(一)椭圆的定义:
1、椭圆的定义:平面内与两个定点、的距离之和等于定长(大于)的点的轨迹叫做椭圆。这两个定点 、叫做椭圆的焦点,两焦点的距离叫做椭圆的焦距。
对椭圆定义的几点说明:
(1)“在平面内”是前提,否则得不到平面图形(去掉这个条件,我们将得到一个椭球面);
(2)“两个定点”的设定不同于圆的定义中的“一个定点”,学习时注意区分;
(3)作为到这两个定点的距离的和的“常数”,必须满足大于| F1F2|这个条件。若不然,当这个“常数”等于| F1F2|时,我们得到的是线段F1F2;当这个“常数”小于| F1F2|时,无轨迹。这两种特殊情况,同学们必须注意。
(4)下面我们对椭圆进行进一步观察,发现它本身具备对称性,有两条对称轴和一个对称中心,我们把它的两条对称轴与椭圆的交点记为A1, A2, B1, B2,于是我们易得| A1A2|的值就是那个“常数”,且|B2F2|+|B2F1|、|B1F2|+|B1F1|也等于那个“常数”。同学们想一想其中的道理。
(5)中心在原点、焦点分别在x轴上,y 轴上的椭圆标准方程分别为:
相同点是:形状相同、大小相同;都有 a > b > 0 ,。
不同点是:两种椭圆相对于坐标系的位置不同,它们的焦点坐标也不同(第一个椭圆的焦点坐标为(-c,0)和(c,0),第二个椭圆的焦点坐标为(0,-c)和(0,c)。椭圆的焦点在 x 轴上标准方程中x2项的分母较大;椭圆的焦点在 y 轴上标准方程中y2项的分母较大。
(二)椭圆的几何性质:
椭圆的几何性质可分为两类:一类是与坐标系有关的性质,如顶点、焦点、中心坐标;一类是与坐标系无关的本身固有性质,如长、短轴长、焦距、离心率.对于第一类性质,只要的有关性质中横坐标x和纵坐标y互换,就可以得出的有关性质。总结如下:
几点说明:
(1)长轴:线段,长为;短轴:线段,长为;焦点在长轴上。
(2)对于离心率e,因为a>c>0,所以0<e<1,离心率反映了椭圆的扁平程度。
由于,所以越趋近于1,越趋近于,椭圆越扁平;越趋近于0,越趋近于,椭圆越圆。
(3)观察下图,,所以,所以椭圆的离心率e = cos∠OF2B2
(三)直线与椭圆:
直线:(、不同时为0)
椭圆:
那么如何来判断直线和椭圆的位置关系呢?将两方程联立得方程组,通过方程组的解的个数来判断直线和椭圆交点的情况。方法如下:
消去得到关于的一元二次方程,化简后形式如下
,
(1)当时,方程组有两组解,故直线与椭圆有两个交点;
(2)当时,方程组有一解,直线与椭圆有一个公共点(相切);
(3)当时,方程组无解,直线和椭圆没有公共点。
注:当直线与椭圆有两个公共点时,设其坐标为,那么线段的长度(即弦长)为,设直线的斜率为,
可得:,然后我们可通过求出方程的根或用韦达定理求出。
典型例题一
例1 椭圆的一个顶点为,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.
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.
解: ∴,
∴.
说明:求椭圆的离心率问题,通常有两种处理方法,一是求,求,再求比.二是列含和的齐次方程,再化含的方程,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,求椭圆的方程.
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.
典型例题四
例4椭圆上不同三点,,与焦点的距离成等差数列.
(1)求证;
(2)若线段的垂直平分线与轴的交点为,求直线的斜率.
证明:(1)由椭圆方程知,,.
由圆锥曲线的统一定义知:,
∴ .
同理 .
∵ ,且,
∴ ,
即 .
(2)因为线段的中点为,所以它的垂直平分线方程为
.
又∵点在轴上,设其坐标为,代入上式,得
又∵点,都在椭圆上,
∴
∴ .
