内容正文:
专题03 椭圆
椭圆的定义
1.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知,是椭圆的左、右两个焦点,为椭圆上一点,且,则点到轴的距离为( )
A.1 B.2 C. D.
2.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知图O的半径为定长r,A是圆O内一个定点,P是圆上任意一点,线段AP的垂直平分线和半径OP相交于点Q,当点P在圆上运动时,点Q的轨迹是( )
A.圈 B.椭圆 C.双曲线的一支 D.双曲线的两支CB
3.(23-24高二上·山东青岛·期中)在平面上,动点与两个定点,的距离之和为,若,则点的轨迹为( )
A.线段 B.两条射线 C.椭圆 D.不存在
4.(23-24高二上·山东泰安·期中)已知点,直线与椭圆相交于两点,则的周长为( )
A.2 B.8 C.12 D.16
求椭圆的方程
5.(23-24高二上·山东·期中)已知椭圆的两个焦点为,,M是椭圆上一点,若,,则该椭圆的方程是( )
A. B. C. D.
6.(23-24高二上·山东青岛·期中)过点,且与椭圆有相同的焦点的椭圆标准方程是 .
7.(23-24高二上·山东济南·期中)已知椭圆的焦点在轴上,其上任意一点到两焦点的距离和为,焦距为,则此椭圆的标准方程为 .
8.(23-24高二上·山东枣庄·期中)已知椭圆的焦距是6,且椭圆上的点到两个焦点的距离之和等于10,则椭圆的标准方程是 .
9.(23-24高二上·山东枣庄·期中)求满足下列条件的椭圆的标准方程.
(1)两个焦点的坐标分别为,并且椭圆经过点.
(2)已知椭圆,四点,,,中恰有三点在椭圆C上,求C的方程.
表示椭圆的条件
10.(23-24高二上·山东济宁·期中)方程表示焦点在x轴上的椭圆,则( )
A. B.
C. D.
11.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知方程表示的曲线是椭圆,则的取值范围( )
A. B. C. D.
焦点三角形问题
12.(23-24高二上·山东泰安·期中)若椭圆上一点P与椭圆的两个焦点的连线互相垂直,则的面积为 .
13.(多选题)(23-24高二上·山东·期中)已知是椭圆的两个焦点,点在上,,则( )
A.的周长为6 B.的面积为
C.内切圆的半径为 D.
14.(多选题)(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆分别为它的左右焦点,分别为它的左右顶点,点是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的有( )
A.存在使得
B.的最小值为
C.直线与直线斜率乘积为定值
D.,则的面积为9
15.(23-24高二上·山东德州·期中)已知椭圆C:,椭圆C的一顶点为A,两个焦点为,,的面积为,焦距为2,过,且垂直于的直线与椭圆C交于D,E两点,则的周长是( )
A. B.8 C. D.16
16.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知的顶点B、C在椭圆上,顶点A是椭圆的一个焦点,且椭圆的另外一个焦点在BC边上,则的周长是( ).
A. B.6 C. D.12
17.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆:的左、右焦点分别为,,为椭圆上的一个动点,若,则的面积为( )
A. B. C. D.
18.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆,,为两个焦点,为原点,为椭圆上一点,,则( )
A. B. C. D.1
焦半径问题
19.(23-24高二上·山东威海·期中)已知是椭圆的两个焦点,点M在C上,则的最大值为 .
20.(多选题)(23-24高二上·山东临沂·期中)已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,点P在椭圆C上,且的最大值为4,最小值为2,则( )
A.椭圆C的离心率为
B.的周长为8
C.若,则的面积为8
D.若,则
21.(多选题)(23-24高二上·山东淄博·期中)设,分别为椭圆的左、右焦点,直线过且交椭圆于A,B两点,则以下说法正确的是( )
A.的周长为定值8 B.的最大值4
C.|AB|的最小值为 D.若面积为1,则
22.(多选题)(23-24高二上·山东济南·期中)设椭圆C:的焦点为、,M在椭圆上,则( )
A. B.的最大值为7,最小值为1
C.的最大值为16 D.△面积的最大值为10
椭圆的简单几何性质
23.(多选题)(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆C:的焦点分别为.设直线与椭圆C交于两点,且点为线段MN的中点,则下列说法正确的是( )
A. B.椭圆C的离心率为
C.直线的方程为 D.的周长为
24.(多选题)(23-24高二上·山东日照·期中)如图所示,用一个与圆柱底面成角的平面截圆柱面得到一个椭圆.若圆柱的底面圆半径为2,,则( )
A.椭圆的长轴长等于4
B.椭圆的离心率为
C.椭圆的标准方程可以是
D.椭圆上的点到一个焦点的距离的最小值为
25.(多选题)(23-24高二上·山东青岛·期中)通常称离心率为的椭圆为“黄金椭圆”.已知椭圆,,分别为左、右顶点,,分别为上、下顶点,,分别为左、右焦点,为椭圆上一点,则满足下列条件能使椭圆为“黄金椭圆”的有( )
A. B.
C.四边形的内切圆过焦点, D.轴,且
26.(多选题)(23-24高二上·山东临沂·期中)已知椭圆E:的左、右焦点分别为,,P是椭圆上异于左、右顶点的任意一点,则( )
A.周长为14 B.面积最大值为12
C.存在点P使得 D.不可能是等腰直角三角形
27.(多选题)(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆分别为它的左右焦点,点是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的有( )
A.点到右焦点的距离的最大值为9
B.焦距为10
C.若,则的面积为9
D.的周长为20
椭圆的实际应用
28.(多选题)(23-24高二上·山东济宁·期中)“嫦娥四号”探测器成功实现人类历史上首次月球背面软着陆,标志着我国航天事业取得又一重大成就.如图所示,假设“嫦娥四号”卫星沿地月转移轨道飞向月球后,在月球附近一点变轨进入以月球球心为一个焦点的椭圆轨道Ⅰ绕月飞行,之后卫星在点第二次变轨进入仍以为一个焦点的椭圆轨道Ⅱ绕月飞行,若用和分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的焦距,用和分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的长轴长,结合图中的轨道Ⅰ和轨道Ⅱ,下列式子正确的是( )
A. B.
C. D.
29.(23-24高二上·山东菏泽·期中)明朝的一个葡萄纹椭圆盘如图(1)所示,清朝的一个青花山水楼阁纹饰椭圆盘如图(2)所示,北宋的一个汝窑椭圆盘如图(3)所示,这三个椭圆盘的外轮廓均为椭圆.已知图(1),(2),(3)中椭圆的长轴长与短轴长的比值分别为,,,设图(1),(2),(3)中椭圆的离心率分别为,,,则( )
A. B. C. D.
30.(23-24高二上·山东青岛·期中)人造地球卫星的运行轨道是以地心为焦点的椭圆.设地球的半径为,卫星近地点、远地点离地面的距离分别为,,则卫星轨道的离心率等于( )
A. B. C. D.
直线与椭圆的位置关系
31.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知椭圆的中心在原点,一个焦点为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知直线l平行于直线DF,且l与椭圆有且只有一个公共点M,求l的方程
32.(23-24高二上·山东济南·期中)直线l:与椭圆C:的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.不能确定
33.(23-24高二上·山东滨州·期中)已知直线,椭圆,则直线与椭圆的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.无法确定
弦长问题
34.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知焦点在轴上,焦距为的椭圆经过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若倾斜角为的直线交椭圆于A,两点,且,求直线的方程.
35.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知椭圆的两个焦点分别为,且椭圆过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点作直线交椭圆于两点,是弦的中点,求直线的方程及弦的长度.
36.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆的焦距和短轴长相等,上顶点为.
(1)求的方程;
(2)过点斜率为的直线与椭圆交于不同的两点、,且,求的值.
37.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知椭圆的中心在原点,焦点在轴上,长轴长为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线的斜率为1,经过点,且与椭圆交于,两点,若,求值.
点差法
38.(23-24高二上·山东临沂·期中)椭圆与直线相交于,两点,过的中点与坐标原点的直线的斜率为2,则 .
