内容正文:
专题05 椭圆所有考点
求椭圆的标准方程
1.(23-24高二上·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
【分析】设出点的坐标,根据已知建立方程组,求出点的纵坐标即可求出面积.
【详解】椭圆的半焦距,则,设点,
于是,消去得,
所以的面积.
故选:C
2.(22-23高二上·山西大同·期末)如果椭圆上一点到此椭圆一个焦点的距离为2,是的中点,是坐标原点,则的长为( )
A.6 B.10 C.8 D.12
【答案】C
【分析】由椭圆定义可得,再利用中位线的性质即可求解.
【详解】如图,连接,,,
由椭圆方程可得:,则,
由椭圆定义可得,所以,
因为是的中点,是的中点,则由中位线可得:.
故答案为:C.
3.(22-23高二上·山西晋中·期末)已知椭圆方程为,则以该椭圆的长轴长为弦长的圆的最小面积是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】计算得出椭圆的长轴长,即可得出以该椭圆的长轴长为弦长的圆的最小半径,即可得出该圆的最小面积.
【详解】由题意知该椭圆的长轴长为,
以16为弦长的圆的最小半径为8,
所以圆的最小面积为,
故选:D.
4.(23-24高二上·山西长治·期末)椭圆的焦点为,,椭圆上的点满足,则点到轴的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用椭圆的定义以及余弦定理,可以解得,一方面,另一方面设点到轴的距离为,则,所以,即可求解
【详解】易得.设,,则.
在中,由余弦定理得,
即,则,
所以.
设点到轴的距离为,则,故,解得.
故选:C.
5.(23-24高二上·山西长治·期末)已知椭圆上一点到椭圆一个焦点的距离是3,则点到另一个焦点的距离为( )
A.9 B.7 C.5 D.3
【答案】A
【分析】根据椭圆定义求得即可.
【详解】由椭圆定义知,点P到另一个焦点的距离为2×6-3=9.
故选:A
6.(23-24高二上·山西晋中·期末)已知方程+=1表示焦点在y轴上的椭圆,则m的取值范围是( )
A.m<-1或1<m< B.1<m<2
C.m<-1或1<m<2 D.m<2
【答案】A
【解析】由可得.
【详解】+=1表示焦点在y轴上的椭圆,则,
取交集:m<-1或1<m<.
故选:A.
椭圆上的点到焦点或坐标轴上点的最值与定值
1.(22-23高二上·山西晋中·期末)已知A,B分别是椭圆的左、右顶点,P是椭圆在第一象限内一点.若,则的值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设动点坐标得出两直线斜率公式,结合椭圆方程得到两直线斜率乘积为定值,由条件求出两直线斜率之间的等量关系,结合两个方程求出的值,通过求出的值,通过由正弦定理得到先与角之间的关系求得线段的比值.
【详解】由题意知,,设,
直线,的斜率分别为,,则,
又∵,即,∴,即,
由正弦定理得,
又,则,
联立解得,即,
所以,即.
故选:C
2.(22-23高二上·山西临汾·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
【分析】设出点坐标,利用坐标表示出并进行化简,再根据椭圆的有界性结合二次函数的性质求解出的最大值.
【详解】设,,且,
所以
,
又因为,所以当时取最大值,
所以,
故选:C.
3.(22-23高二上·山西吕梁·期末)为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【分析】根据三角换元得,即可根据两点距离公式求解.
【详解】设,
则
,
由于,故当时,取最小值,
故选:D
4.(23-24高二上·山西运城·期末)点为椭圆上一点,曲线与坐标轴的交点为,,,,若,则点到轴的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先求出,,,的坐标,得到,为椭圆的焦点,得到,从而判断出为椭圆上一点,联立方程组,即可求解.
【详解】由曲线与坐标轴的交点为,,,,
不妨设,,,.
则,为椭圆的焦点,而为椭圆上一点,
所以.
因为,所以,
又,
根据椭圆定义知点的轨迹为以C、D为焦点的椭圆,
所以轨迹方程为,
联立,消去得,则,
故点到轴的距离为.
故选:A.
5.(23-24高二上·山西晋城·期末)已知点F1,F2是椭圆的左、右焦点,点P是该椭圆上的一个动点,那么的最小值是( )
A.0 B.1 C.2 D.2
【答案】C
【分析】设,由坐标表示,由向量模的平方结合椭圆的范围得最小值.
【详解】椭圆的左右焦点.
设,则,,
∴,
又,则.
∴
∵点P在椭圆上,∴,
∴当时,取最小值2.
故选:C.
椭圆焦点三角形问题所有考点
1.(22-23高二上·山西晋中·期中)设为椭圆的两个焦点,直线过交椭圆于A,B两点,则的周长是( )
A.8 B.16 C. D.
【答案】B
【分析】先求得椭圆的长轴长,再利用椭圆定义即可求得的周长
【详解】椭圆的长轴长
由椭圆的定义可知,
则的周长为,
故选:B.
