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3.3 顶点与离心率

双曲线的定义、标准方程与几何性质 · 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 椭圆短轴端点坐标及离心率 $e=c/a$ 的比值,反映椭圆扁平程度。

从哪来 基于 2.1 焦点在x轴上、2.2 焦点在y轴上 的标准方程,结合 1.3 第二定义(离心率定义)推导得出。

为什么 顶点是椭圆与坐标轴的交点,由标准方程令 $y=0$ 或 $x=0$ 直接求得,体现几何边界。离心率 $e=c/a$ 源于焦点到中心的距离 $c$ 与半长轴 $a$ 的比值,因 $c^2=a^2-b^2$,故 $e$ 仅由 $a,b$ 比例决定,且 $0

讲法
适合:直观型/视觉型学生 用动态几何软件(如GeoGebra)拖动椭圆短轴端点 $b$ 值,保持 $a$ 不变,观察椭圆形状变化。让学生记录不同 $b$ 值对应的 $e$ 值,发现 $b$ 越小,$e$ 越大,椭圆越扁。强调“离心率是形状指纹”,与位置无关。
讲法
适合:逻辑型/推导型学生 从标准方程 $\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1$ 出发,令 $y=0$ 得顶点 $(\pm a, 0)$,令 $x=0$ 得 $(0, \pm b)$。再推导 $e=\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{a^2-b^2}}{a}=\sqrt{1-\frac{b^2}{a^2}}$。强调 $e$ 是 $a$ 与 $b$ 的函数,与焦点位置无关,只与轴长比例有关。
讲法
适合:应用型/解题型学生 给出实际情境:设计椭圆轨道卫星,已知近日点距离 $a-c$ 和远日点距离 $a+c$,求离心率。引导学生用 $e=\frac{c}{a}=\frac{(a+c)-(a-c)}{2a}$ 计算。强调离心率在航天、光学中的实际意义,如哈雷彗星 $e\approx0.967$,地球轨道 $e\approx0.017$。
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练一道
基础题
已知椭圆 $\frac{x^2}{25}+\frac{y^2}{9}=1$,求顶点坐标和离心率。
变式
椭圆焦点在 $y$ 轴上,过点 $(0, 2)$ 且离心率为 $\frac{1}{2}$,求标准方程。
试试手自己判
检测题
椭圆 $\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{m}=1$ 的离心率为 $\frac{\sqrt{3}}{2}$,求 $m$ 的值。
看答案和判分标准
答案:$m=1$ 或 $m=16$。
判对标准:
1. 分两种情况讨论:焦点在 $x$ 轴 ($4>m$) 和焦点在 $y$ 轴 ($m>4$)。
2. 焦点在 $x$ 轴时,$a^2=4, b^2=m, c^2=4-m$,$e^2=\frac{4-m}{4}=\frac{3}{4}$,解得 $m=1$。
3. 焦点在 $y$ 轴时,$a^2=m, b^2=4, c^2=m-4$,$e^2=\frac{m-4}{m}=\frac{3}{4}$,解得 $m=16$。
4. 漏掉一种情况或计算错误均不得分。
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