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1、
第五節(jié) 橢 圓
考點一
橢圓的定義和標(biāo)準(zhǔn)方程
[例1] (1)(20xx·廣東高考)已知中心在原點的橢圓C的右焦點為F(1,0),離心率等于,則C的方程是( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
(2)(20xx·岳陽模擬)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,橢圓C的中心為原點,焦點F1,F(xiàn)2在x軸上,離心率為.過F1的直線l交橢圓C于A,B兩點,且△ABF2的周長為16,那么橢圓C的方程為________.
[自主解答] (1)由右焦點為F(1,0),可知c=1,因為離心率為,即=,故a
2、=2,由a2=b2+c2,知b2=a2-c2=3,因此橢圓C的方程為+=1.
(2)由△ABF2的周長為4a=16,得a=4,又知離心率為,即=,c=a=2,所以a2=16,b2=a2-c2=16-8=8,所以橢圓C的方程為+=1.
[答案] (1)D (2)+=1
【互動探究】
在本例(2)中若將條件“焦點在x軸上”去掉,結(jié)果如何?
解:由例1(2)知:當(dāng)焦點在x軸上時,橢圓的方程為+=1;當(dāng)焦點在y軸上時,橢圓的方程為+=1.綜上可知C的方程為+=1或+=1.
【方法規(guī)律】
用待定系數(shù)法求橢圓方程的一般步驟
(1)作判斷:根據(jù)條件判斷橢圓的焦點是在x軸上,還是在
3、y軸上,還是兩個坐標(biāo)軸都有可能;
(2)設(shè)方程:根據(jù)上述判斷設(shè)方程+=1(a>b>0),+=1(a>b>0)或mx2+ny2=1(m>0,n>0);
(3)找關(guān)系:根據(jù)已知條件,建立關(guān)于a,b,c或m,n的方程組;
(4)得方程:解方程組,將解代入所設(shè)方程,即為所求.
注意:用待定系數(shù)法求橢圓的方程時,要“先定型,再定量”,不能確定焦點的位置時,可進(jìn)行分類討論或把橢圓的方程設(shè)為mx2+ny2=1(m>0,n>0).
1.已知△ABC的頂點B,C在橢圓+y2=1上,頂點A是橢圓的一個焦點,且橢圓的另外一個焦點在BC邊上,則△ABC的周長是( )
A.2 B. 6
4、 C.4 D.12
解析:選C 根據(jù)橢圓定義,△ABC的周長等于橢圓長軸長的2倍,即4.
2.(20xx·山東高考)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為.雙曲線x2-y2=1的漸近線與橢圓C有四個交點,以這四個交點為頂點的四邊形的面積為16,則橢圓C的方程為( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:選D ∵橢圓的離心率為,∴==,∴a=2b.
∴橢圓的方程為x2+4y2=4b2.∵雙曲線x2-y2=1的漸近線方程為x±y=0,
∴漸近線x±y=0與橢圓x2+4y2=4b2在第一象限的交點為,
5、
∴由圓錐曲線的對稱性得四邊形在第一象限部分的面積為b×b=4,
∴b2=5,∴a2=4b2=20.∴橢圓C的方程為+=1.
考點二
橢圓的幾何性質(zhì)及應(yīng)用
[例2] (1)已知點F1,F(xiàn)2分別是橢圓x2+2y2=2的左、右焦點,點P是該橢圓上的一個動點,那么|+|的最小值是( )
A.0 B.1 C.2 D.2
(2)(20xx·遼寧高考)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的左焦點為F,C與過原點的直線相交于A,B兩點,連接AF,BF.若|AB|=10,|AF|=6,cos∠ABF=,則C的離心率e=________.
6、
[自主解答] (1)設(shè)P(x0,y0),則=(-1-x0,-y0),=(1-x0,-y0),
∴+=(-2x0,-2y0),∴|+|==2=2.
∵點P在橢圓上,∴0≤y≤1,∴當(dāng)y=1時,|+|取最小值為2.
(2)
如圖,設(shè)右焦點為F1,|BF|=x,則cos∠ABF==.
解得x=8,故∠AFB=90°.由橢圓及直線關(guān)于原點對稱可知|AF1|=8,且∠FAF1=90°,△FAF1是直角三角形,|F1F2|=10,故2a=8+6=14,2c=10,e==.
答案:(1)C (2)
【方法規(guī)律】
1.利用橢圓幾何性質(zhì)的注意點及技巧
(1)注意橢圓幾何性質(zhì)中的不
7、等關(guān)系
在求與橢圓有關(guān)的一些量的范圍,或者最大值、最小值時,經(jīng)常用到橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程中x,y的范圍,離心率的范圍等不等關(guān)系.
(2)利用橢圓幾何性質(zhì)的技巧
求解與橢圓幾何性質(zhì)有關(guān)的問題時,要結(jié)合圖形進(jìn)行分析,當(dāng)涉及頂點、焦點、長軸、短軸等橢圓的基本量時,要理清它們之間的內(nèi)在聯(lián)系.
2.求橢圓的離心率問題的一般思路
求橢圓的離心率或其范圍時,一般是依據(jù)題設(shè)得出一個關(guān)于a,b,c的等式或不等式,利用a2=b2+c2消去b,即可求得離心率或離心率的范圍.
如圖,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別是橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點,A是橢圓C的頂點,B是直線AF2與橢圓C的另一個交點,∠F1AF2
8、=60°.
(1)求橢圓C的離心率;
(2)已知△AF1B的面積為40,求a,b的值.
