3.1.1椭圆及其标准方程讲义-2025-2026学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
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内容正文:
§3.1.1 椭圆及其标准方程
目录
题型1:求动点轨迹(方程) 4
题型2:椭圆定义的应用 5
题型3:椭圆方程的求解 7
题型4:椭圆的焦点三角形 8
1.
椭圆的定义
(1)
平面内与两个定点的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫作椭圆.这两个定点叫椭圆的焦点,两焦点间的距离叫作椭圆的焦距,焦距的一半叫作半焦距。
(2)
设是椭圆上任意一点,椭圆的焦距为,根据椭圆的定义,设点与焦点的距离的和等于,所以椭圆可看作点集:。
对定义中限制条件“常数(大于)”的理解:
①当(三角形两边之和大于第三边)时,动点的轨迹是椭圆。
②当时,动点的轨迹是线段。
③当时,其轨迹不存在。
2. 椭圆的标准方程
(1) 推导过程
①建系:我们可以发现,椭圆具有对称性,而且过两个焦点的直线是它的对称轴,所以我们以经过椭圆两焦点的直线为x轴,线段的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系 Oxy。
②列式:设点是椭圆上任一点,椭圆的焦距为(>0),那么焦点的坐标分别为,由椭圆的定义得,即。
③化简:,即,
对方程两边平方,得 ,
整理得,
对方程两边平方并整理,得 ,
两边同除以,得 。
由椭圆得定义可知,,即,所以.
设,就有
这个方程叫做椭圆的标准方程。
(2) 标准方程的两种形式
焦点的位置
在轴上
在轴上
图形
标准方程
的关系
①椭圆的焦点在x轴上标准方程中含项的分母较大;椭圆的焦点在y轴上标准方程中含项的分母较大。因此由椭圆的标准方程判断椭圆的焦点位置时,要根据方程中分母的大小来判断,简记为“焦点位置看大小,焦点随着大的跑”。
②a,b,c三个量满足:,恰好是一个直角三角形的三条边,构成如图所示的直角三角形,称为椭圆的“特征三角形”。椭圆的特征三角形清晰地反映了参数a,b,c的几何意义。
(3)
椭圆的一般方程:。
当,即时,表示焦点在x轴上的椭圆;
当,即时,表示焦点在y轴上的椭圆。
题型1:求动点轨迹(方程)
方法提炼
求动点轨迹方程的常用方法
(1) 直接法
如果动点满足的几何条件本身就是一些几何量的等量关系,或这些几何条件简单明了且易于表达,我们只需把这种关系“翻译”成含x,y的等式就得到动点的轨迹方程。
用直接法求曲线轨迹方程的一般步骤:
第一步:建系,设点的坐标P(x,y);
第二步:依题意列出方程;
第三步:化简方程;
第四步:考虑x,y是否有限制范围。
(2) 相关点法(代入法)
如果动点满足的条件不便用等式列出,但动点是随着另一动点(称之为相关点)而运动的,且相关点所满足的条件是明显的,或是可分析的,那么这时我们可以用动点坐标表示相关点坐标,根据相关点所满足的方程即可求得动点的轨迹方程。
①求解的基本思路:
如果动点P随着另一个在已知曲线上运动的点Q而运动,则用点P坐标(x,y)表示点Q(x',y'),即 ,由于点Q在已知曲线上,因此它满足已知曲线方程,将代入已知曲线方程,得到关于x,y的方程,即为所求的曲线方程。
②其过程如下:P(x,y)Q(x',y') 已知方程所求方程。
(3) 定义法
若动点的轨迹满足已知曲线的定义,可先设定方程,再确定其中的基本量。
(4) 待定系数法
根据条件能知道曲线方程的类型,可设出其方程形式,再根据条件确定待定的系数。
【例1.1.】
在平面内,两定点、之间的距离为,动点满足,则点轨迹的长度为( )
A. B. C. D.
【例1.2.】
平面内,已知两点,及动点,若直线,的斜率之积是,则点的轨迹方程为 .
