内容正文:
专题19圆锥曲线(椭圆)综合大题类归类
目录
题型01 圆锥韦达定理基础 1
题型02 “定点型”原理:双变量直线啊 2
题型03 基本计算型:斜率和定 3
题型04 斜率积定 4
题型05 斜率比值定型 5
题型06 面积最值范围型 5
题型07 圆过定点型 6
题型08 定值型 7
题型09 切线型 7
题型10 韦达定理不能直接用:“点带入”型 9
题型11 韦达定理不能直接用:定比分点型 9
题型12 韦达定理不能直接用:系数不一致 10
题型13 韦达定理不能直接用:坐标计算型 11
题型14 压轴大题 12
题型01 圆锥韦达定理基础
【解题规律·提分快招】
基本模板实战模板
1、设点,
2、方程1:设直线:-----此处还有千言万语,在后边分类细说。
3、方程2:曲线:椭圆,双曲线,抛物线,或者其他(很少出现),注意一个计算技巧,方程要事先去分母
4、方程3:联立方程,整理成为关于x(或者y)的一元二次方程。要区分,椭圆,双曲线,和抛物线联立后方程
的二次项能否为零-----这就是实战经验。
5、(1); (2)二次项系数是否为0;------这两条,根据题确定是直接用,或者冷处理。但是必须考虑。
6、方程4、5:韦达定理
7、寻找第六个方程,第六个方程其实就是题目中最后一句话
【典例1-1】
(24-25高二上·天津河东·阶段练习)已知椭圆C:的离心率为且经过点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若过点的直线与椭圆交于M,N两点(点M,N与点A不重合),求证:为直角三角形.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津和平·期末)已知椭圆的离心率为分别是椭圆的左右焦点,过点的直线交椭圆于两点,且的周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作斜率为的直线与椭圆交于两点,判断在轴上是否存在点,使得是以为底边的等腰三角形?若存在,求点横坐标的取值范围,若不存在,请说明理由.
【变式1-1】
(24-25高三上·天津南开·期末)已知离心率为的椭圆过点.
(1)求椭圆的方程和离心率;
(2)为椭圆的左焦点,为上顶点,点在轴上,且.过点直线与椭圆交于两点,且,求直线的方程.
题型02 “定点型”原理:双变量直线啊
【解题规律·提分快招】
当题中的直线既无斜率,又不过定点线,就要设成“双变量”型:,依旧得讨论k是否存在情况
当直线既不过定点,也不知斜率时,设直线,就需要引入两个变量了。
(1)
(2),此时直线不包含水平,也要适当的补充讨论。
(3)设“双变量”求定点时,第二种设法较简单。
(4)重要!双变量设法,在授课时,一定要讲清楚以下这个规律:
一般情况下,试题中一定存在某个条件,能推导出俩变量之间的函数关系。这也是证明直线过定点的理论根据之一。
处理定点问题的思路:
(1)确定题目中的核心变量(此处设为),
(2)利用条件找到与过定点的曲线的联系,得到有关与的等式,
(3)所谓定点,是指存在一个特殊的点,使得无论的值如何变化,等式恒成立,此时要将关于与的等式进行变形,直至找到,
①若等式的形式为整式,则考虑将含的式子归为一组,变形为“”的形式,让括号中式子等于0,求出定点;
②若等式的形式是分式,一方面可考虑让分子等于0,一方面考虑分子和分母为倍数关系,可消去变为常数.
【典例1-1】
(24-25高二上·天津西青·期末)已知椭圆的左焦点为圆的圆心,且椭圆上的点到点距离的最小值为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线与椭圆交于两个不同点,点为椭圆上顶点,直线与轴交于点,直线与轴交于点,若,求证:直线经过定点.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津静海·阶段练习)已知椭圆的方程为,其右顶点,离心率.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与椭圆交于不同的两点,(,不与左、右顶点重合),且.求证:直线过定点,并求出定点的坐标.
【变式1-1】
(24-25高三上·天津南开·阶段练习)已知椭圆过点,其长轴长为4,下顶点为,若作与轴不重合且不平行的直线交椭圆于两点,直线分别与轴交于两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)当点横坐标的乘积为时,试探究直线是否过定点?若过定点,请求出定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
题型03 基本计算型:斜率和定
【解题规律·提分快招】
给定椭圆,与椭圆上定点P,过P点走两条射线PA、PB,与椭圆交与A和B两点,记直线PA、PB的斜率分别为K1,K2,则有
【典例1-1】
(24-25高三上·天津滨海新·阶段练习)已知为椭圆的左焦点,为椭圆上一点.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线(不与x轴重合)经过并且交椭圆于,两点(点在点的右侧),椭圆右顶点为,若N为线段的中点,过点作与轴垂直的直线交直线于,直线与椭圆相交于点,设直线与直线的斜率分别为,请问是否为定值? 若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津河北·期末)已知椭圆:()的离心率,且椭圆过点.
(1)求的方程:
(2)过点直线与椭圆有两个交点,,已知轴上点,求证:.
【变式1-1】
(24-25高三上·福建福州·阶段练习)已知椭圆:的右焦点F在直线上,A,B分别为的左、右顶点,且.
(1)求C的标准方程;
(2)是否存在过点的直线交C于M,N两点,使得直线,的斜率之和等于-1?若存在,求出的方程;若不存在,请说明理由.
题型04 斜率积定
【解题规律·提分快招】
给定椭圆,与椭圆上定点P,过P点走两条射线PA、PB,与椭圆交与A和B两点,记直线PA、PB的斜率分别为K1,K2,则有
【典例1-1】
(24-25高二上·浙江嘉兴·期中)已知椭圆:过点,离心率为,斜率为的直线与椭圆相交于异于点的,两点,且,均不与轴垂直.
(1)求椭圆的方程;
(2)若,为椭圆的上顶点,求的面积;
(3)记直线,的斜率分别为,,证明:为定值.
【典例1-2】
(24-25高二上·浙江宁波·期中)已知椭圆,过点,离心率为,过点的直线交椭圆于两点,若直线的斜率都存在且分别为,
(1)求椭圆的方程
(2)求的值
【变式1-1】
(24-25高二上·天津和平·阶段练习)如图,在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为.A为椭圆上异于顶点的一点,点P满足.
(1)若点P的坐标为,求椭圆的方程;
(2)设过点P的一条直线交椭圆于B,C两点,且,直线,的斜率之积为,求实数m的值.
题型05 斜率比值定型
【典例1-1】
(24-25高三上·天津·阶段练习)设椭圆的离心率等于,抛物线的焦点是椭圆的一个顶点,分别是椭圆的左右顶点.
(1)求椭圆的方程;
(2)动点、为椭圆上异于的两点,设直线,的斜率分别为,,且,求证:直线经过定点.
【典例1-2】
(24-25高三上·天津河北·期末)已知直线经过椭圆C:()的右焦点为F,且被椭圆C截得的线段长为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)椭圆C的下顶点为A,P是椭圆C上一动点,直线AP与圆O:相交于点M(异于点A),M关于O的对称点记为N,直线AN与椭圆C相交于点Q(异于点A).设直线MN,PQ的斜率分别为,,试探究当时,是否为定值,并说明理由.
【变式1-1】
(2024·北京·三模)已知椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的方程和短轴长;
(2)设直线与椭圆相切于第一象限内的点,不过原点且平行于的直线与椭圆交于不同的两点A,B,点关于原点的对称点为.记直线的斜率为,直线的斜率为,求的值.
题型06 面积最值范围型
【解题规律·提分快招】
求非常规型四边形的面积最大值,首先要选择合适的面积公式,对于非常规四边形,如果使用的面积公式为,为此计算, 代入转化为的函数求最大值.
【典例1-1】
(24-25高二上·天津北辰·期中)设椭圆的左右焦点分别为,,且过点,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设动直线与坐标轴不垂直,与曲线交于不同的,两点,且直线和的斜率互为相反数.
①证明:动直线恒过轴上的某个定点,并求出该定点的坐标;
②求面积的最大值.
【典例1-2】
(24-25高二上·贵州铜仁·阶段练习)已知椭圆,短轴的一个端点到右焦点的距离为,半焦距.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线与椭圆交于,两点,坐标原点到直线的距离为,求面积的最大值.
【变式1-1】
(24-25高三上·天津滨海新·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率是,短轴长为2,若点分别是椭圆的左右顶点,动点,,直线交椭圆于点.
(1)求椭圆的方程;
(2)(i)求证:是定值;
(ii)设的面积为,四边形的面积为,求的最大值.
题型07 圆过定点型
【解题规律·提分快招】
圆过定点,有常见几方面的思维
(1) 利用以“某线段为直径”,转化为向量垂直计算
(2) 利用对称性,可以猜想出定点,并证明。
(3) 通过推导求出定点(难度较大)
【典例1-1】
(2014高三·全国·专题练习)已知椭圆的左焦点为,右焦点为,离心率.过的直线交椭圆于、两点,且的周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设动直线与椭圆有且只有一个公共点,且与直线相交于点.求证:以为直径的圆恒过一定点.并求出点的坐标.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津·期中)已知椭圆:,A点为椭圆短轴的上端点,P点为椭圆上异于A点的任一点,若P点到A点距离的最大值仅在P点为短轴的另一端点时取到,则称此椭圆为“圆椭圆”,已知,椭圆的离心率
(1)求椭圆的标准方程;
(2)试判断椭圆是否是“圆椭圆”?并证明你的结论;
(3)Q点为P点关于原点O的对称点,Q点也异于A点,直线AP、AQ分别与x轴交于M、N两点,试问以线段MN为直径的圆是否过定点?证明你的结论.
