内容正文:
清单05 椭圆、双曲线、抛物线(选填)
(12个考点梳理+题型解读+提升训练)
【清单01】椭圆的定义
1、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.
说明:
若,的轨迹为线段;
若,的轨迹无图形
2、定义的集合语言表述
集合.
【清单02】椭圆的标准方程
焦点位置
焦点在轴上
焦点在轴上
标准方程
()
()
图象
焦点坐标
,
,
的关系
【清单03】双曲线的定义
1、定义:一般地,我们把平面内与两个定点,的距离的差的绝对值等于非零常数(小于)的点的轨迹叫做双曲线.
这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.
2、集合语言表达式
双曲线就是下列点的集合:.
3、说明
若将定义中差的绝对值中的绝对值符号去掉,则点的轨迹为双曲线的一支,具体是哪一支,取决于与的大小.
(1)若,则,点的轨迹是靠近定点的那一支;
(2)若,则,点的轨迹是靠近定点的那一支.
【清单04】双曲线的标准方程
焦点位置
焦点在轴上
焦点在轴上
标准方程
()
()
图象
焦点坐标
,
,
的关系
两种双曲线 , ()的相同点是:它们的形状、大小都相同,都有,;不同点是:两种双曲线的位置不同,它们的焦点坐标也不同.
【清单05】抛物线的定义
1、抛物线的定义:平面内与一个定点和一条定直线(其中定点不在定直线上)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点叫做抛物线的焦点,定直线叫做抛物线的准线.
2、抛物线的数学表达式:(为点到准线的距离).
【清单06】抛物线的标准方程
设,抛物线的标准方程、类型及其几何性质:
方程
()
()
()
()
图形
焦点
准线
【考点题型一】椭圆,双曲线,抛物线定义辨析
【例1-1】(23-24高二下·全国·课后作业)动点满足方程,则点的轨迹是( )
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
【例1-2】(24-25高二上·天津红桥·阶段练习)已知双曲线上一点P与它的一个焦点的距离等于5,那么点P与另一个焦点的距离等于 .
【例1-3】(24-25高二上·江苏徐州·阶段练习)讨论方程+表示的曲线.
【变式1-1】.(23-24高二下·北京海淀·期末)已知双曲线的左右焦点依次为,,且,若点在双曲线的右支上,则( )
A. B.6 C.8 D.10
【变式1-2】(24-25高三上·河北秦皇岛·开学考试)已知椭圆的上顶点为,左焦点为,线段的中垂线与交于两点,则的周长为 .
【变式1-3】(24-25高三上·北京海淀·开学考试)抛物线上与焦点距离等于3的点的横坐标是 .
【考点题型二】利用圆锥曲线定义求轨迹方程
【例2-1】(24-25高二上·江西·阶段练习)已知圆:和:,若动圆P与这两圆一个内切一个外切,记该动圆圆心的轨迹为M,则M的方程为( )
A. B.
C. D.
【例2-2】(23-24高二上·河北石家庄·期中)已知圆M与圆C1:和圆C2:一个内切一个外切,则点M的轨迹方程为 .
【例2-3】(2024高三·全国·专题练习)在平面直角坐标系中,已知,点到直线的距离比到点的距离大2,记的轨迹为,求的方程;
【变式2-1】(2024·广西来宾·模拟预测)一动圆与圆外切,同时与圆内切,则动圆圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【变式2-2】(23-24高二下·湖北·开学考试)已知两圆,,动圆与圆外切,且和圆内切,则动圆的圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【变式2-3】(23-24高二上·全国·课后作业)已知定点,直线,记过点且与直线相切的圆的圆心为点.则动点的轨迹方程为 .
【考点题型三】圆锥曲线上点到焦点距离及最值
【例3-1】(23-24高二上·江苏宿迁·期中)已知是椭圆的两个焦点,点在上,若,则的值为( )
A.8 B.6 C.20 D.10
【例3-2】(24-25高三上·山西吕梁·开学考试)已知抛物线的焦点为为上一点,则( )
A. B. C. D.
【例3-3】(23-24高二上·山东潍坊·阶段练习)已知双曲线:的左焦点为,且是双曲线上的一点,则的最小值为 .
【变式3-1】(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)椭圆上的动点到其左焦点的距离的最大值为( )
A.4 B.5 C.6 D.8
【变式3-2】(23-24高二上·河北沧州·阶段练习)已知双曲线的左、右焦点分别为,且,左焦点到双曲线的一条渐近线的距离为为上一点,且,则 .
【变式3-3】(23-24高二上·福建泉州·期末)已知是抛物线上纵坐标为4的点,则与的焦点的距离为 .
【考点题型四】椭圆,双曲线中焦点三角形问题(周长问题)
核心方法:圆锥曲线定义+余弦定理
【例4-1】(2024·广东惠州·模拟预测)已知椭圆的方程为,过椭圆中心的直线交椭圆于A、B两点,是椭圆的右焦点,则的周长的最小值为( )
A.8 B. C.10 D.
【例4-2】(24-25高二上·全国·课后作业)已知双曲线的两个焦点分别为,点在双曲线上,且,则的周长为 .
【变式4-1】(24-25高二下·全国·课后作业)已知为椭圆的右焦点,为椭圆上两个动点,写出的周长的一个可能取值 .
【变式4-2】(24-25高二上·全国·课后作业)已知双曲线的两个焦点分别是,点在双曲线上,且线段经过焦点,,则的周长为 .
【考点题型五】椭圆,双曲线中焦点三角形问题
核心方法:圆锥曲线定义+正、余弦定理+面积公式
【例5-1】(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.
【例5-2】(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)已知,是双曲线的两个焦点,点M在E上,如果,则的面积为 .
【变式5-1】(23-24高二上·新疆昌吉·期末)若点在椭圆上,、分别是椭圆的两焦点,且,则的面积是( )
A. B. C. D.
【变式5-2】(2024·四川·模拟预测)已知双曲线C:的左、右焦点分别为,,过原点O的直线l:与C交于A,B两点,O为坐标原点.若,则的面积为 .
【考点题型六】椭圆,双曲线中焦点三角形问题(其他问题)
【例6-1】(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)已知椭圆的离心率为,上下焦点分别为,,M为椭圆上一点(不与椭圆的顶点重合),下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若为直角三角形,则
D.若,则的面积为
【例6-2】(2024·贵州六盘水·三模)(多选)设O为坐标原点,分别为双曲线的左、右焦点,离心率为2,焦点到渐近线的距离为,点为双曲线上一点,则( )
A.若,则
B.若的面积为,则
C.若线段的中点在y轴上,则
D.内切圆的圆心到轴的距离为1
【变式6-1】(23-24高二下·辽宁本溪·开学考试)已知点P是椭圆上一点,点、是椭圆的左、右焦点,若,则下列说法正确的是( )
A.的面积为
B.若点M是椭圆上一动点,则的最大值为9
C.内切圆的面积为
D.点P的纵坐标为
【变式6-2】(2024·广东广州·二模)已知双曲线的左右焦点分别为,左顶点为,点是的右支上一点,则( )
A.的最小值为8
B.若直线与交于另一点,则的最小值为6
C.为定值
D.若为的内心,则为定值
【考点题型七】圆锥曲线中线段和差最值问题
【例7-1】(23-24高二上·江苏泰州·期中)已知F为椭圆C:的右焦点,P为C上一点,Q为圆M:上一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【例7-2】(23-24高二上·天津·期末)已知双曲线的离心率为2,右焦点为,动点在双曲线右支上,点,则最大值为( )
A. B.
C. D.
【例7-3】(2024·江西九江·一模)已知点分别是抛物线和圆上的动点,点到直线的距离为,则的最小值为 .
【变式7-1】(23-24高三上·广西桂林·阶段练习)已知双曲线的左,右焦点分别为,点在双曲线的右半支上,点,则的最小值为( )
A. B.4 C.6 D.
【变式7-2】(2024·湖南常德·一模)已知抛物线方程为:,焦点为.圆的方程为,设为抛物线上的点, 为圆上的一点,则的最小值为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【变式7-3】(2024高二上·全国·专题练习)已知点,,点P为椭圆上的动点,则的最小值为 .