【例1.3.】
已知是椭圆上的动点,过作轴的垂线,垂足为,若动点满足,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【例1.4.】
设A,B分别是直线和上的动点,且,设O为坐标原点,动点P满足,求动点P的轨迹方程.
题型2:椭圆定义的应用
方法提炼
(1)
定义的双向运用:①平面一动点满足条件:,且(为定点),那么点的轨迹是以为焦点的椭圆。②椭圆上任意一点到两焦点的距离之和总等于常数,所以可以相互转化。
(2) 利用定义解决与椭圆有关的最值问题主要以下有两种思路:
①与(P为椭圆上一点,为椭圆的焦点)的乘积有关的最值问题,一般利用椭圆的定义(),根据基本不等式求解,注意等号成立的条件。
②与的和、差有关的最值问题:一般利用平面几何知识,转化为三点共线问题求解。
【例2.1.】
设为定点,,动点 满足 ,则动点的轨迹是( )
A.线段 B.直线 C.圆 D.椭圆
【例2.2.】
如图,在棱长为的正方体中,若点是棱上一点,则满足的点的个数为( )
A.10 B.8 C.6 D.4
【例2.3.】
椭圆上一点到一个焦点的距离等于3,则点到另一个焦点的距离是 .
【例2.4.】
若为椭圆:上一点,,为的两个焦点,且,则( )
A. B. C. D.5
【例2.5.】
已知动点P在椭圆上,,,则的最小值为 .
【例2.6.】
设F是椭圆上的右焦点,是椭圆上的动点,是直线上的动点,则的最小值为( )
A. B.3 C. D.
【例2.7.】
已知点是椭圆上一动点,是圆上一动点,点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【例2.8.】
已知为椭圆的焦点,P为椭圆上一动点,,则的最小值为( )
A. B.1 C. D.
【例2.9.】
点P在椭圆上运动,分别在圆,圆上运动,则的最大值为,最小值为,则 .
【例2.10.】
已知是椭圆的两焦点,点在椭圆上,则的最小值是( )
A.5 B.9 C.4 D.3
题型3:椭圆方程的求解
方法提炼
(1) 定义法求椭圆的标准方程的解题思路
①首先通过题干中给出的等量关系列出等式,然后化简等式得到对应的轨迹方程。
②首先分析几何图形所表示的几何关系,然后对比椭圆的定义,设出对应椭圆的标准方程,求出a,b的值,最后得到标准方程。
(2) 用待定系数法求椭圆方程的一般步骤:
(3)
共焦点的椭圆系方程:与椭圆有公共焦点的椭圆系方程为;与椭圆有公共焦点的椭圆系方程为。
【例3.1.】 求出适合下列条件的圆锥曲线的标准方程:
(1)已知椭圆的两个焦点坐标分别是,,并且经过点;
(2)两个焦点在坐标轴上,且经过和两点的椭圆方程
(3)过点,且与椭圆有相同焦点椭圆方程.;
【例3.2.】
已知椭圆的焦距为8,且椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和为10,则椭圆 的标准方程为( )
A. B. 或
C. D. 或
【例3.3.】
方程表示焦点在x轴上的椭圆,则实数k的取值范围是 .
题型4:椭圆的焦点三角形
方法提炼
(1)
椭圆上一点与椭圆的两个焦点组成的三角形通常称为“焦点三角形”。其中,称为此椭圆的焦半径。
(2) 焦点三角形的常用公式
令,
①。
②焦点三角形的周长。
③由余弦定理得:。
④。
⑤。
证明:因为点在椭圆上,所以,所以。①在中,。②
①-②,得。
所以,所以。
⑥当点在轴上时,最大。
【例4.1.】
椭圆的两个焦点为,,椭圆C上有一点P,则的周长为( )
A.12 B.18 C.16 D.20
【例4.2.】
已知椭圆中,点是椭圆上一点,是椭圆的焦点,且,则的面积为 .
