1、22 椭圆221 椭圆及其标准方程1了解椭圆的实际背景,理解从具体情境中抽象出椭圆的过程 2掌握椭圆的定义与标准方程3通过对椭圆及其标准方程的学习,了解用坐标法研究曲线的基本步骤1椭圆的定义(1)定义:平面内与两个定点 F1,F 2 的距离之和等于常数 (大于| F1F2|)的点的轨迹(2)焦点:两个定点 F1,F 2(3)焦距:两焦点间的距离| F1F2|(4)几何表示:| MF1|MF 2| 2a(常数)且 2a|F 1F2|(1)在椭圆的定义中,注意到两定点的距离之和为定值,且“常数”大于两定点之间的距离(2)椭圆的定义的双向运用:一方面,符合定义条件的动点的轨迹为椭圆;另一方面,椭圆上
2、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) 2椭圆的标准方程焦点位置 在 x 轴上 在 y 轴上标准方程 1(a b0)x2a2 y2b2 1(ab0)y2a2 x2b2图形焦点坐标 (c,0) (0,c )a,b,c 的关系 a2b 2c 2标准方程的代数特征:方程右边为 1,左边是关于 与 的平方和,并且分母为不相等xa yb的正值判断(正确的打“” ,错误的打 “”)(1)到平面内两个定点的距离之和等于定长的点的轨迹叫做椭圆( )(2)椭圆标准方程只与椭圆的形状、大小有关,与位置无关( )(3)椭圆的两种标准形式中,虽然焦点位置不同,但都具备 a2b 2c 2( )答案:(
3、1) (2) (3) 设 P 是椭圆 1 上的点,若 F1,F 2 是椭圆的两个焦点,则|PF 1| PF2|等于( )x225 y216A4 B5C8 D 10答案:D已知两焦点坐标分别为(2, 0)和(2,0) ,且经过点(5 ,0)的椭圆的标准方程为( )A 1 B 1x216 y225 x225 y216C 1 D 1x225 y221 x29 y225答案:C椭圆 1 的焦点坐标是_x225 y2169答案:(0,12)已知方程 1 表示焦点在 x 轴上的椭圆,则 k 的取值范围为_x23 k y22 k答案: ( 12,2)探究点 1 求椭圆的标准方程求适合下列条件的椭圆的标准方程
4、(1)焦点在 y 轴上,且经过两个点(0,2) 和(1,0) ;(2)两个焦点的坐标分别是(0, 2),(0,2) ,并且椭圆经过点 ;( 32,52)(3)经过点 P(2 ,1),Q( ,2)3 3【解】 (1)因为椭圆的焦点在 y 轴上,所以设它的标准方程为 1(a b0)y2a2 x2b2又椭圆经过点(0,2)和(1 ,0) ,所以4a2 0b2 1,0a2 1b2 1,)所以 a2 4,b2 1.)所以所求的椭圆的标准方程为 x 21y24(2)因为椭圆的焦点在 y 轴上,所以设它的标准方程为 1(a b0)y2a2 x2b2由椭圆的定义知:2a 2 ,( 32)2 (52 2)2 (
5、 32)2 (52 2)2 10即 a 又 c2,所以 b2a 2c 2610所以所求的椭圆的标准方程为 1y210 x26(3)设椭圆的方程为 mx2ny 21( m0,n0 ,且 mn),因为点 P(2 ,1),Q ( , 2)在椭圆上,3 3所以代入椭圆的方程得 12m n 1,3m 4n 1,)所以m 115,n 15. )所以椭圆的标准方程为 1x215 y25求椭圆标准方程的方法(1)定义法:根据椭圆定义,确定 a2,b 2的值,结合焦点位置写出椭圆方程 (2)待定系数法:先判断焦点位置,设出标准方程形式,最后由条件确定待定系数即可即“先定位,后定量” 当所求椭圆的焦点位置不能确定