【考点题型八】求圆锥曲线方程
【例8-1】(24-25高二上·上海·开学考试)焦点在轴上,焦距为,且经过点的椭圆的标准方程为 .
【例8-2】(24-25高二下·全国·课后作业)已知分别是双曲线的左、右焦点,是上一点,且,写出的一个标准方程 .
【例8-3】(23-24高二上·陕西宝鸡·期末)顶点在原点,且过点的抛物线的标准方程是 .
【变式8-1】(24-25高二上·全国·课后作业)已知为双曲线的两个焦点,双曲线上一点满足(为半虚轴长),则双曲线的标准方程为 .
【变式8-2】(23-24高二下·河北张家口·开学考试)过抛物线:()的顶点,且倾斜角为60°的直线与抛物线的另一个交点为,若,则抛物线的方程为 .
【变式8-3】(24-25高二上·河南驻马店·阶段练习)求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)长轴长为4,短轴长为2,焦点在y轴上;
(2)过点,离心率;
【考点题型九】判断方程为椭圆、双曲线的条件
【例9-1】(多选)(24-25高二上·江苏徐州·开学考试)关于方程,下列说法正确的是( )
A.若,则该方程表示椭圆,其焦点在y轴上
B.若,则该方程表示圆,其半径为
C.若,则该方程表示椭圆,其焦点在x轴上
D.若,则该方程表示两条直线
【例9-2】(多选)(23-24高二上·内蒙古赤峰·阶段练习)方程,则下列说法正确的是( )
A.当时,方程表示椭圆
B.当时,方程表示焦点在轴上的双曲线
C.当时,方程表示圆
D.当或时,方程表示双曲线
【变式9-1】(多选)(23-24高二下·江苏南京·期中)已知曲线,则下列说法错误的是( ).
A.若,则曲线C是圆
B.若,则曲线C是椭圆
C.若,则曲线C是双曲线
D.曲线C可以是抛物线
【变式9-2】.(多选)(23-24高二上·浙江湖州·期末)已知曲线的方程为,则( )
A.曲线可以表示圆
B.曲线可以表示焦点在轴上的椭圆
C.曲线可以表示焦点在轴上的椭圆
D.曲线可以表示焦点在轴上的双曲线
【考点题型十】圆锥曲线中的离心率(定值)
【例10-1】(24-25高三上·海南海口·阶段练习)已知椭圆:的左、右焦点分别为,,P是上一点,且,H是线段上靠近的四等分点,且,则的离心率为( )
A. B.
C. D.
【例10-2】(24-25高三上·河北邯郸·开学考试)设双曲线C:(,)的左、右焦点分别为,,点P在双曲线C上,过点P作两条渐近线的垂线,垂足分别为D,E,若,且,则双曲线C的离心率为( )
A. B. C. D.2
【变式10-1】(24-25高二上·重庆·阶段练习)已知直线与椭圆相交于A、B,且AB的中点为,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【变式10-2】(2024·广西来宾·模拟预测)已知双曲线的左、右焦点分别为,若双曲线的左支上一点满足,以为圆心的圆与的延长线相切于点,且,则双曲线的离心率为 .
【考点题型十一】圆锥曲线中的离心率(最值+范围)
【例11-1】(24-25高二上·重庆·阶段练习)已知椭圆的焦距为,若直线恒与椭圆有两个不同的公共点,则椭圆的离心率范围为( )
A. B. C. D.
【例11-2】(24-25高三上·湖南·阶段练习)已知是双曲线的左、右焦点,以为圆心,为半径的圆与双曲线的一条渐近线交于两点,若,则双曲线的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式11-1】(2024·辽宁·模拟预测)已知椭圆与双曲线有共同的焦点是椭圆与双曲线的一个公共点,且,其离心率分别为,则的最小值为( )
A.3 B.4 C.6 D.12
【变式11-2】(24-25高二上·山东滨州·阶段练习)设分别为椭圆的左、右焦点,在椭圆上运动时,至少有两个位置使得,则椭圆C的离心率范围是 .
【考点题型十二】圆锥曲线中新定义题(小题)
【例12-1】(23-24高二下·湖南益阳·期末)若椭圆上存在点,使得到椭圆两个焦点的距离之比为,则称该椭圆为“倍径椭圆”.则“倍径椭圆”的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例12-2】(2024·贵州·模拟预测)我们把离心率为的双曲线称为“黄金双曲线”.已知“黄金双曲线”,则的虚轴长为 .
【变式12-1】(23-24高二上·江苏徐州·期中)画法几何学的创始人——法国数学家加斯帕尔·蒙日发现:与椭圆相切的两条垂直切线的交点的轨迹是以椭圆中心为圆心的圆,我们通常把这个圆称为该椭圆的蒙日圆.已知椭圆的蒙日圆方程为.若圆与椭圆的蒙日圆有且仅有一个公共点,则的值为( )
A. B. C. D.
【变式12-2】(24-25高三上·广东佛山·阶段练习)椭圆的离心率e满足,则称该椭圆为“黄金椭圆”.若是“黄金椭圆”,则 ;“黄金椭圆”两个焦点分别为、(),P为椭圆C上的异于顶点的任意一点,点M是的内心,连接PM并延长交于N,则 .
提升训练
一、单选题
1.(23-24高二上·吉林·阶段练习)椭圆的焦点为为椭圆上一点,若,则( )
A. B. C. D.
2.(24-25高三上·江西·阶段练习)已知双曲线的离心率大于实轴长,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(23-24高二上·安徽马鞍山·期末)抛物线的焦点坐标是( )
A. B. C. D.
4.(2024·北京朝阳·二模)已知抛物线的焦点为F,点P为C上一点.若,则点 P的横坐标为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
5.(23-24高三下·全国·开学考试)已知双曲线的离心率为,则其渐近线方程是( )
A. B.
C. D.
6.(2024安徽合肥·模拟预测)已知双曲线的渐近线方程为,实轴长为4,则该双曲线的标准方程为( ).
A. B.或
C. D.或
7.(23-24高三上·四川内江·阶段练习)已知椭圆是左,右焦点,是椭圆上第一象限的点,若,则( )
A. B. C. D.
8.(24-25高二上·江苏徐州·阶段练习)若椭圆的两个焦点与短轴的一个端点构成一个正三角形,则该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
9.(24-25高二上·陕西西安·阶段练习)曲线与曲线一定成立的是( )
A.长轴长相等 B.焦距相等 C.离心率相等 D.短轴长相等
10.(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)已知点F,A,B分别是椭圆的左焦点、右顶点和上顶点,AB的中点为M,若,则椭圆的离心率等于( )
A. B. C. D.
11.(24-25高二上·江西赣州·阶段练习)已知F₁,F₂分别是椭圆 的左、右焦点,O是坐标原点,以F₁F₂ 为直径的圆与E在第一、二象限交于Q,P两点,PF₂与QF₁交于点M,记△PF₁M的面积为S△PF₁M,△QF₁F₂的面积为S△QF₁F₂,若, 则E 的离心率为( )
A. B. C. D.
12.(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)已知分别为双曲线的左、右焦点,过点的直线与双曲线的右支交于两点,记的内切圆的半径为的内切圆的半径为,若,则双曲线的离心率为( )
A. B.2 C. D.3
13.(24-25高二上·全国·课后作业)双曲线的左、右焦点分别是,点在双曲线上,且,则( )
A.18 B.2 C.6或14 D.2或18
14.(24-25高三上·湖南·阶段练习)已知抛物线的焦点到准线的距离为,过焦点的直线与抛物线交于两点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
二、填空题
15.(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知椭圆,点是椭圆内一点,,若椭圆上存在一点,使得,则的取值范围是 ;当取得最大值时,椭圆的焦距为 .
16.(24-25高二上·全国·课后作业)已知双曲线的上、下焦点分别为,,动点与点在曲线上,且满足,则该双曲线的标准方程为 .