【例4.3.】
如图所示,已知椭圆的方程为,若点P在第二象限,且,求点P的坐标.
【例4.4.】
已知是椭圆:上一点,,分别是椭圆的左、右焦点,若,则的面积为( )
A.49 B.48 C.25 D.24
【例4.5.】
已知、是椭圆的两个焦点,为椭圆上一点,且.若的面积为9,则实数的值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【例4.6.】
在中,a,b,c分别为角A,B,C所对的边.若,,求此三角形面积的最大值.
【例4.7.】
已知椭圆的左右焦点分别为,点是椭圆上一点,,则的内切圆半径为 .
【例4.8.】
(多选)已知椭圆的左、右焦点为,,点在椭圆上,且不与椭圆的左、右顶点重合,则下列关于的说法正确的有( )
A.的周长为
B.的最大值为
C.当时,的面积为
D.椭圆上存在个不同的点,使得为直角三角形
【例4.9.】
(多选)已知椭圆分别为它的左右焦点,分别为它的左右顶点,点是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的有( )
A.
B.的最小值为
C.的最小值为
D.若,则的面积为
(
1
)
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§3.1.1 椭圆及其标准方程
目录
题型1:求动点轨迹(方程) 4
题型2:椭圆定义的应用 7
题型3:椭圆方程的求解 15
题型4:椭圆的焦点三角形 17
1.
椭圆的定义
(1)
平面内与两个定点的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫作椭圆.这两个定点叫椭圆的焦点,两焦点间的距离叫作椭圆的焦距,焦距的一半叫作半焦距。
(2)
设是椭圆上任意一点,椭圆的焦距为,根据椭圆的定义,设点与焦点的距离的和等于,所以椭圆可看作点集:。
对定义中限制条件“常数(大于)”的理解:
①当(三角形两边之和大于第三边)时,动点的轨迹是椭圆。
②当时,动点的轨迹是线段。
③当时,其轨迹不存在。
2. 椭圆的标准方程
(1) 推导过程
①建系:我们可以发现,椭圆具有对称性,而且过两个焦点的直线是它的对称轴,所以我们以经过椭圆两焦点的直线为x轴,线段的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系 Oxy。
②列式:设点是椭圆上任一点,椭圆的焦距为(>0),那么焦点的坐标分别为,由椭圆的定义得,即。
③化简:,即,
对方程两边平方,得 ,
整理得,
对方程两边平方并整理,得 ,
两边同除以,得 。
由椭圆得定义可知,,即,所以.
设,就有
这个方程叫做椭圆的标准方程。
(2) 标准方程的两种形式
焦点的位置
在轴上
在轴上
图形
标准方程
的关系
①椭圆的焦点在x轴上标准方程中含项的分母较大;椭圆的焦点在y轴上标准方程中含项的分母较大。因此由椭圆的标准方程判断椭圆的焦点位置时,要根据方程中分母的大小来判断,简记为“焦点位置看大小,焦点随着大的跑”。
②a,b,c三个量满足:,恰好是一个直角三角形的三条边,构成如图所示的直角三角形,称为椭圆的“特征三角形”。椭圆的特征三角形清晰地反映了参数a,b,c的几何意义。
(3)
椭圆的一般方程:。
当,即时,表示焦点在x轴上的椭圆;
当,即时,表示焦点在y轴上的椭圆。
题型1:求动点轨迹(方程)
方法提炼
求动点轨迹方程的常用方法
(1) 直接法
如果动点满足的几何条件本身就是一些几何量的等量关系,或这些几何条件简单明了且易于表达,我们只需把这种关系“翻译”成含x,y的等式就得到动点的轨迹方程。
用直接法求曲线轨迹方程的一般步骤:
第一步:建系,设点的坐标P(x,y);
第二步:依题意列出方程;
第三步:化简方程;
第四步:考虑x,y是否有限制范围。
(2) 相关点法(代入法)
如果动点满足的条件不便用等式列出,但动点是随着另一动点(称之为相关点)而运动的,且相关点所满足的条件是明显的,或是可分析的,那么这时我们可以用动点坐标表示相关点坐标,根据相关点所满足的方程即可求得动点的轨迹方程。
