3.1.1 椭圆的标准方程(六大题型)(解析版).docx
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- 3.1.1 椭圆的标准方程六大题型解析版 3.1 椭圆 标准 方程 六大 题型 解析
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1、3.1.1 椭圆的标准方程课程标准学习目标1、能说明本章的学习内容、学习方法与学习价值.2、能举例说明圆锥曲线在现实世界中的广泛应用.3、经历从具体情境中抽象出椭圆的过程,能说出椭圆的定义,能推导椭圆的标准方程,进一步体会数形结合思想.1、理解并掌握椭圆的定义.2、掌握椭圆的标准方程的推导.3、会求简单的椭圆的标准方程.知识点一:椭圆的定义平面内一个动点到两个定点、的距离之和等于常数(),这个动点的轨迹叫椭圆这两个定点叫椭圆的焦点,两焦点的距离叫作椭圆的焦距知识点诠释:若,则动点的轨迹为线段;若,则动点的轨迹无图形【即学即练1】椭圆上一点P到一个焦点的距离为2,则点P到另一个焦点的距离为 【答
2、案】8【解析】设椭圆的左、右焦点分别为,结合椭圆定义,可得.故答案为:8知识点二:椭圆的标准方程标准方程的推导: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)建系设点建立坐标系应遵循简单和优化的原则,如使关键点的坐标、关键几何量(距离、直线斜率等)的表达式简单化,注意充分利用图形的对称性,使学生认识到下列选取方法是恰当的以两定点、的直线为轴,线段的垂直平分线为轴,建立直角坐标系(如图)设(),为椭圆上任意
3、一点,则有(2)点的集合由定义不难得出椭圆集合为:(3)代数方程,即:.(4)化简方程由可得,则得方程关于证明所得的方程是椭圆方程,因教材中对此要求不高,可从略因此,方程即为所求椭圆的标准方程它表示的椭圆的焦点在轴上,焦点是这里椭圆的标准方程:(1)当焦点在轴上时,椭圆的标准方程:,其中;(2)当焦点在轴上时,椭圆的标准方程:,其中;知识点诠释:(1)这里的“标准”指的是中心在坐标原点,对称轴为坐标轴建立直角坐标系时,才能得到椭圆的标准方程;(2)在椭圆的两种标准方程中,都有和;(3)椭圆的焦点总在长轴上当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;(4)在两种标准方
4、程中,因为,所以可以根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上【即学即练2】椭圆的焦点坐标为和,椭圆上任一点到两个焦点的距离之和为10的椭圆的标准方程为 .【答案】【解析】依题意,椭圆长轴长,则,而椭圆半焦距,因此椭圆短半轴长,所以所求椭圆标准方程是.故答案为:知识点三:求椭圆的标准方程求椭圆的标准方程主要用到以下几种方法:(1)待定系数法:若能够根据题目中条件确定焦点位置,可先设出标准方程,再由题设确定方程中的参数a,b,即:“先定型,再定量”由题目中条件不能确定焦点位置,一般需分类讨论;有时也可设其方程的一般式:(且)(2)定义法:先分析题设条件,判断出动点的轨迹,然后根据椭圆的定义确定方程
5、,即“先定型,再定量”利用该方法求标准方程时,要注意是否需先建立平面直角坐标系再解题【即学即练3】在平面直角坐标系中,动圆与圆内切,且与圆:外切,记动圆的圆心的轨迹为.则轨迹的方程为 ;【答案】【解析】设动圆的半径为,由已知得:圆可化为标准方程:,即圆心,半径,圆可化为标准方程:,即圆心,半径,经分析可得,则.由题意可知:,两式相加得,所以点的轨迹为以为焦点的椭圆,可设方程为,则,所以轨迹的方程为.故答案为:题型一:椭圆的定义与标准方程例1(2023湖北高二校联考阶段练习)已知椭圆的两个焦点分别为,P是椭圆上一点,且C的短半轴长等于焦距,则椭圆C的标准方程为()ABCD【答案】D【解析】因为,
