内容正文:
第13讲 椭圆
【题型归纳目录】
【思维导图】
【知识点梳理】
知识点一:椭圆的定义
平面内一个动点到两个定点、的距离之和等于常数(),这个动点的轨迹叫椭圆.这两个定点叫椭圆的焦点,两焦点的距离叫作椭圆的焦距.
知识点诠释:
若,则动点的轨迹为线段;
若,则动点的轨迹无图形.
知识点二:椭圆的标准方程
1、当焦点在轴上时,椭圆的标准方程:,其中;
2、当焦点在轴上时,椭圆的标准方程:,其中;
知识点诠释:
(1)这里的“标准”指的是中心在坐标原点,对称轴为坐标轴建立直角坐标系时,才能得到椭圆的标准方程;
(2)在椭圆的两种标准方程中,都有和;
(3)椭圆的焦点总在长轴上.当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;
(4) 在两种标准方程中,∵a2>b2,∴可以根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上.
知识点三:求椭圆的标准方程
求椭圆的标准方程主要用到以下几种方法:
(1)待定系数法:①若能够根据题目中条件确定焦点位置,可先设出标准方程,再由题设确定方程中的参数a,b,即:“先定型,再定量”.②由题目中条件不能确定焦点位置,一般需分类讨论;有时也可设其方程的一般式:.
(2)定义法:先分析题设条件,判断出动点的轨迹,然后根据椭圆的定义确定方程,即“先定型,再定量”。利用该方法求标准方程时,要注意是否需先建立平面直角坐标系再解题.
知识点四:椭圆的简单几何性质
我们根据椭圆来研究椭圆的简单几何性质
椭圆的范围
椭圆上所有的点都位于直线x=±a和y=±b所围成的矩形内,所以椭圆上点的坐标满足|x|≤a,|y|≤b.
椭圆的对称性
对于椭圆标准方程,把x换成-x,或把y换成-y,或把x、y同时换成-x、-y,方程都不变,所以椭圆是以x轴、y轴为对称轴的轴对称图形,且是以原点为对称中心的中心对称图形,这个对称中心称为椭圆的中心。
椭圆的顶点
①椭圆的对称轴与椭圆的交点称为椭圆的顶点。
②椭圆(a>b>0)与坐标轴的四个交点即为椭圆的四个顶点,坐标分别为A1(-a,0),A2(a,0),B1(0,-b),B2(0,b)。
③线段A1A2,B1B2分别叫做椭圆的长轴和短轴,|A1A2|=2a,|B1B2|=2b。a和b分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长。
椭圆的离心率
①椭圆的焦距与长轴长度的比叫做椭圆的离心率,用e表示,记作.
②因为a>c>0,所以e的取值范围是0<e<1。e越接近1,则c就越接近a,从而越小,因此椭圆越扁;反之,e越接近于0,c就越接近0,从而b越接近于a,这时椭圆就越接近于圆。当且仅当a=b时,c=0,这时两个焦点重合,图形变为圆,方程为x2+y2=a2。
知识点五:椭圆标准方程中的三个量a、b、c的几何意义
椭圆标准方程中,a、b、c三个量的大小与坐标系无关,是由椭圆本身的形状大小所确定的,分别表示椭圆的长半轴长、短半轴长和半焦距长,均为正数,且三个量的大小关系为:a>b>0,a>c>0,且a2=b2+c2。
可借助下图帮助记忆:
a、b、c恰构成一个直角三角形的三条边,其中a是斜边,b、c为两条直角边。
和a、b、c有关的椭圆问题常与与焦点三角形有关,这样的问题考虑到用椭圆的定义及余弦定理(或勾股定理)、三角形面积公式相结合的方法进行计算与解题,将有关线段、、,有关角()结合起来,建立、之间的关系.
知识点六:椭圆两个标准方程几何性质的比较
标准方程
图形
性质
焦点
,
,
焦距
范围
,
,
对称性
关于x轴、y轴和原点对称
顶点
,
,
轴
长轴长=,短轴长=
离心率
知识点诠释:椭圆,(a>b>0)的相同点为形状、大小都相同,参数间的关系都有a>b>0和,a2=b2+c2;不同点为两种椭圆的位置不同,它们的焦点坐标也不相同;
椭圆的焦点总在长轴上,因此已知标准方程,判断焦点位置的方法是:看x2、y2的分母的大小,哪个分母大,焦点就在哪个坐标轴上。
【典例例题】
题型一:椭圆的定义
【典例1-1】(2024·高二·全国·专题练习)如果点在运动过程中,总满足关系式,那么点P的轨迹为( )
A.线段 B.直线 C.椭圆 D.圆
【典例1-2】(2024·高二·山东烟台·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为、,若过且斜率不为0的直线交椭圆于A、B两点,则的周长为( )
A. B. C. D.
【变式1-1】(2024·高二·全国·专题练习)已知为两定点,,动点满足,则动点的轨迹是( )
A.椭圆 B.直线 C.圆 D.线段
【变式1-2】(2024·高二·江苏徐州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,则的周长为( )
A. B. C. D.
【变式1-3】(2024·高二·海南省直辖县级单位·期中)已知坐标平面上的两点和,动点P到A、B两点距离之和为常数3,则动点P的轨迹是( )
A.射线 B.线段 C.圆 D.椭圆
题型二:求椭圆的标准方程
【典例2-1】(2024·高二·四川成都·阶段练习)求适合下列条件的椭圆的标准方程 :
(1)已知椭圆的两个焦点坐标分别是,,并且经过点,求它的标准方程
(2)长轴长是短轴长的3倍,且经过点;
【典例2-2】(2024·高二·全国·期中)已知椭圆的中心在原点,对称轴为坐标轴,且过点,,
(1)求的标准方程;
(2)写出的焦点和顶点坐标.
【变式2-1】(2024·高二·陕西渭南·阶段练习)求两焦点分别为,,且经过点的椭圆标准方程.
【变式2-2】(2024·高二·河北承德·开学考试)已知椭圆:的左、右焦点分别为,,离心率为,过点的直线与椭圆交于,两点,且的周长为,求椭圆的标准方程;
【变式2-3】(2024·高二·宁夏银川·期中)求适合下列条件的椭圆的标准方程
(1)经过点,的椭圆标准方程.
(2)焦点在轴上,短轴长为12,离心率为的椭圆标准方程.
题型三:椭圆的综合问题
【典例3-1】(2024·广西柳州·高二校考期末)若椭圆的两个焦点坐标分别是,并且经过点,过作轴的垂线与椭圆相交于两点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)求三角形的面积.
【典例3-2】(2024·高二课时练习)已知经过椭圆的右焦点的直线的倾斜角为,交椭圆于A、B两点,是椭圆的左焦点,求的周长和面积.
【变式3-1】(2024·高二课时练习)已知椭圆的焦点分别是,点分别为椭圆的长轴端点,点B为椭圆的短轴端点,且.
(1)求椭圆的方程;
(2)求点B与两点,的连线的斜率的乘积;
(3)设点P在这个椭圆上,且,求的长.
【变式3-2】(2024·高二课时练习)已知椭圆的方程为,若点P在椭圆上,F1,F2为椭圆的两个焦点,且,求的面积.
题型四:轨迹方程
【典例4-1】(2024·高二·广东珠海·期中)已知在平面直角坐标系xOy中的一个椭圆,它的中心在原点,左焦点,离心率为.已知
(1)求该椭圆的标准方程;
(2)若P是椭圆上的动点,求线段PA中点M的轨迹方程.
【典例4-2】(2024·高二·四川成都·阶段练习)已知的两个顶点分别为.
(1)若顶点C为,求BC边上的高所在直线的一般式方程;
(2)若的周长为14,求点C的轨迹方程.
【变式4-1】(2024·高二·内蒙古赤峰·期中)已知圆,圆.若动圆与圆外切,且与圆内切.