39.(23-24高二上·山东·期中)已知中心在原点,半焦距为4的椭圆(,,)被直线方程截得的弦的中点横坐标为,则椭圆的标准方程为( )
A. B.
C.或 D.或
40.(23-24高二上·山东济宁·期中)已知椭圆,其右焦点为,过点F的直线交E于A,B两点,若AB的中点坐标为,则E的方程为( )
A. B.
C. D.
41.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆上两点,若的中点为,直线的斜率等于,则直线的斜率等于( )
A. B. C. D.
42.(23-24高二上·山东菏泽·期中)在平面直角坐标系xOy中,动圆P和圆:内切,且与圆:外切,记动圆P的圆心轨迹为E.
(1)求轨迹E的方程;
(2)若直线l:与E交于不同的两点M、N,线段MN的中点记为A,且线段MN的垂直平分线过定点,求k的取值范围.
离心率问题
43.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知椭圆上一点A关于原点的对称点为B,F为其右焦点,若,设,且,则该椭圆离心率e的最大值为 .
44.(23-24高二上·山东·期中)已知焦点在轴上的椭圆,点,当时,上有且仅有一点到点的距离最小,则的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
45.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知椭圆,为其左焦点,直线与椭圆交于点、,且.若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
46.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知右焦点为F的椭圆E:上的三点A,B,C满足直线AB过坐标原点,若于点F,且,则E的离心率是( )
A. B. C. D.
47.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知F是椭圆的一个焦点,若存在直线与椭圆相交于A,B两点,且,则椭圆离心率的取值范围是( ).
A. B. C. D.
48.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆的右焦点为F,短轴的一个端点为M,直线交椭圆E于A,B两点.若,点M到直线l的距离不小于,则椭圆E的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
49.(23-24高二上·山东威海·阶段练习)是椭圆的两个焦点,P是椭圆C上异于顶点的一点,I是的内切圆圆心,若的面积等于的面积的3倍,则椭圆C的离心率为( )
A. B. C. D.
定点问题
50.(23-24高二上·山东淄博·期中)阅读下列有关光线的入射与反射的两个事实现象:现象(1)光线经平面镜反射满足入射角与反射角相等(如图);现象(2)光线从椭圆的一个焦点出发经椭圆反射后通过另一个焦点(如图).试结合,上述事实现象完成下列问题:
(1)有一椭圆型台球桌,长轴长为,短轴长为.将一放置于焦点处的桌球击出.经过球桌边缘的反射(假设球的反射完全符合现象(2)),后第一次返回到该焦点时所经过的路程记为,求的值;
(2)过点的直线(直线斜率不为)与焦点在轴,且长轴长为,短轴长为的椭圆交于、两点,是否存在定点,使得直线与斜率之积为定值,若存在求出坐标;若不存在,请说明理由;
(3)结论:椭图上任点处的切线的方程为.在直线上任一点向(2)中的椭圆引切线,切点分别为,.求证:直线恒过定点.
51.(23-24高二上·山东·期中)“工艺折纸”是一种把纸张折成各种不同形状物品的艺术活动,在我国源远流长,某些折纸活动蕴含丰富的数学知识,例如:用一张圆形纸片,按如下步骤折纸(如图):
步骤1:设圆心是,在圆内异于圆心处取一定点,记为;
步骤2:把纸片折叠,使圆周正好通过点(即折叠后图中的点与点重合);
步骤3:把纸片展开,并留下一道折痕,记折痕与的交点为;
步骤4:不停重复步骤2和3,就能得到越来越多的折痕.
现取半径为4的圆形纸片,设点到圆心的距离为,按上述方法折纸.以线段的中点为原点,线段所在直线为轴建立平面直角坐标系,记动点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)设轨迹与轴从左到右的交点为点,,点为轨迹上异于,,的动点,设交直线于点,连结交轨迹于点.直线、的斜率分别为、.
(i)求证:为定值;
(ii)证明直线经过轴上的定点,并求出该定点的坐标.
52.(23-24高二下·山东青岛·期中)中国结是一种手工编制工艺品,因其外观对称精致,符合中国传统装饰的审美观念,广受中国人喜爱. 它有着复杂奇妙的曲线,却可以还原成单纯的二维线条,其中的“八字结”对应着数学曲线中的伯努利双纽线. 在平面上,我们把与定点,距离之积等于的动点的轨迹称为伯努利双纽线,,为该曲线的两个焦点. 数学家雅各布•伯努利曾将该曲线作为椭圆的一种类比开展研究. 已知曲线是一条伯努利双纽线.
(1)求曲线C的焦点,的坐标;
(2)试判断曲线C上是否存在两个不同的点A,B(异于坐标原点O),使得以AB为直径的圆过坐标原点O.如果存在,求出A,B坐标;如果不存在,请说明理由.
53.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知轨迹上任一点与定点的距离和到定直线的距离的比为.
(1)求轨迹的方程,并说明轨迹表示什么图形?
(2)设点,过点且斜率为的动直线与轨迹交于两点,直线分别交圆于异于点的点,设直线的斜率为,直线的斜率分别为.
①求证:为定值;
②问:直线是否过一定点,若过,请求出定点;若不过,请说明理由.
轨迹问题
54.(23-24高二上·山东临沂·期中)设是圆:上的一动点,定点,线段的垂直平分线交线段于点,则点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
55.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知点,,动点到直线的距离为,,则( )
A.点的轨迹是圆 B.点的轨迹曲线的离心率等于
C.点的轨迹方程为 D.的周长为定值
56.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知圆,为圆内一点,将圆折起使得圆周过点(如图),然后将纸片展开,得到一条折痕,这样继续下去将会得到若干折痕,观察这些折痕围成的轮廓是一条圆锥曲线,则该圆锥曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
57.(23-24高二上·山东威海·期中)平面直角坐标系中,动点M到定点的距离与它到直线的距离之比为,
(1)求点M的轨迹方程.
(2)若点,则求的最大值与最小值.
58.(多选题)(23-24高二上·山东临沂·期中)《文心雕龙》中说“造化赋形,支体必双,神理为用,事不孤立”,意思是自然界的事物都是成双成对的.已知动点与定点的距离和它到定直线的距离的比是常数.若某条直线上存在这样的点,则称该直线为“成双直线”,则下列结论正确的是( )
A.动点的轨迹方程为
B.直线为成双直线
C.若直线与点的轨迹相交于两点,点为点的轨迹上不同于的一点,且直线的斜率分别为,则
D.点为点的轨迹上的任意一点,,,则面积为
59.(23-24高二上·山东青岛·期中)一动圆与圆外切,同时与圆内切,则动圆圆心的轨迹方程为 .
定值问题
60.(23-24高二上·山东日照·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,上、下顶点分别为,,且四边形是面积为8的正方形.
(1)求C的标准方程;
(2)M,N为C上且在x轴上方的两点,,与的交点为P,试问是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
61.(23-24高二上·山东德州·期中)已知椭圆C:的右焦点为,点Q为椭圆C上任意一点,且的最小值为.
(1)求椭圆的C标准方程;
(2)设椭圆:,过点Q作椭圆C的切线交椭圆于M,N两点,求证:(O为原点)的面积为定值,并求出此定值.
(注:在椭圆C:上一点的切线方程为)
62.(23-24高二上·山东日照·期中)如图,已知椭圆的左、右顶点为、,又、与椭圆短轴的一个端点组成的三角形面积为.圆的圆心为椭圆的左顶点.
(1)求椭圆的方程;
(2)当圆半径时,过椭圆外一点垂直于轴的圆的切线为,点是椭圆上位于轴上方的动点,直线、与直线分别交于、两点,求的最小值;
(3)圆A与椭圆交于点、.点是椭圆上异于、的任意一点,且直线、分别与轴交于点、,为坐标原点.求证:为定值.
63.(23-24高二上·山东济南·期中)已知椭圆()的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的标准方程
(2)分别过椭圆的左、右焦点、作两条互相垂直的直线和,与交于,与椭圆交于A,B两点,与椭圆交于C,D两点
①求证:;
②求证:定值.