【变式1-1】
(21-22高三上·天津武清·阶段练习)设椭圆的左、右焦点分别为,,为椭圆上一动点,已知椭圆的短轴长为,面积的最大值为.
(1)求椭圆方程;
(2)设椭圆的左顶点为,过的直线与椭圆交于、两点,连接,并延长分别交直线于,两点,以为直径的圆是否恒过定点?若是,请求出定点坐标,若不是,请说明理由.
题型08 定值型
【解题规律·提分快招】
求定值问题常见的思路和方法技巧:
(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.
求定值题型,运算量大,运算要求高,属于中等以上难度的题
【典例1-1】
(2024·天津滨海新·三模)已知椭圆:()的离心率为,分别为椭圆的左顶点和上顶点,为左焦点,且的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设椭圆的右顶点为,是椭圆上不与顶点重合的动点.
①若点(),点在椭圆上且位于轴下方,设和的面积分别为,.若,求点的坐标;
②若直线与直线交于点,直线交轴于点,设直线和直线的斜率为,,求证:为定值,并求出此定值.
【典例1-2】
(2024·天津北辰·三模)已知椭圆:的离心率为,左、右焦点分别为,,上、下顶点分别为,,且四边形的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)直线:与椭圆交于P,Q两点,且P,Q关于原点的对称点分别为M,N,若是一个与无关的常数,则当四边形面积最大时,求直线的方程.
【变式1-1】
(24-25高二上·天津·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点的直线与椭圆交于点,与轴交于点.若 ,求直线的斜率;
(3)为椭圆上一点,射线分别交椭圆于点,试问是否为定值? 若是,求出该定值; 若不是,请说明理由.
题型09 切线型 2
【解题规律·提分快招】
在利用椭圆(双曲线)的切线方程时,一般利用以下方法进行直线:
(1)设切线方程为与椭圆方程联立,由进行求解;
(2)椭圆(双曲线)在其上一点的切线方程为,再应用此方程时,首先应证明直线与椭圆(双曲线)相切.
双曲线的以为切点的切线方程为
抛物线的切线:
(1)点是抛物线上一点,则抛物线过点P的切线方程是:;
(2)点是抛物线上一点,则抛物线过点P的切线方程是:.
【典例1-1】
(24-25高二上·天津·阶段练习)已知椭圆的右顶点为,上顶点为,椭圆的离心率为,短轴长为4.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线与椭圆有唯一的公共点(在第一象限),此直线与轴的正半轴交于点,直线与直线交于点,且,求直线方程.
【典例1-2】
(23-24高二上·天津南开·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,点为椭圆上一动点,且到的距离与到直线的距离之比总是.
(1)求椭圆的方程;
(2)过作椭圆的切线,交直线于点.
①求证:;
②求三角形面积的最小值.
【变式1-1】
(22-23高三·天津南开·阶段练习)已知椭圆的左顶点为,右焦点为,过点作垂直于轴的直线交该椭圆于两点,直线的斜率为.
(1)求椭圆的离心率;
(2)若的外接圆在处的切线与椭圆交于另一点,且的面积为,求该椭圆方程.
题型10 韦达定理不能直接用:“点带入”型
【典例1-1】
(21-22高三·重庆渝中·阶段练习)已知椭圆:的左、右焦点为,,为椭圆上一点,且,.
(1)求椭圆的离心率;
(2)已知直线交椭圆于,两点,且线段的中点为,若椭圆上存在点,满足,试求椭圆的方程.
【典例1-2】
(2024·全国·模拟预测)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求E的方程;
(2)若O为坐标原点,直线l与E交于M,N两点,且以为直径的圆过点O,点P是E上的一点,满足,求四边形面积的取值范围.
【变式1-1】
(24-25高二上·安徽淮南·期中)已知椭圆的右顶点为,上顶点为.
(1)求椭圆的方程;
(2)椭圆的右焦点为,点为椭圆上不同于顶点的一点,若直线,与轴相交,交点分别为,,且,求点的横坐标.
题型11 韦达定理不能直接用:定比分点型
【解题规律·提分快招】
若有
1.利用公式,可消去参数
2.可以直接借助韦达定理反解消去两根
定比分点型,即题中向量(或者线段长度满足)
可以利用公式,可消去
【典例1-1】
31.(24-25高二上·天津北辰·期中)已知椭圆的左右焦点分别为,,长轴长为,且短轴长是焦距的倍.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点,斜率为的直线与椭圆相交,两点,求的长;
(3)过点的直线与椭圆相交于,两点,,求直线的方程.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津·阶段练习)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆的离心率为 , 且经过点,分别为椭圆C的左、右顶点,过左焦点F的直线l交椭圆C于两点 (其中D在x轴上方).
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若 求直线的方程.
【变式1-1】
(24-25高三上·天津北辰·阶段练习)已知椭圆的左焦点为,离心率.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知直线交椭圆于,两点.
①若直线经过椭圆的左焦点,交轴于点,且满足,.求证:为定值;
②若,求面积的取值范围.
题型12 韦达定理不能直接用:系数不一致 1
【解题规律·提分快招】
平移齐次化的步骤,
(1)平移;
(2)与圆锥曲线联立并其次化;
(3)同除;
(4)利用根与系数的关系进行证明结论;如果是过定点的问题还需要平移回去.
【典例1-1】
(2022·安徽芜湖·模拟预测)已知椭圆的离心率为,、分别为椭圆的左、右顶点,为椭圆的上顶点,为椭圆的左焦点,且的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设过点的动直线交椭圆于、两点(点在轴上方),、分别为直线、与轴的交点,证明:为定值.
【典例1-2】
(2022高三·全国·专题练习)如图,已知椭圆的离心率为,,分别是椭圆的左、右顶点,右焦点,,过且斜率为的直线与椭圆相交于,两点,在轴上方.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)记,的面积分别为,,若,求的值;
(3)设线段的中点为,直线与直线相交于点,记直线,,的斜率分别为,,,求的值.
【变式1-1】
(2024·天津·一模)已知椭圆过点,焦距是短半轴长的倍,
(1)求椭圆的方程;
(2)点是椭圆上的三个不同点,线段交轴于点异于坐标原点,且总有的面积与的面积相等,直线分别交轴于点两点,求的值.
题型13 韦达定理不能直接用:坐标计算型----1
【解题规律·提分快招】
求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.
【典例1-1】
(2024·天津河东·一模)已知椭圆的离心率为,点到椭圆右焦点距离等于焦距.
(1)求椭圆标准方程;
(2)过点斜率为的直线与椭圆交于两点,且与轴交于点,线段的垂直平分线与轴,轴分别交于点,点为坐标原点,求的值.
【变式1-1】
(24-25高三下·浙江宁波·阶段练习)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知点,过点作直线(不与轴重合)交椭圆于,连接交于点,连接,直线与轴交于点.(i)求的值;(ii)若点在线段上,求的取值范围.
题型14 压轴大题
【典例1-1】
(24-25高三上·云南昆明·期中)平面内,动点与定点的距离与到定直线:的距离之比为常数.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)过点作不垂直于轴的直线,与动点的轨迹交于两点,点在直线上,记直线的斜率分别为,证明:成等差数列.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津武清·阶段练习)已知、分别为椭圆的左、右焦点,M为上的一点.
(1)若点M的坐标为,求的面积;
(2)若点M的坐标为,且直线与交于不同的两点A、B,求证:为定值,并求出该定值;
(3)如图,设点M的坐标为,过坐标原点O作圆(其中r为定值,且)的两条切线,分别交于点P,Q,直线OP,OQ的斜率分别记为,.如果为定值,求的最大值,
【变式1-1】
(22-23高三上·云南昆明·阶段练习)已知过点的椭圆的离心率为. 如图所示,过椭圆右焦点的直线(不与轴重合)与椭圆相交于两点,直线与轴相交于点,过点A作,垂足为.
(1)求四边形为坐标原点的面积的最大值;
(2)求证:直线过定点,并求出点的坐标.
冲高考2
1.(2021·天津宁河·一模)已知椭圆的离心率为,一个顶点A在抛物线的准线上,其中为原点.
(1)求椭圆的方程;
(2)设为椭圆的右焦点,点满足,点在椭圆上(异于椭圆的顶点).
(i)直线与以为圆心的圆相切于点,且为线段的中点,求实数的取值范围;
(ii)若点在第四象限,且,求直线的斜率.
2.(高三上·江苏淮安·期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:1(a>b>0)的离心率e,左顶点为A(﹣4,0),过点A作斜率为k(k≠0)的直线l交椭圆C于点D,交y轴于点E.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知P为AD的中点,是否存在定点Q,对于任意的k(k≠0)都有OP⊥EQ,若存在,求出点Q的坐标;若不存在说明理由;
(3)若过O点作直线l的平行线交椭圆C于点M,求的最小值.
3.(2025·河北保定·一模)已知椭圆的离心率为,左、右焦点分别为,点为上的动点,的周长为6.
(1)求的标准方程.
(2)延长线段分别交于两点,连接,并延长线段交于另一点,若直线和的斜率均存在,且分别为,试判断是否为定值.若是,求出该定值;若不是,说明理由.
4.(2025·山东青岛·一模)已知椭圆的左,右焦点分别为,,短轴长为,离心率为.
(1)求的方程;
(2)记的左顶点为,直线与交于P,Q两点,直线AP,AQ的斜率之积为.
(i)证明:直线过定点;
(ii)若在轴上方,直线与圆交于点,点在轴上方.是否存在点,使得与的面积之比为3:5?若存在,求出点坐标;若不存在,说明理由.
