学来源于实际.(2)、使学生更直观、形象地了解后面要学的内容;2.手工操作演示椭圆的形成:取一条定长的细绳,把它的两端固定在画图板上同一定点,套上笔拉紧绳子,移动笔尖画出的轨迹是圆.再将这一条定长的细绳的两端固定在画图板上的两定点,当绳长大于两点间的距离时,用铅笔把绳子拉紧,使笔尖在图板上慢慢移动,就可以画出一个椭圆随后动画呈现.同时演示在ppt上。
2.2 椭 圆椭圆及其标准方程◆ 知识与技能目标理解椭圆的概念,掌握椭圆的定义、会用椭圆的定义解决实际问题;理解椭圆标准方程的推导过程及化简无理方程的常用的方法;了解求椭圆的动点的伴随点的轨迹方程的一般方法.◆ 过程与方法目标(1)预习与引入过程当变化的平面与圆锥轴所成的角在变化时,观察平面截圆锥的截口曲线(截面与圆锥侧面的交线)是什么图形?又是怎么样变化的?特别是当截面不与圆锥的轴线或圆锥的母线平行时,截口曲线是椭圆,再观察或操作了课件后,提出两个问题:第一、你能理解为什么把圆、椭圆、双曲线和抛物线叫做圆锥曲线;第二、你能举出现实生活中圆锥曲线的例子.当学生把上述两个问题回答清楚后,要引导学生一起探究P 41页上的问题(同桌的两位同学准备无弹性的细绳子一条(约10cm 长,两端各结一个套),教师准备无弹性细绳子一条(约60cm ,一端结个套,另一端是活动的),图钉两个).当套上铅笔,拉紧绳子,移动笔尖,画出的图形是椭圆.启发性提问:在这一过程中,你能说出移动的笔小(动点)满足的几何条件是什么?〖板书〗2.1.1椭圆及其标准方程.(2)新课讲授过程(i )由上述探究过程容易得到椭圆的定义.〖板书〗把平面内与两个定点1F ,2F 的距离之和等于常数(大于12F F )的点的轨迹叫做椭圆(ellipse ).其中这两个定点叫做椭圆的焦点,两定点间的距离叫做椭圆的焦距.即当动点设为M 时,椭圆即为点集P ={}12|2M MF MF a +=.(ii )椭圆标准方程的推导过程提问:已知图形,建立直角坐标系的一般性要求是什么?第一、充分利用图形的对称性;第二、注意图形的特殊性和一般性关系.无理方程的化简过程是教学的难点,注意无理方程的两次移项、平方整理.设参量b 的意义:第一、便于写出椭圆的标准方程;第二、,,a b c 的关系有明显的几何意义. 类比:写出焦点在y 轴上,中心在原点的椭圆的标准方程()222210y x a b a b+=>>. (iii )例题讲解与引申例1 已知椭圆两个焦点的坐标分别是()2,0-,()2,0,并且经过点53,22⎛⎫-⎪⎝⎭,求它的标准方程.分析:由椭圆的标准方程的定义及给出的条件,容易求出,,a b c .引导学生用其他方法来解.另解:设椭圆的标准方程为()222210x y a b a b +=>>,因点53,22⎛⎫- ⎪⎝⎭在椭圆上, 则22222591104464a a b b a b ⎧⎧+==⎪⎪⇒⎨⎨=⎪⎪⎩-=⎩例2 如图,在圆224x y +=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,线段PD 的中点M 的轨迹是什么?分析:点P 在圆224x y +=上运动,由点P 移动引起点M 的运动,则称点M 是点P 的伴随点,因点M 为线段PD 的中点,则点M 的坐标可由点P 来表示,从而能求点M 的轨迹方程. 引申:设定点()6,2A ,P 是椭圆221259x y +=上动点,求线段AP 中点M 的轨迹方程. 解法剖析:①(代入法求伴随轨迹)设(),M x y ,()11,P x y ;②(点与伴随点的关系)∵M 为线段AP 的中点,∴112622x x y y =-⎧⎨=-⎩;③(代入已知轨迹求出伴随轨迹),∵22111259x y +=,∴点M 的轨迹方程为()()223112594x y --+=;④伴随轨迹表示的X 围. 