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知识讲解 椭圆的简单性质 基础

椭圆的焦点总在长轴上,因此已知标准方程,判断焦点位置的方法是:看x2、y2的分母的大小,哪个分母大,焦点就在哪个坐标轴上.
要点四:直线与椭圆的位置关系
平面内点与椭圆的位置关系
椭圆将平面分成三部分:椭圆上、椭圆内、椭圆外,因此,平面上的点与椭圆的位置关系有三种,任给一点M(x,y),
若点M(x,y)在椭圆上,则有 ;
③Δ<0 直线和椭圆相离 直线和椭圆无公共点.
直线与椭圆的相交弦
设直线 交椭圆 于点 两点,则
= =
同理可得
这里 的求法通常使用韦达定理,需作以下变形:


【典型例题】
类型一:椭圆的简单几何性质
例1.求椭圆 的长轴长、短轴长、离心率、焦点和顶点坐标,并用描点法画出这个椭圆.
【解析】根据椭圆的标准方程 ,得 ,
由余弦定理:4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cOs120°①
又|PF1|+|PF2|=2a②
联立①②得4c2=4a2-|PF1||PF2|,∴ ,

【思路点拨】求离心率或离心率的范围,通常构造关于 , , 的齐次式,从而构造出关于 的方程或不等式.
举一反三:
【变式】已知椭圆 ,以 , , 为系数的关于 的方程 无实根,求其离心率 的取值范围.
【答案】由已知, ,所以 ,
即 ,
不等式两边同除 可得 ,
解不等式得 或 .
由椭圆的离心率 ,
所以所求椭圆离心率 .
类型三:直线与椭圆的位置关系
例6.对不同实数M,讨论直线 与椭圆 的公共点的个数.
【解析】由题意得
将(1)代入(2)得
整理得 ,(3)

当 时, ,方程(3)有两个不同的实数根,此时直线与椭圆有两个公共点;
3.情感态度、价值观目标:
在椭圆的简单性质的学习过程中,培养学生善于观察、勇于探索的良好习惯和严谨的科学态度.
【要点梳理】
要点一:椭圆的简单几何性质
我们根据椭圆 和它的图象(如图)来研究椭圆的简单几何性质.
1.对称性
对于椭圆标准方程 ,把x换成―x,或把y换成―y,或把x、y同时换成―x、―y,方程都不变,所以椭圆 是以x轴、y轴为对称轴的轴对称图形,且是以原点为对称中心的中心对称图形,这个对称中心称为椭圆的中心.
【答案】7
【高清课堂:椭圆的性质356756例1】
【变式2】求椭圆 的长轴和短轴的长、离心率、焦点和顶点的坐标.
【答案】长轴长 ,短轴长 ,离心率 ,焦点 ,顶点是 , , , .
例2.已知椭圆的对称轴为坐标轴,O为坐标原点,F是一个焦点,A是一个顶点,若椭圆的长轴长是6,且 ,求椭圆的方程.
【解析】椭圆的长轴长为6, ,所以点A不是长轴的顶点,是短轴的顶点,所以|OF|=c, , ,
椭圆的简单性质
编稿:张林娟审稿:孙永钊
【学习目标】
1.知识与技能目标:
了解用方程的方法研究图形的对称性;理解椭圆的范围、对称性及对称轴、对称中心、顶点、离心率的概念;进一步掌握椭圆的标准方程、会用椭圆的定义解决实际问题.
2.过程与方法目标:
引导学生通过观察、类比、讨论等方法,让学生迅速获得椭圆的性质.
2.范围
椭圆上所有的点都位于直线x=±a和y=±b所围成的矩形内,所以椭圆上点的坐标满足|x|≤a,|y|≤b.
3.顶点
①椭圆的对称轴与椭圆的交点称为椭圆的顶点.
②椭圆 (a>b>0)与坐标轴的四个交点即为椭圆的四个顶点,坐标分别为A1(―a,0),A2(a,0),B1(0,―b),B2(0,b).
当 时, ,方程(3)有两个相等的实数根,此时直线与椭圆有一个公共点;
当 时, ,方程(3)没有实数根,此时直线与椭圆没有公共点.
【思路点拨】在研究直线与圆锥曲线的位置关系时,通过构造方程组化为关于x,(或y)的一元二次方程,借助于一元二次方程的判别式、根与系数关系来解决.
举一反三:
【变式】若直线 与椭圆 恒有公共点,求实数 的取值范围.
要点三:椭圆两个标准方程几何性质的比较
标准方程
图形
性质
焦点