将此式代入①,并利用的结论得
∴ .
典型例题五
例5 已知椭圆,、为两焦点,问能否在椭圆上找一点,使到左准线的距离是与的等比中项?若存在,则求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
解:假设存在,设,由已知条件得
,,∴,.
∵左准线的方程是,
∴.
又由焦半径公式知:
,
.
∵,
∴.
整理得.
解之得或. ①
另一方面. ②
则①与②矛盾,所以满足条件的点不存在.
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)本例也可设存在,推出矛盾结论(读者自己完成).
典型例题六
例6 已知椭圆,求过点且被平分的弦所在的直线方程.
分析一:已知一点求直线,关键是求斜率,故设斜率为,利用条件求.
解法一:设所求直线的斜率为,则直线方程为.代入椭圆方程,并整理得
.
由韦达定理得.
∵是弦中点,∴.故得.
所以所求直线方程为.
分析二:设弦两端坐标为、,列关于、、、的方程组,从而求斜率:.
解法二:设过的直线与椭圆交于、,则由题意得
①-②得. ⑤
将③、④代入⑤得,即直线的斜率为.
所求直线方程为.
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.
(1)长轴长是短轴长的2倍,且过点;
(2)在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.
分析:当方程有两种形式时,应分别求解,如(1)题中由求出,,在得方程后,不能依此写出另一方程.
解:(1)设椭圆的标准方程为或.
由已知. ①
又过点,因此有
或. ②
由①、②,得,或,.故所求的方程为
或.
(2)设方程为.由已知,,,所以.故所求方程为.
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,若不能确定,应设方程或.
典型例题八
例8 椭圆的右焦点为,过点,点在椭圆上,当为最小值时,求点的坐标.
分析:本题的关键是求出离心率,把转化为到右准线的距离,从而得最小值.一般地,求均可用此法.
解:由已知:,.所以,右准线.
过作,垂足为,交椭圆于,故.显然的最小值为,即为所求点,因此,且在椭圆上.故.所以.
说明:本题关键在于未知式中的“2”的处理.事实上,如图,,即是到右准线的距离的一半,即图中的,问题转化为求椭圆上一点,使到的距离与到右准线距离之和取最小值.
典型例题九
例9 求椭圆上的点到直线的距离的最小值.
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.
解:椭圆的参数方程为设椭圆上的点的坐标为,则点到直线的距离为
.
当时,.
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
例10 设椭圆的中心是坐标原点,长轴在轴上,离心率,已知点到这个椭圆上的点的最远距离是,求这个椭圆的方程,并求椭圆上的点的距离等于的点的坐标.
分析:本题考查椭圆的性质、距离公式、最大值以及分析问题的能力,在求的最大值时,要注意讨论的取值范围.此题可以用椭圆的标准方程,也可用椭圆的参数方程,要善于应用不等式、平面几何、三角等知识解决一些综合性问题,从而加强等价转换、形数结合的思想,提高逻辑推理能力.
解法一:设所求椭圆的直角坐标方程是,其中待定.
由可得
,即.
设椭圆上的点到点的距离是,则
其中.
如果,则当时,(从而)有最大值.
由题设得,由此得,与矛盾.
因此必有成立,于是当时,(从而)有最大值.
由题设得,可得,.
∴所求椭圆方程是.
由及求得的椭圆方程可得,椭圆上的点,点到点的距离是.
解法二:根据题设条件,可取椭圆的参数方程是,其中,待定,,为参数.
由可得
,即.
设椭圆上的点到点的距离为,则
如果,即,则当时,(从而)有最大值.
由题设得,由此得,与矛盾,因此必有成立.
于是当时(从而)有最大值.
由题设知,∴,.
∴所求椭圆的参数方程是.
由,,可得椭圆上的是,.
典型例题十一
例11 设,,,求的最大值和最小值.
分析:本题的关键是利用形数结合,观察方程与椭圆方程的结构一致.设,显然它表示一个圆,由此可以画出图形,考虑椭圆及圆的位置关系求得最值.