例3如图,设A ,B 的坐标分别为()5,0-,()5,0.直线AM ,BM 相交于点M ,且它们的斜率之积为49-,求点M 的轨迹方程. 分析:若设点(),M x y ,则直线AM ,BM 的斜率就可以用含,x y 的式子表示,由于直线AM ,BM 的斜率之积是49-,因此,可以求出,x y 之间的关系式,即得到点M 的轨迹方程.解法剖析:设点(),M x y ,则()55AM y k x x =≠-+,()55BM y k x x =≠-; 代入点M 的集合有4559y y x x ⨯=-+-,化简即可得点M 的轨迹方程.引申:如图,设△ABC 的两个顶点(),0A a -,(),0B a ,顶点C 在移动,且AC BC k k k ⨯=,且0k <,试求动点C 的轨迹方程.引申目的有两点:①让学生明白题目涉及问题的一般情形;②当k 值在变化时,线段AB 的角色也是从椭圆的长轴→圆的直径→椭圆的短轴.◆ 情感、态度与价值观目标通过作图展示与操作,必须让学生认同:圆、椭圆、双曲线和抛物线都是圆锥曲线,是因它们都是平面与圆锥曲面相截而得其名;必须让学生认同与体会:椭圆的定义及特殊情形当常数等于两定点间距离时,轨迹是线段;必须让学生认同与理解:已知几何图形建立直角坐标系的两个原则,及引入参量22b a c =-来体现数学的和谐美;让学生认同与领悟:例1使用定义解题是首选的,但也可以用其他方法来解,培养学生从定义的角度思考问题的好习惯;例2是典型的用代入法求动点的伴随点的轨迹,培养学生的辩证思维方法,会用分析、联系的观点解决问题;通过例3培养学生的对问题引申、分段讨论的思维品质.◆能力目标(1) 想象与归纳能力:能根据课程的内容能想象日常生活中哪些是椭圆、双曲线和抛物线的实际例子,能用数学符号或自然语言的描述椭圆的定义,能正确且直观地绘作图形,反过来根据图形能用数学术语和数学符号表示.(2) 思维能力:会把几何问题化归成代数问题来分析,反过来会把代数问题转化为几何问题来思考,培养学生的数形结合的思想方法;培养学生的会从特殊性问题引申到一般性来研究,培养学生的辩证思维能力.(3) 实践能力:培养学生实际动手能力,综合利用已有的知识能力.(4) 数学活动能力:培养学生观察、实验、探究、验证与交流等数学活动能力.(5) 创新意识能力:培养学生思考问题、并能探究发现一些问题的能力,探究解决问题的一般的思想、方法和途径.。
2.1.1 椭圆及其标准方程(1) (导学案)【学习目标】(1)从具体情境中抽象出椭圆的模型;(2)掌握椭圆的定义,能用坐标法求椭圆的标准方程; (3)掌握椭圆的标准方程的推导及标准方程的形式。
【重点、难点】重点:椭圆的定义及其标准方程。
难点:椭圆标准方程的推导与化简。
【学习方法】探究、讨论、归纳、类比 一、【基础知识链接】1、曲线可以看作是适合某种条件的点的集合或轨迹。
求曲线方程的一般步骤是: → → → → 。
其中,建立坐标系一般应遵循 的原则。
2、平面内两点间的距离公式:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则︱AB ︱=二、【新知导学】 探究任务一:椭圆的定义 【教材导读】 预习课本P38的内容,动动手,做教材P38中的“探究”,并完成下列问题:(1)、设笔尖(动点)为M ,两个定点1F ,2F 的距离为2c ,绳长为2a ,当22a c >时,动点M 的轨迹是 ;当22a c =时,动点M 的轨迹是 ;当22a c <时,动点M 的轨迹是 。
