内容正文:
第05讲 椭圆
1 定义
平面内与两个定点的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹称为椭圆.
这两个定点称为椭圆的焦点,两焦点的距离称为椭圆的焦距.
如图:是椭圆上一点.(三角形两边之和大于第三边)
注 点的轨迹是以、为焦点的椭圆;
点的轨迹是线段;
点P的轨迹是无轨迹.
2 几何性质
焦点的位置
焦点在轴上
焦点在轴上
图形
标准方程
范围
且
且
顶点
轴长
短轴长长轴长
焦点
焦距
的关系
离心率
3 一些常见结论
① 通径:过焦点且垂直于长轴的弦,其长度为;
② 最大角,是椭圆上一点,当运动到短轴端点时,为最大角;
③ 焦点三角形面积;
④ 焦半径,;
⑤ 椭圆的参数方程.
4直线与圆锥曲线的位置关系
设直线,圆锥曲线,把两者方程联立得到方程组,消元得到一个关于的方程.
① 当时,
方程有两个不同的实数解,即直线与圆锥曲线有两个交点相交;
方程有两个相同的实数解,即直线与圆锥曲线有一个交点相切;
方程无实数解,即直线与圆锥曲线无交点相离.
② 当时,即得到一个一次方程,则直线与圆锥曲线相交,且只有一个交点,此时,若为双曲线,则直线与双曲线的渐近线的位置关系是平行;若为抛物线,则直线与抛物线的对称轴的位置关系是平行.
5 直线与圆锥曲线的弦长公式
(1)直线与圆锥曲线相交于,则
或
,
(,注意对公式推导的理解,其本质是两点距离公式)
【题型1】 椭圆的定义
角度1 焦点三角形问题
【典题1】 (2024·河南驻马店·二模)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在上但不在坐标轴上,且是等腰三角形,其中一个内角的余弦值为,则( )
A.4 B.5 C.6 D.8
【巩固练习】
1. (2023·安徽·模拟预测)已知分别为椭圆的左右焦点,点P为椭圆上一点,以为圆心的圆与直线恰好相切于点P,则是( )
A. B. C. D.
2(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.
3(2025·全国·专练)如图,设、分别是椭圆的左、右焦点,点是以为直径的圆与椭圆在第一象限内的一个交点,延长与椭圆交于点,若,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
4(2024·陕西西安·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,点是椭圆上一点,若的内心为,连接PM并延长交轴于点,且
.
角度2 最值问题
【典题1】 (2023·江苏南通·三模)已知为椭圆:的右焦点,为上一点,为圆:上一点,则的最大值为( )
A.5 B.6 C. D.
【巩固练习】
1. (2025·全国·专练)已知椭圆C:的左焦点为F,P为C上一动点,定点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
2(2024·江苏泰州·模拟预测)已知F为椭圆的右焦点,P为C上一点,Q为圆上一点,则的最大值为( )
A.5 B. C. D.6
【题型2】 椭圆的标准方程
【典题1】 (2025·全国·专练)分别求符合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)过点,且与椭圆有相同的焦点.
(2)经过两点,.
【典题2】(2024·福建南平·二模)已知椭圆的焦点为,,点在上,点在轴上,,,则的方程为( )
A. B. C. D.
【巩固练习】
1. (2025·全国·专练)过点,且与椭圆有相同焦点的椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
2. (2025·全国·专练)已知,是椭圆C的两个焦点,过且垂直于x轴的直线交C于A,B两点,且,则椭圆C的标准方程为( )
A. B. C. D.
3(2023·陕西西安·一模)已知椭圆的左、右焦点分别为,M为C上一点,若的中点为,且的周长为,则C的标准方程为( )
A. B. C. D.
4(2023·全国·模拟预测)已知分别是椭圆的左、右焦点,在上,在轴上,,以为直径的圆过,且的面积为,则椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
【题型3】 椭圆的简单几何性质
【典题1】 (2024·湖北武汉·模拟预测)设椭圆的左右焦点为,右顶点为,已知点在椭圆上,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【典题2】已知P、Q为椭圆上关于原点对称的两点,点P在第一象限,、是椭圆C的左、右焦点,,若,则椭圆C的离心率的取值范围为 .
