椭圆经典解题思路

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分析:把椭圆的方程化为标准方程,由c2,根据关系a2 b2 2c2可求出m的值.2 2解:方程变形为- L 1 .因为焦点在6 2my轴上,所以2m 6,解得m 3.例2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.求出参数a和b(或a2和b2)的值,即可求得椭圆的标准方程.解:当焦点在x轴上时, 设其方程为由椭圆过点P 3,0,知3b,代入得b2 1 , a29,故椭圆的方程为y21.当焦点在y轴上时,设其方程为2y2ax2b29 0 由椭圆过点P 3,0 ,知一02a b 3b,联立解得281 , b29 ,故椭圆的方程为—812x- 1 .9例3 ABC的底边BC 16 , AC和AB两边上中线长之和为30, 求此三角形重心G的轨迹和顶点A的轨迹.解:(1 )以BC所在的直线为x轴,BC中点为原点建立直角坐标系. 设G点坐标为x, 由GC GB 20,知G点的轨迹是以B、C为焦点的椭圆, 且除去轴上两点. 10 , c 8,有b2 故其方程为—1002y_36椭圆标准方程典型例题例1已知椭圆mx2 3y2 6m 0的一个焦点为(0, 2)求m的值.又c 2,所以2m 6 22, m 5适合.分析:因椭圆的中心在原点,故其标准方程有两种情况.根据题设条件,运用待定系数法, 分析:(1)由已知可得GC GB 20,再利用椭圆定义求解.A的轨迹方程.(2)设A x, y ,则2X1002y36xx 3,由题意有3代入①,得y : A的轨迹方程为900 3241 y 0,其轨迹是椭圆(除去x轴上两点).(2)由G的轨迹方程G、A坐标的关系,利用代入法求•••所求椭圆方程为3y 2 10半长轴为4,半短轴长为b 例4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 ―5和——,过P 点作焦点所在轴33的垂线,它恰好过椭圆的一个焦点,求椭圆方程.c 221或 竺 乂 1 .10 5解:如图,设P x, y ,由椭圆的对称性, 不妨设P x, y ,由椭圆的对称性,不妨设P, _________ _242 32. 7的椭圆的方程: —16说明:本题是先根据椭圆的定义,判定轨迹是椭圆,然后根据椭圆的标准方程,求轨迹的方程.这是求轨迹 方程的一种重要思想方法.解:设两焦点为F 1、F 2,且PF 1从 PF i PF ?知[PF ? 可求出PF 1F 24.5 3,PF 2晋.从椭圆定义知2a垂直焦点所在的对称轴,所以在 Rt 2;52c PF 1cos —,从而 b6PF 2F 1 中, PF 1|PF 2 2J5 .即 a J 5 .sin PF |F 2PF21PF 12,1032 例5已知椭圆方程笃 a 2 y_b 2,长轴端点为A 1, A 2,焦点为F i , F ?, P 是椭圆上一点, APA 2 F 1PF 2 .求:F 1PF 2的面积(用a 、分析:求面积要结合余弦定理及定义求角 1的两邻边,从而利用S -absinC 求面积.2表示).在第一象限.由余弦定理知: 由椭圆定义知: F i PF 2例6已知动圆 PF 1 P 过定点 F i F 』2 |PF iPF 222PF | -PF 2PF 2 2a ②,则②2—①得 PF 2 sin 1 2b 2 sin 2 1 cos A 3,0,且在定圆B:x 32 PF 1 b 2%. PF 2 cos4c 2.①2b 21 cos2 y 64的内部与其相内切,分析:关键是根据题意,列出点 P 满足的关系式. 解:如图所示,设动圆 P 和定圆B 内切于点M .动点P 到两定点, 即定点A 3,0和定圆圆心 B 3,0距离之和恰好等于定圆半径, 即PA PB PM PB BM 8 .•点P 的轨迹是以A ,B 为两焦点,例7已知椭圆 X2i iX y 2i , (i )求过点P 丄,丄且被P 平分的弦所在直线的方程; 2 2 2(2) 求斜率为 2的平行弦的中点轨迹方程;(3) 过A 2, 引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程; (4) 椭圆上有两点 P 、Q ,O 为原点,且有直线 OP 、OQ 斜率满足k OP k OQ 分析: 解: 2 X i 2(i) 求线段PQ 中点M 的轨迹方程.