【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.1 3.1.2 第2课时 椭圆的标准方程及性质的应用 课件--2026版高中数学苏教版选必修1

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名称 【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.1 3.1.2 第2课时 椭圆的标准方程及性质的应用 课件--2026版高中数学苏教版选必修1
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资源类型 试卷
版本资源 苏教版(2019)
科目 数学
更新时间 2025-09-06 11:45:59

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(共87张PPT)
复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新” 打通应考之“脉”
第3章 圆锥曲线与方程
3.1.2 椭圆的几何性质
第2课时 椭圆的标准方程及性质的应用
学习任务 核心素养
1.进一步掌握椭圆的方程及其性质的应用,会判断直线与椭圆的位置关系.(重点) 2.能运用直线与椭圆的位置关系解决相关的弦长、中点弦问题.(难点) 1.通过对直线与椭圆位置关系的判断,培养逻辑推理核心素养.
2.通过对弦长、中点弦问题及椭圆综合问题的学习,提升逻辑推理、直观想象及数学运算的核心素养.
大家知道,直线与圆有三种位置关系,设圆心到直线的距离为d,圆的半径为R,则
d>R时 直线与圆相离;
d=R时 直线与圆相切;
d<R时 直线与圆相交.
那么直线与椭圆有几种位置关系呢?
可以用上述方法来判定直线与椭圆的位置关系吗?
必备知识·情境导学探新知
知识点1 点与椭圆的位置关系
点P(x0,y0)与椭圆=1(a>b>0)的位置关系:
点P在椭圆上_________;
点P在椭圆内部_________;
点P在椭圆外部__________.
=1
<1
>1
体验1.若点A(a,1)在椭圆=1的内部,则a的取值范围是____________.
(-) [∵点A在椭圆内部,∴<1,∴a2<2,∴-<a<.]
(-)
知识点2 直线与椭圆的位置关系
直线y=kx+m与椭圆=1(a>b>0)的位置关系:
联立消去y得一个关于x的一元二次方程.
位置关系 解的个数 Δ的取值
相交 __解 Δ__0
相切 __解 Δ__0
相离 __解 Δ__0

>



<
体验2.直线y=kx-k+1与椭圆=1的位置关系为(  )
A.相切 B.相交
C.相离 D.不确定
B [直线方程y=kx-k+1可化为y-1=k(x-1),知直线过定点(1,1),∵<1,
∴点(1,1)在椭圆内,
故直线y=kx-k+1与椭圆相交.]

体验3.直线x+2y=m与椭圆+y2=1只有一个交点,则m的值为
(  )
A.2 B.±
C.±2 D.±2
C [由消去y并整理得
2x2-2mx+m2-4=0.
由Δ=4m2-8(m2-4)=0,得m2=8.∴m=±2.]