5.(2025·辽宁抚顺·模拟预测)在平面直角坐标系中,点在椭圆上,椭圆的离心率为,左、右焦点分别为,,过且斜率为的直线与椭圆交于A,B两点,其中点A在x轴的上方.
(1)当时,求的值:
(2)将平面沿x轴折叠成直二面角,点A,B在折叠后分别到达点,位置.
(i)若,求k的值;
(ii)是否存在k,使得的周长为?若存在,请求出k的值;若不存在,请说明理由.
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专题19圆锥曲线(椭圆)综合大题类归类
目录
题型01 圆锥韦达定理基础 1
题型02 “定点型”原理:双变量直线啊 4
题型03 基本计算型:斜率和定 7
题型04 斜率积定 9
题型05 斜率比值定型 12
题型06 面积最值范围型 15
题型07 圆过定点型 18
题型08 定值型 21
题型09 切线型 24
题型10 韦达定理不能直接用:“点带入”型 28
题型11 韦达定理不能直接用:定比分点型 31
题型12 韦达定理不能直接用:系数不一致 34
题型13 韦达定理不能直接用:坐标计算型 37
题型14 压轴大题 39
题型01 圆锥韦达定理基础
【解题规律·提分快招】
基本模板实战模板
1、设点,
2、方程1:设直线:-----此处还有千言万语,在后边分类细说。
3、方程2:曲线:椭圆,双曲线,抛物线,或者其他(很少出现),注意一个计算技巧,方程要事先去分母
4、方程3:联立方程,整理成为关于x(或者y)的一元二次方程。要区分,椭圆,双曲线,和抛物线联立后方程
的二次项能否为零-----这就是实战经验。
5、(1); (2)二次项系数是否为0;------这两条,根据题确定是直接用,或者冷处理。但是必须考虑。
6、方程4、5:韦达定理
7、寻找第六个方程,第六个方程其实就是题目中最后一句话
【典例1-1】
(24-25高二上·天津河东·阶段练习)已知椭圆C:的离心率为且经过点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若过点的直线与椭圆交于M,N两点(点M,N与点A不重合),求证:为直角三角形.
【答案】(1)(2)证明见解析
【分析】(1)由已知可得,再由离心率求出即可求解;
(2)由题意设出直线MN的方程,联立直线MN与椭圆方程,利用韦达定理,结合平面向量数量积计算得,即可判定三角形为直角三角形.
【详解】(1)椭圆的离心率为,且经过点.
,解得.椭圆C的标准方程为.
(2)证明:若过点的直线MN的斜率不存在,此时M,N两点中有一个点与点A重合,不满足题目条件.
故过点的直线MN的斜率存在,设其斜率为k,则MN的方程为,
,得.设,则,,.,
,
,即为直角三角形.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津和平·期末)已知椭圆的离心率为分别是椭圆的左右焦点,过点的直线交椭圆于两点,且的周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作斜率为的直线与椭圆交于两点,判断在轴上是否存在点,使得是以为底边的等腰三角形?若存在,求点横坐标的取值范围,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)(2)存在,
【分析】(1)结合椭圆的定义及离心率求解即可;
(2)设直线的方程为,,设的中点为,联立直线与椭圆方程,结合韦达定理得到,进而结合一元二次方程的判别式求解即可.
【详解】(1)由题意,的周长为,则,所以,
又因为,所以,由,得,所以椭圆的方程为.
(2)设直线的方程为,,
设的中点为.假设存在点,使得为以为底边的等腰三角形,则.由得,由题意有,解得,故,
所以,因为,所以,即,
所以,整理得,则方程有根,整理得,即,又因为,所以,综上:在轴上存在点,使得是以为底边的等腰三角形,
点横坐标的取值范围是.
【变式1-1】
(24-25高三上·天津南开·期末)已知离心率为的椭圆过点.
(1)求椭圆的方程和离心率;
(2)为椭圆的左焦点,为上顶点,点在轴上,且.过点直线与椭圆交于两点,且,求直线的方程.
【答案】(1);(2)
【分析】(1)根据已知条件,构造方程组,求出椭圆方程即可;
(2)利用向量垂直求出点的坐标,接着设出直线方程与椭圆方程联立,通过韦达定理求出两根之和与两根之积,最后根据向量数量积的关系求出直线的斜率,从而得到直线方程.
【详解】(1)由已知得方程组解得. 所以椭圆的方程为. 椭圆离心率,所以.
(2)先求出点的坐标,由(1)得.
因为,向量,设,则.
由于,即,
根据向量数量积公式,得到,解得,所以.
设直线,,
代入椭圆方程,并整理得.
,展开并化简得,,
进一步得到,解得. 由韦达定理可得,.
计算,将,代入得.
把,代入上式得.
因为,即,化简得,即,
解得,所以. 直线的方程为.
题型02 “定点型”原理:双变量直线啊
【解题规律·提分快招】
当题中的直线既无斜率,又不过定点线,就要设成“双变量”型:,依旧得讨论k是否存在情况
当直线既不过定点,也不知斜率时,设直线,就需要引入两个变量了。
(1)
(2),此时直线不包含水平,也要适当的补充讨论。
(3)设“双变量”求定点时,第二种设法较简单。
(4)重要!双变量设法,在授课时,一定要讲清楚以下这个规律:
一般情况下,试题中一定存在某个条件,能推导出俩变量之间的函数关系。这也是证明直线过定点的理论根据之一。
处理定点问题的思路:
(1)确定题目中的核心变量(此处设为),
(2)利用条件找到与过定点的曲线的联系,得到有关与的等式,
(3)所谓定点,是指存在一个特殊的点,使得无论的值如何变化,等式恒成立,此时要将关于与的等式进行变形,直至找到,
①若等式的形式为整式,则考虑将含的式子归为一组,变形为“”的形式,让括号中式子等于0,求出定点;
②若等式的形式是分式,一方面可考虑让分子等于0,一方面考虑分子和分母为倍数关系,可消去变为常数.
【典例1-1】
(24-25高二上·天津西青·期末)已知椭圆的左焦点为圆的圆心,且椭圆上的点到点距离的最小值为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线与椭圆交于两个不同点,点为椭圆上顶点,直线与轴交于点,直线与轴交于点,若,求证:直线经过定点.
【答案】(1)(2)证明见解析
【分析】(1)由椭圆方程求得圆心坐标即椭圆焦点坐标,知道的值.由椭圆上的顶点到焦点距离最小求得,通过平方的关系求得,从而得到椭圆方程.
(2)设交点坐标为,写出直线和的方程,从而求得点坐标.联立方程组并整理成关于的二次方程,由根与系数的关系得到用表示,从而表示出,建立等量关系,解出的值,从而找到直线定点.
【详解】(1)由题意得圆方程为:圆心为,
即,∴.
又椭圆上的点到点的距离的最小值为,∴,解得:,,则.
椭圆方程为.
(2),设,则直线的方程为.
令,得点的横坐标.所以点同理,点.
由得.则.
所以
又,所以.
解得,此时,所以直线经过定点.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津静海·阶段练习)已知椭圆的方程为,其右顶点,离心率.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与椭圆交于不同的两点,(,不与左、右顶点重合),且.求证:直线过定点,并求出定点的坐标.
【答案】(1)(2)证明见解析,.
【分析】(1)由焦点坐标及离心率求出,得出方程;
(2)设M,N的坐标,联立直线和椭圆的方程,消去,化简得关于的一元二次方程,由韦达定理可得,的值,利用得出m与k的关系式,最后检验直线所经过的定点,求出坐标.
【详解】(1)右顶点是,离心率为,所以,,,则,
椭圆的标准方程为.
(2)直线方程与椭圆方程联立,得,设,,
,,,
,,即,,则,
即,
整理得,或,均满足
直线或,直线过定点或(与题意矛盾,舍去)
综上知直线过定点.
【变式1-1】
(24-25高三上·天津南开·阶段练习)已知椭圆过点,其长轴长为4,下顶点为,若作与轴不重合且不平行的直线交椭圆于两点,直线分别与轴交于两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)当点横坐标的乘积为时,试探究直线是否过定点?若过定点,请求出定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)(2)直线过定点,坐标为.
【分析】(1)先求出,再代入点解出,进而得到椭圆方程;
(2)设直线的方程为,直曲联立解出,再由,解出值即可.
【详解】(1)由椭圆长轴长为,可知,将代入椭圆方程:,
所以椭圆的方程为:.
(2)设直线的方程为,,由
则直线的方程为,令,得,同理可得,
所以,
所以,
把直线代入椭圆方程中,得出,
所以,代入,
化简得, 所以直线过定点.
题型03 基本计算型:斜率和定
【解题规律·提分快招】
给定椭圆,与椭圆上定点P,过P点走两条射线PA、PB,与椭圆交与A和B两点,记直线PA、PB的斜率分别为K1,K2,则有
【典例1-1】
(24-25高三上·天津滨海新·阶段练习)已知为椭圆的左焦点,为椭圆上一点.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线(不与x轴重合)经过并且交椭圆于,两点(点在点的右侧),椭圆右顶点为,若N为线段的中点,过点作与轴垂直的直线交直线于,直线与椭圆相交于点,设直线与直线的斜率分别为,请问是否为定值? 若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)(2)为定值,0
【分析】(1)由题意列方程求解,即可求得答案;
(2)设直线l方程为,联立椭圆方程,即可表示出的坐标,进而求出AE方程,联立椭圆方程,求出B点坐标,即可得的表达式,化简即可推出结论.
