资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台3.1.1椭圆及其标准方程要点一 椭圆的定义平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.【方法技巧】1.对定义中限制条件“常数(大于|F1F2|)”的理解(1)当动点M满足|MF1|+|MF2|=常数>|F1F2|时,动点M的轨迹为椭圆;(2)当动点M满足|MF1|+|MF2|=常数=|F1F2|时,动点M的轨迹为以F1,F2为两端点的线段;(3)当动点M满足|MF1|+|MF2|=常数<|F1F2|时,动点M的轨迹不存在.2.定义的双向运用一方面,符合定义中条件的动点的轨迹为椭圆;另一方面,椭圆上所有的点一定满足定义的条件(即到两焦点的距离之和为常数).要点二 椭圆的标准方程标准方程 (a>b>0) (a>b>0)图形焦点坐标 F1(-c,0),F2(c,0) F1(0,-c),F2(0,c)a,b,c的关系 c2=a2-b2【方法技巧】(1)椭圆的标准方程的推导,要充分利用椭圆的对称性,当且仅当椭圆的焦点在坐标轴上,且关于原点对称时,椭圆的方程才具有标准形式.(2)在椭圆的标准方程的推导过程中,令b2=a2-c2可以使方程变得简单整齐. 今后讨论椭圆的几何性质时,b还有明确的几何意义,因此设b>0.(3)椭圆的标准方程的形式是:左边是“平方”+“平方”,右边是1.(4)椭圆的焦点在x轴上 标准方程中含x2项的分母较大;椭圆的焦点在y轴上 标准方程中含y2项的分母较大.因此由椭圆的标准方程判断椭圆的焦点位置时,要根据方程中分母的大小来判断,简记为“焦点位置看大小,焦点随着大的跑”.【基础自测】1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)椭圆的两种标准方程中,虽然焦点位置不同,但都有a2=b2+c2.( )(2)平面内到两个定点F1,F2的距离之和等于常数的点的集合是椭圆.( )(3)方程+=1(a>0,b>0)表示的曲线是椭圆.( )(4)设F1(-4,0),F2(4,0)为定点,动点M满足|MF1|+|MF2|=8,则动点M的轨迹是椭圆.( )【答案】(1)√(2)×(3)×(4)×2.设P是椭圆+=1上的点,若F1,F2是椭圆的两个焦点,则|PF1|+|PF2|等于( )A.4 B.5 C.8 D.10【答案】D【解析】由椭圆方程知a2=25,则a=5,|PF1|+|PF2|=2a=10.故选D.3.椭圆的两个焦点坐标分别为F1(0,-8),F2(0,8),且椭圆上一点到两个焦点的距离之和为20,则此椭圆的标准方程为( )A.+=1 B.+=1 C.+=1 D.+=1【答案】C【解析】由题意知c=8,2a=20,∴a=10,∴b2=a2-c2=36,故椭圆的方程为+=1.故选C.4.椭圆8k2x2-ky2=8的一个焦点坐标为(0,),则k的值为________.【答案】-1或-【解析】原方程可化为+=1.依题意,得即所以k的值为-1或-.题型一 求椭圆的标准方程【例1】求满足下列条件的椭圆的标准方程.(1)两焦点的坐标分别是(-4,0),(4,0),且椭圆上任意一点P到两焦点的距离之和等于10;(2)两焦点的坐标分别是(0,-2),(0,2),且椭圆经过点(-,).(3)经过P1(,1),P2(-,-)两点;(4)以椭圆9x2+5y2=45的焦点为焦点,且经过点M(2,).【解析】(1)因为椭圆的焦点在x轴上,所以设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).又c=4,2a=10,则a=5,b2=a2-c2=9.于是所求椭圆的标准方程为+=1.(2)因为椭圆的焦点在y轴上,所以设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).由椭圆的定义知:2a=+=2,即a=,又c=2,∵b2=a2-c2=6,∴所求椭圆的标准方程为+=1.(3)解法一 ①当焦点在x轴上时,设椭圆方程为+=1(a>b>0).由已知,得 即所求椭圆的标准方程是+=1.②当焦点在y轴上时,设椭圆方程为+=1(a>b>0),由已知,得 与a>b>0矛盾,此种情况不存在.综上,所求椭圆的标准方程是+=1.解法二 设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B),故 即所求椭圆的标准方程是+=1.(4)由题意,知焦点F1(0,2),F2(0,-2),设所求椭圆方程为+=1(λ>0),将x=2,y=代入,得+=1,解得λ=8或λ=-2(舍去).