(2)、椭圆的定义:把平面内动点M 与两个定点1F ,2F 的距离之和等于常数(2a大于 )的点的轨迹叫做 . 这两个定点叫做椭圆的 ,两焦点的距离(2c )叫做 .探究任务二:椭圆的标准方程【教材导读】 预习课本P38至P39的内容,并完成下列问题(1)、观察椭圆的形状,可以发现椭圆既是 对称图形,又是 对称图形。
(2)、怎样建立坐标系,才能使求出的椭圆方程最为简单?①、建系;以 为x 轴, 为y 轴,建立平面直角坐标系,则1F ,2F 的坐标分别为:. ②、设点并写出点集:设M ( , )为椭圆上任意一点,根据椭圆定义知:③、列方程:④、化简方程得:⑤、为使上述方程简单并具有对称美,引入字母 ,令 = a 2 - c 2,则方程可化为(3)、类似的,焦点在 轴上的椭圆的标准方程为 : ,其中焦点1F ,2F 的坐标为: .(4)点的位置?试一试:根据下列椭圆方程,写出,,a b c 的值,并指出焦点的坐标: (1)221169y x +=; (2) 2212516y x +=; (1)a = ;b = ;c = (2)a = ;b = ;c = 焦点坐标为: 焦点坐标为: 待课堂上与老师和同学探究解决。
2.2.1椭圆及其标准方程(二)【教学目标】1.理解椭圆的定义及标准方程;2.掌握用定义法和待定系数法求椭圆的标准方程;3.理解椭圆标准方程的推导过程,并能运用标准方程解决相关问题.【学科素养】数学抽象、逻辑推理,数学运算.【教学重点】椭圆的定义及标准方程的推导.【教学难点】理解椭圆标准方程的推导过程,并能运用标准方程解决相关问题.【学法指导】教师启发讲授,学生探究学习.复习回顾问题 1:椭圆的定义是什么?问题 2:椭圆的标准方程是怎样的?新知探究例2:如图,在圆422=+y x 上任意取一点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,线段PD 的中点M 的轨迹是什么? 点评:相关点法(代入法)(设计意图:利用直线中点坐标公式,探求动点轨迹)变式训练2:教材第50页B 组第一题例3:如图所示,设A ,B 的坐标分别是()()0,5,0,5-,直线BM AM ,相交于点M ,且它们的斜率之积是94-,求M点得轨迹方程。
(设计意图:把直线相关知识与椭圆结合到一起,加强知识之间的联系,以此培养学生 的知识串联能力)点评:参数法变式训练3:(教材第42页练习第4题)小结:求解与椭圆相关的轨迹问题的方法1、写出适合下列条件的椭圆的标准方程:(1)1,4==b a ,焦点在x 轴上;(2)15,4==c a ,焦点在y 轴上;(3)52,10==+c b a2、椭圆2211625x y +=的焦点坐标为( )A (0, ±3)B (±3, 0)C (0, ±5)D (±4, 0)3、在方程22110064x y +=中,下列a, b, c 全部正确的一项是( ) A a=100, b=64, c=36 B a=10, b=6, c=8C a=10, b=8, c=6D a=100, c=64, b=36 教材第42页练习第1题、第3题.课堂小结1.椭圆的概念及标准方程;2.求椭圆方程的方法.作业布置 习题2.2A 组5 、7板书设计椭圆及其标准方程1、椭圆的定义 例2: 例32、椭圆的标准方程课后感悟。
可编辑修改精选全文完整版教学设计(2)这里的常数有什么限制吗?教师边演示边提示学生注意:若常数=|F1F2|,则是线段F1F2;若常数<|F1F2|,则轨迹不存在;若要轨迹是椭圆,还必须加上限制条件:“此常数大于|F1F2|”.(二)椭圆标准方程的推导13分钟1.标准方程的推导.教师引导学生得出椭圆方程,由a、b的关系判定焦点在哪一个坐标轴上。