关键能力·合作探究释疑难
类型1 直线与椭圆的位置关系
【例1】 已知直线l:y=2x+m,椭圆C:=1.试问:
当m取何值时,直线l与椭圆C:
(1)有两个公共点?
(2)有且只有一个公共点?
(3)没有公共点?
[解] 直线l的方程与椭圆C的方程联立,得方程组消
去y,得9x2+8mx+2m2-4=0. ①
方程①的判别式Δ=(8m)2-4×9×(2m2-4)=-8m2+144.
(1)当Δ>0,即-3<m<3时,方程①有两个不同的实数根,可知原方程组有两组不同的实数解.这时直线l与椭圆C有两个公共点.
(2)当Δ=0,即m=±3时,方程①有两个相同的实数解,可知原方程组有两组相同的实数解.这时直线l与椭圆C有且只有一个公共点.
(3)当Δ<0,即m<-3或m>3时,方程①没有实数解,可知原方程组没有实数解.这时直线l与椭圆C没有公共点.
发现规律 如何判断直线与椭圆的位置关系?
[提示] 判断直线与椭圆的位置关系,通过解直线方程与椭圆方程组成的方程组,消去方程组中的一个变量,得到关于另一个变量的一元二次方程,则
Δ>0 直线与椭圆相交;
Δ=0 直线与椭圆相切;
Δ<0 直线与椭圆相离.
[跟进训练]
1.若直线y=kx+1(k∈R)与椭圆=1恒有公共点,求实数m的
取值范围.
[解] 因为y=kx+1(k∈R)恒过点(0,1),则点(0,1)在椭圆
=1内或椭圆上时,直线与椭圆恒有公共点,所以1,即m≥1.
当m=5时,=1不是椭圆,它是以原点为圆心,半径为的圆.因此,m的取值范围为[1,5)∪(5,+∞).
类型2 弦长和中点弦问题
【例2】 过椭圆=1内一点M(2,1)引一条弦,使弦被M点平分.
(1)求此弦所在的直线方程;
(2)求此弦长.
[提示] 联立方程,消元后利用根与系数的关系和中点坐标公式求解或用点差法求解.
求过点M的弦所在直线的方程,其关键是求出直线的斜率,如何求直线的斜率?
[解] (1)法一:设所求直线方程为y-1=k(x-2).代入椭圆方程并整理,得
(4k2+1)x2-8(2k2-k)x+4(2k-1)2-16=0.
又设直线与椭圆的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1,x2是方程的两个根,于是x1+x2=.
又M为AB的中点,∴==2,
解得k=-.
故所求直线的方程为x+2y-4=0.
法二:设直线与椭圆的交点为A(x1,y1),B(x2,y2).
又M(2,1)为AB的中点,∴x1+x2=4,y1+y2=2.
又A,B两点在椭圆上,则==16.
两式相减得=0.
于是(x1+x2)(x1-x2)+4(y1+y2)(y1-y2)=0.
∴=-=-,
即kAB=-.
又直线AB过点M(2,1),
故所求直线的方程为x+2y-4=0.
(2)设弦的两端点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
联立得x2-4x=0,
∴x1+x2=4,x1x2=0,
∴|AB|=·
=·=2.
[母题探究]
1.(变条件,变结论)本例中把条件改为“点M(2,1)是直线x+2y-4=0被焦点在x轴上的椭圆所截得的线段的中点”,求该椭圆的离心率.
[解] 由题意,设椭圆的方程为=1(a>b>0),
直线与椭圆的两交点为(x1,y1),(x2,y2),则x1+x2=4,y1+y2=2.
由=1和=1,
得=-,
∴k==.
又x+2y-4=0的斜率为-,∴=.
∴椭圆的离心率为e====.
2.(变条件,变结论)把本例条件中“使弦被M点平分”去掉,其他条件不变,求弦的中点P的轨迹方程.
[解] 设弦的中点为P(x,y),两端点的坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),∴x1+x2=2x,y1+y2=2y.
∴=-,从而kAB==.又kAB=kPM=,
∴=.整理得x2+4y2-2x-4y=0.故中点P的轨迹方程为x2+4y2-2x-4y=0.(椭圆内的部分)
反思领悟 1.弦中点问题的解决方法
(1)用“点差法”求解弦中点问题的解题步骤
①设点——设出弦的两端点坐标;
②代入——代入圆锥曲线方程;
③作差——两式相减,再用平方差公式把上式展开;
④整理——转化为斜率与中点坐标的关系式,然后求解.
(2)对于弦中点问题常用“根与系数的关系”或“点差法”求解,在运用根与系数的关系时,要注意运用条件Δ>0;在用“点差法”时,要检验直线与圆锥曲线是否相交.
2.弦长公式
设直线与椭圆交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则有
|AB|=

