内容正文:
专题2.1 椭圆及其标准方程重难点题型专训
(4个知识点+13大题型+2大拓展训练+自我检测)
题型一 椭圆定义及辨析
题型二 利用椭圆定义求方程
题型三 椭圆上点到焦点的距离及最值
题型四 椭圆中焦点三角形的周长问题
题型五 椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值
题型六 椭圆中焦点三角形的面积问题
题型七 椭圆中焦点三角形的其他问题
题型八 根据方程表示椭圆求参数的范围
题型九 椭圆的方程与椭圆焦点)位置的特征
题型十 求椭圆上点的坐标
题型十一 根据a、b、c求椭圆标准方程
题型十二 根据椭圆过的点求标准方程
题型十三 轨迹问题--椭圆
拓展训练一 椭圆中焦点三角形相关问题
拓展训练二 椭圆方程的求解
知识点一:椭圆的定义
椭圆的定义
平面内到两定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的集合(或轨迹)叫做椭圆.两定点F1,F2叫做椭圆的焦点,两个焦点之间的距离|F1F2|叫做椭圆的焦距.
集合S={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数.
【知识剖析】
(1)当2a>|F1F2|时,M点的轨迹是椭圆;
(2)当2a=|F1F2|时,M点的轨迹是线段F1F2;
(3)当2a<|F1F2|时,M点不存在.
【即时训练】
1.(2025·山西晋城·二模)已知分别为椭圆的左、右焦点,点为上一点,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据椭圆的定义可得,结合,求出,,结合即可判断各个选项.
【详解】由题意可知,,,所以,
由椭圆的定义可知,,又,所以,,
所以.
故选:D
2.(23-24高二下·湖南益阳·阶段练习)已知椭圆的左,右焦点分别为是椭圆过焦点的弦,则的周长是 .
【答案】16
【分析】由椭圆的定义求解的周长即可.
【详解】椭圆中,,
则的周长为
.
故答案为:16
知识点二:椭圆的标准方程
椭圆的标准方程
焦点在x轴上
焦点在y轴上
标准方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
图形
焦点坐标
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
a,b,c的关系
c2=a2-b2
【知识剖析】
1.这里的“标准”指的是中心在坐标原点,对称轴为坐标轴建立直角坐标系时,才能得到椭圆的标准方程;
2.在椭圆的两种标准方程中,都有和;
3.椭圆的焦点总在长轴上.当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;
4.椭圆的焦点在x轴上⇔标准方程中含x²项的分母较大;椭圆的焦点在y轴上⇔标准方程中含y²项的分母较大.
求椭圆的标准方程
1.利用待定系数法求椭圆标准方程的步骤
(1)定位:确定焦点在那个坐标轴上;
(2)定量:依据条件及确定的值;
(3)写出标准方程;
2.当椭圆过两定点时,常设椭圆方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,且A≠B),将点的坐标代入,解方程组求得系数。
【即时训练】
1.(2024·河北保定·二模)已知椭圆的左、右焦点分别为在椭圆上,且,则椭圆的长轴长为( )
A. B. C.或 D.或
【答案】B
【分析】根据得到,从而求得的值,再代入点坐标求得,即可得到长轴长.
【详解】由,得,所以,
把及代入,
得,解得(舍去)或,
所以,椭圆的长轴长为.
故选:B.
2.(24-25高二上·上海·课堂例题)已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点,,则椭圆的标准方程为 .
【答案】
【分析】可设椭圆方程,再利用待定系数法来求解即可.
【详解】根据题意,可设椭圆的标准方程为,
代入两点得:,解得:,
所以椭圆的标准方程为,
故答案为:.
知识点三:椭圆的焦点三角形
1.定义: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”。
一般利用椭圆的定义、余弦定理和完全平方公式等知识,
建立,,之间的关系,
采用整体代入的方法解决焦点三角形的面积、周长及角的有关问题
(设为)
性质1:,.(两个定义)
拓展:的周长为
的周长为
性质2:(余弦定理)
【即时训练】
1.(23-24高二上·吉林·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为、,点是椭圆上一点(与点、不共线),则的周长为( )
A.20 B.18 C.16 D.14
【答案】C
【分析】根据椭圆定义求解出焦点三角形的周长.
【详解】因为椭圆方程为,所以,
所以,所以,
故选:C.
2.(23-24高三下·广东深圳·期中)已知分别为椭圆的左、右焦点,为椭圆上一点且,则的面积为 .
【答案】
【分析】根据椭圆的定义求得三边长,根据三角形面积公式求解即可.
【详解】由椭圆可知,
故,结合,
可得,而,
故为等腰三角形,其面积为.
故答案为:.
知识点四:椭圆的参数方程
以焦点在x轴上的椭圆标准方程为例进行推导。
我们知道三角函数中有,这与椭圆标准方程的形式相似。于是,我们可以令:
将其代入椭圆标准方程中:
所以,焦点在x轴上的椭圆的参数方程为(为参数)。
同理,焦点在y轴上的椭圆标准方程的参数方程为(为参数)。
【即时训练】
1.(24-25高二上·浙江杭州·期末)若方程表示椭圆,则m的取值范围是( )
A. B.
C.或 D.
【答案】C
【分析】根据椭圆方程的特征得到不等式,求出答案.
【详解】由题意得,
解得且,
故m的取值范围是或.
故选:C
2.(24-25高二上·全国·课后作业)已知椭圆经过点,,则的标准方程为 .
【答案】
【分析】根据椭圆的标准方程待定系数法可得解.
【详解】设,则,
解得,
所以的标准方程为,
故答案为:.
【经典例题一 椭圆定义及辨析】
【例1】(23-24高一下·浙江宁波·期末)点P是椭圆上一动点,则点P到两焦点的距离之和为( )
A.2 B. C. D.4
【答案】C
【分析】由椭圆的定义求解即可.
【详解】由可得:,
由椭圆的定义可知:点P到两焦点的距离之和为.
故选:C.
【例2】(23-24高二·全国·课后作业)如图,A,B是平面上的两点,且,图中的一系列圆是圆心分别为A,B的两组同心圆,每组同心圆的半径分别是1,2,3,….在两组同心圆的交点中,找出与A,B两点的距离之和等于14的点,并把这些点用光滑的曲线顺次连接起来,观察所得曲线的形状.
【答案】图形见解析,曲线形状为椭圆
【分析】依题意画出图象,根据椭圆的定义判断即可;
【详解】解:因交点到两定点、的距离之和为常数,且,由椭圆的定义可知,交点在以、为焦点,长轴长为的椭圆上,所以曲线的形状为椭圆;
1.(24-25高二上·浙江衢州·期末)纸上画有一圆O,在圆内任取一定点异于点,将纸片折叠,使折叠上去的圆弧经过A,然后展开纸片,得到一条折痕继续上述过程,绕圆心一周,得到若干不同的折痕,则这些折痕围成的轮廊是什么曲线( )
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
【答案】B
【分析】记圆O半径为,设点A关于直线的对应点为,连接交直线于点,连接,计算,根据椭圆定义可得.
【详解】如图,圆半径为,是一条折痕,点关于的对称点在圆上,连接交直线于,则,
所以,
所以点轨迹是以为焦点的椭圆,椭圆长轴长为.
故选:B
2.(多选题)(24-25高二下·重庆·阶段练习)已知点,,,,点P为曲线C:上一点,则( )
A.存在无数个点P,使得为定值
B.存在无数个点P,使得为定值
C.仅存在2个点P,使得
D.仅存在4个点P,使得
【答案】ABD
【分析】曲线代表的是椭圆和椭圆,进而逐项判断即可.
【详解】由曲线C:,
可知曲线为:椭圆和椭圆,
易知,为的焦点,,,为的焦点,
存在无数个点P,使得为定值,存在无数个点P,使得为定值,故AB正确;
由图象可知:两椭圆共有4个交点,
所以仅存在4个点P,使得,故C错,D对,
故选:ABD
3.(24-25高二上·海南·期末)已知椭圆,我们把圆叫做的“外准圆”,把圆叫做的“伴随圆”,设为椭圆的两个焦点,与其伴随圆的一个交点为,直线(为坐标原点)与的外准圆交于两点,若的面积为1,则 .
【答案】2
【分析】根据给定定义及椭圆定义,结合勾股定理列式计算得解.
【详解】令椭圆的半焦距为c,则的“伴随圆”交轴于点,
依题意,,由的面积为1,得,
由,得,
所以
.
故答案为:2
4.(23-24高二·江苏·课后作业)把矩形的各边n等分,如图连接直线,判断对应直线的交点是否在一个椭圆上,为什么?
【答案】答案见详解
【分析】设矩形的长,宽以的中点为原点,所在的直线为轴,的中垂线为轴,建立直角坐标系,通过求解直线与的方程,整理得椭圆方程,即可判断结果.
【详解】设矩形的长,宽
以的中点为原点,所在的直线为轴,的中垂线为轴,建立直角坐标系
则由于整个图形关于轴对称,我们只研究第一象限
设点是上自右到左的第个分点,点是上自上到下的
第个分点,则,,
所以①,②
①,②式相乘且整理得③
因为点是直线与的交点,所以点满足方程③
故点在椭圆上.
【经典例题二 利用椭圆定义求方程】
【例1】(24-25高二上·四川绵阳·期末)已知,是圆:上一动点,线段的垂直平分线交线段于点,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据椭圆的定义来求得正确答案.
【详解】由于线段的垂直平分线交线段于点,
所以,
所以点的轨迹是椭圆,
且,则,
所以的轨迹方程为.
故选:C
【例2】(23-24高二上·上海·课后作业)已知的周长为18,且,建立适当的平面直角坐标系,求顶点的轨迹方程.
【答案】
【分析】首先建系,再将周长问题转化为椭圆的定义,即可求轨迹方程.
【详解】如图,以所在直线为轴,以线段的中垂线所在直线为轴,建立平面直角坐标系,
其中,,设,,
由题意可知,,所以点的轨迹是以为焦点的椭圆,其中三点不共线,
其中,,则,,,
所以顶点的轨迹方程为
1.(2023·广西柳州·二模)已知椭圆C的焦点为,过的直线与C交于P,Q两点,若,则椭圆C的标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】
由已知可设可求出所有线段用表示,在中由余弦定理得从而可求.
【详解】如图,由已知可设,又因为
根据椭圆的定义,
在中由余弦定理得,所以
故椭圆方程为:
故选:B
2.(2024·陕西安康·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上,且满足,延长线交椭圆于另一点,,则椭圆的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据椭圆的定义可得,,再利用勾股定理,列出方程,求出的值,从而得到椭圆方程.
【详解】因为点在椭圆上,延长线交椭圆于另一点,且,
所以,,则,由于,
所以,即,解得,
所以,则,
则,,
所以椭圆方程为,
故选:C
3.(23-24高二上·广东广州·期中)已知圆的圆心为,点是圆上的动点,点,线段的垂直平分线交于点,则点的轨迹的方程为 .
【答案】
【分析】由垂直平分线的性质,结合椭圆的定义得出点的轨迹方程.
【详解】依题意,点,半径,线段的垂直平分线交于点,则,
于是,
因此点的轨迹是以,为焦点,长轴长为的椭圆,
由,,得,
所以点的轨迹的方程为:.
故答案为:.
4.(2024高三·全国·专题练习)已知的三边a、b、c(a>b>c)成等差数列,A、C两点的坐标分别是(-1,0)、(1,0),求顶点B的轨迹方程.
【答案】(-2<x<0).