2.教师给出表格和学生一起总结椭圆的方让学生自己去推导椭圆的标准方程,给学生较多的思考问题的时间和空间,变“被动”为“主动”,变“灌输”为“发现”。
教师结合猜想加以引导由椭圆的定义,可以知道它的基本几何特征,但对椭圆还具有哪些性质,我们还一无所知,所以需要用坐标法先建立椭圆的方程.如何建立椭圆的方程?根据求曲线方程的一般步骤,可分:(1)建系设点;(2)点的集合;(3)代数方程;(4)化简方程等步骤.(1)建系设点以两定点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(如图2-14).设|F1F2|=2c(c>0),M(x,y)为椭圆上任意一点,则有F1(-1,0),F2(c,0).(2)点的集合由定义不难得出椭圆集合为:P={M||MF1|+|MF2|=2a}.(3)代数方程(4)化简方程整理后,再平方得(a2-c2)x2+a2y2=a2(a2-c2)椭圆的焦点在x轴上,焦点是F1(-c,0)、F2(c,0).这里c2=a2-b2.2.两种标准方程的比较(引导学生归纳)F1(-c,0)、F2(c,0),这里c2=a2-b2;F1(-c,0)、F2(0,c),这里c2=a2+b2,只须将(1)方程的x、y互换即可得到.教师指出:在两种标准方程中,∵a2>b2,∴可以根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上.(三)例题与8分钟,练习12分钟例1求适合下列条件的椭圆的标准方程:1.教师引导学生得学生自己写解题过程 2.学生板演 3.学生讨论4.老师出示练习题(课件)学生做练习题(1)掌握椭圆方程a、b之间的关系 (2)掌握运用椭圆定义法、待定系数法求椭圆的标准方程。
2.2.1椭圆及其标准方程(1)教学目标:重点: 椭圆的定义及椭圆标准方程,用待定系数法和定义法求曲线方程.难点:椭圆标准方程的建立和推导.知识点:椭圆定义及标准方程.能力点: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;通过对椭圆标准方程的推导,使学生进一步掌握求曲线方程的一般方法,提高学生运用坐标法解决几何问题的能力懂得欣赏数学的“简洁美”,并渗透数形结合和等价转化的数学思想方法.教育点:通过椭圆定义的归纳和标准方程的推导,培养学生发现规律、认识规律并利用规律解决实际问题的能力,培养学生探索数学的兴趣,激发学生的学习热情.自主探究点:1.通过教学情境中具体的学习活动(如动手实验、自主探究、合作交流等),引导学生发现并提出数学问题,并在作出合理推导的基础上,形成椭圆的定义;2.探讨椭圆标准方程的最简形式,并通过对解决问题过程的反思,获得求曲线方程的一般方法.考试点:椭圆定义及标准方程,利用其解决有关的椭圆问题易错易混点:在用椭圆标准方程时,学生一般在“焦点的位置”上容易出错.拓展点:如何利用坐标法探讨其它圆锥曲线的方程.教具准备多媒体课件和三角板课堂模式学案导学一、引入新课【创设情景】材料1:对椭圆的感性认识.通过演示课前准备的生活中有关椭圆的实物和图片,让学生从感性上认识椭圆.材料2:20XX 年6月16日下午18时,“神州九号”载人飞船顺利升空,实现多人多天飞行,标志着我国航天事业又上了一个新台阶,请问:“神州九号”飞船的运行轨道是什么?多媒体展示“神州九号”运行轨道图片.【设计意图】利用多媒体,展示学生常见的椭圆形状的物品,让学生从感性上认识椭圆.通过“神州九号”的轨道录像,让学生感受现实,激发学生的学习兴趣,培养爱国思想. 思考1:自然界处处存在着椭圆,我们如何用自己的双手画出椭圆呢?