2020版高考数学大一轮复习 第九章 平面解析几何 9.5 椭圆 第1课时 椭圆及其性质

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资源描述

1、9.5椭圆最新考纲考情考向分析1.了解椭圆的实际背景,了解椭圆在刻画现实世界和解决实际问题中的作用.2.掌握椭圆的定义、几何图形、标准方程及简单几何性质.椭圆的定义、标准方程、几何性质通常以小题形式考查,直线与椭圆的位置关系主要出现在解答题中.题型主要以选择、填空题为主,一般为中档题,椭圆方程的求解经常出现在解答题的第一问.1.椭圆的概念平面内与两个定点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.集合PM|MF1|MF2|2a,|F1F2|2c,其中a0,c0,且a,c为常数:(1)若ac,则集合P为椭圆;(2)若

2、ac,则集合P为线段;(3)若ab0)1(ab0)图形性质范围axabybbxbaya对称性对称轴:坐标轴对称中心:原点顶点坐标A1(a,0),A2(a,0)B1(0,b),B2(0,b)A1(0,a),A2(0,a)B1(b,0),B2(b,0)轴长轴A1A2的长为2a;短轴B1B2的长为2b焦距|F1F2|2c离心率e(0,1)a,b,c的关系a2b2c2概念方法微思考1.在椭圆的定义中,若2a|F1F2|或2a|F1F2|,动点P的轨迹如何?提示当2a|F1F2|时动点P的轨迹是线段F1F2;当2a|F1F2|时动点P的轨迹是不存在的.2.椭圆的离心率的大小与椭圆的扁平程度有怎样的关系?

3、提示由e 知,当a不变时,e越大,b越小,椭圆越扁;e越小,b越大,椭圆越圆.3.点和椭圆的位置关系有几种?如何判断.提示点P(x0,y0)和椭圆的位置关系有3种(1)点P(x0,y0)在椭圆内1.4.直线与椭圆的位置关系有几种?如何判断?提示直线与椭圆的位置关系有三种:相离、相切、相交.判断方法为联立直线与椭圆的方程,求联立后所得方程的判别式.(1)直线与椭圆相离0.题组一思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“”或“”)(1)椭圆上一点P与两焦点F1,F2构成PF1F2的周长为2a2c(其中a为椭圆的长半轴长,c为椭圆的半焦距).()(2)方程mx2ny21(m0,n0,mn)表示

4、的曲线是椭圆.()(3)1(ab)表示焦点在y轴上的椭圆.()(4)1(ab0)与1(ab0)的焦距相等.()题组二教材改编2.椭圆1的焦距为4,则m等于()A.4 B.8C.4或8 D.12答案C解析当焦点在x轴上时,10mm20,10m(m2)4,m4.当焦点在y轴上时,m210m0,m2(10m)4,m8.m4或8.3.过点A(3,2)且与椭圆1有相同焦点的椭圆的方程为()A.1 B.1C.1 D.1答案A解析由题意知c25,可设椭圆方程为1(0),则1,解得10或2(舍去),所求椭圆的方程为1.4.已知点P是椭圆1上y轴右侧的一点,且以点P及焦点F1,F2为顶点的三角形的面积等于1,则

5、点P的坐标为_.答案或解析设P(x,y),由题意知c2a2b2541,所以c1,则F1(1,0),F2(1,0).由题意可得点P到x轴的距离为1,所以y1,把y1代入1,得x,又x0,所以x,所以P点坐标为或.题组三易错自纠5.若方程1表示椭圆,则m的取值范围是()A.(3,5) B.(5,3)C.(3,1)(1,5) D.(5,1)(1,3)答案C解析由方程表示椭圆知解得3mb0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为,过F2的直线l交C于A,B两点,若AF1B的周长为4,则C的方程为()A.1 B.y21C.1 D.1答案A解析AF1B的周长为4,4a4,a,离心率为,c1,b,椭圆C的方

6、程为1.故选A.第1课时椭圆及其性质题型一椭圆的定义及应用1.如图所示,一圆形纸片的圆心为O,F是圆内一定点,M是圆周上一动点,把纸片折叠使M与F重合,然后抹平纸片,折痕为CD,设CD与OM交于点P,则点P的轨迹是()A.椭圆 B.双曲线C.抛物线 D.圆答案A解析由条件知|PM|PF|,|PO|PF|PO|PM|OM|R|OF|.P点的轨迹是以O,F为焦点的椭圆.2.过椭圆4x2y21的一个焦点F1的直线与椭圆交于A,B两点,则A与B和椭圆的另一个焦点F2构成的ABF2的周长为()A.2 B.4C.8 D.2答案B解析椭圆方程变形为1,椭圆长轴长2a2,ABF2的周长为4a4.3.椭圆y21

