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高考中对椭圆的考查主要从以下几个方面:①椭圆的概念与方程;②椭圆的几何性质;③直线与椭圆的位置关系.这些地方也是考生容易出现错误的地方,要引起重视.
易错1 第一定义及方程
例1 椭圆的一个顶点为[A2,0],其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程.
错解 [A2,0]为长轴端点,[a=2],[b=1],椭圆方程为:[x24+y2=1].
错因 题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置.
正解 (1)当[A2,0]为长轴端点时,[a=2],[b=1],椭圆的标准方程为[x24+y2=1].
(2)当[A2,0]为短轴端点时,[b=2],[a=4],椭圆的标准方程为:[x24+y216=1].
点拨 椭圆的标准方程有两种,给出一个顶点的坐标和对称轴的位置,是不能确定椭圆的横竖的,因而要考虑两种情况.
例2 已知方程[x2k-5+y23-k=-1]表示椭圆,求[k]的取值范围.
错解 由[k-5<0,3-k<0,]得[3 错因 椭圆的标准方程中要求[a>b>0],当[a=b]时,并不表示椭圆.
正解 由[k-5<0,3-k<0,k-5≠3-k,]得[3 ∴[k]的取值范围是[3 例3 椭圆[x24+y23=1]的左焦点为[F1],直线[x=m]与椭圆相交于点[A,B],当[△F1AB]的周长最大时,[△F1AB]的面积是 .
错解 直线[x=m]交[x]轴于[P],要使[△F1AB]的周长最大,由对称性知,只需[AF1+AP]最大.利用勾股定理和[A]点的纵坐标列方程求解,此时计算复杂,很难得出结果.
错因 没有利用椭圆的定义,[AF1+AF2=2a],结合三角形知识求解.
正解 直线[x=m]交[x]轴于[P],要使[△F1AB]的周长最大,由对称性知,只需[AF1+AP]最大.
而[AF1+AP=2a-AF2+AP≤2a],
当[AF1]与[AP]重合时取得最大值,[AF1=b2a=32],
所以[SΔF1AB=2×12×2×32=3].
点拨 本题考查椭圆中的最值问题,通常探求变量的最值有两种方法:一是构造目标函数,即代数方法.二是数形结合,即几何方法.本题抓住椭圆的定义,转化目标,运用数形结合,就能简捷求解.
易错2 椭圆的几何性质
例4 已知椭圆[x2k+8+y29=1]的离心率[e=12],求[k]的值.
错解 由方程可知,[a2=k+8],[b2=9],得[c2=k-1].由[e=12]得,[k=4].
错因 因为[k+8]与9的大小关系不定,所以椭圆的焦点可能在[x]轴上,也可能在[y]轴上.
正解 当椭圆的焦点在[x]轴上时,[a2=k+8],[b2=9],则[c2=k-1].
由[e=12]得,[k=4].
当椭圆的焦点在[y]轴上时,[a2=9],[b2=k+8],则[c2=1-k].
由[e=12]得,[k=-54].
∴满足条件的[k=4]或[k=-54].
点拨 本题着重考查椭圆方程的特点,以及椭圆的离心率与[a,b,c]之间的关系.
例5 椭圆[x2a2+y2b2=1(a>b>0)]的左、右顶点分别是[A,B],左、右焦点分别是[F1,F2].若[|AF1|,|F1F2|,|BF1|]成等比数列,则此椭圆的离心率为 .
错解 由椭圆的性质可知,[AF1=a-c],[F1F2=2c],[F1B=a+c].又已知[|AF1|,|F1F2|,|BF1|]成等差数列,故[a-c+a+c=2?2c],即[a=2c],则[a2=5c2].故[e=ca=12].
错因 没看清题意,[|AF1|,|F1F2|,|BF1|]成等比数列,在表示[AF1],[|F1F2|],[F1B]的时候也容易出错.
正解 已知[|AF1|,|F1F2|,|BF1|]成等比数列,
故[(a-c)(a+c)=(2c)2],即[a2-c2=4c2],则[a2=5c2].
故[e=ca=55].即椭圆的离心率为[55].
点拨 圆锥曲线求解中,审题很关键,充分挖掘题目信息是解题的前提,离心率的计算需要列出有关[a,c]的方程.