①求解的基本思路:
如果动点P随着另一个在已知曲线上运动的点Q而运动,则用点P坐标(x,y)表示点Q(x',y'),即 ,由于点Q在已知曲线上,因此它满足已知曲线方程,将代入已知曲线方程,得到关于x,y的方程,即为所求的曲线方程。
②其过程如下:P(x,y)Q(x',y') 已知方程所求方程。
(3) 定义法
若动点的轨迹满足已知曲线的定义,可先设定方程,再确定其中的基本量。
(4) 待定系数法
根据条件能知道曲线方程的类型,可设出其方程形式,再根据条件确定待定的系数。
【例1.1.】
在平面内,两定点、之间的距离为,动点满足,则点轨迹的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】轨迹问题——圆
【分析】建立平面直角坐标系,设点,根据求出点的轨迹方程,结合圆的周长公式可求得结果.
【详解】以线段的中点为坐标原点,所在直线为轴建立平面直角坐标系,
则点、,
设点,由可得,
整理可得,化为标准方程得,如下图所示:
所以,点的轨迹是以点为圆心,半径为的圆,
因此,点轨迹的长度为.
故选:A.
【例1.2.】
平面内,已知两点,及动点,若直线,的斜率之积是,则点的轨迹方程为 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】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:
【例1.3.】
已知是椭圆上的动点,过作轴的垂线,垂足为,若动点满足,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.94
【知识点】求平面轨迹方程、轨迹问题——椭圆
【分析】设,,则,根据求出代入椭圆方程可得答案.
【详解】设,,则,
,
因为,所以,
可得,所以有.
故选:B.
【例1.4.】
设A,B分别是直线和上的动点,且,设O为坐标原点,动点P满足,求动点P的轨迹方程.
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求平面轨迹方程、轨迹问题——椭圆
【分析】设出点的坐标,由向量条件得出关系,代入中,可得答案.
【详解】由A,B分别是直线和上的动点,设,,
由,可得 ,即
又,即
即,即
题型2:椭圆定义的应用
方法提炼
(1)
定义的双向运用:①平面一动点满足条件:,且(为定点),那么点的轨迹是以为焦点的椭圆。②椭圆上任意一点到两焦点的距离之和总等于常数,所以可以相互转化。
(2) 利用定义解决与椭圆有关的最值问题主要以下有两种思路:
①与(P为椭圆上一点,为椭圆的焦点)的乘积有关的最值问题,一般利用椭圆的定义(),根据基本不等式求解,注意等号成立的条件。
②与的和、差有关的最值问题:一般利用平面几何知识,转化为三点共线问题求解。
【例2.1.】
设为定点,,动点 满足 ,则动点的轨迹是( )
A.线段 B.直线 C.圆 D.椭圆
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】求平面轨迹方程、椭圆定义及辨析
【分析】对的位置分类讨论即可求解.
【详解】若在直线外,由三角形两边长大于第三边有,不合题意,
故必在直线上,若在线段外,也有,不合题意,
故必在线段上,且总有,
故选:A.
【例2.2.】
如图,在棱长为的正方体中,若点是棱上一点,则满足的点的个数为( )
A.10 B.8 C.6 D.4
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】椭圆的其他应用、立体几何中的轨迹问题
【分析】首先连接辅助线,结合给定条件确定动点的轨迹,再判断交点个数即可.
【详解】如图,连接,正方体的棱长为,,
,点在以为焦点的椭圆绕旋转得到的椭球上,
在正方体的棱上,应是椭球与正方体的棱的交点,
结合正方体的性质可知,在棱上
各有一点满足条件,故C正确.