(1)求圆和圆的圆心和半径
(2)求动圆的圆心的轨迹方程.
【变式4-2】(2024·高二·全国·随堂练习)已知圆,圆.若动圆C与圆外切,且与圆内切,求动圆的圆心C的轨迹方程.
【变式4-3】(2024·高三·全国·专题练习)已知圆,直线过点且与圆交于点B,C,线段的中点为D,过的中点E且平行于的直线交于点P.求动点P的轨迹方程.
【变式4-4】(2024·高二·内蒙古赤峰·期中)已知动圆与圆:外切,与圆:内切.
(1)求动圆圆心的轨迹方程;
(2)若点为动圆圆心的轨迹上任意一点,过点做轴垂线,垂足为,求中点的轨迹方程.
题型五:椭圆的简单几何性质
【典例5-1】(多选题)(2024·甘肃酒泉·三模)已知椭圆上存在点,使得,其中分别为椭圆的左、右焦点,则该椭圆的离心率可能为( )
A. B. C. D.
【典例5-2】(多选题)(2024·河南开封·三模)椭圆的焦点为,,上顶点为A,直线与C的另一个交点为B,若,则( )
A.C的焦距为2 B.C的短轴长为
C.C的离心率为 D.的周长为8
【变式5-1】(多选题)(2024·高二·辽宁朝阳·阶段练习)若实数数列:成等差数列,则圆锥曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【变式5-2】(多选题)(2024·高二·浙江杭州·期中)已知椭圆的离心率,则的值可能是( )
A. B. C. D.
【变式5-3】(多选题)(2024·高二·陕西西安·期末)已知椭圆的一个焦点为为上一动点,则( )
A.的短轴长为7 B.的最大值为
C.的长轴长为6 D.的离心率为
题型六:求椭圆的离心率
【典例6-1】(2024·高二·上海青浦·期末)已知中,,,,则以A、B为焦点,经过点C的椭圆的离心率为 .
【典例6-2】(2024·高二·上海·期末)点是椭圆的左、右顶点,是椭圆上不同于的任意一点,若直线的斜率之积为,则椭圆的离心率为 .
【变式6-1】(2024·高二·安徽淮北·阶段练习)已知椭圆的左焦点为上关于原点对称的两点满足,若的值为,则的离心率为 .
【变式6-2】(2024·高二·全国·专题练习)已知椭圆C:的左、右焦点分别是F1,F2,过右焦点F2且斜率为1的直线与椭圆相交于A,B两点,若满足,则椭圆的离心率为 .
【变式6-3】(2024·高二·广东佛山·阶段练习)已知椭圆,的上顶点为,两个焦点为,是等边三角形,椭圆的离心率是 .
题型七:求椭圆离心率的取值范围
【典例7-1】(2024·高二·甘肃兰州·期末)如图,已知椭圆的左、右焦点为、,是椭圆上一点,在上,且满足,,为坐标原点,则椭圆离心率的取值范围是 .
【典例7-2】(2024·高二·四川成都·期末)已知分别为椭圆的左、右焦点,A为右顶点,B为上顶点,若在线段AB上有且仅有一个点P使,则椭圆离心率的取值范围为 (写成集合或区间形式).
【变式7-1】(2024·高二·湖南长沙·阶段练习)已知,分别是椭圆:的左、右焦点,若椭圆上存得线段的中垂线恰好经过焦点,则椭圆离心率的取值范围是
【变式7-2】(2024·高二·广东深圳·期中)已知椭圆C:()的左、右两焦点分别是、,其中.椭圆C上存在一点,满足,则椭圆的离心率的取值范围是
【变式7-3】(2024·高二·广东深圳·期末)设椭圆的左右焦点分别为,,焦距为,点在椭圆的内部,椭圆上存在点使得成立,则椭圆的离心率的取值范围为 .
【变式7-4】(2024·陕西西安·一模)已知椭圆的上顶点为A,B、C在椭圆上,△ABC为等腰直角三角形,A为直角,若这样的△ABC有且只有一个,则该椭圆的离心率的取值范围为 .
题型八:由椭圆离心率求参数的取值范围
【典例8-1】(2024·四川乐山·高二校考期中)已知焦点在y轴上的椭圆,其离心率为,则实数m的值是___________.
【典例8-2】(2024·全国·高二专题练习)已知椭圆C的离心率为,则椭圆C的长轴长与短轴长的比值为______.
【变式8-1】(2024·全国·高二专题练习)若椭圆和椭圆的离心率相同,且,给出如下四个结论:
①椭圆和椭圆一定没有公共点;
②;
③;
④.
则所有结论正确的序号是_____.
【变式8-2】(2024·浙江·高二期末)椭圆的离心率是椭圆上关于轴都不对称的两点,线段的垂直平分线与x轴交于点,若的中点为,则的值为_______.
【变式8-3】(2024·全国·高二专题练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,,右顶点为,且离心率为,求短轴长为______.
题型九:椭圆中的范围与最值问题
【典例9-1】(2024·高二·山东济宁·期末)若椭圆:的左、右焦点分别为,,为C上的任意一点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【典例9-2】(2024·高二·黑龙江哈尔滨·期末)已知椭圆的左焦点为为上任意一点,则的最大值为( )
A.5 B.9 C.10 D.18
【变式9-1】(2024·高二·四川绵阳·阶段练习)已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,M为C上任意一点,N为圆E:上任意一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【变式9-2】(2024·高二·湖北·期中)点是椭圆上任一动点,定点,F为右焦点,则的最小值为( )
A.1 B.3 C. D.
【变式9-3】(2024·高二·浙江·期中)已知点为椭圆:的右焦点,点是椭圆上的动点,点是圆上的动点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【变式9-4】(2024·高二·全国·竞赛)在中,,已知点,则的最大值为( ).
A. B. C.4 D.8
题型十:焦点三角形
【典例10-1】(2024·高二·天津·阶段练习)设是椭圆的两个焦点,是椭圆上的点,且,则的面积为( )
A.8 B.6 C.4 D.2
【典例10-2】(2024·高二·四川德阳·期末)设、是椭圆:的两个焦点,点P在C上,若为直角三角形,则的面积为( )
A. B. C.或1 D.1或
【变式10-1】(2024·高二·湖北·期末)已知椭圆()的两焦点分别为、.若椭圆上有一点P,使,则的面积为( )
A. B. C. D.
【变式10-2】(2024·高二·山西大同·期末)已知,分别是椭圆的左、右焦点,点在椭圆上,是坐标原点,且,则的面积等于( )
A. B. C. D.3
【变式10-3】(2024·高三·陕西西安·阶段练习)设,是椭圆C:的两个焦点,点P是C上的一点,且,则的面积为( )
A.3 B. C.9 D.
【变式10-4】(2024·陕西咸阳·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,过的直线与交于两点,若,则的面积为( )
A. B. C. D.
【变式10-5】(2024·高二·江西·开学考试)已知,分别是椭圆C:的左,右焦点,M是椭圆C上一点,且,则=( )
A. B. C. D.
【过关测试】
1.(2024·高二·广东清远·期末)椭圆上一点与它的一个焦点的距离等于4,则点与另一个焦点的距离等于( )
A.2 B.6 C.8 D.16
2.(2024·高二·江苏盐城·期中)点在椭圆上,则等于( )
A.6 B.8 C.10 D.12
3.(2024·高二·四川巴中·期末)已知椭圆的焦点在x轴上,,,则其标准方程为( )
A. B.
C. D.
4.(2024·高二·江苏宿迁·期中)如图,椭圆的右顶点为A,上顶点为B,从椭圆上一点P向x轴作垂线,垂足恰为左焦点,若,,则椭圆C的标准方程为( )
A. B.
C. D.
5.(2024·广西柳州·二模)已知椭圆C的焦点为,过的直线与C交于P,Q两点,若,则椭圆C的标准方程为( )
A. B.
C. D.
6.(2024·高二·河北承德·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为,P为椭圆C上一点,的最小值为1,且的周长为34,则椭圆C的标准方程为( )
A. B. C. D.
7.(2024·高二·浙江·期中)在平面直角坐标系中,已知两点,,点为动点,且直线与的斜率之积为,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
8.(2024·高二·湖北黄冈·阶段练习)已知三角形的周长为,且,,则顶点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
9.(2024·高二·贵州黔南·期末)若动点满足方程,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
10.(2024·高二·吉林长春·期末)已知是椭圆的上顶点,点是椭圆上的任意一点,则的最大值为( )
A.2 B. C. D.