∴所求椭圆的标准方程为+=1.【方法技巧】1.利用待定系数法求椭圆的标准方程(1)先确定焦点位置;(2)设出方程;(3)寻求a,b,c的等量关系;(4)求a,b的值,代入所设方程.2.当焦点位置不确定时,可设椭圆方程为mx2+ny2=1(m≠n,m>0,n>0).因为它包括焦点在x轴上(mn)两类情况,所以可以避免分类讨论,从而简化了运算.【变式训练】1.已知椭圆+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),点(0,-3)在椭圆上,则椭圆的方程为( )A.+=1 B.+=1 C.+=1 D.+=1【答案】D 【解析】由题意可得解得,故椭圆的方程为+=1.故选D.题型二 与椭圆有关的轨迹问题【例2】已知圆M:(x+1)2+y2=1,圆N:(x-1)2+y2=9,动圆P与圆M外切并且与圆N内切,圆心P的轨迹为曲线C,求C的方程.【解析】由已知得圆M的圆心为M(-1,0),半径r1=1;圆N的圆心为N(1,0),半径r2=3.设动圆P的圆心为P(x,y),半径为R.动圆P与圆M外切并且与圆N内切,所以,|PM|+|PN|=(R+r1)+(r2-R)=r1+r2=4>|MN|=2,由椭圆定义可知,曲线C是以M、N为左、右焦点,长半轴长为2,短半轴长为的椭圆(左顶点除外),其方程为+=1(x≠-2).【方法技巧】1.与椭圆有关的轨迹方程的求法常用方法有:直接法、定义法和代入法,本例所用方法为定义法.2.对定义法求轨迹方程的认识如果能确定动点运动的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可以利用这种已知曲线的定义直接写出其方程,这种求轨迹方程的方法称为定义法.定义法在我们后续要学习的圆锥曲线的问题中被广泛使用,是一种重要的解题方法.3.代入法(相关点法)若所求轨迹上的动点P(x,y)与另一个已知曲线C:F(x,y)=0上的动点Q(x1,y1)存在着某种联系,可以把点Q的坐标用点P的坐标表示出来,然后代入已知曲线C的方程F(x,y)=0,化简即得所求轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做代入法(对称相关点法).【变式训练】已知P是椭圆+=1上一动点,O为坐标原点,则线段OP中点Q的轨迹方程为________.【答案】x2+=1【解析】设P(x0,y0),Q(x,y),由中点坐标公式得∴又∵点P在椭圆+=1上,∴+=1,即x2+=1.题型三 椭圆的焦点三角形问题探究1 求椭圆焦点三角形的内角或边长【例3】(1)椭圆+=1的两焦点为F1、F2,一直线过F1交椭圆于A、B两点,求△ABF2的周长;(2)椭圆+=1的两焦点分别为F1,F2,点P在椭圆上,若|PF1|=6,求∠F1PF2的大小.【解析】(1)A,B都在椭圆上,由椭圆的定义知|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a.又因为|AB|=|AF1|+|BF1|,所以△ABF2的周长为|AB|+|AF2|+|BF2|=|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=4a.故△ABF2的周长为4×5=20.(2)由+=1,知a=4,b=3,c=,∴|PF2|=2a-|PF1|=2,|F1F2|=2c=2,∴cos ∠F1PF2==,∴∠F1PF2=60°.【方法技巧】关于椭圆的焦点三角形问题,可结合椭圆的定义列出|PF1|+|PF2|=2a,利用这个关系式便可求出结果,因此回归定义是求解椭圆的焦点三角形问题的常用方法.在求解过程中要灵活运用勾股定理、正弦定理、余弦定理等.探究2 求焦点三角形的面积【例4】已知点P是椭圆+=1上的一点,F1,F2分别是椭圆的两个焦点,且∠F1PF2=30°,求△F1PF2的面积.【解析】由椭圆的标准方程,知a=,b=2,∴c==1,∴|F1F2|=2.又由椭圆的定义,知|PF1|+|PF2|=2a=2.在△F1PF2中,由余弦定理得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|·cos ∠F1PF2,即4=(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1|·|PF2|-2|PF1|·|PF2|cos 30°,即4=20-(2+)|PF1|·|PF2|,∴|PF1|·|PF2|=16(2-).