橢圓怎麼分析

時間 2021-08-11 17:29:59

1樓:匿名使用者

橢圓周長=圓周率*(a+b) (其中a,b為橢圓的兩個半軸長)

標準方程

高中課本在平面直角座標系中,用方程描述了橢圓,橢圓的標準方程為:x^2/a^2+y^2/b^2=1

其中a>0,b>0。a、b中較大者為橢圓長半軸長,較短者為短半軸長(橢圓有兩條對稱軸,對稱軸被橢圓所截,有兩條線段,它們分別叫橢圓的長半軸和短半軸)當a>b時,焦點在x軸上,焦距為2*(a^2-b^2)^0.5,準線方程是x=a^2/c和x=-a^2/c

橢圓的面積是πab。橢圓可以看作圓在某方向上的拉伸,它的引數方程是:x=acosθ , y=bsinθ

橢圓的面積公式

s=π(圓周率)×a×b(其中a,b分別是橢圓的長半軸,短半軸的長).

或s=π(圓周率)×a×b/4(其中a,b分別是橢圓的長軸,短軸的長).

橢圓的周長公式

橢圓周長沒有公式,有積分式或無限項式。

橢圓周長(l)的精確計算要用到積分或無窮級數的求和。如

l = 4a * sqrt(1-e^sin^t)的(0 - pi/2)積分, 其中a為橢圓長軸,e為離心率

橢圓的離心率公式

e=c/a

橢圓的準線方程

x=+-a^2/c

橢圓焦半徑公式

橢圓過右焦點的半徑r=a-ex

過左焦點的半徑r=a+ex求曲線方程的一般步驟及要點是

建系、列式、化簡、證明。

第一步驟「建系(建立座標系)」在實際問題中有兩種情況:(1)所研究的問題中已經有座標系,此時在給定的座標系中求出方程即可;(2)條件中無座標系,這時必須首先選取適當座標系,通常總是選取特殊位置的點為原點,相互垂直的直線為座標軸等。

第二步是最重要的一環,須仔細分析曲線的特徵,注意揭示隱含條件,抓住曲線上任意點有關的等量關係、所滿足的幾何條件,列出方程。在將幾何條件轉化為代數方程的過程中,要注意圓錐曲線定義和初中平面幾何知識的應用,還會常用到一些基本公式,如兩點間的距離公式、點到直線的距離公式、直線斜率公式等。

第三步,在化簡過程中,要注意運算和變形的合理性與準確性,避免「失解」和「增解」。

對於第四步,中學階段不作要求(從理論上講則是必要的),多數情況下不會有什麼問題,但若遇特殊情況則應該適當予以說明。例如,根據題意,某些點雖然其座標滿足方程,但卻不在所求曲線上,那麼可通過限制x、y的取值範圍把它刪除掉。

5.例題解析

例1 求經過定點a(2,0),且與定直線x=-2相切的動圓圓心p的軌跡方程。

解如圖易知,動點到定點的距離與到定直線的距離相等,根據圓錐曲線的定義可知,動點軌跡是拋物線y2=2px,其中,p=4,所以,所求p點軌跡方程是y2=8x。

例2 (2023年全國高考題)焦點為f1(-2,0)和f2(6,0),離心率為2的雙曲線的方程是______________

解 由兩焦點知雙曲線的中心為(2,0),c=4,c/a=2,a=2,b2=12,

∴所求曲線方程是。

例3 (2023年全國理科題)動圓與定圓x2+y2=1和x2+y2-8x+12=0都相外切,則動圓圓心的軌跡方程是( )

a.拋物線 b.圓 c.雙曲線的一支 d.橢圓

解 由條件設o:x2+y2=1,r1=1;m:(x-2)2+y2=4,r2=2,m(2,0),設動圓圓心為p(x,y),半徑為r,則有, ,

∴,根據雙曲線的定義,動圓圓心軌跡是雙曲線的一支。故選c。

例4 在雙曲線的上支有不同三點a(x1,y1),c(x2,y2),b(,6)到焦點f(0,5)的距離成等差數列,求y1+y2的值。

解 ∵,∴雙曲線的準線為m:y=5/12,

作aa1⊥m於a1則, ∴,

同理:,

∵,∴ 2,

∴y1+y2=12。

說明 1〕以上四例都是根據圓錐曲線的定義求解,這是求圓錐曲線方程最重要的解法之一,其中例3和例4分別使用了第一和第二定義,實際上,凡題目中出現「焦半徑(焦點與曲線上點的連線)」,就應考慮使用圓錐曲線的定義,若還有「準線」出現,則就一定會用到第二定義。

2〕動圓與定圓相切的問題,要連線兩圓心(平面幾何常用輔助線),尋找圓心距間的關係,其軌跡往往是拋物線、橢圓或雙曲線中的一種,在這一點上例3比較有代表性。

例5 與雙曲線有相同漸近線,且經過點a(2,-3)的雙曲線的方程是______________.

解 設所求雙曲線方程是,

∵點a在雙曲線上,∴

∴雙曲線方程是:

說明 本題考查待定係數法、共漸近線系的雙曲線方程的應用。

例6 (2023年全國高考題)橢圓c與橢圓關於直線x+y=0對稱,橢圓c的方程是( )

a. b.

c. d.

