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椭圆标准方程典型例题(参考答案)
例1 已知椭圆的一个焦点为(0,2)求的值.
解:方程变形为.因为焦点在轴上,所以,解得.
又,所以,适合.故.
例2 已知椭圆的中心在原点,且经过点,,求椭圆的标准方程.
解:当焦点在轴上时,设其方程为.
由椭圆过点,知.又,代入得,,故椭圆的方程为.
当焦点在轴上时,设其方程为.
由椭圆过点,知.又,联立解得,,故椭圆的方程为.
例3 的底边,和两边上中线长之和为30,求此三角形重心的轨迹和顶点的轨迹.
解: (1)以所在的直线为轴,中点为原点建立直角坐标系.设点坐标为,由,知点的轨迹是以、为焦点的椭圆,且除去轴上两点.因,,有,
故其方程为.
(2)设,,则. ①
由题意有代入①,得的轨迹方程为,其轨迹是椭圆(除去轴上两点).
例4 已知点在以坐标轴为对称轴的椭圆上,点到两焦点的距离分别为和,过点作焦点所在轴的垂线,它恰好过椭圆的一个焦点,求椭圆方程.
解:设两焦点为、,且,.从椭圆定义知.即.
从知垂直焦点所在的对称轴,所以在中,,
可求出,,从而.
∴所求椭圆方程为或.
例5 已知椭圆方程,长轴端点为,,焦点为,,是椭圆上一点,,.求:的面积(用、、表示).
解:如图,设,由椭圆的对称性,不妨设,由椭圆的对称性,不妨设在第一象限.由余弦定理知: ·.①
由椭圆定义知: ②,则得 .
故 .
例6 已知动圆过定点,且在定圆的内部与其相内切,求动圆圆心的轨迹方程.
解:如图所示,设动圆和定圆内切于点.动点到两定点,
即定点和定圆圆心距离之和恰好等于定圆半径,
即.∴点的轨迹是以,为两焦点,
半长轴为4,半短轴长为的椭圆的方程:.
例7 已知椭圆,(1)求过点且被平分的弦所在直线的方程;
(2)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程; (3)过引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程;
(4)椭圆上有两点、,为原点,且有直线、斜率满足,
求线段中点的轨迹方程.
解:设弦两端点分别为,,线段的中点,则
①-②得.
由题意知,则上式两端同除以,有,
将③④代入得.⑤
(1)将,代入⑤,得,故所求直线方程为: . ⑥
将⑥代入椭圆方程得,符合题意,为所求.
(2)将代入⑤得所求轨迹方程为: .(椭圆内部分)
(3)将代入⑤得所求轨迹方程为: .(椭圆内部分)
(4)由①+②得 : , ⑦, 将③④平方并整理得
, ⑧, , ⑨
将⑧⑨代入⑦得: , ⑩
再将代入⑩式得: , 即 .
例8 已知椭圆及直线.(1)当为何值时,直线与椭圆有公共点?
(2)若直线被椭圆截得的弦长为,求直线的方程.
解:(1)把直线方程代入椭圆方程得 ,
即.,解得.
(2)设直线与椭圆的两个交点的横坐标为,,由(1)得,.
根据弦长公式得 :.解得.方程为.
例9 以椭圆的焦点为焦点,过直线上一点作椭圆,要使所作椭圆的长轴最短,点应在何处?并求出此时的椭圆方程.
解:如图所示,椭圆的焦点为,.
点关于直线的对称点的坐标为(-9,6),直线的方程为.
解方程组得交点的坐标为(-5,4).此时最小.
所求椭圆的长轴:,∴,又,
∴.因此,所求椭圆的方程为.
例10 已知方程表示椭圆,求的取值范围.
解:由得,且.∴满足条件的的取值范围是,且.
例11 已知表示焦点在轴上的椭圆,求的取值范围.
解:方程可化为.因为焦点在轴上,所以.
因此且从而.
例12 求中心在原点,对称轴为坐标轴,且经过和两点的椭圆方程.
解:设所求椭圆方程为(,).由和两点在椭圆上可得
即所以,.故所求的椭圆方程为.
例13 知圆,从这个圆上任意一点向轴作垂线段,求线段中点的轨迹.
解:设点的坐标为,点的坐标为,则,.
因为在圆上,所以.
将,代入方程得.所以点的轨迹是一个椭圆.
例14 已知长轴为12,短轴长为6,焦点在轴上的椭圆,过它对的左焦点作倾斜解为的直线交椭圆于,两点,求弦的长.
解:(法1)利用直线与椭圆相交的弦长公式求解.
.因为,,所以.因为焦点在轴上,
所以椭圆方程为,左焦点,从而直线方程为.
由直线方程与椭圆方程联立得:.设,为方程两根,所以,,, 从而.
(法2)利用椭圆的定义及余弦定理求解.
由题意可知椭圆方程为,设,,则,.
在中,,即;
所以.同理在中,用余弦定理得,所以.
(法3)利用焦半径求解.
先根据直线与椭圆联立的方程求出方程的两根,,它们分别是,的横坐标.
再根据焦半径,,从而求出.
例15 椭圆上的点到焦点的距离为2,为的中点,则(为坐标原点)的值为A.4 B.2 C.8 D.
解:如图所示,设椭圆的另一个焦点为,由椭圆第一定义得,所以,
又因为为的中位线,所以,故答案为A.
例16 在面积为1的中,,,建立适当的坐标系,求出以、为焦点且过点的椭圆方程.
解:以的中点为原点,所在直线为轴建立直角坐标系,设.
则∴即∴得
∴所求椭圆方程为
例17 已知是直线被椭圆所截得的线段的中点,求直线的方程.
解:方法一:设所求直线方程为.代入椭圆方程,整理得
①
设直线与椭圆的交点为,,则、是①的两根,∴
∵为中点,∴,.∴所求直线方程为.
方法二:设直线与椭圆交点,.∵为中点,∴,.
又∵,在椭圆上,∴,两式相减得,
即.∴.∴直线方程为.
方法三:设所求直线与椭圆的一个交点为,另一个交点.
∵、在椭圆上,∴ ①。 ②
从而,在方程①-②的图形上,而过、的直线只有一条,∴直线方程为.
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