【分析】根据等差数列性质找到三角形三边关系,根据椭圆定义求得轨迹方程,因要满足三角形的概念,需要限定轨迹的取值范围.
【详解】设点B的坐标为(x,y).
∵a、b、c成等差数列,∴a+c=2b,即|BC|+|BA|=2|AC|,∴|BC|+|BA|=4.
根据椭圆的定义易知,点B的轨迹方程为.
∵a>c,∴,解得x<0.
又点B不在x轴上,∴x≠-2.
故所求的轨迹方程为 (-2<x<0).
【点睛】方法点睛:由数列的性质找到椭圆满足的定义关系,再根据边长关系求得限定条件.
【经典例题三 椭圆上点到焦点的距离及最值】
【例1】(23-24高二上·吉林松原·期末)已知A为椭圆上一点,F为椭圆一焦点,的中点为,为坐标原点,若则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】因为的中点为,的中点为,得到,结合椭圆的定义,即可求解.
【详解】不妨设椭圆左焦点为,右焦点为,
因为的中点为,的中点为,所以,
又由,可得.
故选:B.
【例2】(2022高三·全国·专题练习)已知椭圆的上焦点为F,且P是椭圆上的一点,求的最小值与最大值.
【答案】的最小值为,最大值为.
【分析】根据两点间距离公式,结合椭圆的范围、配方法进行求解即可.
【详解】设,则有,,
,
因为,所以,
因此,即的最小值为,最大值为.
1.(23-24高二上·安徽·期中)已知椭圆的左焦点为,若点P在椭圆C上,则的最大值为( )
A.1 B.5 C.7 D.
【答案】C
【分析】根据两点间距离公式求解最大值.
【详解】依题意,,,则,,设,
所以:,又因为:,
所以:,因为:,所以当时,有最大值:,故C项正确.
故选:C.
2.(多选题)(23-24高三上·湖南长沙·阶段练习)若椭圆上存在点P,使得点P到椭圆的两个焦点的距离之比为2∶1,则称该椭圆为“倍径椭圆”.则下列椭圆中为“倍径椭圆”的是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【分析】根据椭圆的定义,再结合条件即可得到答案。
【详解】设点P到椭圆两个焦点的距离分别为m和,则,即.
因为,则,所以.
对A,a=4,c=1,不满足;
对B,a=3,c=1,满足;
对C,a=5,c=2,满足;
对D,a=6,,不满足.
故选:BC.
3.(2023·广西柳州·模拟预测)已知是椭圆的左、右焦点,P在椭圆上运动,则的最小值为 .
【答案】1
【分析】利用椭圆的定义知,利用基本不等式即可求出的最小值.
【详解】因为是椭圆的左、右焦点,P在椭圆上运动,
所以.
所以,所以(当且仅当时等号成立).
所以.
即的最小值为1.
故答案为:1
4.(2022高三·全国·专题练习)在椭圆上求一点P,使它到左焦点的距离是它到右焦点距离的两倍.
【答案】
【分析】先求出椭圆的准线方程为,利用椭圆的定义表示出的关系,求出点P的横坐标,再代入标准方程,求出纵坐标.
【详解】设P点的坐标为(x,y),F1、F2分别为椭圆的左、右焦点.
因为椭圆的准线方程为, 所以,
因为,所以,所以.
把代入方程,解得:
因此,P点的坐标为.
【经典例题四 椭圆中焦点三角形的周长问题】
【例1】(22-23高二上·内蒙古乌兰察布·期末)椭圆的左右焦点为,,P为椭圆上第一象限内任意一点,关于P的对称点为M,关于的对称点为N,则的周长为( ).
A.6 B.8 C.10 D.12
【答案】D
【分析】根据对称关系可知为的中位线,再利用椭圆定义可得,从而可得的周长.
【详解】因为关于的对称点为,关于的对称点为,
所以为△的中位线,
所以,
,
所以的周长为.
故选:D.
【例2】(23-24高二·江苏·课后作业)若,是椭圆的两个焦点,过作直线与椭圆交于A,B两点,试求的周长.
【答案】16
【分析】利用椭圆的定义求解.
【详解】如图所示:
因为点A,B在椭圆上,
所以由椭圆的定义知:,
,即,
1.(24-25高二上·陕西汉中·期中)已知过椭圆中心的直线交椭圆于两点,是椭圆的一个焦点,则的周长的最小值为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
【答案】D
【分析】根据椭圆的定义求出,再由,即可求解.
【详解】由椭圆的对称性可知,两点关于原点对称,设椭圆的另一个交点为,
则四边形为平行四边形,由椭圆的定义可知:,
又,所以,
又直线过原点,所以,
所以的周长的最小值为:.
故选:D
2.(多选题)(22-23高二上·吉林·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,为椭圆上不同于左右顶点的任意一点,则下列说法正确的是( )
A.的周长为8 B.存在点,使得
C.的取值范围为 D.的取值范围为
【答案】BCD
【分析】对A项, 根据椭圆的定义,即可判断; 对B项, 设出点的坐标,根据两点间距离公式和椭圆的定义, 即可求出点;对C项,表示出,据椭圆的范围即可得到范围,进而判断; 由椭圆的定义可得, ,,求出的范围,即可判断.
【详解】
由可得,焦点坐标分别为.
对A项, 的周长为,故A错误;
对B项,设存在点,根据两点间距离公式和椭圆的定义得,
即,解得或,故B正确;
对C项, 设点,,则,
所以,,
则,又因为,所以,
所以的取值范围为,故C正确;
对D项, 由C知, ,则,因为,
所以,则,同理可得,所以,
当时,取得最大值,
当或时, 的值,但且,所以的取值范围为,故D正确.
故选:BCD.
3.(2025高二·全国·专题练习)若F为椭圆C:的右焦点,A,B为C上两动点,则周长的最大值为 .
【答案】20
【分析】设为椭圆的左焦点,则由椭圆的定义可得,,当三点共线时,周长取得最大值,从而可得出答案.
【详解】如图,设F1为椭圆C的左焦点,
则由椭圆的定义可得的周长为
,
当共线时,,
当不共线时,,
所以周长的最大值为20.
故答案为:20.
4.(23-24高二·全国·课后作业)已知椭圆的左焦点为F,直线与椭圆相交于A,B两点,当的周长最大时,求的面积.
【答案】3.
【分析】设出椭圆的右焦点E,利用椭圆的定义得到的周长,可知当直线过右焦点E时,的周长最大,这样可以求出的面积.
【详解】设椭圆的右焦点为E,连接,
由椭圆的定义,知的周长,
,
因为,
所以,即当直线过右焦点E时,的周长最大,
此时的高为,
将代入椭圆方程,得,
所以,
故.
【点睛】本题主要考查椭圆的定义的应用以及,两点间线段最短公理的应用,属于中档题.
【经典例题五 椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值】
【例1】(24-25高二上·重庆渝中·期中)已知动点在椭圆上,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用椭圆的定义,将问题化为的最小值,数形结合即可得解.
【详解】
由题意,为一个焦点,另一焦点为,且;
因为,所以在椭圆外部,所以,即求的最小值;
由于,当三点共线时取等号;
所以的最大值为;
故选:D.
【例2】(2025高三·全国·专题练习)已知椭圆,、分别是其左右焦点,点是上的动点,求的取值范围.
【答案】
【分析】由椭圆定义将问题转化成求的范围,再结合三角形两边之差小于第三边即可求解.
【详解】因为,
所以,
由题意可得,
如图,根据三角形两边之差小于第三边可知,
,当且仅当点三点共线时取等号,
所以,
所以的取值范围为.
1.(23-24高二上·河北·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,为椭圆上任意一点,点的坐标为,则的最大值为( )
A. B.5 C. D.
【答案】B
【分析】根据椭圆的定义,将转化为,当三点共线时,取最大值即,再利用两点距离公式就可求解.
【详解】由题意,椭圆的左焦点为,
由椭圆定义可得,所以,
因为,故在椭圆内,
所以,
当三点共线时,等号成立.
故选:B
2.(多选题)(23-24高二上·河北石家庄·期中)已知椭圆的左、右点分别为,,定点,若点是椭圆上的动点,则的值可能为( )
A.7 B.10 C.18 D.20
【答案】AB
【分析】由椭圆定义可得,求出的范围,即可求的值.
【详解】由椭圆方程得,则由椭圆定义可得,
∴,
,
,
,则.
故选:AB.
3.(23-24高二下·上海·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,是椭圆上一点,点,当周长最大时,直线的方程为 .
【答案】
【分析】
首先根据椭圆的几何性质和定义,求解周长最大时,点的位置,即可求解直线方程.
【详解】
椭圆方程:,,,,如图所示设椭圆的左焦点为,
,
则,,如图,当,,共线时取等号,
的周长,当且仅当三点,,共线时取等号.
则直线的方程:,整理得.
故答案为:
4.(23-24高二上·江苏徐州·阶段练习)已知椭圆内有一点P(1,1),F为右焦点,椭圆上的点M.
(1)求的最大值;
(2)求的最大值;
(3)求使得的值最小时点M的坐标.
【答案】(1);(2)(3)
【分析】(1)利用数形结合,根据三点共线分析的最大值;(2)利用椭圆的定义转化,求的最大值;(3)利用椭圆的第二定义,转化,再利用数形结合分析得到最小值,以及取得最小值时的点的坐标.
【详解】(1),所以,即
当点三点不共线时,,如图当三点共线时,,即,所以的最大值是,
(2)设椭圆的左焦点,根据椭圆定义可知,
即,如图,当三点共线时,等号成立,
,所以的最大值是.
(3)椭圆的右准线,设椭圆上的点到右准线的距离为,因为,所以, ,如图,的最小值是点到直线的距离,即
所以的最小值是,此时点的纵坐标是1,代入椭圆方程可得,所以的值最小时点M的坐标 .
【点睛】本题考查椭圆内的最值问题,重点考查转化与变形,数形结合分析问题,属于中档题型.
【经典例题六 椭圆中焦点三角形的面积问题】
【例1】(24-25高二上·四川成都·期末)已知为椭圆上一点,分别是椭圆的左、右焦点.若点的横坐标为,则的面积为( )
A. B. C. D.4
【答案】C
【分析】有题意点的横坐标为,代入椭圆方程即可计算点的纵坐标,由即可得解.
【详解】因为,所以,又因为点的横坐标为,所以,
所以点的纵坐标为,所以.
故选:C.
【例2】(23-24高二上·上海·课后作业)已知点是椭圆上的点,点、是椭圆的两个焦点.
(1)若,求;
(2)若的面积为9,求的大小.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用椭圆的定义、三角形面积公式、余弦定理进行求解即可;
(2)根据(1)中三角形的面积公式进行求解即可.
【详解】(1)设,设,
由,则,
所以有,
由余弦定理可知:,
所以有,
即
(2)由(1)可知:,
因为,所以,因此,即.
1.(22-23高二下·四川德阳·阶段练习)椭圆的左,右焦点为,且,点P是椭圆C上异于左、右端点的一点,若M是的内心,且,则实数( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】设的内切圆半径为,由可得,进而得到,由可得,同除以即可求解.
【详解】
设的内切圆半径为,
则 ,,,
可得 .
,解得.
又因为,所以,即,
所以,即,解得(舍去负值),
所以.
故选:A
2.(24-25高二上·河南南阳·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上.若,则的面积为( )
A.4 B.6 C.8 D.
【答案】D
【分析】在中,结合椭圆定义及勾股定理可得,进而求得的面积.
