问题: 数学问题
求问一些圆锥曲线解题技巧,例如.像直线与圆的一些关系
解答:
1.椭圆的定义:平面内与两个定点F1、F2的距离之和等于常数(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焦距.
注意:定义中的常数用2a表示,|F1F2|用2c表示,当2a>2c>0时,轨迹为椭圆,当2a=2c时,轨迹为线段F1F2;当2a<2c时,无轨迹.这样,椭圆轨迹一定要有2a>2c这一条件.另外,应用定义来求椭圆方程或解题时,往往比较简便.
2.椭圆的标准方程
当焦点在x轴上时:+=1(a>b>0)
当焦点在y轴上时:+=1(a>b>0)
注意:(1)三个量之间的关系:a2=b2+c2
(2)由x2,y2的分母大小确定焦点在哪条坐标轴上,x2的分母大,焦点就在x轴上,y2的分母大,焦点就在y轴上.
(3)在方程Ax2+By2=C中,只有A、B、C同号时,才可能表示椭圆方程.
(4)当且仅当椭圆的中心在原点,其焦点在坐标轴上时,椭圆的方程才具有标准形式.
本节学习方法:
1.求椭圆方程常用待定系数法,定义法,参数法,轨迹法等.
2.利用椭圆的定义和标准方程解决有关问题,一般都转化成某些数值的确定,而这些数值的确定可通过列方程,解方程去解决.
【重点难点解析】
同学们学习“椭圆”应与学习“圆”一样,遵循渐近性,逻辑性.注重数形结合,主要掌握椭圆的定义及其标准方程,需要大家学习本节时,先复习求曲线方程的方法,进行反复的再思考,再分析再理解.
例1 求与椭圆+=1共焦点,且过点M(3,-2)的椭圆方程.
解法一:(待定系数法)由已知椭圆方程+ =1得C2=9-4=5,且焦点在x轴上,设所求椭圆方程为+=1
又∵点M(3,-2)在椭圆上
∴+=1,得a4-18a2+45=0
∴a2=15或a2=3<5=C2(舍)
∴所求椭圆方程为+=1
解法二:(定义法)椭圆两焦点为F1(-,0),F2(,0),点M(3,-2)到这两个焦点距离之和是2a,即
2a=|M1F1|+|M1F2|= +=2
∴a2=15 b2=a2-c2=15-5=10
∴所求椭圆方程为+=1
例2 已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点P1(,1),P2(-,-),求椭圆的方程.
解:设椭圆方程为mx2+ny2=1,(m>0,n>0)
由题意有
解得m=,n=
∴所求椭圆方程为+=1
说明:设椭圆方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0)可免讨论焦点的位置,而且计算简便.
例3 已知点P在以坐标轴为对称轴的椭圆上,点P到两焦点的距离分别为和,过P作焦点所在轴的垂线恰好过椭圆的一个焦点,求椭圆方程.
解:设两个焦点为F1F2,且|PF1|=,|PF2|=
由椭圆定义知2a=|PF1|+|PF2|=2 ∴a=
而|PF1|>|PF2|知PF2与焦点所在的对称轴垂直.
∴Rt△PF2F1中,sin∠PF1F2==
∴∠PF1F2=
2C=|PF1|cos=
∴b2=a2-c2=
故所求方程为+y2=1或x2+=1
3.(代入法)与椭圆有关的轨迹问题:常用的方法有定义法,坐标转移法,交轨法,点差法.
例4 已知圆C1:x2+y2+4x-12=0与圆C2:x2+y2-4x=0,动圆C与C1相内切,且与C2相外切,求动圆圆心的轨迹方程.
解:圆C1与C2的标准方程是
(x+2)2+y2=16,(x-2)2+y2=4
圆心分别为C1(-2,0),C2(2,0)
设动圆P的圆心为P,半径为r,有
|PC1|=4-r,|PC2|=2+r
∴|PC1|+|PC2|=6>|C1C2|=4
∴P点在椭圆上运动,又2a=6,2c=4,∴b2=a2-c2=5
∴P的轨迹为+=1(在已知圆C1内)
【难题巧解点拨】
例1 已知MN是椭圆+=1(a>b>0)中垂直于长轴的动弦,AB是椭圆长轴的两端点,求直线MA与NB的交点P的轨迹方程.
解:设M、N的坐标为M(x0,y0),N(x0,-y0),又A(-a,0),B(a,0)
所以直线AM的方程为y= (x+a) ①
直线BN的方程为:y= ②
①×②得:y2=(x2-a2) ③
∵点M(x0,y0)在椭圆上,∴b2x20+a2y20=a2b2
∴x20-a2=-y02,代入得③得:y2=(x2-a2)
∴交点P的轨迹方程为-=1
例2 已知椭圆+y2=1
(1)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程
(2)过A(2,1)引椭圆的割线,求截得的弦中点轨迹方程
(3)求过点P(,),且被P平分的弦所在的直线方程.
解:(点差法)设弦的两端点分别为M(x1,y1)
N(x2,y2)、MN的中点为P(x,y),则
x21+2y21=2,x22+2y22=2,两式相减并除以(x2-x1)得:
x1+x2+2(y1+y2) =0
而x1+x2=2x,y1+y2=2y
∴x+2y· =0 (*)
(1)将=2代入(*)式得所求的轨迹方程为
x+4y=0(椭圆内部分)
(2)将=代入(*)式,得所求的轨迹方程为x2+2y2-2x-2y=0(椭圆内部分)
(3)将x1+x2=1,y1+y2=1代入(*)式,得=-
∴所求的直线方程为2x+4y-3=0
例3 已知中心在原点,一焦点为F(0,)的椭圆被直线l:y=3x-2截得弦的中点横坐标为,求椭圆方程.
解:∵C= ,∴a2=b2+50
∴可设椭圆方程为+=1
把直线y=3x-2代入椭圆方程整理得
10(b2+5)x2-12b2x-b4-46b2=0
∴x1+x2=
又∵=
∴12b2=10b2+50
解得b2=25 a2=75
∴所求的椭圆方程为+=1
例4 已知P为椭圆+=1上的一点,F1F2是椭圆上的两焦点,∠F1PF2=60°,求△F1PF2的面积.
解:∵=|PF1|·|PF2|sin∠F1PF2
∴只需求|PF1|·|PF2|即可
解得|PF1|·|PF2|=12
∴=×12×=3
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