高中理科椭圆的典型例题

2019-02-16 00:51

典型例题一

例1 椭圆的一个顶点为A?2,0?,其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程. 分析:题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置. 解:(1)当A?2,0?为长轴端点时,a?2,b?1,

x2y2?1; 椭圆的标准方程为:?41(2)当A?2,0?为短轴端点时,b?2,a?4,

x2y2?1; 椭圆的标准方程为:?416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.

典型例题二

例2 一个椭圆的焦点将其准线间的距离三等分,求椭圆的离心率.

a21?2? ∴3c2?a2, 解:?2c?c3∴e?13. ?33说明:求椭圆的离心率问题,通常有两种处理方法,一是求a,求c,再求比.二是列含a和c的齐次方程,再化含e的方程,解方程即可.

典型例题三

例3 已知中心在原点,焦点在x轴上的椭圆与直线x?y?1?0交于A、B两点,M为AB中点,

OM的斜率为0.25,椭圆的短轴长为2,求椭圆的方程.

x2解:由题意,设椭圆方程为2?y2?1,

a?x?y?1?0?222由?x2,得??1?ax?2ax?0, 2?2?y?1?ax1?x21?a21?2,yM?1?xM?∴xM?,

1?a22a?kOM?yM11?2?,∴a2?4, xMa4x2∴?y2?1为所求. 4

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.

典型例题四

x2y?9?例4椭圆? 0?的距离成等差数列.?1上不同三点A?x1,y1?,B?4,?,C?x2,y2?与焦点F?4,259?5?2(1)求证x1?x2?8;

(2)若线段AC的垂直平分线与x轴的交点为T,求直线BT的斜率k.

证明:(1)由椭圆方程知a?5,b?3,c?4. 由圆锥曲线的统一定义知:

AFa2?x1c?4c,∴ AF?a?ex1?5?x1.

5a同理 CF?5?49x2.∵ AF?CF?2BF,且BF?, 554??4?18?∴ ?5?x1???5?x2??,即 x1?x2?8.

5??5?5??y?y2?(2)因为线段AC的中点为?4,1?,所以它的垂直平分线方程为

2?? y?y1?y2x1?x2?x?4?. ?2y1?y22y12?y2又∵点T在x轴上,设其坐标为?x0, 0?,代入上式,得 x0?4?2?x1?x2?又∵点A?x1,y1?,B?x2,y2?都在椭圆上,

925?x12 25922?25?x2 y2 2592???x1?x2??x1?x2?. ∴ y12?y225∴ y12?????将此式代入①,并利用x1?x2?8的结论得x0?4??36∴ kBT259?055??.

4?x04典型例题五

x2y例5 已知椭圆?问能否在椭圆上找一点M,使M到左准线l的距离MN?1,F1、F2为两焦点,

432是MF1与MF2的等比中项?若存在,则求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.

解:假设M存在,设M?x1,y1?,由已知条件得

a?2,b?3,∴c?1,e?1. 2∵左准线l的方程是x??4, ∴MN?4?x1.

又由焦半径公式知:

11MF1?a?ex1?2?x1,MF2?a?ex1?2?x1.

221??1?2?2∵MN?MF1?MF2,∴?x1?4???2?x1??2?x1?.

2??2??整理得5x12?32x1?48?0. 解之得x1??4或x1??12. ① 5另一方面?2?x1?2. ②

则①与②矛盾,所以满足条件的点M不存在. 说明:

(1)利用焦半径公式解常可简化解题过程.

(2)本例是存在性问题,解决存在性问题,一般用分析法,即假设存在,根据已知条件进行推理和运算.进而根据推理得到的结果,再作判断.

(3)本例也可设M2cos?,3sin?存在,推出矛盾结论(读者自己完成).

典型例题六

x2?11?例6 已知椭圆?y2?1,求过点P?,?且被P平分的弦所在的直线方程.