6、所以因为,所以,故椭圆C的标准方程为故选:D.例2(2023高二课时练习)椭圆上一点M到一个焦点的距离为4,则M到另一个焦点的距离为()A4B6C8D2【答案】B【解析】设椭圆的左、右焦点分别为,椭圆长轴长,不妨令,由,得.故选:B例3(2023全国高二专题练习)已知,动点C满足,则点C的轨迹是()A椭圆B直线C线段D点【答案】C【解析】因为,所以,知点C的轨迹是线段AB故选:C.变式1(2023全国高二课堂例题)分别求满足下列条件的椭圆的标准方程:(1)两个焦点分别是,椭圆上的点P与两焦点的距离之和等于8;(2)两个焦点分别是,并且椭圆经过点【解析】(1)由已知得,因此又因为,所以,易知椭圆
7、的焦点在x轴上,所以所求椭圆的标准方程为(2)因为椭圆的焦点在y轴上,设它的标准方程为由已知得,又因为,所以因为点在椭圆上,所以,即从而有,解得或(舍去)因此,从而所求椭圆的标准方程为变式2(2023高二课时练习)若动点的坐标满足方程,试判断动点的轨迹,并写出其标准方程【解析】由于点满足,即点到两个定点,的距离之和等于常数,由椭圆的定义可知:此点的轨迹为焦点在轴上的椭圆,且,故,故椭圆的标准方程为.变式3(2023云南大理高二鹤庆县第三中学校考阶段练习)(1)求焦点的坐标分别为,且过点的椭圆的方程.(2)求中心在原点,焦点在坐标轴上,且经过两点、的椭圆标准方程.【解析】(1)由题意,椭圆的焦点
8、在轴上,设椭圆方程为由椭圆定义,故故椭圆的标准方程为:(2)不妨设椭圆的方程为:经过两点、故,解得即故椭圆的标准方程为:变式4(2023广东惠州高二校考阶段练习)已知两定点,曲线上的点到、的距离之和是12,则该曲线的标准方程为 .【答案】【解析】由条件可知,所以点的轨迹是以点为焦点的椭圆,且,所以椭圆的标准方程为.故答案为:变式5(2023全国高二专题练习)已知椭圆的左、右焦点为,且过点则椭圆标准方程为 【答案】【解析】由题知:,又椭圆经过点,所以,又,联立解得:,故椭圆的标准方程为:.故答案为:.【方法技巧与总结】(1)定义法:根据椭圆定义,确定的值,再结合焦点位置,直接写出椭圆方程.(2)
9、待定系数法:根据椭圆焦点是在轴还是轴上,设出相应形式的标准方程,然后根据条件列出的方程组,解出,从而求得标准方程.注意:如果椭圆的焦点位置不能确定,可设方程为.与椭圆共焦点的椭圆可设为.与椭圆有相同离心率的椭圆,可设为(,焦点在轴上)或(,焦点在轴上).题型二:椭圆方程的充要条件例4(2023全国高二专题练习)“”是“方程表示的曲线为椭圆”的 条件【答案】必要不充分【解析】当时表示圆,当且时表示椭圆,充分性不成立;当为椭圆,则,可得且,必要性成立;综上,“”是“方程表示的曲线为椭圆”的必要不充分条件.故答案为:必要不充分例5(2023全国高二专题练习)方程表示椭圆的充要条件是 【答案】答案不唯
10、一【解析】方程表示椭圆,则必有解之得或故答案为:,(答案不唯一,其他等价情况也对)例6(2023全国高二专题练习)平面内有一个动点M及两定点A,B设p:为定值,q:点M的轨迹是以A,B为焦点的椭圆那么()Ap是q的充分不必要条件Bp是q的必要不充分条件Cp是q的充要条件Dp既不是q的充分条件,又不是q的必要条件【答案】B【解析】当为定值时,若定值大于时,点M轨迹是椭圆,若定值等于,点M轨迹是线段,若定值小于,则轨迹不存在;当点M的轨迹是以A,B为焦点的椭圆时,必为定值;所以,但,故p为q的必要不充分条件故选:B变式6(2023全国高二专题练习)已知条件:,条件:表示一个椭圆,则是的()A充分不
11、必要条件B必要不充分条件C充要条件D既不充分也不必要条件【答案】B【解析】由,若,则表示一个圆,充分性不成立;而表示一个椭圆,则成立,必要性成立.所以是的必要不充分条件.故选:B变式7(2023河北邯郸高二阶段练习)是方程为的曲线表示椭圆时的A充分条件B必要条件C充分必要条件D非充分非必要条件【答案】B【解析】表示椭圆需满足,所以是方程为的曲线表示椭圆时的必要条件考点:1椭圆方程;2充分条件与必要条件变式8(2023全国高二专题练习)曲线与的关系是()A有相等的焦距,相同的焦点B有不等的焦距,相同的焦点C有不等的焦距,不同的焦点D有相等的焦距,不同的焦点【答案】D【解析】由题意可知,椭圆的焦点
