‹ 回去

6.1 椭圆与直线的位置关系

椭圆的定义、标准方程与性质 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 判断直线与椭圆交点个数及位置关系,核心是联立方程后判别式 $\Delta$ 的符号。

从哪来 基于 1.2 直线方程的五种形式 建立直线方程,结合 7.1 轨迹方程的求法 理解椭圆方程本质,利用 8.1 最值问题 中的代数变形技巧处理参数,并借鉴 8.3 直线与圆综合题策略 中“数形结合”与“韦达定理”的通法。

为什么 椭圆是二次曲线,直线是一次曲线。将直线方程代入椭圆方程后,消去一个变量,必然得到一个关于另一个变量的一元二次方程(或一次方程)。 根据代数基本定理,方程实根个数对应几何交点个数: 1. $\Delta > 0$:方程有两个不等实根 $\rightarrow$ 直线与椭圆相交(2个交点)。 2. $\Delta = 0$:方程有两个相等实根 $\rightarrow$ 直线与椭圆相切(1个交点)。 3. $\Delta < 0$:方程无实根 $\rightarrow$ 直线与椭圆相离(0个交点)。 *注意:若二次项系数为0,则退化为一次方程,必有一个交点(相交)。*

代数判别法(通法)** **适合学生
逻辑严密、擅长计算、对几何直观不敏感的学生。 讲解步骤: 1. 设直线 $y=kx+m$,椭圆 $\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1$。 2. 代入消元,整理得 $Ax^2+Bx+C=0$。 3. 强调:必须先判断 $A$ 是否为0。 * 若 $A=0$,则 $Bx+C=0$,必有一解,即相交。 * 若 $A \neq 0$,计算 $\Delta = B^2-4AC$。 4. 根据 $\Delta$ 符号下结论。 核心话术:“代数不骗人,$\Delta$ 是金标准。但别忘了二次项系数可能消失的情况。”
几何直观法(特例切入)** **适合学生
空间想象力强、喜欢图形记忆、计算能力稍弱的学生。 讲解步骤: 1. 画出标准椭圆,标出顶点 $(\pm a, 0), (0, \pm b)$。 2. 动态演示直线 $y=kx+m$ 的变化: * 直线过椭圆内部 $\rightarrow$ 相交。 * 直线“擦”过椭圆边缘 $\rightarrow$ 相切。 * 直线在椭圆外部 $\rightarrow$ 相离。 3. 引入“中心对称性”:椭圆中心在原点,若直线过中心,必相交(除非斜率不存在且 $|m|>b$ 等特殊情况,但过中心必穿过内部)。 4. 结合 3.1 点到直线的距离 的逆向思维:虽然椭圆没有统一的“半径”,但可以比较中心到直线的距离 $d=\frac{|m|}{\sqrt{k^2+1}}$ 与短半轴 $b$ 的关系作为快速预判(仅适用于 $k$ 存在且直线不过原点附近复杂情况,主要培养直觉)。 核心话术:“先看图猜结果,再用代数验证。图形是导航,代数是指南针。”
参数方程法(降维打击)** **适合学生
思维灵活、喜欢技巧、对三角函数熟练的学生。 讲解步骤: 1. 利用椭圆参数方程 $x=a\cos\theta, y=b\sin\theta$。 2. 将直线方程 $Ax+By+C=0$ 代入参数方程:$Aa\cos\theta + Bb\sin\theta + C = 0$。 3. 利用辅助角公式化为 $R\sin(\theta+\phi) = -C$。 4. 判断 $|-C| \le R$ 是否有解。 * 若 $|C| < R$,有两个 $\theta$ 解(相交)。 * 若 $|C| = R$,有一个 $\theta$ 解(相切)。 * 若 $|C| > R$,无解(相离)。 核心话术:“把‘线’的问题转化为‘角’的存在性问题,避开繁琐的二次方程判别式计算。”
看不明白?看一段视频 ▾待生成
练一道
基础题
已知椭圆 $C: \frac{x^2}{4} + y^2 = 1$,直线 $l: y = x + 1$。判断直线与椭圆的位置关系。
变式
已知椭圆 $C: \frac{x^2}{4} + \frac{y^2}{3} = 1$,直线 $l: kx - y + 1 = 0$。若直线与椭圆相交,求 $k$ 的取值范围。
试试手自己判
检测题
直线 $l: y = 2x + m$ 与椭圆 $\frac{x^2}{4} + \frac{y^2}{3} = 1$ 相切,求 $m$ 的值。
看答案和判分标准
答案:$m = \pm \sqrt{7}$
判对标准:
1. 正确联立方程并整理得到 $(19 + 16m^2/3 \text{? No, let's re-calculate})$
* 代入:$\frac{x^2}{4} + \frac{(2x+m)^2}{3} = 1$
* $3x^2 + 4(4x^2 + 4mx + m^2) = 12$
* $19x^2 + 16mx + 4m^2 - 12 = 0$
2. 正确计算 $\Delta = (16m)^2 - 4(19)(4m^2 - 12) = 0$
* $256m^2 - 76(4m^2 - 12) = 0$
* $256m^2 - 304m^2 + 912 = 0$
* $-48m^2 + 912 = 0$
* $48m^2 = 912$
* $m^2 = 19$
* $m = \pm \sqrt{19}$
*(自我修正:上面手算有误,重新严谨计算)*
* 方程:$19x^2 + 16mx + (4m^2 - 12) = 0$
* $\Delta = (16m)^2 - 4 \cdot 19 \cdot (4m^2 - 12) = 0$
* $256m^2 - 76(4m^2 - 12) = 0$
* $256m^2 - 304m^2 + 912 = 0$
* $-48m^2 + 912 = 0$
* $m^2 = \frac{912}{48} = 19$
* $m = \pm \sqrt{19}$
3. 最终正确答案:$m = \pm \sqrt{19}$
4. 判对标准:
* 联立过程正确(2分)
* 判别式列式正确(2分)
* 解方程计算正确(2分)
* 最终答案 $m = \pm \sqrt{19}$(2分)
* 若只写一个值,扣1分;若计算错误,按步骤给分。
容易错在哪儿 ▾点开看
这一步没懂?写一句问老师 ›
内容由卡片自动生成 · 有不对的地方告诉老师
这张卡有问题?告诉老师 ›