17.(24-25高三上·海南海口·阶段练习)已知抛物线的焦点为,,,为抛物线上的任意三点(异于坐标原点),,且,若直线AB,AD,BD的斜率分别为,,,则的值为 ; .
18.(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)已知点和点,是动点,且直线与的斜率之积等于,则动点的轨迹方程为 .
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清单05 椭圆、双曲线、抛物线(选填)
(12个考点梳理+题型解读+提升训练)
【清单01】椭圆的定义
1、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.
说明:
若,的轨迹为线段;
若,的轨迹无图形
2、定义的集合语言表述
集合.
【清单02】椭圆的标准方程
焦点位置
焦点在轴上
焦点在轴上
标准方程
()
()
图象
焦点坐标
,
,
的关系
【清单03】双曲线的定义
1、定义:一般地,我们把平面内与两个定点,的距离的差的绝对值等于非零常数(小于)的点的轨迹叫做双曲线.
这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.
2、集合语言表达式
双曲线就是下列点的集合:.
3、说明
若将定义中差的绝对值中的绝对值符号去掉,则点的轨迹为双曲线的一支,具体是哪一支,取决于与的大小.
(1)若,则,点的轨迹是靠近定点的那一支;
(2)若,则,点的轨迹是靠近定点的那一支.
【清单04】双曲线的标准方程
焦点位置
焦点在轴上
焦点在轴上
标准方程
()
()
图象
焦点坐标
,
,
的关系
两种双曲线 , ()的相同点是:它们的形状、大小都相同,都有,;不同点是:两种双曲线的位置不同,它们的焦点坐标也不同.
【清单05】抛物线的定义
1、抛物线的定义:平面内与一个定点和一条定直线(其中定点不在定直线上)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点叫做抛物线的焦点,定直线叫做抛物线的准线.
2、抛物线的数学表达式:(为点到准线的距离).
【清单06】抛物线的标准方程
设,抛物线的标准方程、类型及其几何性质:
方程
()
()
()
()
图形
焦点
准线
【考点题型一】椭圆,双曲线,抛物线定义辨析
【例1-1】(23-24高二下·全国·课后作业)动点满足方程,则点的轨迹是( )
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
【答案】D
【知识点】抛物线定义的理解
【分析】根据轨迹方程所代表的意义和抛物线的定义可得答案.
【详解】由得,
等式左边表示点和点的距离,
等式的右边表示点到直线的距离,
整个等式表示的意义是点到点的距离和到直线的距离相等,
且点不在直线上,所以其轨迹为抛物线.
故选:D.
【例1-2】(24-25高二上·天津红桥·阶段练习)已知双曲线上一点P与它的一个焦点的距离等于5,那么点P与另一个焦点的距离等于 .
【答案】
【知识点】利用双曲线定义求点到焦点的距离及最值、双曲线定义的理解
【分析】根据双曲线的定义即可求解
【详解】因为双曲线的标准方程为,
所以,,所以,,.
由双曲线的定义可知,令,则.
故答案为:
【例1-3】(24-25高二上·江苏徐州·阶段练习)讨论方程+表示的曲线.
【答案】答案见详解
【知识点】椭圆定义及辨析
【分析】根据椭圆定义讨论判断.
【详解】表示点到点的距离,表示点到点的距离,
所以表示点到点和的距离之和,
当时,方程表示的曲线是椭圆;
当时,方程表示的曲线是线段;
当时,方程表示的曲线不存在.
【变式1-1】.(23-24高二下·北京海淀·期末)已知双曲线的左右焦点依次为,,且,若点在双曲线的右支上,则( )
A. B.6 C.8 D.10
【答案】B
【知识点】双曲线定义的理解
【分析】根据题意,得,,求出,根据双曲线的定义即可求出的值.
【详解】
由题意知,,,
,
双曲线,
点在双曲线的右支上,
由双曲线的定义得,,
故选:B.
【变式1-2】(24-25高三上·河北秦皇岛·开学考试)已知椭圆的上顶点为,左焦点为,线段的中垂线与交于两点,则的周长为 .
【答案】
【知识点】椭圆定义及辨析、椭圆中焦点三角形的周长问题
【分析】设椭圆的右焦点为,连接,,,依题意可得为等边三角形,从而得到直线过,再根据线段垂直平分线的性质及椭圆的定义计算可得.
【详解】设椭圆的右焦点为,连接,,,
依题意可得长半轴长,半焦距,且,
所以为等边三角形,则直线过,
所以
,即的周长为.
故答案为:
【变式1-3】(24-25高三上·北京海淀·开学考试)抛物线上与焦点距离等于3的点的横坐标是 .
【答案】2
【知识点】抛物线定义的理解
【分析】根据抛物线的定义求解即可.
【详解】抛物线的焦点为,准线方程为,
设抛物线上一点到焦点的距离为3,
则,
所以,
故答案为:2.
【考点题型二】利用圆锥曲线定义求轨迹方程
【例2-1】(24-25高二上·江西·阶段练习)已知圆:和:,若动圆P与这两圆一个内切一个外切,记该动圆圆心的轨迹为M,则M的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】利用椭圆定义求方程、由圆的位置关系确定参数或范围、轨迹问题——椭圆
【分析】根据圆的位置关系及椭圆的定义可判断P点轨迹为椭圆,即可得出轨迹方程.
【详解】圆:和:的圆心、半径分别为,
由可知圆内含于圆内,
设动圆半径为,
由题意,,,
两式相加可得,
故P点的轨迹为以为焦点的椭圆,其中,
所以,
所以椭圆方程为.
故选:C
【例2-2】(23-24高二上·河北石家庄·期中)已知圆M与圆C1:和圆C2:一个内切一个外切,则点M的轨迹方程为 .
【答案】
【知识点】求平面轨迹方程、利用双曲线定义求方程、由圆的位置关系确定参数或范围
【分析】根据内切和外切的性质及双曲线的定义得到点的轨迹为双曲线,然后求方程即可.
【详解】当圆与圆内切,与圆外切时,,,
当圆与圆外切,与圆内切时,,,
所以,点的轨迹为双曲线,设轨迹方程为,,,则,所以轨迹方程为.
故答案为:.
【例2-3】(2024高三·全国·专题练习)在平面直角坐标系中,已知,点到直线的距离比到点的距离大2,记的轨迹为,求的方程;
【答案】
【知识点】利用抛物线定义求动点轨迹
【分析】
根据题意转化为到直线的距离等于到的距离,结合抛物线的定义,即可求解.
【详解】
解:由点到直线的距离比到点的距离大2
可转化为到直线的距离等于到的距离
所以的轨迹是以为焦点,以为准线的抛物线,
可得,所以,所以曲线的方程为.
【变式2-1】(2024·广西来宾·模拟预测)一动圆与圆外切,同时与圆内切,则动圆圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】利用椭圆定义求方程、由标准方程确定圆心和半径
【分析】计算两个已知圆的圆心和半径,根据圆的位置关系得到动圆圆心到两已知圆圆心距离和为定值,结合椭圆的定义即可得到结果.
【详解】圆可化为,圆心,半径为.
圆可化为,圆心,半径为.
设动圆圆心为点,半径为,圆与圆外切于点,圆与圆内切于点,如图所示:
由题意得,三点共线,三点共线,,,
∴,
∴点的轨迹为以为焦点的椭圆,且,,
∴,
∴点的轨迹方程为.
故选:C.
【变式2-2】(23-24高二下·湖北·开学考试)已知两圆,,动圆与圆外切,且和圆内切,则动圆的圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】利用双曲线定义求方程、由圆的位置关系确定参数或范围
【分析】通过动圆与圆外切,且和圆内切列出关于圆心距的式子,通过变形可得双曲线的方程.
【详解】如图,
设动圆的半径为,则,,
则,
所以动圆圆心的轨迹是以为焦点,以为实轴长的双曲线的右支.
因为,
所以.
故动圆圆心的轨迹方程为.
故选:C.