2.(23-24高二上·山西晋城·期末)已知,分别是椭圆的左,右焦点,若P为椭圆上一点,且的内切圆周长为,则满足条件的点P有( )
A.4个 B.1个 C.2个 D.3个
【答案】C
【解析】根据内切圆的周长等于,可得其内切圆的半径,再根据椭圆的定义可求得的周长,用面积相等法可得的纵坐标,根据的纵坐标与椭圆方程即可求得满足条件的点的个数得选项.
【详解】由椭圆方程得,.
设的内切圆的半径为,所以的内切圆的周长为,
所以,,
又因为,所以,
所以符合条件的点P有两个,分别为椭圆的上下顶点.
故选:C.
3.(23-24高二上·山西忻州·期末)已知△ABC的顶点B、C在椭圆+y2=1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△ABC的周长是( )
A.2 B.6 C.4 D.12
【答案】C
【分析】根据题设条件求出椭圆的长半轴,再借助椭圆定义即可作答.
【详解】由椭圆+y2=1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:C
4.(22-23高二上·山西运城·期末)椭圆的左右焦点分别为,点P在椭圆上,则的周长为( )
A.20 B.18 C.16 D.14
【答案】B
【分析】由已知条件可以求出椭圆中的,周长等于,进而计算可得答案.
【详解】由题意作图如下:
因为椭圆的标准方程为,
则的周长
故选:
5.(22-23高二上·山西晋中·期末)已知经过椭圆的右焦点的直线交椭圆于A,B两点,是椭圆的左焦点,则的周长为( )
A.10 B.20 C.30 D.40
【答案】B
【分析】为焦点三角形,周长等于两个长轴长,再根据椭圆方程,即可求出的周长.
【详解】解:为椭圆的两个焦点,
,
的周长为.
故选:B.
根据椭圆的有界性求范围或最值
1.(23-24高二上·山西运城·期末)万众瞩目的北京冬奥会于2022年2月4日正式开幕,是继2008年北京奥运会之后,国家体育场(又名鸟巢)再次承办奥运会开幕式. 在手工课上,王老师带领同学们一起制作了一个近似鸟巢的金属模型,其俯视图可近似看成是两个大小不同,扁平程度相同的椭圆,已知大椭圆的长轴长为,短轴长为,小椭圆的长轴长为,则小椭圆的短轴长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由题意得到两椭圆离心率相同,从而得到两椭圆长轴长与短轴长的比例相同,由此得解.
【详解】因为两个椭圆的扁平程度相同,所以两个椭圆的离心率相同,
所以两椭圆长轴长与短轴长的比例相同,则,即,得,
所以小椭圆的短轴长为:.
故选:C.
2.(22-23高二上·山西太原·期末)1970年4月24日,我国发射了自己的第一颗人造地球卫星“东方红一号”,从此我国开始了人造卫星的新篇章,人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动定律.卫星在以地球为焦点的椭圆轨道上绕地球运行时,其运行速度是变化的,速度的变化服从面积守恒规律,即卫星的向径(卫星与地球的连线)在相同的时间内扫过的面积相等.设椭圆的长轴长、焦距分别为,,下列结论错误的是( )
A.卫星向径的取值范围是
B.卫星在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间
C.卫星运行速度在近地点时最小,在远地点时最大
D.卫星向径的最小值与最大值的比值越小,椭圆轨道越扁
【答案】C
【分析】由题意可得卫星的向径是椭圆上的点到右焦点的距离,结合椭圆的性质即可判断A;根据卫星的向径在相同时间内扫过的面积相等,即可判断B;卫星运行在近地点时向径最小,在远地点时向径最大,由于卫星的向径在相同的时间内扫过的面积相等,则向径越大,速度越小,即可判断C;卫星向径的最小值与最大值的比值越小,即越小,由此即可判断D.
【详解】A选项:由题意可得卫星的向径是椭圆上的点到右焦点的距离,所以最小值为,最大值为,所以A正确;
B选项:根据卫星的向径在相同时间内扫过的面积相等,卫星在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间,故B正确;
C选项:卫星运行在近地点时向径最小,在远地点时向径最大,由于卫星的向径在相同的时间内扫过的面积相等,则向径越大,速度越小,所以卫星运行速度在近地点时最大,在远地点时最小,故C错误;
D选项:卫星向径的最小值与最大值的比值越小,即越小,则越大,椭圆越扁,故D正确.
故选:C.
3.(22-23高二上·山西晋中·期末)若方程x2+ky2=2表示焦点在y轴上的椭圆,那么实数k的取值范围是( )
A.(0,+∞) B.(0,2) C.(1,+∞) D.(0,1)
【答案】D
【分析】要利用条件椭圆焦点在轴上,应将椭圆的方程化为标准方程,由椭圆的焦点在轴上,可得,进而可解得实数的取值范围.
【详解】因为方程,即 表示焦点在轴上的椭圆,
所以 ,即 ,
所以实数的取值范围是.
故选:D.
4.(23-24高二上·山西大同·期末)已知椭圆与双曲线有相同的焦点,点是曲线与的一个公共点,,分别是和的离心率,若,则的最小值为
A. B.4 C. D.9
【答案】A
【分析】题意设焦距为2c,椭圆长轴长为2a1,双曲线实轴为2a2,令P在双曲线的右支上,由已知条件结合双曲线和椭圆的定义推出a12+a22=2c2,由此能求出4e12+e22的最小值.
