椭圆的定义与标准方程

1、2.1 曲线与方程曲线与方程2.1.1 曲线与方程曲线与方程圆心为圆心为C(a,b) ,半径为半径为r的圆的圆C的方程为的方程为:222()()xaybr 思考思考? ?xy.C（1）圆）圆C上的点的坐标都是方程上的点的坐标都是方程 的解的解;222()()xaybr （2）方程）方程 的解为坐标的点都在圆的解为坐标的点都在圆C上。上。222()()xaybr (1)曲线上点的坐标都是这个方程的解曲线上点的坐标都是这个方程的解;(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点.那么,这个方程叫做曲线的方程曲线的方程; 这条曲线叫做方程的曲线方程的曲线.定义定义

2、: :1.曲线的方程曲线的方程反映的是图形所满足的数量关系反映的是图形所满足的数量关系; 方程的曲线方程的曲线反映的是数量关系所表示的图形反映的是数量关系所表示的图形.f(x,y)=00 xy 一般地一般地,在直角坐标系中在直角坐标系中,如果某曲线如果某曲线C(看看作点的集合或适合某种条件的点的轨迹作点的集合或适合某种条件的点的轨迹)上的点上的点与一个二元方程与一个二元方程f(x,y)=0的实数解建立了如下的实数解建立了如下的关系的关系:说明说明: :2.“曲线上的点的坐标都是这个方程曲线上的点的坐标都是这个方程 的解的解” 3.“以这个方程的解为坐标的点都在曲线上以这个方程的解为坐标的点都在

3、曲线上”阐明曲线上没有坐标不满足方程的点，也就是阐明曲线上没有坐标不满足方程的点，也就是说曲线上所有的点都符合这个条件而毫无例外说曲线上所有的点都符合这个条件而毫无例外.阐明符合条件的所有点都在曲线上而毫无遗漏阐明符合条件的所有点都在曲线上而毫无遗漏.练习练习1:下列各题中，下图各曲线的曲线方程是下列各题中，下图各曲线的曲线方程是所列出的方程吗？为什么？所列出的方程吗？为什么？ (1)曲线曲线C为过点为过点A(1，1)，B(-1，1)的折线的折线(如如图图(1)其方程为其方程为(x-y)(x+y)=0; (2)曲线曲线C是顶点在原点的抛物线其方程是顶点在原点的抛物线其方程为为x+ =0; (3

4、)曲线曲线C是是, 象限内到象限内到x轴，轴，y轴的距轴的距离乘积为离乘积为1的点集其方程为的点集其方程为y= 。10 xy-110 xy-11-2210 xy-11-221y1|x1|x练习练习1:下列各题中，下图各曲线的曲线方程是下列各题中，下图各曲线的曲线方程是所列出的方程吗？为什么？所列出的方程吗？为什么？ (1)曲线曲线C为过点为过点A(1，1)，B(-1，1)的折的折线线(如图如图(1)其方程为其方程为(x-y)(x+y)=0; (2)曲线曲线C是顶点在原点的抛物线其方程是顶点在原点的抛物线其方程为为x+ =0; (3)曲线曲线C是是, 象限内到象限内到x轴，轴，y轴的距轴的距离乘

5、积为离乘积为1的点集其方程为的点集其方程为y= 。10 xy-110 xy-11-2210 xy-11-221y1|x1|x不是不是不是不是是是练习练习2:下述方程表示的图形分别是下图中的哪下述方程表示的图形分别是下图中的哪一个？一个？ - =0 xy|x|-|y|=0 x-|y|=011OXY11OXY11OXY-1-111OXY-1ABCD练习练习2:下述方程表示的图形分别是下图下述方程表示的图形分别是下图中的哪一个？中的哪一个？ - =0 xy|x|-|y|=0 x-|y|=011OXY11OXY11OXY-1-111OXY-1ABCD练习练习3:若命题若命题“曲线曲线C上的点的坐标满足

