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1、2022年高二數(shù)學 橢圓的幾何性質(zhì)知識精講 新人教版(文)
【本講教育信息】
一. 教學內(nèi)容:
橢圓的幾何性質(zhì)
二. 本周教學重、難點:
1. 重點:
橢圓的幾何性質(zhì),橢圓的第二定義。
2. 難點:
焦半徑,焦點三角形
三. 知識梳理:
【典型例題】
[例1] 設(shè)P為橢圓上一點,F(xiàn)1、F2是橢圓的兩個焦點,若,,求橢圓的離心率為多少?
解:方法一:∵
又 ∵ ∴
∴
∴
方法二:∵ ∴
∴ 又 ∵ ∴
∴ ∴ ∴
∴ ∴
[例2] 過點M
2、(1,1)作直線與橢圓交于A、B兩點,M恰為AB中點,求直線方程。
解:設(shè)A()B()
∴ ① ②
①-②:
∴
∴ ∴
∴ 即
[例3] 橢圓,,P為任一點,當最大時,是否存在一直線過點()交橢圓于A、B兩點,且A、B在以P為圓心的圓上。
解:設(shè)A(),B(),直線AB的斜率為,線段AB中點M()
∴ ① ②
①-②:
∴ ∴ ③
又 ∵ PM⊥AB ∴ ④ ∴ ⑤
又 ∵ ∴ 設(shè),, 聯(lián)立③、④、⑤
∴ ∴ 這樣的直線存在 方程為
[例4] 已知橢圓
3、的對稱軸是坐標軸,O為坐標原點,F(xiàn)是一個焦點,A是一個頂點,若橢圓的長軸長是6,且,求橢圓的方程。
解:∵ 橢圓的長軸長是6,
∴ 點A不是長軸的端點(是短軸的端點)
∴ , ∴ ∴ ,
∴ 橢圓的方程是或
[例5] 已知點A(1,2)在橢圓內(nèi),F(xiàn)的坐標為(2,0),在橢圓上求一點P使最小。
解:∵ , ∴ ,
∴ F為橢圓的右焦點,并且離心率為
設(shè)P到右準線的距離為,則,
∴
由幾何性質(zhì)可知,當P點的縱坐標(橫坐標大于零)與A點的縱坐標相同時,最小。
把代入,得(負舍之),即P()為所求
[例6] 設(shè)橢圓的中心是坐標原點,長軸在軸上,離心
4、率,已知點P(0,)到這個橢圓上的點的最遠距離是,求這個橢圓的方程,并求橢圓上到點P的距離等于的點的坐標。
解法一:設(shè)橢圓的參數(shù)方程為(其中,)
由,得
設(shè)橢圓上的點()到點P的距離為
則
如果,即
那么當時,取得最大值
由此得,與矛盾
因此必有 此時當時,取得最大值
解得,
所求橢圓的參數(shù)方程是
由,求得橢圓上到點P的距離等于的點是()與()
解法二:設(shè)所求橢圓的方程為()
由 解得
設(shè)橢圓上的點()到點P的距離為
則
其中。如果,則當時,取得最大值
解得,與矛盾 故必有
當時,取得最大值
解
5、得, 所求橢圓方程為
由可求得到點P的距離等于的點的坐標為()
[例7] 已知P點在橢圓上,P點的坐標為(),求的最大值和最小值。
解:∵ P點在橢圓上
∴ 可設(shè)P點的坐標為() 即,
∴
∴ 當時,最大,其最大值為
當()時,最小,其最小值為
[例8] 已知橢圓
(1)求斜率為2的平行弦的中點軌跡方程;
(2)過A(2,1)的直線與橢圓相交,求被截得的弦的中點軌跡方程;
(3)過點P()且被P點平分的弦所在直線的方程。
解:
(1)設(shè)斜率為2的直線的方程為
由 得
由得
設(shè)平行弦的端點坐標為()、()
,
6、設(shè)弦的中點坐標為(),則
,代入,得為所求軌跡方程
(2)設(shè)與橢圓的交點為()、()
弦的中點為(),則,
兩式相減并整理得
又 ∵ , ∴
∴ ① 由題意知
代入①得=0 化簡得
∴ 所求軌跡方程為(夾在橢圓內(nèi)的部分)
(注:設(shè)的方程為,仿(1)的解法也可)
(3)將,代入
得。故所求的直線方程為
【模擬試題】(答題時間:60分鐘)
一. 選擇:
1. 橢圓與的關(guān)系為( )
A. 有相等的長、短軸 B. 有相等的焦距
C. 有相同的焦點 D. 有相同的準線
2. 中心在原點,焦點在軸上,若長軸長為18,且兩個
7、焦點恰好將長軸三等分,則此橢圓的方程是( )