【详解】由题意设焦距为2c,椭圆长轴长为2a1,双曲线实轴为2a2,
令P在双曲线的右支上,
由双曲线的定义|PF1|﹣|PF2|=2a2,①
由椭圆定义|PF1|+|PF2|=2a1,②
又∵PF1⊥PF2,
∴|PF1|2+|PF2|2=4c2,③
①2+②2,得|PF1|2+|PF2|2=4a12+4a22,④
将④代入③,得a12+a22=2c2,
∴4e12+e22==++≥+2=.
故选A.
5.(23-24高二上·山西晋中·期末)设分别为圆和椭圆上的点,则两点间的最大距离是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】转化为圆心到椭圆上点的距离的最大值加(半径).
【详解】设,圆心为,
则,
当时,取到最大值,∴最大值为.
故选:D.
求椭圆离心率的定值或取值范围
1.(23-24高二下·山西长治·期末)已知椭圆C:()的左、右焦点分别为,,P为C上一点,且,,则C的离心率等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据椭圆定义,结合角的值,化简得出离心率即可.
【详解】根据题意,得出,
在中由正弦定理得:,
由椭圆定义可得,
,
椭圆离心率为,
.
故选:D.
2.(22-23高二上·山西运城·期末)椭圆的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意求,再求离心率即可.
【详解】由题意可得:,且椭圆焦点在y轴上,则,
故椭圆的离心率是.
故选:A.
3.(22-23高二上·山西朔州·期末)若点在椭圆上,则该椭圆的离心率为( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据给定条件求出即可计算椭圆的离心率.
【详解】因点在椭圆,则,解得,而椭圆长半轴长,
所以椭圆离心率.
故选:C
4.(22-23高二上·山西朔州·期末)已知椭圆,则下列结论正确的是( ).
A.长轴长为2 B.焦距为
C.短轴长为 D.离心率为
【答案】D
【分析】根据已知条件求得,由此确定正确答案.
【详解】依题意椭圆,
所以,
所以长轴长为,焦距为,短轴长为,ABC选项错误.
离心率为,D选项正确.
故选:D
5.(22-23高二下·山西忻州·期末)已知是椭圆的两个焦点,过且与椭圆长轴垂直的直线交椭圆于两点,若是等腰直角三角形,则这个椭圆的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出椭圆通径,结合等腰直角三角形的性质可得,再由离心率公式即可得解.
【详解】不妨设椭圆方程为,焦点,离心率为e,
将代入可得,所以,
又是等腰直角三角形,所以,
所以即,所以,解得(负值舍去).
故选:C.
6.(22-23高二上·山西临汾·期末)设椭圆的左、右焦点分别是,线段被点分成的两段,则此椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意可得:结合即可求离心率即可求解.
【详解】由题意可得:即,
因为,所以,
所以椭圆的离心率,
故选:C
7.(23-24高二上·山西太原·期末)从椭圆上一点向轴作垂线,垂足恰为椭圆的左焦点,点,分别为椭圆的右顶点和上顶点.若(为坐标原点),则该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】依题意,可求得点的坐标,由,从而可得答案.
【详解】依题意,设,则,,
,
又,,,
,即,
.
设该椭圆的离心率为e,则,
椭圆的离心率.
故选C.
8.(23-24高二上·山西长治·期末)直线与椭圆交于两点,以线段为直径的圆恰好经过椭圆的左焦点,则此椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据题意作出示意图,根据圆的性质以及直线的倾斜角求解出的长度,再根据椭圆的定义求解出的关系,则椭圆离心率可求.
【详解】设椭圆的左右焦点分别为,如下图:
因为以线段为直径的圆恰好经过椭圆的左焦点,
所以且,所以,
又因为的倾斜角为,所以,
所以为等边三角形,所以,所以,
因为,
所以,所以,
所以,所以,
故选:D.
9.(23-24高二上·山西运城·期末)已知椭圆的右焦点为,上顶点为,直线与椭圆交于不同的两点,,满足,且点到直线的距离不小于,则离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】取点为椭圆的左焦点,则四边形为平行四边形,利用椭圆的定义以及点到直线的距离公式即可求解.
【详解】解:如图所示:设为椭圆的左焦点,连接,,则四边形为平行四边形,
所以,所以,
因为,所以点直线的距离不小于,
即,解得,
所以椭圆的离心率,
所以椭圆的离心率的取值范围为,,
故选:.
10.(23-24高二上·山西运城·期末)已知椭圆(a>b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,焦距为2c,若直线y=(x+c)与椭圆交于M点,且满足∠MF1F2=2∠MF2F1,则椭圆的离心率是
A. B.-1 C. D.
【答案】B
【分析】依题意知,直线y=(x+c)经过椭圆的左焦点F1(-c,0),且倾斜角为60°,从而知∠MF2F1=30°,设|MF1|=x,利用椭圆的定义即可求得其离心率.