6、方程上的点的坐标满足方程f(x,y)=0”是正确的是正确的,则下列命题中正确的是则下列命题中正确的是( )A.方程方程f(x,y)=0 所表示的曲线是所表示的曲线是C B.坐标满足坐标满足 f(x,y)=0 的点都在曲线的点都在曲线C上上C.方程方程f(x,y)=0的曲线是曲线的曲线是曲线C的一部分或是曲的一部分或是曲线线C D.曲线曲线C是方程是方程f(x,y)=0的曲线的一部分或是全的曲线的一部分或是全部部练习练习3:若命题若命题“曲线曲线C上的点的坐标满足方程上的点的坐标满足方程f(x,y)=0”是正确的是正确的,则下列命题中正确的是则下列命题中正确的是( )A.方程方程f(x,y)=0

7、 所表示的曲线是所表示的曲线是C B.坐标满足坐标满足 f(x,y)=0 的点都在曲线的点都在曲线C上上C.方程方程f(x,y)=0的曲线是曲线的曲线是曲线C的一部分或是曲的一部分或是曲线线C D.曲线曲线C是方程是方程f(x,y)=0的曲线的一部分或是全的曲线的一部分或是全部部D 上一节，我们已经建立了曲线的方程上一节，我们已经建立了曲线的方程.方程的方程的曲线的概念曲线的概念.利用这两个重要概念，就可以借助利用这两个重要概念，就可以借助于坐标系，用坐标表示点，把曲线看成满足某于坐标系，用坐标表示点，把曲线看成满足某种条件的点的集合或轨迹，用曲线上点的坐标种条件的点的集合或轨迹，用曲线上点的

8、坐标（x,y）所满足的方程）所满足的方程f(x,y)=0表示曲线，通过表示曲线，通过研究方程的性质间接地来研究曲线的性质研究方程的性质间接地来研究曲线的性质.这一这一节，我们就来学习这一方法节，我们就来学习这一方法.M点, )x y坐标(按某中规律运动C曲线, x y的制约条件( , )0f x y 方程几何意义代数意义“数形结合数形结合” ” 数学思想的数学思想的基础基础到到F(2，0)和和y轴的距离相等的动点的轨迹方程轴的距离相等的动点的轨迹方程是是_ 解解:设动点为设动点为(x，y)，则由题设得，则由题设得| |x x| |y y2 2x x2 22 2化简得化简得:y2=4(x-1)这

9、就是所求的轨迹方程这就是所求的轨迹方程. .例例2.已知一条直线已知一条直线l和它上方的一个点和它上方的一个点A，点，点A到到l的距离是的距离是2,一条曲线也在一条曲线也在l的上方，它上面的的上方，它上面的每一点到每一点到A的距离减去到的距离减去到l的距离的差都是的距离的差都是2,建建立适当的坐标系，求这条曲线的方程立适当的坐标系，求这条曲线的方程.例例2.已知一条直线已知一条直线l和它上方的一个点和它上方的一个点A，点，点A到到l的距离是的距离是2,一条曲线也在一条曲线也在l的上方，它上面的的上方，它上面的每一点到每一点到A的距离减去到的距离减去到l的距离的差都是的距离的差都是2,建建立适当

10、的坐标系，求这条曲线的方程立适当的坐标系，求这条曲线的方程.取直线取直线l为为x轴轴,过点过点A且垂直于直线且垂直于直线l的直线为的直线为y轴轴,建立坐标系建立坐标系xOy,解：解：2MAMB22(0)(2)2xyy218yx21(0)8yxx因为曲线在因为曲线在x轴的上方，所以轴的上方，所以y0, 所以曲线的方程是所以曲线的方程是 设点设点M(x,y)是曲线上任意一点，是曲线上任意一点，MBx轴，垂足是轴，垂足是B，解解:练习练习1.B“嫦娥二号”于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空 自然界处处存在着椭圆,我们如何用自己的双手画出椭圆呢?先回忆如何画圆 实验 如