7、的左、右焦点分别为F1,F2,过F1作垂直于x轴的直线与椭圆相交,一个交点为P,则|PF2|等于()A. B.C. D.4答案A解析F1(,0),PF1x轴,P,|PF1|,|PF2|4.4.(2018鞍山调研)设F1,F2分别是椭圆1的左、右焦点,P为椭圆上任意一点,点M的坐标为(6,4),则|PM|PF1|的最小值为_.答案5解析由椭圆的方程可知F2(3,0),由椭圆的定义可得|PF1|2a|PF2|.|PM|PF1|PM|(2a|PF2|)|PM|PF2|2a|MF2|2a,当且仅当M,P,F2三点共线时取得等号,又|MF2|5,2a10,|PM|PF1|5105,即|PM|PF1|的最

8、小值为5.思维升华 椭圆定义的应用技巧(1)椭圆定义的应用主要有:求椭圆的标准方程,求焦点三角形的周长、面积及弦长、最值和离心率等.(2)通常定义和余弦定理结合使用,求解关于焦点三角形的周长和面积问题.题型二椭圆的标准方程命题点1定义法例1 (1)已知A(1,0),B是圆F:x22xy2110(F为圆心)上一动点,线段AB的垂直平分线交BF于P,则动点P的轨迹方程为()A.1 B.1C.1 D.1答案D解析由题意得|PA|PB|,|PA|PF|PB|PF|r2|AF|2,点P的轨迹是以A,F为焦点的椭圆,且a,c1,b,动点P的轨迹方程为1,故选D.(2)在ABC中,A(4,0),B(4,0)

9、,ABC的周长是18,则顶点C的轨迹方程是()A.1(y0) B.1(y0)C.1(y0) D.1(y0)答案A解析由|AC|BC|188108知,顶点C的轨迹是以A,B为焦点的椭圆(A,B,C不共线).设其方程为1(ab0),则a5,c4,从而b3.由A,B,C不共线知y0.故顶点C的轨迹方程是1(y0).命题点2待定系数法例2 (1)已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点,(,),则椭圆方程为_.答案1解析设椭圆方程为mx2ny21(m,n0,mn).由解得m,n.椭圆方程为1.(2)一个椭圆的中心在原点,坐标轴为对称轴,焦点F1,F2在x轴上,P(2,)是椭圆上一点,且|PF

10、1|,|F1F2|,|PF2|成等差数列,则椭圆方程为_.答案1解析椭圆的中心在原点,焦点F1,F2在x轴上,可设椭圆方程为1(ab0),P(2,)是椭圆上一点,且|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差数列,又a2b2c2,a2,b,c,椭圆方程为1.思维升华 (1)求椭圆的标准方程多采用定义法和待定系数法.(2)利用定义法求椭圆方程,要注意条件2a|F1F2|;利用待定系数法要先定形(焦点位置),再定量,也可把椭圆方程设为mx2ny21(m0,n0,mn)的形式.跟踪训练1 (1)已知椭圆G的中心在坐标原点,长轴在x轴上,离心率为,且椭圆G上一点到两个焦点的距离之和为12,则椭圆G的方程

11、为()A.1 B.1C.1 D.1答案A解析依题意设椭圆G的方程为1(ab0),椭圆上一点到两焦点的距离之和为12,2a12,a6,椭圆的离心率为,e,即 ,解得b29,椭圆G的方程为1,故选A.(2)过点(,),且与椭圆1有相同焦点的椭圆的标准方程为_.答案1解析所求椭圆与椭圆1的焦点相同,其焦点在y轴上,且c225916.设它的标准方程为1(ab0).c216,且c2a2b2,故a2b216.又点(,)在所求椭圆上,1,即1.由得b24,a220,所求椭圆的标准方程为1.题型三椭圆的几何性质命题点1求离心率的值(或范围)例3 (1)(2018通辽模拟)设椭圆C:1(ab0)的左、右焦点分别

12、为F1,F2,P是C上的点,PF2F1F2,PF1F230,则C的离心率为()A. B. C. D.答案D解析方法一如图,在RtPF2F1中,PF1F230,|F1F2|2c,|PF1|,|PF2|2ctan 30.|PF1|PF2|2a,即2a,可得ca.e.方法二(特殊值法):在RtPF2F1中,令|PF2|1,PF1F230,|PF1|2,|F1F2|.e.(2)椭圆1(ab0),F1,F2为椭圆的左、右焦点,O为坐标原点,点P为椭圆上一点,|OP|a,且|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等比数列,则椭圆的离心率为()A. B. C. D.答案D解析设P(x,y),则|OP|2x2y