=·

=·(k为直线斜率).
提醒:如果直线方程涉及斜率,要注意斜率不存在的情况.
类型3 与椭圆有关的综合问题
【例3】 椭圆E:=1(a>b>0)经过点A(-2,0),且离心率为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)过点P(4,0)任作一条直线l与椭圆C交于不同的两点M,N.在x轴上是否存在点Q,使得∠PQM+∠PQN=180°?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
[解] (1)由条件可知,椭圆的焦点在x轴上,且a=2,又e==,得c=.
由a2-b2=c2,得b2=a2-c2=2.
所以所求椭圆的方程为=1.
(2)假设存在点Q(m,0),
使得∠PQM+∠PQN=180°,
则直线QM和QN的斜率存在,分别设为k1,k2.
等价于k1+k2=0.
依题意,直线l的斜率存在,故设直线l的方程为y=k(x-4).
联立
得(2k2+1)x2-16k2x+32k2-4=0.
因为直线l与椭圆C有两个交点,所以Δ>0.即(-16k2)2-4(2k2+1)(32k2-4)>0,
解得k2<.
设M(x1,y1),N(x2,y2),
则x1+x2=,x1x2=,
y1=k(x1-4),y2=k(x2-4),
令k1+k2==0,
则(x1-m)y2+(x2-m)y1=0,
当k≠0时,2x1x2-(m+4)(x1+x2)+8m=0,化简得=0,
所以m=1.
当k=0时,也成立.
所以存在点Q(1,0),
使得∠PQM+∠PQN=180°.
反思领悟 综合问题涉及的问题及解决方法
本题主要考查了直线与椭圆的位置关系的综合问题,其中解答中涉及椭圆的几何性质及其应用、直线与椭圆的位置关系的综合应用,着重考查了分析问题和解答问题的能力、推理与运算能力.此类问题的解答中,把直线方程代入椭圆的方程,转化为方程的根与系数的关系是解答的关键.
[跟进训练]
2.椭圆的两个焦点坐标分别为F1(-,0)和F2(,0),且椭圆过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作不与y轴垂直的直线l交该椭圆于M,N两点,A为椭圆的左顶点,试判断∠MAN的大小是否为定值,并说明理由.
[解] (1)由题意设椭圆的方程为=1(a>b>0),
由c=,a2=b2+c2,代入方程=1,
又∵椭圆过点,
得=1,解得b2=1,∴a2=4.
椭圆的方程为+y2=1.
(2)设直线MN的方程为x=ky-,
联立直线MN和椭圆的方程可得
得(k2+4)y2-ky-=0,设M (x1,y1),N(x2,y2),又A(-2,0),
y1y2=-,y1+y2=,
则·=(x1+2,y1)·(x2+2,y2)
=(k2+1)y1y2+k(y1+y2)+=0,
即可得∠MAN=.∴∠MAN的大小是定值.
1.若点P(a,1)在椭圆=1的外部,则a的取值范围为(  )
A.
B.
C.
D.
学习效果·课堂评估夯基础

B [由题意知>1,即a2>,解得a>或a<-.]
2.已知椭圆C:=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A1,A2,且以线段A1A2为直径的圆与直线bx-ay+2ab=0相切,则C的离心率为(  )
A. B.
C. D.