【详解】(1)由为椭圆的左焦点,为椭圆上一点.,
可得,解得,故椭圆方程为;
(2)由(1)知,且直线l的斜率存在不为0,设其方程为,联立,则,
即,则,则,即,
则;又直线的方程为,
联立,则,由于该方程有一根为2,故,
则,即故,
,故,
由于
,故为定值.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津河北·期末)已知椭圆:()的离心率,且椭圆过点.
(1)求的方程:
(2)过点直线与椭圆有两个交点,,已知轴上点,求证:.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【分析】(1)利用给定的离心率及所过的点求出即得.
(2)设出直线的方程,与椭圆方程联立,利用韦达定理及斜率坐标公式计算得证.
【详解】(1)由椭圆:的离心率,得,则,
由椭圆过点,得,解得,所以椭圆的方程为.
(2)依题意,直线的斜率存在,设直线的方程:,
由消去,得,设,
则,,
所以
.
【变式1-1】
(24-25高三上·福建福州·阶段练习)已知椭圆:的右焦点F在直线上,A,B分别为的左、右顶点,且.
(1)求C的标准方程;
(2)是否存在过点的直线交C于M,N两点,使得直线,的斜率之和等于-1?若存在,求出的方程;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)(2)存在,.
【分析】(1)先求出点的坐标,得出椭圆中的,结合椭圆的几何性质可出答案.
(2)设直线的方程为:,,,将直线方程与椭圆方程联立,得出韦达定理,由题意,将韦达定理代入可出答案.
【详解】(1)设右焦点,直线与x轴的交点为,所以椭圆C右焦点F的坐标为,故在椭圆C中,由题意,结合,则,
,所以椭圆C的方程为:;
(2)当直线的斜率为0时,显然不满足条件,当直线的倾斜角不为时,
设直线的方程为:,,,
由,可得,由题意,
则,,由
,由,即,故存在满足条件的直线,直线的方程为:.
题型04 斜率积定
【解题规律·提分快招】
给定椭圆,与椭圆上定点P,过P点走两条射线PA、PB,与椭圆交与A和B两点,记直线PA、PB的斜率分别为K1,K2,则有
【典例1-1】
(24-25高二上·浙江嘉兴·期中)已知椭圆:过点,离心率为,斜率为的直线与椭圆相交于异于点的,两点,且,均不与轴垂直.
(1)求椭圆的方程;
(2)若,为椭圆的上顶点,求的面积;
(3)记直线,的斜率分别为,,证明:为定值.
【答案】(1)(2)(3)证明见解析
【详解】(1)根据题意得到,解得,故椭圆的方程为;
(2)因为,解得或,
当时,直线的方程经过点,不符合题意,舍去;
当时,,点到直线的距离,
故的面积;
(3)设,,直线的方程为,
联立方程,得,由,得,
则,,因为直线,均不与轴垂直,所以,,则且,
所以,
故为定值.
【典例1-2】
(24-25高二上·浙江宁波·期中)已知椭圆,过点,离心率为,过点的直线交椭圆于两点,若直线的斜率都存在且分别为,
(1)求椭圆的方程
(2)求的值
【答案】(1)(2)-4
【分析】(1)由椭圆离心率和椭圆上的点,求出,可得椭圆的方程;
(2)直线与椭圆联立方程组,设,,表示出,利用韦达定理化简求得的值.
【详解】(1)因为椭圆的离心率为,所以,又椭圆过点,则,
又,解得,,所以椭圆C的方程:.
(2)过点的直线交椭圆于两点,当直线斜率不存在时,有,,
,,;
当直线斜率存在时,设直线方程为,设,,
由,消去得,有,
.综上可得.
【变式1-1】
(24-25高二上·天津和平·阶段练习)如图,在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为.A为椭圆上异于顶点的一点,点P满足.
(1)若点P的坐标为,求椭圆的方程;
(2)设过点P的一条直线交椭圆于B,C两点,且,直线,的斜率之积为,求实数m的值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根据条件以及可得A点的坐标,再根据离心率的条件以及a,b,c的关系可求得a,b,c的值,从而求出椭圆的方程;
(2)直线与椭圆位置关系,一般有两个思路,一是利用韦达定理,二是利用点坐标变换,本题选用后一种思路:设,则由的斜率之积,得,由,解出代入椭圆方程化简得,从而求出实数的值.
【详解】(1)因为,而,所以,
代入椭圆方程,得,①又椭圆的离心率为,所以.②
由①②,得,.故椭圆的方程为,
(2)设,因为,所以.因为,所以,即于是代入椭圆方程,得,即,③
因为在椭圆上,所以. ④
因为直线的斜率之积为,即,结合②知.⑤
将④⑤代入③,得,解得.
题型05 斜率比值定型
【典例1-1】
(24-25高三上·天津·阶段练习)设椭圆的离心率等于,抛物线的焦点是椭圆的一个顶点,分别是椭圆的左右顶点.
(1)求椭圆的方程;
(2)动点、为椭圆上异于的两点,设直线,的斜率分别为,,且,求证:直线经过定点.
【答案】(1)(2)证明见解析;
【分析】(1)由抛物线方程可得焦点坐标,由椭圆离心率的值和它的一个顶点,可得的值,即求出椭圆方程;
(2)设直线的方程,与椭圆方程联立,可得点坐标,同理可得点坐标,进而求得直线方程,可证得直线经过定点.
【详解】(1)易知抛物线的焦点,由可得,由离心率,且解得;
所以椭圆的方程为;
(2)证明:由(1)可知,显然直线的斜率存在,且不为零,设直线的斜率为,
则直线的方程为,如下图所示:
联立,整理可得,因为直线过点,所以,可得;代入可得,即;
由可得直线的斜率为,所以直线的方程为;
联立,消去整理可得.
因为直线过点,所以,可得;
代入可得,即;
若,即,可得,
直线的斜率为;
直线的方程为,令,解得所以直线过定点,
若,则,此时,直线也过定点.综上可得,直线过定点
【典例1-2】
(24-25高三上·天津河北·期末)已知直线经过椭圆C:()的右焦点为F,且被椭圆C截得的线段长为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)椭圆C的下顶点为A,P是椭圆C上一动点,直线AP与圆O:相交于点M(异于点A),M关于O的对称点记为N,直线AN与椭圆C相交于点Q(异于点A).设直线MN,PQ的斜率分别为,,试探究当时,是否为定值,并说明理由.
【答案】(1)(2)是定值,理由见解析
【分析】(1)运用椭圆的几何性质,解方程可得,,,进而得到所求椭圆方程;
(2)运用两点的斜率公式,分别计算线的斜率为,直线的斜率为,即可得证.
【详解】(1)根据题意,,代入椭圆方程得,
得,所以,再根据,可得,所以椭圆C的标准方程为;
(2)据题意,直线的斜率存在,且不为0,设直线的斜率为,则直线的方程为,
联立,整理可得,所以或.
所以点的坐标为,联立和,整理可得,所以或.
所以点的坐标为.显然,是圆的直径,故,所以直线的方程为.
用代替,得点的坐标为,即.直线的斜率,直线的斜率.
所以,为定值,得证.
【变式1-1】
(2024·北京·三模)已知椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的方程和短轴长;
(2)设直线与椭圆相切于第一象限内的点,不过原点且平行于的直线与椭圆交于不同的两点A,B,点关于原点的对称点为.记直线的斜率为,直线的斜率为,求的值.
【答案】(1)椭圆的方程为,短轴长为(2)
【分析】(1)根据椭圆的离心率求出,即可得解;
(2)根据直线与椭圆相切,求出切点的坐标,再求出直线的斜率;根据,设出的方程,表示出的坐标,得到的斜率,再探索的值.
【详解】(1)由题意可得,解得,所以椭圆的方程为,短轴长为;
(2)由消得①,
由,得,此时方程①可化:,
解得:(由条件可知:异号),设,则,,
即,所以,因为,所以可设直线:(,),
由消得,当时,方程有两个不相等的实根,
设,,则,,因为两点关于原点对称,所以,
所以,所以.
题型06 面积最值范围型
【解题规律·提分快招】
求非常规型四边形的面积最大值,首先要选择合适的面积公式,对于非常规四边形,如果使用的面积公式为,为此计算, 代入转化为的函数求最大值.
【典例1-1】
(24-25高二上·天津北辰·期中)设椭圆的左右焦点分别为,,且过点,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设动直线与坐标轴不垂直,与曲线交于不同的,两点,且直线和的斜率互为相反数.
①证明:动直线恒过轴上的某个定点,并求出该定点的坐标;
②求面积的最大值.
【答案】(1)(2)①证明见解析,定点;②
【分析】(1)根据条件建立方程组,直接求出,即可求解;
(2)①设直线,联立椭圆方程,得到,由韦达定理得到,,再根据题设可得,即可求解;②将问题转化成,利用①中结果,通过换元得到,再利用基本不等式,即可求解.
【详解】(1)因为,所以,,所以椭圆方程为.
(2)①设直线,由,消得,
设,,所以,,
所以,
因为直线和的斜率互为相反数,所以,所以,
所以,所以,
即,所以,
因为,所以,所以动直线恒过轴上的定点.② 由①知,,,且,即,
又,
令,则,
所以,当且仅当时取“=”, 所以.
.
【典例1-2】
(24-25高二上·贵州铜仁·阶段练习)已知椭圆,短轴的一个端点到右焦点的距离为,半焦距.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线与椭圆交于,两点,坐标原点到直线的距离为,求面积的最大值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由椭圆方程表示短轴的端点坐标右焦点坐标,利用两点距离公式建立方程,可得答案;
(2)利用分类讨论,分别设出直线方程,联立方程,求得弦长,结合基本不等式,可得答案.