6、时,应按焦点在 x 轴上和焦点在 y 轴上进行分类讨论,但要注意 ab0 这一条件(3)当已知椭圆经过两点,求椭圆的标准方程时,把椭圆的方程设成mx2ny 21(m0,n0 且 mn) 的形式有两个优点: 列出的方程组中分母不含字母;不用讨论焦点所在的位置,从而简化求解过程求适合下列条件的椭圆的标准方程(1)两个焦点坐标分别是(0,5),(0,5) ,椭圆上一点 P 到两焦点的距离之和为 26;(2)过点(3,2)且与椭圆 1 有相同的焦点x29 y24解:(1)因为椭圆的焦点在 y 轴上,所以设它的标准方程为 1(ab0) 因为 2a26 ,2c10,所以y2a2 x2b2a13,c5所以
7、b2a 2c 2144所以所求椭圆的标准方程为 1y2169 x2144(2)已知椭圆 1 中 a3,b2,且焦点在 x 轴上,x29 y24所以 c2945设所求椭圆方程为 1(0)x2 5 y2则 19 5 4解得 10 或 2(舍) ,故所求椭圆的标准方程为 1x215 y210探究点 2 椭圆定义的应用已知 P 为椭圆 1 上一点,F 1,F 2 是椭圆的焦点, F 1PF260 ,求x212 y23F1PF2 的面积【解】 在PF 1F2中,|F1F2|2 |PF1|2 |PF2|22|PF 1|PF2|cos 60,即 36|PF 1|2| PF2|2|PF 1|PF2|由椭圆的定
8、义得|PF 1| PF2|4 ,3即 48|PF 1|2| PF2|22|PF 1|PF2|由得|PF 1|PF2|4所以 SF1PF2 |PF1|PF2|sin 60 12 31变条件 若将本例中“F 1PF260”变为“F 1PF290” ,求F 1PF2 的面积解:由椭圆 1 知|PF 1|PF 2|4 ,| F1F2|6,因为 F 1PF290,x212 y23 3所以|PF 1|2| PF2|2|F 1F2|2 36,所以|PF 1|PF2|6,所以 SF1PF2 |PF1|PF2|3122变条件 若将本例中“F 1PF260”变为“PF 1F290” ,求F 1PF2 的面积解:由
9、已知得 a2 ,b ,3 3所以 c 3从而|F 1F2|2c6a2 b2 12 3在PF 1F2中,由勾股定理可得|PF2|2 |PF1|2 |F1F2|2,即|PF 2|2| PF1|236,又由椭圆定义知|PF 1| PF2|22 4 ,3 3所以|PF 2|4 | PF1|3从而有(4 |PF 1|)2|PF 1|2 36,3解得|PF 1| 32所以PF 1F2的面积 S |PF1|F1F2| 6 ,即PF 1F2的面积是 12 12 32 332 332椭圆定义的应用技巧(1)椭圆的定义具有双向作用,即若|MF 1|MF 2|2a(2 a |F1F2|),则点 M 的轨迹是椭圆;反
10、之,椭圆上任意一点 M 到两焦点的距离之和必为 2a(2)椭圆上一点 P 与椭圆的两个焦点 F1,F 2构成的PF 1F2称为焦点三角形解关于椭圆的焦点三角形的问题,通常要利用椭圆的定义,再结合正弦定理、余弦定理等知识求解 已知 F1,F 2 为椭圆 1 的两个焦点,过 F1 的直线交椭圆于x225 y29A,B 两点若 |F2A|F 2B|12,则|AB| _解析:由直线 AB 过椭圆的一个焦点 F1,知| AB|F 1A|F 1B|,所以在F 2AB 中,|F2A| F2B|AB |4a20,又 |F2A| F2B|12,所以| AB|8答案:8探究点 3 求与椭圆有关的轨迹方程如图所示,