11.(2024·高二·江苏南通·阶段练习)为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
12.(2024·高二·河北·阶段练习)已知椭圆:,的右焦点为F,P为椭圆上任意一点,点A的坐标为,则的最大值为( )
A. B.5 C. D.
13.(2024·高二·江苏南京·期末)已知点 在椭圆 上,点 ,则 的最大值为( )
A. B.4 C. D.5
14.(2024·高二·全国·期中)已知椭圆的左焦点为,为上的动点,点,则的最大值为( )
A. B. C.3 D.
15.(2024·高二·福建宁德·期末)已知是椭圆上一动点,是圆上一动点,点,则的最大值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
16.(2024·高二·河南郑州·开学考试)已知为椭圆上的点,分别为椭圆的左、右焦点,椭圆的离心率为的平分线交线段于点,则( )
A.2 B. C. D.
17.(2024·四川成都·二模)设为坐标原点,为椭圆的两个焦点,点在上,,则( )
A. B. C.2 D.
18.(2024·高二·吉林·期末)已知椭圆方程为,P为椭圆上一点,若,为的内切圆,则( )
A. B. C. D.
19.(多选题)(2024·高二·广东湛江·阶段练习)已知椭圆,且两个焦点分别为,,是椭圆上任意一点,以下结论正确的是( )
A.椭圆的离心率为 B.的周长为12
C.的最小值为3 D.的最大值为16
20.(多选题)(2024·高二·安徽芜湖·期中)若椭圆绕其对称中心旋转,所得新椭圆的两个顶点恰好是旋转前椭圆的两个焦点,就称该椭圆为“对称椭圆”.下列是“对称椭圆”的方程有( )
A. B. C. D.
21.(多选题)(2024·高二·河北石家庄·期末)已知椭圆C:的左右焦点分别为,,P是椭圆C上的动点,点,则下列结论正确的是( )
A. B.面积的最大值是
C.椭圆C的离心率为 D.最小值为
22.(多选题)(2024·高二·全国·专题练习)若椭圆的一个焦点坐标为(0,1),则下列结论中正确的是( )
A.m=2 B.椭圆C的长轴长为
C.椭圆C的短轴长为2 D.椭圆C的离心率为
23.(多选题)(2024·高二·河南开封·期末)已知椭圆与直线相交于两个不同的点,点为线段的中点,则( )
A. B.或
C.弦长的最大值为 D.点一定在直线上
24.(2024·高二·山西吕梁·期末)已知为坐标原点,动点满足,其中,且,则动点的轨迹方程是 .
25.(2024·高二·宁夏石嘴山·阶段练习)已知圆E:,点,P是圆E上的任意一点,线段PF的垂直平分线和半径PE相交于点Q,则动点Q的轨迹方程为 .
26.(2024·高二·河南信阳·期末)圆与的位置关系为 ;与圆,都内切的动圆圆心的轨迹方程为 .
27.(2024·高二·全国·专题练习)已知△ABC的两个顶点坐标分别是和,边AB,AC所在直线的斜率的乘积是,则顶点A的轨迹方程为
28.(2024·高二·上海·期末)已知椭圆上有一点,是轴上的定点,若有一点满足,则的轨迹方程为 .
29.(2024·高二·上海·期中)设,分别是椭圆的右顶点和上焦点,点在上,且,则的离心率为 .
30.(2024·高二·河北张家口·阶段练习)几何体结构素描是学习素描最重要的一个阶段.某同学在画“切面圆柱体”(用不平行于圆柱底面的平面去截圆柱,圆柱底面与截面之间的部分叫做切面圆柱体)的过程中,发现“切面”是一个椭圆,若切面所在平面与底面成角,则该椭圆的离心率为 .
31.(2024·高二·广东梅州·期末)天宫空间站的建成,标志着我国独立掌握了近地轨道大型航天器在轨组装建造技术,具备了开展空间长期有人参与科学技术实(试)验的能力,为不断推动我国空间科学、空间技术的创新发展,为建设航天强国、提升我国在国际载人航天领域的影响力提供了重要支墇.设某航天器轨道可近似为一个以地心为其中一个焦点的椭圆,其近地点距地面约为,远地点距地面约为,地球半径约为,则此航天器轨道的离心率为 .
32.(2024·高三·宁夏石嘴山·阶段练习)过椭圆左焦点 F作x轴的垂线,交椭圆于 P,Q两点,A是椭圆与x轴正半轴的交点,且,则该椭圆的离心率是 .
33.(2024·高二·安徽芜湖·期中)已知椭圆的左右顶点分别为,,上下顶点分别为,,且以线段为直径的圆与直线相切,则椭圆的离心率是 .
34.(2024·高二·江苏南通·期中)设椭圆C:的上顶点为A,左、右焦点分别为,连接并延长交椭圆C于点P,若,则该椭圆的离心率为 .
35.(2024·高二·江苏·开学考试)已知点P是椭圆C: 上动点,点A是椭圆C的上顶点.当P为下顶点时,取到最大值,则椭圆C的离心率的取值范围为 .
36.(2024·高二·河南·期中)设是椭圆的上顶点,若上的任意一点P都满足,则的离心率的取值范围是 .
37.(2024·高二·安徽亳州·阶段练习)已知椭圆E:的左、右焦点分别为A,B,若E上存在点P满足:,则E的离心率的取值范围是 .
38.(2024·高二·河南许昌·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为是椭圆上一点,是以为底边的等腰三角形,且,则该椭圆的离心率的取值范围是 .
39.(2024·高二·江苏常州·期末)已知椭圆的离心率为,点,若椭圆上存在四个不同的点到点的距离相等,则的取值范围为 .
40.(2024·高二·四川绵阳·阶段练习)已知圆:,圆:.若动圆与外切,且与圆内切.
(1)判断圆和的位置关系;
(2)求动圆的圆心的轨迹方程.
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第13讲 椭圆
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【思维导图】
【知识点梳理】
知识点一:椭圆的定义
平面内一个动点到两个定点、的距离之和等于常数(),这个动点的轨迹叫椭圆.这两个定点叫椭圆的焦点,两焦点的距离叫作椭圆的焦距.
知识点诠释:
若,则动点的轨迹为线段;
若,则动点的轨迹无图形.
知识点二:椭圆的标准方程
1、当焦点在轴上时,椭圆的标准方程:,其中;
2、当焦点在轴上时,椭圆的标准方程:,其中;
知识点诠释:
(1)这里的“标准”指的是中心在坐标原点,对称轴为坐标轴建立直角坐标系时,才能得到椭圆的标准方程;
(2)在椭圆的两种标准方程中,都有和;
(3)椭圆的焦点总在长轴上.当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;
(4) 在两种标准方程中,∵a2>b2,∴可以根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上.
知识点三:求椭圆的标准方程
求椭圆的标准方程主要用到以下几种方法:
(1)待定系数法:①若能够根据题目中条件确定焦点位置,可先设出标准方程,再由题设确定方程中的参数a,b,即:“先定型,再定量”.②由题目中条件不能确定焦点位置,一般需分类讨论;有时也可设其方程的一般式:.