A. B.
C. D.
3. 橢圓的一個頂點與兩個焦點構(gòu)成等邊三角形,則此橢圓的離心率是( )
A. B. C. D.
4. F()是橢圓的一個焦點,F(xiàn)與橢圓上點的距離的最大值為,最小值為, 則橢圓上與點F距離為的點是( )
A. B. C. D. 不存在
5. 橢圓上有一點P到左準線的距離為,那么P到右焦點的距離為( )
A. 8 B. C. D.
6. 已知點P在橢圓上,并且P到直線:的距離最小
8、,則P點的坐標是( )
A. B. C. D.
7. 曲線(為參數(shù))的準線方程是( )
A. B. C. D.
8. 過橢圓左焦點作弦AB,以AB為直徑的圓與橢圓左準線( )
A. 相切 B. 相交
C. 相離 D. 位置關(guān)系不確定
二. 填空:
1. P是橢圓上的點,F(xiàn)1、F2是兩個焦點,則的最大值與最小值之差是 。
2. 一廣告氣球被一束平行光線投射到水平面上,其投影為橢圓,離心率是,則這束光線對于水平平面的入射角為 。
3. P點在橢圓
9、上運動,點Q、R分別在圓,上運動,則的最大值是 。
4. 橢圓,P為橢圓上一點,且,則點P的坐標為 。
三. 解答題:
1. 已知點A()及橢圓,在橢圓上求一點P使的值最大。
2. 橢圓的左、右焦點分別為和,過中心O作直線與橢圓交于A、B兩點,若的面積為20,求直線AB的方程。
3. 是橢圓的長軸,CD是垂直于長軸的弦,求直線和的交點P的軌跡方程。
4. 如下圖,A、B是兩個定點,,動點M到A點的距離是6,線段MB的垂直平分線交MA于點P,直線垂直于AB,且B到的距離是。若以AB所在直線為軸,AB的中垂線為軸建立直角坐標系。
(1)求證:點P
10、到點B的距離與直線的距離之比為定值。
(2)若P點到A、B兩點的距離之積為,當取最大值時,求P點的坐標。
(3)設(shè)直線與點P所在曲線相交于不同兩點C、D,定點G(),則使的正數(shù)是否存在?若存在,則求出其取值范圍;若不存在,請說明理由。
【試題答案】
一. 1. B 2. A 3. D 4. C 5. A 6. A 7. A 8. C
二. 1. 1 2. 3. 6 4.
三. 1. 解:∵ 點P在橢圓上 ∴ 設(shè)P的坐標為
∴
∴ 當時,最大,此時
∴ P點的坐標為()
2. 解:
11、 設(shè)A() ∵ AB過橢圓中心
∴ B的坐標為() ∵
∴ ,即
∴ ,代入橢圓的方程得
∴ 直線AB的方程為
3. 解:設(shè)P(),C(),D()
由、、共線得 ①
由D、A、P共線得 ②
由①②聯(lián)立求出代入
得 整理得
4.
(1)證明:A(),B(),:
由題意,且
∴ 點P在橢圓上
∴ :為橢圓的右準線,且右焦點為B(2,0),若到的距離為
則為定值
(2)解:
當,即或時,取最大值
(3)解:設(shè)存在直線與P點所在曲線交于C()、D()兩點,CD中點為N()
則, 即GN為CD的中垂線,
由得
由得 ①
又,
∴ ②
由①②得 ∴
但由②得,二者矛盾,故這樣的正數(shù)不存在