11、何定义椭圆?圆的定义: 平面上到定点的距离等于定长 的点的集合叫圆.椭圆的定义: 平面上到两个定点F1, F2的距离之和为固定值(大于| F1F2 |)的点的轨迹叫作椭圆. 1. 改变两图钉之间的距离，使其与改变两图钉之间的距离，使其与绳长相等，画出的图形还是椭圆吗？绳长相等，画出的图形还是椭圆吗？2绳长能小于两图钉之间的距离吗？绳长能小于两图钉之间的距离吗？ 1. 改变两图钉之间的距离，使其与改变两图钉之间的距离，使其与绳长相等，画出的图形还是椭圆吗？绳长相等，画出的图形还是椭圆吗？2绳长能小于两图钉之间的距离吗？绳长能小于两图钉之间的距离吗？ 回忆圆标准方程推导步骤 提出了问题就要试着解决

12、问题.怎么推导椭圆的标准方程呢？ 求动点轨迹方程的一般步骤：求动点轨迹方程的一般步骤：1、建立适当的坐标系，用有序实数对、建立适当的坐标系，用有序实数对（x,y）表示曲线上任意一点）表示曲线上任意一点M的坐标的坐标;2、写出适合条件、写出适合条件 P（M） ;3、用坐标表示条件、用坐标表示条件P（M），列出方程），列出方程 ; 4、化方程为最简形式。、化方程为最简形式。 探讨建立平面直角坐标系的方案探讨建立平面直角坐标系的方案OxyOxyOxyMF1F2方案一方案一F1F2方案二方案二OxyMOxy原则：尽可能使方程的形式简单、运算简单；原则：尽可能使方程的形式简单、运算简单； ( (一般利用

13、对称轴或已有的互相垂直的线段所在的一般利用对称轴或已有的互相垂直的线段所在的直线作为坐标轴直线作为坐标轴.).)(对称、对称、“简简洁洁”)xF1F2( (x , y) )0y设P (x, y)是椭圆上任意一点，椭圆的焦距|F1F2|=2c(c0)，则F1、F2的坐标分别是(c,0)、(c,0) . P与F1和F2的距离的和为固定值2a(2a2c) （问题：下面怎样（问题：下面怎样化简化简？）？）aPFPF2|21222221)(| ,)(|ycxPFycxPFaycxycx2)()(2222由椭圆的定义得，限制条件由椭圆的定义得，限制条件：由于由于得方程得方程222222bayaxb 22b

14、a两边除以两边除以 得得).0(12222babyax设所以即,0,2222cacaca),0(222bbca由椭圆定义可知由椭圆定义可知整理得整理得2222222)()(44)(ycxycxaaycx 222)(ycxacxa 2222222222422yacacxaxaxccxaa 两边再平方，得两边再平方，得)()(22222222caayaxca移项，再平方移项，再平方椭圆的标准方程刚才我们得到了焦点在x轴上的椭圆方程，如何推导焦点在y轴上的椭圆的标准方程呢？（问题：下面怎样（问题：下面怎样化简化简？）？）aPFPF2|21222221)(| ,)(|cyxPFcyxPFacyxcyx

15、2)()(2222由椭圆的定义得，限制条件由椭圆的定义得，限制条件：由于由于得方程得方程aycxycxx2)()(2222轴焦点在).0(12222babyaxOXYF1F2M(-c,0)(c,0)YOXF1F2M(0,-c)(0 , c)0(12222babyax)0(12222babxay 椭圆的标准方程的特点：（1）椭圆标准方程的形式：左边是两个分式的平方和，右边是1（2）椭圆的标准方程中三个参数a、b、c满足a2=b2+c2。（3）由椭圆的标准方程可以求出三个参数a、b、c的值。（4）椭圆的标准方程中，x2与y2的分母哪一个大，则焦点在哪一个轴上。2222+=1 0 xyabab222

16、2+=1 0 xyabba分母哪个大，焦点就在哪个轴上分母哪个大，焦点就在哪个轴上222=+abc平面内到两个定点平面内到两个定点F1，F2的距离的和等的距离的和等于常数（大于于常数（大于F1F2）的点的轨迹）的点的轨迹12- , 0 , 0，FcFc120,-0,，FcFc标准方程标准方程不不 同同 点点相相 同同 点点图图 形形焦点坐标焦点坐标定定 义义a、b、c 的关系的关系焦点位置的判断焦点位置的判断 再认识！再认识！xyF1 1F2 2POxyF1 1F2 2PO22221.153xy ，则a ，b ；22222.146xy ，则a ，b ；5346口答：则a ，b ；则a ，b 3