【详解】
∵椭圆的方程为,作图如右图:
∵椭圆的焦距为2c,
∴直线 y=(x+c)经过椭圆的左焦点F1(-c,0),又直线y=(x+c)与椭圆交于M点,
∴倾斜角∠MF1F2=60°,又∠MF1F2=2∠MF2F1,
∴∠MF2F1=30°,
∴∠F1MF2=90°.
设|MF1|=x,则 ,|F1F2|=2c=2x,故x=c.
∴ ,
又|MF1|+|MF2|=2a,
∴2a=( +1)c,
∴该椭圆的离心率
故选B.
椭圆简单的几何性质的妙用
1.(23-24高二上·山西太原·期末)在椭圆中,以点为中点的弦所在的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先确定点在椭圆内部,设交点为,代入椭圆方程做差,然后整理可得直线斜率,利用点斜式可得直线方程.
【详解】因为,故点在椭圆内部,过点的直线恒与椭圆有两个交点,设交点为,则,
又,两式相减得,
整理得,
所以以点为中点的弦所在的直线方程为,
即.
故选:C.
2.(22-23高二上·山西晋中·期末)曲线和,则和更接近圆的是( )
A. B. C.相同 D.无法判断
【答案】A
【分析】根据题意,分别求出两个曲线的离心率进行比较,进而得出结论.
【详解】分别将曲线和化为标准方程可得,
,,由椭圆的性质可得,曲线的离心率为,
曲线的离心率为,显然,因此曲线更接近圆.
故选:A.
3.(22-23高二上·山西朔州·期末)椭圆的长轴长为( )
A. B. C.4 D.2
【答案】A
【分析】根据椭圆的几何性质即可求出长轴.
【详解】由椭圆,得,,,
故选:A.
4.(23-24高二上·山西吕梁·期末)已知分别是椭圆的左,右焦点,点M是椭圆C上的一点,且的面积为1,则椭圆C的短轴长为( )
A.1 B.2 C. D.4
【答案】B
【分析】首先分别设,,再根据椭圆的定义和性质列出等式,即可求解椭圆的短轴长.
【详解】设,,
所以,即,
即,得,短轴长为.
故选:B
5.(23-24高二上·山西晋中·期末)椭圆的焦距为( )
A.4 B.5 C.6 D.8
【答案】D
【分析】根据已知条件求得,由此求得焦距.
【详解】因为椭圆的方程为,所以,,因此,解得,所以椭圆的焦距为.
故选:D.
6.(23-24高二上·山西太原·期末)已知曲线,则下列结论正确的是( )
①当时,曲线E表示双曲线.焦点在x轴上;
②当时,曲线E表示以原点为圆心,半径为1的圆;
③当时,曲线E围成图形的面积的最小值为π.
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
【答案】B
【分析】由求得的取值范围,可判断①的正误;将代入曲线的方程,可判断②的正误;由求得的取值范围,判定曲线的形状,可判断③的正误.
【详解】对于①,当时,,则曲线表示双曲线,焦点在轴上,①正确;
对于②,当时,曲线的方程为,可得,曲线为两条平行的直线,②错误;
对于③,当时,,曲线的标准方程为,此时.
当时,曲线表示以原点为圆心,半径为的圆;
当时,曲线表示焦点在轴上的椭圆,此时椭圆的长半轴大于,短半轴为1.
设为椭圆上任意一点,则
所以,即椭圆上的点在圆上或圆外.
即圆在椭圆内(相切于椭圆短轴的两个端点)
所以当曲线围成图形是圆时面积最小.
综上所述,曲线围成图形的面积的最小值为,此时曲线为圆,③正确.
故选:B.
7.(23-24高二上·山西运城·期末)曲线与曲线的
A.长轴长相等 B.短轴长相等
C.焦距相等 D.离心率相等
【答案】C
【分析】可以判断出两个曲线的类型,然后求出它们的焦距,这样可以选出正确的答案.
【详解】曲线表示椭圆,焦距为,当时,曲线表示双曲线,焦距为,故两条曲线的焦距相等,故本题选C.
直线与椭圆综合求定点定直线问题
1.(23-24高二上·山西·期末)已知椭圆的长轴长为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)设是经过椭圆下顶点的两条直线,与椭圆相交于另一点与圆相交于另一点,若的斜率不等于0,的斜率等于斜率的3倍,证明:直线经过定点.
【答案】(1)(2)证明见解析
【分析】(1)依题意可得,解得、即可;
(2)设、的斜率分别为、,,即可得到,,联立直线与曲线方程求出、点坐标,即可求出直线的方程,从而求出定点坐标.
【详解】(1)依题意可得,解得,
所以椭圆的方程为.
(2)设、的斜率分别为、,,由(1)可知下顶点为,可得,.
将代入,整理得,
解得或,则,
可得.
将代入可得,解得或,
则,所以.
直线的斜率为,
因此直线方程为,
化简得,于是直线经过定点.