例6 椭圆[x2a2+y2b2=1(a>b>0)]的右焦点[F],其右准线与[x]轴的交点为[A],在椭圆上存在点[P]满足线段[AP]的垂直平分线过点[F],则椭圆离心率的取值范围是( )
A. [(0,22]] B. [(0,12]]
C. [[2-1,1)] D. [[12,1)]
错因 不能很好地利用垂直平分线的性质、设点、求直线方程等等,陷入复杂的计算中.
正解 由题意,椭圆上存在点P,使得线段AP的垂直平分线过点[F],即F点到P点与A点的距离相等.
而[|FA|=a2c-c=b2c], [|PF|∈[a-c,a+c]],
于是[b2c∈[a-c,a+c],]即[ac-c2≤b2≤ac+c2],
结合[e∈(0,1)],有[e∈[12,1)].
点拨 求离心率的范围一般是通过已知条件建立关于[a,b,c]的不等式,然后化为离心率[e]的不等式求解,同时要注意离心率[e]自身的范围. 易错3 椭圆的第二定义及焦半径的应用
例7 椭圆[x216+y212=1]的右焦点为[F2],过点[A1,3],点[M]在椭圆上. 求当[PA+2PF2]为最小值时,点[P]的坐标.
错解 设[P]是椭圆上任一点,由[PF1+PF2=2a]知,[PA+2PF2=PA+2(2a-PF1)][=PA-2PF1+4a,]
当[P],[A],[F1]三点共线时,有最小值[4a=16].
错因 本题关键在于未知式[PA+2PF2]中的“[2]”的处理,[P],[A],[F1]共线时不一定取最小值.运用椭圆的第二定义时,要注意焦点和准线的同侧性.
正解 由已知得,[a=4],[c=2].
所以[e=12],右准线[l:x=8].
过[A]作[AQ⊥l],垂足为[Q],交椭圆于[P],
故[PQ=2PF2].
显然[PA+2PF2]的最小值为[AQ],即[P]为所求,
因此[yP=3],且[P]在椭圆上.
故[xP=23].所以[P23,3].
点拨 本题的关键是求出离心率[e=12],把[2PF]转化为[P]到右准线的距离,从而得最小值.一般地,求[PA+1ePF2]均可用此法.巧用焦半径[PF2]与点准距[PQ]互化是解决有关问题的重要手段.
易错4 直线与椭圆的位置关系
例8 已知椭圆[x22+y2=1],
(1)求过点[P12,12]且被点[P]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[A2,1]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[P],[Q],[O]为原点,且有直线[OP],[OQ]斜率满足[kOP?kOQ=-12],求线段[PQ]中点[M]的轨迹方程.
错因 本题中四问都跟弦中点有关,不能充分利用弦中点的性质是解题受阻的原因.
正解 设弦两端点分别为[Mx1,y1],[Nx2,y2],线段[MN]的中点[Rx,y],
则[x12+2y12=2,①x22+2y22=2,②]作差得,
[x1+x2x1-x2+2y1+y2y1-y2=0].
结合[x1+x2=2x, ③y1+y2=2y, ④]
有[x+2yy1-y2x1-x2=0].(*)
(1)将[x=12],[y=12]代入(*)得,[y1-y2x1-x2=-12],
故所求直线方程为:
[2x+4y-3=0].
代入椭圆方程,[Δ=36-4×6×14>0],
符合题意,[2x+4y-3=0]为所求.
(2)将[y1-y2x1-x2=2]代入(*)得所求轨迹方程为:[x+4y=0].(椭圆内部分)
(3)将[y1-y2x1-x2=y-1x-2]代入(*)得所求轨迹方程为:[x2+2y2-2x-2y=0].(椭圆内部分)
(4)由[x21+2y21=2,①x22+2y22=2,④]得,
[x21+x22+2y21+y22=4].
由[x1+x2=2x, ③y1+y2=2y,④]得,
[x21+x22=4x2-2x1x2],[y21+y22=4y2-2y1y2],
整理得[4x2-2x1x24+4y2-2y1y2=2],
结合[y1y2=-12x1x2],化简得[x2+2y2=1].
此即为所求轨迹方程.