【巩固练习】
1. (2024·湖北武汉·三模)已知椭圆C: ()的左、右焦点分别为,,P为C上一点,满足,以C的短轴为直径作圆O,截直线的弦长为,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
2已知椭圆()的长轴长为4,离心率为.若,分别是椭圆的上、下顶点,,分别为椭圆的上、下焦点,为椭圆上任意一点,且,则的面积为 .
3(多选)已知是椭圆:()位于第一象限上的一点,,是的两个焦点,,点在的平分线上,的平分线与轴交于点,为原点,,且,则下列结论正确的是( )
A.的面积为 B.的离心率为
C.点到轴的距离为 D.
4(多选)(2024·浙江嘉兴·模拟预测)已知椭圆的左右焦点分别是,以为直径的圆与在第一象限交于点,延长线段交于点.若,则( )
A. B.的面积为
C.椭圆的离心率为 D.直线的斜率为
5(多选)(2024·江西南昌·三模)将椭圆上所有的点绕原点旋转角,得到椭圆的方程:,则下列说法中正确的是( )
A. B.椭圆的离心率为
C.是椭圆的一个焦点 D.
6(2024·河北·三模)已知一个装有半瓶水的圆柱形玻璃杯,其底面半径为,玻璃杯高为(玻璃厚度忽略不计),其倾斜状态的正视图如图所示,表示水平桌面.当玻璃杯倾斜时,瓶内水面为椭圆形,阴影部分为瓶内水的正视图.设,则下列结论正确的是( )
A.当时,椭圆的离心率为 B.当椭圆的离心率最大时,
C.当椭圆的焦距为4时, D.当时,椭圆的焦距为6
【题型4】 直线与椭圆的综合
【典题1】 (2024·广东·二模)已知椭圆的短轴长为,焦距为.过椭圆的上端点作圆的两条切线,与椭圆分别交于另外两点,.则的面积为( )
A. B. C. D.
【典题2】 (2023·全国·高考真题)已知椭圆的离心率是,点在上.
(1)求的方程;
(2)过点的直线交于两点,直线与轴的交点分别为,证明:线段的中点为定点.
【巩固练习】
1. (2024·上海·模拟预测)已知直线与椭圆,点分别为椭圆的左右焦点,直线,,垂足分别为点(不重合),那么“直线与椭圆相切”是“”的( )
A.充分非必要 B.必要非充分
C.充分必要 D.既非充分又非必要
2(2024·四川·模拟预测)已知,分别是椭圆C:的左、右焦点,O为坐标原点,M,N为C上两个动点,且,面积的最大值为,过O作直线MN的垂线,垂足为H,则( )
A. B. C.1 D.
3(多选)已知直线与椭圆交于两点,椭圆的左、右顶点分别为,直线与直线,及轴分别交于点,则( )
A.的周长为
B.直线,,,的斜率之积为定值
C.当时,线段的中点到直线的距离为
D.若,则的取值范围是
4 (2024·广东江苏·高考真题)已知和为椭圆上两点.
(1)求C的离心率;
(2)若过P的直线交C于另一点B,且的面积为9,求的方程.
5 (2022·全国·高考真题)已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过两点.
(1)求E的方程;
(2)设过点的直线交E于M,N两点,过M且平行于x轴的直线与线段AB交于点T,点H满足.证明:直线HN过定点.
6. (2023·北京·高考真题)已知椭圆的离心率为,A、C分别是E的上、下顶点,B,D分别是的左、右顶点,.
(1)求的方程;
(2)设为第一象限内E上的动点,直线与直线交于点,直线与直线交于点.求证:.
1(2023·全国·高考真题)设椭圆的离心率分别为.若,则( )
A. B. C. D.
2(2024·全国·高考真题)已知曲线C:(),从C上任意一点P向x轴作垂线段,为垂足,则线段的中点M的轨迹方程为( )
A.() B.()
C.() D.()
3(2022·全国·高考真题)已知椭圆的离心率为,分别为C的左、右顶点,B为C的上顶点.若,则C的方程为( )
A. B. C. D.
4(2023·全国·高考真题)设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则( )
A.1 B.2 C.4 D.5
5(2024·全国·高考真题)已知椭圆的右焦点为,点在上,且轴.