A [由题意知以A1A2为直径的圆的圆心为(0,0),半径为a.又直线bx-ay+2ab=0与圆相切,
∴圆心到直线的距离d==a,
解得a=b,
∴=,
∴e=====.故选A.]
3.设椭圆=1的左、右焦点分别为F1,F2,过焦点F1的直线交椭圆于M,N两点,若△MNF2的内切圆的面积为π,则=________.
4
4 [如图,已知椭圆=1的左、右焦点分别为F1,F2,a=2,过焦点F1的直线交椭圆于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,△MNF2的内切圆的面积为π.
∴△MNF2的内切圆半径r=1.
∴△MNF2的面积S=×1×(|MN|+|MF2|+|NF2|)=2a=4.]
4.椭圆x2+4y2=16被直线y=x+1截得的弦长为________.
 [由消去y并化简得x2+2x-6=0.设直线与
椭圆的交点为M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=-2,x1x2=-6.∴弦长|MN|=|x1-x2|==
=.]
5.设椭圆C:=1(a>b>0)过点(0,4),离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求过点(3,0)且斜率为的直线被C所截线段的中点的坐标.
[解] (1)将(0,4)代入C的方程,得=1,∴b=4.由e==,得=,即1-=,∴a=5,∴椭圆C的方程为=1.
(2)过点(3,0)且斜率为的直线方程为y=(x-3).
设直线与C的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),
将直线AB的方程y=(x-3)代入C的方程,得=1,即x2-3x-8=0,
则x1+x2=3,∴==(x1+x2-6)=-,即所截线段的中点的坐标为.
回顾本节知识,自我完成以下问题:
1.解决直线与椭圆的位置关系问题,经常利用设而不求的方法,你可以说出其解题步骤吗?
[提示] (1)设直线与椭圆的交点为A(x1,y1),B(x2,y2);
(2)联立直线与椭圆的方程;
(3)消元得到关于x或y的一元二次方程;
(4)利用根与系数的关系设而不求;
(5)把题干中的条件转化为x1+x2,x1·x2或y1+y2,y1·y2,进而求解.
2.解决椭圆的中点弦问题有哪些方法?
[提示] (1)方程组法:通过解直线方程与椭圆方程构成的方程组,利用一元二次方程根与系数的关系及中点坐标公式求解.
(2)点差法:设直线与椭圆的交点(弦的端点)坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),将这两点代入椭圆的方程并对所得两式作差,得到一个与弦AB的中点(x0,y0)和斜率kAB有关的式子,可以大大减少运算量,我们称这种代点作差的方法为“点差法”.
利用kAB==-·=-·,转化为中点(x0,y0)与直线AB的斜率之间的关系,这是处理弦中点轨迹问题的常用方法.
章末综合测评(一) 动量守恒定律
题号
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一、选择题
1.若直线y=kx+2与椭圆=1相切,则斜率k的值是(  )
A. B.-
C.± D.±
课时分层作业(十五) 椭圆的标准方程及性质的应用

C [把y=kx+2代入=1,得(3k2+2)x2+12kx+6=0,因为直线与椭圆相切,所以Δ=(12k)2-4(3k2+2)×6=0,
解得k=±.]
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2.过椭圆x2+2y2=4的左焦点作倾斜角为的弦AB,则弦AB的长为
(  )
A. B.
C. D.