2?22???分析一:已知一点求直线,关键是求斜率,故设斜率为k,利用条件求k. 解法一:设所求直线的斜率为k,则直线方程为y?11???k?x??.代入椭圆方程,并整理得 22???1?2k?x??2k22213?2kx?k2?k??0.

22?2k2?2k由韦达定理得x1?x2?. 21?2k1∵P是弦中点,∴x1?x2?1.故得k??.

2所以所求直线方程为2x?4y?3?0.

y?y?x2,y2?,x2、y1、y2的方程组,分析二:设弦两端坐标为?x1,y1?、列关于x1、从而求斜率:12.

x1?x2

?11?解法二:设过P?,?的直线与椭圆交于A?x1,y1?、B?x2,y2?,则由题意得

?22??x122??y1?1,?22?x22??y2?1,?2?x1?x2?1,??y1?y2?1.①② ③④2x12?x22?y12?y2?0. ⑤ ①-②得2将③、④代入⑤得

1y1?y21??,即直线的斜率为?.所求直线方程为2x?4y?3?0.

2x1?x22说明:

(1)有关弦中点的问题,主要有三种类型:过定点且被定点平分的弦;平行弦的中点轨迹;过定点的弦中点轨迹.

(2)解法二是“点差法”,解决有关弦中点问题的题较方便,要点是巧代斜率. (3)有关弦及弦中点问题常用的方法是:“韦达定理应用”及“点差法”.有关二次曲线问题也适用.

典型例题七

例7 求适合条件的椭圆的标准方程.

?6?; (1)长轴长是短轴长的2倍,且过点?2,(2)在x轴上的一个焦点与短轴两端点的联机互相垂直,且焦距为6.

x2y2分析:当方程有两种形式时,应分别求解,如(1)题中由2?2?1求出a2?148,b2?37,

abx2y2y2x2??1后,不能依此写出另一方程??1. 在得方程

1483714837x2y2y2x2解:(1)设椭圆的标准方程为2?2?1或2?2?1.

abab由已知a?2b. ①

?6?,因此有 又过点?2,?22??6??6?22?2?1或2?2?1. ② a2bab22由①、②,得a2?148,b2?37或a2?52,b2?13.故所求的方程为

x2y2y2x2??1或??1. 148375213

x2y2x2y22?1.(2)设方程为2?2?1.由已知,c?3,b?c?3,所以a?18.故所求方程为?

ab189说明:根据条件求椭圆的标准方程的思路是“选标准,定参数”.关键在于焦点的位置是否确定,

x2y2y2x2若不能确定,应设方程2?2?1或2?2?1.

abab典型例题八

x2y2?1的右焦点为F,过点A1例8 椭圆?,3,点M在椭圆上,当AM?2MF为最小值时,

1612??求点M的坐标.

分析:本题的关键是求出离心率e?般地,求AM?1MF均可用此法. e1,右准线21,把2MF转化为M到右准线的距离,从而得最小值.一2解:由已知:a?4,c?2.所以e?l:x?8.

过A作AQ?l,垂足为Q,交椭圆于M,故MQ?2MF.显然yM?3,且M在

AM?2MF的最小值为AQ,即M为所求点,因此椭圆上.故xM?23.所以M23,3.

说明:本题关键在于未知式AM?2MF中的上,如图,e???“2”的处理.事实

1,即MF是M到右准线的距离的一半,即图中的MQ,问题转化为求椭圆上一点M,2使M到A的距离与到右准线距离之和取最小值.

典型例题九

x2例9 求椭圆?y2?1上的点到直线x?y?6?0的距离的最小值.

3分析:先写出椭圆的参数方程,由点到直线的距离建立三角函数关系式,求出距离的最小值.

?x?3cos?,解:椭圆的参数方程为?设椭圆上的点的坐标为

?y?sin?.?3cos?,sin?,则点到直线的距离为

?d????2sin?????63cos??sin??6?3?. ?22???当sin??????1时,d最小值?22.

?3?说明:当直接设点的坐标不易解决问题时,可建立曲线的参数方程.

典型例题十


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