【详解】(1)由椭圆方程,,则短轴的端点为,,右焦点为,
由短轴的一个端点到右焦点的距离为,
可得,解得,所以,椭圆方程为.
(2)当直线的斜率不存在时,不妨设,将代入椭圆方程可得,
解得,此时,的面积为;
当直线的斜率存在时,设方程为,,,由题意可得,,
联立可得,消去可得,由,
则,,
,
当且仅当,即时,等号成立,此时,的面积最大值为;
综上所述,面积的最大值为.
【变式1-1】
(24-25高三上·天津滨海新·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率是,短轴长为2,若点分别是椭圆的左右顶点,动点,,直线交椭圆于点.
(1)求椭圆的方程;
(2)(i)求证:是定值;
(ii)设的面积为,四边形的面积为,求的最大值.
【答案】(1);(2)①证明见解析;②1.
【分析】(1)由已知得的值,再由离心率求出关系,即可求出椭圆方程.
(2)①由(1)得,求出直线方程,与椭圆方程联立,求出点坐标,进而得出坐标,即可证明结论;②,将表示为关于的函数,进而得出关于的函数,整理利用的范围,即可求解.
【详解】(1)由短轴长为2,得,由离心率为,得,解得,
所以椭圆的方程为.
(2)由(1)知,,直线的斜率,
直线的方程为,由消去得,设点,
则,解得,,
,,所以.
②依题意,,,
因此,当时取等号,所以的最大值为1.
题型07 圆过定点型
【解题规律·提分快招】
圆过定点,有常见几方面的思维
(1) 利用以“某线段为直径”,转化为向量垂直计算
(2) 利用对称性,可以猜想出定点,并证明。
(3) 通过推导求出定点(难度较大)
【典例1-1】
(2014高三·全国·专题练习)已知椭圆的左焦点为,右焦点为,离心率.过的直线交椭圆于、两点,且的周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设动直线与椭圆有且只有一个公共点,且与直线相交于点.求证:以为直径的圆恒过一定点.并求出点的坐标.
【答案】(1)=1(2)存在定点M(1,0),
【详解】试题分析:(Ⅰ)根据过的直线交椭圆于两点,且的周长为8,可得,即,利用,,即可求得椭圆E的方程.(Ⅱ)由消元可得,利用动直线与椭圆E有且只有一个公共点,可得,进而可得,由得,取
,猜想满足条件的点存在,只能是,再进行证明即可
试题解析:(1)∵,即.又,所以.
又因为,即,所以,所以.故椭圆的方程为.
(2)法一:由消去得.
因为动直线与椭圆有且只有一个公共点,所以,且,即
,化简得.
此时,,所以
由得
从而以线段为直径的圆的方程满足,化简得
. 由对称性知,点必在轴上.而当时,,易得,此式恒成立.故命题成立.定点坐标为.
法二:由消去得.因为动直线与椭圆有且只有一个公共点,所以,且,即,化简得.
此时,,所以由得.
因为存在定点满足条件,由图形对称性知:点必在轴上.取
此时以为直径的圆的方程为交轴于,;取,此时,以为直径的圆的方程为,交轴于点.所以满足条件的点存在,其必为.
下面证明点满足条件.
因为所以,故
恒有,故点恒在以线段为直径的圆上.
考点:1.直线与圆锥曲线的综合问题;2.椭圆的标准方程
【典例1-2】
(24-25高二上·天津·期中)已知椭圆:,A点为椭圆短轴的上端点,P点为椭圆上异于A点的任一点,若P点到A点距离的最大值仅在P点为短轴的另一端点时取到,则称此椭圆为“圆椭圆”,已知,椭圆的离心率
(1)求椭圆的标准方程;
(2)试判断椭圆是否是“圆椭圆”?并证明你的结论;
(3)Q点为P点关于原点O的对称点,Q点也异于A点,直线AP、AQ分别与x轴交于M、N两点,试问以线段MN为直径的圆是否过定点?证明你的结论.
【答案】(1);(2)椭圆是“圆椭圆”,证明见解析;(3)过定点,证明见解析.
【分析】(1)由给定的离心率及短半轴长求出即可.
(2)设点,利用两点间距离公式,结合椭圆方程求出取得最大值的点位置即可推理得证.
(3)由(2)中点,求出点的坐标,由直线的点斜式方程求出点的坐标,再结合对称性可得圆过的定点必在轴上,设出此点坐标,利用向量数量积列式计算即得.
【详解】(1)由,椭圆的离心率,得,解得,所以椭圆的标准方程为.
(2)由(1)知,,设,则,
于是,而,因此当且仅当时,,此时点,即点P点到A点距离的最大值仅在P点为短轴的另一端点时取到,所以椭圆是“圆椭圆”.
(3)由(2)知,,设,则,,
直线,则,
若以线段为直径的圆过定点,由对称性知点在轴上,
设,则,而,
于是,即,解得,
所以以线段为直径的圆过定点.
【变式1-1】
(21-22高三上·天津武清·阶段练习)设椭圆的左、右焦点分别为,,为椭圆上一动点,已知椭圆的短轴长为,面积的最大值为.
(1)求椭圆方程;
(2)设椭圆的左顶点为,过的直线与椭圆交于、两点,连接,并延长分别交直线于,两点,以为直径的圆是否恒过定点?若是,请求出定点坐标,若不是,请说明理由.
【答案】(1);(2)过定点,定点坐标为和.
【分析】(1)根据已知条件求得,由此求得椭圆方程.
(2)设直线的方程为,结合根与系数关系求得圆的方程,进而求得圆所过定点坐标.
【详解】(1)依题意,解得.所以椭圆方程为:.
(2)依题意可知,直线与轴不平行,设直线的方程为,
,消去并化简得,设,则,
直线的方程为,则,直线的方程为,则,
,中点为,所以,以为直径的圆的方程为:
,
.
.
所以圆的方程为.所以圆过定点和.
题型08 定值型
【解题规律·提分快招】
求定值问题常见的思路和方法技巧:
(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.
求定值题型,运算量大,运算要求高,属于中等以上难度的题
【典例1-1】
(2024·天津滨海新·三模)已知椭圆:()的离心率为,分别为椭圆的左顶点和上顶点,为左焦点,且的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设椭圆的右顶点为,是椭圆上不与顶点重合的动点.
①若点(),点在椭圆上且位于轴下方,设和的面积分别为,.若,求点的坐标;
②若直线与直线交于点,直线交轴于点,设直线和直线的斜率为,,求证:为定值,并求出此定值.
【答案】(1);(2)①;②证明见解析,.
【分析】(1)根据已知条件,列出关于a,b,c的方程组即可求解;
(2)①根据面积关系可得,从而得,据此即可求解;②联立QC和AB的方程,求出Q点坐标,联立QC和椭圆方程,结合韦达定理求出P点坐标,求出BP的方程,从而可求N的坐标,再根据斜率计算公式即可求解.
【详解】(1)由题意得,又,解得,椭圆的标准方程为.
(2)①由(1)可得,点()在椭圆上,代入椭圆方程得,
连接,∵,,
,∴,∴直线的方程为,联立,
解得或(舍去),.
②设直线的斜率为,则直线的方程为:,
又,,直线的方程为,由,解得,
∴,由,得,
,则,∴,则,
,依题意、不重合,∴,即,∴,
直线的方程为,令,即,解得,
,,为定值.
【典例1-2】
(2024·天津北辰·三模)已知椭圆:的离心率为,左、右焦点分别为,,上、下顶点分别为,,且四边形的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)直线:与椭圆交于P,Q两点,且P,Q关于原点的对称点分别为M,N,若是一个与无关的常数,则当四边形面积最大时,求直线的方程.
【答案】(1)(2)答案见解析
【详解】(1),,所以,
因为a2=b2+c2,所以a=2,,c=1,所以椭圆方程为.
(2)如图,设P(x1,y1),Q(x2,y2),,
联立,消去y整理得(3+4k2)x2+8kmx+4m2﹣12=0,Δ=(8km)2﹣4(4m2﹣12)(3+4k2)>0,即m2<3+4k2,所以,. ,
,因为|OP|2+|OQ|2是一个与m无关的常数,所以32k2﹣24=0,,,
,,
点O到直线l的距离,所以,
当且仅当,即m2=3,因为m>0,所以时,取得最大值为,
因为S四边形MNPQ=4S△POQ,所以S△POQ最大时,S四边形MNPQ最大,所以或.
【变式1-1】
(24-25高二上·天津·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点的直线与椭圆交于点,与轴交于点.若 ,求直线的斜率;
(3)为椭圆上一点,射线分别交椭圆于点,试问是否为定值? 若是,求出该定值; 若不是,请说明理由.
【答案】(1)(2)直线的斜率或(3)是定值,为
【分析】(1)利用椭圆的标准方程和点坐标列方程求解即可;
(2)设直线,,根据利用向量相等的坐标表示列方程求解即可;
(3)分情况讨论,当点在轴上时直接求出的值,当点不在轴上时,由对称性不妨设 ,表示出直线,联立直线与椭圆方程,消元、列出韦达定理,代入计算即可.
【详解】(1)因为椭圆中,所以,①,
又在椭圆上,所以②,由①②联立解得,,
所以椭圆的标准方程为.
(2)由题意可知直线的斜率存在,设直线,,
则,,,
因为,所以,因为点在椭圆上,所以将代入解得,当时,代入解得,当时,代入解得,综上直线的斜率或.