【详解】由椭圆定义可得,
又因为,所以由勾股定理可得,
即,解得,
则的面积为.
故选:D.
3.(24-25高二上·浙江·期中)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】
【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:.
4.(24-25高二上·安徽·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,且直线与轴垂直.
(1)证明:;
(2)若的角平分线恰好过点,求的面积.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)利用椭圆定义以及勾股定理计算可得结论;
(2)由角平分线定理可得,,解得,代入可求得面积.
【详解】(1)由椭圆的定义得,
因为直线与x轴垂直,所以,
即,
故.
(2)因为平分,所以,即,如下图所示:
由和,解得,,
代入得,解得;
故的面积为.
【经典例题七 椭圆中焦点三角形的其他问题】
【例1】(23-24高二上·陕西西安·期末)已知椭圆的两个焦点分别为,点在上,若,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【分析】根据椭圆的定义以及勾股定理即可解出.
【详解】由椭圆,可得,,,
因为,所以,
由题意可得,,
即.
故选:D.
【例2】(2025高三·全国·专题练习)已知点,分别为椭圆的()的左、右焦点,椭圆的焦距为,且椭圆的离心率为,过点作轴的垂线交椭圆于点,,求证:为正三角形.
【答案】证明见解析
【分析】由题意求得,进一步得到,即,根据有一个角度是的等腰三角形是等边三角形即可得证.
【详解】易知,,
将代入,解得,不妨设,.
在中,,
即,也即,
又因为轴垂直且平分线段,
于是为正三角形.
1.(23-24高三上·陕西渭南·期末)已知椭圆的两焦点分别为、.若椭圆上有一点P,使,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】以为直径的圆与椭圆有交点,写出圆的方程,联立椭圆方程,得到,从而求出,得到答案.
【详解】由题意得,以为直径的圆与椭圆有交点,
以为直径的圆的方程为,与联立得
,
故,即,即,
,,
故选:B
2.(多选题)(23-24高二上·浙江杭州·期中)已知,是椭圆:的左、右焦点,是椭圆上一动点,有( )
A.时,满足的点有3个
B.时,满足的点有4个
C.时,取得最小值
D.过点作的外角平分线的垂线,垂足为,则
【答案】BCD
【分析】对于A,当a时,椭圆中使得∠F1PF2=90°点P位于短轴的两个端点,即可求解,对于B,当时,满足∠F1PF2=90°的点P有四个,分别位于4个象限,即可求解,对于C,利用余弦定理及椭圆的定义结合不等式求出|PF1|•|PF2|的最大值得答案;对于D,设F1P的延长线与F2M交于Q,由题意可得三角形PQF2为等腰三角形,|PQ|=|PF2|,OM为△F1F2Q的中位线,运用椭圆的定义和中位线定理,计算可得所求值.
【详解】对于A,当a时,此时,所以椭圆中使得∠F1PF2=90°的点P位于短轴的两个端点,所以有两个点P,故A错误;
对于B,当时,此时,所以满足∠F1PF2=90°的点P有四个,分别位于4个象限,故B正确,
对于C,
∵cos∠F1PF2,
故当|PF1||PF2|取得最大值时,cos∠F1PF2取最小值.
又∵|PF1|+|PF2|=,即,
当时,取得最小值,
对于D,如图,设F1P的延长线与F2M交于Q,
由直线l为∠F1PF2的外角平分线,l⊥F2Q,
可得|PQ|=|PF2|,
又2a=|PF1|+|PF2|=|PF1|+|PQ|=|F1Q|,
OM为△F1F2Q的中位线,可得|OM||F1Q|=a,所以D正确,
故选:BCD.
3.(24-25高二上·天津·期中)已知椭圆的左、右焦点为、,在椭圆上,且是直角,这样的点有 个.
【答案】
【分析】分析可知,在以为直径的圆上,将圆的方程与椭圆的方程联立,求出公共解,即可得出结论.
【详解】当是直角时,在以为直径的圆上,,
故圆的方程为,联立方程:,
解得和,两个点满足.
故答案为:.
4.(23-24高二上·贵州黔东南·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,点P为以线段为直径的圆与椭圆C的一个交点,且点P在第一象限.
(1)求线段的长度;
(2)求直线的方程.
【答案】(1),(2)
【解析】(1)根据椭圆的定义以及勾股定理可解得结果;
(2)在直角三角形中求出可得直线的斜率,根据点斜式可得直线的方程.
【详解】(1)由得,,得,,
因为点P为以线段为直径的圆与椭圆C的一个交点,且点P在第一象限,
所以且,
因为,所以,即,
因为,所以,
由得,.
(2)因为,
所以直线的斜率为,
所以直线的方程为:.
【点睛】关键点点睛:利用椭圆定义以及勾股定理求解是解题关键.
【经典例题八 根据方程表示椭圆求参数的范围】
【例1】(24-25高二上·天津红桥·阶段练习)已知曲线表示椭圆,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】借助椭圆定义计算即可得.
【详解】由题意可得 ,解得或.
故选:B.
【例2】(2024高二上·全国·专题练习)已知方程=1.
(1)若上述方程表示焦点在x轴上的椭圆,求实数m的取值范围;
(2)若上述方程表示焦点在y轴上的椭圆,求实数m的取值范围;
(3)若上述方程表示焦点在坐标轴上的椭圆,求实数m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据椭圆的标准方程求解;
(2)根据椭圆的标准方程求解;
(3)根据椭圆的标准方程求解.
【详解】(1)依题意,有,解得.
故实数m的取值范围为.
(2)依题意,有,解得.
故实数m的取值范围为.
(3)依题意,有,解得,且,
故实数m的取值范围是.
1.(2022高三·全国·专题练习)已知方程表示焦点在y轴上的椭圆,则m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由方程表示焦点在y轴上的椭圆直接列出不等式可求解.
【详解】方程表示焦点在y轴上的椭圆,
,解得.
故选:D.
【点睛】关键点点睛:本题考查方程表示椭圆求参数范围,熟记椭圆标准方程的要求条件是解题关键,属于基础题.
2.(多选题)(23-24高二上·湖北襄阳·阶段练习)椭圆的焦距是4,则实数的值可以为( ).
A.5 B.8 C.13 D.16
【答案】AC
【解析】计算得到,讨论和两种情况得解.
【详解】椭圆的焦距是4,故,.
当时,,解得;当时,,解得.
故选:.
【点睛】本题考查了根据椭圆的焦距求参数,漏解是容易发生的错误.属于基础题.
3.(24-25高二上·黑龙江牡丹江·阶段练习)已知椭圆的焦距是,则m的值为 .
【答案】或
【分析】利用椭圆焦距的定义和性质即可求解.
【详解】因为椭圆的焦距是,
所以或,
解得或.
故答案为:或.
4.(23-24高二上·江苏扬州·期末)已知命题“存在”,命题:“曲线表示焦点在轴上的椭圆”,命题
(1)若“且”是真命题,求的取值范围;
(2)若是的必要不充分条件,求的取值范围.
【答案】(1)(2)
【详解】试题分析:(1)若p为真:△≥0;若q为真:则,若“p且q”是真命题,求其交集即可得出;(2)由q是r的必要不充分条件,则可得(t,t+1)⊊(-1,2),解出即可得出
试题解析:(1)若为真:
解得
若为真:则
解得
若“且”是真命题,则
解得
(2)由是的必要不充分条件,则可得
即 (等号不同时成立)
解得
考点:必要条件、充分条件与充要条件的判断;复合命题的真假
【经典例题九 椭圆的方程与椭圆焦点)位置的特征】
【例1】(24-25高二下·上海·期末)方程表示焦点在y轴上的椭圆,则实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】将方程化成椭圆的标准方程形式,即可求解.
【详解】方程等价于,
因为方程表示焦点在y轴上的椭圆,所以,
解得,则实数k的取值范围是.
故选:D.
【例2】(23-24高二上·广东揭阳·阶段练习)对于方程,
(1)若该方程表示焦点在轴上的椭圆,求实数的取值范围;
(2)若该方程表示椭圆,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)(2)根据椭圆标准方程的特征,列式计算可得解.
【详解】(1)因为表示焦点在轴上的椭圆,
所以,
所以.
(2)因为表示椭圆,所以,
解得且,
所以.
1.(23-24高二上·陕西汉中·期末)若椭圆的焦距为2,则实数的值为( )
A.3 B.3或5 C.5或8 D.8
【答案】B
【分析】结合椭圆性质,分焦点在轴、轴上计算即可得.
【详解】当椭圆的焦点在轴上时,有,故,
当椭圆的焦点在轴上时,有,故.
故选:B.
2.(23-24高二·全国·课后作业)若方程表示焦点在x轴上的椭圆,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据焦点在x轴上的椭圆满足的条件列式求解即可.
【详解】因为表示焦点在x轴上的椭圆,所以,解得.
故选:D
3.(23-24高二下·陕西商洛·开学考试)若椭圆:和椭圆:的焦点相同,且.给出如下四个结论:
①; ②;
③ ④椭圆和椭圆一定没有公共点
其中所有正确研究成果的序号是 .(把你认为正确的序号全写上)
【答案】②③④
【分析】根据椭圆的性质及不等式的性质计算可得;
【详解】解:因为椭圆:和椭圆:的焦点相同,且.
所以,即,故③成立;
因为,所以,所以椭圆和椭圆一定没有公共点,故④成立,
若在中,,,则,则有,故①不成立;
另一方面,所以,由于,所以,即,故②成立;
故答案为:②③④
【点睛】本题考查椭圆的简单几何性质及不等式的性质的应用,属于中档题.
4.(23-24高二·全国·课后作业)已知表示焦点在轴上的椭圆,求的取值范围.
【答案】
【分析】先化简椭圆方程为,再根据已知得到不等式组,解不等式组即得解.
【详解】将椭圆方程化为,
因为椭圆的焦点在y轴上,
所以
又因为0≤α≤π,所以<α<.
即所求α的取值范围是.
【点睛】本题主要考查椭圆的标准方程,意在考查学生对这些知识的掌握水平和分析推理能力.
【经典例题十 求椭圆上点的坐标】
【例1】(22-23高三上·江苏·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知点在椭圆上,且直线的斜率之积为,则( )
A.1 B.3 C.2 D.
【答案】A
【分析】利用椭圆方程和的斜率之积为,建立A、B两点坐标的关系,代入原式化简计算即可.
【详解】因为在椭圆上,
所以,
因为,
所以,
所以,
所以,
所以.
故选:A.
【例2】(22-23高二上·江苏宿迁·期中)已知平面上两点,,的周长为18.
(1)求动点P的轨迹方程;
(2)当动点P满足时,求点P的纵坐标.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)根据周长可得动点满足的几何性质,根据椭圆的定义可得动点的轨迹方程.
(2)设,根据可得关于的方程组,从而可求点P的纵坐标.
【详解】(1)因为的周长为18,故,
由椭圆的定义可得的轨迹为椭圆,其长轴长,故,
而半焦距,故,
故方程为:.
(2)设,则,,
因为,故,所以,
而,解得,
故点P的纵坐标为.
1.(24-25高二下·河北·期末)椭圆的左、右焦点分别为,,点P为椭圆外一点,且在第一象限,已知,,线段交椭圆于点Q,若,则( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【分析】设,由及数量积的坐标运算得,又得,即可得,再由得,代入椭圆方程求解即可.
【详解】由题意,,设,
则,
因为,所以,即,
又,所以,所以,
两式联立求得(负根舍去),所以,
又,,所以,
所以,即,
代入椭圆方程化简得,解得或(负根舍去).