2.(23-24高二上·山西运城·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为,设点,在中,.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P,Q为C上异于点A的两动点,记直线AP,AQ的斜率分别为,若,求证:直线PQ过定点.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【分析】(1)根据,结合椭圆的对称性,求得,即可求得椭圆方程;
(2)设出直线的方程,联立椭圆方程,利用韦达定理,结合的斜率关系,求得对应参数的约束条件,即可求得直线恒过的顶点.
【详解】(1)由题意知,
由
,
,
椭圆方程为;
(2)当直线PQ斜率不存在时,设直线PQ方程为(且)
则
解得,不符合题设;
从而可设直线PQ的方程设为,
,
则有
由
,
(舍)或,
当且仅当时,,
,
∴PQ直线恒过定点.
3.(23-24高二上·山西长治·期末)已知椭圆的上、下顶点分别为,,上焦点为,,.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作两条互相垂直的弦交于,两点.当点变化时,直线是否过定点?并说明理由.
【答案】(1)(2)过定点,理由见解析
【分析】(1)根据椭圆的性质,求出,,的值,可得椭圆方程;
(2)先设直线的方程,联立椭圆方程得到点坐标,同理得到点坐标,用两点式写出直线的方程,令可得为定值,即得直线过定点.
【详解】(1)由题意,椭圆焦点在轴上,且,则.
所以椭圆的标准方程为:.
(2)如图:
由题意:直线的斜率一定存在,设直线:,
联立,消去得:,
设,则,.
设,用代替得:,.
所以直线得方程为:
令,得:
所以直线过定点.
4.(23-24高三上·山西·期末)已知椭圆:.
(1)若椭圆的离心率为,直线与椭圆交于,两点,求证:;
(2)为直线:上的一个动点,,为椭圆的左、右顶点,,分别与椭圆交于,两点,证明为定值,并求出此定值.
【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析,定值为3
【分析】(1)先根据条件求解出椭圆方程,然后联立直线与椭圆方程得到横坐标的韦达定理形式,由此计算出的值并完成证明;
(2)设出的坐标,然后根据,得到坐标关系式,利用“点差法”求解出的倍数关系,由此可证明为定值并求其值.
【详解】(1)由题意得,所以,
所以椭圆方程:,
设,,
联立可得,
且,
则,,
,
所以;
(2)设,,,而,,
设,,
则,,
所以,,,,
因为,在椭圆:上,
所以,
所以,,
代入作差可得:.
化简得:,所以,
综上所述,为定值为3.
5.(22-23高二上·山西临汾·期末)已知椭圆,,分别为的左、右顶点,为的上顶点,,且的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)斜率为的直线与椭圆交于不同的两点,点.若直线的斜率之和为0.求证:直线经过定点.
【答案】(1)(2)证明见解析
【分析】(1)利用数量积和离心率建立,,的方程,求解即可得椭圆的标准方程;
(2)设直线方程,与椭圆方程联立,韦达定理找到坐标关系,利用斜率和为0得到直线的斜率与截距的关系,求出直线恒过的定点
【详解】(1)由题设得.
则.
由得,
又由,
解得,椭圆的方程为
(2)设直线的方程为,联立消去得,
,,
设,
则,,
于是,
即
,得.
故直线的方程为,过定点.
6.(22-23高二上·山西晋中·期末)已知椭圆过点,.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若点是圆上的一点,过点作圆的切线交椭圆于,两点,证明:以为直径的圆过原点.
【答案】(1)(2)证明见解析
【分析】(1)根据题意列出方程组,求得的值,即可得到椭圆的标准方程;
(2)当直线的斜率不存在时,得到直线的方程,求出点的坐标,可证得;当直线的斜率存在时,设方程为,由直线与圆相切得,联立直线与椭圆方程,结合韦达定理与向量数量积运算的坐标表示,证明即可.
【详解】(1)由题意知,解得,,
所以椭圆的标准方程是;
(2)当直线的斜率不存在时,直线的方程为或.
若直线的方程为,不妨设,,所以,所以;
若直线的方程为,不妨设,,所以,所以;
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,
又直线与圆相切,所以,即.
设,,
由,得,
所以,
,,
所以,所以.
综上,以为直径的圆过原点.
直线与椭圆综合求面积与周长问题
1.(23-24高二上·山西太原·期末)已知椭圆:的离心率为,且过点,经过右焦点的直线(斜率不为0)与椭圆分别交于、两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)记椭圆的左、右顶点分别为,,和的面积分别为和,求的最大值.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)根据题意,列出满足的等量关系,求得,则方程得解;
(2)设出直线的方程为,联立椭圆方程,结合韦达定理,用参数表达,利用基本不等式,即可求得结果.
【详解】(1)由方程组解得,,
故椭圆的方程为.
(2)由题知,直线经过点,且斜率不为0.
设直线的方程为,,,
由得,
显然,,
又,
,
当时,
当时,,
当且仅当时,等号成立.
综上所述,的最大值为.
2.(23-24高二上·山西大同·期末)已知椭圆经过点,一个焦点在直线上.
