高考經驗橢圓

2023-01-20 02:42:03 字數 5249 閱讀 6146

謹獻給高考的同學們

典型例題一

例1 橢圓的離心率為,則=

解析:方程中4和哪個大哪個就是,因此要討論;(ⅰ)若0<<4,則,∴,∴==,得=3;(ⅱ)>4,則,∴,∴==,得=;綜上:=3或=。

說明:橢圓的標準方程有兩個,不能確定橢圓的位置時,因而要考慮兩種情況.

典型例題二

例2 乙個橢圓的焦點將其準線間的距離三等分,求橢圓的離心率.

解: ∴,

∴.說明:求橢圓的離心率問題,通常有兩種處理方法,一是求,求,再求比.二是列含和的齊次方程,再化含的方程,解方程即可.

典型例題三

例3 已知中心在原點,焦點在軸上的橢圓與直線交於、兩點,為中點,的斜率為0.25,橢圓的短軸長為2,求橢圓的方程.

解:由題意,設橢圓方程為,

由,得,

∴,,,∴,

∴為所求.

說明:(1)此題求橢圓方程採用的是待定係數法;(2)直線與曲線的綜合問題,經常要借用根與係數的關係,來解決弦長、弦中點、弦斜率問題.

典型例題四

例4橢圓上不同三點,,與焦點的距離成等差數列.

(1)求證;

(2)若線段的垂直平分線與軸的交點為,求直線的斜率.

證明:(1)由橢圓方程知,,.

由圓錐曲線的統一定義知:,

∴ .

同理 .

∵ ,且,

∴ ,

即 .

(2)因為線段的中點為,所以它的垂直平分線方程為

又∵點在軸上,設其座標為,代入上式,得

又∵點,都在橢圓上,

∴∴ .

將此式代入①,並利用的結論得

∴ .

典型例題五

例5 已知橢圓,、為兩焦點,問能否在橢圓上找一點,使到左準線的距離是與的等比中項?若存在,則求出點的座標;若不存在,請說明理由.

解:假設存在,設,由已知條件得

,,∴,.

∵左準線的方程是,

∴.又由焦半徑公式知:,.

∵,∴.

整理得.

解之得或

另一方面

則①與②矛盾,所以滿足條件的點不存在.

說明:(1)利用焦半徑公式解常可簡化解題過程.

(2)本例是存在性問題,解決存在性問題,一般用分析法,即假設存在,根據已知條件進行推理和運算.進而根據推理得到的結果,再作判斷.

(3)本例也可設存在,推出矛盾結論(讀者自己完成).

典型例題六

例6 已知橢圓,求過點且被平分的弦所在的直線方程.

分析一:已知一點求直線,關鍵是求斜率,故設斜率為,利用條件求.

解法一:設所求直線的斜率為,則直線方程為.代入橢圓方程,並整理得

.由韋達定理得.

∵是弦中點,∴.故得.

所以所求直線方程為.

分析二:設弦兩端座標為、,列關於、、、的方程組,從而求斜率:.

解法二:設過的直線與橢圓交於、,則由題意得

①-②得

將③、④代入⑤得,即直線的斜率為.

所求直線方程為.

說明:(1)有關弦中點的問題,主要有三種型別:過定點且被定點平分的弦;平行弦的中點軌跡;過定點的弦中點軌跡.

(2)解法二是「點差法」,解決有關弦中點問題的題較方便,要點是巧代斜率.

(3)有關弦及弦中點問題常用的方法是:「韋達定理應用」及「點差法」.有關二次曲線問題也適用.

典型例題七

例7 求適合條件的橢圓的標準方程.

(1)長軸長是短軸長的2倍,且過點;

(2)在軸上的乙個焦點與短軸兩端點的聯機互相垂直,且焦距為6.

分析:當方程有兩種形式時,應分別求解,如(1)題中由求出,,在得方程後,不能依此寫出另一方程.

解:(1)設橢圓的標準方程為或.

由已知又過點,因此有

或由①、②,得,或,.故所求的方程為

或.(2)設方程為.由已知,,,所以.故所求方程為.

說明:根據條件求橢圓的標準方程的思路是「選標準,定引數」.關鍵在於焦點的位置是否確定,若不能確定,應設方程或.

典型例題八

例8 橢圓的右焦點為,過點,點在橢圓上,當為最小值時,求點的座標.

分析:本題的關鍵是求出離心率,把轉化為到右準線的距離,從而得最小值.一般地,求均可用此法.

解:由已知:,.所以,右準線.

過作,垂足為,交橢圓於,故.顯然的最小值為,即為所求點,因此,且在橢圓上.故.所以.

說明:本題關鍵在於未知式中的「2」的處理.事實上,如圖,,即是到右準線的距離的一半,即圖中的,問題轉化為求橢圓上一點,使到的距離與到右準線距離之和取最小值.

典型例題九

例9 求橢圓上的點到直線的距離的最小值.

分析:先寫出橢圓的引數方程,由點到直線的距離建立三角函式關係式,求出距離的最小值.

解:橢圓的引數方程為設橢圓上的點的座標為,則點到直線的距離為

.當時,.

說明:當直接設點的座標不易解決問題時,可建立曲線的引數方程.

典型例題十

例10 設橢圓的中心是座標原點,長軸在軸上,離心率,已知點到這個橢圓上的點的最遠距離是,求這個橢圓的方程,並求橢圓上的點的距離等於的點的座標.

分析:本題考查橢圓的性質、距離公式、最大值以及分析問題的能力,在求的最大值時,要注意討論的取值範圍.此題可以用橢圓的標準方程,也可用橢圓的引數方程,要善於應用不等式、平面幾何、三角等知識解決一些綜合性問題,從而加強等價轉換、形數結合的思想,提高邏輯推理能力.