焦距
范围


对称性
关于x轴、y轴和原点对称
顶点



长轴长= ,短轴长=
离心率
要点诠释:椭圆 , (a>b>0)的相同点为形状、大小都相同,参数间的关系都有a>b>0和 ,a2=b2+c2;不同点为两种椭圆的位置不同,它们的焦点坐标也不相同;
【答案】D
【变式2】椭圆 上一点到两焦点的距离分别为 ,焦距为 ,若 成等差数列,则椭圆的离心率为_____.
【答案】
例4.设M为椭圆 上一点,F1、F2为椭圆的焦点,若∠MF1F2=75°,∠MF2F1=15°,求椭圆的离心率.
【解析】在△MF1F2中,由正弦定理得


∴ ,
∴ .
【思路点拨】本题利用了椭圆的定义、正弦定理、等比定理、三角变换等多种知识,求出离心率e.
所以c=2,b2=32-22=5,
故椭圆的方程为 或 .
【思路点拨】灵活运用椭圆的几何性质:①a2=b2+c2;②长轴长2a,短轴长2b,进行求参数的值或求椭圆的方程.
举一反三:
【变式】长轴长等于20,离心率等于 ,求椭圆的标准方程.
【答案】 或
类型二:求椭圆的离心率或离心率的取值范围
例3.(1)已知椭圆的一个焦点将长轴分成长为 的两段,求其离心率;
若点M(x,y)在椭圆内,则有 ;
若点M(x,y)在椭圆外,则有 .
直线与椭圆的位置关系
将直线的方程 与椭圆的方程 联立成方程组,消元转化为关于x或y的一元二次方程,其判别式为Δ.
①Δ>0 直线和椭圆相交 直线和椭圆有两个交点(或两个公共点);
②Δ=0 直线和椭圆相切 直线和椭圆有一个切点(或一个公共点);
2.75
2.4
1.8
0
先描点画出第一象限的图形,再利用椭圆的对称性画出整个椭圆(如图2-2-9).
【思路点拨】由已知方程可确定椭圆在四条直线x=±5,y=±3所围成的矩形框内,以两坐标轴为对称轴,原点为对称中心,所以只需画出椭圆在第一象限的图形,就可画出椭圆.
举一反三:
【变式1】椭圆 上一点P到椭圆一个焦点的距离为3,则P到另一个焦点的距离=____.
(2)已知椭圆的一个焦点到长轴两端点的距离分别为10和4,求其离心率.
【解析】(1)由题意得 ,即 ,解得 .
(2)由题意得 ,解得 ,故离心率 .
【思路点拨】椭圆的离心率是椭圆几何性质的一个重要参数,求椭圆离心率的关键是由条件寻求a、c满足的关系式.
举一反三:
【变式1】椭圆的一个顶点与两焦点构成等边三角形,则此椭圆的离心率是( )
要点诠释:
椭圆 的图象中线段的几何特征(如下图):
(1) , , ;
(2) , , ;
(3) , , ;
要点二:椭圆标准方程中的三个量a、b、c的几何意义
椭圆标准方程中,a、b、c三个量的大小与坐标系无关,是由椭圆本身的形状大小所确定的,分别表示椭圆的长半轴长、短半轴长和半焦距长,均为正数,且三个量的大小关系为:a>b>0,a>c>0,且a2=b2+c2.
个直角三角形的三条边,其中a是斜边,b、c为两条直角边.
和a、b、c有关的椭圆问题常与与焦点三角形 有关,这样的问题考虑到用椭圆的定义及余弦定理(或勾股定理)、三角形面积公式 相结合的方法进行计算与解题,将有关线段 、 、 ,有关角 ( )结合起来,建立 、 之间的关系.
因此,长轴长 ,短轴长
∴离心率 ,
焦点为F1(―4,0)和F2(4,0),顶点为A1(―5,0),A2(5,0),B1(0,―3),B2(0,3).
将方程变形为 (―5≤x≤5),根据 (-5≤x≤5),
可求出椭圆的两个顶点及其在第一象限内一些点的坐标(x,y),列表如下:
x
0
1
2
3
4
5
y
3
2.94
【答案】
【变式4】以椭圆两焦点为直径的圆交椭圆于四个不同点,顺次连结这四个点和两个焦点,恰好围成一个正六边形,则这个椭圆的离心率等于____.
【答案】
例5.已知椭圆 ,F1,F2是两个焦点,若椭圆上存在一点P,使 ,求其离心率 的取值范围.
【解析】△F1PF2中,已知 ,|F1F2|=2c,|PF1|+|PF2|=2a,
③线段A1A2,B1B2分别叫做椭圆的长轴和短轴,|A1A2|=2a,|B1B2|=2b.a和b分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长.
4.离心率
①椭圆的焦距与长轴长度的比叫做椭圆的离心率,用e表示,记作 .
②因为a>c>0,所以e的取值范围是0<e<1.e越接近1,则c就越接近a,从而 越小,因此椭圆越扁;反之,e越接近于0,c就越接近0,从而b越接近于a,这时椭圆就越接近于圆.当且仅当a=b时,c=0,这时两个焦点重合,图形变为圆,方程为x2+y2=a2.
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