(1)求椭圆的方程;
(2)设经过原点的两条互相垂直的直线分别与椭圆相交于,两点和,两点.求四边形的面积的最小值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由题设易得,结合椭圆定义及两点距离公式求得,进而可得椭圆方程;
(2)讨论直线斜率,设直线方程并联立椭圆求相交弦长,进而得到四边形的面积关于直线斜率的表达式,即可得求最小值.
【详解】(1)由题意,椭圆的左、右焦点分别为,,即,
所以,
即,,所以椭圆的方程为.
(2)①当直线的斜率不存在或为0时,,,,分别为椭圆的四个顶点,所以.
②当直线的斜率存在且不为0时,设,则,
设,,,,
联立,解得,即,
所以,同理,
所以.
令,则,,
所以,,
当时,又,
所以四边形的面积的最小值为.
3.(23-24高二上·山西吕梁·期末)已知椭圆的左右顶点分别为,长轴长为,点在椭圆上(不与重合),且,左右焦点分别为.
(1)求的标准方程;
(2)设过右焦点的直线与椭圆交于两点,当的面积最大时,求直线的方程.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由椭圆的性质得到,设点,表示出,再代入椭圆方程,求出,得到椭圆方程;
(2)设直线的方程:,直曲联立,韦达定理表示出,再用其表示出三角形面积,最后结合基本不等式求出结果.
【详解】(1)
依题意可得,,所以.
设,则,
又因为所以,
所以,所以的标准方程为.
(2)
因为在直线上,设直线的方程:,
联立,整理得,
,
由题可知∶
当且仅当,
即时,面积最大为,此时直线的方程是∶.
4.(23-24高二上·山西朔州·期末)已知、分别是椭圆的左、右焦点,且焦距为,动弦平行于轴,且.直线,设直线与椭圆交于、两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若,求实数的取值范围;
(3)若直线、、的斜率成等比数列(其中为坐标原点),求△的面积的取值范围.
【答案】(1)(2)(3)
【分析】(1)由已知可得出的值,利用椭圆的定义可求出的值,进而可得出的值,由此可得出椭圆的方程;
(2)将直线的方程与椭圆方程联立,由结合可得出关于的不等式,即可解得实数的取值范围;
(3)列出韦达定理,根据直线、、的斜率成等比数列,可求出的值,然后利用三角形的面积公式结合基本不等式可求得面积的取值范围.
【详解】(1)解:因为焦距为2,所以,由椭圆的对称性得.
又因为,所以,
则,所以,,,
所以椭圆的方程为.
(2)解:联立得,①
所以,所以.
又,所以,即,解得或.
所以实数的取值范围为.
(3)解:设、,由①式得,,
设直线、的斜率分别为、,
因为直线、、的斜率成等比数列,
所以,即,
整理可得,即,
因为
,
点到直线的距离,
所以,
当且仅当时,即当时,等号成立,
此时,,直线或的斜率不存在,等号取不到,
所以的面积的取值范围为.
5.(22-23高二上·山西运城·期末)已知为坐标原点,过点的圆与直线:相切,设圆心的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)过点的直线交曲线于、两点,线段的垂直平分线交轴于点,求的面积.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)设点为曲线上任意一点,依题意可得与点到直线的距离相等,即,整理即可;
(2)首先分析直线的斜率存在且不为,设直线方程为,,,联立直线与椭圆方程,消元、列出韦达定理,求出线段的中点的坐标,依题意可得直线与直线垂直,即可求出,再由弦长公式求出,求出原点到直线的距离,即可得解.
【详解】(1)解:设点为曲线上任意一点,因为圆过点且与直线:相切,
所以与点到直线的距离相等,故,
整理得,所以曲线的方程为;
(2)解:过点的斜率为的直线与抛物线只有1个交点,不满足要求,
过点的斜率不存在的直线为,直线与抛物线的交点为,
,此时线段的垂直平分线为,不满足要求,
所以直线斜率存在且不为,设直线方程为,,
由得,
方程的判别式,
设,,则,
设线段中点,,,
因为线段的垂直平分线交轴于点,所以直线与直线垂直,
故,解得.
又因为
,
原点到直线的距离,
故的面积.
6.(23-24高二上·山西临汾·期末)已知椭圆过点,且离心率.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若过点的直线l与椭圆C相交于A,B两点,O是坐标原点,求的面积S的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由题意得,解方程组可求出,从而可得椭圆C的方程,
(2)设直线且交椭圆C于点、,然后将直线方程与椭圆方程联立方程组,消去,利用根与系数的关系,而,再前面得到的式子代入化简可求得答案
【详解】(1)由题意知,,
解得,,所以椭圆C的方程为:.
(2)设直线且交椭圆C于点、,
联立,得,整理得,
∵,
∴,,
∴.
令,,则,
,
令,则,
所以在上单调递增,
所以
所以当时,,
故的面积S的最大值为.