思考2:在圆的学习中我们知道,平面内到一定点的距离为定长的点的轨迹是圆.那么,到两定点距离之和等于常数的点的轨迹又是什么呢?【设计意图】对于生活中、数学中的圆,学生已经有一定的认识和研究,但对椭圆,学生只停留在直观感受,基于它俩的关系,引导学生用上一章所学,来研究椭圆. 学生分组做试验,教师同时做好指导:按照课本上介绍的方法,学生用一块纸板;两个图钉,一根无弹性的细绳试画椭圆,让学生自己动手画,同桌相互切磋,探讨研究.(提醒学生:作图过程中注意观察椭圆的几何特征,即椭圆上的点要满足怎样的几何条件)思考:点M 运动时,12,F F 移动了吗?点M 按照什么条件运动形成的轨迹是椭圆?1.在作图时,视笔尖为动点,两个图钉为定点,动点到两定点距离之和符合什么条件?其轨迹如何?2.改变两图钉之间的距离,使其与绳长相等,画出的图形还是椭圆吗?3.当绳长小于两图钉之间的距离时,还能画出图形吗?学生经过动手操作→独立思考→小组讨论→共同交流的探究过程, 师生共同总结规律:当1212||||||MF MF F F +> 时,M 点的轨迹为椭圆;当1212||||||MF MF F F +=时,M 点的轨迹为线段1F 2F ; 当1212||||||MF MF F F +<时,M 点的轨迹不存在. 【设计意图】在本环节中并不是急于向学生交待椭圆的定义,而是设计一个实验,一是为了给学生一个动手实验的机会,让学生体会椭圆上点的运动规律;二是通过实践思考,为进一步上升到理论做准备.二、探究新知 (一)归纳定义思考:焦点为21,F F 的椭圆上任一点M ,有什么性质?设椭圆上任一点为M ,则有)22(22121F F c a a MF MF =>=+【设计意图】通过学生观察、思考、讨论,概括出椭圆的定义,让学生全程参与概念的探究过程,加深理解,提高概括能力和数学语言的表达能力.(二)椭圆标准方程的推导复习提问求曲线方程的一般步骤:(教师提问,针对对于学生回答情况做一总结) (1)建系、设点;(2)写出点的集合;(3)列式;(4)化简;(5)证明. 思考:如何建系,才能使求出的方程最简呢?由学生自主提出建立坐标系的不同方法,教师根据学生提出的“建系”方式,把学生分成若干组,分别按不同的建系的方法推导方程,进行比较。
2.2.1椭圆及其标准方程-教案
授课教师:严统平
一、教材内容分析
椭圆是圆锥曲线中重要的一种,本节内容的学习是后继学习其它圆锥曲线的基础,坐标法是解析几何中的重要数学方法,椭圆方程的推导是利用坐标法求曲线方程的很好应用实例.本节课内容的学习能很好地在课堂教学中展现新课程的理念,主要采用学生自主探究学习的方式,使培养学生的探究精神和创新能力的教学思想贯穿于本节课教学设计的始终.
椭圆是生活中常见的图形,通过实验演示,创设生动而直观的情境,使学生亲身体会椭圆与生活联系,有助于激发学生对椭圆知识的学习兴趣;在椭圆概念引入的过程中,改变了直接给出椭圆概念和动画画出椭圆的方式,而采用学生动手画椭圆并合作探究的学习方式,让学生亲身经历椭圆概念形成的数学化过程,有利于培养学生观察分析、抽象概括的能力.椭圆方程的化简是学生从未经历的问题,方程的推导过程采用学生对方程进行化简.可以让学生主体参与椭圆方程建立的具体过程,使学生真正了解椭圆标准方程的来源,使学生体会成功的快乐,提高学生的数学探究能力,培养学生独立主动获取知识的能力.
二、教学目标分析
1、知识目标:理解椭圆的定义及相关概念,明确椭圆的标准方程的形式,理解椭圆方程的推导.
2、能力目标:通过让学生积极参与,亲身经历椭圆定义和标准方程的获得过程,体验坐标法在处理几何问题中的优越性,从而进一步掌握求曲线方程的方法和数形结合的思想,提高运用坐标法解决几何问题的能力,培养了学生的运算能力.