解:由,得
可见它表示一个椭圆,其中心在点,焦点在轴上,且过(0,0)点和(3,0)点.
设,则
它表示一个圆,其圆心为(-1,0)半径为.
在同一坐标系中作出椭圆及圆,如图所示.观察图形可知,当圆过(0,0)点时,半径最小,即,此时;当圆过(3,0)点时,半径最大,即,∴.
∴的最小值为0,最大值为15.
典型例题十二
例12 已知椭圆,、是其长轴的两个端点.
(1)过一个焦点作垂直于长轴的弦,求证:不论、如何变化,.
(2)如果椭圆上存在一个点,使,求的离心率的取值范围.
分析:本题从已知条件出发,两问都应从和的正切值出发做出估计,因此要从点的坐标、斜率入手.本题的第(2)问中,其关键是根据什么去列出离心率满足的不等式,只能是椭圆的固有性质:,,根据得到,将代入,消去,用、、表示,以便利用列出不等式.这里要求思路清楚,计算准确,一气呵成.
解:(1)设,,.
于是,.
∵是到的角.
∴
∵
∴
故 ∴.
(2)设,则,.
由于对称性,不妨设,于是是到的角.
∴
∵, ∴
整理得
∵
∴
∵, ∴
∵, ∴
,
∴,
∴或(舍),∴.
典型例题十三
例13 已知椭圆的离心率,求的值.
分析:分两种情况进行讨论.
解:当椭圆的焦点在轴上时,,,得.由,得.
当椭圆的焦点在轴上时,,,得.
由,得,即.
∴满足条件的或.
说明:本题易出现漏解.排除错误的办法是:因为与9的大小关系不定,所以椭圆的焦点可能在轴上,也可能在轴上.故必须进行讨论.
典型例题十四
例14 已知椭圆上一点到右焦点的距离为,求到左准线的距离.
分析:利用椭圆的两个定义,或利用第二定义和椭圆两准线的距离求解.
解法一:由,得,,.
由椭圆定义,,得
.
由椭圆第二定义,,为到左准线的距离,
∴,
即到左准线的距离为.
解法二:∵,为到右准线的距离,,
∴.
又椭圆两准线的距离为.
∴到左准线的距离为.
说明:运用椭圆的第二定义时,要注意焦点和准线的同侧性.否则就会产生误解.
椭圆有两个定义,是从不同的角度反映椭圆的特征,解题时要灵活选择,运用自如.一般地,如遇到动点到两个定点的问题,用椭圆第一定义;如果遇到动点到定直线的距离问题,则用椭圆的第二定义.
典型例题十五
例15 设椭圆(为参数)上一点与轴正向所成角,求点坐标.
分析:利用参数与之间的关系求解.
解:设,由与轴正向所成角为,
∴,即.
而,,由此得到,,
∴点坐标为.
典型例题十六
例16 设是离心率为的椭圆 上的一点,到左焦点和右焦点的距离分别为和,求证:,.
分析:本题考查椭圆的两个定义,利用椭圆第二定义,可将椭圆上点到焦点的距离转化为点到相应准线距离.
解:点到椭圆的左准线的距离,,
由椭圆第二定义,,
∴,由椭圆第一定义,.
说明:本题求证的是椭圆的焦半径公式,在解决与椭圆的焦半径(或焦点弦)的有关问题时,有着广泛的应用.请写出椭圆焦点在轴上的焦半径公式.
典型例题十七
例17 已知椭圆内有一点,、分别是椭圆的左、右焦点,点是椭圆上一点.
(1) 求的最大值、最小值及对应的点坐标;
(2) 求的最小值及对应的点的坐标.
分析:本题考查椭圆中的最值问题,通常探求变量的最值有两种方法:一是目标函数当,即代数方法.二是数形结合,即几何方法.本题若按先建立目标函数,再求最值,则不易解决;若抓住椭圆的定义,转化目标,运用数形结合,就能简捷求解.