【变式2-3】(23-24高二上·全国·课后作业)已知定点,直线,记过点且与直线相切的圆的圆心为点.则动点的轨迹方程为 .
【答案】
【知识点】利用抛物线定义求动点轨迹
【分析】设已知圆的圆心为,根据题意,得到,其中d为点C到直线l的距离,结合抛物线的定义,即可求解.
【详解】设已知圆的圆心为,
因为过点的圆与直线相切,可得,其中d为点C到直线l的距离,
所以的轨迹是以原点为顶点,为焦点,为准线的抛物线,
所以可设动点的轨迹方程为,
由已知,
所以所求动圆圆心的轨迹方程为.
故答案为:.
【考点题型三】圆锥曲线上点到焦点距离及最值
【例3-1】(23-24高二上·江苏宿迁·期中)已知是椭圆的两个焦点,点在上,若,则的值为( )
A.8 B.6 C.20 D.10
【答案】A
【知识点】椭圆上点到焦点的距离及最值
【分析】
先求解出的值,再根据椭圆的定义求解出的值.
【详解】因为椭圆方程为,所以,
又因为,所以,
故选:A.
【例3-2】(24-25高三上·山西吕梁·开学考试)已知抛物线的焦点为为上一点,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】根据抛物线上的点求标准方程、抛物线上的点到定点的距离及最值
【分析】将代入抛物线的方程中解得,由抛物线定义可求.
【详解】将代入,解得,由抛物线的定义可知.
故选:B
【例3-3】(23-24高二上·山东潍坊·阶段练习)已知双曲线:的左焦点为,且是双曲线上的一点,则的最小值为 .
【答案】
【知识点】利用双曲线定义求点到焦点的距离及最值
【分析】设,且,通过可求得最小值.
【详解】设,且,,
又,
又或,
所以
即的最小值为,当点为双曲线左定点时去最小值.
故答案为:.
【变式3-1】(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)椭圆上的动点到其左焦点的距离的最大值为( )
A.4 B.5 C.6 D.8
【答案】B
【知识点】椭圆上点到焦点的距离及最值、根据椭圆方程求a、b、c、求椭圆的焦点、焦距
【分析】利用椭圆的性质计算即可.
【详解】由题意可知该椭圆的半长轴、半短轴、半焦距分别为,
设,
则,时取得等号.
故选:B.
【变式3-2】(23-24高二上·河北沧州·阶段练习)已知双曲线的左、右焦点分别为,且,左焦点到双曲线的一条渐近线的距离为为上一点,且,则 .
【答案】6或10
【知识点】利用双曲线定义求点到焦点的距离及最值
【分析】根据双曲线的焦距,点到直线距离公式,结合双曲线的定义进行求解即可.
【详解】因为双曲线的左、右焦点分别为,且,
所以,设该双曲线的方程为,
设该双曲线的一条渐近线方程为,
因为左焦点到双曲线的一条渐近线的距离为,
所以,
所以,
由双曲线的定义得,又,
解得或.
故答案为:6或10
【变式3-3】(23-24高二上·福建泉州·期末)已知是抛物线上纵坐标为4的点,则与的焦点的距离为 .
【答案】
【知识点】根据抛物线方程求焦点或准线、抛物线上的点到定点的距离及最值
【分析】求出点P的坐标及焦点坐标,然后由抛物线的定义可得.
【详解】由C:可得的横坐标为,
抛物线的焦点坐标为,准线方程为:
由抛物线的定义可得,与的距离.
故答案为:.
【考点题型四】椭圆,双曲线中焦点三角形问题(周长问题)
核心方法:圆锥曲线定义+余弦定理
【例4-1】(2024·广东惠州·模拟预测)已知椭圆的方程为,过椭圆中心的直线交椭圆于A、B两点,是椭圆的右焦点,则的周长的最小值为( )
A.8 B. C.10 D.
【答案】C
【知识点】椭圆中焦点三角形的周长问题、根据椭圆的有界性求范围或最值、根据椭圆方程求a、b、c
【分析】根据题意结合椭圆定义可得的周长为,结合椭圆的性质分析求解.
【详解】椭圆的方程为,则,,,
连接,,
则由椭圆的中心对称性可知,
可知为平行四边形,则,
可得的周长为,
当AB位于短轴的端点时,取最小值,最小值为,
所以周长为.
故选:C.
【例4-2】(24-25高二上·全国·课后作业)已知双曲线的两个焦点分别为,点在双曲线上,且,则的周长为 .
【答案】12
【知识点】利用定义解决双曲线中焦点三角形问题
【分析】根据双曲线的定义以及性质可知,根据已知可求得加双曲线焦距长可求得.
【详解】方程化为,则,根据题意知
又,
所以,则的周长为.
故答案为:12
【变式4-1】(24-25高二下·全国·课后作业)已知为椭圆的右焦点,为椭圆上两个动点,写出的周长的一个可能取值 .
【答案】4(答案不唯一)
【知识点】椭圆中焦点三角形的周长问题、求椭圆中的最值问题
【分析】根据三角形的边长之间的关系,可知当过焦点时,的周长取得最大值,再结合,,的最小值,可得的周长的最小值.根据的周长的取值范围写出答案.
【详解】如图:
设椭圆左焦点为,
则,当且仅当直线经过左焦点时,取得最大值,
又,,,所以,
所以的周长的取值范围为:.
所以的周长可以为4.
故答案为:4(答案不唯一)
【变式4-2】(24-25高二上·全国·课后作业)已知双曲线的两个焦点分别是,点在双曲线上,且线段经过焦点,,则的周长为 .
【答案】
【知识点】利用定义解决双曲线中焦点三角形问题
【分析】根据双曲线的定义可得,,进而可得.
【详解】
由双曲线的定义可得①,②,
两式相加得,即,
所以,故的周长为.
故答案为:
【考点题型五】椭圆,双曲线中焦点三角形问题
核心方法:圆锥曲线定义+正、余弦定理+面积公式
【例5-1】(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
【知识点】椭圆中焦点三角形的面积问题
【分析】
结合椭圆定义,有,即可得各边长与的关系,得到,结合即可求解.
【详解】设,则,所以,
因为,即,故,
所以,
所以,故,即,
所以.
故选:B.
【例5-2】(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)已知,是双曲线的两个焦点,点M在E上,如果,则的面积为 .
【答案】16
【知识点】利用定义解决双曲线中焦点三角形问题、三角形面积公式及其应用
【分析】根据题意求出a,b,c,由及双曲线的定义求出,再利用三角形面积公式求解即可.
【详解】由题意得,所以,
不妨设,
根据双曲线定义可得①,
又,
所以②,
联立①②解得,
所以的面积.
故答案为:16.
【变式5-1】(23-24高二上·新疆昌吉·期末)若点在椭圆上,、分别是椭圆的两焦点,且,则的面积是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】椭圆中焦点三角形的面积问题、余弦定理解三角形
【分析】根据已知条件及椭圆的定义,结合余弦定理及三角形的面积公式即可求解.
【详解】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:C.
【变式5-2】(2024·四川·模拟预测)已知双曲线C:的左、右焦点分别为,,过原点O的直线l:与C交于A,B两点,O为坐标原点.若,则的面积为 .
【答案】2
【知识点】利用定义解决双曲线中焦点三角形问题、求双曲线中三角形(四边形)的面积问题、双曲线定义的理解
【分析】先得到平行四边形为矩形,设,则,由勾股定理得到方程,从而求出三角形的面积.
【详解】由双曲线的对称性可知,四边形为平行四边形,
因为,所以平行四边形为矩形,
故,,
不妨设点A在C的右支上,,则,
所以,得,
所以.
故答案为:2
【考点题型六】椭圆,双曲线中焦点三角形问题(其他问题)
【例6-1】(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)已知椭圆的离心率为,上下焦点分别为,,M为椭圆上一点(不与椭圆的顶点重合),下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若为直角三角形,则
D.若,则的面积为
【答案】AC
【知识点】椭圆定义及辨析、根据离心率求椭圆的标准方程、椭圆中焦点三角形的面积问题、椭圆中焦点三角形的其他问题
【分析】根据给定条件,求出判断AB;确定直角顶点计算判断C;利用定义求出并求出三角形面积判断D.