故选:C
【例2.3.】
椭圆上一点到一个焦点的距离等于3,则点到另一个焦点的距离是 .
【答案】
【难度】0.94
【知识点】根据椭圆方程求a、b、c、椭圆定义及辨析
【分析】根据椭圆方程得到,再根据椭圆的定义计算可得.
【详解】椭圆,则,设点到另一个焦点的距离为,
则,解得,即点到另一个焦点的距离是.
故答案为:
【例2.4.】
若为椭圆:上一点,,为的两个焦点,且,则( )
A. B. C. D.5
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】椭圆定义及辨析
【分析】
根据椭圆的定义可得,联立即可.
【详解】
由题意可得,则,,
所以,
即,所以.
故选:D
【例2.5.】
已知动点P在椭圆上,,,则的最小值为 .
【答案】1
【难度】0.65
【知识点】椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值
【分析】另一焦点为,利用双曲线的定义转化为,然后可得最小值.
【详解】由题意是椭圆的下焦点,如图,设上焦点为,
在椭圆上,则,
所以,
当且仅当是线段与椭圆的焦点时等号成立,
故答案为:1.
【例2.6.】
设F是椭圆上的右焦点,是椭圆上的动点,是直线上的动点,则的最小值为( )
A. B.3 C. D.
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值
【分析】根据椭圆的定义,结合两点间线段最短、点到直线距离公式进行求解即可.
【详解】,
设为该椭圆的左焦点,,
所以,
于是,
显然当三点共线,且与垂直时,
有最小值,最小值为,
故选:D
【例2.7.】
已知点是椭圆上一动点,是圆上一动点,点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【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】由题意得圆的圆心是椭圆的左焦点,,利用椭圆的定义,结合图象得到,然后由即可求出的最大值.
【详解】如图,
由,得,,则,
则圆的圆心是椭圆的左焦点,椭圆的右焦点为,
由椭圆的定义得,
所以,
又,
所以,
当且仅当为线段与椭圆的交点,且为射线与圆的交点且、方向相同时,
上述不等式中的两个等号同时成立,
故的最大值为.
故选:B.
【例2.8.】
已知为椭圆的焦点,P为椭圆上一动点,,则的最小值为( )
A. B.1 C. D.
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值、椭圆定义及辨析
【分析】先由焦点坐标求出椭圆方程,再根据椭圆定义转化,数形结合可得,得解.
【详解】
由为椭圆的焦点,
,,,
,,
设椭圆的左焦点为,由椭圆的定义得,
,
所以的最小值为.
故选:A.
【例2.9.】
点P在椭圆上运动,分别在圆,圆上运动,则的最大值为,最小值为,则 .
【答案】8
【难度】0.65
【知识点】求椭圆中的最值问题、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】易知椭圆的左、右焦点坐标恰好为两圆圆心,由椭圆定义以及定点到圆上点距离最值问题计算可得结果.
【详解】根据由题意可知椭圆的左、右焦点坐标恰好为两圆圆心;
易知两圆半径都为,由椭圆定义可得,如下图所示:
因此可得的最大值为,即图中的位置;
最小值为;即图中的位置;
所以可得.
故答案为:8
【例2.10.】
已知是椭圆的两焦点,点在椭圆上,则的最小值是( )
A.5 B.9 C.4 D.3
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】椭圆定义及辨析
【分析】根据椭圆的定义及二次函数的性质求解即可.
【详解】由已知得,,,
设,则,所以,
从而或时取最小值为4.
故选:C.