解:(1)如上图,,,,设是椭圆上任一点,由,,∴,等号仅当时成立,此时、、共线.
由,∴,等号仅当时成立,此时、、共线.
建立、的直线方程,解方程组得两交点
、.
综上所述,点与重合时,取最小值,点与重合时,取最大值.
(2)如下图,设是椭圆上任一点,作垂直椭圆右准线,为垂足,由,,∴.由椭圆第二定义知,∴,∴,要使其和最小需有、、共线,即求到右准线距离.右准线方程为.
∴到右准线距离为.此时点纵坐标与点纵坐标相同为1,代入椭圆得满足条件的点坐标.
说明:求的最小值,就是用第二定义转化后,过向相应准线作垂线段.巧用焦点半径与点准距互化是解决有关问题的重要手段.
典型例题十八
例18 (1)写出椭圆的参数方程;
(2)求椭圆内接矩形的最大面积.
分析:本题考查椭圆的参数方程及其应用.为简化运算和减少未知数的个数,常用椭圆的参数方程表示曲线上一点坐标,所求问题便化归为三角问题.
解:(1) .
(2)设椭圆内接矩形面积为,由对称性知,矩形的邻边分别平行于轴和轴,设为矩形在第一象限的顶点,,
则
故椭圆内接矩形的最大面积为12.
说明:通过椭圆参数方程,转化为三角函数的最值问题,一般地,与圆锥曲线有关的最值问题,用参数方程形式较简便.
典型例题十九
例19 已知,是椭圆的两个焦点,是椭圆上一点,且.
(1)求椭圆离心率的取值范围;(2)求证的面积与椭圆短轴长有关.
分析:不失一般性,可以设椭圆方程为
(),().
思路一:根据题设容易想到两条直线的夹角公式,即,设,,,化简可得.又,两方程联立消去得,由,可以确定离心率的取值范围;解出可以求出的面积,但这一过程很繁.
思路二:利用焦半径公式,,在中运用余弦定理,求,再利用,可以确定离心率的取值范围,将代入椭圆方程中求,便可求出的面积.
思路三:利用正弦定理、余弦定理,结合求解.
解:(法1)设椭圆方程为(),,,,,
则,.
在中,由余弦定理得
,
解得.
(1)∵,
∴,即.
∴.
故椭圆离心率的取范围是.
(2)将代入得
,即.
∴.
即的面积只与椭圆的短轴长有关.
(法2)设,,,,
则.
(1)在中,由正弦定理得
.
∴
∵,
∴,
∴
.
当且仅当时等号成立.
故椭圆离心率的取值范围是.
(2)在中,由余弦定理得:
∵,
∴,即.
∴.
即的面积与椭圆短轴长有关.
说明:椭圆上的一点与两个焦点,构成的三角形为椭圆的焦点三角形,涉及有关焦点三角形问题,通常运用三角形的边角关系定理.解题中通过变形,使之出现的结构,这样就可以应用椭圆的定义,从而可得到有关,的关系式,使问题找到解决思路.
典型例题二十
例20 椭圆与轴正向交于点,若这个椭圆上总存在点,使(为坐标原点),求其离心率的取值范围.
分析:∵、为定点,为动点,可以点坐标作为参数,把,转化为点坐标的一个等量关系,再利用坐标的范围建立关于、、的一个不等式,转化为关于的不等式.为减少参数,易考虑运用椭圆参数方程.
解:设椭圆的参数方程是,
则椭圆上的点,,
∵,∴,
即,解得或,
∵ ∴(舍去),,又
∴,
∴,又,∴.
说明:若已知椭圆离心率范围,求证在椭圆上总存在点使.如何证明?