(1)求的方程;
(2)过点的直线交于两点,为线段的中点,直线交直线于点,证明:轴.
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第05讲 椭圆
1 定义
平面内与两个定点的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹称为椭圆.
这两个定点称为椭圆的焦点,两焦点的距离称为椭圆的焦距.
如图:是椭圆上一点.(三角形两边之和大于第三边)
注 点的轨迹是以、为焦点的椭圆;
点的轨迹是线段;
点P的轨迹是无轨迹.
2 几何性质
焦点的位置
焦点在轴上
焦点在轴上
图形
标准方程
范围
且
且
顶点
轴长
短轴长长轴长
焦点
焦距
的关系
离心率
3 一些常见结论
① 通径:过焦点且垂直于长轴的弦,其长度为;
② 最大角,是椭圆上一点,当运动到短轴端点时,为最大角;
③ 焦点三角形面积;
④ 焦半径,;
⑤ 椭圆的参数方程.
4直线与圆锥曲线的位置关系
设直线,圆锥曲线,把两者方程联立得到方程组,消元得到一个关于的方程.
① 当时,
方程有两个不同的实数解,即直线与圆锥曲线有两个交点相交;
方程有两个相同的实数解,即直线与圆锥曲线有一个交点相切;
方程无实数解,即直线与圆锥曲线无交点相离.
② 当时,即得到一个一次方程,则直线与圆锥曲线相交,且只有一个交点,此时,若为双曲线,则直线与双曲线的渐近线的位置关系是平行;若为抛物线,则直线与抛物线的对称轴的位置关系是平行.
5 直线与圆锥曲线的弦长公式
(1)直线与圆锥曲线相交于,则
或
,
(,注意对公式推导的理解,其本质是两点距离公式)
【题型1】 椭圆的定义
角度1 焦点三角形问题
【典题1】 (2024·河南驻马店·二模)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在上但不在坐标轴上,且是等腰三角形,其中一个内角的余弦值为,则( )
A.4 B.5 C.6 D.8
【答案】B
【分析】,设,由是等腰三角形,利用余弦定理求出,可求的值.
【详解】依题意得,设,
不妨设点在第一象限,若,有,
故或,
解得或,又9,所以.
若,有,同理可得.
此时,,不符合点在第一象限,
所以.
故选:B.
【巩固练习】
1. (2023·安徽·模拟预测)已知分别为椭圆的左右焦点,点P为椭圆上一点,以为圆心的圆与直线恰好相切于点P,则是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据椭圆的定义,设,得,结合圆的几何性质列方程,从而求得,然后求得.
【详解】依题意,
设,由椭圆定义得,
由于以为圆心的圆与直线恰好相切于点P,
所以,即,
整理得,得,得,所以.
故选:A
2(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
【分析】由椭圆的定义可得,再结合余弦定理可得,然后由向量数量积定义得解.
【详解】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.
3(2025·全国·专练)如图,设、分别是椭圆的左、右焦点,点是以为直径的圆与椭圆在第一象限内的一个交点,延长与椭圆交于点,若,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由点为圆与椭圆的焦点,可得,,结合条件,应用勾股定理即可得.
【详解】
连接、, 由在以为直径的圆上,故,
、在椭圆上,故有,,
设,则,
则有,,
即可得,解得,
故,则,
故.
故选:C.
4(2024·陕西西安·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,点是椭圆上一点,若的内心为,连接PM并延长交轴于点,且
.
【答案】/
【分析】连接,则由角平分线定理得,再结合等比性质和椭圆的定义可求得结果.
【详解】如图,连接,在和中,
因为为的内心,平分,平分,
因为,
所以利用角平分线定理可得,
所以由比例的等比性质可得,得,
因为,所以,所以.