题型3:椭圆方程的求解
方法提炼
(1) 定义法求椭圆的标准方程的解题思路
①首先通过题干中给出的等量关系列出等式,然后化简等式得到对应的轨迹方程。
②首先分析几何图形所表示的几何关系,然后对比椭圆的定义,设出对应椭圆的标准方程,求出a,b的值,最后得到标准方程。
(2) 用待定系数法求椭圆方程的一般步骤:
(3)
共焦点的椭圆系方程:与椭圆有公共焦点的椭圆系方程为;与椭圆有公共焦点的椭圆系方程为。
【例3.1.】 求出适合下列条件的圆锥曲线的标准方程:
(1)已知椭圆的两个焦点坐标分别是,,并且经过点;
(2)两个焦点在坐标轴上,且经过和两点的椭圆方程
(3)过点,且与椭圆有相同焦点椭圆方程.;
【答案】(1)
(2)
(3)
【难度】0.65
【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】(1)由题意可得,设椭圆方程为,代入点解出即可;
(2)设椭圆方程为,代入两点解出即可;
(3)设椭圆方程为,代入点解出即可;
【详解】(1)由题意可得,设椭圆方程为,
由点在椭圆上可得,
又,
由以上两式消去并整理可得,解得或(舍去),
所以,
所以椭圆方程为,
(2)设椭圆方程为,
由题意可得,解得,
所以椭圆方程为,
(3)由题意可设椭圆方程为,
代入,可得,整理可得,
解得或(舍去)
所以椭圆方程为,
【例3.2.】
已知椭圆的焦距为8,且椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和为10,则椭圆 的标准方程为( )
A. B. 或
C. D. 或
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程
【分析】根据椭圆的定义与方程,即可求解.
【详解】由题意可知,,,即,,,
所以椭圆的标准方程为 或 .
故选:B
【例3.3.】
方程表示焦点在x轴上的椭圆,则实数k的取值范围是 .
【答案】
【难度】0.94
【知识点】根据方程表示椭圆求参数的范围
【分析】根据焦点在x轴上的椭圆的标准方程的特征列不等式求解.
【详解】方程可化为,
由题意得解得,
故实数k的取值范围是.
故答案为:.
题型4:椭圆的焦点三角形
方法提炼
(1)
椭圆上一点与椭圆的两个焦点组成的三角形通常称为“焦点三角形”。其中,称为此椭圆的焦半径。
(2) 焦点三角形的常用公式
令,
①。
②焦点三角形的周长。
③由余弦定理得:。
④。
⑤。
证明:因为点在椭圆上,所以,所以。①在中,。②
①-②,得。
所以,所以。
⑥当点在轴上时,最大。
【例4.1.】
椭圆的两个焦点为,,椭圆C上有一点P,则的周长为( )
A.12 B.18 C.16 D.20
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】椭圆中焦点三角形的周长问题
【分析】根据题意,结合椭圆的定义代入计算,即可得到结果.
【详解】因为,,所以,故的周长为.
故选:C
【例4.2.】
已知椭圆中,点是椭圆上一点,是椭圆的焦点,且,则的面积为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】三角形面积公式及其应用、椭圆中焦点三角形的面积问题、余弦定理解三角形
【分析】利用余弦定理求得,然后由面积公式计算面积.
【详解】由题意,,,,
中,,
所以,
∴,
所以.
故答案为:.
【例4.3.】
如图所示,已知椭圆的方程为,若点P在第二象限,且,求点P的坐标.
【答案】
【难度】0.85
【知识点】求椭圆上点的坐标、椭圆中焦点三角形的面积问题
【分析】根据椭圆内焦点三角形面积公式,解出P点坐标.
【详解】设,由例题可知,
又,所以;
代入椭圆方程得,
又因为点P在第二象限,所以点P的坐标为.
【例4.4.】
已知是椭圆:上一点,,分别是椭圆的左、右焦点,若,则的面积为( )
A.49 B.48 C.25 D.24
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】椭圆中焦点三角形的面积问题、椭圆定义及辨析
【分析】由椭圆方程得到的值,由椭圆的定义得到的值,联立求得的值,再证明,求得面积.