此题中四问都跟弦中点有关, 因此可考虑设弦端坐标的方法. 设弦两端点分别为 2y 22 2y ; y 2 M x b y i ,N X 2, ①一②得 y 2 X i ,线段MN 的中点R x, y ,则 X 2 X i X 2 2 y i y 2 y i y ? 2 2X,2y, 由题意知 X i X 2 ,则上式两端同除以X i X 2,有X i X 2 2 y i y 2y i y 2 X-I X 2将③④代入得2y3 0 .⑤ X i X 2 丄代入⑤,得业上 2 X i X 2 1 丄,故所求直线方程为: 2 2X 4y 将⑥代入椭圆方程 x 2 2y 2 2 得 6y 26y 36 0符合题意,2X 4y 3 0为所求.(2) 将 X-I X 2 2代入⑤得所求轨迹方程为: 4y 0 .(椭圆内部分)(3) 将 X i X 2 y丄代入⑤得所求轨迹方程为: 2 (4) 由①+②得 X 2 x ;4X 2 2y 22X 2y 0 .(椭圆内部分)将⑧⑨代入⑦得: 再将y i y 2 2X I X 2, ⑧, 4X 22X -|X 2⑦,2y i2y 2将③④平方并整理得4y 2 2y i y 2,4y 22y i y 2X i X 2代入⑩式得: 2 2X 2X-|X 2 4y 1 X i X 22 X 22丄i .12此即为所求轨迹方程.当然,此题除了设弦端坐标的方法,还可用其它方法解决. 例8已知椭圆4X 2 y 2i 及直线y X m . (i )当m 为何值时,直线与椭圆有公共点?要使所作椭圆的长轴最短,(2)若直线被椭圆截得的弦长为2 10,求直线的方程.5解:(1)把直线方程y x m 代入椭圆方程4x 2 y 21得4x 2 x m 2 1 ,即 5x 2 2mx m 21 0 . 2m 24 52m 116m 220 0,解得-m _522(2 )设直线与椭圆的两个交点的横坐标为X 1 , X 2,由 2m(1)得为 X 2, X 1X 2 -2m 15 5J2根据弦长公式得 :.1 1 222m 24 mi12、10.解得m 0 .方程为y X .555说明:处理有关直线与椭圆的位置关系问题及有关弦长问题,采用的方法与处理直线和圆的有所区别.这里解决直线与椭圆的交点问题,一般考虑判别式;解决弦长问题,一般应用弦长公式.用弦长公式,若能合理运用韦达定理(即根与系数的关系),可大大简化运算过程.2 2例9以椭圆 — 仝 1的焦点为焦点,过直线 丨:x y 90上一点M 作椭圆,12 3点M 应在何处?并求出此时的椭圆方程.分析:椭圆的焦点容易求出,按照椭圆的定义,本题实际上就是要在已知直线上找一点, 使该点到直线同侧的两已知点(即两焦点)的距离之和最小,只须利用对称就可解决.2 2解:如图所示,椭圆- y1的焦点为F 13,0 , F 23,0 .12 3点F 1关于直线丨:x y 90的对称点F 的坐标为(一9, 6),直线FF ?的方程为x 2y 30.x 2y 3 0解方程组 y得交点M 的坐标为(—5, 4).此时MR MF 2最小.x y 9 0所求椭圆的长轴:2a |MF 1 MF 2 |FF 2 6J5 ,.•• a 3聶,又c 3,2 2 2…b a c3.5 2 3236 •因此,所求椭圆的方程为2 2互壬145 3622例10 已知方程— y1表示椭圆,求k 的取值范围.k 50,例11 解:由3 k 0, 得3 k 5,且 k 4.k 53 k,•••满足条件的k 的取值范围是 3 k 5, 且 k 4.说明:k本题易出现如下错解:由5 0,得3 k5,故k的取值范围是3 k 53 k 0,例 12 已知 x 2 sin y 2 cos 1 (0)表示焦点在y 轴上的椭圆,求的取值范围.分析:依据已知条件确定的三角函数的大小关系•再根据三角函数的单调性,求出 的取值范围.2解:方程可化为—1sin1 .因为焦点在 1 1y 轴上,所以—cossincos因此sin 0且tan1从而说明:(1)由椭圆的标准方程知2⑵由焦点在y 轴上,知a1 sin —,b2 cos(2'^ 10,这是容易忽视的地方.cos 1 .(3)求 的取值范围时,应注意题目中的条件sin例12 求中心在原点,对称轴为坐标轴,且经过A(.. 3, 2)和B( 2.3,1)两点的椭圆方程.可设其方程为mx 2 ny 2 1 (m 0, n解:设所求椭圆方程为2 2mx ny 1 (m 0, n 0).由A(・.3,2)和B( 2、.3,1)两点在椭圆上可得_ 2m ( 3) n ( m ( 2 ..3)2 n22) 1,即 3m 4n 1, 12 1, 12m n 1,1 1x 2y 2所以m 幕,n -.故所求的椭圆方程为-y例13 知圆x 2 y 21,从这个圆上任意一点 P 向y 轴作垂线段,求线段中点 M 的轨迹.分析:本题是已知一些轨迹,求动点轨迹问题•这种题目一般利用中间变量(相关点)求轨迹方程或轨迹.解:设点M 的坐标为(x , y),点P 的坐标为(x 0, y 0),y 。