64.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知轨迹上任一点与定点的距离和到定直线的距离的比为,
(1)求轨迹的方程,并说明轨迹表示什么图形?
(2)设过点且斜率为的动直线与轨迹交于,两点,且点,直线,分别交圆于异于点的点,,设直线的斜率为,问是否存在实数,使得,若存在求出值,若不存在请说明理由.
椭圆范围与最值问题
65.(23-24高二上·山东济宁·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,其离心率.若P是椭圆上任意一点,A是椭圆的右顶点,则的周长为 ,的最大值为 .
66.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为和,的下顶点为,直线,点在上.
(1)若,线段的中点在轴上,求的坐标;
(2)椭圆上存在一个点,到的距离为,使,当变化时,求的最小值.
67.(23-24高二上·山东德州·期中)已知圆M:,点,P是圆M一动点,若线段PN的垂直平分线与PM交于点Q.
(1)求点Q的轨迹方程C;
(2)若点A是曲线C上的动点,求的最大值(其中O为坐标原点).
68.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知是椭圆的左焦点,点为该椭圆上一动点,若在椭圆内部,则的最大值为 ;的最小值为 .
69.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知,是椭圆的两个焦点,且椭圆上存在一点P,使得,则椭圆C的离心率的最小值为 .若点M,N分别是圆和椭圆C上的动点,当椭圆C的离心率取得最小值时,的最大值是 .
70.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知椭圆,过点的直线l与椭圆交于不同的两点A、B,O为坐标原点,若点O在以AB为直径的圆外,则直线l的斜率k的取值范围为 .
椭圆中的面积问题
71.(23-24高二上·山东济南·期中)已知点,点是圆上的任意一点,线段的垂直平分线与直线交于点.
(1)求点的轨迹方程;
(2)过点的直线与轨迹交于不同的两点,,则的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值及直线的方程;若不存在,请说明理由.
72.(23-24高二下·山东青岛·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率为,点在椭圆上,,过与坐标轴不垂直的直线与椭圆交于E,F两点,H为线段EF的中点.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点,且,求直线的方程.
(3)点为直线上一点,且不在轴上,是椭圆长轴的两个端点,直线与椭圆C的另外一个交点分别为M,N,设的面积分别为,求的最大值.
73.(23-24高二上·山东青岛·期中)椭圆与双曲线有相同的焦点,且过.
(1)求椭圆的方程;
(2)如图所示,记椭圆的左、右顶点分别为,,当动点在定直线上运动时,直线,分别交椭圆于两点,.
(i)证明:点B在以为直径的圆内;
(ii)求四边形面积的最大值.
74.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知椭圆,①直线过的右焦点,椭圆的长轴长是下顶点到直线的距离的2倍,②点,都在上,③四点,,,中恰有三点在椭圆上.
在以上三个条件中任选一个,解答下列问题.
(1)求椭圆的标准方程:
(2)设,,是椭圆上不同于,的两点(其中在轴上方),若直线的斜率等于直线的斜率的2倍,求四边形面积的最大值.
75.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点在椭圆上,且,
①证明:直线过定点;
②求面积的最大值.
76.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆和圆分别为椭圆的左、右焦点,点在椭圆上,直线与圆相切.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知,过T的直线与椭圆交于M,N两点,求面积的最大值.
77.(23-24高二上·山东·期中)已知椭圆:()的左、右焦点分别为,,左、右顶点分别为,,且长轴长为8,为椭圆是异于,的点,满足的周长为12.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设为坐标原点,过点的动直线与椭圆交于,两点,求面积的最大值.
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专题03 椭圆
椭圆的定义
1.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知,是椭圆的左、右两个焦点,为椭圆上一点,且,则点到轴的距离为( )
A.1 B.2 C. D.
【答案】C
【解析】由,知,
则,,
,,
则,
则点到轴的距离.
故选:C
2.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知图O的半径为定长r,A是圆O内一个定点,P是圆上任意一点,线段AP的垂直平分线和半径OP相交于点Q,当点P在圆上运动时,点Q的轨迹是( )
A.圈 B.椭圆 C.双曲线的一支 D.双曲线的两支CB
【答案】B
【解析】解:连接,如图所示:
因为点Q在线段AP的垂直平分线上,所以,
所以,
因为A是圆O内一个定点,所以,
即,即动点Q到两定点O、A的距离和为定值,
根据椭圆的定义,可知点Q的轨迹是:以O,A为焦点,OA为实轴长的椭圆.
故选:B
3.(23-24高二上·山东青岛·期中)在平面上,动点与两个定点,的距离之和为,若,则点的轨迹为( )
A.线段 B.两条射线 C.椭圆 D.不存在
【答案】D
【解析】由题意可知,,
所以点的轨迹为不存在.
故选:D.
4.(23-24高二上·山东泰安·期中)已知点,直线与椭圆相交于两点,则的周长为( )
A.2 B.8 C.12 D.16
【答案】B
【解析】直线过定点,由椭圆定义可得,,进而可求出结果.由椭圆,可知,,,
直线过定点,
所以、是椭圆的焦点,
由椭圆定义知:,.
的周长为,
故选:.
求椭圆的方程
5.(23-24高二上·山东·期中)已知椭圆的两个焦点为,,M是椭圆上一点,若,,则该椭圆的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由,
得,
又因为,
所以,
由,
得,
所以,
又.
因为椭圆的焦点在轴上,
所以椭圆的方程是.
故选:B.
6.(23-24高二上·山东青岛·期中)过点,且与椭圆有相同的焦点的椭圆标准方程是 .
【答案】
【解析】由题意设椭圆的方程为,,
将点代入,,
整理可得:,
解得或(舍,
所以椭圆的方程为:,
故答案为:.
7.(23-24高二上·山东济南·期中)已知椭圆的焦点在轴上,其上任意一点到两焦点的距离和为,焦距为,则此椭圆的标准方程为 .
【答案】
【解析】依题意,设椭圆方程为,
则,解得,
所以椭圆方程为.
故答案为:.
8.(23-24高二上·山东枣庄·期中)已知椭圆的焦距是6,且椭圆上的点到两个焦点的距离之和等于10,则椭圆的标准方程是 .
【答案】或
【解析】由题意,椭圆的焦距是6,可得,即,
又由椭圆上的点到两个焦点的距离之和等于10,可得,即,
则,
当焦点可以在轴上时,椭圆的方程为;
当椭圆的焦点在轴上时,椭圆的方程为.
故答案为:或
9.(23-24高二上·山东枣庄·期中)求满足下列条件的椭圆的标准方程.
(1)两个焦点的坐标分别为,并且椭圆经过点.
(2)已知椭圆,四点,,,中恰有三点在椭圆C上,求C的方程.
【解析】(1)根据题意,两个焦点的坐标分别为,即c=2,
又由椭圆经过点,
则2a,故a,
则b2=a2﹣c2=10﹣4=6,故要求椭圆的方程为1;
(2)由题意,因为,两点关于y轴对称,所以椭圆C经过,两点,
又由,知,椭圆C不经过点,所以点在椭圆C上,
因此,解得,所以椭圆C的方程为.
表示椭圆的条件
10.(23-24高二上·山东济宁·期中)方程表示焦点在x轴上的椭圆,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】方程表示焦点在x轴上的椭圆,则.
故选:A.
11.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知方程表示的曲线是椭圆,则的取值范围( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意,.
故选:B.
焦点三角形问题
12.(23-24高二上·山东泰安·期中)若椭圆上一点P与椭圆的两个焦点的连线互相垂直,则的面积为 .
【答案】16
【解析】,
,,
.
故答案为:
13.(多选题)(23-24高二上·山东·期中)已知是椭圆的两个焦点,点在上,,则( )
A.的周长为6 B.的面积为
C.内切圆的半径为 D.