(2)定义法:先分析题设条件,判断出动点的轨迹,然后根据椭圆的定义确定方程,即“先定型,再定量”。利用该方法求标准方程时,要注意是否需先建立平面直角坐标系再解题.
知识点四:椭圆的简单几何性质
我们根据椭圆来研究椭圆的简单几何性质
椭圆的范围
椭圆上所有的点都位于直线x=±a和y=±b所围成的矩形内,所以椭圆上点的坐标满足|x|≤a,|y|≤b.
椭圆的对称性
对于椭圆标准方程,把x换成-x,或把y换成-y,或把x、y同时换成-x、-y,方程都不变,所以椭圆是以x轴、y轴为对称轴的轴对称图形,且是以原点为对称中心的中心对称图形,这个对称中心称为椭圆的中心。
椭圆的顶点
①椭圆的对称轴与椭圆的交点称为椭圆的顶点。
②椭圆(a>b>0)与坐标轴的四个交点即为椭圆的四个顶点,坐标分别为A1(-a,0),A2(a,0),B1(0,-b),B2(0,b)。
③线段A1A2,B1B2分别叫做椭圆的长轴和短轴,|A1A2|=2a,|B1B2|=2b。a和b分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长。
椭圆的离心率
①椭圆的焦距与长轴长度的比叫做椭圆的离心率,用e表示,记作.
②因为a>c>0,所以e的取值范围是0<e<1。e越接近1,则c就越接近a,从而越小,因此椭圆越扁;反之,e越接近于0,c就越接近0,从而b越接近于a,这时椭圆就越接近于圆。当且仅当a=b时,c=0,这时两个焦点重合,图形变为圆,方程为x2+y2=a2。
知识点五:椭圆标准方程中的三个量a、b、c的几何意义
椭圆标准方程中,a、b、c三个量的大小与坐标系无关,是由椭圆本身的形状大小所确定的,分别表示椭圆的长半轴长、短半轴长和半焦距长,均为正数,且三个量的大小关系为:a>b>0,a>c>0,且a2=b2+c2。
可借助下图帮助记忆:
a、b、c恰构成一个直角三角形的三条边,其中a是斜边,b、c为两条直角边。
和a、b、c有关的椭圆问题常与与焦点三角形有关,这样的问题考虑到用椭圆的定义及余弦定理(或勾股定理)、三角形面积公式相结合的方法进行计算与解题,将有关线段、、,有关角()结合起来,建立、之间的关系.
知识点六:椭圆两个标准方程几何性质的比较
标准方程
图形
性质
焦点
,
,
焦距
范围
,
,
对称性
关于x轴、y轴和原点对称
顶点
,
,
轴
长轴长=,短轴长=
离心率
知识点诠释:椭圆,(a>b>0)的相同点为形状、大小都相同,参数间的关系都有a>b>0和,a2=b2+c2;不同点为两种椭圆的位置不同,它们的焦点坐标也不相同;
椭圆的焦点总在长轴上,因此已知标准方程,判断焦点位置的方法是:看x2、y2的分母的大小,哪个分母大,焦点就在哪个坐标轴上。
【典例例题】
题型一:椭圆的定义
【典例1-1】(2024·高二·全国·专题练习)如果点在运动过程中,总满足关系式,那么点P的轨迹为( )
A.线段 B.直线 C.椭圆 D.圆
【答案】C
【解析】可设,,则,
可得,
由椭圆的定义可知:点P的轨迹为焦点在轴上的椭圆,且,.
故选:C
【典例1-2】(2024·高二·山东烟台·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为、,若过且斜率不为0的直线交椭圆于A、B两点,则的周长为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题意可得,
的周长为,
故选:D
【变式1-1】(2024·高二·全国·专题练习)已知为两定点,,动点满足,则动点的轨迹是( )
A.椭圆 B.直线 C.圆 D.线段
【答案】D
【解析】因为
所以为线段上的点.
故选:D.
【变式1-2】(2024·高二·江苏徐州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,则的周长为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题知,椭圆,
则长轴,焦距,
的周长为.
故选:D
【变式1-3】(2024·高二·海南省直辖县级单位·期中)已知坐标平面上的两点和,动点P到A、B两点距离之和为常数3,则动点P的轨迹是( )
A.射线 B.线段 C.圆 D.椭圆
【答案】D
【解析】因为,,所以,
因为动点P到A、B两点距离之和为常数3,则,
由椭圆的定义可知动点P的轨迹是椭圆.
故选:D.
题型二:求椭圆的标准方程
【典例2-1】(2024·高二·四川成都·阶段练习)求适合下列条件的椭圆的标准方程 :
(1)已知椭圆的两个焦点坐标分别是,,并且经过点,求它的标准方程
(2)长轴长是短轴长的3倍,且经过点;
【解析】(1)由题意设椭圆的标准方程为,
由解得:.
所以椭圆的标准方程为;
(2)由题意:当椭圆的焦点位于x轴上时,设椭圆的标准方程为,
故,故,此时椭圆的标准方程为,
当椭圆的焦点位于轴上时,设椭圆的标准方程为,
故,故,此时椭圆的标准方程为.
综上所述:椭圆的标准方程为或.
【典例2-2】(2024·高二·全国·期中)已知椭圆的中心在原点,对称轴为坐标轴,且过点,,
(1)求的标准方程;
(2)写出的焦点和顶点坐标.
【解析】(1)设椭圆的方程为(,,),
则,解得,,
椭圆的标准方程为.
(2)椭圆的焦点在轴上,
焦点坐标为,顶点坐标为,.
【变式2-1】(2024·高二·陕西渭南·阶段练习)求两焦点分别为,,且经过点的椭圆标准方程.
【解析】由焦点坐标可知,为轴椭圆,
设所求椭圆的标准方程为
两焦点分别为,,
又椭圆过点,,又
,,
所以椭圆的标准方程为.
【变式2-2】(2024·高二·河北承德·开学考试)已知椭圆:的左、右焦点分别为,,离心率为,过点的直线与椭圆交于,两点,且的周长为,求椭圆的标准方程;
【解析】由题意可得,的周长为,
所以,则,又,
所以椭圆的标准方程为.
【变式2-3】(2024·高二·宁夏银川·期中)求适合下列条件的椭圆的标准方程
(1)经过点,的椭圆标准方程.
(2)焦点在轴上,短轴长为12,离心率为的椭圆标准方程.
【解析】(1)由题意可得椭圆焦点在轴上,且,
故椭圆方程为,
(2)设椭圆方程为,
由题意得,得,而,
解得,
故椭圆方程为
题型三:椭圆的综合问题
【典例3-1】(2024·广西柳州·高二校考期末)若椭圆的两个焦点坐标分别是,并且经过点,过作轴的垂线与椭圆相交于两点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)求三角形的面积.
【解析】(1)由题知焦点坐标分别是,
设椭圆方程为:将代入得:解得,
(2)过作轴的垂线,其方程为,与联立解得:
【典例3-2】(2024·高二课时练习)已知经过椭圆的右焦点的直线的倾斜角为,交椭圆于A、B两点,是椭圆的左焦点,求的周长和面积.
【解析】如下图所示:
由椭圆方程可知,
根据椭圆定义可知,
所以的周长为,
即的周长为;
易知,
又直线的倾斜角为,则,
所以直线的方程为,设
联立整理可得,
由韦达定理可知;
由图可知的面积为;
所以的周长为,面积为
【变式3-1】(2024·高二课时练习)已知椭圆的焦点分别是,点分别为椭圆的长轴端点,点B为椭圆的短轴端点,且.
(1)求椭圆的方程;
(2)求点B与两点,的连线的斜率的乘积;
(3)设点P在这个椭圆上,且,求的长.
【解析】(1)因为椭圆的焦点分别是,所以
又因为,,联立可得,,
所以椭圆的方程为;
(2)由分别为椭圆的长轴端点,所以不妨设,,
由点B为椭圆的短轴端点,所以或,
当时,,,
所以,
当时,,,
所以,
所以点B与两点的连线的斜率的乘积为;
(3)因为点P在这个椭圆上,所以,由小问(1)知,
所以,又,联立可得.