分析 設所求橢圓c上任一點m(x,y),易知m關於直線x+y=0的對稱點在已知橢圓上,可得橢圓c的方程。

解 設橢圓c上任一點m(x,y),利用m關於直線x+y=0的對稱點為m』(-x,-y),由題意可知,m』是已知橢圓上的點。

∴所求方程為 即 ,

故選a。

例7 (2023年廣東題)乙個動點在圓x2+y2=1上移動時,它與定點(3,0)連線中點的軌跡方程是( ).

a.( x+3)2+y2=4 b. (x-3)2+y2=1 c. (2x-3)2+4y2=1 d. (x+3/2)2+y2=1/2

解 如圖,設m為圓上任意一點,

定點為a (3,0),連am,設am中點為n,oa中點為c(3/2,0),

則cn=1/2,於是n到c的距離為定長1/2,

其軌跡方程為(x-3/2)2+y2=1/4,即(2x-3)2+4y2=1,

因此選c。

說明 例8例9解法為幾何法,即當題目中出現圓、平行四邊形等等平面圖形時,應充分利用它們的幾何性質,尋找所求動點滿足的幾何條件去建立等量關係,在此題中此法比使用其他方法簡便。

例8 已知定點a(3,0),p是單位圓x2+y2=上的動點,∠aop的平分線交pa於m,求m點的軌跡方程。

解 如圖,設m、p的座標分別是(x,y)及(x。,y。)

由三角形角平分線的性質得。,即∴

x= xo=,

y= yo=

∵xo2+yo2=1, ∴m點的軌跡方程是()2+()2=1,

即m :(x-+y2=.

說明 本題解法為代入法,即利用所求軌跡上的動點座標x和y表示出已知曲線上的動點座標xo和yo,再代入已知曲線方程就可得到所求軌跡的方程,這也是求圓錐曲線方程使用率很高的方法。

例9 方程ax2+bx+c=0(a.b.c∈r,a≠0)的判別式的值等於1,兩根之積為常數k(k≠0),求點(b,c)所表示的曲線方程。

解 根據題意有

b2-4ac=1,

消去a得,b2-4 即b2-。

∴點(b,c)所在曲的線方程是x2-。

說明 本題解法為引數法。

例10(2023年高考題)在面積為1的⊿pmn中,tg∠pmn=1/2,tg∠mnp=-2。建立適當的座標系,求出以m、n為焦點,且過點p的橢圓方程。

解 如圖,以mn所在直線為x軸,mn的垂直平分線為y軸建立座標系,

設以m、n為焦點,且過點p的橢圓方程為,焦點為m(-c,0)、n(c,0)。

由tg∠pmn=1/2, tg=(∠pmn)=2得直線pm和pn的方程分別為y=(x+c)和y=2(x-c),

聯立兩方程解得x=,y=,即p點座標為(,),

故s⊿pmn=

由條件sδpmn=1得c=,即p點座標為(),

代入橢圓方程得,化簡得3b4-8b2-3=0,

解得b=,a2=b2+c2=3+=.

所以,所求方程為.

例11 (2023年全國高考題)如圖,直線l1和l2相交於點m,電nl1,以a、b為端點的曲線段c上任意一點到l2的距離與到點n的距離相等,若⊿amn為銳角三角形,=,=3,且=6,建立適當座標系,求曲線段c的方程。

解 如圖,以l1為x軸,mn的垂直平分線為y軸建立座標系,根據題意,曲線段c是以n為焦點,l2為準線的拋物線的一段。

設曲線c的方程為y2=2px (p>0),(xaxxb,y>0), 其中xa, xb分別為a、b的橫座標,p=。

∴m(-p/2,0),n(p/2,0)。

由=,=3得

(xa+p/2)2+2p xa=17┄①,

(xa-p/2)2+2p xa =9 ┄② .

聯立①②解得xa=p/4, 代入①式並由p>0解得p=4, xa=1;或p=2,xa=2。

∵⊿amn是銳角三角形,∴p/2> xa,故捨去p=2,xa=2。

由點p在曲線段c上,得xb=-p/2=4。

綜上得曲線段c的方程為 y2=8x(1≤x≤4, y>0).

說明 以上兩例主要考查根據所給條件選擇適當座標系,(利用待定係數法)求曲線方程的解析幾何的基本思想,考查橢圓與拋物線的概念和性質、曲線與方程的關係以及綜合應用知識的能力。

6.小結

求圓錐曲線的方程(含軌跡)是解析幾何的基本內容,必須把握好各種方法在什麼情況下使用,適當選擇解法、適當選擇座標系、合理充分地利用數形條件建立等式關係是解決此類問題的基本功。解題的主要規律可以概括為:「曲線定義要記清,數形關係須探明,一定選好座標系,方法合理過程暢。

選參、引參用好參,代入消元巧轉換,待定係數為常法,列出等式是關鍵,理清關係思路開,一點破譯全域性活。」

7.複習題

1) 已知⊿pab周長為16,其中a(-3,0),b(3,0),求動點p的軌跡。

2) 已知橢圓的長軸是短軸的兩倍,且過點(3,0),則其標準方程是______。

3) 已知直線n:y=x+3與雙曲線4x2-y2=1,如果以雙曲線的焦點為焦點作橢圓,使橢圓與n有公共點,求這些橢圓中長軸最短的橢圓方程。

4) 已知圓a:(x+2)2+y2=1與定直線m:x=1,動圓p和圓a外切且與直線m相切,求動圓p的圓心的軌跡方程。(答:y2=-8x)

5) 已知雙曲線的虛軸長、實軸長和焦距成等差數列,且以y軸為右準線,經過定點p(1,2),求雙曲線右焦點的軌跡方程。

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