内容正文:
一、单选题
1.已知动点M(x,y)满足+=4,则动点M的轨迹是( )
A.椭圆 B.直线
C.圆 D.线段
D 解析:设点F1(-2,0),F2(2,0),由题意知动点M满足|MF1|+|MF2|=4=|F1F2|,故动点M的轨迹是线段F1F2.
2.(2023·新课标Ⅰ卷)设椭圆C1:+y2=1(a>1),C2:+y2=1的离心率分别为e1,e2,若e2=e1,则a=( )
A. B.
C. D.
A 解析:方法一(直接求解法) 由已知得e1=,e2==,因为e2=e1,所以=×,解得a=.
方法二(选项代入验证法) 若a=,则e1===,又e2=,所以e2=e1,所以a=符合题意.
3.(2025·阜阳模拟)已知椭圆长轴、短轴的一个端点分别为A,B,F为椭圆的一个焦点,若△ABF为直角三角形,则该椭圆的离心率为( )
A. B.
C. D.
C 解析:如图,|AF|=a+c,|BF|=a,|AB|=,由已知得2a2+b2=(a+c)2,且b2=a2-c2,e=>0,得c2+ac-a2=0,e2+e-1=0,解得e=.
4.(2025·厦门模拟)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F(4,0),过点F的直线交椭圆于A,B两点.若AB的中点坐标为(1,-1),则E的标准方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
C 解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),则有+=1①,+=1②,两式作差可得=,即·=-,又y1+y2=-2,x1+x2=2,故kAB·=-,kAB==,所以=,由解得b2=8,a2=24,所以E的标准方程为+=1.
5.(2025·惠州模拟)已知椭圆的方程为+=1,过椭圆中心的直线交椭圆于A,B两点,F2是椭圆的右焦点,则△ABF2的周长的最小值为( )
A.8 B.6+2
C.10 D.8+2
C 解析:椭圆的方程为+=1,则a=3,b=2,c==,连接AF1,BF1,
则由椭圆的中心对称性可知|OA|=|OB|,|OF1|=|OF2|,可知四边形AF1BF2为平行四边形,则|BF1|=|AF2|,可得△ABF2的周长为|AF2|+|BF2|+|AB|=|AF1|+|AF2|+|AB|=2a+|AB|,当A,B位于短轴的端点时,|AB|取最小值,最小值为2b=4,所以周长为2a+|AB|≥6+4=10.即△ABF2周长的最小值为10.
6.(2025·烟台开学考试)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A1,A2,上顶点为B,离心率为.若·=-1,则a2+b2=( )
A.5 B.7
C.21 D.25
B 解析:因为离心率e===,解得b2=a2,因为A1,A2分别为C的左、右顶点,B为上顶点,则A1(-a,0),A2(a,0),B(0,b).所以=(-a,-b),=(a,-b),因为·=-1,所以-a2+b2=-1,将b2=a2代入解得a2=4,b2=3.即a2+b2=7.
7.著名的天文学家、数学家约翰尼斯·开普勒发现了行星运动三大定律,其中开普勒第一定律又称为轨道定律,即所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,且太阳处在椭圆的一个焦点上.记地球绕太阳运动的轨道为椭圆C,在地球绕太阳运动的过程中,若地球与太阳的最远距离与最近距离之比为λ,则C的离心率为( )
A. B.
C. D.
C 解析:设椭圆C的焦距为2c,长轴长为2a,根据题意可得地球与太阳的最远距离为a+c,最近距离为a-c,则=λ,解得=,即C的离心率为.
8.(2025·济南模拟)已知椭圆+=1(a>1)的左顶点为A,左焦点为F,P为该椭圆上一点且在第一象限,若射线AF上存在一点Q,使得|AQ|=|FP|-|FA|,线段PQ的垂直平分线与射线AF交于点H,则|FH|=( )
A.1 B.2
C.a D.2a
B 解析:设该椭圆的右焦点为E,连接EP,则|FP|+|EP|=2a,设|EP|=x(x>0),则|FP|=2a-x,易得F(-1,0),A(-a,0),所以|FA|=a-1,所以|AQ|=|FP|-|FA|=2a-x-a+1=a-x+1,又A(-a,0),所以Q(1-x,0),所以|QE|=1-1+x=x=|EP|,则对任意的点P,线段PQ的垂直平分线必过点E,所以点E与点H重合,所以|FH|=|FE|=2.
二、多选题
9.若方程+=1所表示的曲线为C,则下面四个说法正确的是( )
A.若1<t<3,则C为椭圆
B.若C为椭圆,且焦点在y轴上,则2<t<3
C.曲线C可能是圆
D.若C为双曲线,则t<1
BC 解析:当t=2时,曲线C表示圆,故A错误,C正确;当曲线C为焦点在y轴上的椭圆时,则t-1>3-t>0,解得2<t<3,故B正确;当曲线C为双曲线时,则(3-t)(t-1)<0,解得t<1或t>3,故D错误.