3、情感目标:通过主动探究,合作交流,使学生感受探索的乐趣与成功的喜悦,以神舟飞船运动轨迹的演示,激发学生学习数学的兴趣,增强学生的数学应用意识,创新
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2.2.1 椭圆及其标准方程学习目标1.掌握椭圆的定义,标准方程的两种形式及推导过程.2.会根据条件确定椭圆的标准方程,掌握用待定系数法求椭圆的标准方程.学习重点:椭圆定义的应用及求椭圆的标准方程.学习难点:椭圆标准方程的推导.要点整合知识点一椭圆的定义[填一填]平面内与两个定点F1,F2的的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的,叫做椭圆的焦距.[答一答]1.定义中,将“大于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”或“小于|F1F2|”的常数,其他条件不变,点的轨迹是什么?知识点二椭圆的标准方程[填一填][答一答]2.如何理解“标准方程”中的“标准”的意义?3.在椭圆标准方程的推导过程中,为什么令b2=a2-c2,b>0?4.对于一个椭圆的标准方程,怎样判断其焦点所在的坐标轴呢?特别关注1.对椭圆定义的理解(1)椭圆的定义揭示了椭圆的本质,是判断动点轨迹是否为椭圆的重要依据.(2)设集合P ={M ||MF 1|+|MF 2|=2a },|F 1F 2|=2c ,其中a ,c 均为大于0的常数.当2a >2c 时,集合P 为椭圆;当2a =2c 时,集合P 为线段F 1F 2;当2a <2c 时,集合P 为空集,即动点M 的轨迹不存在. 2.对椭圆的标准方程的理解(1)椭圆的标准方程中的“标准”指的是中心在原点,对称轴为坐标轴.(2)椭圆的标准方程右边是1,左边是关于x ,y 的平方和,并且分母不相等.椭圆的焦点在x 轴上时,标准方程中x 2项的分母较大;椭圆的焦点在y 轴上时,标准方程中y 2项的分母较大.(3)椭圆的标准方程有两种形式.若已知焦点在x 轴或y 轴上,则标准方程唯一;若无法确定焦点的位置,则需要考虑两种形式.其中a ,b ,c 三个量满足a 2=b 2+c 2. 典例讲解类型一 椭圆的定义及其应用例1 (1)已知命题甲:动点P 到两定点A ,B 的距离之和|P A |+|PB |=2a ,其中a 为大于0的常数;命题乙:点P 的轨迹是椭圆,则命题甲是命题乙的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充分且必要条件 D .既不充分也不必要条件(2)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),F 1,F 2是它的焦点.AB 是过F 1的直线与椭圆交于A 、B 两点,则△ABF 2的周长是________. 通法提炼1一般地,关于椭圆的一些问题我们经常考虑利用其定义,这时候就要关注它的两个焦点,把问题转化为研究椭圆上的点到两个焦点的距离之和的问题.针对训练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 )A .5B .6C .4D .10类型二 椭圆标准方程的识别例2当3<k<9时,指出方程x29-k+y2k-3=1表示的曲线.通法提炼根据椭圆标准方程的两种形式可知,焦点在哪一坐标轴上,哪一变量对应的分母大,即x2对应的分母大,焦点就在x轴上;y2对应的分母大,焦点就在y轴上.针对训练2已知曲线C:x2k-5+y23-k=-1,则“4≤k<5”是“曲线C表示焦点在y轴上的椭圆”的条件.类型三求椭圆的标准方程例3写出适合下列条件的椭圆的标准方程:(1)a=4,c=3,焦点在y轴上;(2)a+b=8,c=4;(3)经过点A(3,-2)和点B(-23,1).通法提炼确定椭圆的方程包括“定位”和“定量”两个方面1.“定位”是指确定与坐标系的相对位置,在中心为原点的前提下,确定焦点位于哪条坐标轴上,以判断方程的形式;2.“定量”是指确定a2,b2的具体数值,常根据条件列方程求解.针对训练3求适合下列条件的椭圆的标准方程.(1)经过两点(2,-2),⎝⎛⎭⎫-1,142; (2)过点(3,-5),且与椭圆y 225+x 29=1有相同的焦点.类型四 素养提升椭圆中的焦点三角形问题例4 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.【解后反思】 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,利用定义|PF 1|+|PF 2|=2a 及余弦定理求出|PF 1|·|PF 2|,这样可以减少运算量. 