【答案】BC
【解析】由可得,
A选项:周长为,所以A错误;
B选项:由余弦定理可得,故
所以,所以B正确;
C选项:,所以,所以C正确;
D选项:,所以,
所以,所以,所以D错误.
故选:BC
14.(多选题)(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆分别为它的左右焦点,分别为它的左右顶点,点是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的有( )
A.存在使得
B.的最小值为
C.直线与直线斜率乘积为定值
D.,则的面积为9
【答案】AD
【解析】设椭圆上下顶点为,由题知椭圆中,,
所以,,
对于A选项,由于,
所以的最大角为钝角,故存在使得,故A正确;
对于选项,记,则,
由余弦定理:
,
当且仅当时取不正确;
对于选项,设,
则,
于是,故C错误.
对于D选项,由于,故,
所以正确;
故选:AD.
15.(23-24高二上·山东德州·期中)已知椭圆C:,椭圆C的一顶点为A,两个焦点为,,的面积为,焦距为2,过,且垂直于的直线与椭圆C交于D,E两点,则的周长是( )
A. B.8 C. D.16
【答案】B
【解析】因为的面积为,焦距为2,所以,
所以,故椭圆方程为,
假设为椭圆C的上顶点,因为两个焦点为,,
所以,,故,
所以为等边三角形,又因为过,且垂直于的直线与椭圆C交于D,E两点,
所以,,
由椭圆的定义可知:,
,
所以的周长为
,
故选:.
16.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知的顶点B、C在椭圆上,顶点A是椭圆的一个焦点,且椭圆的另外一个焦点在BC边上,则的周长是( ).
A. B.6 C. D.12
【答案】D
【解析】由椭圆知,该椭圆的长半轴,
A是椭圆的一个焦点,设另一焦点为,而点在BC边上,点B,C又在椭圆上,
由椭圆定义得,
所以的周长
故选:D.
17.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆:的左、右焦点分别为,,为椭圆上的一个动点,若,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由,得,,即,
由椭圆的定义可知,,
在中,由余弦定理得,可得
,解得.
所以的面积为.
故选:B.
18.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆,,为两个焦点,为原点,为椭圆上一点,,则( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【解析】由题意椭圆,为两个焦点,可得,
则①,即,
由余弦定理得,
即,整理得,②
联立①②,解得:,则,
又因为,则,
使用.
故选:B
焦半径问题
19.(23-24高二上·山东威海·期中)已知是椭圆的两个焦点,点M在C上,则的最大值为 .
【答案】16
【解析】由椭圆的定义可得:,由基本不等式得:,当且仅当时,等号成立,故的最大值为16
故答案为:16
20.(多选题)(23-24高二上·山东临沂·期中)已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,点P在椭圆C上,且的最大值为4,最小值为2,则( )
A.椭圆C的离心率为
B.的周长为8
C.若,则的面积为8
D.若,则
【答案】AB
【解析】对于A,由题意得,解得,所以离心率为,故A正确;
对于B,的周长为,故B正确;
对于C,由A得,,
当点为上顶点时,最大,即,
,
所以的面积不可能为8,故C错误;
对于D,由且得,,
所以,即,故D错误;
故选:AB.
21.(多选题)(23-24高二上·山东淄博·期中)设,分别为椭圆的左、右焦点,直线过且交椭圆于A,B两点,则以下说法正确的是( )
A.的周长为定值8 B.的最大值4
C.|AB|的最小值为 D.若面积为1,则
【答案】AB
【解析】对于选项A:因为椭圆的方程,所以,即,
由椭圆的定义可得
两式相加得,所以得,
所以的周长为8,故A正确;
对于B选项:,,当且仅当时相等,此时,故B选项正确.
对于选项C:设直线方程为,
与椭圆方程联立得,消去,,
设又,则,.
故,
当时,即垂直于时, 最小为3,故C错误.
对于选项D: ,设,
将代入椭圆方程,,.故D错误.
故选:AB
22.(多选题)(23-24高二上·山东济南·期中)设椭圆C:的焦点为、,M在椭圆上,则( )
A. B.的最大值为7,最小值为1
C.的最大值为16 D.△面积的最大值为10
【答案】ABC
【解析】由椭圆方程知:,
∴,故A正确.
,,故B正确.
,此时在椭圆左右顶点上,同时△面积也最大,为,故C正确,D错误.
故选:ABC
椭圆的简单几何性质
23.(多选题)(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆C:的焦点分别为.设直线与椭圆C交于两点,且点为线段MN的中点,则下列说法正确的是( )
A. B.椭圆C的离心率为
C.直线的方程为 D.的周长为
【答案】BCD
【解析】对于A,因为椭圆的焦点为,所以椭圆的焦点在轴上,
所以,得,所以A错误,
对于B,由选项A,可知,得,所以离心率为,所以B正确,
对于C,设,则,,两式相减得
,即,
因为为线段MN的中点,所以,,
所以,所以,所以直线的斜率为,
所以直线的方程为,即,经检验符合题意,所以C正确,
对于D,因为直线:过点,
所以的周长为,所以D正确
故选:BCD
24.(多选题)(23-24高二上·山东日照·期中)如图所示,用一个与圆柱底面成角的平面截圆柱面得到一个椭圆.若圆柱的底面圆半径为2,,则( )
A.椭圆的长轴长等于4
B.椭圆的离心率为
C.椭圆的标准方程可以是
D.椭圆上的点到一个焦点的距离的最小值为
【答案】BCD
【解析】设椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,半焦距为c,椭圆长轴在圆柱底面上的投影为圆柱底面圆直径,
则由截面与圆柱底面成锐二面角,得,解得,A错误;
显然,则,离心率,B正确;
当以椭圆长轴所在直线为x轴,短轴所在直线为y轴建立平面直角坐标系时,椭圆的标准方程,C正确;
椭圆上的点到焦点的距离的最小值为,D正确.
故选:BCD
25.(多选题)(23-24高二上·山东青岛·期中)通常称离心率为的椭圆为“黄金椭圆”.已知椭圆,,分别为左、右顶点,,分别为上、下顶点,,分别为左、右焦点,为椭圆上一点,则满足下列条件能使椭圆为“黄金椭圆”的有( )
A. B.
C.四边形的内切圆过焦点, D.轴,且
【答案】BC
【解析】由可知:,,,,,,
对于A,若,则,
所以,即,
所以,与已知不符,故A错误;
对于B,,,
所以,
因为,
所以,
所以,
所以,所以,故B正确;
对于C,四边形的内切圆过焦点,,
所以,
所以,
整理得,
所以,解得(舍去)或
所以,故C正确;
对于D,当轴,时,则,
,,
所以,所以,整理得,
所以,所以,与已知不符,故D错误.
故选:BC
26.(多选题)(23-24高二上·山东临沂·期中)已知椭圆E:的左、右焦点分别为,,P是椭圆上异于左、右顶点的任意一点,则( )
A.周长为14 B.面积最大值为12
C.存在点P使得 D.不可能是等腰直角三角形
【答案】BCD
【解析】因为椭圆E:,所以,则,
对于A,不妨设,则,又,
所以周长为,故A错误;
对于B,因为当点在轴上时,点到的距离最大,且最大值为,
所以,即面积最大值为12,故B正确;
对于C,假设存在点P使得,则,
又,所以,则,
所以是方程的两根,显然,方程有两解,
所以存在点P使得,故C正确;
对于D,当时,,显然,所以不是直角三角形;
当时,,显然,所以不是直角三角形;
同理:当时,也不是直角三角形;
综上:不可能是等腰直角三角形,故D正确.
故选:BCD
.
27.(多选题)(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆分别为它的左右焦点,点是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的有( )
A.点到右焦点的距离的最大值为9
B.焦距为10
C.若,则的面积为9
D.的周长为20
【答案】AC
【解析】由椭圆的方程得:
.