11、已知动圆 P 过定点 A(3,0) ,并且在定圆 B:(x3) 2y 264 的内部与其内切,求动圆圆心 P 的轨迹方程【解】 设动圆 P 和定圆 B 内切于点 M,动圆圆心 P 到两定点 A(3,0)和 B(3,0) 的距离之和恰好等于定圆半径,即|PA| |PB| |PM|PB|BM|8| AB|,所以动圆圆心 P 的轨迹是以 A,B 为左,右焦点的椭圆,其中c3,a4,b 2a 2c 24 23 27,其轨迹方程为 1x216 y27利用椭圆定义求动点轨迹方程的三个步骤已知 B,C 是两个定点, |BC|8,且ABC 的周长等于 18,求这个三角形的顶点 A 的轨迹方程解:以过 B,C
12、两点的直线为 x 轴,线段 BC 的垂直平分线为 y 轴,建立直角坐标系xOy,如图所示由|BC | 8,可知点 B(4,0) ,C (4,0)由|AB| |AC|BC| 18,|BC|8,得|AB| |AC|10因此,点 A 的轨迹是以 B,C 为焦点的椭圆,这个椭圆上的点与两焦点的距离之和2a10,c4,但点 A 不在 x 轴上由 a5,c4,得 b2a 2c 225169所以点 A 的轨迹方程为 1(y0)x225 y291已知椭圆 1(ab0)的右焦点为 F(3,0),点(0,3)在椭圆上,则椭圆的方x2a2 y2b2程为( )A 1 x245 y236B 1x236 y227C 1
13、x227 y218D 1x218 y29解析:选 D由题意可得 解得 故椭圆的方程为 1a2 b2 9,0 9b2 1,) a2 18,b2 9,) x218 y292已知椭圆 1(m0) 的左焦点为 F1(4,0),则 m_x225 y2m2解析:由 4 (m0),解得 m325 m2答案:33若方程 1 表示椭圆,则 m 满足的条件是_x2m y22m 1解析:由方程 1 表示椭圆,x2m y22m 1知 m0,2m 10,m 2m 1,)解得 m 且 m112答案: m|m12且 m 1)4已知椭圆 1(ab0)的焦点分别是 F1(0,1),F 2(0,1),且 3a24b 2y2a2
14、x2b2(1)求椭圆的标准方程;(2)设点 P 在这个椭圆上,且|PF 1|PF 2|1,求F 1PF2 的余弦值解:(1)依题意,知 c1,又 c2a 2b 2,且 3a24b 2,所以 a2 a21,34即 a2114所以 a24,b 23,故椭圆的标准方程为 1y24 x23(2)由于点 P 在椭圆上,所以|PF 1| PF2|2a224又|PF 1| |PF2| 1,所以|PF 1| ,| PF2| 52 32又|F 1F2|2c2,所以由余弦定理得cosF 1PF2 (52)2 (32)2 2225232 35故F 1PF2的余弦值等于 35知识结构 深化拓展1椭圆的定义条件 结论2
15、a|F1F2| 动点的轨迹是椭圆2a|F 1F2|动点的轨迹是线段 F1F22a0,m 30,5 m m 3,)3b0),根据ABF 2的x2a2 y2b2周长为 16 得 4a16,则 a4,因为 a c,所以 c2 ,则 b2a 2c 216882 2故椭圆的标准方程为 1x216 y28答案: 1x216 y289求满足下列条件的椭圆的标准方程:(1)两个焦点的坐标分别为 F1(4,0),F 2(4,0) ,并且椭圆上一点 P 与两焦点的距离的和等于 10;(2)焦点分别为(0,2),(0, 2),经过点(4,3 )2解:(1)因为椭圆的焦点在 x 轴上,且 c4,2a10,所以 a5,
16、b a2 c23,所以椭圆的标准方程为 125 16x225 y29(2)因为椭圆的焦点在 y 轴上,所以可设它的标准方程为 1( ab0)y2a2 x2b2法一:由椭圆的定义知 2a 12,解得(4 0)2 (32 2)2 (4 0)2 (32 2)2a6又 c2 ,所以 b 4 a2 c2 2所以椭圆的标准方程为 1y236 x232法二:因为所求椭圆过点(4, 3 ),所以 1218a2 16b2又 c2a 2b 24,可解得 a236,b 232所以椭圆的标准方程为 1y236 x23210设 F1、F 2 分别是椭圆 1(ab0)的左、右焦点,当 a2b 时,点 P 在椭圆x2a2