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专题05 椭圆所有考点
求椭圆的标准方程
1.(23-24高二上·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
2.(22-23高二上·山西大同·期末)如果椭圆上一点到此椭圆一个焦点的距离为2,是的中点,是坐标原点,则的长为( )
A.6 B.10 C.8 D.12
3.(22-23高二上·山西晋中·期末)已知椭圆方程为,则以该椭圆的长轴长为弦长的圆的最小面积是( )
A. B. C. D.
4.(23-24高二上·山西长治·期末)椭圆的焦点为,,椭圆上的点满足,则点到轴的距离为( )
A. B. C. D.
5.(23-24高二上·山西长治·期末)已知椭圆上一点到椭圆一个焦点的距离是3,则点到另一个焦点的距离为( )
A.9 B.7 C.5 D.3
6.(23-24高二上·山西晋中·期末)已知方程+=1表示焦点在y轴上的椭圆,则m的取值范围是( )
A.m<-1或1<m< B.1<m<2
C.m<-1或1<m<2 D.m<2
椭圆上的点到焦点或坐标轴上点的最值与定值
1.(22-23高二上·山西晋中·期末)已知A,B分别是椭圆的左、右顶点,P是椭圆在第一象限内一点.若,则的值是( )
A. B. C. D.
2.(22-23高二上·山西临汾·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.
3.(22-23高二上·山西吕梁·期末)为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
4.(23-24高二上·山西运城·期末)点为椭圆上一点,曲线与坐标轴的交点为,,,,若,则点到轴的距离为( )
A. B. C. D.
5.(23-24高二上·山西晋城·期末)已知点F1,F2是椭圆的左、右焦点,点P是该椭圆上的一个动点,那么的最小值是( )
A.0 B.1 C.2 D.2
椭圆焦点三角形问题所有考点
1.(22-23高二上·山西晋中·期中)设为椭圆的两个焦点,直线过交椭圆于A,B两点,则的周长是( )
A.8 B.16 C. D.
2.(23-24高二上·山西晋城·期末)已知,分别是椭圆的左,右焦点,若P为椭圆上一点,且的内切圆周长为,则满足条件的点P有( )
A.4个 B.1个 C.2个 D.3个
3.(23-24高二上·山西忻州·期末)已知△ABC的顶点B、C在椭圆+y2=1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△ABC的周长是( )
A.2 B.6 C.4 D.12
4.(22-23高二上·山西运城·期末)椭圆的左右焦点分别为,点P在椭圆上,则的周长为( )
A.20 B.18 C.16 D.14
5.(22-23高二上·山西晋中·期末)已知经过椭圆的右焦点的直线交椭圆于A,B两点,是椭圆的左焦点,则的周长为( )
A.10 B.20 C.30 D.40
根据椭圆的有界性求范围或最值
1.(23-24高二上·山西运城·期末)万众瞩目的北京冬奥会于2022年2月4日正式开幕,是继2008年北京奥运会之后,国家体育场(又名鸟巢)再次承办奥运会开幕式. 在手工课上,王老师带领同学们一起制作了一个近似鸟巢的金属模型,其俯视图可近似看成是两个大小不同,扁平程度相同的椭圆,已知大椭圆的长轴长为,短轴长为,小椭圆的长轴长为,则小椭圆的短轴长为( )
A. B. C. D.
2.(22-23高二上·山西太原·期末)1970年4月24日,我国发射了自己的第一颗人造地球卫星“东方红一号”,从此我国开始了人造卫星的新篇章,人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动定律.卫星在以地球为焦点的椭圆轨道上绕地球运行时,其运行速度是变化的,速度的变化服从面积守恒规律,即卫星的向径(卫星与地球的连线)在相同的时间内扫过的面积相等.设椭圆的长轴长、焦距分别为,,下列结论错误的是( )
A.卫星向径的取值范围是
B.卫星在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间
C.卫星运行速度在近地点时最小,在远地点时最大
D.卫星向径的最小值与最大值的比值越小,椭圆轨道越扁
3.(22-23高二上·山西晋中·期末)若方程x2+ky2=2表示焦点在y轴上的椭圆,那么实数k的取值范围是( )
A.(0,+∞) B.(0,2) C.(1,+∞) D.(0,1)
4.(23-24高二上·山西大同·期末)已知椭圆与双曲线有相同的焦点,点是曲线与的一个公共点,,分别是和的离心率,若,则的最小值为
A. B.4 C. D.9
5.(23-24高二上·山西晋中·期末)设分别为圆和椭圆上的点,则两点间的最大距离是
A. B. C. D.
求椭圆离心率的定值或取值范围
1.(23-24高二下·山西长治·期末)已知椭圆C:()的左、右焦点分别为,,P为C上一点,且,,则C的离心率等于( )
A. B. C. D.
2.(22-23高二上·山西运城·期末)椭圆的离心率是( )
A. B. C. D.
3.(22-23高二上·山西朔州·期末)若点在椭圆上,则该椭圆的离心率为( ).
A. B. C. D.
4.(22-23高二上·山西朔州·期末)已知椭圆,则下列结论正确的是( ).