点拨 (1)有关弦中点的问题,主要有三种类型:过定点且被定点平分的弦;平行弦的中点轨迹;过定点的弦中点轨迹.
(2)“点差法”,解决有关弦中点问题较方便,要点是巧代斜率,设而不求,整体代换.
易错1 第一定义及方程
例1 椭圆的一个顶点为[A2,0],其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程.
错解 [A2,0]为长轴端点,[a=2],[b=1],椭圆方程为:[x24+y2=1].
错因 题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置.
正解 (1)当[A2,0]为长轴端点时,[a=2],[b=1],椭圆的标准方程为[x24+y2=1].
(2)当[A2,0]为短轴端点时,[b=2],[a=4],椭圆的标准方程为:[x24+y216=1].
点拨 椭圆的标准方程有两种,给出一个顶点的坐标和对称轴的位置,是不能确定椭圆的横竖的,因而要考虑两种情况.
例2 已知方程[x2k-5+y23-k=-1]表示椭圆,求[k]的取值范围.
错解 由[k-5<0,3-k<0,]得[3
正解 由[k-5<0,3-k<0,k-5≠3-k,]得[3
错解 直线[x=m]交[x]轴于[P],要使[△F1AB]的周长最大,由对称性知,只需[AF1+AP]最大.利用勾股定理和[A]点的纵坐标列方程求解,此时计算复杂,很难得出结果.
错因 没有利用椭圆的定义,[AF1+AF2=2a],结合三角形知识求解.
正解 直线[x=m]交[x]轴于[P],要使[△F1AB]的周长最大,由对称性知,只需[AF1+AP]最大.
而[AF1+AP=2a-AF2+AP≤2a],
当[AF1]与[AP]重合时取得最大值,[AF1=b2a=32],
所以[SΔF1AB=2×12×2×32=3].
点拨 本题考查椭圆中的最值问题,通常探求变量的最值有两种方法:一是构造目标函数,即代数方法.二是数形结合,即几何方法.本题抓住椭圆的定义,转化目标,运用数形结合,就能简捷求解.
易错2 椭圆的几何性质
例4 已知椭圆[x2k+8+y29=1]的离心率[e=12],求[k]的值.
错解 由方程可知,[a2=k+8],[b2=9],得[c2=k-1].由[e=12]得,[k=4].
错因 因为[k+8]与9的大小关系不定,所以椭圆的焦点可能在[x]轴上,也可能在[y]轴上.
正解 当椭圆的焦点在[x]轴上时,[a2=k+8],[b2=9],则[c2=k-1].
由[e=12]得,[k=4].
当椭圆的焦点在[y]轴上时,[a2=9],[b2=k+8],则[c2=1-k].
由[e=12]得,[k=-54].
∴满足条件的[k=4]或[k=-54].
点拨 本题着重考查椭圆方程的特点,以及椭圆的离心率与[a,b,c]之间的关系.
例5 椭圆[x2a2+y2b2=1(a>b>0)]的左、右顶点分别是[A,B],左、右焦点分别是[F1,F2].若[|AF1|,|F1F2|,|BF1|]成等比数列,则此椭圆的离心率为 .
错解 由椭圆的性质可知,[AF1=a-c],[F1F2=2c],[F1B=a+c].又已知[|AF1|,|F1F2|,|BF1|]成等差数列,故[a-c+a+c=2?2c],即[a=2c],则[a2=5c2].故[e=ca=12].
错因 没看清题意,[|AF1|,|F1F2|,|BF1|]成等比数列,在表示[AF1],[|F1F2|],[F1B]的时候也容易出错.
正解 已知[|AF1|,|F1F2|,|BF1|]成等比数列,
故[(a-c)(a+c)=(2c)2],即[a2-c2=4c2],则[a2=5c2].
故[e=ca=55].即椭圆的离心率为[55].
点拨 圆锥曲线求解中,审题很关键,充分挖掘题目信息是解题的前提,离心率的计算需要列出有关[a,c]的方程.
