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6.2 切线的性质

抛物线的定义、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 经过椭圆上一点且与该点半径垂直的直线,称为椭圆的切线。

从哪来 本知识点建立在 6.1 定义法(利用椭圆定义构建几何关系)与 5.2 弦长公式(理解弦与切线的极限关系)之上,同时依赖 3.3 顶点与离心率 确定特殊位置切线。

为什么 切线是弦的极限情况。当弦的两个端点无限靠近时,弦长趋近于0,此时弦所在的直线即为切线。 从几何性质看,椭圆具有“光学性质”:从焦点发出的光线经椭圆反射后必经过另一焦点。根据反射定律(入射角等于反射角),法线平分两焦点与该点连线的夹角。由于切线与法线垂直,故切线是两焦点连线夹角的外角平分线。 从代数角度看,联立直线与椭圆方程,判别式 $\Delta=0$ 是直线与椭圆只有一个公共点(相切)的充要条件。

几何直观法
适合形象思维强、空间感好的学生。 1. 画出椭圆及两焦点 $F_1, F_2$。 2. 在椭圆上任取一点 $P$,连接 $PF_1, PF_2$。 3. 作 $\angle F_1 P F_2$ 的外角平分线,这条线就是切线。 4. 强调:切线“只碰”椭圆一次,且位于椭圆外部。
代数推导法
适合逻辑严密、擅长计算的学生。 1. 设椭圆方程 $\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1$,切点 $P(x_0, y_0)$。 2. 设切线斜率为 $k$,直线方程 $y - y_0 = k(x - x_0)$。 3. 联立直线与椭圆方程,消去 $y$ 得到关于 $x$ 的一元二次方程。 4. 令判别式 $\Delta = 0$,解出 $k = -\frac{b^2 x_0}{a^2 y_0}$。 5. 代入整理得切线方程 $\frac{x_0 x}{a^2} + \frac{y_0 y}{b^2} = 1$。
极限逼近法
适合抽象思维强、理解微积分思想的学生。 1. 回顾 5.2 弦长公式,弦长 $|AB| = \sqrt{1+k^2}|x_1 - x_2|$。 2. 当 $A, B$ 两点重合于 $P$ 时,$|x_1 - x_2| \to 0$,弦长趋近于0。 3. 此时直线不再穿过椭圆内部,而是“擦边”而过。 4. 结合 6.1 定义法,利用椭圆定义 $|PF_1| + |PF_2| = 2a$,通过几何作图验证切线位置。
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练一道
基础题
已知椭圆 $\frac{x^2}{4} + \frac{y^2}{3} = 1$,求过点 $P(2, 0)$ 的切线方程。
变式
已知椭圆 $\frac{x^2}{4} + \frac{y^2}{3} = 1$,求过点 $Q(3, 1)$ 的切线方程。
试试手自己判
检测题
已知椭圆 $C: \frac{x^2}{2} + y^2 = 1$,过点 $M(1, 1)$ 作椭圆 $C$ 的切线,求切线方程。
看答案和判分标准
答案:$x + 2y - 3 = 0$ 和 $x = 1$。
判对标准:
1. 正确判断点 $M(1, 1)$ 在椭圆外($\frac{1}{2} + 1 = 1.5 > 1$)。
2. 设直线方程时考虑了斜率不存在的情况($x=1$ 是切线,切点为 $(1, 0)$)。
3. 联立方程判别式 $\Delta=0$ 计算正确,得出另一条切线斜率为 $-1/2$。
4. 最终写出两条切线方程,无漏解。
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