故答案为:
【点睛】关键点点睛:此题考查椭圆定义的应用,考查解平分线定理的应用,解题的关键是根据题意利用角平分线定理得,考查数形结合的思想,属于较难题.
角度2 最值问题
【典题1】 (2023·江苏南通·三模)已知为椭圆:的右焦点,为上一点,为圆:上一点,则的最大值为( )
A.5 B.6 C. D.
【答案】D
【分析】
利用椭圆的定义、点和圆的位置关系等知识确定正确答案.
【详解】依题意,设椭圆的左焦点为,
圆的圆心为,半径为,
,
当三点共线,且在之间时等号成立.
而,
所以,
当四点共线,且在之间,是的延长线与圆的交点时等号成立.
故选:D
【巩固练习】
1. (2025·全国·专练)已知椭圆C:的左焦点为F,P为C上一动点,定点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】记椭圆的右焦点为,由椭圆定义转化为,当是的延长线椭圆的交点时,可取得最大值.
【详解】,在椭圆内部,记椭圆的右焦点为,,椭圆中,在椭圆上,
,,
,当是的延长线椭圆的交点时,取等号,
所以的最大值为,
故选:B.
2(2024·江苏泰州·模拟预测)已知F为椭圆的右焦点,P为C上一点,Q为圆上一点,则的最大值为( )
A.5 B. C. D.6
【答案】B
【分析】由题意设椭圆的左焦点为,作出图形,结合图形和椭圆的定义可知当三点共线时取到最大值.
【详解】由题意知,,设椭圆的左焦点为,
如图,P为C上一点,Q为圆上一点,,半径为1,
,
当且仅当三点共线时,等号成立,
所以的最大值为.
故选:B
【题型2】 椭圆的标准方程
【典题1】 (2025·全国·专练)分别求符合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)过点,且与椭圆有相同的焦点.
(2)经过两点,.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由共焦点求得,再通过点在椭圆上,列出方程即可求解;
(2)通过待定系数法即可求解.
【详解】(1)因为所求的椭圆与椭圆的焦点相同,所以其焦点在轴上,且.
设所求椭圆的标准方程为.
因为所求椭圆过点,所以有①
又,②
由①②解得.
故所求椭圆的标准方程为.
(2)设椭圆方程为,且,在椭圆上,
所以,则椭圆方程.
【典题2】(2024·福建南平·二模)已知椭圆的焦点为,,点在上,点在轴上,,,则的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由题意设椭圆的方程为:,由,,可求出或,代入椭圆方程化简即可得求出,即可得出答案.
【详解】因为椭圆的焦点为,,
所以设椭圆的方程为:,
设,,,
则,因为,
所以,所以,
所以,又因为,
所以,所以,
所以,所以或,
因为在上,所以,即,
解得:或,因为椭圆的焦点在轴上,
所以.故的方程为.
故选:D.
【巩固练习】
1. (2025·全国·专练)过点,且与椭圆有相同焦点的椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将与椭圆焦点相同的椭圆的方程设为,再将点代入,求得的值,即可得出椭圆标准方程.
【详解】设所求椭圆方程为,
将点代入,可得,解得(舍去),
故所求椭圆的标准方程为.
故选:C
【点睛】本题主要考查了求与已知椭圆方程有相同焦点的椭圆的标准方程,属于基础题.
2. (2025·全国·专练)已知,是椭圆C的两个焦点,过且垂直于x轴的直线交C于A,B两点,且,则椭圆C的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用椭圆的对称性、勾股定理、椭圆的定义求得,再求得后可得标准方程.
【详解】由对称性,又,
则,
所以,,又,则,
椭圆标准方程为.
故选:B.
3(2023·陕西西安·一模)已知椭圆的左、右焦点分别为,M为C上一点,若的中点为,且的周长为,则C的标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据的周长可得,由的中点坐标求得M坐标,代入椭圆方程可得关系式,解方程可得的值,即可求得答案
【详解】因为的周长为,所以,则,
又,的中点为 ,所以M的坐标为,
故,则,
结合,,解得,
所以椭圆C的标准方程为,
故选:A
4(2023·全国·模拟预测)已知分别是椭圆的左、右焦点,在上,在轴上,,以为直径的圆过,且的面积为,则椭圆的标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】
设,表示出的面积,结合向量关系以及垂直关系,求出点,借助椭圆的定义求解即可.