12、在轴上,且,所以,焦距为,焦点坐标为,椭圆的焦点在轴上,且,所以,焦距为,焦点坐标为,所以两椭圆有相等的焦距,不同的焦点.故选:D.变式9(2023高二课时练习)若方程表示椭圆,则下面结论正确的是()AB椭圆的焦距为C若椭圆的焦点在轴上,则D若椭圆的焦点在轴上,则【答案】C【解析】因方程表示椭圆,则有,且,即,A错误;焦点在轴上时,解得,D错误,C正确;焦点在轴上时,则,焦点在轴上时,B错误. 故选:C【方法技巧与总结】表示椭圆的充要条件为:;表示圆方程的充要条件为:.题型三:椭圆中焦点三角形的周长与面积及其他问题例7(2023高二课时练习)椭圆焦点三角形的性质椭圆上的动点与两个焦点构成的三角
13、形叫作焦点三角形,它们具有下面的性质.(1)焦点三角形的周长为 ;(2)当 时,最大;(3) ;【答案】 .【解析】(1)由,得,故.(2),在中,由余弦定理得:,把代入可得,因为,当且仅当时等号成立,所以,取最小值时取最大值.故由以上可得,当时,最大.(3)由可得,.,把代入面积公式,即,故.故答案为:(1);(2);(3).例8(2023江苏高二假期作业)椭圆的两焦点为,一直线过交椭圆于两点,则的周长为 ;【答案】20【解析】由,得,得,因为两点都在椭圆上,所以由椭圆的定义可得,因为,所以的周长为,故答案为:20例9(2023全国高二专题练习)已知分别是双曲线的左右焦点,是上的一点,且,则
14、的周长是 【答案】34【解析】因为,所以,故,则,又,故,则,所以的周长为.故答案为:34.变式10(2023上海浦东新高二统考期中)已知椭圆的焦点分别为,过的直线交椭圆于A、B两点,则的周长为 .【答案】8【解析】由椭圆方程可得,又由图可得的周长为.故答案为:8变式11(2023高二课时练习)已知点P是椭圆1上一点,是椭圆的两个焦点,若0,则P的面积为 【答案】20【解析】因为0,所以,所以是直角三角形由椭圆定义知|6,又,由得,因为,所以.故答案为:20.变式12(2023全国高二专题练习)设和为椭圆的两个焦点,点在椭圆上,且满足,则的面积是 .【答案】/【解析】椭圆,即,所以,因为,所以
15、点为短轴顶点,所以.故答案为:变式13(2023全国高二专题练习)为椭圆上的一点,和是其左右焦点,若,则的面积为 .【答案】【解析】设,由椭圆定义在中,由余弦定理得.即所以,所以故.由题知故答案为:变式14(2023河南开封高二校考阶段练习)设,是椭圆的两个焦点,P是椭圆上的点,且,则的面积为 .【答案】24【解析】由椭圆的方程可得:,且根据椭圆的定义可得:,则在中,故答案为:24.变式15(2023全国高二专题练习)已知分别是椭圆的左、右焦点,是椭圆在第一象限内的一点,若,则 【答案】/【解析】由椭圆方程得:,;设,由椭圆定义知:,即,解得:或;为椭圆在第一象限内的点,即,;.故答案为:.变
16、式16(2023全国高二专题练习)已知,是椭圆的两个焦点,点在上,则的最大值为 【答案】4【解析】因为点在上,所以有,由,当且仅当时取等号,故答案为:4变式17(2023广东深圳高二深圳中学校考期末)已知椭圆的两个焦点分别为,为椭圆上一点,且,则的值为 【答案】2【解析】,;,设,为椭圆上一点,由得,故答案为:2变式18(2023四川成都高二校考阶段练习)已知椭圆:,为椭圆上一点,则 【答案】或.【解析】由题意可得:,在中由余弦定理可得:,所以有=,即,所以,整理得:,所以或,解得或,又因为,所以或.故答案为:或.【方法技巧与总结】焦点三角形的问题常用定义与解三角形的知识来解决,对于涉及椭圆上