A.长轴长为2 B.焦距为
C.短轴长为 D.离心率为
5.(22-23高二下·山西忻州·期末)已知是椭圆的两个焦点,过且与椭圆长轴垂直的直线交椭圆于两点,若是等腰直角三角形,则这个椭圆的离心率是( )
A. B. C. D.
6.(22-23高二上·山西临汾·期末)设椭圆的左、右焦点分别是,线段被点分成的两段,则此椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
7.(23-24高二上·山西太原·期末)从椭圆上一点向轴作垂线,垂足恰为椭圆的左焦点,点,分别为椭圆的右顶点和上顶点.若(为坐标原点),则该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
8.(23-24高二上·山西长治·期末)直线与椭圆交于两点,以线段为直径的圆恰好经过椭圆的左焦点,则此椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
9.(23-24高二上·山西运城·期末)已知椭圆的右焦点为,上顶点为,直线与椭圆交于不同的两点,,满足,且点到直线的距离不小于,则离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
10.(23-24高二上·山西运城·期末)已知椭圆(a>b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,焦距为2c,若直线y=(x+c)与椭圆交于M点,且满足∠MF1F2=2∠MF2F1,则椭圆的离心率是
A. B.-1 C. D.
椭圆简单的几何性质的妙用
1.(23-24高二上·山西太原·期末)在椭圆中,以点为中点的弦所在的直线方程为( )
A. B. C. D.
2.(22-23高二上·山西晋中·期末)曲线和,则和更接近圆的是( )
A. B. C.相同 D.无法判断
3.(22-23高二上·山西朔州·期末)椭圆的长轴长为( )
A. B. C.4 D.2
4.(23-24高二上·山西吕梁·期末)已知分别是椭圆的左,右焦点,点M是椭圆C上的一点,且的面积为1,则椭圆C的短轴长为( )
A.1 B.2 C. D.4
5.(23-24高二上·山西晋中·期末)椭圆的焦距为( )
A.4 B.5 C.6 D.8
6.(23-24高二上·山西太原·期末)已知曲线,则下列结论正确的是( )
①当时,曲线E表示双曲线.焦点在x轴上;
②当时,曲线E表示以原点为圆心,半径为1的圆;
③当时,曲线E围成图形的面积的最小值为π.
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
7.(23-24高二上·山西运城·期末)曲线与曲线的
A.长轴长相等 B.短轴长相等
C.焦距相等 D.离心率相等
直线与椭圆综合求定点定直线问题
1.(23-24高二上·山西·期末)已知椭圆的长轴长为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)设是经过椭圆下顶点的两条直线,与椭圆相交于另一点与圆相交于另一点,若的斜率不等于0,的斜率等于斜率的3倍,证明:直线经过定点.
2.(23-24高二上·山西运城·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为,设点,在中,.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P,Q为C上异于点A的两动点,记直线AP,AQ的斜率分别为,若,求证:直线PQ过定点.
3.(23-24高二上·山西长治·期末)已知椭圆的上、下顶点分别为,,上焦点为,,.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作两条互相垂直的弦交于,两点.当点变化时,直线是否过定点?并说明理由.
4.(23-24高三上·山西·期末)已知椭圆:.
(1)若椭圆的离心率为,直线与椭圆交于,两点,求证:;
(2)为直线:上的一个动点,,为椭圆的左、右顶点,,分别与椭圆交于,两点,证明为定值,并求出此定值.
5.(22-23高二上·山西临汾·期末)已知椭圆,,分别为的左、右顶点,为的上顶点,,且的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)斜率为的直线与椭圆交于不同的两点,点.若直线的斜率之和为0.求证:直线经过定点.
6.(22-23高二上·山西晋中·期末)已知椭圆过点,.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若点是圆上的一点,过点作圆的切线交椭圆于,两点,证明:以为直径的圆过原点.
直线与椭圆综合求面积与周长问题
1.(23-24高二上·山西太原·期末)已知椭圆:的离心率为,且过点,经过右焦点的直线(斜率不为0)与椭圆分别交于、两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)记椭圆的左、右顶点分别为,,和的面积分别为和,求的最大值.
2.(23-24高二上·山西大同·期末)已知椭圆经过点,一个焦点在直线上.
(1)求椭圆的方程;
(2)设经过原点的两条互相垂直的直线分别与椭圆相交于,两点和,两点.求四边形的面积的最小值.
3.(23-24高二上·山西吕梁·期末)已知椭圆的左右顶点分别为,长轴长为,点在椭圆上(不与重合),且,左右焦点分别为.
(1)求的标准方程;
(2)设过右焦点的直线与椭圆交于两点,当的面积最大时,求直线的方程.
4.(23-24高二上·山西朔州·期末)已知、分别是椭圆的左、右焦点,且焦距为,动弦平行于轴,且.直线,设直线与椭圆交于、两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若,求实数的取值范围;
(3)若直线、、的斜率成等比数列(其中为坐标原点),求△的面积的取值范围.
5.(22-23高二上·山西运城·期末)已知为坐标原点,过点的圆与直线:相切,设圆心的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)过点的直线交曲线于、两点,线段的垂直平分线交轴于点,求的面积.
6.(23-24高二上·山西临汾·期末)已知椭圆过点,且离心率.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若过点的直线l与椭圆C相交于A,B两点,O是坐标原点,求的面积S的最大值.
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