高中数学人教B版 (2019)选择性必修 第一册2.5.2 椭圆的几何性质教学演示课件ppt
展开1.根据椭圆的定义研究焦点三角形的性质以及焦半径的取值范围.
2.了解椭圆在实际生活中的应用.
已知P为椭圆 =1上一点,F1,F2是椭圆的左、右焦点,∠F1PF2=60°,求△F1PF2的面积.
从而|F1F2|=2c=6,在△F1PF2中,|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cs 60°,即36=|PF1|2+|PF2|2-|PF1|·|PF2|.①
即48=|PF1|2+|PF2|2+2|PF1|·|PF2|.②由①②得|PF1|·|PF2|=4.
延伸探究若将本例中“∠F1PF2=60°”变为“∠PF1F2=90°”,求△F1PF2的面积.
从而|F1F2|=2c=6.在△F1PF2中,由勾股定理可得|PF2|2=|PF1|2+|F1F2|2,即|PF2|2=|PF1|2+36,
所以△F1PF2的面积
椭圆定义的应用技巧(1)椭圆的定义能够对椭圆上的点到焦点的距离进行转化.(2)椭圆上一点P与椭圆的两个焦点F1,F2构成的△PF1F2称为焦点三角形,可以利用椭圆的定义,结合正弦定理、余弦定理、三角形的面积公式等知识求解.
设P为椭圆C: =1上一点,F1,F2分别是椭圆C的左、右焦点,且△PF1F2的重心为点G,若|PF1|∶|PF2|=3∶4,那么△GPF1的面积为A.24 B.12 C.8 D.6
|PF1|∶|PF2|=3∶4,|PF1|+|PF2|=2a=14,∴|PF1|=6,|PF2|=8.
∴易知△PF1F2是直角三角形,
∵△PF1F2的重心为点G,∴ ,∴△GPF1的面积为8.
问题 若P(x0,y0)是椭圆 =1(a>b>0)上任意一点,F1(-c,0),F2(c,0)是椭圆的左、右焦点,你能表示|PF1|与|PF2|吗?
故有|PF1|=a+ex0,同理|PF2|=a-ex0.
(1)|PF1|与|PF2|统称焦半径,其最大值为 ,最小值为 .(2)P为 端点时,顶角θ最大.
(1)若椭圆C: =1,则该椭圆上的点到两焦点距离的最大,最小值分别为
所以距离的最大值为a+c=3,距离的最小值为a-c=1.
(2)椭圆C: =1,F1,F2是左、右焦点,点Q(2,2),点P为椭圆上一动点,则|PF1|+|PQ|的最大值为________,最小值为________.
∴a=5,b=4,c=3,∴F1(-3,0),F2(3,0).如图所示,点Q在椭圆内部,∵点P为椭圆上的点,则|PF1|+|PF2|=2a=10,∴|PF1|=10-|PF2|,∵|PF1|+|PQ|=|PQ|-|PF2|+10,
求解椭圆的最值问题的基本方法有两种(1)几何法:若题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义,则考虑利用图形性质来解决,这就是几何法.解题的关键是能够准确分析出最值问题所隐含的几何意义,并能借助相应曲线的定义及对称知识求解.
(2)代数法:若题目的条件和结论能体现一种明确的函数,则可首先建立起目标函数,再根据函数式的特征选用适当的方法求解目标函数的最值.常用方法有配方法、换元法、判别式法、均值不等式法及函数的单调性法等.
(1)椭圆 =1上的点P到椭圆左焦点的最大距离和最小距离分别是A.8,2 B.5,4 C.5,1 D.9,1
依题意a=5,b=3,c=4,所以P到椭圆左焦点的最大距离和最小距离分别是a+c=9,a-c=1.
(2)椭圆 =1(a>b>0)的左焦点为F,直线x=m与椭圆相交于A,B两点,若△FAB的周长最大时,△FAB的面积为bc,则椭圆的离心率为___.