[例1]求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)两个焦点的坐标分别是(-4,0),(4,0),椭圆上一点P到两焦点的距离的和等于10;
(2)两个焦点的坐标分别是(0,-2),(0,2),并且椭圆经过点(-,);
(3)焦点在坐标轴上,且经过点A(,-2)和B(-2,1)
分析:根据题意,先判断椭圆的焦点位置,后设椭圆的标准方程,求出椭圆中的a、b即可。若判断不出焦点在哪个轴上,可采用标准方程的统一形式。
解析:(1)因为椭圆的焦点在x轴上,所以设它的标准方程为=1(a>b>0)
∵2a=10,2c=8,∴a=5,c=4
∴b2=a2-c2=52-42=9
所以所求的椭圆的标准方程为=1
(2)因为椭圆的焦点在y轴上,所以设它的标准方程为=1(a>b>0)
由椭圆的定义知,
2a=
又c=2,∴b2=a2-c2=10-4=6
所以所求的椭圆的标准方程为=1
(3)解法一:若焦点在x轴上,设所求椭圆方程为=1(a>b>0)
由A(,-2)和B(-2,1)两点在椭圆上可得:
解之得
若焦点在y轴上,设所求椭圆方程为=1(a>b>0),同上可解得,不合题意,舍去。
故所求的椭圆方程为=1
解法二:设所求椭圆方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0且m≠n)。
由A(,-2)和B(-2,1)两点在椭圆上可得
即,解得
故所求的椭圆方程为=1
点评:(1)求椭圆的标准方程时,首先应明确椭圆的焦点位置,再用待定系数法求a、b。
(2)第(3)小题中的椭圆是存在且惟一的,为计算简便,可设其方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0),不必考虑焦点位置,直接可求得方程.想一想,为什么?
[例2]已知B、C是两个定点,|BC|=6,且△ABC的周长等于16,求顶点A的轨迹方程。
分析:在解析几何里,求符合某种条件的点的轨迹方程,要建立适当的坐标系.为选择适当的坐标系,常常需要画出草图。如图所示,由△ABC的周长等于16,|BC|=6可知,点A到B、C两点的距离的和是常数,即|AB|+|AC|=16-6=10,因此,点A的轨迹是以B、C为焦点的椭圆,据此可建立坐标系并画出草图。
解析:如图所示,建立坐标系,使x轴经过点B、C,原点O与BC的中点重合。
由已知|AB|+|AC|+|BC|=16,|BC|=6,有|AB|+|AC|=10,即点A的轨迹是以B、C为焦点的椭圆,且2c=6,2a=10,
∴c=3,a=5,b2=52-32=16。
由于点A在直线BC上时,即y=0时,A、B、C三点不能构成三角形,所以点A的轨迹方程是=1(y≠0)。
点评:椭圆的定义在解题中有着广泛的应用,另外,求出曲线的方程后,要检查一下方程的曲线上的点是否都符合题意,如果有不符合题意的点,应在方程后注明,常用限制条件来注明。
[例3]一动圆与已知圆O1:(x+3)2+y2=1外切,与圆O2:(x-3)2+y2=81内切,试求动圆圆心的轨迹方程。
分析:两圆相切时,圆心之间的距离与两圆的半径有关,可以找到动圆圆心满足的条件。
解析:两定圆的圆心和半径分别为O1(-3,0),r1=1;O2(3,0),r2=9
设动圆圆心为M(x,y),半径为R,则由题设条件可得|MO1|=1+R,|MO2|=9-R
∴|MO1|+|MO2|=10
由椭圆的定义知:M在以O1、O2为焦点的椭圆上,且a=5,c=3。
∴b2=a2-c2=25-9=16
故动圆圆心的轨迹方程为=1。
点评:正确地利用两圆内切、外切的条件,合理地消去变量R,运用椭圆定义是解决本题的关键,这种求轨迹方程的方法叫做定义法。
[例4]已知P是椭圆=1上的一点,F1、F2是两个焦点,且∠F1PF2=30°,求△PF1F2的面积。
分析:如图所示,已知∠P=30°,要求△PF1F2的面积,如用|F1F2|·|yP|,因为求P点坐标较繁,所以用S△=|PF1|·|PF2|·sin30°较好,为此必须先求出|PF1|·|PF2|,从结构形式可看出用余弦定理可得出夹30°角的两边的乘积。
解析:由方程=1,得a=5,b=4,
∴c=3,∴|F1F2|=2c=6
|PF1|+|PF2|=2a=10
∵∠F1PF2=30°
在△F1PF2中,由余弦定理得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|·cos30°
即62=|PF1|2+2|PF1|·|PF2|+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|-·|PF1|·|PF2|
(2+)|PF1|·|PF2|=(|PF1|+|PF2|)2-36=100-36=64,
∴|PF1|·|PF2|==64(2-)
∴=|PF1|·|PF2|·sin30°=·64(2-)·=16(2-)
[例5]椭圆ax2+by2=1与直线x+y=1相交于P、Q两点,若|PQ|=2,且PQ的中点C与椭圆中心连线的斜率为,求椭圆方程。
分析:该题是求椭圆方程,即利用题设中的两个独立条件,求出a、b之值即可
解析:由得(a+b)x2-2bx+b-1=0
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则
x1+x2=,x1x2=
∴|PQ|=·
=
∴=a+b ①
又PQ的中点C(,1-),即C(,)
∴kOC= ② 由①②得a=,b=
∴所求椭圆方程为=1
[例6]中心在原点的椭圆C的一个焦点是F(0,),又这个椭圆被直线l:y=3x-2截得的弦的中点的横坐标是,求该椭圆方程。
分析:本题中涉及到弦的中点及弦所在直线的斜率,故可采用“平方差法”。
解析:据题意,此椭圆为焦点在y轴上的标准形式的椭圆,设其方程为=1(a>b>0)
设直线l与椭圆C的交点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),则有:
=1,
两式相减得:=0
∴
即3= ∴a2=3b2 ①
又因为椭圆焦点为F(0,) ∴c=
则a2-b2=50 ②
由①②解得:a2=75,b2=25
∴该椭圆方程为=1
[例7]设P是椭圆(a>b>0)上的一点,F1、F2是椭圆的焦点,且∠F1PF2=90°,求证:椭圆的离心率e≥
证明:∵P是椭圆上的点,F1、F2是焦点,由椭圆的定义,得|PF1|+|PF2|=2a ①
在Rt△F1PF2中,
由①2,得
∴|PF1|·|PF2|=2(a2-c2) ②
由①和②,据韦达定理逆定理,知|PF1|·|PF2|是方程z2-3az+2(a2-c2)=0的两根,
则△=4a2-8(a2-c2)≥0,
∴()2≥,即e≥
1. 如果方程x2+ky2=2表示焦点在y轴上的椭圆,那么实数k的取值范围是
A. (0,+∞) B. (0,2)
C. (1,+∞) D. (0,1)
2. 已知椭圆=1,F1、F2分别为它的两焦点,过F1的焦点弦CD与x轴成α角(0<α<π=,则△F2CD的周长为
A. 10 B. 12 C. 20 D. 不能确定
3. 椭圆=1的一个焦点为F1,点P在椭圆上,如果线段PF1的中点M在y轴上,那么点M的纵坐标是
A. ± B. ± C. ± D. ±
4. 设椭圆=1的两焦点分别是F1和F2,P为椭圆上一点,并且PF1⊥PF2,则||PF1|-|PF2||等于
A. 6 B. 2 C. D.
5. 直线y=x与椭圆+y2=1相交于A、B两点,则|AB|等于
A. 2 B. C. D.
6. 点P是椭圆=1上一点,F1、F2是其焦点,且∠F1PF2=60°,则△F1PF2的面积为___________。
7. △ABC的两顶点B(-8,0),C(8,0),AC边上的中线BM与AB边上的中线CN的长度之和为30,则顶点A的轨迹方程为___________。
8. F1、F2为定点,|F1F2|=6,动点M满足|MF1|+|MF2|=6,则M点的轨迹是___________。
9. 以两坐标轴为对称轴的椭圆过点P(,-4)和Q(-,3),则此椭圆的方程是___________。
10. 在椭圆=1内,过点(2,1)且被这点平分的弦所在的直线方程是___________。
11. △ABC的两个顶点坐标分别是B(0,6)和C(0,-6),另两边AB、AC的斜率的乘积是-,求顶点A的轨迹方程。
12. 在面积为1的△PMN中,tanM=,tanN=-2,建立适当的坐标系,求出以M、N为焦点并且过点P的椭圆方程。
[参考答案]
1. 解析:将方程x2+ky2=2化为椭圆的标准方程为=1,又焦点在y轴上,
∴>2,解之得0<k<1。
2. 解析:由椭圆方程知a=5,|CF1|+|CF2|=2a=10,|DF1|+|DF2|=2a=10,则△F2CD的周长|F2C|+|F2D|+|CD|=|CF1|+|CF2|+|DF1|+|DF2|=10+10=20。
3. 解析:由椭圆的标准方程易知c=3,不妨设F1(-3,0)、F2(3,0),因为线段PF1的中点在y轴上,由中点坐标公式知xP=3,由椭圆方程=1解得yp=±,故M点纵坐标为±。