故选:B
2.(22-23高二上·北京昌平·期中)设分别是椭圆的左、右焦点,点为椭圆上任意一点,则使得成立的点的个数为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设点的坐标,利用数量积的坐标表示,整理轨迹方程,联立椭圆方程,可得答案.
【详解】设,由椭圆,则,,即,故,,
,,,整理可得,
联立可得,解得,故点的坐标有,,,,
故选:D.
3.(22-23高二下·辽宁朝阳·阶段练习)过椭圆C:上一点作直线与椭圆C交于另一点,以PQ为直径的圆过点,,则 .
【答案】或
【分析】根据椭圆的对称性以及圆的性质可分圆心为原点O和圆心在y轴上两种情况,即可由点点距离以及对称求解.
【详解】以PQ为直径的圆过,,则线段MN的垂直平分线过圆心,即直径PQ的中点在y轴上,
当圆心为原点O,所以,,.
当圆心在y轴上且不在原点处时,由椭圆的对称性可知圆心为,由符合要求
故
故答案为:或
4.(23-24高二·全国·课后作业)已知点P是椭圆上一点,它到椭圆的左焦点的距离是它到右焦点的距离的3倍,求点P的坐标.
【答案】
【分析】由椭圆定义求得,,利用分别在以、为圆心,半径为15、5的圆上,则圆方程联立可求得点坐标.
【详解】解:由已知,,,,
,而,
所以,,
因此点P在分别以、为圆心,半径为15、5的圆上,
因此,解得,
所以点P的坐标为.
【经典例题十一 根据a、b、c求椭圆标准方程】
【例1】(24-25高二下·湖南·阶段练习)已知焦点在轴上的椭圆,上顶点为,左、右焦点分别为,,经过点的直线垂直平分线段,且交椭圆于,两点,的周长为8,则椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由题设条件易得,结合图形将的周长转化为的周长,从而求得的值,即得椭圆方程.
【详解】
如图,因经过点的直线垂直平分线段,则,即,
因,则的周长等于的周长,
即,解得,,故椭圆的标准方程为.
故选:D.
【例2】(24-25高二上·全国·课堂例题)我国发射的第一颗人造地球卫星的运行轨道是以地球的中心(简称“地心”)为一个焦点的椭圆.已知它的近地点(离地面最近的点)距地面439km,远地点(离地面最远的点)距地面2384km,是椭圆的长轴,地球半径为6371km,如图所示,以直线为轴,线段的中垂线为轴,建立平面直角坐标系,与地球交于,两点.求卫星运行的轨道方程.(结果精确到1km)
【答案】
【分析】利用待定系数法设椭圆方程为,再根据题意得到即可求出椭圆方程.
【详解】设椭圆方程为.
由题意知,,.
,
.
两式相加得,
所以.
因此,卫星运行的轨道方程是.
1.(24-25高三上·黑龙江·开学考试)已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,左右顶点分别为,过的直线l交C于A,B两点(异于点),的周长为,且直线AM与AN的斜率之积为,则椭圆C的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据椭圆的定义即可求得,设,由求得,进而求解.
【详解】由的周长为,由椭圆的定义得,解得,
所以,,设,则,可得,
则,解得,
所以椭圆C的方程,
故选:A.
2.(多选题)(2025·河南驻马店·模拟预测)已知P是椭圆上位于第二象限的一点,为C的左、右焦点,O为坐标原点,,的平分线与x轴交与点Q,点M在直线上,,且,则( )
A.点P在以为直径的圆上 B.的周长为10
C.椭圆C的方程为 D.
【答案】AC
【分析】由已知得出为等腰三角形,过点作,垂足为,由三线合一及中位线得出即可判断A;结合又,得出点在同一直线上,结合平分,得出为等腰直角三角形,进而用表示出,在中利用勾股定理求出,即可判断BCD.
【详解】由题可知,,设,,
又,所以,
过点作,垂足为,则为中点,,
又为中点,所以,,,故A正确;
又,所以,
所以点在同一直线上,
又平分,所以,则,
所以,即,解得,即,,
在中,,即,解得,
所以的周长为,故B错误;
所以,则椭圆C的方程为,故C正确;
因为,所以,故D错误;
故选:AC.
3.(24-25高二上·天津北辰·期中)如图,椭圆的右顶点为,上顶点为,从椭圆上一点P向轴作垂线,垂足恰为左焦点,若,则椭圆的标准方程为 .
【答案】
【分析】根据平行关系得到相似关系,得到,,结合题目条件,求出,得到椭圆方程.
【详解】依题意,令椭圆半焦距为c,,
当时,,解得,即,则,
由,得,即,解得,,
因此,解得,则,
所以椭圆C的标准方程为.
故答案为:
4.(24-25高二上·河南·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,且经过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若椭圆上的点满足,求点的坐标.
【答案】(1)
(2)或或或.
【分析】(1)根据椭圆的顶点及半焦距得出即可求出椭圆方程;
(2)利用点在椭圆上及解方程组得解.
【详解】(1)椭圆的左、右焦点分别为,
半焦距.
又椭圆经过点,
,
故椭圆的方程为.
(2)设点,因为,
则,即,
联立,解得.
当时,,当时,,
点的坐标为或或或
【经典例题十二 根据椭圆过的点求标准方程】
【例1】(24-25高二下·辽宁抚顺·开学考试)经过两点的椭圆的标准方程为( ).
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据已知条件和椭圆的性质得出并确定焦点所在的轴,可得标准方程.
【详解】因为椭圆经过两点,
所以焦点在轴上,
设所求椭圆的标准方程为,
可得,
所以所求的方程为.
故选:B.
【例2】(24-25高二上·四川达州·阶段练习)求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(1)焦点坐标分别为,且经过点;
(2)经过两点.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)解法一:根据焦点位置设椭圆方程,根据两点距离公式结合椭圆第一定义求出,进一步,即可得解;
解法二:根据焦点位置设椭圆方程,将点的坐标代入椭圆方程,结合,即可得解;
(2)解法一:分椭圆的焦点在轴和椭圆的焦点在轴两种情况,设出椭圆的标准方程为,将点的坐标代入列方程组,求解即可;
解法二:设所求椭圆的方程为,将两点的坐标代入求解即可.
【详解】(1)解法一:椭圆的焦点在轴上,
设所求椭圆的标准方程为.
由题意知,,
解得,.
所求椭圆的标准方程为.
解法二:椭圆的焦点在轴上,
设所求椭圆的标准方程为.
由题意得,解得,
所求椭圆的标准方程为.
(2)解法一:(i)当椭圆的焦点在轴上时,设椭圆的标准方程为,
依题意知解得
,
焦点在轴上的椭圆不存在.
(ii)当椭圆的焦点在轴上时,
设椭圆的标准方程为.
由题意得解得.
故所求椭圆的标准方程为.
解法二:设所求椭圆的方程为.
由题意得
解得
故所求椭圆的方程为,
即椭圆的标准方程为.
1.(23-24高三上·陕西·阶段练习)已知椭圆的两条弦,相交于点(点在第一象限),且轴,轴.若,则( )
A.2 B. C. D.
【答案】D
【分析】设,,根据、关于轴对称,、关于轴对称求出、坐标代入椭圆方程可得答案.
【详解】设,,则,,
,,
由题知,关于轴对称,,关于轴对称,
所以,,
即,,所以,,
因为,在椭圆上,所以,
即,解得.
故选:D.
2.(2022·全国·模拟预测)已知过椭圆的左焦点的直线与椭圆交于不同的两点,,与轴交于点,点,是线段的三等分点,则该椭圆的标准方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】不妨设在第一象限,由椭圆的左焦点,点,是线段的三等分点,易得,代入椭圆方程可得,又,两式相结合即可求解
【详解】
不妨设在第一象限,由椭圆的左焦点,点,是线段的三等分点,
则为的中点,为中点,所以,所以,则
即,所以,,
将点坐标代入椭圆方程得,即,
又,所以,,
所以椭圆的标准方程是.
故选:B
3.(2023·全国·模拟预测)过四点,,,中的三点的一个椭圆标准方程可以是 ,这样的椭圆方程有 个.
【答案】 或(写一个即可) 2
【分析】首先分析满足条件的三点,再设椭圆方程的一般形式,再代入椭圆方程,即可求解.
【详解】因为点,关于轴对称,所以椭圆过四点中的三点,只有,,和,,两种情况.
设椭圆方程为(,,).
当椭圆过,,三点时,将,的坐标代入椭圆方程,得
,解得,所以椭圆的方程为.
同理可得当椭圆经过,,三点时,代入椭圆方程有,得
,得;
该椭圆的方程为.
故答案为:或(写一个即可);
4.(2024高二上·全国·专题练习)求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)与椭圆有相同焦点,且过点;
(2)经过点P,Q.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设所求椭圆的标准方程为,将点代入求解;
(2)法一:分焦点在x或y轴设椭圆方程求解;
法二:设椭圆的方程为进行求解.
【详解】(1)由题意可设所求椭圆的标准方程为.
又椭圆过点,将代入方程得,
解得或 (舍去).
故所求椭圆的标准方程为.
(2)法一:①当椭圆焦点在x轴上时,可设椭圆的标准方程为.
依题意,有,解得
由知不符合题意,故舍去;
②当椭圆焦点在y轴上时,可设椭圆的标准方程为.
依题意,有,解得,
所以所求椭圆的标准方程为.
法二:设椭圆的方程为.
则解得,
所以所求椭圆的方程为,
故椭圆的标准方程为.
【经典例题十三 轨迹问题--椭圆】
【例1】(2024高三·全国·专题练习)已知过点且斜率不为零的直线与交于两点,过作交于,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据题意,由条件可得,然后结合椭圆的定义可得的轨迹是分别以为左、右焦点的椭圆,即可得到结果.
【详解】
化为标准方程得,则圆心,的半径,
如图,因为,所以,又,则,
所以,则,
又,所以,
所以的轨迹为分别以为左、右焦点的椭圆,,,则,
因此点的轨迹方程为.
故选:C
【例2】(22-23高二·全国·随堂练习)如图,一动圆与圆外切,与圆内切,求动圆圆心的轨迹方程.
【答案】
【分析】根据椭圆的定义求得动员圆心的轨迹方程.
【详解】圆的圆心为,半径.
圆的圆心为,半径,
,所以圆与圆的关系是内含.
设动圆圆心为,动圆半径为,
由于,
所以点的轨迹是以为焦点,即,,的椭圆,
所以点的轨迹方程为.
1.(24-25高二上·重庆·期中)已知点,点是圆上一动点,线段MP的垂直平分线交于点,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由一般方程得到圆心和半径,再由几何关系得到点的轨迹是以为焦点的椭圆即可;
【详解】
由题意得,圆心,半径,
因为,,
所以点的轨迹是以为焦点的椭圆,其中,
所以动点的轨迹方程为,
故选:B.
2.(23-24高二上·河南洛阳·阶段练习)已知动圆过点,并且在定圆:的内部与其相内切,则动圆圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】设,动圆的半径为,由圆与圆的位置关系可得,判断出的轨迹为以为焦点,长轴长为8 的椭圆,即可求出的轨迹方程.
【详解】设,动圆的半径为,则,
因为动圆在定圆:的内部与其相内切,
所以,
所以,即,
因为,,所以,
由椭圆的定义可知:的轨迹为以为焦点,长轴长为8 的椭圆,
所以,
所以动圆圆心的轨迹方程为.