设椭圆的右焦点为E(如图所示).由椭圆的定义得△FAB的周长为|AB|+|AF|+|BF|=|AB|+(2a-|AE|)+(2a-|BE|)=4a+|AB|-|AE|-|BE|.因为|AE|+|BE|≥|AB|,所以|AB|-|AE|-|BE|≤0,当且仅当AB过点E时取等号;所以△FAB的周长为|AB|+|AF|+|BF|=4a+|AB|-|AE|-|BE|≤4a,所以△FAB的周长的最大值是4a;
(多选)如图,一缕阳光从圆形的窗孔射入,在水平地面上形成椭圆形光斑(轮廓为椭圆),若光线与水平地面所成的角为α(0°<α<90°),则下列说法正确的是A.椭圆的离心率e=sin αB.椭圆的离心率e=cs αC.椭圆的离心率e随α的增大而减小D.椭圆的离心率e随α的增大而增大
可根据题意作出平面图,如图所示,窗孔的圆心为O′,圆心在水平面的投影即椭圆的中心为O,光线与水平面的交点为A,B,光线与水平地面所成的角为α(0°<α< 90°)即∠BOO′,过B作OO′的垂线交l1于C,交OO′于D,由题意可知,窗孔在平面内的投影为椭圆,故|AB|为椭圆的长轴长,即|AB|=2a,|BC|为椭圆的短轴长,即|BC|=2b,
故椭圆的离心率e=cs α,所以选项A错误,选项B正确;e=cs α,因为cs α在0°<α<90°上是单调递减的,所以椭圆的离心率e随α的增大而减小,故选项C正确,选项D错误.
解决和椭圆有关的实际问题的思路(数学抽象)(1)通过数学抽象,找出实际问题中涉及的椭圆,将原问题转化为数学问题.(2)确定椭圆的位置及要素,并利用椭圆的方程或几何性质求出数学问题的解.(3)用解得的结果说明原来的实际问题.
某隧道的拱线设计为半个椭圆的形状,最大拱高h为6米(如图所示),路面设计是双向车道,车道总宽为 米,如果限制通行车辆的高度不超过4.5米,那么隧道设计的拱宽d至少应是_____米.
解得a=16,∵车辆高度不超过4.5米,∴a≥16,d=2a≥32,故拱宽至少为32米.
1.知识清单: (1)焦点三角形. (2)椭圆中的最值问题. (3)生活中的椭圆问题.2.方法归纳:转化法、数形结合.3.常见误区:容易忽略实际问题中的取值范围.
1.已知椭圆 =1的左、右焦点分别为F1,F2,经过F2的直线交椭圆于A,B两点,则△AF1B的周长等于A.20 B.10 C.16 D.8
所以由椭圆的定义可得|AF1|+|AF2|=2a=10,|BF1|+|BF2|=2a=10,所以△ABF1周长为|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=20.
则|PF|≤a+c=6.所以|PF|的最大值是6.
3.椭圆 =1与y轴的交点为P,两个焦点为F1,F2,则△PF1F2的面积为A.6 B.8 C.10 D.12
令x=0可得y=±4,所以P(0,±4),
4.万众瞩目的北京冬奥会将于2022年2月4日正式开幕,继2008年北京奥运会之后,国家体育场(又名鸟巢)将再次承办奥运会开幕式.在手工课上,王老师带领同学们一起制作了一个近似鸟巢的金属模型,其俯视图可近似看成是两个大小不同、扁平程度相同的椭圆.已知大椭圆的长轴长为40 cm,短轴长为20 cm,小椭圆的短轴长为10 cm,则小椭圆的长轴长为____cm.
因为两个椭圆的扁平程度相同,所以椭圆的离心率相同,
解得a小=10.所以小椭圆的长轴长为20 cm.
因为地球椭圆轨道的焦距为2c,离心率为e,
而太阳在这个椭圆的一个焦点上,
根据椭圆定义,|AF1|+|AF2|=2a=8,|BF1|+|BF2|=2a=8,所以△AF1B的周长为|AF1|+|BF1|+|AB|=16,所以|AF1|+|BF1|=16-|AB|=11.