【详解】
结合题意可得:,,设,
则由的面积为,得①,
由,得②.
连接以为直径的圆过,③.
由②③得,
结合①得,
, ,故椭圆的标准方程为,
故选:B.
【题型3】 椭圆的简单几何性质
【典题1】 (2024·湖北武汉·模拟预测)设椭圆的左右焦点为,右顶点为,已知点在椭圆上,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据题意,利用椭圆的定义,求得的面积为,结合,求得,进而得到,代入椭圆的方程,得到,转化为,即可求解.
【详解】由椭圆,可得,
不妨设点在第一象限,由椭圆的定义知,
因为,可得,即,
可得,所以,
所以的面积为,可得,解得,
又因为,可得,即,
将点代入椭圆的方程,可得,整理得,
因为,可得,即,
解得和(舍去),即椭圆的离心率为.
故选:D.
【典题2】已知P、Q为椭圆上关于原点对称的两点,点P在第一象限,、是椭圆C的左、右焦点,,若,则椭圆C的离心率的取值范围为 .
【答案】
【分析】结合题目条件可得四边形是矩形,设,由可得,又,化简计算即可得解.
【详解】如图,,
显然四边形是矩形,所以,
由题意,,所以,
设,则,所以,
又点P在第一象限,所以,
故,即,所以,
椭圆C的离心率
,
由可得,
又,
所以,
故.
故答案为:.
【巩固练习】
1. (2024·湖北武汉·三模)已知椭圆C: ()的左、右焦点分别为,,P为C上一点,满足,以C的短轴为直径作圆O,截直线的弦长为,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】取弦的中点D,连接,求出,结合椭圆定义即可求解.
【详解】如图,取弦的中点D,连接,则,即,因为,
所以,因为O为的中点,所以D是的中点,所以,
因为,所以OD垂直平分弦,因为,,
所以,所以,
由椭圆定义可得,,
所以,解得,,
所以离心率为,
故选:A.
2已知椭圆()的长轴长为4,离心率为.若,分别是椭圆的上、下顶点,,分别为椭圆的上、下焦点,为椭圆上任意一点,且,则的面积为 .
【答案】
【分析】先根据长轴及离心率列式求出得出椭圆方程,再设点应用数量积得出点P的坐标,最后计算面积即可.
【详解】因为,
所以,
所以椭圆方程为,
设,椭圆的上、下顶点,
所以且,
所以,
所以
即得.
故答案为:.
3(多选)已知是椭圆:()位于第一象限上的一点,,是的两个焦点,,点在的平分线上,的平分线与轴交于点,为原点,,且,则下列结论正确的是( )
A.的面积为 B.的离心率为
C.点到轴的距离为 D.
【答案】ACD
【分析】根据中位线及椭圆的定义,利用等边三角可求出,,再由余弦定理可得关系,即可判断B,再由三角形面积公式判断A,利用等面积法判断C,由角平分线定理求出即可判断D.
【详解】如图,设,,延长交于点.
由题意知,为的中点,则为的中点,
又,所以是等边三角形,
则化简得即
在中,由余弦定理得,
所以,即.
因为,所以,,所以,,故B错误.
的面积为,故A正确.
设点到轴的距离为,所以,则,故C正确.
因为是的平分线,所以,
所以,
则,故D正确.
故选:ACD
4(多选)(2024·浙江嘉兴·模拟预测)已知椭圆的左右焦点分别是,以为直径的圆与在第一象限交于点,延长线段交于点.若,则( )
A. B.的面积为
C.椭圆的离心率为 D.直线的斜率为
【答案】ACD
【分析】对于A,结合椭圆的定义即可得解;对于B,设,结合椭圆定义,和直角三角形中勾股定理,得出,从而得出面积;对于C,在中,利用勾股定理得出a与c的齐次方程,从而得解;对于D,在中,求得,在中,求得,结合两角差的正切公式可以求得,从而得到直线的斜率.