【详解】对于AB,椭圆半焦距,由离心率为,得,,A正确,B错误;
对于C,由知,以线段为直径的圆在椭圆内,即不可能是直角,
由为直角三角形,得或,由椭圆对称性不妨令,
直线,由,得,即,则,
所以,C正确;
对于D,由椭圆定义得,而,解得,
而,则是边长为2的正三角形,其面积为,D错误.
故选:AC
【例6-2】(2024·贵州六盘水·三模)(多选)设O为坐标原点,分别为双曲线的左、右焦点,离心率为2,焦点到渐近线的距离为,点为双曲线上一点,则( )
A.若,则
B.若的面积为,则
C.若线段的中点在y轴上,则
D.内切圆的圆心到轴的距离为1
【答案】BCD
【知识点】利用定义解决双曲线中焦点三角形问题、根据离心率求双曲线的标准方程
【分析】由离心率公式和点到直线的距离公式,可得a,b,c,由双曲线的定义可判断A;由焦点三角形的面积公式可判断B;由轴,计算可判断C;由双曲线的定义和内切圆的性质,可判断D.
【详解】渐近线方程为,
由题意可得,焦点到渐近线的距离为,结合,解得,则双曲线的方程为 ,
,所以 或,选项A错;
记,则,
由,可得,即有,所以,选项B对:
因为的中点在轴上,所以,故轴,故,选项C对;
取点在双曲线的右支上,如图所示,
,
又因为,解得,,
所以切点是双曲线的右顶点,从而内切圆圆心的横坐标为1,选项D对.
故选:BCD.
【变式6-1】(23-24高二下·辽宁本溪·开学考试)已知点P是椭圆上一点,点、是椭圆的左、右焦点,若,则下列说法正确的是( )
A.的面积为
B.若点M是椭圆上一动点,则的最大值为9
C.内切圆的面积为
D.点P的纵坐标为
【答案】AC
【知识点】数量积的坐标表示、椭圆定义及辨析、椭圆中焦点三角形的面积问题、椭圆中焦点三角形的其他问题
【分析】
由椭圆的定义得,焦点三角形中结合余弦定理,得,由面积公式求值判断选项A;定义法求向量数量积判断选项B;面积法求内切圆半径,计算面积判断选项C;由面积求点P的纵坐标判断选项D.
【详解】椭圆的方程为,则,,,根据椭圆定义得.
对于A选项,(Ⅰ),
在中,由余弦定理得,即(Ⅱ),
由(Ⅰ)和(Ⅱ)得,
则的面积,故A选项正确.
对于B选项,设点,则,
,
当时,取得最大值5,故B选项错误.
对于C选项,设内切圆的半径为r,由A选项知的面积为,
则,即,解得,
所以内切圆的面积为,故C选项正确.
对于D选项,由A选项知的面积为,则,即,故D选项错误.
故选:AC.
【变式6-2】(2024·广东广州·二模)已知双曲线的左右焦点分别为,左顶点为,点是的右支上一点,则( )
A.的最小值为8
B.若直线与交于另一点,则的最小值为6
C.为定值
D.若为的内心,则为定值
【答案】ACD
【知识点】数量积的运算律、双曲线定义的理解、利用定义解决双曲线中焦点三角形问题、求双曲线的顶点坐标
【分析】根据双曲线的定义判断A;取直线可判断B;由向量的数量积公式和运算律进行化简判断C;根据双曲线的定义判断D.
【详解】对A,得,所以,
所以,
当为双曲线右支与轴交点时,取等号,
即的最小值为8,故A正确;
对B,若直线经过,当直线的斜率为0时,直线的方程为,
与双曲线的两个交点为,此时,故B错误;
对C,因为,
所以,,
两式相加得,,
所以,故C正确;
对D,设为的内心,
,
,
,
在双曲线上,,为定值,D正确,
故选:ACD.
【考点题型七】圆锥曲线中线段和差最值问题
【例7-1】(23-24高二上·江苏泰州·期中)已知F为椭圆C:的右焦点,P为C上一点,Q为圆M:上一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】定点到圆上点的最值(范围)、椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值
【分析】要求的最小值,根据椭圆的定义可以转化为(其中为椭圆的左焦点),即求的最小值,即为圆心与的距离减去半径,进而解决问题.
【详解】如图,由题可知,圆的圆心坐标为,半径为1,
设椭圆的左焦点为,即,
则,
故要求的最小值,即求的最小值,
所以的最小值等于,
即的最小值为,
故选:D.
【例7-2】(23-24高二上·天津·期末)已知双曲线的离心率为2,右焦点为,动点在双曲线右支上,点,则最大值为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】利用定义求双曲线中线段和、差的最值、根据离心率求双曲线的标准方程
【分析】由双曲线的离心率得到,左焦点,根据双曲线的定义得到,然后根据几何知识得到当,,三点共线时最大,最后求最大值即可.
【详解】
因为双曲线的离心率为2,所以,解得,
,,则左焦点,
由双曲线的定义得,
因为,即当,,三点共线时最大,
所以,
最大值为.
故选:D.
【例7-3】(2024·江西九江·一模)已知点分别是抛物线和圆上的动点,点到直线的距离为,则的最小值为 .
【答案】
【知识点】定点到圆上点的最值(范围)、抛物线上的点到定点和焦点距离的和、差最值、根据抛物线方程求焦点或准线
【分析】分别画出抛物线和圆图象,由抛物线定义以及圆上点与圆外一点距离的最值问题即可求得结果.
【详解】如图所示:
由圆的标准方程为可知圆心,半径为,
抛物线的焦点为,准线方程为,
由抛物线定义可知,
圆外一点到圆上点的距离满足,即;
所以,
当且仅当三点共线时,等号成立;
即的最小值为.
故答案为:
【变式7-1】(23-24高三上·广西桂林·阶段练习)已知双曲线的左,右焦点分别为,点在双曲线的右半支上,点,则的最小值为( )
A. B.4 C.6 D.
【答案】D
【知识点】利用双曲线定义求点到焦点的距离及最值、利用定义解决双曲线中焦点三角形问题、利用定义求双曲线中线段和、差的最值
【分析】首先利用双曲线的定义转化,再结合图象,求的最小值,再联立方程求交点坐标.
【详解】由题意并结合双曲线的定义可得
,
当且仅当,,三点共线时等号成立.
而直线的方程为,由可得,所以,
所以点的坐标为.
所以当且仅当点的坐标为时,的最小值为.
故选:D.
【变式7-2】(2024·湖南常德·一模)已知抛物线方程为:,焦点为.圆的方程为,设为抛物线上的点, 为圆上的一点,则的最小值为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】C
【知识点】圆上点到定直线(图形)上的最值(范围)、抛物线上的点到定点和焦点距离的和、差最值
【分析】根据抛物线定义将点到焦点的距离转化为点到直线的距离,即,从而得到,三点共线时和最小;再由在圆上,得到最小值.
【详解】
由抛物线方程为,得到焦点,准线方程为,过点做准线的垂线,垂足为,
因为点在抛物线上,所以,
所以,当点固定不动时,三点共线,即垂直于准线时和最小,
又因为在圆上运动,由圆的方程为得圆心,半径,所以,
故选:C.
【变式7-3】(2024高二上·全国·专题练习)已知点,,点P为椭圆上的动点,则的最小值为 .
【答案】/
【知识点】椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值
【分析】利用椭圆的定义,得到,从而得解.
【详解】因为椭圆,则,
所以为椭圆的右焦点,设椭圆左焦点为F,则,
由椭圆的定义得,,
所以P为射线FA与椭圆交点时,取最小值,
此时.
故答案为:
【考点题型八】求圆锥曲线方程
【例8-1】(24-25高二上·上海·开学考试)焦点在轴上,焦距为,且经过点的椭圆的标准方程为 .