17、y2b2上,且 PF1PF 2,| PF1|PF2|2,求椭圆方程解析:因为 a2b,b 2c 2a 2,所以 c23b 2又 PF1PF 2,所以| PF1|2|PF 2|2(2c) 212b 2,由椭圆定义可知|PF1| PF2|2 a4b,(|PF1|PF 2|)2| PF1|2| PF2|22|PF 1|PF2|12b 2416 b2,所以 b21,a 24所以椭圆方程为 y 21x24B 能力提升11已知 P 为椭圆 1 上的一点,M,N 分别为圆(x3) 2y 21 和圆(x3)x225 y2162y 24 上的点,则|PM| |PN| 的最小值为( )A5 B7C13 D 15解
18、析:选 B由题意知椭圆的两个焦点 F1,F 2分别是两圆的圆心,且|PF1| PF2|10 ,从而|PM | |PN|的最小值为|PF 1|PF 2|12712已知 F1、F 2 是椭圆 1 的两个焦点,A 为椭圆上一点,且AF 1F245,x29 y27则AF 1F2 的面积为 _解析:如图由 1,x29 y27知 a29,b 27,c 22所以 a3,b ,c 所以|F 1F2|2 7 2 2设|AF 1| x,则|AF 2|6x因为AF 1F2 45,所以(6x) 2x 284 x 222所以 x 所以 SAF 1F2 2 72 12 2 72 22 72答案:7213如图所示,已知椭圆
19、的两焦点为 F1(1,0) ,F 2(1,0),P 为椭圆上一点,且2|F1F2| |PF1| |PF2|(1)求椭圆的标准方程;(2)若点 P 在第二象限,F 2F1P120,求PF 1F2 的面积解:(1)设椭圆的标准方程为 1( ab0),焦距为 2c,则由已知得x2a2 y2b2c1,| F1F2|2,所以 4|PF 1| PF2|2a,所以 a2,所以 b2a 2c 2413,所以椭圆的标准方程为 1x24 y23(2)在PF 1F2中,|PF 2|2a|PF 1|4|PF 1|由余弦定理,得|PF 2|2| PF1|2|F 1F2|22|PF 1|F1F2|cos 120,即(4|
20、 PF1|)2|PF 1|242| PF1|,所以|PF 1| ,65所以 SPF1F2 |F1F2|PF1|sin 120 2 12 12 65 32 33514(选做题) 设 F1,F 2 分别是椭圆 y 21 的左、右焦点,B 为椭圆上的点且坐标为x24(0,1)(1)若 P 是该椭圆上的一个动点,求|PF 1|PF2|的最大值;(2)若 C 为椭圆上异于 B 的一点,且 1 1,求 的值;BF CF (3)设 P 是该椭圆上的一个动点,求PBF 1 的周长的最大值解:(1)因为椭圆的方程为 y 21,所以 a2,b1,c ,x24 3即|F 1F2|2 ,3又因为|PF 1|PF 2|2a4,所以|PF 1|PF2| 4,(|PF1| |PF2|2 )2(42)2当且仅当|PF 1| PF2|2 时取“” ,所以|PF 1|PF2|的最大值为 4(2)设 C(x0,y 0),B(0,1),F 1( ,0),3由 1 1,BF CF 得 x0 ,y 0 3(1 ) 1又 y 1,所以有 2 670,20解得 7 或 1,C 异于 B 点,故 1 舍去所以 7(3)因为|PF 1|PB|4|PF 2| PB|4|BF 2|,所以PBF 1的周长4| BF2|BF 1|8,所以当 P 点位于直线 BF2与椭圆的交点处时,PBF 1的周长最大,最大值为 8