解:(1)由題意可知,△AF1F2為等邊三角形,a=2c,所以e==.
(2)法一:a2=4c2,b2=3c2,直線AB的方程為y=-(x-c).
將其代入橢圓方程3x2+4y2=12c2,得B.又A(0,c),
所以|AB|= =c.
由S△AF1B=|AF1|·|AB|sin ∠F1AB=a·c·=a2=40,
解得a=10,c=5,則b2=75,即b=5.
法二:設(shè)|AB|=t.因為|AF2|=a,所以|BF2|=t-a.
由橢圓定義|BF1|+|BF2|=2a,可知|BF1|
9、=3a-t.
再由余弦定理(3a-t)2=a2+t2-2atcos 60°,可得t=a.
由S△AF1B=|AF1|·|AB|·sin∠F1AB=a·a·=a2=40,
解得a=10,則c=5,b=5.
高頻考點
考點三 直線與橢圓的綜合問題
1.直線與橢圓的綜合問題,是近年來高考命題的熱點,多以解答題的形式出現(xiàn),試題難度較高,多為中檔題.
2.高考對直線與橢圓的綜合問題的考查主要有以下幾個命題角度:
(1)已知某條件,求直線的方程;
(2)求三角形(或其他幾何圖形)的面積;
(3)判斷幾何圖形的形狀;
(4)弦長問題;
(5)中點弦或弦的中點
10、問題.
[例3] (20xx·浙江高考)如圖,點P(0,-1)是橢圓C1:+=1(a>b>0)的一個頂點,C1的長軸是圓C2:x2+y2=4的直徑.l1,l2是過點P且互相垂直的兩條直線,其中l(wèi)1交圓C2于A,B兩點,l2交橢圓C1于另一點D.
(1)求橢圓C1的方程;
(2)求△ABD面積取最大值時直線l1的方程.
[自主解答] (1)由題意得所以橢圓C1的方程為+y2=1.
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0).
由題意知直線l1的斜率存在,不妨設(shè)其為k,
則直線l1的方程為y=kx-1.
又圓C2:x2+y2=4,故點O到直線l1的距離d=,
11、
所以|AB|=2=2 .
又l2⊥l1,故直線l2的方程為x+ky+k=0.設(shè)△ABD的面積為S,
①當(dāng)k=0時,則D(0,1),A(-,-1),B(,-1),
此時,|AB|=2,|PD|=2,所以S=|AB|·|PD|=×2×2=2.
②當(dāng)k≠0時,由消去y,整理得(4+k2)x2+8kx=0,故x0=-.
所以|PD|=.則S=|AB|·|PD|=,
所以S=≤
=,當(dāng)且僅當(dāng)k=±時取等號.
而當(dāng)k=0時,S=2<,故當(dāng)k=±時△ABD面積取得最大值.
所以所求直線l1的方程為y=±x-1.
直線與橢圓綜合問題的常見題型及解題策略
(1)求直線方程.可依題條件
12、,尋找確定該直線的兩個條件,進(jìn)而得到直線方程.
(2)求面積.先確定圖形的形狀,再利用條件尋找確定面積的條件,進(jìn)而得出面積的值.
(3)判斷圖形的形狀.可依據(jù)平行、垂直的條件判斷邊角關(guān)系,再依據(jù)距離公式得出邊之間的關(guān)系.
(4)弦長問題.利用根與系數(shù)的關(guān)系、弦長公式求解.
(5)中點弦或弦的中點.一般利用點差法求解,注意判斷直線與方程是否相交.
(20xx·重慶高考)如圖,橢圓的中心為原點O,長軸在x軸上,離心率e=,過左焦點F1作x軸的垂線交橢圓于A,A′兩點,|AA′|=4.
(1)求該橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)取平行于y軸的直線與橢圓相交于不同的兩點P,P′,過P,P
13、′作圓心為Q的圓,使橢圓上的其余點均在圓Q外.求△PP′Q的面積S的最大值,并寫出對應(yīng)的圓Q 的標(biāo)準(zhǔn)方程.
解:(1)設(shè)橢圓方程為+=1(a>b>0),由題意知點A(-c,2)在橢圓上,則+=1.從而e2+=1.由e=,得b2==8,從而a2==16.故該橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1.
(2)由橢圓的對稱性,可設(shè)Q(x0,0).
又設(shè)M(x,y)是橢圓上任意一點,
則|QM|2=(x-x0)2+y2=x2-2x0x+x+8×=(x-2x0)2-x+8(x∈[-4,4]).
設(shè)P(x1,y1),由題意知,點P是橢圓上到點Q的距離最小的點,因此,上式當(dāng)x=x1時取最小值,又因x1∈(-4,4)
14、,所以上式當(dāng)x=2x0時取最小值,從而x1=2x0,且|QP|2=8-x.
由對稱性知P′(x1,-y1),故|PP′|=|2y1|,所以
S=|2y1||x1-x0|=×2 |x0|=×
=×
當(dāng)x0=±時,△PP′Q的面積S取到最大值2.
此時對應(yīng)的圓Q的圓心坐標(biāo)為Q(±,0),半徑|QP|==,
因此,這樣的圓有兩個,其標(biāo)準(zhǔn)方程分別為(x+)2+y2=6,(x-)2+y2=6.
————————————[課堂歸納——通法領(lǐng)悟]————————————————
1個規(guī)律——橢圓焦點位置與x2,y2系數(shù)之間的關(guān)系
給出橢圓方程+=1時,橢圓的焦點在x軸上?a>b>0
15、;橢圓的焦點在y軸上?0