由已知得|PF1|+|PF2|=2a=20,|F1F2|=2c=12.由余弦定理,知(2c)2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|·cs 60°,即144=(|PF1|+|PF2|)2-3|PF1|·|PF2|,
5.(多选)某颗人造地球卫星的运行轨道是以地球的中心F为一个焦点的椭圆,如图所示,已知它的近地点A(离地心最近的一点)距地面m km,远地点B(离地心最远的一点)距地面n km,并且F,A,B三点在同一直线上,地球半径约为R km,设该椭圆的长轴长、短轴长、焦距分别为2a,2b,2c,则A.a-c=m+R B.a+c=n+RC.2a=m+n D.b=
由(*),可得2a=m+n+2R,故C不正确;由(*),可得(m+R)(n+R)=a2-c2.∵a2-c2=b2,∴b2=(m+R)(n+R),
∴b2=a2-c2=16,
7.椭圆 =1(a>b>0),F1,F2分别为左、右焦点,B为短轴端点,若△BF1F2为钝角三角形,则e的取值范围是________.
如图所示,△BF1F2为钝角三角形,则∠F1BF2>90°,所以∠OBF2>45°,即c>b,所以c2>b2=a2-c2,
8.在平面直角坐标系xOy中,椭圆C的中心为原点,焦点F1,F2在x轴上,离心率为 .过F1的直线l交C于A,B两点,且△ABF2的周长为16,那么椭圆C的方程为__________.
∵△ABF2的周长为|AB|+|BF2|+|AF2|=(|AF1|+|AF2|)+(|BF1|+|BF2|)=4a=16,∴a=4,∴b2=8,
由题意,知椭圆N的焦点为(-2,0),(2,0),
(2)设椭圆M的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆M上,且△PF1F2的面积为1,求点P的坐标.
由(1)知F1(-2,0),F2(2,0),
11.神舟五号飞船成功完成了第一次载人航天飞行,实现了中国人民的航天梦想.某段时间飞船在太空中运行的轨道是一个椭圆,地心为椭圆的一个焦点,如图所示.假设航天员到地面的最近距离为d1,最远距离为d2,地球的半径为R,我们想象存在一个镜像地球,其中心在神舟飞船运行轨道的另外一个焦点上,上面住着一个外星人发射某种神秘信号,需要飞行中的航天员中转后地球人才能接收到,则传送神秘信号的最短距离为A.d1+d2+R B.d2-d1+2RC.d2+d1-2R D.d1+d2
半焦距为c,两焦点分别为F1,F2,飞行中的航天员为点P,
故传送神秘信号的最短距离为|PF1|+|PF2|-2R=2a-2R=d1+d2.
12.美学四大构件是:史诗、音乐、造型(绘画、建筑等)和数学.素描是学习绘画的必要一步,它包括了明暗素描和结构素描,而学习几何体结构素描是学习素描最重要的一步.某同学在画“切面圆柱体”(用与圆柱底面不平行的平面去截圆柱,底面与截面之间的部分叫做切面圆柱体)的过程中,发现“切面”是一个椭圆(如图所示),若“切面”所在平面与底面成60°角,则该椭圆的离心率为
椭圆长轴长为2a,短轴长为2b,“切面”是一个椭圆,由“切面”所在平面与底面成60°角,
又EF为圆N:(x-1)2+y2=1的任意一条直径,
∴|PF2|=2a-|PF1|=2,
又∵0°<∠F1PF2<180°,∴∠F1PF2=120°.
15.圆锥曲线与空间几何体具有深刻而广泛的联系,如图所示,底面半径为1,高为3的圆柱内放有一个半径为1的球,球与圆柱下底面相切,作不与圆柱底面平行的平面α与球相切于点F,若平面α与圆柱侧面相交所得曲线为封闭曲线τ,τ是以F为一个焦点的椭圆,则τ的的离心率的取值范围是
当α与底面趋于平行时τ几乎成为一个圆,因此离心率可以充分接近0.当α与底面的夹角最大时,τ的离心率达到最大,下面求解这一最大值.如图,AB为长轴,F为焦点时,e最大,a+c=|BF|=|BG|=2,
16.某海域有A,B两个岛屿,B岛在A岛正东4海里处,经多年观察研究发现,某种鱼群洄游的路线是曲线C,曾有渔船在距A岛、B岛距离和为8海里处发现过鱼群,以A,B所在直线为x轴,AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系,如图所示.(1)求曲线C的标准方程;
由题意知曲线C是以A,B为焦点且长轴长为8的椭圆,
(2)某日,研究人员在A,B两岛同时用声纳探测仪发出不同频率的探测信号(传播速度相同),A,B两岛收到鱼群在P处反射信号的时间比为5∶3,你能否确定P处的位置(即点P的坐标)?
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