【变式3-2】(2024·高二课时练习)已知椭圆的方程为,若点P在椭圆上,F1,F2为椭圆的两个焦点,且,求的面积.
【解析】由,可知,所以,从而.
在中,由余弦定理得,即,①
由椭圆定义得,②
由①②联立可得,解得.
所以.
题型四:轨迹方程
【典例4-1】(2024·高二·广东珠海·期中)已知在平面直角坐标系xOy中的一个椭圆,它的中心在原点,左焦点,离心率为.已知
(1)求该椭圆的标准方程;
(2)若P是椭圆上的动点,求线段PA中点M的轨迹方程.
【解析】(1)设椭圆的标准方程为,其焦距为,
由左焦点,则得,
离心率为,则,
故椭圆标准方程为;
(2)设,则,,
故,代入中,即,
即线段PA中点M的轨迹方程为.
【典例4-2】(2024·高二·四川成都·阶段练习)已知的两个顶点分别为.
(1)若顶点C为,求BC边上的高所在直线的一般式方程;
(2)若的周长为14,求点C的轨迹方程.
【解析】(1)由,则直线的斜率为,
∴上的高所在的直线的斜率为,又直线过点,
∴所求直线的方程为,即.
(2)的周长为14且,
根据椭圆的定义可知,点的轨迹是以为焦点,以8为长轴长的椭圆,
即,故顶点的轨迹方程为,
又为三角形的顶点,故所求的轨迹方程为.
【变式4-1】(2024·高二·内蒙古赤峰·期中)已知圆,圆.若动圆与圆外切,且与圆内切.
(1)求圆和圆的圆心和半径
(2)求动圆的圆心的轨迹方程.
【解析】(1)圆的圆心为,半径为;
圆的圆心为,半径为.
(2)设动圆的半径为R,
动圆与圆外切且与圆内切,
,,
而,由椭圆的定义可知,动点在以、为焦点,为长轴长的椭圆上,
设椭圆的方程为,半焦距为,
则,,,
又可知圆与圆内切,∴点C不能在切点处,即椭圆应去掉点,
曲线C的方程为.
【变式4-2】(2024·高二·全国·随堂练习)已知圆,圆.若动圆C与圆外切,且与圆内切,求动圆的圆心C的轨迹方程.
【解析】因为圆,圆.
所以为,的半径,,的半径,
设动圆的半径为,
则,,可得为定值,
所以圆心在以、为焦点的椭圆上运动,
由,得,,
所以椭圆方程为,
即动圆圆心的轨迹方程为.
【变式4-3】(2024·高三·全国·专题练习)已知圆,直线过点且与圆交于点B,C,线段的中点为D,过的中点E且平行于的直线交于点P.求动点P的轨迹方程.
【解析】如图所示,
圆心,.
因为D为中点,所以,即,
又,所以,
又E为的中点,所以为线段的垂直平分线,
所以,
所以,
若弦为轴,此时重合,不符合题意,所以不在轴上,
所以动点P的轨迹是以,为焦点的椭圆(左、右顶点除外),
设动点P的轨迹方程为:,其中,,
则,,
所以,
所以动点P的轨迹方程为:.
【变式4-4】(2024·高二·内蒙古赤峰·期中)已知动圆与圆:外切,与圆:内切.
(1)求动圆圆心的轨迹方程;
(2)若点为动圆圆心的轨迹上任意一点,过点做轴垂线,垂足为,求中点的轨迹方程.
【解析】(1)圆:,即,所以圆心,半径
圆:,即,所以圆心,半径
设动圆的圆心,半径为
动圆与圆外切,则.
动圆与圆内切,则
将上面两式相加,可得.
由椭圆的定义知,点的轨迹是以为焦点的椭圆,设其椭圆方程为,则
所以动圆圆心的轨迹方程
(2)设,则,
由点在上可得
所以点的轨迹方程
题型五:椭圆的简单几何性质
【典例5-1】(多选题)(2024·甘肃酒泉·三模)已知椭圆上存在点,使得,其中分别为椭圆的左、右焦点,则该椭圆的离心率可能为( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【解析】因为,又,所以,,
又,即,
所以,则,又,所以,故符合题意的有BCD.
故选:BCD
【典例5-2】(多选题)(2024·河南开封·三模)椭圆的焦点为,,上顶点为A,直线与C的另一个交点为B,若,则( )
A.C的焦距为2 B.C的短轴长为
C.C的离心率为 D.的周长为8
【答案】ABD
【解析】由于,所以,
故,
因此,故,
所以椭圆,
对于A,焦距为,故A正确,
对于B,短轴长为,B正确,
对于C,离心率为,C错误,
对于D,的周长为,D正确,
故选:ABD
【变式5-1】(多选题)(2024·高二·辽宁朝阳·阶段练习)若实数数列:成等差数列,则圆锥曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】实数数列:成等差数列,故,解得或3,
当时,即为,是椭圆,则的离心率为;
当时,即为,是椭圆,则的离心率为,
故选:BD
【变式5-2】(多选题)(2024·高二·浙江杭州·期中)已知椭圆的离心率,则的值可能是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】因为,可得,
当椭圆的焦点在轴上时,则,解得;
当椭圆的焦点在轴上时,则,解得.
综上所述,或.
故选:BC.
【变式5-3】(多选题)(2024·高二·陕西西安·期末)已知椭圆的一个焦点为为上一动点,则( )
A.的短轴长为7 B.的最大值为
C.的长轴长为6 D.的离心率为
【答案】CD
【解析】由标准方程可知,,,
所以,,.
所以短轴长为,长轴长为,即选项C正确,A错误;
离心率,即D正确;
由椭圆性质得, 故选项B错误.
故选:CD.
题型六:求椭圆的离心率
【典例6-1】(2024·高二·上海青浦·期末)已知中,,,,则以A、B为焦点,经过点C的椭圆的离心率为 .
【答案】/
【解析】由已知,所以,
又点C在椭圆上,所以,所以,
所以椭圆的离心率为.
故答案为:.
【典例6-2】(2024·高二·上海·期末)点是椭圆的左、右顶点,是椭圆上不同于的任意一点,若直线的斜率之积为,则椭圆的离心率为 .
【答案】/
【解析】由题意方程可知,,,设,
所以,,则,整理得:,①,
又,得,即,②,
联立①②,得,即,解得.
故答案为:.
【变式6-1】(2024·高二·安徽淮北·阶段练习)已知椭圆的左焦点为上关于原点对称的两点满足,若的值为,则的离心率为 .
【答案】/
【解析】设是椭圆的右焦点,连接,
依题意,根据椭圆的对称性可知四边形是矩形,
所以,
根据椭圆的定义有,
在直角三角形中,,
.
故答案为:
【变式6-2】(2024·高二·全国·专题练习)已知椭圆C:的左、右焦点分别是F1,F2,过右焦点F2且斜率为1的直线与椭圆相交于A,B两点,若满足,则椭圆的离心率为 .
【答案】/
【解析】根据平面向量共线的坐标表示公式,结合一元二次方程根与系数、椭圆的离心率公式进行求解即可.
设,
由,
设A(x1,y1),B(x2,y2),F2(c,0),
设直线的方程为,代入椭圆的方程中,
得,
因为,
所以有,而,
所以有,
于是有
故答案为:
【变式6-3】(2024·高二·广东佛山·阶段练习)已知椭圆,的上顶点为,两个焦点为,是等边三角形,椭圆的离心率是 .
【答案】/0.5
【解析】设椭圆的焦距,
是等边三角形,的上顶点为,
,
,
,
,
故答案为:.