(3)当点在轴上时,由对称性不妨设,此时两点重合,,,所以;当点不在轴上时,由对称性不妨设 ,,,
当时,直线,联立方程,消结合整理得,由韦达定理得,所以,同理可得,
所以由相似三角形可得,因为,所以;当时,由对称性不妨设,则,
直线方程为,联立解得点坐标为,
则由相似三角形得,所以,综上是定值,为.
题型09 切线型
【解题规律·提分快招】
在利用椭圆(双曲线)的切线方程时,一般利用以下方法进行直线:
(1)设切线方程为与椭圆方程联立,由进行求解;
(2)椭圆(双曲线)在其上一点的切线方程为,再应用此方程时,首先应证明直线与椭圆(双曲线)相切.
双曲线的以为切点的切线方程为
抛物线的切线:
(1)点是抛物线上一点,则抛物线过点P的切线方程是:;
(2)点是抛物线上一点,则抛物线过点P的切线方程是:.
【典例1-1】
(24-25高二上·天津·阶段练习)已知椭圆的右顶点为,上顶点为,椭圆的离心率为,短轴长为4.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线与椭圆有唯一的公共点(在第一象限),此直线与轴的正半轴交于点,直线与直线交于点,且,求直线方程.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根据离心率以及即可求解,得解,
(2)根据截距式得直线的方程为,联立直线与椭圆方程,根据相切可得判别式为0得,即可联立直线与的方程得坐标,即可根据面积关系求解.
【详解】(1)由题意,则,又,,解得,,所以椭圆的标准方程为.
(2)如图所示:直线的斜率存在且为负数,不妨设直线的方程为,
则由题意有,,所以直线的方程为,将与椭圆方程联立,
消去并整理得,,由题意直线与椭圆相切与点,
则,即,
所以,,即点的坐标为,
所以直线的方程为,将其与直线的方程联立,解得,,即点的坐标为,由题意,整理得,
结合以及,,解得,,综上所述,满足题意的直线的方程为.
【典例1-2】
(23-24高二上·天津南开·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,点为椭圆上一动点,且到的距离与到直线的距离之比总是.
(1)求椭圆的方程;
(2)过作椭圆的切线,交直线于点.
①求证:;
②求三角形面积的最小值.
【答案】(1)(2)证明见详解,
【分析】(1)由题意可设点为椭圆上任意一点,满足到的距离与到直线的距离之比为,列式计算可得解;
(2)根据过椭圆上一点的切线方程与直线求出点坐标,求出,坐标,证明即可;由坐标求出以及点到切线的距离,求出,变换求出最小值得解.
【详解】(1)由题意,设点为椭圆上任意一点,,则,点到直线的距离为,
,化简整理得,又点满足,即,
,解得,,,
所以椭圆的方程为.
(2)先来证明过椭圆上任意一点的切线方程为.
当过点切线的斜率不存在时,即切线为或,满足上式;
当切线斜率存在时,设过点切线方程为,代入椭圆方程,
整理得,,解得,
,,
,,所以切线方程为,整理得,
所以过椭圆上任意一点过点切线的切线方程为.
①在切线方程中,令,解得,所以点的坐标为,又,
,,,
.
②,又,,又点到切线的距离为,,,
令,,,
令,,令,对称轴为,由二次函数单调性可得当时,取得最大值1,即时,取得最大值1,最小值为.
所以当时,的面积取得最小值.
【变式1-1】
(22-23高三·天津南开·阶段练习)已知椭圆的左顶点为,右焦点为,过点作垂直于轴的直线交该椭圆于两点,直线的斜率为.
(1)求椭圆的离心率;
(2)若的外接圆在处的切线与椭圆交于另一点,且的面积为,求该椭圆方程.
【答案】(1);(2).
【详解】试题分析:(1)首先求出的坐标,由斜率公式表示出,从而求得;(2)根据题意知,,设的外接圆圆心,结合圆的性质建立等式,再利用弦长公式求解即可.
试题解析:(1),∴,
∴,∴.
(2),∴,
∴椭圆方程为,,,
设外接圆圆心,由得,
整理得,∴,∴,∴,
∴切线斜率,∴切线方程为,即,
代入椭圆方程消得,,
,
∴,
点到的距离,
由得,
∴,所以椭圆方程为.
考点:1、椭圆的标准方程;2、椭圆的几何性质;3、弦长公式;4、斜率公式.
题型10 韦达定理不能直接用:“点带入”型
【典例1-1】
(21-22高三·重庆渝中·阶段练习)已知椭圆:的左、右焦点为,,为椭圆上一点,且,.
(1)求椭圆的离心率;
(2)已知直线交椭圆于,两点,且线段的中点为,若椭圆上存在点,满足,试求椭圆的方程.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由,以及,建立关于的方程,即可得到结果;
(2)设,由(1)可知,可设椭圆方程为,根据,
可得,设将其与椭圆方程联立,由韦达定理和点满足椭圆方程,可求出,进而求出结果.
【详解】(1)解:因为,所以,即,则,解得.
(2)解:设,由,得,所以,所以
设,即由于在椭圆上,则,,①由,得,即由在椭圆上,则,
即,即,②
将①代入②得:,③若直线的斜率不存在,则线段的中点在轴上,不合乎题意,
线段的中点为,设可知
,所以,其中,解得,所以,方程为又,④将④代入③得:,
经检验满足,所以椭圆的方程为.
【典例1-2】
(2024·全国·模拟预测)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求E的方程;
(2)若O为坐标原点,直线l与E交于M,N两点,且以为直径的圆过点O,点P是E上的一点,满足,求四边形面积的取值范围.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)利用已知可得所满足的条件,计算可求得椭圆E的方程;
(2)当直线的斜率存在时,设其方程为,,,联立方程组,利用,可得,设线段的中点为Q,可得,可求得,进而计算可得,可求面积的范围.
【详解】(1)由题意知,解得,,,所以E的方程为;
(2)当直线的斜率存在时,设其方程为,,,
由,得,则,
,,以为直径的圆过点O,
所以,
所以,此时,设线段的中点为Q,由,所以,
又,又,
又,所以,所以,
化简得,又,所以,则,
当直线的斜率不存在时,的方程为或;
当的方程为,易得,,所以;
当的方程为,易得,,所以.
综上,四边形面积的取值范围为.
【变式1-1】
(24-25高二上·安徽淮南·期中)已知椭圆的右顶点为,上顶点为.
(1)求椭圆的方程;
(2)椭圆的右焦点为,点为椭圆上不同于顶点的一点,若直线,与轴相交,交点分别为,,且,求点的横坐标.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根据题意求,即可求椭圆方程;
(2)方法一:首先设点,其中且,并表示直线和,并求点的坐标,根据条件列式,即可求解;方法二:首先设直线的方程为,联立椭圆方程,利用斜率表示点的坐标,并表示直线,利用斜率表示点的坐标,根据条件列式,即可求解.
【详解】(1)由题意可得,,所以椭圆的方程为;
(2)如图 法一:设,其中且,
因为直线,与轴相交,所以直线,斜率都存在,直线方程为,令,得,
直线方程为,令,得,所以,
又因为,所以,代入中,可得,
整理得,即,所以或,又因为,,所以,
所以点的横坐标为;
法二:由题意直线斜率存在,且不为0,设直线的方程为,
令,得,由,得,易知,
设,其中且,则,所以,即,
直线的方程为,令,得,
所以,所以(舍)或,
代入中,得,满足,,所以点的横坐标为.
题型11 韦达定理不能直接用:定比分点型
【解题规律·提分快招】
若有
1.利用公式,可消去参数
2.可以直接借助韦达定理反解消去两根
定比分点型,即题中向量(或者线段长度满足)
可以利用公式,可消去
【典例1-1】
31.(24-25高二上·天津北辰·期中)已知椭圆的左右焦点分别为,,长轴长为,且短轴长是焦距的倍.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点,斜率为的直线与椭圆相交,两点,求的长;
(3)过点的直线与椭圆相交于,两点,,求直线的方程.
【答案】(1)(2)(3)
【分析】(1)根据题干条件求出,即可得到椭圆标准方程;
(2)联立直线和椭圆方程,直接利用弦长公式进行求解;
(3)联立直线和椭圆方程,结合韦达定理,列方程组求解.
【详解】(1)依题意,,得到,由短轴长是焦距的倍,得,
又,所以,解得,所以, 故椭圆的标准方程为.
(2)由(1)知,,故该直线为, 由,消可得,
故,由弦长公式,.
(3)显然的斜率存在(否则轴,根据对称性,,与题设矛盾), 设,,直线为,由,消得,
由韦达定理可得:①,,又,则,故②,
由①②得,,故,
即,化简可得,解得.故直线为.
【典例1-2】
(24-25高二上·天津·阶段练习)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆的离心率为 , 且经过点,分别为椭圆C的左、右顶点,过左焦点F的直线l交椭圆C于两点 (其中D在x轴上方).
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若 求直线的方程.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由离心率推得,将点坐标代入得,联立解得,即得椭圆方程;
(2)设直线的方程为,与椭圆方程联立,设,写出韦达定理,由推得,与韦达定理联立,整理成关于的方程,解之即得.
【详解】(1)由可得,即 ①,又②,联立①,②解得,
故椭圆C的标准方程为:;
(2)因,由题知直线的斜率不为0,故可设直线的方程为,代入中,
整理得:,显然,设,则因代入坐标得:,即得,即代入① ,可得③;再将其代入②,可得④ ,将③代入④ ,,化简得,解得,
因点D在x轴上方,故.此时,直线的方程为:.