针对训练4设M 是椭圆x 225+y 216=1上一点,F 1、F 2为焦点,∠F 1MF 2=π6,则S △MF 1F 2=( )A .1633B .16(2+3)C .16(2-3)D .16课堂达标1.设P 是椭圆x 225+y 216=1上的点.若F 1、F 2是椭圆的两个焦点,则|PF 1|+|PF 2|等于( )A .4B .5C .8D .102.若方程x 24+y 28sin α=1表示焦点在y 轴上的椭圆,则锐角α的取值范围是( )A .(π3,π2)B .[π3,π2)C .(π6,π2)D .[π6,π2)3.椭圆的两焦点坐标分别为(-2,0)和(2,0),且椭圆过点(52,-32),则椭圆方程是( )A.y 28+x 24=1 B.y 210+x 26=1 C.y 24+x 28=1 D.x 210+y 26=1 4.若方程x 2a 2+y 2a +6=1表示焦点在x 轴上的椭圆,则实数a 的取值范围是 .5.已知B 、C 是两个定点,|BC |=8,且△ABC 的周长等于18,求这个三角形的顶点A 的轨迹方程.参考答案要点整合知识点一 椭圆的定义[填一填]距离之和等于常数(大于|F1F2|) 焦点两焦点间的距离[答一答]1.提示:当距离之和等于|F1F2|时,动点的轨迹就是线段F1F2;当距离之和小于|F1F2|时,动点的轨迹不存在.知识点二椭圆的标准方程[答一答]2.提示:(1)两个焦点F1,F2在坐标轴上;(2)线段F1F2的中点是坐标原点.只有同时满足这两个条件时,所得到的方程才是标准方程.3.提示:令b2=a2-c2可以使方程变得简单整齐.今后讨论椭圆的几何性质时,b还有明确的几何意义,因此设b>0.4.提示:依据椭圆的标准方程判断椭圆的焦点在哪条坐标轴上,只需看标准方程中的分母的大小,即椭圆的焦点在x轴上⇔标准方程中x2项的分母较大;椭圆的焦点在y轴上⇔标准方程中y2项的分母较大.典例讲解类型一椭圆的定义及其应用例1【答案】(1)B(2)4a【解析】(1)若点P的轨迹是椭圆,则一定有|P A|+|PB|=2a(a>0,为常数).所以甲是乙的必要条件.反过来,若|P A|+|PB|=2a(a>0,为常数),当2a>|AB|时,点P的轨迹是椭圆;当2a=|AB|时,点P的轨迹是线段AB;当2a<|AB|时,点P的轨迹不存在,所以甲不是乙的充分条件.综上可知,甲是乙的必要不充分条件.(2)如图,∵|AF1|+|AF2|=2a,|BF 1|+|BF 2|=2a ,又∵△ABF 2的周长=|AB |+|BF 2|+|AF 2| =|AF 1|+|BF 1|+|AF 2|+|BF 2|=4a , ∴△ABF 2的周长为4a . 通法提炼1一般地,关于椭圆的一些问题我们经常考虑利用其定义,这时候就要关注它的两个焦点,把问题转化为研究椭圆上的点到两个焦点的距离之和的问题. 针对训练1 【答案】A【解析】点P 到椭圆的两个焦点的距离之和为2a =10,10-5=5. 类型二 椭圆标准方程的识别 例2 解:∵3<k <9,∴9-k >0,k -3>0.(1)当9-k >k -3,即3<k <6时,方程表示焦点在x 轴上的椭圆; (2)当9-k =k -3,即k =6时, 方程表示圆x 2+y 2=3;(3)当9-k <k -3,即6<k <9时,方程表示焦点在y 轴上的椭圆. 针对训练2【答案】必要不充分【解析】将曲线C 的方程化为:x 25-k +y 2k -3=1,若曲线C 是焦点在y 轴上的椭圆,则k -3>5-k >0,即4<k <5,故“4≤k <5”是“曲线C 表示焦点在y 轴上的椭圆”的必要不充分条件. 类型三 求椭圆的标准方程例3 解:(1)焦点在y 轴上,设标准方程为y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0),则a 2=16,b 2=a 2-c 2=16-9=7.∴椭圆的标准方程为y 216+x 27=1.(2)⎩⎪⎨⎪⎧ a +b =8,a 2-b 2=16,⇒⎩⎪⎨⎪⎧a +b =8,(a +b )(a -b )=16, ⇒⎩⎪⎨⎪⎧ a +b =8,a -b =2,⇒⎩⎪⎨⎪⎧a =5,b =3.∴椭圆的标准方程为x 225+y 29=1或y 225+x 29=1.(3)解法一:①当焦点在x 轴上时,设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0).依题意有⎩⎪⎨⎪⎧(3)2a 2+(-2)2b2=1,(-23)2a2+1b2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=15,b 2=5.