【详解】
对于A,由椭圆的定义可得,,,又,所以,故A正确;
对于B,如图,连接,,设(),则.
因为,,
所以,.
因为为圆的直径,所以,在中,,
即,整理得,
所以,故B错误;
对于C,在中,,.
所以,即,
解得;,即,故C正确;
对于D,在中,
在中,
所以,
所以直线的斜率为.故D正确;
故选:ACD
5(多选)(2024·江西南昌·三模)将椭圆上所有的点绕原点旋转角,得到椭圆的方程:,则下列说法中正确的是( )
A. B.椭圆的离心率为
C.是椭圆的一个焦点 D.
【答案】ACD
【分析】根据题意,由椭圆的对称性,求解顶点坐标,从而可得,再由椭圆的性质对选项逐一判断,即可得到结果.
【详解】椭圆上所有的点绕原点旋转角,
得到椭圆的方程:,
设点在该椭圆上,则其关于的对称点代入椭圆方程有
,即,则该对称点位于椭圆方程上,
同理其关于的对称点代入椭圆方程有
,即,则该对称点位于椭圆方程上,
则关于对称,
所以,故D正确;
将代入可得,
可得椭圆长轴的顶点为,所以,故A正确;
将代入可得,
可得椭圆长轴的顶点为,所以,
则,则,故B错误;
所以焦点坐标为或,所以C正确;
故选:ACD
【点睛】关键点点睛:本题的关键通过证明该非标准椭圆的对称性,从而得到的值,再按照普通椭圆的定义计算即可,也可将该过程想象成坐标系的旋转.
6(2024·河北·三模)已知一个装有半瓶水的圆柱形玻璃杯,其底面半径为,玻璃杯高为(玻璃厚度忽略不计),其倾斜状态的正视图如图所示,表示水平桌面.当玻璃杯倾斜时,瓶内水面为椭圆形,阴影部分为瓶内水的正视图.设,则下列结论正确的是( )
A.当时,椭圆的离心率为 B.当椭圆的离心率最大时,
C.当椭圆的焦距为4时, D.当时,椭圆的焦距为6
【答案】AD
【分析】根据,椭圆长轴为,短轴长为,求离心率判断A,由离心率最大知长轴最长可得求解判断B,由离心率求出即可判断C,由求出,再得出焦距判断D.
【详解】过作于,如图,
由,当时,在中,,
所以椭圆中,,故A正确;
因为椭圆的短轴长为定值6,,所以当椭圆的长轴最长时,椭圆的离心率最大,
由图可知,椭圆长轴为时,椭圆的长轴最长,此时,故B错误;
当椭圆的焦距为4时,,即,
所以,所以,故C错误;
当时,,所以,
由勾股定理可得,即,,
所以,所以焦距,故D正确.
故选:AD
【题型4】 直线与椭圆的综合
【典题1】 (2024·广东·二模)已知椭圆的短轴长为,焦距为.过椭圆的上端点作圆的两条切线,与椭圆分别交于另外两点,.则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据椭圆的短轴长为,焦距为,求得椭圆方程,再设直线BN的方程,利用直线与圆相切,求得直线方程,与椭圆方程联立,求得M,N的坐标即可.
【详解】因为椭圆的短轴长为,焦距为,
,
所以椭圆方程为,
如图所示:
设直线BN的方程为,
则原点到直线BN的距离为,
又因为直线BN与圆相切,
所以,解得,
则直线BN的方程为,
由,解得,即,
同理求得,
所以的面积为,
故选:B
【典题2】 (2023·全国·高考真题)已知椭圆的离心率是,点在上.
(1)求的方程;
(2)过点的直线交于两点,直线与轴的交点分别为,证明:线段的中点为定点.
【答案】(1)
(2)证明见详解
【分析】(1)根据题意列式求解,进而可得结果;
(2)设直线的方程,进而可求点的坐标,结合韦达定理验证为定值即可.
【详解】(1)由题意可得,解得,
所以椭圆方程为.