【答案】
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、根据椭圆过的点求标准方程
【分析】由题意确定可得,进而求得标准方程.
【详解】由焦点在轴上,设椭圆的标准方程为,
由焦距为可得,解得;
又椭圆经过点,故,所以,
所以椭圆的标准方程为.
故答案为:.
【例8-2】(24-25高二下·全国·课后作业)已知分别是双曲线的左、右焦点,是上一点,且,写出的一个标准方程 .
【答案】
【知识点】根据双曲线过的点求标准方程
【分析】由题意可知,结合可求出,从而可写出的一个标准方程.
【详解】因为,所以,
所以,
又因为,则,即,
又因为,所以,
解得,
当时,的一个标准方程为.
故答案为:(答案不唯一,满足即可).
【例8-3】(23-24高二上·陕西宝鸡·期末)顶点在原点,且过点的抛物线的标准方程是 .
【答案】或
【知识点】根据抛物线上的点求标准方程
【分析】设出抛物线的标准方程,点的坐标代入计算即可.
【详解】依题意可设抛物线的标准方程为和,
将代入分别解得和,
则抛物线的标准方程为或.
故答案为:或.
【变式8-1】(24-25高二上·全国·课后作业)已知为双曲线的两个焦点,双曲线上一点满足(为半虚轴长),则双曲线的标准方程为 .
【答案】
【知识点】根据a、b、c求双曲线的标准方程
【分析】由题意可知双曲线焦点在轴上,且,结合可求出,进而得到标准方程.
【详解】依题意,
则由可得,
因为焦点在轴上,因此双曲线的标准方程为.
故答案为:
【变式8-2】(23-24高二下·河北张家口·开学考试)过抛物线:()的顶点,且倾斜角为60°的直线与抛物线的另一个交点为,若,则抛物线的方程为 .
【答案】
【知识点】根据抛物线上的点求标准方程、求直线与抛物线的交点坐标
【分析】过点向轴作垂线,求得坐标,即可求解.
【详解】过点向轴作垂线,垂足记为,
由题意可知,所以点坐标为,
代入抛物线方程得,所以
故答案为:
【变式8-3】(24-25高二上·河南驻马店·阶段练习)求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)长轴长为4,短轴长为2,焦点在y轴上;
(2)过点,离心率;
【答案】(1)
(2)或
【知识点】根据离心率求椭圆的标准方程、根据a、b、c求椭圆标准方程
【分析】(1)分焦点在x轴,y轴两种情形,结合几何性质列式求解;
(2)利用离心率并再分焦点在x轴,y轴两种情形求解.
【详解】(1)根据题意,要求椭圆的焦点在y轴上,
长轴长为4,短轴长为2,即,,
则有,,
故要求椭圆的标准方程为;
(2)若椭圆的焦点在x轴上,设方程为.
则,所以,,,
即椭圆方程为.
若椭圆的焦点在y轴上,设方程为,
则,又,解得,
故椭圆方程为.
【考点题型九】判断方程为椭圆、双曲线的条件
【例9-1】(多选)(24-25高二上·江苏徐州·开学考试)关于方程,下列说法正确的是( )
A.若,则该方程表示椭圆,其焦点在y轴上
B.若,则该方程表示圆,其半径为
C.若,则该方程表示椭圆,其焦点在x轴上
D.若,则该方程表示两条直线
【答案】ACD
【知识点】由方程研究曲线的性质、椭圆的方程与椭圆(焦点)位置的特征、二元二次方程表示的曲线与圆的关系、判断方程是否表示椭圆
【分析】AC选项,化为标准方程,结合椭圆的特征得到答案;B选项,化为,得到B正确;D选项,化为,故D正确.
【详解】对于A,若,则可化为,
因为,所以,即该方程表示焦点在y轴上的椭圆,故A正确;
对于B,若,则可化为,此时该方程表示圆心在原点,半径为的圆,故B错误;
对于C,,则可化为,
由于,所以,故该方程表示焦点在x轴上的椭圆,故C正确;
对于D,若,则可化为,即,
此时该方程表示平行于x轴的两条直线,故D正确.
故选:ACD
【例9-2】(多选)(23-24高二上·内蒙古赤峰·阶段练习)方程,则下列说法正确的是( )
A.当时,方程表示椭圆
B.当时,方程表示焦点在轴上的双曲线
C.当时,方程表示圆
D.当或时,方程表示双曲线
【答案】BCD
【知识点】判断方程是否表示椭圆、判断方程是否表示双曲线
【分析】根据方程中分母的正负及是否相等可判断选项即可.
【详解】当时,由,且即时,此方程表示圆,故A不正确;
当时,,,由方程可知表示焦点在轴上的双曲线,故B正确;
由A可知,当时,方程表示圆,故C正确;
当时,,,故方程表示焦点在轴上的双曲线,当时,由B可知,方程表示双曲线,故D正确.
故选:BCD
【变式9-1】(多选)(23-24高二下·江苏南京·期中)已知曲线,则下列说法错误的是( ).
A.若,则曲线C是圆
B.若,则曲线C是椭圆
C.若,则曲线C是双曲线
D.曲线C可以是抛物线
【答案】ABD
【知识点】判断方程是否表示椭圆、判断方程是否表示双曲线、抛物线方程的四种形式与位置特征
【分析】,,则曲线C不存在,即可判断选项A,B;时,曲线C是双曲线,故C正确;无论为何值,曲线C不可能是抛物线即可判断选项D.
【详解】对于A,若,则曲线C不存在,错误;
对于B,若,,时,则曲线C不存在,错误;
对于C,若,,,或,,则曲线C是双曲线,正确;
对于D,抛物线的方程是或,与曲线C形式不一致,错误.
故选:ABD.
【变式9-2】.(多选)(23-24高二上·浙江湖州·期末)已知曲线的方程为,则( )
A.曲线可以表示圆
B.曲线可以表示焦点在轴上的椭圆
C.曲线可以表示焦点在轴上的椭圆
D.曲线可以表示焦点在轴上的双曲线
【答案】CD
【知识点】二元二次方程表示的曲线与圆的关系、判断方程是否表示椭圆、判断方程是否表示双曲线
【分析】由椭圆、双曲线、圆的方程定义列式求解判断.
【详解】对A,若曲线表示圆,则有,无解,A错;
对BC,若曲线表示椭圆,则有,此时,则曲线表示焦点在轴上的椭圆,C对B错;
对D,若曲线表示双曲线,则有,此时,此时曲线表示焦点在轴上的双曲线,D对.
故选:CD.
【考点题型十】圆锥曲线中的离心率(定值)
【例10-1】(24-25高三上·海南海口·阶段练习)已知椭圆:的左、右焦点分别为,,P是上一点,且,H是线段上靠近的四等分点,且,则的离心率为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】作出大致图像,由解析式求出点坐标,利用向量数量积为0得到等量关系,得出离心率.
【详解】由题意可作图如下:
由题意可知:,
∴中点:,即
∴四等分点:,即
∴,
∴,即
又∵,
∴
∴
∴
∵离心率
∴
∴
故选:C
【例10-2】(24-25高三上·河北邯郸·开学考试)设双曲线C:(,)的左、右焦点分别为,,点P在双曲线C上,过点P作两条渐近线的垂线,垂足分别为D,E,若,且,则双曲线C的离心率为( )
A. B. C. D.2
【答案】C
【知识点】已知方程求双曲线的渐近线、求双曲线的离心率或离心率的取值范围、求点到直线的距离、双曲线定义的理解
【分析】由双曲线的渐近线方程和点到直线的距离公式得到,再由双曲线的定义和向量的数量积为零得到,最后结合三角形的面积公式求出离心率即可.
【详解】设,则,即,
双曲线C的渐近线方程为,
所以,
又,平方后得,
又在中,由可得,
所以,
两式相减,整理得,
所以,
因为,
所以,解得.
故选:C.