例6 椭圆[x2a2+y2b2=1(a>b>0)]的右焦点[F],其右准线与[x]轴的交点为[A],在椭圆上存在点[P]满足线段[AP]的垂直平分线过点[F],则椭圆离心率的取值范围是( )
A. [(0,22]] B. [(0,12]]
C. [[2-1,1)] D. [[12,1)]
错因 不能很好地利用垂直平分线的性质、设点、求直线方程等等,陷入复杂的计算中.
正解 由题意,椭圆上存在点P,使得线段AP的垂直平分线过点[F],即F点到P点与A点的距离相等.
而[|FA|=a2c-c=b2c], [|PF|∈[a-c,a+c]],
于是[b2c∈[a-c,a+c],]即[ac-c2≤b2≤ac+c2],
结合[e∈(0,1)],有[e∈[12,1)].
点拨 求离心率的范围一般是通过已知条件建立关于[a,b,c]的不等式,然后化为离心率[e]的不等式求解,同时要注意离心率[e]自身的范围. 易错3 椭圆的第二定义及焦半径的应用
例7 椭圆[x216+y212=1]的右焦点为[F2],过点[A1,3],点[M]在椭圆上. 求当[PA+2PF2]为最小值时,点[P]的坐标.
错解 设[P]是椭圆上任一点,由[PF1+PF2=2a]知,[PA+2PF2=PA+2(2a-PF1)][=PA-2PF1+4a,]
当[P],[A],[F1]三点共线时,有最小值[4a=16].
错因 本题关键在于未知式[PA+2PF2]中的“[2]”的处理,[P],[A],[F1]共线时不一定取最小值.运用椭圆的第二定义时,要注意焦点和准线的同侧性.
正解 由已知得,[a=4],[c=2].
所以[e=12],右准线[l:x=8].
过[A]作[AQ⊥l],垂足为[Q],交椭圆于[P],
故[PQ=2PF2].
显然[PA+2PF2]的最小值为[AQ],即[P]为所求,
因此[yP=3],且[P]在椭圆上.
故[xP=23].所以[P23,3].
点拨 本题的关键是求出离心率[e=12],把[2PF]转化为[P]到右准线的距离,从而得最小值.一般地,求[PA+1ePF2]均可用此法.巧用焦半径[PF2]与点准距[PQ]互化是解决有关问题的重要手段.
易错4 直线与椭圆的位置关系
例8 已知椭圆[x22+y2=1],
(1)求过点[P12,12]且被点[P]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[A2,1]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[P],[Q],[O]为原点,且有直线[OP],[OQ]斜率满足[kOP?kOQ=-12],求线段[PQ]中点[M]的轨迹方程.
错因 本题中四问都跟弦中点有关,不能充分利用弦中点的性质是解题受阻的原因.
正解 设弦两端点分别为[Mx1,y1],[Nx2,y2],线段[MN]的中点[Rx,y],
则[x12+2y12=2,①x22+2y22=2,②]作差得,
[x1+x2x1-x2+2y1+y2y1-y2=0].
结合[x1+x2=2x, ③y1+y2=2y, ④]
有[x+2yy1-y2x1-x2=0].(*)
(1)将[x=12],[y=12]代入(*)得,[y1-y2x1-x2=-12],
故所求直线方程为:
[2x+4y-3=0].
代入椭圆方程,[Δ=36-4×6×14>0],
符合题意,[2x+4y-3=0]为所求.
(2)将[y1-y2x1-x2=2]代入(*)得所求轨迹方程为:[x+4y=0].(椭圆内部分)
(3)将[y1-y2x1-x2=y-1x-2]代入(*)得所求轨迹方程为:[x2+2y2-2x-2y=0].(椭圆内部分)
(4)由[x21+2y21=2,①x22+2y22=2,④]得,
[x21+x22+2y21+y22=4].
由[x1+x2=2x, ③y1+y2=2y,④]得,
[x21+x22=4x2-2x1x2],[y21+y22=4y2-2y1y2],
整理得[4x2-2x1x24+4y2-2y1y2=2],
结合[y1y2=-12x1x2],化简得[x2+2y2=1].
此即为所求轨迹方程.
点拨 (1)有关弦中点的问题,主要有三种类型:过定点且被定点平分的弦;平行弦的中点轨迹;过定点的弦中点轨迹.
(2)“点差法”,解决有关弦中点问题较方便,要点是巧代斜率,设而不求,整体代换.