∴S△F1PF2=|PF1|·|PF2|sin ∠F1PF2=×16(2-)×=8-4.【方法技巧】若本题以小题形式出现,则也可用焦点三角形的面积公式速解;记∠F1PF2=θ,则S△F1P F2=b2tan.探究3 几何最值问题【例5】已知椭圆C:+=1内有一点M(2,3),F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,P为椭圆C上的一点,求:(1)|PM|-|PF1|的最大值与最小值;(2)|PM|+|PF1|的最大值与最小值.【分析】(1)利用平面几何的知识即可找出最值点,求之即可;(2)利用椭圆的定义,将和的最值转化为差的最值解决.【解析】由椭圆方程知a=5,F1(-3,0),F2(3,0).由于三角形两边之差小于第三边,如图,连接MF1并延长交椭圆于点P1,则P1是使|PM|-|PF1|取得最大值的点,于是(|PM| -|PF1|)max=|MF1|==.|PM|-|PF1|=-(|PF1|-|PM|),则求|PM|-|PF1|的最小值,即求|PF1|-|PM|的最大值,延长F1M交椭圆于点P2,则P2是使|PF1|-|PM|取得最大值的点,即|PM|-|PF1|取得最小值的点,于是(|PM|-|PF1|)min=-|MF1|=-.(2)由椭圆定义知|PF1|+|PF2|=2a=10,则|PF1|=10-|PF2|,所以|PM|+|PF1|=|PM|+10-|PF2|=10+(|PM|-|PF2|),如图,连接MF2并延长交椭圆于点P3,则P3是使|PM|+|PF1|取得最大值的点,于是(|PM|+|PF1|)max=10+|MF2|=10+=10+.|PM|+|PF1|=10-(|PF2|-|PM|),延长F2M交椭圆于点P4,则P4是使|PF2|-|PM|取得最大值的点,即|PM|+|PF1|取得最小值的点,于是(|PM|+|PF1|)min=10-|MF2|=10-.【方法技巧】根据本例,我们可以得到如下结论:设椭圆方程为+=1(a>b>0),F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,Q(x0,y0)为椭圆内一定点,M为椭圆上任意一点,则(1) -|QF1|≤|MQ|-|MF1|≤|QF1|;(2)2a -|QF1|≤|MF2|+|MQ|≤2a +|QF1|.解决椭圆最值问题的常见思路1.与焦半径(椭圆上一点与焦点的距离称为焦半径)乘积有关的最值问题,一般利用椭圆的定义(两个焦半径的和为定值2a),根据基本不等式求解,注意等号成立的条件.2.与|PF1|,|PF2|(P为椭圆上一点,F1,F2为椭圆的焦点)的和、差有关的最值问题,一般利用平面几何知识,转化为三点共线问题求解.【变式训练】1.设F1,F2为椭圆+=1的两个焦点,P为椭圆上任一点,∠PF2F1为直角,则=________.【答案】(1) 【解析】(1)由题意知|PF1|+|PF2|=6,|F1F2|=2.且|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2 ∴|PF1|2=(6-|PF1|)2+20解得|PF1|= ∴|PF2|= ∴=.2.已知椭圆+=1中,点P是椭圆上一点,F1,F2是椭圆的焦点,且∠PF1F2=120°,则△PF1F2的面积为________.【答案】(2) 【解析】(2)由+=1,可知a=2,b=,所以c==1,从而|F1F2|=2c=2. 在△PF1F2中,由余弦定理得|PF2|2=|PF1|2+|F1F2|2-2|PF1||F1F2|cos∠PF1F2,即|PF2|2=|PF1|2+4+2|PF1| ①由椭圆定义得|PF1|+|PF2|=2a=4 ②联立①②可得|PF1|=.所以S△PF1F2=|PF1||F1F2|sin ∠PF1F2=××2×=.3.已知F1,F2是椭圆+=1的两个焦点,P为椭圆上一点,则|PF1|·|PF2|的最大值是________.【答案】(3)100【解析】(3)依题意知a=10,由椭圆定义有|PF1|+|PF2|=20,所以|PF1|·|PF2|≤2=100,当且仅当|PF1|=|PF2|时等号成立,故|PF1|·|PF2|的最大值是100.易错辨析 忽略椭圆焦点位置的讨论致错【例6】已知椭圆的标准方程为+=1(m>0),并且焦距为6,则实数m的值为________.【答案】4或【解析】∵2c=6,∴c=3.当椭圆的焦点在x轴上时,由椭圆的标准方程知a2=25,b2=m2.由a2=b2+c2,得25=m2+9,∴m2=16,又m>0,故m=4.