故选:A
3.(2025高二·全国·专题练习)在平面直角坐标系中,的两个顶点分别为,,平面内两点,同时满足下列条件:
①是的重心;
②;
③.
则的另一个顶点的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】点的运动轨迹和点,相关,通过点,需要满足的关系式来求点的轨迹方程.
【详解】设点,由于是的重心,
则,由已知条件,可知点在轴上,
由于,可得,又因为,
代入坐标可得,化简得,
由于,,三点不共线,所以点的轨迹方程为.
故答案为:.
4.(2024高三下·全国·专题练习)已知点为圆上任意一点,点,线段的中垂线交于点,求动点的轨迹方程.
【答案】
【分析】由中垂线性质可得,动点到两定点的距离之和为定值,结合椭圆的定义即可求解.
【详解】由题意,线段的中垂线交于点,
所以,
即,
所以点的轨迹是以为焦点的椭圆,
设点的轨迹方程,
所以,则,
所以动点的轨迹方程为.
【拓展训练一 椭圆中焦点三角形相关问题】
【例1】(24-25高二上·全国·单元测试)已知是椭圆的两个焦点,为上一点,且的内切圆半径为,若在第一象限,则点的纵坐标为( )
A.2 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据椭圆的定义得,进而得的周长,设的内切圆半径为,利用等面积法即可求解.
【详解】如图,不妨令分别为椭圆的左、右焦点,由,得,
所以,所以.
设的内切圆半径为,
因为,
所以,得.
故选:C.
【例2】(24-25高二上·河北衡水·期末)已知点是椭圆上的一点,和是焦点,焦距为,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)求出、的值,可得出的值,由此可得出椭圆的标准方程;
(2)利用椭圆定义结合余弦定理可求得的值,结合三角形的面积公式可求得的面积.
【详解】(1)因为椭圆的焦距为,得,
又,则,得,
因此,椭圆的标准方程为.
(2)因为点是椭圆上的一点,则有,
可得,①
又由结合余弦定理,得②
①②可得,即,
则的面积.
1.(24-25高二上·辽宁沈阳·阶段练习)已知为椭圆的焦点且是椭圆上两点,且,,则的周长为( )
A.26 B.28 C.30 D.32
【答案】C
【分析】不妨设,则,在和中,分别利用勾股定理列方程求出,再根据椭圆定义求得的周长.
【详解】不妨设,则,
由椭圆定义可得,
由于,所以,
在和中,
由勾股定理得和,
即和,
解得,
故的周长为.
故选:C
2.(多选题)(23-24高二上·广东肇庆·阶段练习)已知,是椭圆C:的上、下焦点,是椭圆上一点,则( )
A.的周长等于 B.时,满足的点有2个
C.的最大值为 D.面积的最大值为
【答案】BCD
【分析】对于A,求出的周长,由,即可判断真假;对于B,由,的关系,进而可得以,为直径的圆与椭圆的交点个数,即满足的点的个数;对于C,利用椭圆定义,结合基本不等式求解即可;对于D,结合椭圆的性质和基本不等式的公式即可求出面积的最大值.
【详解】对于A,椭圆的长轴长为,焦距为,则的周长为:,由,所以的周长小于,故A不正确;
对于B,当时,则,满足的点,以为圆心,为半径的圆与椭圆交于椭圆短轴两端点,即使得的点为椭圆短轴的端点,故B正确;
对于C,设,,,则,由椭圆的定义知:,所以,当且仅当时,等号成立,故的最大值为,所以C正确;
对于D,由椭圆几何性质,焦点三角形面积仅当P点在短轴顶点时最大,为,故D正确.
故选:BCD
3.(2024高二上·全国·专题练习)已知为椭圆上一点,,分别是椭圆的左、右焦点,,则的面积为 .
【答案】
【分析】结合椭圆定义与余弦定理、面积公式计算即可得.
【详解】由已知得,,
所以,
从而,
在中,
,
即①,
由椭圆的定义得,
即②,
由①②得,
所以.
故答案为:.
4.(23-24高二上·陕西西安·阶段练习)已知曲线C上的任意一点M到定点的距离和它到定直线的距离的比是.
(1)求曲线C的方程.
(2)点A与点B关于y轴对称,讨论曲线C上是否存在位于第一象限的点N,使得为等腰三角形,若存在,求出N的坐标,若不存在,说明理由.
【答案】(1);
(2)
【分析】(1)设点,直接根据条件列式计算即可;
(2)设点,可确定等腰三角形的底是,再利用面积法可得点N的坐标.
【详解】(1)设点,
则根据题意得,
整理得.
即曲线C的方程为;
(2)假设存在位于第一象限的点N,使得为等腰三角形,
又,且为椭圆的焦点,
设点,
当等腰三角形的底是时,N点为椭圆短轴端点,不符合题意;
当等腰三角形的底是时,
则,解得,则,
当等腰三角形的底是时,,此时点N不在第一象限.
综上存在位于第一象限的点N,使得为等腰三角形,其坐标为.
【拓展训练二 椭圆方程的求解】
【例1】(23-24高二上·天津和平·期中)若椭圆2a2x2-ay2=2的一个焦点是(-2,0),则a=( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】方程化为椭圆的标准方程,根据焦点求解即可.
【详解】由原方程可得,
因为椭圆焦点是(-2,0),
所以,
解得,
因为,即,
所以,
故选:C
【例2】(24-25高二上·贵州贵阳·期中)求适合下列条件的曲线的标准方程:
(1)已知动点到定点的距离和到定直线:的距离的比是常数,记点的轨迹为曲线.求曲线的标准方程;
(2)长轴长为8,短轴长为4;
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)根据已知条件列方程,化简求得曲线的标准方程.
(2)分焦点在轴和轴两类情况求解即可.
【详解】(1)依题意,,即,
两边平方得 化简的,由得,+
整理得.
(2)根据题意,若焦点在y轴上,长轴长为8,短轴长为4,即,,
则有,,故要求椭圆的标准方程为;
若焦点在x轴上,长轴长为8,短轴长为4,即,,
则有,,故要求椭圆的标准方程为;
1.(24-25高二上·吉林通化·期中)已知圆A:内切于圆P,圆P内切于圆B:,则动圆P的圆心轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据圆的性质和椭圆的定义求得:,,再利用,,的关系求解方程即可.
【详解】圆的圆心,半径,圆的圆心,半径,
设圆的半径为,
由于圆内切于圆,所以;
由于圆内切于圆,所以;
由于,
所以点的轨迹为以,为焦点,长轴长为的椭圆.
则,,所以,;
所以动圆的圆心的轨迹方程为.
故选:A
2.(23-24高三·广西·阶段练习)如图,、分别为椭圆的左、右焦点,点P在椭圆上,是面积为的正三角形,则的值是( ).
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】过轴于,求出点的坐标,再将点的坐标代入椭圆方程可得出答案.
【详解】解:由于是面积为的正三角形,过轴于
则为的中点,所以,由,解得
所以,即,即,
将点的坐标代入椭圆方程得,即,解得.
故选:A.
3.(24-25高二上·安徽阜阳·期末)已知椭圆的焦点为,点,在椭圆C上,且,则 .
【答案】4
【分析】根据焦点坐标得到,且,,根据,得到,化简,结合,,得到答案
【详解】由题知,,所以,因为点,在椭圆C上,
所以,,所以,,
因为,所以,
所以,即,
所以,解得.
故答案为:4
4.(24-25高二上·四川乐山·期中)(1)求经过两点的椭圆的标准方程;
(2)如图,轴,垂足为,点在的延长线上,且,当点在圆上运动时,点的轨迹为曲线,求曲线的方程.
【答案】;.
【分析】(1)设椭圆方程为代入点求解即可;
(2)利用相关点法计算求轨迹方程即可;
【详解】(1)设椭圆方程为,
则有,解得,
所以所求椭圆方程为.
(2)设,
由题意可知,
又P点在圆上,
所以,化简得,
所以曲线的方程为.
1.(2025·贵州遵义·模拟预测)已知的周长为12,,当的面积最大时,则的内切圆半径为()
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】依题意,则点在以点为焦点的栯圆上(除B,C点外),所以当三角形为等边三角形时,其面积最大.
【详解】设内切圆的半径为,因为,
则点在以点为焦点的栯圆上(除B,C点外),
所以当为正三角形时,的面积最大,
此时,解得.
故选:B.
2.(24-25高二上·江苏南通·阶段练习)如图,已知,分别是椭圆的左、右焦点,过的直线与过的直线交于点,线段的中点为,线段的垂直平分线与的交点(第一象限)在椭圆上,若为坐标原点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.(0,1)
【答案】D
【分析】根据对称可得,.设点.由两点间的距离公式转化求解的表达式,然后根据椭圆范围求解取值范围.
【详解】如图所示,点在轴右边,
因为为的垂直平分线,所以,.
由中位线定理可得.
设点.由两点间的距离公式,
得
,
同理可得,
所以,故,
因为,,所以,故,
所以.
因为,所以,故的取值范围为.
故选:D.
3.(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期中)椭圆的左右焦点为,经过的直线与椭圆C相交于A,B.若的周长为8,则( )
A. B. C.2 D.4
【答案】D
【分析】由题意的周长,可得,结合,即得解.
【详解】由题意的周长,
解得,故.
故选:D
4.(24-25高一下·浙江·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为是上在第二象限内的一点,且,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据椭圆的定义和条件求解焦半径,再结合几何关系,即可求解.
【详解】由条件可知,,得,,且
所以,且,
设直线的倾斜角为,则,
所以直线的斜率为.
故选:B
5.(2022·宁夏银川·二模)已知椭圆的一个焦点,为上一点,满足,,则椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据给定条件,设出椭圆方程,再建立方程组,利用待定系数法求解即得.
【详解】依题意,椭圆的焦点在轴上,设椭圆为,,
则,即,解得,又,
因此,解得,所以椭圆的标准方程为.
故选:B
6.(多选题)(24-25高三上·湖南·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知,,为原点,为平面内的动点,且垂直于轴,垂足为,则满足下列条件的动点的轨迹为椭圆的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【分析】根据椭圆的定义,利用两点距离公式,逐项整理等式,可得答案.
【详解】对于A,,由椭圆定义可知动点的轨迹为椭圆,故A正确;
对于B,设,则
,
∴,∴动点的轨迹为椭圆,故B正确;
对于C,设,
则,
∴,即,这样的点的轨迹不存在,故C错误;
对于D,设,
则,
∴,即,动点的轨迹为椭圆,故D正确.
故选:ABD.
7.(多选题)(2025·山东烟台·三模)已知椭圆的左、右焦点分别为,,P为椭圆C上一点,则下列说法正确的有( ).
A.的面积的最大值为12
B.的平分线必过椭圆的中心
C.若,则
D.设,椭圆C上存在点P,使得
【答案】ACD
【分析】利用椭圆焦点三角形的性质计算面积的最大值后判断A,利用反证法判断B,;利用椭圆的定义结合余弦定理计算CD后可判断它们的正误.
【详解】由题设有椭圆的长半轴长,短半轴长,
半焦距,故,
对于A,当为短轴顶点时,的面积的最大,
此时面积为,故A正确;
对于B,若的平分线必过椭圆的中心,
因为,则此时为等腰三角形,故,
故此时为短轴顶点,故当不为短轴顶点时,的平分线不过椭圆的中心,
故B错误;
对于C,因为,故,
由余弦定理可得,
故,故,
所以,故,故C正确;
对于D,设,则,
故,
所以,
而,故,
所以即,故,
所以,因为,故符号该不等式,
故椭圆C上存在点P,使得,故D正确;
故选:ACD.
