(二)椭圆的标准方程及几何性质
1、标准方程是指中心在原点,坐标轴为对称轴的标准位置的椭圆方程。
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中心在原点,焦点在 |
中心在原点,焦点在 |
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标准方程 |
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参数方程 |
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图 形 |
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顶 点 |
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对称轴 |
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焦 点 |
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焦 距 |
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离心率 |
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准 线 |
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通 径 |
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焦半径 |
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焦点弦 |
仅与它的中点的横坐标有关 |
仅与它的中点的纵坐标有关 |
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焦准距 |
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说明:方程中的两个参数a与b,确定椭圆的形状和大小,是椭圆的定型条件,焦点F
,F
的位置,是椭圆的定位条件,它决定椭圆标准方程的类型,常数a,b,c都大于零,其中a最大且a
=b
+c![]()
2、椭圆焦点三角形:设P为椭圆
上任意一点,F
,F
为焦点且∠F
PF
=
,则△PF
F
为焦点三角形,S=b
tan
。
3、方程
表示椭圆的充要条件是:ABC≠0,且A,B,C同号,A≠B。A>B时,焦点在y轴上,A<B时,焦点在x轴上。
4、弦长公式:x
,x
分别为弦PQ的横坐标,弦PQ所在直线方程为y=kx+b,代入椭圆方程整理得Ax2+Bx+C=0,则
=
,若y
,y
分别为弦PQ的纵坐标,则
=
,
5、直线与椭圆的位置关系:设直线l的方程为:Ax+By+C=0,椭圆
(a﹥b﹥0),组成方程组,消去y(或x)利用判别式△的符号来确定。
若△>0
则直线与椭圆有两个交点,
若△=0
则直线与椭圆有一个交点,
若△<0
则直线与椭圆没有交点。
6、斜率为k的弦的中点轨迹方程:设弦PQ的端点为P(x
,y
),Q(x
,y
),中点为M(x
,y
),把P,Q的坐标代入椭圆方程后作差相减用中点公式和斜率公式可得
(椭圆内不含端点的线段)
7、设P(x
,y
)是椭圆
(a﹥b﹥0)上一点,则过P点的切线方程是:![]()
8、点P和椭圆
(a﹥b﹥0)的关系:(1)点P(x
,y
)在椭圆外![]()
>1,(2)点P(x
,y
)在椭圆上![]()
=1,(3)点P(x
,y
)在椭圆内![]()
<1
9、椭圆
(a﹥b﹥0)按
=(x
,y
)平移得
(它的中心、对称轴、焦点、准线方程都按
=(x
,y
)作了相应的平移。)
[考点指要]
在历年的高考数学试题中,有关圆锥曲线的试题所占的比重约占试卷的15%左右,且题型,数量,难度保持相对稳定:选择题和填空题共2道题,解答题1道,选择题和填空题主要考查圆锥曲线的标准方程,几何性质等;解答题往往是以椭圆,双曲线或抛物线为载体的有一定难度的综合题,问题涉及函数,方程,不等式,三角函数,平面向量等诸多方面的知识,并蕴含着数学结合,等价转化,分类讨论等数学思想方法,对考生的数学学科能力及思维能力的考查要求较高。近几年解答题注意了控制运算量,增加了思维容量,即逻辑思维,数学思维的考查容量有所增加,运算能力的考查略有下降。
主要考查:圆锥曲线的概念和性质;直线与圆锥曲线的位置关系;求曲线的方程;与圆锥曲线有关的定值问题,最值问题,对称问题,范围问题等。曲线的应用问题,探索问题以及圆锥曲线与其它数学内容的交汇问题也将是高考命题的热点。
[典型例题]
例1. 求下列椭圆的标准方程
(1)椭圆的一个顶点为
,其长轴长是短轴长的2倍。
分析:题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置.
解:①当
为长轴端点时,
,
,椭圆的标准方程为:
;
②当
为短轴端点时,
,
,椭圆的标准方程为:
;
说明:椭圆的标准方程有两个,给出一个顶点的坐标和对称轴的位置,是不能确定椭圆的横竖的,因而要考虑两种情况.
选题角度:根据椭圆上的点和长短轴之间的关系求标准方程,考查椭圆的标准方程和思考问题的全面性;
(2)已知中心在原点,焦点在
轴上的椭圆与直线
交于
、
两点,
为
中点,
的斜率为0.25,椭圆的短轴长为2。
解:由题意,设椭圆方程为![]()
由
,得
,
∴
,
,
,∴
,
∴
为所求.
说明:(1)此题求椭圆方程采用的是待定系数法;(2)直线与曲线的综合问题,经常要借用根与系数的关系,来解决弦长、弦中点、弦斜率问题.
选题角度:根据椭圆的几何特征求椭圆的方程
例2. 已知点P(3,4)是椭圆
(a﹥b﹥0)上的一点,
两个焦点为F
,F
,若PF
⊥PF
,试求:
(1)椭圆的方程
(2)△PF
F
的面积
解析:(1)解法一:令
,
,则
。
![]()
,![]()
,
即
,解得
,
椭圆方程为
,
点
在椭圆上,![]()
,
解得
或![]()
又
,![]()
舍去,
故所求椭圆方程为
。
解法二:![]()
,![]()
为直角三角形,
![]()
又
,![]()
,
椭圆方程为
(以下同解法一)
(2)解法一:
由焦半径公式:
,
,
![]()
。
解法二:P点纵坐标的值即为
边上的高,
![]()
。
解法三:由椭圆定义知:
①
又
②
①
② 得
,
![]()
![]()
反思:要确定椭圆的标准方程,即确定
、
的值,由于
,故只需求出
、
、
中的任意两个量即可。本例中利用
的条件或使用斜率或借助平面几何知识均可求出
。对于求
的面积,解法一使用了焦半径公式,解法二利用了第一定义和勾股定理,以上解法都说明在处理解析几何问题时,既可以用代数的方法求值运算,又可以利用某些几何性质。
例3. 椭圆C:
(a﹥b﹥0)的两个焦点为F
,F
,点P在椭圆C上,且PF
⊥PF
,︱PF
︱=
,︱PF
︱=![]()
(1)求椭圆C的方程。
(2)若直线l过圆x2+y2+4x-2y=0的圆心M,交椭圆C于A,B两点,且A,B关于点M对称,求直线l的方程.
解析:解法一(1)因为点P在椭圆C上,所以
,
。
在
中,
,故椭圆的半焦距
,从而
。
所以椭圆C的方程为
。
(2)设A,B的坐标分别为
,
。
已知圆的方程为
,所以圆心M的坐标为
,从而可设直线
的方程为
,代入椭圆C的方程得
。
因为A,B关于点M对称,所以
,解得
,所以直线
的方程为
,即
。
解法二:(1)同解法一。
(2)已知圆的方程为
,所以圆心M的坐标为
,设A,B的坐标分别为
,
。由题意
且
![]()
, ①
![]()
。 ②
由①-②得
。 ③
因为A,B关于点M对称,
所以
,
。代入 ③ 得
,
即直线
的斜率为
,所以直线
的方程为
,
即
。
反思:
(1)利用椭圆的定义求
以及已知的条件求
从而求出椭圆方程。
(2)解法一:利用解析几何的基本思想--用代数方法解决几何问题,先求出圆心坐标从而求出
的值。
解法二:利用点差法求出
的值,从而求出直线
的方程。
[模拟试题](答题时间:45分钟)