10.(2025·黔东南开学考试)已知M>0,椭圆C1:+y2=1,C2:+y2=1的离心率分别为e1,e2.若e1=e2,则M的值可能为( )
A. B.
C. D.
AB 解析:若M>1,则e=,e=,则=,解得M=.若<M<1,则e=,e=1-M,则=3-3M,解得M=或M=(舍去).若0<M<,则e=1-3M,e=1-M,1-3M=3-3M,方程无解.
11.已知P是椭圆C:+y2=1上的动点,Q是圆D:(x+1)2+y2=上的动点,则下列结论正确的是( )
A.C的焦距为
B.C的离心率为
C.圆D在C的内部
D.|PQ|的最小值为
BC 解析:∵+y2=1,∴a=,b=1,∴c===,则C的焦距为2,离心率e===.设P(x,y)(-≤x≤),则|PD|2=(x+1)2+y2=(x+1)2+1-=(x+)2+≥>,∴圆D在C的内部,且|PQ|的最小值为-=.
三、填空题
12.(2025·绵阳开学考试)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,右顶点为B,A为C上一动点(不与左、右顶点重合).设△AF1F2的周长为m,|BF2|=n,若=4,则C的离心率为________.
答案: 解析:依题意,则a=n,c=n,所以离心率e==.
13.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左焦点为F,D为C上一动点,若|DF|的最大值是最小值的3倍,写出一个符合要求的C的方程为________.
答案:+=1(答案不唯一) 解析:由椭圆的几何性质得|DF|max=a+c,|DF|min=a-c,由题意得a+c=3(a-c),则e==,令a=2,则b2=3,即满足题意的一个C的方程为+=1(答案不唯一).
14.过椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点作x轴的垂线,交C于A,B两点,直线l过C的左焦点和上顶点.若以AB为直径的圆与l存在公共点,则C的离心率的取值范围是________.
答案:(0,] 解析:由题设知,直线l:+=1,即bx-cy+bc=0,以AB为直径的圆的圆心为(c,0),根据题意,将x=c代入椭圆C的方程,得y=±,即圆的半径r=.又圆与直线l有公共点,所以≤,化简得2c≤b,平方整理得a2≥5c2,所以e=≤.又0<e<1,所以0<e≤.
15.(2025·郑州适应性测试)如图,椭圆E:+=1的左、右焦点分别为F1,F2,过点F1,F2分别作弦AB,CD.若AB∥CD,则|AF1|+|CF2|的取值范围为( )
A.[2,] B.[2,)
C.[,2) D.[,2]
C 解析:由椭圆的对称性可知|CF2|=|BF1|,所以|AF1|+|CF2|=|AF1|+|BF1|=|AB|.因为弦AB,CD分别过椭圆E的左、右焦点,且AB∥CD,所以|AB|∈[,2a),又a=,b2=4,所以|AB|∈[,2).
16.我们把离心率为的椭圆称为“最美椭圆”.已知椭圆C为“最美椭圆”,焦点在x轴上,且以椭圆C上一点P和椭圆两焦点F1和F2为顶点的三角形的面积最大值为4,则椭圆C的方程为( )
A.+y2=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
D 解析:由已知e==,得c=a,故b==a.∵=|F1F2||yP|=×2c|yP|≤bc,即()max=bc=4,∴a×a=4,得a2=8,故b2=a2=4,所以椭圆C的方程为+=1.
17.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的短轴长为2,焦距为2,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,若点P为C上的任意一点,则+的最小值为________.
答案:1 解析:根据题意得b=1,c=,故a=2,则|PF1|+|PF2|=2a=4.
方法一 +=(+)·(|PF1|+|PF2|)=(2++)≥1,当且仅当|PF1|=|PF2|,即P为椭圆的短轴端点时,等号成立,∴+的最小值为1.
方法二 设|PF1|=t,则|PF2|=4-t,∴+===.令f(t)=,∵a-c≤|PF1|≤a+c,∴2-≤|PF1|≤2+,即2-≤t≤2+,∴1≤-(t-2)2+4≤4,∴1≤≤4,∴+的最小值为1.
18.甲、乙两名探险家在某山中探险,他们来到一个山洞,洞内是一个椭球形,截面是一个椭圆,甲、乙两人分别站在洞内如图所示的A,B两点处,甲站在A处唱歌时,乙在与A处有一定距离的B处听得很清晰,原因在于甲、乙两人所站的位置恰好是洞内截面椭圆的两个焦点,符合椭圆的光学性质,即从一个焦点发出光经椭圆反射后经过另一个焦点.现已知椭圆C:+=1上一点M,过点M作切线l,A,B分别为椭圆C的左、右焦点,cos ∠AMB=-,由光的反射性质:光的入射角等于反射角,则椭圆中心O到切线l的距离为________.
答案: 解析:如图,过点M作切线l的垂线交AB于点N,过点A,O,B分别作l的垂线,交l于点A1,O1,B1,由光学性质可知MN平分∠AMB,∠B1MB=∠A1MA,则∠A1AM=∠AMN=∠BMN=∠B1BM.
因为cos ∠AMB=-,故cos (π-∠AMB)=cos 2∠AMA1=1-2sin2∠AMA1=,所以sin∠AMA1=,|OO1|=(|AA1|+|BB1|)=(|AM|sin ∠AMA1+|BM|sin ∠BMB1)=×20×=.
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