题型七:求椭圆离心率的取值范围
【典例7-1】(2024·高二·甘肃兰州·期末)如图,已知椭圆的左、右焦点为、,是椭圆上一点,在上,且满足,,为坐标原点,则椭圆离心率的取值范围是 .
【答案】
【解析】设,,又,,
所以,,又,得到,
即,得到,,所以,
因为,,
又,所以,整理得,
由,消得,
解得或,又,所以舍去,
所以,即,
整理得,解得,又,
所以,
故答案为:.
【典例7-2】(2024·高二·四川成都·期末)已知分别为椭圆的左、右焦点,A为右顶点,B为上顶点,若在线段AB上有且仅有一个点P使,则椭圆离心率的取值范围为 (写成集合或区间形式).
【答案】
【解析】直线AB方程为,设点P的坐标为,
,故,
所以点P在以原点为圆心,为半径的圆M上,
① 圆M与直线AB相切,则原点到直线的距离等于半径,
,即,,
方程两边同除以得,,解得,
故,
②若,,解得,
综上,的取值范围为.
故答案为:.
【变式7-1】(2024·高二·湖南长沙·阶段练习)已知,分别是椭圆:的左、右焦点,若椭圆上存得线段的中垂线恰好经过焦点,则椭圆离心率的取值范围是
【答案】
【解析】
如图,线段的中垂线经过,
,即椭圆上存在一点,使得.
,
.
故答案为:.
【变式7-2】(2024·高二·广东深圳·期中)已知椭圆C:()的左、右两焦点分别是、,其中.椭圆C上存在一点,满足,则椭圆的离心率的取值范围是
【答案】
【解析】设点,
则,
即,所以点在以为圆心,半径为的圆上,
又因为点在椭圆上,所以圆与椭圆有交点,
根据对称性可知,即,
所以,即椭圆离心率,
故答案为:
【变式7-3】(2024·高二·广东深圳·期末)设椭圆的左右焦点分别为,,焦距为,点在椭圆的内部,椭圆上存在点使得成立,则椭圆的离心率的取值范围为 .
【答案】
【解析】点在椭圆的内部,则,
.
因为,
当是的延长线与椭圆的交点时等号成立,
由于椭圆上存在点使得成立,
所以,
综上所述,离心率的取值范围是.
故答案为:
【变式7-4】(2024·陕西西安·一模)已知椭圆的上顶点为A,B、C在椭圆上,△ABC为等腰直角三角形,A为直角,若这样的△ABC有且只有一个,则该椭圆的离心率的取值范围为 .
【答案】
【解析】由椭圆可知,
易知,直线与的斜率存在且不为0,
故可设直线方程为,直线方程为,
联立消元得,
解得,
同理,联立可解得,
由题知,,
所以,即,
整理得,
因为为上述方程的根,
所以,要使满足条件的△ABC有且只有一个,方程没有实数解,或者有两个相等的根.
当时,解得,
当时,解得,此时方程的根为1.
综上,.
所以,.
故答案为:
题型八:由椭圆离心率求参数的取值范围
【典例8-1】(2024·四川乐山·高二校考期中)已知焦点在y轴上的椭圆,其离心率为,则实数m的值是___________.
【答案】/0.25
【解析】因为焦点在y轴上的椭圆,故,
又,所以.
故答案为:
【典例8-2】(2024·全国·高二专题练习)已知椭圆C的离心率为,则椭圆C的长轴长与短轴长的比值为______.
【答案】/
【解析】由题设,解得,
所以长轴长与短轴长的比值为.
故答案为:
【变式8-1】(2024·全国·高二专题练习)若椭圆和椭圆的离心率相同,且,给出如下四个结论:
①椭圆和椭圆一定没有公共点;
②;
③;
④.
则所有结论正确的序号是_____.
【答案】①②
【解析】设,由已知可得,则,
所以,,则,②对;
在椭圆上任取一点,则,
所以,,即点在椭圆内,①对;
因为,则,即,③错;
因为,即,④错.
故答案为:①②.
【变式8-2】(2024·浙江·高二期末)椭圆的离心率是椭圆上关于轴都不对称的两点,线段的垂直平分线与x轴交于点,若的中点为,则的值为_______.
【答案】
【解析】设,,则,
因为,所以,
由得,得,
所以,
又线段的垂直平分线与x轴交于点,
所以,所以,解得.
故答案为:.
【变式8-3】(2024·全国·高二专题练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,,右顶点为,且离心率为,求短轴长为______.
【答案】
【解析】由题意,椭圆的右顶点为,可得,
又由椭圆的离心率为,即,可得,
所以,所以,即椭圆的短轴长为.
故答案为:.
题型九:椭圆中的范围与最值问题
【典例9-1】(2024·高二·山东济宁·期末)若椭圆:的左、右焦点分别为,,为C上的任意一点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】易知椭圆的参数方程为(是参数),,
故,,,
故设,由两点间距离公式得,
,
故,
而,,故,即,故B正确
故选:B
【典例9-2】(2024·高二·黑龙江哈尔滨·期末)已知椭圆的左焦点为为上任意一点,则的最大值为( )
A.5 B.9 C.10 D.18
【答案】B
【解析】易知,
设,则,可得,
所以
;
由二次函数性质可得当时,取得最大值为9.
故选:B
【变式9-1】(2024·高二·四川绵阳·阶段练习)已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,M为C上任意一点,N为圆E:上任意一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】如图,M为椭圆C上任意一点,则,
又因为N为圆E:上任意一点,
,
当且仅当M、N、E、共线且M、N在E、之间时等号成立.
由题意知,,,则,
所以的最小值为.
故选:B.
【变式9-2】(2024·高二·湖北·期中)点是椭圆上任一动点,定点,F为右焦点,则的最小值为( )
A.1 B.3 C. D.
【答案】D
【解析】依题意,设为椭圆的左焦点,
因为椭圆,则,,
所以,
故选:D.
【变式9-3】(2024·高二·浙江·期中)已知点为椭圆:的右焦点,点是椭圆上的动点,点是圆上的动点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】如下图所示:
在椭圆中,,
则,
圆的圆心,半径,
圆心为椭圆的左焦点,由椭圆定义可得,
,
由椭圆的几何性质可得,即,
由圆的几何性质可得,
所以,
所以的最小值是.
故选:C.
【变式9-4】(2024·高二·全国·竞赛)在中,,已知点,则的最大值为( ).
A. B. C.4 D.8
【答案】A
【解析】因为,所以,
所以点的轨迹是以点为焦点,长轴为8的椭圆.
所以当且仅当点是椭圆的上下顶点,最大,面积最大值为.
故选:A.
题型十:焦点三角形
【典例10-1】(2024·高二·天津·阶段练习)设是椭圆的两个焦点,是椭圆上的点,且,则的面积为( )
A.8 B.6 C.4 D.2
【答案】B
【解析】由可得:,
则椭圆得长轴长为,
,
可设,,
由题意可知,,
,,,
△是直角三角形,
其面积.
故选:B.
【典例10-2】(2024·高二·四川德阳·期末)设、是椭圆:的两个焦点,点P在C上,若为直角三角形,则的面积为( )
A. B. C.或1 D.1或
【答案】D
【解析】由已知,若是直角三角形,则直角顶点可能是点P,
;
若是直角三角形,则直角顶点可能是焦点(或)为直角顶点,
此时(或),.
故选:D.
【变式10-1】(2024·高二·湖北·期末)已知椭圆()的两焦点分别为、.若椭圆上有一点P,使,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
如图,不妨设,由点在椭圆上可得:①,
由余弦定理可得:,化简得:②,
由①式两边平方再减去②式,得:,
于是的面积为.
故选:D.
【变式10-2】(2024·高二·山西大同·期末)已知,分别是椭圆的左、右焦点,点在椭圆上,是坐标原点,且,则的面积等于( )
A. B. C. D.3
【答案】C
【解析】椭圆的半焦距,则,设点,
于是,消去得,
所以的面积.
