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高中数学知识点总结_椭圆及其性质

椭圆及其性质1.方程122=+ny m x 表示椭圆⇔m >0,n >0,且m ≠n ;2a 是m ,n 中之较大者,焦点的位置也取决于m ,n 的大小。

[举例] 椭圆1422=+m y x 的离心率为21,则m = 解析:方程中4和m 哪个大哪个就是2a ,因此要讨论;(ⅰ)若0<m <4,则,42=a m b =2,∴m c -=4,∴e =24m -=21,得m =3;(ⅱ)m >4,则,42=b m a =2,∴4-=m c ,∴e =m m 4-=21,得m =316;综上:m =3或m =316。

[巩固]若方程:x 2+ay 2=a 2 表示长轴长是短轴长的2倍的椭圆,则a 的允许值的个数是A 1个B .2个 C.4个 D.无数个2.椭圆12222=+by a x 关于x 轴、y 轴、原点对称;P(x,y)是椭圆上一点,则|x|≤a,|y|≤b ,a-c ≤|PF|≤a+c ,(其中F 是椭圆的一个焦点),椭圆的焦点到短轴端点的距离为a ,椭圆的焦准距为c b 2,椭圆的通经(过焦点且垂直于长轴的弦)长为2ab 2,通经是过焦点最短的弦。

[举例1] 已知椭圆12222=+by a x (a >0,b >0)的左焦点为F ,右顶点为A ,上顶点为B ,若BF ⊥BA,则称其为“优美椭圆”,那么“优美椭圆”的离心率为 。

解析:|AB|2=a 2+b 2,|BF|=a ,|FA|=a +c ,在Rt ⊿ABF 中,(a +c )2=a 2+b 2+a 2化简得: c 2+a c -a 2=0,等式两边同除以a 2得:012=-+e e ,解得:e =215-。

注:关于a ,b ,c 的齐次方程是“孕育”离心率的温床。

[举例2] 已知椭圆12222=+by a x (a >0,b >0)的离心率为53,若将这个椭圆绕着它的右焦点按逆时针方向旋转2π后,所得的新的椭圆的一条准线的方程为y =316,则原来椭圆的方程是 。

解析:原来椭圆的右焦点为新椭圆的上焦点,在x 轴上,直线y =316为新椭圆的上准线,故新椭圆的焦准距为316,∴原来椭圆的焦准距也为316,于是有:c b 2=316 ①,a c =53②,由①②解得:a =5,b =3。

[巩固1]一椭圆的四个顶点为A 1,A 2,B 1,B 2,以椭圆的中心为圆心的圆过椭圆的焦点,的椭圆的离心率为 。

[巩固2] 在给定椭圆中,过焦点且垂直于长轴的弦长为2,焦点到相应准线的距离为1,则该椭圆的离心率为(A)2 (B)22 (C) 21(D)42 [迁移]椭圆13422=+y x 上有n 个不同的点P 1,P 2,P 3,…,P n ,椭圆的右焦点F ,数列{| P n F|} 是公差大于1001的等差数列,则n 的最大值为 ( ) A .198 B .199 C .200 D .201 3.圆锥曲线的定义是求轨迹方程的重要载体之一。

[举例1]已知⊙Q :(x-1)2+y 2=16,动⊙M 过定点P(-1,0)且与⊙Q 相切,则M 点的轨迹方程是: 。

解析:P(-1,0)在⊙Q 内,故⊙M 与⊙Q 内切,记:M(x,y),⊙M 的半径是为r ,则:|MQ|=4-r ,又⊙M 过点P ,∴|MP|=r ,于是有:|MQ|=4-|MP|,即|MQ|+|MP|=4,可见M 点的轨迹是以P 、Q 为焦点(c=1)的椭圆,a=2。

[举例2] 若动点P (x,y )满足|x+2y-3|=522)2()1(++-y x ,则P 点的轨迹是: A .圆 B 、椭圆 C 、双曲线 D 、抛物线解析:等式两边平方,化简方程是最容易想到的,但不可行,一方面运算量很大,另一方面是平方、展开后方程中会出现xy 项,这就给我们判断曲线类型带来了麻烦。

但是,仔细观察方程后,就会发现等式左边很“象”是点到直线的距离,而等式右边则是两点间的距离的5倍;为了让等式左边变成点到直线的距离,可以两边同除以5,于是有:5|32|-+y x =522)2()1(++-y x ,这就已经很容易联想到圆锥曲线的第二定义了,只需将方程再变形为:555|32|)2()1(22=-+++-y x y x ,即动点P (x,y )到定点A (1,2)与到定直线x+2y-3=0的距离之比为55,∴其轨迹为椭圆。

[巩固1] 已知圆Q A y x C ),0,1(25)1(:22及点=++为圆上一点,AQ 的垂直平分线交CQ 于M ,则点M 的轨迹方程为 .[巩固2]设x 、y ∈R ,在直角坐标平面内,a =(x,y+2),b =(x,y-2),且|a |+|b |=8,则点 M(x,y)的轨迹方程为 。