(2)由题意可知:直线的斜率存在,设,
联立方程,消去y得:,
则,解得,
可得,
因为,则直线,
令,解得,即,
同理可得,
则
,
所以线段的中点是定点.
【点睛】方法点睛:求解定值问题的三个步骤
(1)由特例得出一个值,此值一般就是定值;
(2)证明定值,有时可直接证明定值,有时将问题转化为代数式,可证明该代数式与参数(某些变量)无关;也可令系数等于零,得出定值;
(3)得出结论.
【巩固练习】
1. (2024·上海·模拟预测)已知直线与椭圆,点分别为椭圆的左右焦点,直线,,垂足分别为点(不重合),那么“直线与椭圆相切”是“”的( )
A.充分非必要 B.必要非充分
C.充分必要 D.既非充分又非必要
【答案】C
【分析】设直线方程为,将直线方程与椭圆方程联立,利用判别式和点到直线的距离公式求出与的关系,再根据充分性和必要性的概念求解即可.
【详解】根据题意可知直线斜率存在,设直线方程为,
联立得
当直线与椭圆相切时,,化简得,
由题意,
因为,,所以,
所以当时,,
解得或(舍去),
所以“直线与椭圆相切”是“”的充要条件.
故选:C
2(2024·四川·模拟预测)已知,分别是椭圆C:的左、右焦点,O为坐标原点,M,N为C上两个动点,且,面积的最大值为,过O作直线MN的垂线,垂足为H,则( )
A. B. C.1 D.
【答案】D
【分析】依题意当在椭圆短轴的顶点时面积取得最大值,即可求出椭圆方程,当直线的斜率存在时,设其方程为,,,联立直线与椭圆方程,消元、列出韦达定理,由,可得,及,从而得到,从而得到,在根据数量积的坐标表示计算可得.
【详解】依题意当在椭圆短轴的顶点时面积取得最大值,又,
所以,解得,所以,则椭圆方程为,
当直线的斜率存在时,设其方程为,,,
由,消去整理得,
在的条件下,可知,,
又,所以,即,
即,即,
所以,
所以,所以,
当直线的斜率不存在时,则为与轴的交点,
又,根据对称性可知,
设,则(或),
所以,则,所以,
又,,所以,,
所以.
故选:D
3(多选)已知直线与椭圆交于两点,椭圆的左、右顶点分别为,直线与直线,及轴分别交于点,则( )
A.的周长为
B.直线,,,的斜率之积为定值
C.当时,线段的中点到直线的距离为
D.若,则的取值范围是
【答案】BCD
【分析】对于A,将的周长转化为椭圆上两点到两焦点的距离即可;对于B,设,且,,结合斜率两点公式判断;对于C,直线与椭圆联立,应用韦达定理,再通过计算线段中点到直线的距离即可;对于D,由C选项的结论,设,,通过共线得,同理由共线得,结合韦达定理则,且,即可计算.
【详解】椭圆,长轴长,短轴长,
对于A,直线过椭圆的左焦点,为右焦点,
的周长为,故A错误;
对于B,设,则,,
所以,同理,
所以直线,,,的斜率之积为,故B正确;
对于C,直线与联立得,
设,则,,
线段的中点到直线的距离为,
当时,故C正确;
设,,由共线得,,
同理由共线得,
所以,
而,
则,
所以,
又,则,故D正确.
故选:BCD.
4 (2024·广东江苏·高考真题)已知和为椭圆上两点.
(1)求C的离心率;
(2)若过P的直线交C于另一点B,且的面积为9,求的方程.
【答案】(1)
(2)直线的方程为或.
【分析】(1)代入两点得到关于的方程,解出即可;
(2)以为底,求出三角形的高,即点到直线的距离,再利用平行线距离公式得到平移后的直线方程,联立椭圆方程得到点坐标,则得到直线的方程。
【详解】(1)由题意得,解得,
所以.