8.(多选题)(24-25高二上·湖南永州·期中)已知点是椭圆:上一点,,是椭圆的左、右焦点,且的面积为4,则下列说法正确的是( )
A.点的纵坐标为 B.
C.的周长为 D.的内切圆半径为
【答案】BC
【分析】此题先算出椭圆的基本量,运用三角形面积公式即得;再利用点的坐标易于求得的边长,运用勾股定理逆定理即得;
根据椭圆的定义式可得的周长;最后利用面积相等即得内切圆半径.
【详解】依题意,不妨设点,由可得故,
则的面积为解得:,
对于A选项,由上分析知点的纵坐标为,故A项错误;
对于B选项,由 知,此时点为椭圆短轴顶点,故,
又由知,故B项正确;
对于C选项,因点在椭圆上,故有
于是的周长为故C项正确;
对于D选项,设的内切圆半径为,则由三角形面积相等可得:
,解之得:
故D项错误.
故选:BC.
9.(多选题)(2025·四川宜宾·三模)已知、是椭圆的左、右焦点,点在上,是上的动点,轴,垂足为,且为的中点,则( )
A.的最大值为 B.的最小值为
C.点的轨迹方程为 D.的最小值为
【答案】ACD
【分析】求出椭圆的方程,利用椭圆的定义结合基本不等式可判断A选项;由椭圆定义可得,将与相乘,展开后利用基本不等式可求得的最小值,可判断B选项;设点、,可得出点,代入椭圆方程可得出点的轨迹方程,可判断C选项;利用圆的几何性质可判断D选项.
【详解】对于A选项,将点的坐标代入椭圆方程可得,因为,解得,
由椭圆定义可得,因为,则,
,
因为,且函数在上单调递减,
故的最大值为,A对;
对于B选项,不妨设点,则,
则
,
因为,
所以,
,
当且仅当时,即当时,等号成立,
所以,的最小值为,B错;
对于C选项,设点,则点,设点,
由中点坐标公式可得,则,
因为点在椭圆上,则,即,化简得,
故点的轨迹方程为,C对;
对于D选项,圆的圆心为原点,半径为,
因为,故点在圆外,
所以,,
当且仅当为线段与圆的交点时,取最小值,D对.
故选:ACD.
10.(多选题)(24-25高二上·河南南阳·阶段练习)以下命题正确的是( )
A.直线:与直线:垂直的充要条件是
B.已知圆:,过点的直线与圆交于,两点,则的最小值为4
C.方程表示椭圆的充要条件是
D.直线和以、为端点的线段相交,则的取值范围是
【答案】ABD
【分析】由两直线垂直列出方程,即可判断A,由圆的弦长公式代入计算,即可判断B,由椭圆标准方程的形式,即可判断C,由直线过定点,然后分别求得,,即可判断D.
【详解】对于,,所以,解得,故A正确;
对于B,点在圆内,当时,取最小值,
,,所以的最小值是,故B正确;
对于C,方程表示椭圆的充要条件是,解得且,故C错误;
对于D,由直线可得,所以直线过定点,
又,,画图可知的取值范围是,故D正确;
故选:ABD
11.(24-25高三下·安徽合肥·阶段练习)已知的顶点,,且周长为16,求顶点的轨迹方程 .
【答案】
【分析】利用椭圆的定义,确定点到两点的距离之和为常数,从而得到椭圆的方程,并排除导致三点共线的情况.
【详解】因为,而,
所以,
则顶点的轨迹为以为焦点的椭圆(除去与共线的两点),
其中,得,
得,
由于椭圆的焦点在轴上,
则椭圆的标准方程为:,
故答案为:
12.(2024高三·全国·专题练习)已知椭圆 的左、右焦点分别是,,点P为C上一点,若的内切圆的直径为2,则
【答案】
【分析】在焦点三角形中,先利用椭圆的定义、与内切圆半径有关的三角形的面积公式,求出的面积,然后借助余弦定理和三角形的面积公式建立关于和的方程组,求得的值,从而可求得的值.
【详解】设椭圆的半焦距为内切圆的半径为,由题可得,
所以的面积.
设,则,
在中,由余弦定理得,
得,
即.
由,解得,
所以,
所以.
故答案为:
13.(24-25高二上·福建三明·阶段练习)如图,椭圆的左,右焦点分别为,,点P是椭圆上任意一点(与,不共线),M在的延长线上,PN是的角平分线,过作垂直于PN,垂足为Q,则 .
【答案】2
【分析】由题意作图,根据角平分线的性质以及椭圆的定义,可得的长,利用三角形中位线,可得答案.
【详解】由题意,延长交于,连接,如下图:
因为为的角平分线且,所以,
则,即,
在中,易知分别为的中点,即为中位线,
所以.
故答案为:.
14.(22-23高二上·湖北黄冈·期中)若方程表示的曲线为椭圆,则m的取值范围为 .
【答案】
【分析】由椭圆方程的标准形式可知方程表示椭圆方程的充要条件为,结合已知条件即可求解.
【详解】由椭圆方程的标准形式可知方程表示椭圆方程的充要条件为,
又由题意方程表示的曲线为椭圆,
所以,解不等式组得且,
因此m的取值范围为.
故答案为:.
15.(24-25高二上·广东深圳·期末)已知动圆P与圆:相切,且与圆:内切,记圆心P的轨迹为曲线C,则曲线C的方程为 .
【答案】
【分析】依题意可得,所以圆心的轨迹是以为焦点,实轴长为8的椭圆,进而可求其方程;
【详解】由已知得,圆半径为9,圆半径为1,
设动圆圆心,半径为,易知圆在圆内,
由于动圆与圆相切,且与圆相内切,
所以动圆与圆只能内切,且动圆在圆内,
故,所以,
所以圆心的轨迹是以为焦点,实轴长为8的椭圆,
则,所以,
所以曲线的方程为.
故答案为:
16.(24-25高二上·山东济宁·阶段练习)已知椭圆的上、下焦点分别为,,点为椭圆上任意一点,点在射线上,若,求点的轨迹方程.
【答案】
【分析】结合椭圆定义求得,从而易得点轨迹,轨迹方程.
【详解】由椭圆的定义可知,
又,所以,
即,
所以点的轨迹是以为圆心,为半径的圆,
即点的轨迹方程为.
17.(2024高三下·全国·专题练习)已知动圆与圆内切,与圆外切,记圆心的轨迹为曲线.求曲线的方程.
【答案】
【分析】根据动圆与圆内切,与圆外切,列出等式,根据椭圆定义得到圆心的轨迹的方程.
【详解】由题意可知,动圆与圆内切,与圆外切,
设圆的半径为,
则,
所以,
所以点的轨迹是以为焦点的椭圆,
设点的轨迹方程,
所以,则,
点的轨迹方程为.
18.(23-24高二上·天津和平·期中)在平面直角坐标系内,动点与定点的距离和它到定直线的距离的比是.
(1)求动点的轨迹方程.
(2)若为动点的轨迹上一点,且,求三角形的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设,再根据题意列出关于的等式,化简即可;
(2)根据椭圆的定义结合余弦定理求出,再根据三角形的面积公式即可得解.
【详解】(1)
设,
则,即,
整理得,
所以动点的轨迹方程为;
(2)由(1)得动点的轨迹为椭圆,且为其焦点,
则,
由余弦定理得,
即,
所以,
所以.
19.(2024·福建漳州·三模)已知椭圆的离心率为,点中恰有两个点在上.
(1)求的方程;
(2)设的内角的对边分别为,.若点在轴上且关于原点对称,问:是否存在,使得点都在上,若存在,请求出,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,.
【分析】(1)分析出在上,不在上,直接代入求解即可;
(2)根据题意用表示出,再根据椭圆的定义判断出点在以为焦点,为长轴长的椭圆上,结合椭圆的性质即可判断结果.
【详解】(1)因为与关于轴对称,也关于轴对称,中恰有两个点在上,所以在上,不在上,
所以,
又因为,
所以,
所以的方程为.
(2)存在,使得点都在上.理由如下:
因为,所以,
因为,
所以,即,
所以,
又因为,所以,
所以,即,
所以,
所以点在以为焦点,为长轴长的椭圆上,
又因为的焦点为,长轴长为4,点在轴上且关于原点对称,
所以点都在椭圆上,
所以存在,使得点都在上.
【点睛】关键点点睛:本题主要考查椭圆的定义和椭圆的性质,关键在于表示出两边之和的关系,利用椭圆的定义得到的轨迹,以此来得到结果.
20.(2025·陕西西安·二模)已知为椭圆的右焦点,过点作与轴平行的直线,该直线与椭圆交于两点(点在第一象限),当时,.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线与轴交于点,证明:四点共圆.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)由题意得①,把代入中,求得点的坐标,利用可得,代入坐标化简得,由① ,② 联立求出即得椭圆方程;
(2)先由点关于轴对称,设出的外接圆圆心,将代入求得,写出的外接圆的方程,利用点在该圆上,化简得出该圆方程:,再由直线与轴交于点求出点坐标,证明其在该圆上即可.
【详解】(1)依题,,即 ①,把代入中,解得,
因点在第一象限,则,由可得,
代入点的坐标可得:,即得,
整理得:②,
将① 代入②可得:,解得(负值舍去),则,
故椭圆的标准方程为:.
(2)依题意,点关于轴对称,故的外接圆圆心在轴上,设,
将代入,解得,依题意,,
则的外接圆半径为,
于是的外接圆的方程为:,
因点在该圆上,代入解得,
故的外接圆的方程可化简为:(*).
又直线的方程为:,令,可得,
将其代入(*),可得:,
即点在该圆上,故四点共圆.
【点睛】关键点点睛:证明四点共圆问题,一般先由其中三点建立其外接圆方程,再证明第四个点在该圆上即可.
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专题2.1 椭圆及其标准方程重难点题型专训
(4个知识点+13大题型+2大拓展训练+自我检测)
题型一 椭圆定义及辨析
题型二 利用椭圆定义求方程
题型三 椭圆上点到焦点的距离及最值
题型四 椭圆中焦点三角形的周长问题
题型五 椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值
题型六 椭圆中焦点三角形的面积问题
题型七 椭圆中焦点三角形的其他问题
题型八 根据方程表示椭圆求参数的范围
题型九 椭圆的方程与椭圆焦点)位置的特征
题型十 求椭圆上点的坐标
题型十一 根据a、b、c求椭圆标准方程
题型十二 根据椭圆过的点求标准方程
题型十三 轨迹问题--椭圆
拓展训练一 椭圆中焦点三角形相关问题
拓展训练二 椭圆方程的求解
知识点一:椭圆的定义
椭圆的定义
平面内到两定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的集合(或轨迹)叫做椭圆.两定点F1,F2叫做椭圆的焦点,两个焦点之间的距离|F1F2|叫做椭圆的焦距.
集合S={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数.
【知识剖析】
(1)当2a>|F1F2|时,M点的轨迹是椭圆;
(2)当2a=|F1F2|时,M点的轨迹是线段F1F2;
(3)当2a<|F1F2|时,M点不存在.
【即时训练】
1.(2025·山西晋城·二模)已知分别为椭圆的左、右焦点,点为上一点,若,则( )
A. B. C. D.
2.(23-24高二下·湖南益阳·阶段练习)已知椭圆的左,右焦点分别为是椭圆过焦点的弦,则的周长是 .