【变式1-1】
(24-25高三上·天津北辰·阶段练习)已知椭圆的左焦点为,离心率.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知直线交椭圆于,两点.
①若直线经过椭圆的左焦点,交轴于点,且满足,.求证:为定值;
②若,求面积的取值范围.
【答案】(1)(2)①证明见解析;②
【分析】(1)根据给定条件直接计算a,b作答.
(2)①设出直线的方程,与椭圆C的方程联立,利用向量运算并借助韦达定理计算作答;
②先探讨OA,OB与坐标轴重合时情况,再在OA,OB与坐标轴不重合时,设OA,OB方程并列出的面积的关系,借助二次函数性质计算,从而得解.
【详解】(1)椭圆:的左焦点为,离心率,
则半焦距,,,所以椭圆的标准方程为.
(2)①依题意,直线的斜率存在,设直线的方程为,则,
设,,由消去y并整理得:,
则,,由得:,,
,
所以为常数.
②当直线,分别与坐标轴重合时,的面积,
当直线,的斜率均存在且不为零时,设:,:,
设,,将代入椭圆的方程得:,,
于是得,同理,,的面积:,
令,,而,则,
所以的面积的取值范围是.
题型12 韦达定理不能直接用:系数不一致
【解题规律·提分快招】
平移齐次化的步骤,
(1)平移;
(2)与圆锥曲线联立并其次化;
(3)同除;
(4)利用根与系数的关系进行证明结论;如果是过定点的问题还需要平移回去.
【典例1-1】
(2022·安徽芜湖·模拟预测)已知椭圆的离心率为,、分别为椭圆的左、右顶点,为椭圆的上顶点,为椭圆的左焦点,且的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设过点的动直线交椭圆于、两点(点在轴上方),、分别为直线、与轴的交点,证明:为定值.
【答案】(1);(2)证明见解析﹒
【分析】(1)根据椭圆离心率列出用c表示a、b,根据即可求出c,从而求出a、b和椭圆的方程;
(2)设方程为,,,联立直线l方程和椭圆方程得根与系数关系,求出M和N的坐标,代入化简即可得结论.
【详解】(1)由椭圆的离心率为,得,于是,
∴,,因此,,,
∴椭圆的方程为;
(2)易知,直线(EF)斜率不为0,设方程为,由得,
设,,则,,则.
由直线方程,得;由直线方程,得;
由此可得,.
∴为定值.
【典例1-2】
(2022高三·全国·专题练习)如图,已知椭圆的离心率为,,分别是椭圆的左、右顶点,右焦点,,过且斜率为的直线与椭圆相交于,两点,在轴上方.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)记,的面积分别为,,若,求的值;
(3)设线段的中点为,直线与直线相交于点,记直线,,的斜率分别为,,,求的值.
【答案】(1)(2)(3)
【分析】(1)根据题意由,BF=求解;
(2)设点,,,,根据,得到,设直线的方程为,与椭圆方程联立,结合韦达定理求解;
(3)由(2)得到D的坐标,进而得到直线的方程,再令,得到点E的坐标,然后由,结合韦达定理求解.
【详解】(1)解:设椭圆的焦距为.依题意可得,,解得,.
故.所以椭圆的标准方程为.
(2)设点,,,.若,则,即有,①
设直线的方程为,与椭圆方程,可得,
则,,②将①代入②可得,解得,则;
(3)由(2)得,,所以直线的方程为,
令,得,即.所以.所以,
,,
.
【变式1-1】
(2024·天津·一模)已知椭圆过点,焦距是短半轴长的倍,
(1)求椭圆的方程;
(2)点是椭圆上的三个不同点,线段交轴于点异于坐标原点,且总有的面积与的面积相等,直线分别交轴于点两点,求的值.
【答案】(1)(2)4
【分析】(1)根据题目条件得到方程组,求出,得到椭圆方程;
(2)分析出两点关于轴对称,设出直线,故,联立直线与椭圆方程,得到两根之和,两根之积,表达出,求出,得到.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为,由题意知,解得,椭圆的方程;
(2)因为的面积与的面积总相等,故为的中点,结合对称性可知两点关于轴对称,
由题意直线斜率存在且不为0,并且纵截距不为0,
设直线,故,
,化简得,由得,,
设,则,则,直线,令得,
,所以.
题型13 韦达定理不能直接用:坐标计算型
【解题规律·提分快招】
求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.
【典例1-1】
(2024·天津河东·一模)已知椭圆的离心率为,点到椭圆右焦点距离等于焦距.
(1)求椭圆标准方程;
(2)过点斜率为的直线与椭圆交于两点,且与轴交于点,线段的垂直平分线与轴,轴分别交于点,点为坐标原点,求的值.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)根据两点距离和离心率求解,即可求解椭圆方程;
(2)设方程,与椭圆联立,韦达定理,求出中垂线方程,进而求得点的坐标,利用面积关系列式求解即可.
【详解】(1)由已知,解得,又,所以,
由,所以,所以椭圆方程为;
(2)设所在直线方程为,联立得,
得到,,所以,
记的中点为,则,所以中垂线,
所以,,所以,
又,则,因为,所以,解为或(舍),解得.
【变式1-1】
(24-25高三下·浙江宁波·阶段练习)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知点,过点作直线(不与轴重合)交椭圆于,连接交于点,连接,直线与轴交于点.(i)求的值;(ii)若点在线段上,求的取值范围.
【答案】(1)(2)(i);(ii)
【分析】(1)根据题意求出,即可得解;
(2)(i)设,记,分别将直线的方程与椭圆方程联立,利用韦达定理求出,再求出即可得解;
(ii)由(i)可得点为线段的中点,则,进一步有,再求出的范围即可.
【详解】(1)由题意可得,解得,所以椭圆的标准方程为;
(2)(i)设,记,则直线,
联立,消得,则,故,
则,所以,另一方面直线,联立,消得,
则,所以,由于,得,
,所以;
(ii)由(i)的结论可知,点为线段的中点,则,不妨设都在轴上方,
进一步有,由(i)联立直线与椭圆的方程得,
由韦达定理得,则,因为点在线段上,所以,
所以,所以得取值范围为.
题型14 压轴大题
【典例1-1】
(24-25高三上·云南昆明·期中)平面内,动点与定点的距离与到定直线:的距离之比为常数.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)过点作不垂直于轴的直线,与动点的轨迹交于两点,点在直线上,记直线的斜率分别为,证明:成等差数列.
【答案】(1)(2)证明见解析
【分析】(1)根据题意,设动点,结合题意列出等式并化简即可求出轨迹方程;
(2)借助等差数列定义,可将证明等差数列问题转化为证明,讨论直线斜率是否存在两种情况,当直线斜率存在时,设直线方程为,联立曲线得到方程组,设而不求,利用韦达定理即可证明.
【详解】(1)设动点,由题意可得,化简整理得:,
所以动点的轨迹方程为;
(2)当直线斜率不存在时,的坐标分别为,则,即,所以成等差数列;当直线斜率存在时,设直线:,,
联立直线和椭圆方程,化简得,
则,
,
,
即,所以成等差数列;综上,成等差数列..
【典例1-2】
(24-25高二上·天津武清·阶段练习)已知、分别为椭圆的左、右焦点,M为上的一点.
(1)若点M的坐标为,求的面积;
(2)若点M的坐标为,且直线与交于不同的两点A、B,求证:为定值,并求出该定值;
(3)如图,设点M的坐标为,过坐标原点O作圆(其中r为定值,且)的两条切线,分别交于点P,Q,直线OP,OQ的斜率分别记为,.如果为定值,求的最大值,
【答案】(1);(2)证明见解析,0;(3)
【分析】(1)将点代入求出,再求出左、右焦点即可求解.
(2)将直线与椭圆方程联立,利用韦达定理以及向量数量积的坐标运算即可求解.
(3)设出直线:,直线:,利用点到直线的距离公式可得、是关于的方程的两实根,根据题意为定值,可得,,设,,将直线:,直线:与椭圆联立,求出,即可求解..
【详解】(1)由已知条件得,因为,则,又,
因此的面积为.
(2)设,由,得,
,又,,
,于是
,即为定值.
(3)因为直线:与相切,则,即,同理,由直线:与相切,可得,于是、是关于的方程的两实根,
注意到,且,故,因为定值,故不妨设(定值),
于是有,即.依题意可知,变化,而、均为定值,即有,解得,,设,,由得,同理,
所以,当且仅当时取等号,
因此,解得,所以的范围为,
故的最大值为.
【变式1-1】
(22-23高三上·云南昆明·阶段练习)已知过点的椭圆的离心率为. 如图所示,过椭圆右焦点的直线(不与轴重合)与椭圆相交于两点,直线与轴相交于点,过点A作,垂足为.
(1)求四边形为坐标原点的面积的最大值;
(2)求证:直线过定点,并求出点的坐标.
【答案】(1)最大值为(2)证明见解析,
【分析】(1)由题可得椭圆方程为:,则椭圆右焦点为,易知当斜率为0时不合题意,斜率不为0时,设直线的方程为,,,
将直线方程与椭圆方程联立,可得四边形的面积为
,后利用韦达定理及基本不等式可得面积最值;
(2)由(1)可得直线BD方程为:,令可得:,化简后可得定点坐标.