故选:C
【变式10-3】(2024·高三·陕西西安·阶段练习)设,是椭圆C:的两个焦点,点P是C上的一点,且,则的面积为( )
A.3 B. C.9 D.
【答案】B
【解析】由题设,,可得,
,
由,,则,即,
所以的面积.
故选:B
【变式10-4】(2024·陕西咸阳·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,过的直线与交于两点,若,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设,则,所以,
因为,即,故,
所以,
所以,故,即,
所以.
故选:B.
【变式10-5】(2024·高二·江西·开学考试)已知,分别是椭圆C:的左,右焦点,M是椭圆C上一点,且,则=( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由椭圆的方程,得,,因为,所以,
又在椭圆C上,所以,解得,即,
,所以.
故选:C.
【过关测试】
1.(2024·高二·广东清远·期末)椭圆上一点与它的一个焦点的距离等于4,则点与另一个焦点的距离等于( )
A.2 B.6 C.8 D.16
【答案】D
【解析】椭圆中,所以,
由椭圆的定义可得,
又,所以,即点到另一个焦点的距离是16.
故选:D.
2.(2024·高二·江苏盐城·期中)点在椭圆上,则等于( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【答案】A
【解析】因为椭圆的标准方程为:,所以该椭圆的交点在轴上,且,,
所以,所以焦点坐标为:和.
因为表示点到两点和的距离之和;
根据椭圆的定义,所以.
故选:A.
3.(2024·高二·四川巴中·期末)已知椭圆的焦点在x轴上,,,则其标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由,可得,
由于焦点在x轴上,所以椭圆方程为,
故选:A
4.(2024·高二·江苏宿迁·期中)如图,椭圆的右顶点为A,上顶点为B,从椭圆上一点P向x轴作垂线,垂足恰为左焦点,若,,则椭圆C的标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由题意得,
当时,,解得,故,
所以,
因为,所以,即,解得,
故,
所以,解得,
所以,
椭圆C的标准方程为.
故选:A
5.(2024·广西柳州·二模)已知椭圆C的焦点为,过的直线与C交于P,Q两点,若,则椭圆C的标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】如图,由已知可设,又因为
根据椭圆的定义,
在中由余弦定理得,所以
故椭圆方程为:
故选:B
6.(2024·高二·河北承德·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为,P为椭圆C上一点,的最小值为1,且的周长为34,则椭圆C的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为的最小值为1,所以.
因为的周长为34,所以,
所以.因为,
所以,所以椭圆C的标准方程为.
故选:C.
7.(2024·高二·浙江·期中)在平面直角坐标系中,已知两点,,点为动点,且直线与的斜率之积为,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设,,,
,,
由,得.
即.
动点的轨迹方程为.
故选:B.
8.(2024·高二·湖北黄冈·阶段练习)已知三角形的周长为,且,,则顶点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】因为、,所以,
又因为的周长为,得,
由椭圆的定义可知:顶点的轨迹是一个以为焦点的椭圆的一部分,
且椭圆中,
,,即,
椭圆方程为,
因为时,三点共线,不能构成三角形.
顶点的轨迹方程为,
故选:C.
9.(2024·高二·贵州黔南·期末)若动点满足方程,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由动点满足方程,
根据椭圆的定义,可得点的轨迹是以为焦点的椭圆,
且,可得,则,
所以动点P的轨迹方程为.
故选:A.
10.(2024·高二·吉林长春·期末)已知是椭圆的上顶点,点是椭圆上的任意一点,则的最大值为( )
A.2 B. C. D.
【答案】C
【解析】设,,且,
所以
,
又因为,所以当时取最大值,
所以,
故选:C.
11.(2024·高二·江苏南通·阶段练习)为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【解析】设,
则
,
由于,故当时,取最小值,
故选:D
12.(2024·高二·河北·阶段练习)已知椭圆:,的右焦点为F,P为椭圆上任意一点,点A的坐标为,则的最大值为( )
A. B.5 C. D.
【答案】B
【解析】如图,
设椭圆C的左焦点为,由由椭圆定义可得,,
所以
.
故选:B.
13.(2024·高二·江苏南京·期末)已知点 在椭圆 上,点 ,则 的最大值为( )
A. B.4 C. D.5
【答案】C
【解析】
作椭圆的左焦点,则,
当且仅当点为线段的延长线与椭圆的交点时取得,由两点间距离公式得,
故,C正确,
故选:C
14.(2024·高二·全国·期中)已知椭圆的左焦点为,为上的动点,点,则的最大值为( )
A. B. C.3 D.
【答案】C
【解析】由椭圆方程可知:,
设右焦点为,则,,且,即,
如图所示,
可得:,
当且仅当在线段上时,等号成立,
所以的最大值为3.
故选:C.
15.(2024·高二·福建宁德·期末)已知是椭圆上一动点,是圆上一动点,点,则的最大值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】B
【解析】如图,由题意,椭圆的焦点为,,
则圆的圆心是椭圆的左焦点,由椭圆定义得,所以,
又,
所以.
故选:B.
16.(2024·高二·河南郑州·开学考试)已知为椭圆上的点,分别为椭圆的左、右焦点,椭圆的离心率为的平分线交线段于点,则( )
A.2 B. C. D.
【答案】A
【解析】因为的平分线交线段于点,所以,
由正弦定理得,.
又因为,
所以,即.
不妨设,则,
则,解得,
所以.
故选:A.
17.(2024·四川成都·二模)设为坐标原点,为椭圆的两个焦点,点在上,,则( )
A. B. C.2 D.
【答案】A
【解析】由椭圆的定义可得,
在 中,由余弦定理,
又 ,可得:
,即,
即,即,
则,
故选:A.
18.(2024·高二·吉林·期末)已知椭圆方程为,P为椭圆上一点,若,为的内切圆,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
由椭圆定义及圆切线性质知:.
故选:B
19.(多选题)(2024·高二·广东湛江·阶段练习)已知椭圆,且两个焦点分别为,,是椭圆上任意一点,以下结论正确的是( )
A.椭圆的离心率为 B.的周长为12
C.的最小值为3 D.的最大值为16
【答案】BD
【解析】椭圆,则
对于A:,故A错误;
对于B:的周长为,故B正确;
对于C:的最小值为,故C错误;
对于D:,当且仅当时等号成立,故D正确.
故选:BD.
20.(多选题)(2024·高二·安徽芜湖·期中)若椭圆绕其对称中心旋转,所得新椭圆的两个顶点恰好是旋转前椭圆的两个焦点,就称该椭圆为“对称椭圆”.下列是“对称椭圆”的方程有( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】因为新椭圆的两个顶点恰好是旋转前椭圆的两个焦点,
所以,即,
对于A,,则,所以,所以A正确,
对于B,,则,所以,所以B错误,
对于C,,则,所以,所以C正确,
对于D,,则,所以,所以D错误,
故选:AC
21.(多选题)(2024·高二·河北石家庄·期末)已知椭圆C:的左右焦点分别为,,P是椭圆C上的动点,点,则下列结论正确的是( )
A. B.面积的最大值是
C.椭圆C的离心率为 D.最小值为
【答案】ACD
【解析】A选项,由题意得,
由椭圆定义可得,A正确;
B选项,当在上顶点或下顶点时,面积最大,
最大值为,B错误;
C选项,离心率,C正确;
D选项,因为,所以点在椭圆内,连接,
由椭圆定义可知,故,
故,
当三点共线且在之间时,取得最小值,
最小值为,
所以最小值为,D正确.
故选:ACD
22.(多选题)(2024·高二·全国·专题练习)若椭圆的一个焦点坐标为(0,1),则下列结论中正确的是( )
A.m=2 B.椭圆C的长轴长为
C.椭圆C的短轴长为2 D.椭圆C的离心率为
【答案】ACD
【解析】对于A项,由题意,椭圆的焦点在轴上,且,,由已知可得,
解得m=2或m=-1(舍去),故A项正确;
对于B项,C项,把的值代入椭圆方程即得:.则,
即椭圆C的长轴长为,短轴长为,故B项错误;C项正确;
对于D项,即a=,b=,则, 则离心率为,故D项正确.