对A当点为椭圆的左顶点时,点到右焦点的距离的最大,且为9,故A正确;
对B.焦距为B错误;
对C.由题意得:,①
由椭圆定义得:,
即,②
②-①得:,
的面积为,故C正确
对D,的周长为,故D错误;
故选:AC
椭圆的实际应用
28.(多选题)(23-24高二上·山东济宁·期中)“嫦娥四号”探测器成功实现人类历史上首次月球背面软着陆,标志着我国航天事业取得又一重大成就.如图所示,假设“嫦娥四号”卫星沿地月转移轨道飞向月球后,在月球附近一点变轨进入以月球球心为一个焦点的椭圆轨道Ⅰ绕月飞行,之后卫星在点第二次变轨进入仍以为一个焦点的椭圆轨道Ⅱ绕月飞行,若用和分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的焦距,用和分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的长轴长,结合图中的轨道Ⅰ和轨道Ⅱ,下列式子正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【解析】
,即,故A正确;
∵,且,故B错误,D正确;
∵,
∴,
,
,
,∴,故C正确;
故选:ACD.
29.(23-24高二上·山东菏泽·期中)明朝的一个葡萄纹椭圆盘如图(1)所示,清朝的一个青花山水楼阁纹饰椭圆盘如图(2)所示,北宋的一个汝窑椭圆盘如图(3)所示,这三个椭圆盘的外轮廓均为椭圆.已知图(1),(2),(3)中椭圆的长轴长与短轴长的比值分别为,,,设图(1),(2),(3)中椭圆的离心率分别为,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】椭圆的短轴长与长轴长的比值为,
代入椭圆的离心率公式,
故,,,
计算,,,则,
所以.
故选:A.
30.(23-24高二上·山东青岛·期中)人造地球卫星的运行轨道是以地心为焦点的椭圆.设地球的半径为,卫星近地点、远地点离地面的距离分别为,,则卫星轨道的离心率等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】椭圆的离心率:,(c,半焦距;a,长半轴)
所以只要求出椭圆的c和a,
由题意,结合图形可知,
,
,
所以.
故选:A.
直线与椭圆的位置关系
31.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知椭圆的中心在原点,一个焦点为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知直线l平行于直线DF,且l与椭圆有且只有一个公共点M,求l的方程
【解析】(1)因为椭圆的中心在原点,一个焦点为,
所以c=4,且另一个焦点为,
又点在椭圆上,
所以,
解得,则,
所以椭圆的方程为;
(2)由题意,设直线l的方程为:,
由,化简得,
因为l与椭圆有且只有一个公共点,
所以,
即,解得,
所以直线的方程为:.
32.(23-24高二上·山东济南·期中)直线l:与椭圆C:的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.不能确定
【答案】A
【解析】将直线l:变形为l:,
由得,于是直线l过定点,
而,于是点在椭圆C:内部,
因此直线l:与椭圆C:相交.
故选:A.
33.(23-24高二上·山东滨州·期中)已知直线,椭圆,则直线与椭圆的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.无法确定
【答案】C
【解析】联立,消去,整理得到,该方程判别式,于是此方程无解,即直线和椭圆没有交点,故直线和椭圆相离.
故选:C
弦长问题
34.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知焦点在轴上,焦距为的椭圆经过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若倾斜角为的直线交椭圆于A,两点,且,求直线的方程.
【解析】(1)设椭圆的标准方程为,
由已知可得,且,,
所以,,
解得,,
故椭圆的标准方程为:.
(2)由已知可得,直线的斜率,
设直线方程为,点,.
由方程组,化简得:,
由,
可得,解得.
由韦达定理可得,,,
,
整理可得,,解得,
直线方程或.
35.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知椭圆的两个焦点分别为,且椭圆过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点作直线交椭圆于两点,是弦的中点,求直线的方程及弦的长度.
【解析】(1)已知椭圆的两个焦点分别为,设椭圆的标准方程为,且,则①,
又椭圆过点,所以②,联立①②解得,
所以椭圆的标准方程为;
(2)由题意可知直线的斜率存在,且直线过点,设直线的方程为,即,设,
则,消去得,所以,
又是弦的中点,所以,解得,则,
所以
故直线的方程为,弦为.
36.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆的焦距和短轴长相等,上顶点为.
(1)求的方程;
(2)过点斜率为的直线与椭圆交于不同的两点、,且,求的值.
【解析】(1)由题知,焦点在x轴上,
所以,
所以,
所以椭圆的方程为.
(2)根据题意,设直线,,
则,整理得,
,即,
,
,
即,解得:或(舍去),
.
37.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知椭圆的中心在原点,焦点在轴上,长轴长为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线的斜率为1,经过点,且与椭圆交于,两点,若,求值.
【解析】(1)设椭圆的方程为,
所以,,解得,
所以,所以.
(2)根据题意可得,则,
且,则,
又,
所以,
即,
则,解得,经检验,符合题意.
点差法
38.(23-24高二上·山东临沂·期中)椭圆与直线相交于,两点,过的中点与坐标原点的直线的斜率为2,则 .
【答案】
【解析】设,
则,,
由点M是AB的中点,得,①
又,两式相减,得,②
将①代入②,得,
整理,得,所以.
故答案为:.
39.(23-24高二上·山东·期中)已知中心在原点,半焦距为4的椭圆(,,)被直线方程截得的弦的中点横坐标为,则椭圆的标准方程为( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】B
【解析】设直线与椭圆相交于两点,弦的中点坐标是,则,
直线的斜率.
由,得,
得,所以,
即,,
,,,
所以,
所以椭圆的标准方程为.
故选:B.
40.(23-24高二上·山东济宁·期中)已知椭圆,其右焦点为,过点F的直线交E于A,B两点,若AB的中点坐标为,则E的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设,过点的直线交椭圆于,两点,
若的中点坐标为,所以直线斜率,
代入椭圆方程得,
两式相减得,
,
所求的椭圆方程为.
故选:B.
41.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆上两点,若的中点为,直线的斜率等于,则直线的斜率等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设,,把两点坐标代入椭圆方程相减后可得与的关系,从而得出结论.设,,,
则,两式相减得,整理得,
即.
故选:D.
42.(23-24高二上·山东菏泽·期中)在平面直角坐标系xOy中,动圆P和圆:内切,且与圆:外切,记动圆P的圆心轨迹为E.
(1)求轨迹E的方程;
(2)若直线l:与E交于不同的两点M、N,线段MN的中点记为A,且线段MN的垂直平分线过定点,求k的取值范围.
【解析】(1)由题意,圆的标准方程为:,圆心,
圆的标准方程为,圆心,
不妨设动圆P的半径为,
动圆P和圆内切,故;动圆P和圆外切,故,
即,又,
故动圆P的圆心轨迹是以为焦点的椭圆,,
即轨迹E的方程是:.
(2)由题意,联立直线与椭圆:
,可得,
不妨设,则,
即,
,
线段MN的中点横坐标,纵坐标,
线段MN的垂直平分线过定点,故,
即,代入可得,
,即
即,解得或.
离心率问题
43.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知椭圆上一点A关于原点的对称点为B,F为其右焦点,若,设,且,则该椭圆离心率e的最大值为 .
【答案】/
【解析】已知椭圆 上一点A关于原点的对称点为点B、F为其右焦点,
设椭圆的左焦点为,连接,所以四边形为长方形,
根据椭圆的定义,且,则,
所以,
又由离心率的公式得,
由,则,
所以,即椭圆的离心率的最大值为.
故答案为:
44.(23-24高二上·山东·期中)已知焦点在轴上的椭圆,点,当时,上有且仅有一点到点的距离最小,则的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设椭圆上任意一点,
则,
由对称性可知:在时取得最小值,
又因为二次函数对称轴为,
所以,即,所以,又因为,所以.
故选:A.
45.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知椭圆,为其左焦点,直线与椭圆交于点、,且.若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设椭圆的右焦点为,连接、,如下图所示:
因为直线关于原点对称,椭圆也关于原点对称,
直线与椭圆交于点、,则、也关于原点对称,
所以为、的中点,
又因为,则四边形为矩形,所以,则,
所以,,,
由椭圆的定义可得,
故该椭圆的离心率为.
故选:A.