【详解】(1)由题意可得:,解得:,所以椭圆的方程为,则椭圆的右焦点为,
当直线的斜率等于时不符合题意;设直线斜率不为0时,直线方程为,,,
由可得:,则,,,
所以,所以四边形的面积为
,设,则,所以,
因为,当且仅当即,时,最小值为,
所以,因为,可得所以四边形(为坐标原点)的面积的最大值为;
(2)因为,,所以直线的斜率为,所以直线的方程为:.令可得:.由(1)知:,,则所以,则直线过定点.
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1.(2021·天津宁河·一模)已知椭圆的离心率为,一个顶点A在抛物线的准线上,其中为原点.
(1)求椭圆的方程;
(2)设为椭圆的右焦点,点满足,点在椭圆上(异于椭圆的顶点).
(i)直线与以为圆心的圆相切于点,且为线段的中点,求实数的取值范围;
(ii)若点在第四象限,且,求直线的斜率.
【答案】(1);(2)(i);(ii).
【分析】(1)求出抛物线的准线方程,从而得到,结合离心率列出方程组,求出椭圆方程;
(2)(i)解法1:设出直线的方程为,联立椭圆方程,求出点的坐标,点的坐标,根据,斜率乘积为,得到,,利用基本不等式求出的取值范围,结合异于椭圆的顶点,所以,最终求出范围;
解法2:设,得到,由,得到,列出方程,结合,得到,结合且,求出的取值范围;
(ⅱ)解法1:分与两种情况,根据差角正弦公式得到或,直线的倾斜角为,从而求出直线方程,进而联立椭圆方程,求出点坐标,从而求出直线斜率.
解法2:由,,得到,
结合(ⅰ)中所求点的坐标,表达出到直线的距离为,
从而表达出,,从而列出方程,求出.
【详解】(1)的准线方程为,由已知,得,而,,
∴,,故;
(2)(ⅰ)解法1:因为直线与以为圆心的圆相切于点,所以,根据题意可知,直线和的斜率均存在,设直线的斜率为,则直线的方程为,即,
联立与得:,解得或.将代入,得,所以,点的坐标为,因为为线段的中点,点A的坐标为,
所以点的坐标为,由,得点的坐标为,所以直线的斜率为,又因为,所以,
整理得,因,所以且,当且仅当,即时取得等号.
因为异于椭圆的顶点,所以,解得的取值范围是.
解法2:因为,而得,设,即,∵,则,
∴,整理得,①而,有,代入①中得,∴,由椭圆方程知:且,∴,
(ⅱ)解法1:不妨令,如图1所示:因为,所以,由点在第四象限,∴,而,,
∴,而,有,即直线的倾斜角为,∴直线为,代入椭圆方程得,得,,∴由知:;
若,如图2,因为,所以,
由点在第四象限,∴,而,
,
所以,而,有,即直线的倾斜角为,
∴直线为,代入椭圆方程得,得,,
∴由知:; (ⅱ)解法2:由,且,
得,即
由(ⅰ)知,点的坐标为,且点在轴的下方,则.
设到直线:的距离为,.
,.
从而,解得:.
2.(高三上·江苏淮安·期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:1(a>b>0)的离心率e,左顶点为A(﹣4,0),过点A作斜率为k(k≠0)的直线l交椭圆C于点D,交y轴于点E.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知P为AD的中点,是否存在定点Q,对于任意的k(k≠0)都有OP⊥EQ,若存在,求出点Q的坐标;若不存在说明理由;
(3)若过O点作直线l的平行线交椭圆C于点M,求的最小值.
【答案】(1)(2)存在,(﹣3,0)(3)
【分析】(1)由椭圆的离心率和左顶点,求出a,b,由此能求出椭圆C的标准方程.
(2)直线l的方程为y=k(x+4),与椭圆联立,得,,由此利用韦达定理、直线垂直,结合题意能求出结果.
(3)OM的方程可设为y=kx,与椭圆联立得M点的横坐标为,由OM∥l,能求出结果.
【详解】(1)∵椭圆C:1(a>b>0)的离心率e,左顶点为A(,),∴a=4,又,
∴c=2.又∵b2=a2﹣c2=12,∴椭圆C的标准方程为.
(2)直线l的方程为y=k(x+4),由消元得,.化简得,,
∴x1=﹣4,,当时,,∴.
∵点P为AD的中点,∴P的坐标为,则.
直线l的方程为y=k(x+4),令x=0,得E点坐标为(0,4k),假设存在定点Q(m,n)(m≠0),使得OP⊥EQ,则kOPkEQ= ,即恒成立,∴(4m+12)k﹣3n=0恒成立,∴,即,
∴定点Q的坐标为(﹣3,0).
(3)∵OM∥l,∴OM的方程可设为y=kx,由,得M点的横坐标为,
由OM∥l,得,,
当且仅当即时取等号,∴当时,的最小值为.
3.(2025·河北保定·一模)已知椭圆的离心率为,左、右焦点分别为,点为上的动点,的周长为6.
(1)求的标准方程.
(2)延长线段分别交于两点,连接,并延长线段交于另一点,若直线和的斜率均存在,且分别为,试判断是否为定值.若是,求出该定值;若不是,说明理由.
【答案】(1)(2)是,
【分析】(1)由已知条件结合椭圆定义、离心率公式,确定的值,得出椭圆的标准方程;
(2)设,,由三点共线,可得,由直线的方程和直线的方程联立,再利用根与系数关系由分别表示出,再表示出,即可得到的值.
【详解】(1)设椭圆的焦距,所以的周长为,即.
又椭圆的离心率为,所以,所以,所以,所以,
所以的标准方程为.
(2)是定值.由(1)得,设,,
又三点共线,所以,化简得,则直线的方程为,直线的方程为,
由,化简得,
由根与系数关系可知,,
所以,同理,
又
,所以.
4.(2025·山东青岛·一模)已知椭圆的左,右焦点分别为,,短轴长为,离心率为.
(1)求的方程;
(2)记的左顶点为,直线与交于P,Q两点,直线AP,AQ的斜率之积为.
(i)证明:直线过定点;
(ii)若在轴上方,直线与圆交于点,点在轴上方.是否存在点,使得与的面积之比为3:5?若存在,求出点坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1);(2)(i)证明过程见解析;(ii)存在,点,
【分析】(1)根据短轴长和离心率得到方程组,求出,得到椭圆方程;
(2)(i)当直线的斜率不存在时,计算出直线方程为,当直线的斜率存在时,设直线的方程为,联立椭圆方程,设,得到两根之和,两根之积,根据斜率之积得到方程,求出或,当时不合题意,当时,求出所过定点,验证后得到结论;
(ii)由椭圆定义和圆的半径得到,所以,令,当直线斜率不存在时,,此时,求出,当直线斜率存在时,设,由余弦定理求出,,代入,解得或,均不合要求,舍去,综上,求出答案.
【详解】(1)由题意得,,故,,又,解得,
所以椭圆方程为;
(2)(i),当直线的斜率不存在时,此时直线与交于关于轴对称的两点,
设,则,即,又,所以,
所以,解得或,当时,,此时与重合,
直线AP或直线AQ的斜率不存在,不合要求,当时,直线方程为,当直线的斜率存在时,设直线的方程为,联立得,
,解得,设,则,
所以,由得,化简得,,解得或,
当时,,过定点,直线AP或直线AQ的斜率不存在,不合要求,
当时,,过定点,显然此时满足,
其中也过点,综上,直线过定点;
(ii)存在点,使得与的面积之比为3:5,理由如下:
在轴上方,故在轴下方,即,,
由椭圆定义可知,,又的圆心为,半径为4,
故,所以,由于,,
所以,令,
当直线斜率不存在时,,此时,解得,令中得,又在轴上方,故,满足要求,当直线斜率存在时,设,
在中,,,,由余弦定理得,
即,解得,同理可得,
由可得,解得或,均不合要求,舍去,
综上,存在点,使得与的面积之比为3:5
5.(2025·辽宁抚顺·模拟预测)在平面直角坐标系中,点在椭圆上,椭圆的离心率为,左、右焦点分别为,,过且斜率为的直线与椭圆交于A,B两点,其中点A在x轴的上方.
(1)当时,求的值:
(2)将平面沿x轴折叠成直二面角,点A,B在折叠后分别到达点,位置.
(i)若,求k的值;
(ii)是否存在k,使得的周长为?若存在,请求出k的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)(2)(i);(ii)存在,此时.
【分析】(1)根据椭圆经过的点,和离心率公式,再由,求得,,得到椭圆的标准方程.设直线的方程为,直曲联立,
结合韦达定理和弦长公式计算,再用椭圆定义得到.
(2)(i)以原x轴正半轴,y轴正半轴,y轴负半轴分别为折叠后的x,y,z轴正半轴建立空间直角坐标系,得到,,因为,得,结合韦达定理得到.
(ii)假设存在满足条件的k,运用,得,运用两点间距离公式,结合韦达定理得到关于k的方程,解得,求得即可.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为c,由已知可得且,
再由,可得,,所以椭圆的标准方程为,
由于直线过点且斜率为k,所以直线的方程为,
由消去y并整理得,
设,,则,,
当时,,
所以,
又因为,所以.
(2)(i)以原x轴正半轴,y轴正半轴,y轴负半轴分别为折叠后的x,y,z轴正半轴建立空间直角坐标系,则,,
若,则,所以,
所以,又因为,所以.
(ii)假设存在满足条件的k,因为,所以,
即①
所以,
所以②
由①,②可得,
所以,
所以,
解得,又因为,所以存在k使得的周长为,此时.
【点睛】关键点点睛:本题考查立体几何综合问题.解题关键是找到等式:折叠前折叠后的周长差,对等式进行整理变形后用k表示,再应用韦达定理求出k.
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