故选:ACD.
23.(多选题)(2024·高二·河南开封·期末)已知椭圆与直线相交于两个不同的点,点为线段的中点,则( )
A. B.或
C.弦长的最大值为 D.点一定在直线上
【答案】AD
【解析】设两点的坐标为:,
联立椭圆与直线的方程,
得:,
由判别式,得,即,选项A正确,选项B不正确;
韦达定理:,
弦长,
当时,弦长取最大值,,选项C不正确;
由直线,线段中点的坐标为,
即,所以点的坐标满足直线方程,选项D正确.
故选:AD.
24.(2024·高二·山西吕梁·期末)已知为坐标原点,动点满足,其中,且,则动点的轨迹方程是 .
【答案】
【解析】设动点,
因为动点满足,其中,
所以,
所以解得,,
因为,
所以,整理得.
故答案为:.
25.(2024·高二·宁夏石嘴山·阶段练习)已知圆E:,点,P是圆E上的任意一点,线段PF的垂直平分线和半径PE相交于点Q,则动点Q的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】连结QF,根据题意,,
则,
故Q的轨迹是以E,F为焦点,长轴长为4的椭圆,
设椭圆方程为,则有
所以,则,
所以点Q的轨迹方程为.
故答案为: .
26.(2024·高二·河南信阳·期末)圆与的位置关系为 ;与圆,都内切的动圆圆心的轨迹方程为 .
【答案】 内含
【解析】依题意,圆心,半径,圆心,半径,
所以,则两圆内含;
设动圆的圆心,半径为,则,
,
依椭圆的定义知,的轨迹为椭圆,其中,
又,
所以的轨迹方程为.
故答案为:内含;.
27.(2024·高二·全国·专题练习)已知△ABC的两个顶点坐标分别是和,边AB,AC所在直线的斜率的乘积是,则顶点A的轨迹方程为
【答案】
【解析】设顶点A的坐标为,依题意,,整理得,
所以顶点A的轨迹方程为.
故答案为:
28.(2024·高二·上海·期末)已知椭圆上有一点,是轴上的定点,若有一点满足,则的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】设是所求轨迹上的一点,且,
因为,且,可得,
即,可得,
代入椭圆,可得,整理得,
所以点的轨迹方程为.
故答案为:.
29.(2024·高二·上海·期中)设,分别是椭圆的右顶点和上焦点,点在上,且,则的离心率为 .
【答案】
【解析】根据题意可得,设,
,,,
又点在椭圆上,
,∴椭圆的离心率为.
故答案为:.
30.(2024·高二·河北张家口·阶段练习)几何体结构素描是学习素描最重要的一个阶段.某同学在画“切面圆柱体”(用不平行于圆柱底面的平面去截圆柱,圆柱底面与截面之间的部分叫做切面圆柱体)的过程中,发现“切面”是一个椭圆,若切面所在平面与底面成角,则该椭圆的离心率为 .
【答案】/
【解析】如图所示:切面与底面的二面角的平面角为,
故,
设圆半径为,则,
设椭圆的长轴长及短轴长分别为,故,
故,所以.
故答案为:
31.(2024·高二·广东梅州·期末)天宫空间站的建成,标志着我国独立掌握了近地轨道大型航天器在轨组装建造技术,具备了开展空间长期有人参与科学技术实(试)验的能力,为不断推动我国空间科学、空间技术的创新发展,为建设航天强国、提升我国在国际载人航天领域的影响力提供了重要支墇.设某航天器轨道可近似为一个以地心为其中一个焦点的椭圆,其近地点距地面约为,远地点距地面约为,地球半径约为,则此航天器轨道的离心率为 .
【答案】
【解析】设椭圆的半长轴为a,半焦距为c.
则根据题意得,解得,
故此航天器轨道的离心率为
故答案为:
32.(2024·高三·宁夏石嘴山·阶段练习)过椭圆左焦点 F作x轴的垂线,交椭圆于 P,Q两点,A是椭圆与x轴正半轴的交点,且,则该椭圆的离心率是 .
【答案】/
【解析】结合题意:当时,可得到,,
所以,
因为,所以,即,
整理得,即,
解得:.
故答案为:.
33.(2024·高二·安徽芜湖·期中)已知椭圆的左右顶点分别为,,上下顶点分别为,,且以线段为直径的圆与直线相切,则椭圆的离心率是 .
【答案】/
【解析】如图所示,椭圆上下定点,
所以以线段为直径的圆方程为,
又因为圆与直线相切,
所以圆心到直线的距离为,
故,即,
所以离心率.
故答案为:.
34.(2024·高二·江苏南通·期中)设椭圆C:的上顶点为A,左、右焦点分别为,连接并延长交椭圆C于点P,若,则该椭圆的离心率为 .
【答案】
【解析】依题意,,由,
得:,而,
于是得,
令椭圆半焦距为c,有,如图,
在中,由余弦定理得:,
即,整理得,
因此,解得,
所以椭圆的离心率为.
故答案为:
35.(2024·高二·江苏·开学考试)已知点P是椭圆C: 上动点,点A是椭圆C的上顶点.当P为下顶点时,取到最大值,则椭圆C的离心率的取值范围为 .
【答案】
【解析】由题意, ,设 ,因为 , ,
所以 ,
,因为当 时, 取得最大值,所以 ,
可得 ,即 .
故答案为: .
36.(2024·高二·河南·期中)设是椭圆的上顶点,若上的任意一点P都满足,则的离心率的取值范围是 .
【答案】
【解析】设,,,则,即,
故,即,
,故,,解得,
,离心率的取值范围为,
故答案为:.
37.(2024·高二·安徽亳州·阶段练习)已知椭圆E:的左、右焦点分别为A,B,若E上存在点P满足:,则E的离心率的取值范围是 .
【答案】
【解析】设椭圆E的上顶点为Q,
则,则,
又因为,则,
即E的离心率的取值范围是.
故答案为:.
38.(2024·高二·河南许昌·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为是椭圆上一点,是以为底边的等腰三角形,且,则该椭圆的离心率的取值范围是 .
【答案】
【解析】因为是以为底边的等腰三角形,
所以,所以,
,,
在中,由余弦定理得:,
故,即,
即,
不等式,即,
解得(舍去)或
不等式,即
所以.
故答案为:
39.(2024·高二·江苏常州·期末)已知椭圆的离心率为,点,若椭圆上存在四个不同的点到点的距离相等,则的取值范围为 .
【答案】
【解析】由题意知,在椭圆上存在四个不同的点到点的距离相等,由对称性知,在直线右侧要存在两个点到的距离相等,
不妨设轴上方椭圆上的点为,即,得,
所以,,
要满足题意,由二次函数的对称性可知需在内对于总能取到两个不同的的值,即等价于二次函数对称轴在的范围内即可,
所以,即,即,即,
化简得,即,
即,解得,
又因为,所以.
故答案为:.
40.(2024·高二·四川绵阳·阶段练习)已知圆:,圆:.若动圆与外切,且与圆内切.
(1)判断圆和的位置关系;
(2)求动圆的圆心的轨迹方程.
【解析】(1)圆的圆心为,半径为;
圆的圆心为,半径为,
可得,可知,
所以圆和内切.
(2)设动圆的半径为R,
因为动圆与圆外切且与圆内切,
则,且,
由椭圆的定义可知,动点在以、为焦点,为长轴长的椭圆上,
设椭圆的方程为,半焦距为,
则,,则,
又因为圆与圆内切,则点C不能在切点处,即椭圆应去掉点,
所以动圆的圆心的轨迹方程为.
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