B [易求得直线AB的方程为y=(x+).
由消去y并整理,得7x2+12x+8=0.设A(x1,
y1),B(x2,y2),则x1+x2=-,x1x2=.
由弦长公式,得|AB|=·|x1-x2|=·
=.]
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3.在椭圆=1内,过点M(1,1)且被该点平分的弦所在的直线方程为(  )
A.9x-16y+7=0 B.16x+9y-25=0
C.9x+16y-25=0 D.16x-9y-7=0
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C [设弦的两个端点的坐标分别是(x1,y1),(x2,y2),则有=
=1,两式相减,又x1+x2=y1+y2=2,
因此=0,
即=-,
所求直线的斜率是-,
弦所在的直线方程是y-1=-(x-1),即9x+16y-25=0,故选C.]
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4.椭圆C:=1(a>b>0)的左顶点为A,点P,Q均在C上,且关于y轴对称.若直线AP,AQ的斜率之积为,则C的离心率为(  )
A. B.
C. D.
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A [已知A(-a,0),设P(x1,y1),则Q(-x1,y1),则kAP=,kAQ=,故kAP·kAQ=·==,又=1,则=,所以=,即=,所以椭圆C的离心率e===.故选A.]
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5.已知椭圆E:=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交椭圆E于A,B两点.若AB的中点坐标为(1,-1),则E的方程为(  )
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1
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D [设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的斜率k==,联立
两式相减,得=0,即=0 =0,即a2=2b2,
又c2=9,a2=b2+c2,解得a2=18,b2=9,则E的方程为=1.故
选D.]
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二、填空题
6.椭圆mx2+ny2=1(m>0,n>0且m≠n)与直线y=1-x交于M,N两
点,过原点与线段MN中点所在直线的斜率为,则的值是
________.
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 [联立方程
得(m+n)x2-2nx+n-1=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点P(x0,y0),
则x0==,
y0=1-x0=1-=.
∴kOP===.]
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7.设F1,F2分别为椭圆C:=1的左、右两个焦点,过F1作斜
率为1的直线,交C于A,B两点,则|AF2|+|BF2|=________.
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 [由=1知,焦点F1(-1,0),所以直线l:y=x+1,代入=1,得3x2+4(x+1)2=12,即7x2+8x-8=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),∴x1+x2=-,x1x2=-,故|AB|=·|x1-x2|=·=.由定义知|AF2|+|BF2|+|AB|=4a,所以|AF2|+|BF2|=4×2-=.]
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8.已知椭圆C:+y2=1的右焦点为F,直线l:x=2,点A∈l,线段AF交椭圆C于点B,若=3,则||=________.
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 [设点A(2,n),B(x0,y0).
由椭圆C:+y2=1知a2=2,b2=1,
∴c2=1,即c=1,
∴右焦点F(1,0).
由=3,得(1,n)=3(x0-1,y0).
∴1=3(x0-1)且n=3y0.
∴x0=,y0=n.
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将x0,y0代入+y2=1,得
+=1.
解得n2=1,
∴||===.]
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三、解答题
9.设直线y=x+b与椭圆+y2=1相交于A,B两个不同的点.
(1)求实数b的取值范围;
(2)当b=1时,求AB.
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[解] (1)将y=x+b代入+y2=1,
消去y并整理,得3x2+4bx+2b2-2=0.①
因为直线y=x+b与椭圆+y2=1相交于A,B两个不同的点,所以Δ=16b2-12(2b2-2)=24-8b2>0,
解得-<b<.
所以b的取值范围为(-).
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(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),当b=1时,方程①为3x2+4x=0.
解得x1=0,x2=-.
所以y1=1,y2=-.
所以AB==.
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10.已知椭圆C:=1(a>b>0)的一个顶点为A(2,0),离心率为,直线y=k(x-1)与椭圆C交于不同的两点M,N.
(1)求椭圆C的方程;
(2)当△AMN的面积为时,求实数k的值.
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[解] (1)由题意得
解得c=,b=,
所以椭圆C的方程为=1.
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(2)由
得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-4=0,
设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则y1=k(x1-1),y2=k(x2-1),
x1+x2=,x1x2=,
所以|MN|=|x1-x2|=
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=,