所以所求椭圆的方程为x 215+y 25=1.②当焦点在y 轴上时,设椭圆的标准方程为y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0).依题意有⎩⎪⎨⎪⎧(-2)2a 2+(3)2b2=1,1a 2+(-23)2b2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=5,b 2=15.(舍去).故所求椭圆的方程为x 215+y 25=1.解法二:设所求椭圆的方程为mx 2+ny 2=1(m >0,n >0,且m ≠n ).依题意有⎩⎪⎨⎪⎧3m +4n =1,12m +n =1,解得⎩⎨⎧m =115,n =15.所以所求椭圆的方程为x 215+y 25=1.针对训练3解:(1)解法一:若焦点在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.若焦点在y 轴上,设椭圆的标准方程为y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0).由已知条件得⎩⎨⎧4b 2+2a 2=1,1b 2+144a 2=1,解得⎩⎨⎧1b 2=18,1a 2=14.即a 2=4,b 2=8,则a 2<b 2,与题设中a >b >0矛盾,舍去. 综上,所求椭圆的标准方程为x 28+y 24=1.解法二: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.(2)因为所求椭圆与椭圆y 225+x 29=1的焦点相同,所以其焦点在y 轴上,且c 2=25-9=16.设它的标准方程为y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0).因为c 2=16,且c 2=a 2-b 2,故a 2-b 2=16.① 又点(3,-5)在椭圆上,所以-52a 2+32b 2=1,即5a 2+3b 2=1.② 由①②得b 2=4,a 2=20,所以所求椭圆的标准方程为y 220+x 24=1. 类型四 素养提升椭圆中的焦点三角形问题例4 解:由已知a =2,b =3, 得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|·cos120°, 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 ②代入①解得|PF 1|=65.所以S △PF 1F 2=12|PF 1||F 1F 2|·sin120°=12×65×2×32=335, 即△PF 1F 2的面积是35 3.针对训练4 【答案】C【解析】设|MF 1|=r 1,|MF 2|=r 2,则⎩⎨⎧r 1+r 2=10r 21+r 22-3r 1r 2=36,∴r 1r 2=64(2-3), ∴S △MF 1F 2=12r 1r 2sin π6=16(2-3).课堂达标 1.【答案】D【解析】|PF 1|+|PF 2|=2a =10. 2.【答案】C【解析】∵方程x 24+y 28sin α=1表示焦点在y 轴上的椭圆,∴8sin α>4,sin α>12.∵α为锐角,∴π6<α<π2.3.【答案】D【解析】由题可知c =2,即a 2-b 2=4, 故可设椭圆的标准方程为x 2b 2+4+y 2b 2=1,将(52,-32)代入可求得b 2=6, 再将b 2=6代入a 2=b 2+4得a 2=10,故应选D. 4.【答案】(-6,-2)∪(3,+∞) 【解析】由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a 2>0a +6>0a 2>a +6,∴⎩⎪⎨⎪⎧a ≠0a >-6a <-2或a >3, ∴-6<a <-2或a >3.5.解:以过B 、C 两点的直线为x 轴,线段BC 的垂直平分线为y 轴,建立直角坐标系xOy .如图所示,由|BC |=8,可知点B (-4,0),C (4,0).由|AB |+|AC |+|BC |=18,得|AB |+|AC |=10>8,因此,点A 的轨迹是以B 、C 为焦点的椭圆,但点A 不在x 轴上.设顶点A 的轨迹方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0). 由题意知这个椭圆上的点与两焦点的距离之和2a =10, ∴a =5,又c =4,∴b 2=a 2-c 2=9.所以点A 的轨迹方程为x 225+y 29=1(y ≠0).。