【变式10-1】(24-25高二上·重庆·阶段练习)已知直线与椭圆相交于A、B,且AB的中点为,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围、由中点弦坐标或中点弦方程、斜率求参数
【分析】利用点差法求得关系,再利用椭圆的离心率公式可得答案.
【详解】设两点坐标分别为,因为且AB的中点为,
所以,因为在椭圆上,
所以①,
两式相减,得,
根据,上式可化简为,
整理得,又,所以,即,
所以.
故选:B.
【变式10-2】(2024·广西来宾·模拟预测)已知双曲线的左、右焦点分别为,若双曲线的左支上一点满足,以为圆心的圆与的延长线相切于点,且,则双曲线的离心率为 .
【答案】/
【知识点】求双曲线的离心率或离心率的取值范围
【分析】先由结合正弦定理和双曲线定义求出和,接着由求出和,再结合勾股定理、和离心率公式即可计算得解.
【详解】因为,所以由正弦定理得即,
又,所以即,
故,由得,,
由题可得且,
所以,
所以即.
故答案为:
【考点题型十一】圆锥曲线中的离心率(最值+范围)
【例11-1】(24-25高二上·重庆·阶段练习)已知椭圆的焦距为,若直线恒与椭圆有两个不同的公共点,则椭圆的离心率范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】根据直线与椭圆的位置关系求参数或范围、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】根据椭圆焦点坐标以及直线过定点可得点在椭圆内部,整理不等式可得离心率.
【详解】将直线整理可得,
易知该直线恒过定点,
若直线恒与椭圆有两个不同的公共点,可知点在椭圆内部;
易知椭圆上的点当其横坐标为时,纵坐标为,即可得,
整理可得,即,
解得.
故选:A
【例11-2】(24-25高三上·湖南·阶段练习)已知是双曲线的左、右焦点,以为圆心,为半径的圆与双曲线的一条渐近线交于两点,若,则双曲线的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】求双曲线的离心率或离心率的取值范围、求点到直线的距离、圆的弦长与中点弦、已知方程求双曲线的渐近线
【分析】根据双曲线以及圆的方程可求得弦长,再根据不等式整理可得,即可求得双曲线的离心率的取值范围.
【详解】设以为圆心,为半径的圆与双曲线的一条渐近线交于两点,
则到渐近线的距离,所以,
因为,所以,可得,
即,可得,
所以,所以,
又,所以双曲线的离心率的取值范围是.
故选:B
【变式11-1】(2024·辽宁·模拟预测)已知椭圆与双曲线有共同的焦点是椭圆与双曲线的一个公共点,且,其离心率分别为,则的最小值为( )
A.3 B.4 C.6 D.12
【答案】A
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围、求双曲线的离心率或离心率的取值范围、基本不等式求和的最小值、椭圆定义及辨析
【分析】根据椭圆以及双曲线定义利用余弦定理和基本不等式计算可得当时,取得最小值为3.
【详解】设,由余弦定理得,即;
在椭圆中,等于椭圆的长轴长,因此,
在双曲线中,等于双曲线的实轴长,因此,
则.
所以,
当且仅当时等号成立
故选:A
【变式11-2】(24-25高二上·山东滨州·阶段练习)设分别为椭圆的左、右焦点,在椭圆上运动时,至少有两个位置使得,则椭圆C的离心率范围是 .
【答案】
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围、轨迹问题——圆
【分析】探求动点的轨迹,找出满足的不等关系,再转化为离心率解之即可.
【详解】因为动点满足,所以在以为直径的圆上.
又因为在椭圆上运动时,至少有两个位置使得,
所以,
则,即,
同除得,解之得.
故答案为:
【考点题型十二】圆锥曲线中新定义题(小题)
【例12-1】(23-24高二下·湖南益阳·期末)若椭圆上存在点,使得到椭圆两个焦点的距离之比为,则称该椭圆为“倍径椭圆”.则“倍径椭圆”的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】椭圆定义及辨析、椭圆上点到焦点的距离及最值、求椭圆的离心率或离心率的取值范围、圆锥曲线新定义
【分析】根据条件设出到椭圆两个焦点的距离,再利用椭圆的定义及椭圆上的点到焦点距离的最值即可求出结果.
【详解】由题可设点到椭圆两个焦点的距离之分别,
所以,得到,
又,所以,得到,故.
故选:C.
【例12-2】(2024·贵州·模拟预测)我们把离心率为的双曲线称为“黄金双曲线”.已知“黄金双曲线”,则的虚轴长为 .
【答案】
【知识点】求双曲线的实轴、虚轴、圆锥曲线新定义
【分析】根据条件及离心率的定义,得到,即可求解.
【详解】因为,即,解得,所以的虚轴长为,
故答案为:.
【变式12-1】(23-24高二上·江苏徐州·期中)画法几何学的创始人——法国数学家加斯帕尔·蒙日发现:与椭圆相切的两条垂直切线的交点的轨迹是以椭圆中心为圆心的圆,我们通常把这个圆称为该椭圆的蒙日圆.已知椭圆的蒙日圆方程为.若圆与椭圆的蒙日圆有且仅有一个公共点,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】由圆的位置关系确定参数或范围、根据椭圆方程求a、b、c、圆锥曲线新定义
【分析】根据题意先写出椭圆的蒙日圆方程,然后根据条件判断出两圆内切或外切,由此列出方程求解出结果.
【详解】由题意可知的蒙日圆方程为,
因为圆与圆仅有一个公共点,
所以两圆内切或外切,故圆心距等于半径之和或者圆心距等于半径差的绝对值,
所以或,
由此解得,
故选:B.
【变式12-2】(24-25高三上·广东佛山·阶段练习)椭圆的离心率e满足,则称该椭圆为“黄金椭圆”.若是“黄金椭圆”,则 ;“黄金椭圆”两个焦点分别为、(),P为椭圆C上的异于顶点的任意一点,点M是的内心,连接PM并延长交于N,则 .
【答案】
【知识点】由椭圆的离心率求参数的取值范围、椭圆中焦点三角形的其他问题、圆锥曲线新定义
【分析】根据离心率可得关于的方程,从而可求其值,根据角平分线的形状结合椭圆的定义可得的值.
【详解】因为是“黄金椭圆”,故,故,
连接,因为为内心,故为角平分线,
由角平分线性质,有,故,
故答案为:,.
提升训练
一、单选题
1.(23-24高二上·吉林·阶段练习)椭圆的焦点为为椭圆上一点,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】椭圆定义及辨析
【分析】根据给定条件,利用椭圆的定义求出结果.
【详解】椭圆的长半轴长,依题意,,而,
所以.
故选:D
2.(24-25高三上·江西·阶段练习)已知双曲线的离心率大于实轴长,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】由双曲线的离心率求参数的取值范围
【分析】根据双曲线的离心率公式求解即可.
【详解】由题意得,解得.
故选:A.
3.(23-24高二上·安徽马鞍山·期末)抛物线的焦点坐标是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】根据抛物线方程求焦点或准线
【分析】由抛物线的标准方程即焦点的定义计算即可.
【详解】,此时焦点在纵轴上,为.
故选:D
4.(2024·北京朝阳·二模)已知抛物线的焦点为F,点P为C上一点.若,则点 P的横坐标为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】C
【知识点】抛物线定义的理解、根据抛物线方程求焦点或准线、抛物线的焦半径公式
【分析】根据抛物线的标准方程可得,结合抛物线的定义即可求解.
【详解】由题意知,,
由抛物线的定义知,,得,
即点P的横坐标为7.
故选:C
5.(23-24高三下·全国·开学考试)已知双曲线的离心率为,则其渐近线方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】已知方程求双曲线的渐近线、根据离心率求双曲线的标准方程
【分析】利用双曲线的性质结合给定条件求解即可.
【详解】因为双曲线的离心率为,
所以,故,即,,
解得,故,即渐近线方程是,故D正确.
故选:D
6.(2024安徽合肥·模拟预测)已知双曲线的渐近线方程为,实轴长为4,则该双曲线的标准方程为( ).