[提高]已知A (0,7),B (O ,-7),C (12,2),以C 为一个焦点作过A 、B 的椭圆,则椭圆的另一焦点的轨迹方程为 。

[迁移] P 为直线x-y+2=0上任一点,一椭圆的两焦点为F 1(-1,0)、F 2(1,0),则椭圆过P 点且长轴最短时的方程为 。

4.研究椭圆上的点到其焦点的距离问题时,往往用定义;会推导并记住椭圆的焦半径公式。

[举例1] 如图把椭圆2212516x y +=的长轴AB 分成8分,过 每个分点作x轴的垂线交椭圆的上半部分于1P ,2P ,……7P七个点,F 是椭圆的一个焦点,则127......PF P F P F +++=____________.解析:P 1与P 7,P 2与P 6,P 3与P 5关于y 轴对称,P 4在y 轴上, 记椭圆的另一个焦点为F /,则|P 7F|=|P 1F /|,|P 6F|=|P 2F /|,|P 5F|=|P 3F /|,于是127......PF P F P F +++=|P 1F|+|P 1F /|+|P 2F|+|P 2F /|+|P 3F|+|P 3F /|+|P 4F|=7a=35.[举例2] 已知A 、B 是椭圆19252222=+ay a x 上的两点,F 2是椭圆的右焦点,如果,58||||22a BF AF =+ AB 的中点到椭圆左准线距离为23,则椭圆的方程 .解析: a BF AF 58||||22=+⇒||2||211BF a AF a -+-=a 58⇒|||11BF AF +=a 512,记AB 的中点为M ,A 、B 、M 在椭圆左准线上的射影分别为A 1、B 1,M 1,由椭圆第二定义知:|AF 1|=e|AA 1|,|BF 1|=e|BB 1|,于是有:e (|AA 1|+|BB 1|)=a 512,而e=54∴|AA 1|+|BB 1|=3a ⇒2|MM 1|=3a ,又|MM 1|=23,得a=1,故椭圆方程为192522=+y x 。

[巩固1] 椭圆的两焦点为F 1,F 2,以F 1F 2为一边的正三角形的另两条边均被椭圆平分,则椭圆的离心率为 。

[巩固2]已知F 1、F 2是椭圆459522=+y x 的左右焦点,点P 是此椭圆上的一个动点,)1,1(A 为一个定点,则1PF PA +的最大值为 ,223PF PA +的最小值为 。

[提高] 过椭圆左焦点F 且斜率为3的直线交椭圆于A 、B 两点,若|FA|=2|FB|,则椭圆的离心率e=_____5.研究椭圆上一点与两焦点组成的三角形(焦点三角形)问题时,常用椭圆定义及正、余弦定理。

[举例]已知焦点在x 轴上的椭圆),0(,14222>=+b b y x F 1,F 2是它的两个焦点,若椭圆上存在点P ,使得→→=⋅021PF PF ,则b 的取值范围是 。

解析:思路一:先证一个结论:若B 为椭圆短轴端点,则∠F 1PF 2≤∠F 1BF 2。

记∠F 1PF 2=θ,|PF 1|=r 1, |PF 2|=r 2,cos θ=212222124r r c r r -+=21221221242)(r r c r r r r --+=12442122--r r c a又21r r ≤(221r r +)2=2a ,∴cos θ≥222224a c a a -+=cos ∠F 1BF 2,当且仅当r 1=r 2时等号成立,即∠F 1PF 2≤∠F 1BF 2。

题中椭圆上存在点P ,使得∠F 1PF 2=900,当且仅当∠F 1BF 2≥900,即 cos ∠F 1BO ≤22⇔b ≤22a=2,∴b ∈(0, 2].思路二:用勾股定理:r 1+r 2=2a ① r 12+r 22=4c 2②,由①②得:2r 1r 2=4b 2,又2r 1r 2≤r 12+r 22∴b 2≤c 2=4-b 2即b ∈(0, 2].思路三:用向量的坐标运算:记P(x 0,y 0),1PF =(-c-x 0,-y 0), 2PF =(c-x 0,-y 0),⋅→1PF 2PF =c 2-x 02+y 02=0⇔(b 2+4)x 02=4(c 2-b 2),注意到:0≤x 02≤4,∴0≤4(c 2-b 2)≤4(b 2+4)即0≤4-2b 2≤b 2+4,得b ∈(0, 2].[巩固1]椭圆14922=+y x 的焦点为1F 、2F ,点P 为其上的动点,当21PF F ∠为钝角时,点P横坐标的取值范围是________。

[巩固2]已知P 是椭圆14522=+y x 上一点,F 1和F 2是焦点,若∠F 1PF 2=30°,则△PF 1F 2的面积为( )A .334 B .)32(4-C .)32(4+D .46.椭圆的参数方程的重要用途是设椭圆上一点的坐标时,可以减少一个变量,或者说坐标本身就已经体现出点在椭圆上的特点了,而无需再借助圆的方程来体现横纵坐标之间的关系;如求椭圆上的点到一条直线的距离的最值。

[举例]若动点(y x ,)在曲线)0(14222>=+b by x 上变化,则y x 22+的最大值为 ( )A .⎪⎩⎪⎨⎧≥<<+)4(2),40(442b b b bB .⎪⎩⎪⎨⎧≥<<+)2(2),20(442b b b bC .442+bD .2b解析:本题可以直接借助于椭圆方程把x 2用y 表示,从而得到一个关于y 的二次函数,再配方求最值;这里用椭圆的参数方程求解:记x=2cos θ,y=bsin θ, y x 22+=4cos2θ+2bsin θ=f(θ),f(θ)=-4sin 2θ+2bsin θ+4=-4(sin θ-4b )2+442+b , sin θ∈[-1,1] 若0<4b ≤1⇒0<b ≤4,则当sin θ=4b 时f(θ)取得最大值442+b ;若4b>1⇒b>4,则当sin θ=1时f(θ)取得最大值2b ,故选A[巩固]椭圆14922=+y x 上的点到直线2x-3y+33=0距离的最大值是_____________。

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