46.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知右焦点为F的椭圆E:上的三点A,B,C满足直线AB过坐标原点,若于点F,且,则E的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设椭圆的左焦点为,连接,
因为点平分,所以四边形为平行四边形,
又因为,所以四边形为矩形,
设,则,
在直角中,,所以,
整理可得,所以,
在直角中,,所以,
所以,所以,
故选:B.
47.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知F是椭圆的一个焦点,若存在直线与椭圆相交于A,B两点,且,则椭圆离心率的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】连接,与左右焦点,的连线,
由,由椭圆及直线的对称性可得四边形为平行四边形,,
在三角形中,,
所以,即,当且仅当时等号成立,又直线的斜率存在,故,
即,可得,
所以椭圆的离心率.
故选:A.
48.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆的右焦点为F,短轴的一个端点为M,直线交椭圆E于A,B两点.若,点M到直线l的距离不小于,则椭圆E的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
如图,设为椭圆的左焦点,连接,
由对称性可得为中点,且为中点,
则四边形为平行四边形,
所以,所以,
取,因为点M到直线l的距离不小于,
所以,解得,
所以,
又因为,
所以椭圆E的离心率的取值范围是.
故选:C.
49.(23-24高二上·山东威海·阶段练习)是椭圆的两个焦点,P是椭圆C上异于顶点的一点,I是的内切圆圆心,若的面积等于的面积的3倍,则椭圆C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设椭圆方程为:
如图,设三角形的周长为,
由椭圆的定义可得
,
又,解之:
故选:B
定点问题
50.(23-24高二上·山东淄博·期中)阅读下列有关光线的入射与反射的两个事实现象:现象(1)光线经平面镜反射满足入射角与反射角相等(如图);现象(2)光线从椭圆的一个焦点出发经椭圆反射后通过另一个焦点(如图).试结合,上述事实现象完成下列问题:
(1)有一椭圆型台球桌,长轴长为,短轴长为.将一放置于焦点处的桌球击出.经过球桌边缘的反射(假设球的反射完全符合现象(2)),后第一次返回到该焦点时所经过的路程记为,求的值;
(2)过点的直线(直线斜率不为)与焦点在轴,且长轴长为,短轴长为的椭圆交于、两点,是否存在定点,使得直线与斜率之积为定值,若存在求出坐标;若不存在,请说明理由;
(3)结论:椭图上任点处的切线的方程为.在直线上任一点向(2)中的椭圆引切线,切点分别为,.求证:直线恒过定点.
【解析】(1)由已知,,,∴,,,
不妨假设桌球放置于椭圆左焦点处,
①若桌球击出后,经过球桌边缘反射的位置位于椭圆长轴的右端点,
则第一次返回到左焦点处时,;
②若桌球击出后,经过球桌边缘反射的位置位于椭圆长轴的左端点,
则第一次返回到左焦点处时,;
③若桌球击出后,经过球桌边缘反射的位置位于除椭圆长轴两个端点外的任意一点处,
则第一次返回到左焦点处时,,
综上所述,的值为或或.
(2)焦点在轴,且长轴长为,短轴长为的椭圆的标准方程为:,
设过点的直线(直线斜率不为)的方程为:,
则消去,化简得,
设,,则,,
∴当时,是与无关的定值,
∴存在定点,使为定值或定点,使为定值.
(3)设,,,
则过所引椭圆切线分别为::,:,
∵在与上,∴,
即点,的坐标满足方程,点,在直线上,
∴直线的方程为,恒过定点.
51.(23-24高二上·山东·期中)“工艺折纸”是一种把纸张折成各种不同形状物品的艺术活动,在我国源远流长,某些折纸活动蕴含丰富的数学知识,例如:用一张圆形纸片,按如下步骤折纸(如图):
步骤1:设圆心是,在圆内异于圆心处取一定点,记为;
步骤2:把纸片折叠,使圆周正好通过点(即折叠后图中的点与点重合);
步骤3:把纸片展开,并留下一道折痕,记折痕与的交点为;
步骤4:不停重复步骤2和3,就能得到越来越多的折痕.
现取半径为4的圆形纸片,设点到圆心的距离为,按上述方法折纸.以线段的中点为原点,线段所在直线为轴建立平面直角坐标系,记动点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)设轨迹与轴从左到右的交点为点,,点为轨迹上异于,,的动点,设交直线于点,连结交轨迹于点.直线、的斜率分别为、.
(i)求证:为定值;
(ii)证明直线经过轴上的定点,并求出该定点的坐标.
【解析】(1)由题意可知,,
故点的轨迹是以,为焦点,且长轴长的椭圆,
焦距,所以,
因此轨迹方程为.
(2)证明:(i)设,,,
由题可知,如下图所示:
则,,
而,于是,
所以,
又,则,
因此为定值.
(ii)设直线的方程为,,,
由,得,
所以.
由(i)可知,,
即,
化简得,解得或(舍去),
所以直线的方程为,
因此直线经过定点.
52.(23-24高二下·山东青岛·期中)中国结是一种手工编制工艺品,因其外观对称精致,符合中国传统装饰的审美观念,广受中国人喜爱. 它有着复杂奇妙的曲线,却可以还原成单纯的二维线条,其中的“八字结”对应着数学曲线中的伯努利双纽线. 在平面上,我们把与定点,距离之积等于的动点的轨迹称为伯努利双纽线,,为该曲线的两个焦点. 数学家雅各布•伯努利曾将该曲线作为椭圆的一种类比开展研究. 已知曲线是一条伯努利双纽线.
(1)求曲线C的焦点,的坐标;
(2)试判断曲线C上是否存在两个不同的点A,B(异于坐标原点O),使得以AB为直径的圆过坐标原点O.如果存在,求出A,B坐标;如果不存在,请说明理由.
【解析】(1)方法一:设焦点,,
曲线与x轴正半轴交于点,
由题意知,
于是,,
因此,;
方法二:设焦点,,
由题意知,
即,
整理得,于是,.
因此,,;
(2)假设曲线C上存在两点A,B,使得以AB为直径的圆过坐标原点O,即,
由题意知直线OA,OB斜率均存在,
不妨设直线OA的方程为,直线OB的方程为,
将直线OA的方程与曲线C联立,得,
即.
解得,同理,
因此不可能成立,于是假设不成立,
即曲线C上不存在两点A,B,使得以AB为直径的圆过坐标原点O.
53.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知轨迹上任一点与定点的距离和到定直线的距离的比为.
(1)求轨迹的方程,并说明轨迹表示什么图形?
(2)设点,过点且斜率为的动直线与轨迹交于两点,直线分别交圆于异于点的点,设直线的斜率为,直线的斜率分别为.
①求证:为定值;
②问:直线是否过一定点,若过,请求出定点;若不过,请说明理由.
【解析】(1)设是点到定直线的距离,
由题意,动点的轨迹就是集合,
则,
化简得,即,
所以轨迹是长轴长、短轴长分别为的椭圆;
(2)①设直线的方程为,
与联立得,,
设,则,
所以
;
②设直线的方程为,
与联立得,,
设,则,
所以
,
由题意知,即,
所以,此时,
所以直线的方程为,
故直线恒过定点.
轨迹问题
54.(23-24高二上·山东临沂·期中)设是圆:上的一动点,定点,线段的垂直平分线交线段于点,则点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】利用垂直平分线的性质有,由结合线段的几何关系得,根据椭圆的定义即可写出点的轨迹方程.∵线段的垂直平分线交线段于点,
∴,而,
∴,又,,即是到定点距离和为定长6的动点,
∴由椭圆第一定义知:且长轴在y轴上,故的轨迹方程为,
故选:B
55.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知点,,动点到直线的距离为,,则( )
A.点的轨迹是圆 B.点的轨迹曲线的离心率等于
C.点的轨迹方程为 D.的周长为定值
【答案】C
【解析】点,,动点到直线的距离为,,
设动点的坐标为,可得:,
化简得点的轨迹方程为,
所以的轨迹是椭圆,所以A错误,C正确;
离心率为:,所以B不正确;
△的周长为定值:,所以D不正确;
故选:C.