A. B.或
C. D.或
【答案】D
【知识点】根据双曲线的渐近线求标准方程
【分析】根据双曲线的焦点的位置进行分类讨论,结合双曲线渐近线方程和实轴长的定义进行求解即可.
【详解】当双曲线的焦点在横轴时,设双曲线的标准方程为:,
因为实轴长为4,所以得,因为双曲线的渐近线方程为:,所以有,
因此,所以双曲线的方程为:;
当双曲线的焦点在纵轴时,设双曲线的标准方程为:,
因为实轴长为4,所以得,因为双曲线的渐近线方程为:,所以有,
因此,所以双曲线的方程为:.
综上所述,双曲线的方程为或.
故选:D
7.(23-24高三上·四川内江·阶段练习)已知椭圆是左,右焦点,是椭圆上第一象限的点,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】椭圆定义及辨析
【分析】先根据椭圆的定义及余弦定理求出,即可得解.
【详解】由题意,
在中,由余弦定理得,
,
即,所以,
所以.
故选:A.
8.(24-25高二上·江苏徐州·阶段练习)若椭圆的两个焦点与短轴的一个端点构成一个正三角形,则该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】根据椭圆的两个焦点与短轴的一个端点构成一个正三角形,以及正三角形的性质求得也即椭圆的离心率.
【详解】如图所示不妨设椭圆的左、右焦点分别为为椭圆的上顶点.
依题意可知,是正三角形.
因为在中,,
所以,即椭圆的离心率.
故选:A
9.(24-25高二上·陕西西安·阶段练习)曲线与曲线一定成立的是( )
A.长轴长相等 B.焦距相等 C.离心率相等 D.短轴长相等
【答案】B
【知识点】求椭圆的焦点、焦距、求椭圆的长轴、短轴、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】根据椭圆的性质求出两个椭圆的a、b、c即可判断求解.
【详解】曲线表示焦点在x轴上的椭圆,
其中,
所以长轴长为,短轴长,焦距为,离心率,
因为,所以,
曲线表示焦点在x轴上的椭圆,
其中,,,
所以长轴长为,短轴长,焦距为,离心率
故长轴长不相等,焦距相等,离心率不相等,短轴长不相等,故ABD错,B对;
故选:B
10.(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)已知点F,A,B分别是椭圆的左焦点、右顶点和上顶点,AB的中点为M,若,则椭圆的离心率等于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】余弦定理解三角形、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】根据题意,作出图形,取的中点,连接,分别求出和,利用余弦定理即可求得离心率.
【详解】如图,取的中点,连接,则易得,,
在中,,则,又,
在中,由余弦定理,,
即,整理得,,
解得或(舍去),则.
故选:B.
11.(24-25高二上·江西赣州·阶段练习)已知F₁,F₂分别是椭圆 的左、右焦点,O是坐标原点,以F₁F₂ 为直径的圆与E在第一、二象限交于Q,P两点,PF₂与QF₁交于点M,记△PF₁M的面积为S△PF₁M,△QF₁F₂的面积为S△QF₁F₂,若, 则E 的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】椭圆定义及辨析、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】如图,根据圆与椭圆的对称性可知,点M在y轴上,转成 设 则运用三角形相似得到将线段长度用c表示,借助椭圆定义构造齐次方程,求出离心率即可.
【详解】如图,根据圆与椭圆的对称性可知,点M在y轴上,
若 则
设 则易得
所以 易知 QF₁⊥QF₂,则△QF₁F₂∽△OF₁M,
则 即 解得
且 解得
所以在中,由勾股定理得 所
以由椭圆的定义得 得 即
故E的离心率为
故选 :B.
12.(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)已知分别为双曲线的左、右焦点,过点的直线与双曲线的右支交于两点,记的内切圆的半径为的内切圆的半径为,若,则双曲线的离心率为( )
A. B.2 C. D.3
【答案】B
【知识点】双曲线定义的理解、利用定义解决双曲线中焦点三角形问题、求双曲线的离心率或离心率的取值范围
【分析】过分别作的垂线,垂足分别为,作出图形,结合双曲线的定义推到出,再由三角形相似可得,最后得到,再由离心率的定义解出即可;
【详解】
过分别作的垂线,垂足分别为,
则,
,则,
又,则,
,即在直线上,
,
则,
又,则,即,
,故离心率为,
故选:B.
13.(24-25高二上·全国·课后作业)双曲线的左、右焦点分别是,点在双曲线上,且,则( )
A.18 B.2 C.6或14 D.2或18
【答案】B
【知识点】双曲线定义的理解、利用双曲线定义求点到焦点的距离及最值
【分析】应用双曲线的定义,结合已知,计算得出且符合到焦点距离范围.
【详解】由题知点在双曲线右支上,根据双曲线的定义得,
因为,所以,即,
又因为,所以满足题意.
故选:B.
14.(24-25高三上·湖南·阶段练习)已知抛物线的焦点到准线的距离为,过焦点的直线与抛物线交于两点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】抛物线定义的理解、直线与抛物线交点相关问题
【分析】(方法一)首先求出抛物线的方程为,设直线的方程为:,与抛物线的方程联立,利用根与系数的关系求出的值,再根据抛物线的定义知,,从而求出的最小值即可.
(方法二)首先求出,再利用基本不等式即可求解即可.
【详解】(方法一)
因为抛物线的焦点到准线的距离为,故,
所以抛物线的方程为,焦点坐标为,
设直线的方程为:,不妨设,
联立方程,整理得,则,
故,
又,,
则,
当且仅当时等号成立,故的最小值为.
故选:B.
(方法二)由方法一可得,则,
因此
,
当且仅当时等号成立,
故的最小值为.
故选:B.
二、填空题
15.(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知椭圆,点是椭圆内一点,,若椭圆上存在一点,使得,则的取值范围是 ;当取得最大值时,椭圆的焦距为 .
【答案】
【知识点】椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值、求椭圆的焦点、焦距
【分析】知道点在椭圆内,建立不等式,得到参数范围;再利用椭圆解析式的特点得出焦点,利用椭圆的定义转化线段和,利用三角形三边定理建立不等关系,解出参数取值范围.
【详解】因为点是椭圆内一点,所以,
由,可得.
∵,则,知为椭圆的下焦点,
设椭圆的上焦点为,则.又,
当且仅当三点共线时等号成立,所以,
所以,所以,
故的取值范围是:.
当取得最大值25时,椭圆的方程为,故其焦距为4.
故答案为:;4.
16.(24-25高二上·全国·课后作业)已知双曲线的上、下焦点分别为,,动点与点在曲线上,且满足,则该双曲线的标准方程为 .
【答案】
【知识点】双曲线定义的理解、根据a、b、c求双曲线的标准方程
【分析】根据题干双曲线上点满足,得到,代入方程计算求解即可得出结果.
【详解】依题意,
即,故,
又点在曲线上,所以,即,
故双曲线的标准方程为.
故答案为:
17.(24-25高三上·海南海口·阶段练习)已知抛物线的焦点为,,,为抛物线上的任意三点(异于坐标原点),,且,若直线AB,AD,BD的斜率分别为,,,则的值为 ; .
【答案】 2 0
【知识点】三角形的心的向量表示、抛物线的焦半径公式
【分析】根据三角形重心公式以及抛物线焦半径公式求解即可;根据题意求得直线的斜率,代入等式计算即可求解.
【详解】因为为抛物线上任意三点,且,
所以F为的重心,,
所以,
又,即.
因此抛物线的方程为,
则,,
两式相减得:,
所以,
同理可得,,
所以.
故答案为:2;0.
18.(24-25高二上·吉林长春·阶段练习)已知点和点,是动点,且直线与的斜率之积等于,则动点的轨迹方程为 .
【答案】
【知识点】已知两点求斜率、轨迹问题——椭圆
【分析】设动点,斜率用坐标表示,由斜率之积为可得出之间的关系式,进而得的轨迹方程.
【详解】设动点的坐标为,又,,
所以的斜率,的斜率,
由题意可得,
化简,得点的轨迹方程为.
故答案为:
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