17、7 169. 322yx6 147. 422yx2例.求下列椭圆的焦点坐标，以及椭圆上每一点到两焦点距离的和。14) 1 (22 yx154)2(22yx434)3(22 yx解：椭圆方程具有形式12222byax其中1, 2ba因此31422bac两焦点坐标为)0 , 3(),0 , 3(椭圆上每一点到两焦点的距离之和为42 a,10|21 PFPF如图:求满足下列条件的椭圆方程解：椭圆具有标准方程12222byax其中102 , 82ac因此91625222cab, 5, 4ac所求方程为192522yx例4. 求出刚才在实验中画出的椭圆的标准方程8|21FF探索嫦娥奔月探索嫦娥奔月201

18、0年10月8日中国“嫦娥”二号卫星成功实现第二次近月制动，卫星进入距月球表面近月点高度约210公里，远月点高度约8600公里，且以月球的球心为一个焦点的椭圆形轨道。已知月球半径约3475公里， 试求“嫦娥”二号卫星运行的轨迹方程。 如图，已知一个圆的圆心为坐标原点，半径为如图，已知一个圆的圆心为坐标原点，半径为2，从这，从这个圆上任意一点个圆上任意一点P向向x轴作垂线段轴作垂线段PP中点中点M的轨迹。的轨迹。 解：设M(x,y), P(x0,y0)00：,.2yxxy于是00（ ,)Pxy22由于在x +y =4上,2200所以x +y =4.00,2xxyy2200把代入x +y =4中,得

19、x22+4y =4,4x22即:+y =1,所以所以M点的轨迹是一个椭圆。点的轨迹是一个椭圆。复习练习复习练习P为椭圆为椭圆 + =1上一点上一点,F1、F2是其左、右焦点是其左、右焦点（1）若）若|PF1|=3,则则|PF2|=_252x162y（2）过左焦点）过左焦点F1任作一条弦任作一条弦AB， 则则ABF2的周长为的周长为_（3）若点）若点P在椭圆上运动在椭圆上运动, 则则|PF1|PF2|的最大值为的最大值为_yx0F2F1PBAP72025二、椭圆二、椭圆 简单的几何性质简单的几何性质12222byax1、范围：、范围：, 122 ax得：得：122 by -axa, -byb 椭

20、圆落在椭圆落在x=a,y= b组成的矩形中组成的矩形中 oyB2B1A1A2F1F2cab2、椭圆的顶点、椭圆的顶点22221(0)，xyabab在中令令 x=0，得，得 y=？，说明椭圆与？，说明椭圆与 y轴的交点（轴的交点（ ），）， 令令 y=0，得，得 x=？, 说明椭圆与说明椭圆与 x轴的交点（轴的交点（ ）。）。*顶点顶点：椭圆与它的对称椭圆与它的对称轴的四个交点，叫做椭圆的轴的四个交点，叫做椭圆的顶点。顶点。 oxyB1(0,b)B2(0,-b)A1A2(a,0)0, ba, 0*长轴长轴、短轴短轴： 线段线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的分别叫做椭圆的长轴和短轴。长轴和短轴。

21、a、b分别叫做椭圆的分别叫做椭圆的长半长半轴长轴长和和短半轴长短半轴长。焦点总在长轴上焦点总在长轴上!3.椭圆的对称性椭圆的对称性YXOP（x，y）P1（-x，y）P2（-x，-y）22221(0)，xyabab在之中 把把(X)换成换成(-X),方程不变方程不变,说明椭圆关于说明椭圆关于( )轴对称；轴对称； 把把(Y)换成换成(-Y),方程不变方程不变,说明椭圆关于说明椭圆关于( )轴对称；轴对称； 把把(X)换成换成(-X), (Y)换成换成(-Y),方程还是不变方程还是不变,说明椭圆说明椭圆 关关于于( )对称；对称；中心：椭圆的对称中心叫做椭圆的中心。中心：椭圆的对称中心叫做椭圆的中