.因为P(x °,y °)在圆x 2 y 2 1上,所以x 。

2 y 。

2 1.将x 0 2x , y 0 y 代入方程X Q 2 y 021得4x 2y 2 1 .所以点 M 的轨迹是一个椭圆4x 2 y 2 1.说明:此题是利用相关点法求轨迹方程的方法,这种方法具体做法如下:首先设动点的坐标为 (x, y) ,设已知分析:由题设条件焦点在哪个轴上不明确,椭圆标准方程有两种情形,为了计算简便起见,0),且不必去考虑焦点在哪个坐标轴上,直接可求出方程. 轨迹上的点的坐标为(x 0, y 0),然后根据题目要求,使 x , y 与x 0, y 0建立等式关系,从而由这些等式关系求出 x 0和y 0代入已知的轨迹方程,就可以求出关于 x , y 的方程,化简后即我们所求的方程.这种方法是求轨迹方程的最基本的方法,必须掌握. 例14已知长轴为12,短轴长为6,焦点在x 轴上的椭圆,过它对的左焦点 F 1作倾斜解为的直线交椭圆于 A ,3B 两点,求弦AB 的长.分析:可以利用弦长公式|AB 訥 k 2|x 1x 2| V(1 k 2)[(x 1x 2)24x 1x 2]求得,也可以利用椭圆定义及余弦定理,还可以利用焦点半径来求.解:(法1)利用直线与椭圆相交的弦长公式求解.左焦点F ( 3 3,0),从而直线方程为y 、3x 9.由直线方程与椭圆方程联立得:13x 272 3x 36 80 .设冷,x ?为方程两根,所以X 1 X 272 _ 3 1336 8, ok 3,13(法2)利用椭圆的定义及余弦定理求x 1x 2从而AB V 1 ―卩|x 1X2,(厂k 2)[(x 「X 2)24x 1x 2]48 132 2由题意可知椭圆方程为 —1,设369在 AF 1F 2中,AF 2AF 1AF J m , BF jn ,则 |AF 2|12 m , BF 2 12 n .2F 1F2I 2AF 1II F 1F 2cos— 3,即(12 m)2所以m.同理在 BF 1F 2中,用余弦定理得 n4 V34:3,所以AB48 n13(法3)利用焦半径求解.先根据直线与椭圆联立的方程 13x 2 72., 3x 36 8 0求出方程的两根论,X 2 ,它们分别是A , B 的横坐标.再根据焦半径 AF 1a e 为,BF 1a ex 2,从而求出 | AB AF 1 BF 1 .AB <1 k 2\x 1 x 2J(1 k 2)[(x ! x 2)2 4x 1x 2].因为 a 6, b 3,所以 c3/3 .因为焦点在 x 轴上,22所以椭圆方程为-y1,369x 2V 2例15椭圆—— L 1上的点M 到焦点F 1的距离为2, N 为MF 1的中点,贝y ON ( O 为坐标原点)的值为25 93A . 4B . 2C . 8D .-2解:如图所示,设椭圆的另一个焦点为F 2,由椭圆第一定义得MF 」|M F 2| 2a 10,所以 |M F 2|10〔MF 』10 2 8,1又因为ON 为 MF/2的中位线,所以|ON | -I MF J4,故答案为A .2说明:(1)椭圆定义:平面内与两定点的距离之和等于常数(大于 F 1F 2)的点的轨迹叫做椭圆.⑵椭圆上的点必定适合椭圆的这一定义,即 MF 」|MF 22a ,禾U 用这个等式可以解决椭圆上的点与焦点的有关距离.x2 y2例16已知椭圆C:- 1,试确定m的取值范围,使得对于直线丨:y 4x m,椭圆C上有不同的两点4 3关于该直线对称.分析:若设椭圆上A , B两点关于直线I对称,则已知条件等价于:(1)直线AB l ; (2)弦AB的中点M在I 上.利用上述条件建立m的不等式即可求得m的取值范围.••T 的斜率k i 4 ••设直线AB 的方程为y1丄x n •由方程组4y 2X ~41x n,4 消去y 得2飞1,22on13x 8nx 16n 48 0 ①。