13、2,由椭圆定义得,|PF1|PF2|2a,|PF1|22|PF1|PF2|PF2|24a2,又|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等比数列,|PF1|PF2|F1F2|24c2,则|PF1|2|PF2|28c24a2,(xc)2y2(xc)2y28c24a2,整理得x2y25c22a2,即5c22a2,整理得,椭圆的离心率e.(3)已知椭圆1(abc0,a2b2c2)的左、右焦点分别为F1,F2,若以F2为圆心,bc为半径作圆F2,过椭圆上一点P作此圆的切线,切点为T,且|PT|的最小值不小于(ac),则椭圆的离心率e的取值范围是_.答案解析因为|PT|(bc),而|PF2|的最小值为ac,

14、所以|PT|的最小值为.依题意,有(ac),所以(ac)24(bc)2,所以ac2(bc),所以ac2b,所以(ac)24(a2c2),所以5c22ac3a20,所以5e22e30. 又bc,所以b2c2,所以a2c2c2,所以2e21. 联立,得e.命题点2求参数的值(或范围)例4 (2017全国)设A,B是椭圆C:1长轴的两个端点.若C上存在点M满足AMB120,则m的取值范围是()A.(0,19,) B.(0,9,)C.(0,14,) D.(0,4,)答案A解析方法一设椭圆焦点在x轴上,则0m3,点M(x,y).过点M作x轴的垂线,交x轴于点N,则N(x,0).故tanAMBtan(AM

15、NBMN).又tanAMBtan 120,且由1,可得x23,则.解得|y|.又0|y|,即0,结合0m3解得0m1.对于焦点在y轴上的情况,同理亦可得m9.则m的取值范围是(0,19,).故选A.方法二当0m3时,焦点在x轴上,要使C上存在点M满足AMB120,则tan 60,即,解得03时,焦点在y轴上,要使C上存在点M满足AMB120,则tan 60,即,解得m9.故m的取值范围为(0,19,).故选A.思维升华 求椭圆离心率或其范围的方法解题的关键是借助图形建立关于a,b,c的关系式(等式或不等式),转化为e的关系式,常用方法如下:(1)直接求出a,c,利用离心率公式e求解.(2)由a

16、与b的关系求离心率,利用变形公式e 求解.(3)构造a,c的齐次式.离心率e的求解中可以不求出a,c的具体值,而是得出a与c的关系,从而求得e.跟踪训练2 (1)已知椭圆1(0bb0)的右焦点,直线y与椭圆交于B,C两点,且BFC90,则该椭圆的离心率是_.答案解析由已知条件易得B,C,F(c,0),所以,由BFC90,可得0,所以20,c2a2b20,即4c23a2(a2c2)0,亦即3c22a2,所以,则e.(3)(2018阜新模拟)已知F1,F2是椭圆1(ab0)的左、右两个焦点,若椭圆上存在点P使得PF1PF2,则该椭圆的离心率的取值范围是()A. B. C. D.答案B解析F1,F2

17、是椭圆1(ab0)的左、右两个焦点,离心率0e1,F1(c,0),F2(c,0),c2a2b2.设点P(x,y),由PF1PF2,得(xc,y)(xc,y)0,化简得x2y2c2.联立方程组整理得,x2(2c2a2)0,解得e.又0e1,e1.1.(2018赤峰模拟)曲线C1:1与曲线C2:1(k9)的()A.长轴长相等 B.短轴长相等C.离心率相等 D.焦距相等答案D解析因为c25916,c(25k)(9k)16,所以c1c2,所以两个曲线的焦距相等.2.设F1,F2分别是椭圆1的左、右焦点,P为椭圆上一点,M是F1P的中点,|OM|3,则P点到椭圆左焦点的距离为()A.4 B.3 C.2

18、D.5答案A解析由题意知|OM|PF2|3,|PF2|6,|PF1|2a|PF2|1064.3.(2016全国)直线l经过椭圆的一个顶点和一个焦点,若椭圆中心到l的距离为其短轴长的,则该椭圆的离心率为()A. B. C. D.答案B解析如图,由题意得,|BF|a,|OF|c,|OB|b,|OD|2bb.在RtFOB中,|OF|OB|BF|OD|,即cbab,解得a2c,故椭圆离心率e,故选B.4.设F1,F2分别为椭圆y21的左、右焦点,点P在椭圆上,且|2,则F1PF2等于()A. B.C. D.答案D解析因为2,O为坐标原点,|2,所以|PO|,又|OF1|OF2|,所以P,F1,F2在以

19、点O为圆心的圆上,且F1F2为直径,所以F1PF2.5.设F1,F2为椭圆y21的左、右焦点,过椭圆中心任作一直线与椭圆交于P,Q两点,当四边形PF1QF2的面积最大时,的值等于()A.0 B.2 C.4 D.2答案D解析根据题意可知,当P,Q分别在椭圆短轴端点时,四边形PF1QF2的面积最大.此时,F1(,0),F2(,0),P(0,1),(,1),(,1),2.6.(2018营口调研)2016年1月14日,国防科工局宣布,嫦娥四号任务已经通过了探月工程重大专项领导小组审议通过,正式开始实施.如图所示,假设“嫦娥四号”卫星将沿地月转移轨道飞向月球后,在月球附近一点P变轨进入以月球球心F为一个