知识点二:椭圆的标准方程
椭圆的标准方程
焦点在x轴上
焦点在y轴上
标准方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
图形
焦点坐标
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
a,b,c的关系
c2=a2-b2
【知识剖析】
1.这里的“标准”指的是中心在坐标原点,对称轴为坐标轴建立直角坐标系时,才能得到椭圆的标准方程;
2.在椭圆的两种标准方程中,都有和;
3.椭圆的焦点总在长轴上.当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;
4.椭圆的焦点在x轴上⇔标准方程中含x²项的分母较大;椭圆的焦点在y轴上⇔标准方程中含y²项的分母较大.
求椭圆的标准方程
1.利用待定系数法求椭圆标准方程的步骤
(1)定位:确定焦点在那个坐标轴上;
(2)定量:依据条件及确定的值;
(3)写出标准方程;
2.当椭圆过两定点时,常设椭圆方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,且A≠B),将点的坐标代入,解方程组求得系数。
【即时训练】
1.(2024·河北保定·二模)已知椭圆的左、右焦点分别为在椭圆上,且,则椭圆的长轴长为( )
A. B. C.或 D.或
2.(24-25高二上·上海·课堂例题)已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点,,则椭圆的标准方程为 .
知识点三:椭圆的焦点三角形
1.定义: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”。
一般利用椭圆的定义、余弦定理和完全平方公式等知识,
建立,,之间的关系,
采用整体代入的方法解决焦点三角形的面积、周长及角的有关问题
(设为)
性质1:,.(两个定义)
拓展:的周长为
的周长为
性质2:(余弦定理)
【即时训练】
1.(23-24高二上·吉林·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为、,点是椭圆上一点(与点、不共线),则的周长为( )
A.20 B.18 C.16 D.14
2.(23-24高三下·广东深圳·期中)已知分别为椭圆的左、右焦点,为椭圆上一点且,则的面积为 .
知识点四:椭圆的参数方程
以焦点在x轴上的椭圆标准方程为例进行推导。
我们知道三角函数中有,这与椭圆标准方程的形式相似。于是,我们可以令:
将其代入椭圆标准方程中:
所以,焦点在x轴上的椭圆的参数方程为(为参数)。
同理,焦点在y轴上的椭圆标准方程的参数方程为(为参数)。
【即时训练】
1.(24-25高二上·浙江杭州·期末)若方程表示椭圆,则m的取值范围是( )
A. B.
C.或 D.
2.(24-25高二上·全国·课后作业)已知椭圆经过点,,则的标准方程为 .
【经典例题一 椭圆定义及辨析】
【例1】(23-24高一下·浙江宁波·期末)点P是椭圆上一动点,则点P到两焦点的距离之和为( )
A.2 B. C. D.4
【例2】(23-24高二·全国·课后作业)如图,A,B是平面上的两点,且,图中的一系列圆是圆心分别为A,B的两组同心圆,每组同心圆的半径分别是1,2,3,….在两组同心圆的交点中,找出与A,B两点的距离之和等于14的点,并把这些点用光滑的曲线顺次连接起来,观察所得曲线的形状.
1.(24-25高二上·浙江衢州·期末)纸上画有一圆O,在圆内任取一定点异于点,将纸片折叠,使折叠上去的圆弧经过A,然后展开纸片,得到一条折痕继续上述过程,绕圆心一周,得到若干不同的折痕,则这些折痕围成的轮廊是什么曲线( )
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
2.(多选题)(24-25高二下·重庆·阶段练习)已知点,,,,点P为曲线C:上一点,则( )
A.存在无数个点P,使得为定值
B.存在无数个点P,使得为定值
C.仅存在2个点P,使得
D.仅存在4个点P,使得
3.(24-25高二上·海南·期末)已知椭圆,我们把圆叫做的“外准圆”,把圆叫做的“伴随圆”,设为椭圆的两个焦点,与其伴随圆的一个交点为,直线(为坐标原点)与的外准圆交于两点,若的面积为1,则 .
4.(23-24高二·江苏·课后作业)把矩形的各边n等分,如图连接直线,判断对应直线的交点是否在一个椭圆上,为什么?
【经典例题二 利用椭圆定义求方程】
【例1】(24-25高二上·四川绵阳·期末)已知,是圆:上一动点,线段的垂直平分线交线段于点,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【例2】(23-24高二上·上海·课后作业)已知的周长为18,且,建立适当的平面直角坐标系,求顶点的轨迹方程.
1.(2023·广西柳州·二模)已知椭圆C的焦点为,过的直线与C交于P,Q两点,若,则椭圆C的标准方程为( )
A. B.
C. D.
2.(2024·陕西安康·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上,且满足,延长线交椭圆于另一点,,则椭圆的方程为( )
A. B. C. D.
3.(23-24高二上·广东广州·期中)已知圆的圆心为,点是圆上的动点,点,线段的垂直平分线交于点,则点的轨迹的方程为 .
4.(2024高三·全国·专题练习)已知的三边a、b、c(a>b>c)成等差数列,A、C两点的坐标分别是(-1,0)、(1,0),求顶点B的轨迹方程.
【经典例题三 椭圆上点到焦点的距离及最值】
【例1】(23-24高二上·吉林松原·期末)已知A为椭圆上一点,F为椭圆一焦点,的中点为,为坐标原点,若则( )
A. B. C. D.
【例2】(2022高三·全国·专题练习)已知椭圆的上焦点为F,且P是椭圆上的一点,求的最小值与最大值.
1.(23-24高二上·安徽·期中)已知椭圆的左焦点为,若点P在椭圆C上,则的最大值为( )
A.1 B.5 C.7 D.
2.(多选题)(23-24高三上·湖南长沙·阶段练习)若椭圆上存在点P,使得点P到椭圆的两个焦点的距离之比为2∶1,则称该椭圆为“倍径椭圆”.则下列椭圆中为“倍径椭圆”的是( )
A. B. C. D.
3.(2023·广西柳州·模拟预测)已知是椭圆的左、右焦点,P在椭圆上运动,则的最小值为 .
4.(2022高三·全国·专题练习)在椭圆上求一点P,使它到左焦点的距离是它到右焦点距离的两倍.
【经典例题四 椭圆中焦点三角形的周长问题】
【例1】(22-23高二上·内蒙古乌兰察布·期末)椭圆的左右焦点为,,P为椭圆上第一象限内任意一点,关于P的对称点为M,关于的对称点为N,则的周长为( ).
A.6 B.8 C.10 D.12
【例2】(23-24高二·江苏·课后作业)若,是椭圆的两个焦点,过作直线与椭圆交于A,B两点,试求的周长.
1.(24-25高二上·陕西汉中·期中)已知过椭圆中心的直线交椭圆于两点,是椭圆的一个焦点,则的周长的最小值为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
2.(多选题)(22-23高二上·吉林·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,为椭圆上不同于左右顶点的任意一点,则下列说法正确的是( )
A.的周长为8 B.存在点,使得
C.的取值范围为 D.的取值范围为
3.(2025高二·全国·专题练习)若F为椭圆C:的右焦点,A,B为C上两动点,则周长的最大值为 .
4.(23-24高二·全国·课后作业)已知椭圆的左焦点为F,直线与椭圆相交于A,B两点,当的周长最大时,求的面积.
【经典例题五 椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值】
【例1】(24-25高二上·重庆渝中·期中)已知动点在椭圆上,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【例2】(2025高三·全国·专题练习)已知椭圆,、分别是其左右焦点,点是上的动点,求的取值范围.
1.(23-24高二上·河北·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,为椭圆上任意一点,点的坐标为,则的最大值为( )
A. B.5 C. D.
2.(多选题)(23-24高二上·河北石家庄·期中)已知椭圆的左、右点分别为,,定点,若点是椭圆上的动点,则的值可能为( )
A.7 B.10 C.18 D.20
3.(23-24高二下·上海·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,是椭圆上一点,点,当周长最大时,直线的方程为 .
4.(23-24高二上·江苏徐州·阶段练习)已知椭圆内有一点P(1,1),F为右焦点,椭圆上的点M.
(1)求的最大值;
(2)求的最大值;
(3)求使得的值最小时点M的坐标.
【经典例题六 椭圆中焦点三角形的面积问题】
【例1】(24-25高二上·四川成都·期末)已知为椭圆上一点,分别是椭圆的左、右焦点.若点的横坐标为,则的面积为( )
A. B. C. D.4
【例2】(23-24高二上·上海·课后作业)已知点是椭圆上的点,点、是椭圆的两个焦点.
(1)若,求;
(2)若的面积为9,求的大小.
1.(22-23高二下·四川德阳·阶段练习)椭圆的左,右焦点为,且,点P是椭圆C上异于左、右端点的一点,若M是的内心,且,则实数( )
A. B.
C. D.
2.(24-25高二上·河南南阳·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上.若,则的面积为( )
A.4 B.6 C.8 D.
3.(24-25高二上·浙江·期中)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 .
4.(24-25高二上·安徽·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,且直线与轴垂直.
(1)证明:;
(2)若的角平分线恰好过点,求的面积.
【经典例题七 椭圆中焦点三角形的其他问题】
【例1】(23-24高二上·陕西西安·期末)已知椭圆的两个焦点分别为,点在上,若,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【例2】(2025高三·全国·专题练习)已知点,分别为椭圆的()的左、右焦点,椭圆的焦距为,且椭圆的离心率为,过点作轴的垂线交椭圆于点,,求证:为正三角形.
1.(23-24高三上·陕西渭南·期末)已知椭圆的两焦点分别为、.若椭圆上有一点P,使,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
2.(多选题)(23-24高二上·浙江杭州·期中)已知,是椭圆:的左、右焦点,是椭圆上一动点,有( )
A.时,满足的点有3个
B.时,满足的点有4个
C.时,取得最小值
D.过点作的外角平分线的垂线,垂足为,则
3.(24-25高二上·天津·期中)已知椭圆的左、右焦点为、,在椭圆上,且是直角,这样的点有 个.
4.(23-24高二上·贵州黔东南·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,点P为以线段为直径的圆与椭圆C的一个交点,且点P在第一象限.
(1)求线段的长度;
(2)求直线的方程.
【经典例题八 根据方程表示椭圆求参数的范围】
【例1】(24-25高二上·天津红桥·阶段练习)已知曲线表示椭圆,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例2】(2024高二上·全国·专题练习)已知方程=1.
(1)若上述方程表示焦点在x轴上的椭圆,求实数m的取值范围;
(2)若上述方程表示焦点在y轴上的椭圆,求实数m的取值范围;
(3)若上述方程表示焦点在坐标轴上的椭圆,求实数m的取值范围.
1.(2022高三·全国·专题练习)已知方程表示焦点在y轴上的椭圆,则m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
2.(多选题)(23-24高二上·湖北襄阳·阶段练习)椭圆的焦距是4,则实数的值可以为( ).
A.5 B.8 C.13 D.16
3.(24-25高二上·黑龙江牡丹江·阶段练习)已知椭圆的焦距是,则m的值为 .
4.(23-24高二上·江苏扬州·期末)已知命题“存在”,命题:“曲线表示焦点在轴上的椭圆”,命题
(1)若“且”是真命题,求的取值范围;
(2)若是的必要不充分条件,求的取值范围.
【经典例题九 椭圆的方程与椭圆焦点)位置的特征】
【例1】(24-25高二下·上海·期末)方程表示焦点在y轴上的椭圆,则实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例2】(23-24高二上·广东揭阳·阶段练习)对于方程,
(1)若该方程表示焦点在轴上的椭圆,求实数的取值范围;
(2)若该方程表示椭圆,求实数的取值范围.