当椭圆的焦点在y轴上时,由椭圆的标准方程知a2=m2,b2=25.由a2=b2+c2,得m2=25+9=34,又m>0,故m=.综上可知,实数m的值为4或.【易错提醒】易错原因 纠错心得易错之处是认为焦点在x轴上,从而漏掉一解. 涉及椭圆的标准方程的问题,如果没有明确地指出椭圆焦点的位置,一般都要分两种可能的情况进行讨论,不能想当然认为焦点在x轴上或y轴上去求解.1.(2021·福清西山学校高二期中)若椭圆+=1上一点P到焦点F1的距离为3,则点P到另一焦点F2的距离为( )A.6 B.7C.8 D.9【答案】B 【解析】根据椭圆的定义知,|PF1|+|PF2|=2a=2×5=10,因为|PF1|=3,所以|PF2|=7.2.(2021·黑龙江哈九中高二)若椭圆+=1的焦距为2,则m的值为( )A.5 B.3C.5或3 D.8【答案】C 【解析】由题意得c=1,a2=b2+c2.当m>4时,m=4+1=5;当m<4时,4=m+1,∴m=3.3.(多选) (2021·安徽省太和中学高二开学考试)下列说法中正确的是( )A.已知F1(-4,0),F2(4,0),平面内到F1,F2两点的距离之和等于8的点的轨迹是线段B.已知F1(-4,0),F2(4,0),平面内到F1,F2两点的距离之和等于6的点的轨迹是椭圆C.平面内到点F1(-4,0),F2(4,0)两点的距离之和等于点M(5,3)到F1,F2的距离之和的点的轨迹是椭圆D.平面内到点F1(-4,0),F2(4,0)距离相等的点的轨迹是椭圆【答案】AC 【解析】A中,|F1F2|=8,则平面内到F1,F2两点的距离之和等于8的点的轨迹是线段,所以A正确;B中,到F1,F2两点的距离之和等于6,小于|F1F2|,这样的轨迹不存在,所以B错误;C中,点M(5,3)到F1,F2两点的距离之和为+=4>|F1F2|=8,则其轨迹是椭圆,所以C正确;D中,轨迹应是线段F1F2的垂直平分线,所以D错误.故选A、C.4.(2021·重庆一中高二月考)“1<m<3”是“方程+=1表示椭圆”的( )A.充分不必要条件 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】当方程+=1表示椭圆时,必有所以1<m<3且m≠2;当m=2时,方程变为x2+y2=1,它表示一个圆.故选B.5.(2021·峨山彝族自治县第一中学高二期中)已知P为椭圆C上一点,F1,F2为椭圆的焦点,且|F1F2|=2,若2|F1F2|=|PF1|+|PF2|,则椭圆C的标准方程为( )A.+=1B.+=1或+=1C.+=1D.+=1或+=1【答案】B 【解析】由已知2c=|F1F2|=2,∴c=.∵2a=|PF1|+|PF2|=2|F1F2|=4,∴a=2.∴b2=a2-c2=9.故椭圆C的标准方程是+=1或+=1.6.(2021·浙江高二期末)若△ABC的两个顶点坐标为A(-4,0),B(4,0),△ABC的周长为18,则顶点C的轨迹方程为____________.【答案】+=1(y≠0) 【解析】△ABC的两个顶点坐标为A(-4,0),B(4,0),周长为18,∵|AB|=8,∴|BC|+|AC|=10.∵|BC|+|AC|>8,∴点C到两个定点A,B的距离之和为定值,∴点C的轨迹是以A,B为焦点,去除直线AB上的点的椭圆.∵2a=10,2c=8,∴b=3.∴顶点C的轨迹方程是+=1(y≠0).7.已知是椭圆 QUOTE EMBED Equation.DSMT4 上一动点,为坐标原点,则线段中点的轨迹方程为_______.【答案】 QUOTE EMBED Equation.DSMT4【解析】设,由于是中点,故,代入椭圆方程得,化简得.即点的轨迹方程为.8.(2021·江苏高二期中)椭圆的两焦点为F1(-4,0),F2(4,0),点P在椭圆上,若△PF1F2的面积最大为12,则椭圆的方程为__________.【答案】 +=1【解析】如图,当P在y轴上时△PF1F2的面积最大,∴×8b=12,∴b=3.又∵c=4,∴a2=b2+c2=25.∴椭圆的标准方程为+=1.9.(2021·江苏西安交大苏州附中高二期中)椭圆具有如下的光学性质:从一个焦点发出的光线经过椭圆内壁反射后恰好穿过另一个焦点.现从椭圆+=1的左焦点F发出的一条光线,经过椭圆内壁两次反射后,回到点F,则光线所经过的总路程为________.【答案】12 【解析】依题意可知光线经两次椭圆壁反射后回到F点,故根据椭圆的定义可知所走的路程正好是4a=4×3=12.10.(2021·西藏山南二中高二月考)求符合下列条件的椭圆的标准方程.