20、焦点的椭圆轨道绕月飞行,之后卫星在P点第二次变轨进入仍以F为一个焦点的椭圆轨道绕月飞行.若用2c1和2c2分别表示椭圆轨道和的焦距,用2a1和2a2分别表示椭圆轨道和的长轴长,给出下列式子:a1c1a2c2;a1c1a2c2;a1c2.其中正确式子的序号是()A. B.C. D.答案D解析观察图形可知a1c1a2c2,即式不正确;a1c1a2c2|PF|,即式正确;由a1c1a2c20,c1c20知,即a1c2,即式正确,式不正确.故选D.7.焦距是8,离心率等于0.8的椭圆的标准方程为_.答案1或1解析由题意知解得又b2a2c2,b29,当焦点在x轴上时,椭圆方程为1,当焦点在y轴上时,椭圆

21、方程为1.8.设F1,F2为椭圆C:1(ab0)的左、右焦点,经过F1的直线交椭圆C于A,B两点,若F2AB是面积为4的等边三角形,则椭圆C的方程为_.答案1解析F2AB是面积为4的等边三角形,ABx轴,A,B两点的横坐标为c,代入椭圆方程,可求得|F1A|F1B|.又|F1F2|2c,F1F2A30,2c. 又2c4, a2b2c2, 由解得a29,b26,c23,椭圆C的方程为1.9.已知椭圆C1:1(ab0)与椭圆C2:1(ab0)相交于A,B,C,D四点,若椭圆C1的一个焦点F(,0),且四边形ABCD的面积为,则椭圆C1的离心率e为_.答案解析联立两式相减得,又ab,所以x2y2,故

22、四边形ABCD为正方形, (*)又由题意知a2b22,将其代入(*)式整理得3b42b280,所以b22,则a24,所以椭圆C的离心率e.10.已知A,B,F分别是椭圆x21(0b0,则椭圆的离心率的取值范围为_.答案解析如图所示,线段FA的垂直平分线为x,线段AB的中点为.因为kABb,所以线段AB的垂直平分线的斜率k,所以线段AB的垂直平分线方程为y.把xp代入上述方程可得yq.因为pq0,所以0,化为b.又0b1,解得b21,即1b2,所以01b2|F1F2|,所以点M的轨迹是以F1,F2为焦点的椭圆,其中长轴长为4,焦距为2,则短半轴长为,所以点M的轨迹方程为1.12.已知椭圆x2(m

23、3)y2m(m0)的离心率e,求m的值及椭圆的长轴和短轴的长、焦点坐标、顶点坐标.解椭圆方程可化为1,m0.m0,m,a2m,b2,c .由e,得 ,m1.椭圆的标准方程为x21,a1,b,c.椭圆的长轴长和短轴长分别为2a2和2b1,焦点坐标为F1,F2,四个顶点的坐标分别为A1(1,0),A2(1,0),B1,B2.13.已知F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,现以F2为圆心作一个圆恰好经过椭圆中心并且交椭圆于点M,N,若过F1的直线MF1是圆F2的切线,则椭圆的离心率为()A.1 B.2C. D.答案A解析过F1的直线MF1是圆F2的切线,F1MF290,|MF2|c,|F1F2|2c,|

24、MF1|c,由椭圆定义可得|MF1|MF2|cc2a,椭圆离心率e1.14.已知ABC的顶点A(3,0)和顶点B(3,0),顶点C在椭圆1上,则_.答案3解析由椭圆方程1,得长轴长2a10,短轴长2b8,焦距2c6,则顶点A,B为椭圆的两个焦点.在ABC中,|AB|6,|BC|AC|10,由正弦定理可得,3.15.椭圆C1:1的离心率为e1,双曲线C2:1的离心率为e2,其中,ab0,直线l:xy30与椭圆C1相切,则椭圆C1的方程为()A.y21 B.1C.1 D.1答案C解析椭圆C1:1的离心率e1,双曲线C2:1的离心率e2,由,得,则ab,由得3x212x182b20,由12243(182b2)0,解得b23,则a26,椭圆C1的方程为1,故选C.16.已知椭圆1(ab0)的左、右焦点分别为F1(c,0),F2(c,0),若椭圆上存在点P使,求该椭圆的离心率的取值范围.解由得.又由正弦定理得,所以,即|PF1|PF2|.又由椭圆定义得|PF1|PF2|2a,所以|PF2|,|PF1|,因为PF2是PF1F2的一边,所以有2c0,所以e22e10(0e1),解得椭圆离心率的取值范围为(1,1).

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