22、心。oxy 所以，坐标轴是所以，坐标轴是椭圆的对称轴，原点椭圆的对称轴，原点是椭圆的对称中心。是椭圆的对称中心。Y X 原点原点 123-1-2-3-44y123-1-2-3-44y1 2 3 4 5-1-5-2-3-4x1 2 3 4 5-1-5-2-3-4x根据前面所学有关知识画出下列图形根据前面所学有关知识画出下列图形1162522yx142522yx（1）（2）A1 B1 A2 B2 B2 A2 B1 A1 4、椭圆的离心率椭圆的离心率ace 离心率：离心率：椭圆的焦距与长轴长的比：椭圆的焦距与长轴长的比：叫做椭圆的离心率。叫做椭圆的离心率。1离心率的取值范围：离心率的取值范围：1）e

23、 越接近越接近 1，c 就越接近就越接近 a，从而，从而 b就越小，椭圆就就越小，椭圆就越扁越扁因为因为 a c 0，所以，所以0e babceaa2=b2+c222221(0)xyabba|x| b,|y| a同前同前(b,0)、(-b,0)、(0,a)、(0,-a)(0 , c)、(0, -c)同前同前同前同前同前同前例例1 1、已知椭圆方程为、已知椭圆方程为16x16x2 2+25y+25y2 2=400=400，则，则它的长轴长是它的长轴长是： ；短轴长是短轴长是： ；焦距是焦距是： ；离心率等于离心率等于： ；焦点坐标是焦点坐标是： ；顶点坐标是顶点坐标是： ； 外切矩形的面积等于外

24、切矩形的面积等于： ； 108635( 3,0)( 5,0)(0, 4)80解题步骤：解题步骤：1、将椭圆方程转化为标准方程求、将椭圆方程转化为标准方程求a、b：1162522yx2、确定焦点的位置和长轴的位置、确定焦点的位置和长轴的位置. 2求适合下列条件的椭圆的标准方程求适合下列条件的椭圆的标准方程(1) a=6, e= , (1) a=6, e= , 焦点在焦点在x x轴上轴上(2) (2) 离心率离心率 e=0.8, e=0.8, 焦距为焦距为8 8(3) (3) 长轴是短轴的长轴是短轴的2 2倍倍, , 且过点且过点P(2,-6)P(2,-6)求椭圆的标准方程时求椭圆的标准方程时,

25、应应: 先定位先定位(焦点焦点), 再定量（再定量（a、b）当焦点位置不确定时，要讨论，此时有两个解！当焦点位置不确定时，要讨论，此时有两个解！31(4)在在x轴上的一个焦点与短轴两端点的连线互相垂直，轴上的一个焦点与短轴两端点的连线互相垂直，且焦距为且焦距为61323622yx192519252222xyyx或11352y137y1482222xx或191822yx 练习练习2 2：过适合下列条件的椭圆的标准方程：过适合下列条件的椭圆的标准方程：（1 1）经过点）经过点 、 ；（2 2）长轴长等于）长轴长等于 , ,离心率等于离心率等于 ( 3,0)P (0, 2)Q2035解解: :（1

26、1）由题意，）由题意， , ,又又长轴在长轴在轴上，所以，椭圆的标准方程为轴上，所以，椭圆的标准方程为 3a 2b x22194xy（2 2）由已知，由已知， ， ， ， ，所以椭圆的标准方程为所以椭圆的标准方程为 或或 220a 35cea10a 6c 22210664b 22110064xy22110064yx例例3.3.已知椭圆的中心在原点，焦点在坐标已知椭圆的中心在原点，焦点在坐标轴上，长轴是短轴的三倍，且椭圆经过点轴上，长轴是短轴的三倍，且椭圆经过点P P（3 3，0 0），求椭圆的方程。），求椭圆的方程。1981192222xyyx或例题例题3 3离心率离心率 e e(1).若椭圆若椭圆 + =1的离心率为的离心率为 0.5，则：，则：k=_82kx92y(2).若某个椭圆的长轴、短轴、焦距依次成等差数列，若某个椭圆的长轴、短轴、焦距依次成等差