56.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知圆,为圆内一点,将圆折起使得圆周过点(如图),然后将纸片展开,得到一条折痕,这样继续下去将会得到若干折痕,观察这些折痕围成的轮廓是一条圆锥曲线,则该圆锥曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由题知,,记点关于折痕的对称点为A,折痕相交于点,
则点A在圆周上,折痕为线段的垂直平分线,如图所示:
则有,可知,
所以点的轨迹是以为左、右焦点的椭圆,其中长轴,焦距,
所以,
所以点的轨迹方程,即折痕围成轮廊的圆锥曲线的方程为.
故选:.
57.(23-24高二上·山东威海·期中)平面直角坐标系中,动点M到定点的距离与它到直线的距离之比为,
(1)求点M的轨迹方程.
(2)若点,则求的最大值与最小值.
【解析】(1)设,
依题意得,
两边平方化简得,所以M的轨迹方程为;
(2),又M点满足,即,
因此,
又,
所以当时,有最小值,所以
当时,有最大值121,所以.
58.(多选题)(23-24高二上·山东临沂·期中)《文心雕龙》中说“造化赋形,支体必双,神理为用,事不孤立”,意思是自然界的事物都是成双成对的.已知动点与定点的距离和它到定直线的距离的比是常数.若某条直线上存在这样的点,则称该直线为“成双直线”,则下列结论正确的是( )
A.动点的轨迹方程为
B.直线为成双直线
C.若直线与点的轨迹相交于两点,点为点的轨迹上不同于的一点,且直线的斜率分别为,则
D.点为点的轨迹上的任意一点,,,则面积为
【答案】BC
【解析】对A,设,则,即,化简得,故A错;
对B,联立,消去得,,故直线上存在这样的点,
所以为成双直线,故B正确;
对C,设,则,所以
,故C正确.
对D,易得分别为椭圆的左右焦点,,
设,根据余弦定理得,
解得,则,
(或根据结论得面积为,)故D错误.
故选:BC.
59.(23-24高二上·山东青岛·期中)一动圆与圆外切,同时与圆内切,则动圆圆心的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】设动圆的圆心,半径为,
又由圆得,圆心,半径,
由圆得,圆心,半径,
由已知得,两式相加消去可得,
根据椭圆定义可得动圆圆心的轨迹为以为焦点的椭圆,设为
其中,
所以,
所以动圆圆心的轨迹方程为.
故答案为:.
定值问题
60.(23-24高二上·山东日照·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,上、下顶点分别为,,且四边形是面积为8的正方形.
(1)求C的标准方程;
(2)M,N为C上且在x轴上方的两点,,与的交点为P,试问是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【解析】(1)椭圆的左、右焦点分别为,,上、下顶点分别为,,因为四边形是面积为8的正方形,
所以有且,解得,故,
所以椭圆的标准方程为;
(2)由已知,则,
设,因为,
所以.
又因为,所以,
所以
.
即.
设,的方程分别为:,,
设,,
则,
所以,
因此,
同理可得:,因此,,
所以.
所以为定值,定值为.
61.(23-24高二上·山东德州·期中)已知椭圆C:的右焦点为,点Q为椭圆C上任意一点,且的最小值为.
(1)求椭圆的C标准方程;
(2)设椭圆:,过点Q作椭圆C的切线交椭圆于M,N两点,求证:(O为原点)的面积为定值,并求出此定值.
(注:在椭圆C:上一点的切线方程为)
【解析】(1)设,则,
记,由于对称轴为,且,且,
故在单调递减,故当时,此时,取最小值为,
故的最小值为,故, ,
故椭圆的方程为,
(2)设,则过的切线方程为:,
方程为:,
联立,
由于在椭圆上,所以
设,
当切线无斜率时,则方程为,此时或,故
此时;
设切线有斜率时,设斜率为,且
则,
故,原点到切线的距离,
故,
代入 得:
,
综上,的面积为定值10.
62.(23-24高二上·山东日照·期中)如图,已知椭圆的左、右顶点为、,又、与椭圆短轴的一个端点组成的三角形面积为.圆的圆心为椭圆的左顶点.
(1)求椭圆的方程;
(2)当圆半径时,过椭圆外一点垂直于轴的圆的切线为,点是椭圆上位于轴上方的动点,直线、与直线分别交于、两点,求的最小值;
(3)圆A与椭圆交于点、.点是椭圆上异于、的任意一点,且直线、分别与轴交于点、,为坐标原点.求证:为定值.
【解析】(1)由题意知、与椭圆短轴的一个端点组成的三角形的面积为,
又因为,则,,因此,椭圆的方程为.
(2)直线,由已知、,
设直线的斜率为,则的方程为,
联立,解得,得,
设点,其中,则,
则,所以,,
所以直线的方程为,所以,
,当且仅当时等号成立.
此时线段长度的最小值是.
(3)设、、,
则直线的方程为,
令,得,同理,故,
又点与点在椭圆上,故,,
得,
所以为定值.
63.(23-24高二上·山东济南·期中)已知椭圆()的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的标准方程
(2)分别过椭圆的左、右焦点、作两条互相垂直的直线和,与交于,与椭圆交于A,B两点,与椭圆交于C,D两点
①求证:;
②求证:定值.
【解析】(1)椭圆的的离心率为,所以,
椭圆过点,所以,即,
因此椭圆的标准方程为;
(2)①当直线和中有一条没有斜率时,另一条的斜率为零,此时点是或者是,显然成立,
当直线存在斜率且不为零时,设为,所以直线的斜率为,
因为,坐标原点是线段的中点,
所以点的轨迹是以为圆心,半径为的圆(不包括两焦点),
综上所述:点的轨迹是以为圆心,半径为的圆,因此,
显然,显然成立,
②当直线和中有一条没有斜率时,由于椭圆的对称性,不妨设直线不存在,因此直线的斜率为零,
,把时,,所以,
显然,所以定值;
当直线存在斜率且不为零时,设为,所以直线的斜率为,
直线的方程为:,于是有,设,
,
,
同理可得:,
于是定值,
综上所述:定值.
64.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知轨迹上任一点与定点的距离和到定直线的距离的比为,
(1)求轨迹的方程,并说明轨迹表示什么图形?
(2)设过点且斜率为的动直线与轨迹交于,两点,且点,直线,分别交圆于异于点的点,,设直线的斜率为,问是否存在实数,使得,若存在求出值,若不存在请说明理由.
【解析】(1)设是点到定直线的距离,
由题意,动点的轨迹就是集合,
则,化简得,即.
所以轨迹是长轴、短轴分别为,4的椭圆.
(2)存在实数,使得.
设,,,,直线的方程为.
直线的方程为与联立
得,
由,解得,
又,即,代入上式得
即点,同理点
所以
将,代入上式得
,
即,所以.
椭圆范围与最值问题
65.(23-24高二上·山东济宁·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,其离心率.若P是椭圆上任意一点,A是椭圆的右顶点,则的周长为 ,的最大值为 .
【答案】
【解析】因为椭圆的离心率,所以,又,即,所以,.
所以,,,,
设椭圆上的一点,则,
所以当时,取得最大值,
故答案为:8;.
66.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为和,的下顶点为,直线,点在上.
(1)若,线段的中点在轴上,求的坐标;
(2)椭圆上存在一个点,到的距离为,使,当变化时,求的最小值.
【解析】(1)由题意可得,
,,
的中点在轴上,则由中点坐标公式可知:的纵坐标之和为0,
的纵坐标为,代入得:.
(2)设,则由题意得:
则,
或
,或,
据此可得,或,
整理可得,或,
解得,
又,
从而,即的最小值为.
67.(23-24高二上·山东德州·期中)已知圆M:,点,P是圆M一动点,若线段PN的垂直平分线与PM交于点Q.
(1)求点Q的轨迹方程C;
(2)若点A是曲线C上的动点,求的最大值(其中O为坐标原点).