解法一:設所求橢圓的直角座標方程是,其中待定.

由可得,即.

設橢圓上的點到點的距離是,則

其中.如果,則當時,(從而)有最大值.

由題設得,由此得,與矛盾.

因此必有成立,於是當時,(從而)有最大值.

由題設得,可得,.

∴所求橢圓方程是.

由及求得的橢圓方程可得,橢圓上的點,點到點的距離是.

解法二:根據題設條件,可取橢圓的引數方程是,其中,待定,,為引數.

由可得,即.

設橢圓上的點到點的距離為,則

如果,即,則當時,(從而)有最大值.

由題設得,由此得,與矛盾,因此必有成立.

於是當時(從而)有最大值.

由題設知,∴,.

∴所求橢圓的引數方程是.

由,,可得橢圓上的是,.

典型例題十一

例11 設,,,求的最大值和最小值.

分析:本題的關鍵是利用形數結合,觀察方程與橢圓方程的結構一致.設,顯然它表示乙個圓,由此可以畫出圖形,考慮橢圓及圓的位置關係求得最值.

解:由,得

可見它表示乙個橢圓,其中心在點,焦點在軸上,且過(0,0)點和(3,0)點.

設,則它表示乙個圓,其圓心為(-1,0)半徑為.

在同一座標系中作出橢圓及圓,如圖所示.觀察圖形可知,當圓過(0,0)點時,半徑最小,即,此時;當圓過(3,0)點時,半徑最大,即,∴.

∴的最小值為0,最大值為15.

典型例題十二

例12 已知橢圓,、是其長軸的兩個端點.

(1)過乙個焦點作垂直於長軸的弦,求證:不論、如何變化,.

(2)如果橢圓上存在乙個點,使,求的離心率的取值範圍.

分析:本題從已知條件出發,兩問都應從和的正切值出發做出估計,因此要從點的座標、斜率入手.本題的第(2)問中,其關鍵是根據什麼去列出離心率滿足的不等式,只能是橢圓的固有性質:,,根據得到,將代入,消去,用、、表示,以便利用列出不等式.這裡要求思路清楚,計算準確,一氣呵成.

解:(1)設,,.

於是,.

∵是到的角.∴∵

∴故(2)設,則,.

由於對稱性,不妨設,於是是到的角.

∴∵, ∴

整理得∵

∴∵, ∴

∵, ∴

, ∴,

∴或(舍),∴.

典型例題十三

例13 已知橢圓的離心率,求的值.

分析:分兩種情況進行討論.

解:當橢圓的焦點在軸上時,,,得.由,得.

當橢圓的焦點在軸上時,,,得.

由,得,即.

∴滿足條件的或.

說明:本題易出現漏解.排除錯誤的辦法是:因為與9的大小關係不定,所以橢圓的焦點可能在軸上,也可能在軸上.故必須進行討論.

典型例題十四

例14 已知橢圓上一點到右焦點的距離為,求到左準線的距離.

分析:利用橢圓的兩個定義,或利用第二定義和橢圓兩準線的距離求解.

解法一:由,得,,.

由橢圓定義,,得

.由橢圓第二定義,,為到左準線的距離,

∴,即到左準線的距離為.

解法二:∵,為到右準線的距離,,

∴.又橢圓兩準線的距離為.

∴到左準線的距離為.

說明:運用橢圓的第二定義時,要注意焦點和準線的同側性.否則就會產生誤解.

橢圓有兩個定義,是從不同的角度反映橢圓的特徵,解題時要靈活選擇,運用自如.一般地,如遇到動點到兩個定點的問題,用橢圓第一定義;如果遇到動點到定直線的距離問題,則用橢圓的第二定義.

典型例題十五

例15 設橢圓(為引數)上一點與軸正向所成角,求點座標.

分析:利用引數與之間的關係求解.

解:設,由與軸正向所成角為,

∴,即.

而,,由此得到,,

∴點座標為.

典型例題十六

例16 設是離心率為的橢圓上的一點,到左焦點和右焦點的距離分別為和,求證:,.

分析:本題考查橢圓的兩個定義,利用橢圓第二定義,可將橢圓上點到焦點的距離轉化為點到相應準線距離.

解:點到橢圓的左準線的距離,,

由橢圓第二定義,,

∴,由橢圓第一定義,.

說明:本題求證的是橢圓的焦半徑公式,在解決與橢圓的焦半徑(或焦點弦)的有關問題時,有著廣泛的應用.請寫出橢圓焦點在軸上的焦半徑公式.

典型例題十七

例17 已知橢圓內有一點,、分別是橢圓的左、右焦點,點是橢圓上一點.

(1) 求的最大值、最小值及對應的點座標;

(2) 求的最小值及對應的點的座標.

分析:本題考查橢圓中的最值問題,通常探求變數的最值有兩種方法:一是目標函式當,即代數方法.二是數形結合,即幾何方法.本題若按先建立目標函式,再求最值,則不易解決;若抓住橢圓的定義,轉化目標,運用數形結合,就能簡捷求解.

解:(1)如上圖,,,,設是橢圓上任一點,由,,∴,等號僅當時成立,此時、、共線.

由,∴,等號僅當時成立,此時、、共線.

建立、的直線方程,解方程組得兩交點

、.綜上所述,點與重合時,取最小值,點與重合時,取最大值.

(2)如下圖,設是橢圓上任一點,作垂直橢圓右準線,為垂足,由,,∴.由橢圓第二定義知,∴,∴,要使其和最小需有、、共線,即求到右準線距離.右準線方程為.

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