【详解】由椭圆方程可知:,,,
所以作图如下:
∴由椭圆的性质可知,由,∴,,
∴,
∴,
∴,
故选:D.
【例4.5.】
已知、是椭圆的两个焦点,为椭圆上一点,且.若的面积为9,则实数的值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】椭圆中焦点三角形的面积问题
【分析】根据椭圆的性质、三角形面积公式以及勾股定理,利用完全平方公式,可得答案.
【详解】由题意,,,即,,
整理可得,,则,解得.
故选:A.
【例4.6.】
在中,a,b,c分别为角A,B,C所对的边.若,,求此三角形面积的最大值.
【答案】
【难度】0.65
【知识点】三角形面积公式及其应用、椭圆中焦点三角形的面积问题
【分析】方法一:以BC为x轴,BC中点为坐标原点建立平面直角坐标系,根据椭圆定义求得点A的轨迹方程,然后根据三角形面积求解最大值即可;
方法二:结合二次函数性质,利用海伦三角形面积公式求解最大值即可.
【详解】方法一:由题意,,
以BC为x轴,BC中点为坐标原点建立平面直角坐标系,如图.
则,设,根据及椭圆的定义,
可得点A的轨迹为以为焦点的椭圆(去掉与B,C共线的点),
设椭圆方程为,则,所以,
所以椭圆方程为,又三点不共线,
所以点A的轨迹方程为.
当点A为椭圆的短轴端点时,的面积最大,,此时.
方法二:因为,,所以,
由海伦公式得的面积,
此时符合题意.
【例4.7.】
已知椭圆的左右焦点分别为,点是椭圆上一点,,则的内切圆半径为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】椭圆中焦点三角形的面积问题
【分析】由题意知,由余弦定理可得,由面积公式即可求解.
【详解】
因为分别为椭圆的左右焦点,为该椭圆上一点,
所以,
则由余弦定理得,,
,
即,
所以,
故的面积,
设的内切圆半径为,
则,
解得,.
故答案为:.
【例4.8.】
(多选)已知椭圆的左、右焦点为,,点在椭圆上,且不与椭圆的左、右顶点重合,则下列关于的说法正确的有( )
A.的周长为
B.的最大值为
C.当时,的面积为
D.椭圆上存在个不同的点,使得为直角三角形
【答案】ACD
【难度】0.65
【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、椭圆中三角形(四边形)的面积
【分析】根据已知求出的值,结合椭圆的定义,即可判断A选项;由基本不等式结合椭圆的定义,即可判断B选项;根据焦点三角形面积公式得出面积,即可判断C选项;设,求出满足的点的个数,即可判断D项.
【详解】对于A,由得,
∴ 的周长为,故A正确;
对于B,,故B错误;
对于C,的面积为,故C正确;
对于D,设存在点,使得,
设,根据椭圆的定义有,
因为,所以,
即,
整理可得,解得.
如上图,当点位于短轴顶点时有,
所以,当时,点P为椭圆的上下两顶点,则点有2个;
分别过点,作轴的垂线,此时与椭圆有4个交点,
即满足以及的点有4个.
综上所述,椭圆上有且仅有6个点,使得为直角三角形,故D正确.
故选:ACD.
【例4.9.】
(多选)已知椭圆分别为它的左右焦点,分别为它的左右顶点,点是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的有( )
A.
B.的最小值为
C.的最小值为
D.若,则的面积为
【答案】ABD
【难度】0.65
【知识点】基本不等式求积的最大值、根据椭圆方程求a、b、c、椭圆上点到焦点的距离及最值、椭圆中焦点三角形的面积问题
【分析】由题设,结合椭圆性质判断A;应用余弦定理可得,根据椭圆定义及余弦定理求得,即可判断B、C、D.
【详解】由椭圆方程知:,则,A对;
,
由,当且仅当时等号成立,
故,B对;
,C错;
若,则,可得,
所以的面积为,D对.
故选:ABD
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