1.(23-24高二上·陕西汉中·期末)若椭圆的焦距为2,则实数的值为( )
A.3 B.3或5 C.5或8 D.8
2.(23-24高二·全国·课后作业)若方程表示焦点在x轴上的椭圆,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(23-24高二下·陕西商洛·开学考试)若椭圆:和椭圆:的焦点相同,且.给出如下四个结论:
①; ②;
③ ④椭圆和椭圆一定没有公共点
其中所有正确研究成果的序号是 .(把你认为正确的序号全写上)
4.(23-24高二·全国·课后作业)已知表示焦点在轴上的椭圆,求的取值范围.
【经典例题十 求椭圆上点的坐标】
【例1】(22-23高三上·江苏·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知点在椭圆上,且直线的斜率之积为,则( )
A.1 B.3 C.2 D.
【例2】(22-23高二上·江苏宿迁·期中)已知平面上两点,,的周长为18.
(1)求动点P的轨迹方程;
(2)当动点P满足时,求点P的纵坐标.
1.(24-25高二下·河北·期末)椭圆的左、右焦点分别为,,点P为椭圆外一点,且在第一象限,已知,,线段交椭圆于点Q,若,则( )
A. B. C. D.1
2.(22-23高二上·北京昌平·期中)设分别是椭圆的左、右焦点,点为椭圆上任意一点,则使得成立的点的个数为( )
A. B. C. D.
3.(22-23高二下·辽宁朝阳·阶段练习)过椭圆C:上一点作直线与椭圆C交于另一点,以PQ为直径的圆过点,,则 .
4.(23-24高二·全国·课后作业)已知点P是椭圆上一点,它到椭圆的左焦点的距离是它到右焦点的距离的3倍,求点P的坐标.
【经典例题十一 根据a、b、c求椭圆标准方程】
【例1】(24-25高二下·湖南·阶段练习)已知焦点在轴上的椭圆,上顶点为,左、右焦点分别为,,经过点的直线垂直平分线段,且交椭圆于,两点,的周长为8,则椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
【例2】(24-25高二上·全国·课堂例题)我国发射的第一颗人造地球卫星的运行轨道是以地球的中心(简称“地心”)为一个焦点的椭圆.已知它的近地点(离地面最近的点)距地面439km,远地点(离地面最远的点)距地面2384km,是椭圆的长轴,地球半径为6371km,如图所示,以直线为轴,线段的中垂线为轴,建立平面直角坐标系,与地球交于,两点.求卫星运行的轨道方程.(结果精确到1km)
1.(24-25高三上·黑龙江·开学考试)已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,左右顶点分别为,过的直线l交C于A,B两点(异于点),的周长为,且直线AM与AN的斜率之积为,则椭圆C的标准方程为( )
A. B. C. D.
2.(多选题)(2025·河南驻马店·模拟预测)已知P是椭圆上位于第二象限的一点,为C的左、右焦点,O为坐标原点,,的平分线与x轴交与点Q,点M在直线上,,且,则( )
A.点P在以为直径的圆上 B.的周长为10
C.椭圆C的方程为 D.
3.(24-25高二上·天津北辰·期中)如图,椭圆的右顶点为,上顶点为,从椭圆上一点P向轴作垂线,垂足恰为左焦点,若,则椭圆的标准方程为 .
4.(24-25高二上·河南·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,且经过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若椭圆上的点满足,求点的坐标.
【经典例题十二 根据椭圆过的点求标准方程】
【例1】(24-25高二下·辽宁抚顺·开学考试)经过两点的椭圆的标准方程为( ).
A. B.
C. D.
【例2】(24-25高二上·四川达州·阶段练习)求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(1)焦点坐标分别为,且经过点;
(2)经过两点.
1.(23-24高三上·陕西·阶段练习)已知椭圆的两条弦,相交于点(点在第一象限),且轴,轴.若,则( )
A.2 B. C. D.
2.(2022·全国·模拟预测)已知过椭圆的左焦点的直线与椭圆交于不同的两点,,与轴交于点,点,是线段的三等分点,则该椭圆的标准方程是( )
A. B. C. D.
3.(2023·全国·模拟预测)过四点,,,中的三点的一个椭圆标准方程可以是 ,这样的椭圆方程有 个.
4.(2024高二上·全国·专题练习)求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)与椭圆有相同焦点,且过点;
(2)经过点P,Q.
【经典例题十三 轨迹问题--椭圆】
【例1】(2024高三·全国·专题练习)已知过点且斜率不为零的直线与交于两点,过作交于,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【例2】(22-23高二·全国·随堂练习)如图,一动圆与圆外切,与圆内切,求动圆圆心的轨迹方程.
1.(24-25高二上·重庆·期中)已知点,点是圆上一动点,线段MP的垂直平分线交于点,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高二上·河南洛阳·阶段练习)已知动圆过点,并且在定圆:的内部与其相内切,则动圆圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
3.(2025高二·全国·专题练习)在平面直角坐标系中,的两个顶点分别为,,平面内两点,同时满足下列条件:
①是的重心;
②;
③.
则的另一个顶点的轨迹方程为 .
4.(2024高三下·全国·专题练习)已知点为圆上任意一点,点,线段的中垂线交于点,求动点的轨迹方程.
【拓展训练一 椭圆中焦点三角形相关问题】
【例1】(24-25高二上·全国·单元测试)已知是椭圆的两个焦点,为上一点,且的内切圆半径为,若在第一象限,则点的纵坐标为( )
A.2 B. C. D.
【例2】(24-25高二上·河北衡水·期末)已知点是椭圆上的一点,和是焦点,焦距为,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若,求的面积.
1.(24-25高二上·辽宁沈阳·阶段练习)已知为椭圆的焦点且是椭圆上两点,且,,则的周长为( )
A.26 B.28 C.30 D.32
2.(多选题)(23-24高二上·广东肇庆·阶段练习)已知,是椭圆C:的上、下焦点,是椭圆上一点,则( )
A.的周长等于 B.时,满足的点有2个
C.的最大值为 D.面积的最大值为
3.(2024高二上·全国·专题练习)已知为椭圆上一点,,分别是椭圆的左、右焦点,,则的面积为 .
4.(23-24高二上·陕西西安·阶段练习)已知曲线C上的任意一点M到定点的距离和它到定直线的距离的比是.
(1)求曲线C的方程.
(2)点A与点B关于y轴对称,讨论曲线C上是否存在位于第一象限的点N,使得为等腰三角形,若存在,求出N的坐标,若不存在,说明理由.
【拓展训练二 椭圆方程的求解】
【例1】(23-24高二上·天津和平·期中)若椭圆2a2x2-ay2=2的一个焦点是(-2,0),则a=( )
A. B. C. D.
【例2】(24-25高二上·贵州贵阳·期中)求适合下列条件的曲线的标准方程:
(1)已知动点到定点的距离和到定直线:的距离的比是常数,记点的轨迹为曲线.求曲线的标准方程;
(2)长轴长为8,短轴长为4;
1.(24-25高二上·吉林通化·期中)已知圆A:内切于圆P,圆P内切于圆B:,则动圆P的圆心轨迹方程为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高三·广西·阶段练习)如图,、分别为椭圆的左、右焦点,点P在椭圆上,是面积为的正三角形,则的值是( ).
A. B. C. D.
3.(24-25高二上·安徽阜阳·期末)已知椭圆的焦点为,点,在椭圆C上,且,则 .
4.(24-25高二上·四川乐山·期中)(1)求经过两点的椭圆的标准方程;
(2)如图,轴,垂足为,点在的延长线上,且,当点在圆上运动时,点的轨迹为曲线,求曲线的方程.
1.(2025·贵州遵义·模拟预测)已知的周长为12,,当的面积最大时,则的内切圆半径为()
A. B. C. D.
2.(24-25高二上·江苏南通·阶段练习)如图,已知,分别是椭圆的左、右焦点,过的直线与过的直线交于点,线段的中点为,线段的垂直平分线与的交点(第一象限)在椭圆上,若为坐标原点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.(0,1)
3.(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期中)椭圆的左右焦点为,经过的直线与椭圆C相交于A,B.若的周长为8,则( )
A. B. C.2 D.4
4.(24-25高一下·浙江·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为是上在第二象限内的一点,且,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
5.(2022·宁夏银川·二模)已知椭圆的一个焦点,为上一点,满足,,则椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
6.(多选题)(24-25高三上·湖南·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知,,为原点,为平面内的动点,且垂直于轴,垂足为,则满足下列条件的动点的轨迹为椭圆的是( )
A. B.
C. D.
7.(多选题)(2025·山东烟台·三模)已知椭圆的左、右焦点分别为,,P为椭圆C上一点,则下列说法正确的有( ).
A.的面积的最大值为12
B.的平分线必过椭圆的中心
C.若,则
D.设,椭圆C上存在点P,使得
8.(多选题)(24-25高二上·湖南永州·期中)已知点是椭圆:上一点,,是椭圆的左、右焦点,且的面积为4,则下列说法正确的是( )
A.点的纵坐标为 B.
C.的周长为 D.的内切圆半径为
9.(多选题)(2025·四川宜宾·三模)已知、是椭圆的左、右焦点,点在上,是上的动点,轴,垂足为,且为的中点,则( )
A.的最大值为 B.的最小值为
C.点的轨迹方程为 D.的最小值为
10.(多选题)(24-25高二上·河南南阳·阶段练习)以下命题正确的是( )
A.直线:与直线:垂直的充要条件是
B.已知圆:,过点的直线与圆交于,两点,则的最小值为4
C.方程表示椭圆的充要条件是
D.直线和以、为端点的线段相交,则的取值范围是
11.(24-25高三下·安徽合肥·阶段练习)已知的顶点,,且周长为16,求顶点的轨迹方程 .
12.(2024高三·全国·专题练习)已知椭圆 的左、右焦点分别是,,点P为C上一点,若的内切圆的直径为2,则
13.(24-25高二上·福建三明·阶段练习)如图,椭圆的左,右焦点分别为,,点P是椭圆上任意一点(与,不共线),M在的延长线上,PN是的角平分线,过作垂直于PN,垂足为Q,则 .
14.(22-23高二上·湖北黄冈·期中)若方程表示的曲线为椭圆,则m的取值范围为 .
15.(24-25高二上·广东深圳·期末)已知动圆P与圆:相切,且与圆:内切,记圆心P的轨迹为曲线C,则曲线C的方程为 .
16.(24-25高二上·山东济宁·阶段练习)已知椭圆的上、下焦点分别为,,点为椭圆上任意一点,点在射线上,若,求点的轨迹方程.
17.(2024高三下·全国·专题练习)已知动圆与圆内切,与圆外切,记圆心的轨迹为曲线.求曲线的方程.
18.(23-24高二上·天津和平·期中)在平面直角坐标系内,动点与定点的距离和它到定直线的距离的比是.
(1)求动点的轨迹方程.
(2)若为动点的轨迹上一点,且,求三角形的面积.
19.(2024·福建漳州·三模)已知椭圆的离心率为,点中恰有两个点在上.
(1)求的方程;
(2)设的内角的对边分别为,.若点在轴上且关于原点对称,问:是否存在,使得点都在上,若存在,请求出,若不存在,请说明理由.
20.(2025·陕西西安·二模)已知为椭圆的右焦点,过点作与轴平行的直线,该直线与椭圆交于两点(点在第一象限),当时,.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线与轴交于点,证明:四点共圆.
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