4. 解析:从方程中可得a=3,b=2,c=5
∵|PF1|+|PF2|=2a=6,∴(|PF1|+|PF2|)2=180
即|PF1|2+|PF2|2+2|PF1|·|PF2|=180
由已知PF1⊥PF2,∴|PF1|2+|PF2|2=(2c)2=100代入上式得2|PF1|·|PF2|=80
∴(|PF1|-|PF2|)2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|=20
∴||PF1|-|PF2||=2
答案:B
5. 解析:设A(x1,y1),B(x2,y2)
由方程组得=1
∴x=±y=±,
即A(),B(-,-)
由两点间距离公式可得|AB|=
6. 解析:设|PF1|=m,|PF2|=n,
在△F1PF2中,由余弦定理有m2+n2-2mncos60°=|F1F2|2=122,即m2+n2-mn=144 ①
由椭圆定义知m+n=20,则m2+n2+2mn=400 ②
由②-①得,3mn=256,故mn=
因此,
7. 解析:如图所示,设B、C为B′C′的两个三等分点,则B′(-24,0),C′(24,0),连接AB′,AC′,设A(x,y),BM、CN又分别为△ACB′与△ABC′的中位线。
∴|AB′|=2|BM|,|AC′|=2|CN|
∴|AB′|+|AC′|=2(|BM|+|CN|)=60
由椭圆定义,动点A到两定点B′、C′的距离的和为定长60,所以点A在以B′、C′为焦点,中心在原点的椭圆上运动。
∵2a=60,∴a=30
由|B′C′|=48,得c=24
∴b2=a2-c2=900-576=324
则点A的轨迹方程是=1(y≠0)
8. 解析:尽管动点M满足|MF1|+|MF2|=2a=6,但2a=|F1F2|,∴M点轨迹应为F1、F2两点间的线段。
答案:F1、F2两点间的线段
9. 解析:设此椭圆方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n),把P(,-4),Q(-,3)代入得
解得m=1,n=,故椭圆方程为x2+=1。
10. 解析:设弦的两端点分别为A(x1,y1)、B(x2,y2),则有=1,=1
两式相减得
∴
即弦所在直线的斜率为-,又弦过(2,1)点,故弦所在直线的方程是x+2y-4=0
11. 解:设顶点A的坐标为(x,y),由题意得:
∴顶点A的轨迹方程为:=1(y≠±6)
12. 解:以直线MN为x轴,以线段MN的中垂线为y轴建立平面直角坐标系,如图所示。
设所求椭圆方程为=1(a>b>0),分别记M、N、P点的坐标为(-c,0)、(c,0)和(x0,y0)
∵tanα=tan(π-∠N)=2
∴由题设知 解得即 P
在△MNP中,|MN|=2c,MN上的高为,
∴S△MNP==1,解得c=
即P(),由此得|PM|=,|PN|=
∴a=(|PM|+|PN|)=,从而b2=a2-c2=3故所求的椭圆方程为=1
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