【解析】(1)圆的圆心,半径为,
由题意可知,又点是圆上的点,则,
且,则,
由椭圆的定义可知,点的轨迹是以为焦点的椭圆,其中,,,
则点的轨迹方程;
(2)设,则,
进而①
又,所以,将其代入①得 ,
由椭圆的有界性可知 ,所以当 时,取最大值
68.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知是椭圆的左焦点,点为该椭圆上一动点,若在椭圆内部,则的最大值为 ;的最小值为 .
【答案】 8
【解析】椭圆中,,,则,
设右焦点为,则,离心率,
则,所以,
所以,当且仅当在的延长线与椭圆的交点时取等号;
又椭圆左准线方程为,
设到左准线的距离为,则,所以,
所以,
当且仅当在过点作左准线的垂线与椭圆的交点时取等号..
故答案为:;
69.(23-24高二上·山东临沂·期中)已知,是椭圆的两个焦点,且椭圆上存在一点P,使得,则椭圆C的离心率的最小值为 .若点M,N分别是圆和椭圆C上的动点,当椭圆C的离心率取得最小值时,的最大值是 .
【答案】
【解析】如图所示:
当动点P在椭圆长轴端点处沿椭圆弧向短轴端点运动时,
P对两个焦点的张角渐渐增大,
当且仅当P点位于短轴端点处时,张角达到最大值,
由椭圆上存在一点P,使得,可得中,,
可得中,,
所以,即,
所以椭圆离心率e的最小值,由,,,
解得,,
圆的圆心,半径,
,,
而当取得最大值时,取得最大值,
所以当共线时,取得最大值,
所以,
,
故答案为:,
70.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知椭圆,过点的直线l与椭圆交于不同的两点A、B,O为坐标原点,若点O在以AB为直径的圆外,则直线l的斜率k的取值范围为 .
【答案】
【解析】由题意,直线l斜率存在,设方程为,,
联立方程,得,
由,得,,.
坐标原点O在以线段AB为直径的圆外,即为,即,
∴
,
解得,又∵,
可得,即.
故答案为:.
椭圆中的面积问题
71.(23-24高二上·山东济南·期中)已知点,点是圆上的任意一点,线段的垂直平分线与直线交于点.
(1)求点的轨迹方程;
(2)过点的直线与轨迹交于不同的两点,,则的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值及直线的方程;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)由题意知:,,
,
由椭圆定义知点的轨迹是以、为焦点的椭圆,可知,,即,,则
所以点的轨迹方程为;
(2)存在;
设,,不妨设,
由题知,直线的斜率不为零,可设直线的方程为,
联立,得,
则
由韦达定理知,
,
当且仅当,即时的面积取得最大值
此时直线的方程为
72.(23-24高二下·山东青岛·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率为,点在椭圆上,,过与坐标轴不垂直的直线与椭圆交于E,F两点,H为线段EF的中点.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点,且,求直线的方程.
(3)点为直线上一点,且不在轴上,是椭圆长轴的两个端点,直线与椭圆C的另外一个交点分别为M,N,设的面积分别为,求的最大值.
【解析】(1)由椭圆的定义得,因为,所以,
在中,由余弦定理得,
即,
又,即,代入整理得,解得,所以,
所以椭圆的方程为:.
(2)由题意,设的方程为:,且,
联立方程组,整理得,
则且,
所以,则,
因为,所以,即,
整理得,因为,可得或,
直线的方程为或者.
(3)设且,则,,
联立方程组,整理得,可得,
同理可得,联立,整理得,可得,
所以,
令,则,
当,即,即时,取得最大值.
73.(23-24高二上·山东青岛·期中)椭圆与双曲线有相同的焦点,且过.
(1)求椭圆的方程;
(2)如图所示,记椭圆的左、右顶点分别为,,当动点在定直线上运动时,直线,分别交椭圆于两点,.
(i)证明:点B在以为直径的圆内;
(ii)求四边形面积的最大值.
【解析】(1)由题知,椭圆的焦点为,,
故可设椭圆的方程为,将点代入可得,
解得,
所以椭圆得方程为.
(2)(i)易知,由椭圆对称性可知,不妨设,;
根据题意可知直线斜率均存在,且,;
所以直线的方程为,的方程为;
联立直线和椭圆方程,消去可得;
由韦达定理可得,解得,则;
联立直线和椭圆方程,消去可得;
由韦达定理可得,解得,则;
则,;
所以;
即可知为钝角,所以点B在以为直径的圆内;
(ii)易知四边形的面积为,
设,则,当且仅当时等号成立;
由对勾函数性质可知在上单调递增,
所以,可得,
所以时,四边形的面积最大为6,此时点的坐标为,
由对称性可知,即当点的坐标为或时,
四边形的面积最大,最大值为6.
74.(23-24高二上·山东菏泽·期中)已知椭圆,①直线过的右焦点,椭圆的长轴长是下顶点到直线的距离的2倍,②点,都在上,③四点,,,中恰有三点在椭圆上.
在以上三个条件中任选一个,解答下列问题.
(1)求椭圆的标准方程:
(2)设,,是椭圆上不同于,的两点(其中在轴上方),若直线的斜率等于直线的斜率的2倍,求四边形面积的最大值.
【解析】(1)若选①设椭圆的焦距为,直线恒过定点,所以.
椭圆的下顶点到直线的距离,
由题意得解得,.
所以椭圆的标准方程为;
若选②因为,都在上,所以解得
所以椭圆的标准方程为;
若选③由对称知:,都在椭圆上,对于椭圆在第一象限的图像上的点,
易知是的减函数,故,只有一个点符合,显然不在椭圆上,
所以,,三点在椭圆上,所以,
将代入椭圆方程可得,解得,
所以椭圆的方程为;
(2)设直线的斜率为,即直线的方程为,
联立直线与椭圆方程化简整理可得,
,
设,由韦达定理可得,,即,,
因为直线的斜率等于直线的斜率的倍,
所以可得直线的方程为,
联立直线与椭圆方程
化简整理可得,
,
设,由韦达定理可得,即,,
由对称性,不妨设,
则四边形的面积
,
令,则,当且仅当,即,等号成立,
则,故的最大值为.
75.(23-24高二上·山东青岛·期中)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点在椭圆上,且,
①证明:直线过定点;
②求面积的最大值.
【解析】(1)由题意可得:,
解得:,
故椭圆方程为:.
(2)①设点.
因为,,即
由题意知直线的斜率一定存在,设直线方程为,
联立,消去并整理得:,
根据,代入整理可得:
,
将代入,得,
整理得:,解得或,
因为时直线恒过定点,不合题意,舍去,
所以,直线恒过定点.
②由①知,直线的方程为:,
点到直线的距离,
联立,消去并整理得:,
,
所以的面积,
令,则,,
,
因为,所以时面积最大,最大值为.
76.(23-24高二上·山东聊城·期中)已知椭圆和圆分别为椭圆的左、右焦点,点在椭圆上,直线与圆相切.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知,过T的直线与椭圆交于M,N两点,求面积的最大值.
【解析】(1)由题意可知.①
设,则由与圆相切,得,即.②
将①②代入解得.
∴椭圆的方程为.
(2)由题意知直线的斜率存在且不为0.
设直线的方程为,
代入椭圆方程,整理得,
由,可得.
由韦达定理,得,
∴的面积
.
当且仅当,即时(此时适合的条件)取得等号.
故面积的最大值为.
77.(23-24高二上·山东·期中)已知椭圆:()的左、右焦点分别为,,左、右顶点分别为,,且长轴长为8,为椭圆是异于,的点,满足的周长为12.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设为坐标原点,过点的动直线与椭圆交于,两点,求面积的最大值.
【解析】(1)由题意得,所以.
因为的周长为12,所以,所以,
故.
所以椭圆的方程为.
(2)由题意,直线不与轴重合,故设直线的方程为,
由,得,
,即,
,.所以,
又点到直线的距离.所以,
所以(当且仅当时等号成立,且满足).
故面积的最大值为.
(
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