(1)过点和;(2)过点(-3,2)且与椭圆+=1有相同的焦点.【解析】(1)设所求椭圆方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n).∵椭圆过点和,∴解得∴所求椭圆的标准方程为x2+=1.(2)由题意得已知椭圆+=1中a=3,b=2,且焦点在x轴上,∴c2=9-4=5.∴设所求椭圆方程为+=1.∵点(-3,2)在所求椭圆上,∴+=1.∴a′2=15或a′2=3(舍去).∴所求椭圆的标准方程为+=1.11.(2021·四川高二期末)已知点P在椭圆上,且P到椭圆的两个焦点的距离分别为5,3.过P且与椭圆的长轴垂直的直线恰好经过椭圆的一个焦点,求椭圆的标准方程.【解析】法一:设所求的椭圆方程为+=1(a>b>0)或+=1(a>b>0),由已知条件得解得所以b2=a2-c2=12.于是所求椭圆的标准方程为+=1或+=1.法二:设所求的椭圆方程为+=1(a>b>0)或+=1(a>b>0),两个焦点分别为F1,F2.由题意知2a=|PF1|+|PF2|=3+5=8,所以a=4.在方程+=1中,令x=±c,得|y|=;在方程+=1中,令y=±c,得|x|=.依题意有=3,得b2=12.于是所求椭圆的标准方程为+=1或+=1.12.(2021·福建厦门双十中学高二月考)椭圆+=1的焦点为F1,F2,P为椭圆上的一点,已知·=0,则△F1PF2的面积为( )A.9 B.12C.10 D.8【答案】A【解析】∵·=0,∴PF1⊥PF2.∴|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2且|PF1|+|PF2|=2a.又a=5,b=3,∴c=4,∴②2-①,得2|PF1|·|PF2|=36,∴|PF1|·|PF2|=18,∴△F1PF2的面积为S=·|PF1|·|PF2|=9.13.(2021·浙江高二)已知P为椭圆+=1上的一点,M,N分别为圆(x+3)2+y2=1和圆(x-3)2+y2=4上的点,则|PM|+|PN|的最小值为( )A.5 B.7C.13 D.15【答案】B 【解析】由题意知椭圆的两个焦点F1,F2分别是两圆的圆心,且|PF1|+|PF2|=10,从而|PM|+|PN|的最小值为|PF1|+|PF2|-1-2=7.14.(2021·伊美区第二中学高二期末)已知椭圆+=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆上.若|PF1|=4,则|PF2|=________,∠F1PF2的大小为________.【答案】2 120°【解析】∵|PF1|+|PF2|=2a=6,∴|PF2|=6-|PF1|=2.在△F1PF2中,由余弦定理得cos∠F1PF2===-,∴∠F1PF2=120°.14.(2021·辽河油田第二高级中学高二月考)已知椭圆+=1(a>b>0)的焦点分别是F1(0,-1),F2(0,1),且3a2=4b2.(1)求椭圆的标准方程;(2)设点P在这个椭圆上,且|PF1|-|PF2|=1,求∠F1PF2的余弦值.【解析】(1)依题意,知c2=1,又c2=a2-b2,且3a2=4b2,所以a2-a2=1,即a2=1,所以a2=4,b2=3,故椭圆的标准方程为+=1.(2)由于点P在椭圆上,所以|PF1|+|PF2|=2a=2×2=4.又|PF1|-|PF2|=1,所以|PF1|=,|PF2|=.又|F1F2|=2c=2,所以由余弦定理得cos ∠F1PF2==.故∠F1PF2的余弦值等于.15.(2021·四川省绵阳南山中学高二月考)设F1,F2分别是椭圆+y2=1的两焦点,B为椭圆上的点且坐标为(0,-1).(1)若P是该椭圆上的一个动点,求|PF1|·|PF2|的最大值;(2)设M是该椭圆上的一个动点,求△MBF1的周长的最大值.【解析】(1)因为椭圆的方程为+y2=1,所以a=2,b=1,c=,即|F1F2|=2,又因为|PF1|+|PF2|=2a=4,所以|PF1|·|PF2|≤=4.当且仅当|PF1|=|PF2|=2时取等号,所以|PF1|·|PF2|的最大值为4.(2)因为|MF1|+|MB|=4-|MF2|+|MB|≤4+|BF2|, 所以△MBF1的周长≤4+|BF2|+|BF1|=8,所以当M点位于直线BF2与椭圆的交点处时,△MBF1的周长最大,最大值为8.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)" 21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源预览