又因为点A(2,0)到直线y=k(x-1)的距离d=,
所以△AMN的面积为S=|MN|·d
=,
由=,
化简得7k4-2k2-5=0,解得k=±1.
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11.(多选题)已知曲线C的方程为x2+=1(0<x1),A(0,-3),B(0,3),D(-1,0),点P是C上的动点,直线AP与直线x=5交于点M,直线BP与直线x=5交于点N,则△DMN的面积可能为(  )
A.73 B.76
C.68 D.72
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ABD [设P(x0,y0),
kPA=,kPB=,
则kPA·kPB===-9.
设kPA=k(k>0),则kPB=-,直线AP的方程为y=kx-3,则点M的坐标为(5,5k-3),
直线PB的方程为y=-x+3,则点N的坐标为,
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∴|MN|=
==24,
当且仅当5k=,即k=3时等号成立.
从而△DMN面积的最小值为×24×6=72.
结合选项可得,△DMN的面积可能为ABD.]
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12.已知椭圆C:=1(a>b>0)的左焦点为F,过F作一条倾斜角为60°的直线与椭圆C交于A,B两点,M为线段AB的中点,若3|FM|=|OF|(O为坐标原点),则椭圆C的离心率为(  )
A. B.
C. D.
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B [设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),
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由题意得==1,两式相减,得+
=0,因为M为线段AB的中点,且直线AB的倾斜角为
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60°,所以=0.设F(-c,0),则|FM|=|OF|=c,过M作MM′⊥x轴,垂足为M′,则|FM′|=|MF|=c,|MM′|=|MF|=c,
由题易知M位于第二象限,所以M-c,c,M的坐标代入AB的方程可得:=0,得3a2=5b2,所以2a2=5c2,所以e==.]
13.已知椭圆=1(a>b>0)的一个顶点为B(0,4),离心率e=,则椭圆方程为___________,若直线l交椭圆于M,N两点,且△BMN的重
心恰好为椭圆的右焦点F,则直线l方程为_______________.
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=1
6x-5y-28=0
=1 6x-5y-28=0 [由题意得b=4,又e2===1-=,解得a2=20.
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∴椭圆的方程为=1.
∴椭圆右焦点F的坐标为(2,0),
设线段MN的中点为Q(x0,y0),
由三角形重心的性质知=2,从而(2,-4)=2(x0-2,y0),
解得x0=3,y0=-2,所以点Q的坐标为(3,-2).设M(x1,y1),N(x2,y2),
则x1+x2=6,y1+y2=-4,
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且==1,
以上两式相减,
得=0,
∴kMN==-·
=-=,
故直线的方程为y+2=(x-3),
即6x-5y-28=0.]
14.已知椭圆C:=1(a>b>0),C的上顶点为A,两个焦点为F1,F2,离心率为.过F1且垂直于AF2的直线与C交于D,E两点,|DE|=6,则△ADE的周长是______.
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13 [∵椭圆的离心率为e==,∴a=2c,∴b2=a2-c2=3c2,∴椭圆的方程为=1,即3x2+4y2-12c2=0,不妨设左焦点为F1,右焦点为F2,如图所示,
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∵|AF2|=a,|OF2|=c,a=2c,∴∠AF2O=,
∴△AF1F2为正三角形,∵过F1且垂直于AF2的直线与C交于D,E两点,DE为线段AF2的垂直平分线,∴直线DE的斜率为,斜率倒数为,直线DE的方程为x=y-c,代入椭圆方程3x2+4y2-12c2=0,整理化简得到13y2-6 cy-9c2=0,
判别式Δ=(6c)2+4×13×9c2=62×16×c2,
∴|DE|=|y1-y2|=2×=2×6×4×=6,
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∴c=,得a=2c=,
∵ DE为线段AF2的垂直平分线,根据对称性,|AD|=|DF2|,|AE|=|EF2|,∴△ADE的周长等于△F2DE的周长,利用椭圆的定义得到△F2DE的周长为|DF2|+|EF2|+|DE|=|DF2|+|EF2|+|DF1|+|EF1|=|DF1|+|DF2|+|EF1|+|EF2|=2a+2a=4a=13.]
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设椭圆=1(a>b>0)的右顶点为A,下顶点为B,过A,O,B(O为坐标原点)三点的圆的圆心坐标为.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点M在x轴正半轴上,过点B作BM的垂线与椭圆交于另一点N,若∠BMN=60°,求点M的坐标.
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[解] (1)依题意知A(a,0),B(0,-b),
∵△AOB为直角三角形,∴过A,O,B三点的圆的圆心为斜边AB的中点,
∴=,-=-,即a=,b=1,
∴椭圆的方程为+y2=1.
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(2)由(1)知B(0,-1),依题意知直线BN的斜率存在且小于0,
设直线BN的方程为y=kx-1(k<0),
则直线BM的方程为y=-x-1,
由消去y,得(1+3k2)x2-6kx=0,
解得xN=,yN=kxN-1,
∴|BN|==
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=|xN|=·,
在y=-x-1中,令y=0得x=-k,即M(-k,0),
∴|BM|=,
在Rt△MBN中,∵∠BMN=60°,
∴|BN|=|BM|,即·=·,
整理得3k2-2|k|+1=0,
解得|k|=,∵k<0,∴k=-,
∴点M的坐标为.
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谢 谢!