(2),则直线的方程为,即,
,由(1)知,
设点到直线的距离为,则,
则将直线沿着与垂直的方向平移单位即可,
此时该平行线与椭圆的交点即为点,
设该平行线的方程为:,
则,解得或,
当时,联立,解得或,
即或,
当时,此时,直线的方程为,即,
当时,此时,直线的方程为,即,
当时,联立得,
,此时该直线与椭圆无交点.
综上直线的方程为或.
5 (2022·全国·高考真题)已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过两点.
(1)求E的方程;
(2)设过点的直线交E于M,N两点,过M且平行于x轴的直线与线段AB交于点T,点H满足.证明:直线HN过定点.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)将给定点代入设出的方程求解即可;
(2)设出直线方程,与椭圆C的方程联立,分情况讨论斜率是否存在,即可得解.
【详解】(1)解:设椭圆E的方程为,过,
则,解得,,
所以椭圆E的方程为:.
(2),所以,
①若过点的直线斜率不存在,直线.代入,
可得,,代入AB方程,可得
,由得到.求得HN方程:
,过点.
②若过点的直线斜率存在,设.
联立得,
可得,,
且
联立可得
可求得此时,
将,代入整理得,
将代入,得
显然成立,
综上,可得直线HN过定点
【点睛】求定点、定值问题常见的方法有两种:
①从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;
②直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
6. (2023·北京·高考真题)已知椭圆的离心率为,A、C分别是E的上、下顶点,B,D分别是的左、右顶点,.
(1)求的方程;
(2)设为第一象限内E上的动点,直线与直线交于点,直线与直线交于点.求证:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)结合题意得到,,再结合,解之即可;
(2)依题意求得直线、与的方程,从而求得点的坐标,进而求得,再根据题意求得,得到,由此得解.
【详解】(1)依题意,得,则,
又分别为椭圆上下顶点,,所以,即,
所以,即,则,
所以椭圆的方程为.
(2)因为椭圆的方程为,所以,
因为为第一象限上的动点,设,则,
易得,则直线的方程为,
,则直线的方程为,
联立,解得,即,
而,则直线的方程为,
令,则,解得,即,
又,则,,
所以
,
又,即,
显然,与不重合,所以.
1(2023·全国·高考真题)设椭圆的离心率分别为.若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据给定的椭圆方程,结合离心率的意义列式计算作答.
【详解】由,得,因此,而,所以.
故选:A
2(2024·全国·高考真题)已知曲线C:(),从C上任意一点P向x轴作垂线段,为垂足,则线段的中点M的轨迹方程为( )
A.() B.()
C.() D.()
【答案】A
【分析】设点,由题意,根据中点的坐标表示可得,代入圆的方程即可求解.
【详解】设点,则,
因为为的中点,所以,即,
又在圆上,
所以,即,
即点的轨迹方程为.
故选:A
3(2022·全国·高考真题)已知椭圆的离心率为,分别为C的左、右顶点,B为C的上顶点.若,则C的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据离心率及,解得关于的等量关系式,即可得解.
【详解】解:因为离心率,解得,,
分别为C的左右顶点,则,
B为上顶点,所以.
所以,因为
所以,将代入,解得,
故椭圆的方程为.
故选:B.
4(2023·全国·高考真题)设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则( )
A.1 B.2 C.4 D.5
【答案】B
【分析】方法一:根据焦点三角形面积公式求出的面积,即可解出;
方法二:根据椭圆的定义以及勾股定理即可解出.
【详解】方法一:因为,所以,
从而,所以.
故选:B.
方法二:
因为,所以,由椭圆方程可知,,
所以,又,平方得:
,所以.
故选:B.
5(2024·全国·高考真题)已知椭圆的右焦点为,点在上,且轴.
(1)求的方程;
(2)过点的直线交于两点,为线段的中点,直线交直线于点,证明:轴.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)设,根据的坐标及 轴可求基本量,故可求椭圆方程.
(2)设,,,联立直线方程和椭圆方程,用的坐标表示,结合韦达定理化简前者可得,故可证轴.
【详解】(1)设,由题设有且,故,故,故,
故椭圆方程为.
(2)直线的斜率必定存在,设,,,
由可得,
故,故,
又,
而,故直线,故,
所以
,
故,即轴.
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