17、点到椭圆两焦点将距离问题常用定义,即.题型四:椭圆上两点距离的最值问题例10(2023全国高二专题练习)已知椭圆上的动点到右焦点距离的最大值为,则()A1BCD【答案】A【解析】根据椭圆的性质,椭圆上的点到右焦点距离最大值为,即 ,又,所以,由,所以;故选:A例11(2023江西宜春高二校考开学考试)已知动点在椭圆上,F为椭圆C的右焦点,若点M满足且,则的最大值为()ABC8D63【答案】B【解析】因为,所以点M在以为圆心,1为半径的圆上,又因为,所以,PM为圆的切线,所以当PF最长时,切线长PM最大当点P与椭圆的左顶点重合时,最大,最大值为此时的最大值为故选:B例12(2023吉林四平高二四
18、平市第一高级中学校考期中)若为椭圆上的任意一点,是椭圆的一个焦点,则的最大值是()A2B3C4D5【答案】D【解析】,即.所以的最大值为.故选:D变式19(2023高二课时练习)已知,是椭圆的两个焦点,点M在椭圆C上,的最大值为()ABC2D4【答案】D【解析】在椭圆上根据基本不等式可得,即,当且仅当时取等号.故选:D.变式20(2023高二课时练习)已知点在椭圆上运动,点在圆上运动,则的最大值为()ABC5D6【答案】B【解析】设圆的圆心为,则,设,则,所以,当且仅当时取得最大值,所以故选:B变式21(2023辽宁高二期中)设是椭圆的左右焦点,是椭圆上任意一点,若的最小值是,则的值为()AB
19、CD【答案】B【解析】令,则,因为的最小值为,即的最小值为,由椭圆,可得,则,所以,所以,即,令,解得或(舍去),由对勾函数的单调性可得,当取得最大值时,的最小值为,即当时,的最小值为,即,解得,所以.故选:B.【方法技巧与总结】利用几何意义进行转化.题型五:椭圆上两线段的和差最值问题例13(2023全国高二专题练习)设是椭圆上一点,分别是圆和上的点,则的最大值为()ABCD【答案】A【解析】根据题意作出如图所示的图象,其中、是椭圆的左,右焦点,在中可得:,当且仅当、三点共线时,等号成立,在中可得:,当且仅当、三点共线时,等号成立,由得:,由椭圆方程可得:,即,由椭圆定义可得:,所以,.故选:
20、A.例14(2023全国高二课堂例题)已知为椭圆上一点,分别是圆和上的点,则的取值范围是()ABCD【答案】A【解析】根据椭圆的定义,得,所以,即所求取值范围为故选:A例15(2023高二课时练习)已知椭圆方程是其左焦点,点是椭圆内一点,点是椭圆上任意一点,若的最大值为,最小值为,那么()AB4C8D【答案】C【解析】由题意,设椭圆的右焦点为,连接,则,如图:当点P在位置M时,取到最大值,当点P在位置N时,取到最小值,所以的取值范围是,即,所以的最大值,最小值,所以.故选:C.变式22(2023内蒙古巴彦淖尔高二校考阶段练习)已知椭圆的左焦点为是上一点,则的最大值为()A7B8C9D11【答案
21、】C【解析】因为,所以在椭圆内部,设椭圆的右焦点为,由椭圆,得,由椭圆的定义可得,所以,当且仅当是射线与椭圆的交点时取等号故选:C.变式23(2023天津高二统考期末)已知F是椭圆的左焦点,点,若P是椭圆上任意一点,则的最大值为()ABCD【答案】A【解析】设椭圆的右焦点为,当三点共线,且在之间时等号成立.故选:A变式24(2023吉林四平高二四平市第一高级中学校考阶段练习)已知在上运动,则的最小值为()ABCD【答案】D【解析】,两边平方后化简得,焦点分别是,的几何意义是曲线上的点与定点距离的差,如图表示点,根据椭圆定义可知,当三点三点共线时取等号,此时,所以的最小值是.故选:D变式25(2
22、023山西高二校联考期中)已知F是椭圆的左焦点,M是椭圆C上任意一点,Q是圆上任意一点,则的最小值为()A-4B-3C-2D-1【答案】C【解析】依题意可知,对于椭圆,对于圆,圆心为,半径,设椭圆的右焦点为,根据椭圆的定义有,根据圆的几何性质有,当且仅当是线段与圆交点时等号成立,所以,其中,当且仅当三点共线,且是线段与椭圆的交点时等号成立,所以,此时四点共线,且分别是线段与圆、椭圆的交点.故选:C变式26(2023高二单元测试)点,是椭圆的左焦点,是椭圆上任意一点,则的取值范围是()ABCD【答案】A【解析】设是椭圆的右焦点,则又因为,所以,则故选:A变式27(2023全国高二专题练习)已知点
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