内容正文:
第22讲 椭圆
目录
01 常考题型过关练
题型01 椭圆中焦点三角形
题型02 椭圆的离心率
题型03 椭圆的实际应用
题型04 直线与椭圆的位置关系
题型05 椭圆中的定值、定点、最值问题
02 核心突破提升练
01 椭圆中焦点三角形(四边形)
1.(2025·上海浦东新·模拟预测)已知椭圆的离心率为,左、右焦点分别为,过的直线交于两点.若,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.(2025·上海浦东新·三模)短轴长为2,离心率的椭圆的两焦点为,,过作直线交椭圆于A,B两点,则的周长为 .
3.(2025·上海杨浦·三模)已知椭圆的左右焦点分别为,上下顶点分别为,,是面积为1的直角三角形,过焦点的直线交椭圆于、两点(、分别在第一、四象限).
(1)求椭圆的离心率;
(2)已知点,,求椭圆上的动点到点的最大距离;
(3)求四边形面积的取值范围.
4.如图所示,在平面直角坐标系中,椭圆的左,右焦点外别为,设是第一象限内上的一点,的延长线分别交于点.
(1)求的周长;
(2)求面积的取值范围;
(3)求的最大值.
02椭圆的离心率
5.(2025·上海长宁·二模)椭圆具有如下光学性质:如图,分别是椭圆的左、右焦点,从点发出的光线在到达椭圆上的点P后,经过到达点的切线反射后经过点,有以下两个命题:
①若P是椭圆上除长轴端点外的一点,设法线与x轴的交点为,则
②若从发出的光线,经椭圆两次反射后,第一次回到所经过的路程为,则该椭圆的离心率为;
则以下说法正确的是( )
A.①是真命题,②是真命题 B.①是真命题,②是假命题
C.①是假命题,②是真命题 D.①是假命题,②是假命题
6.设椭圆的左、右焦点分别为、,左顶点为,若椭圆的离心率为,则的值为 .
7.椭圆的左、右焦点分别为,过作轴的垂线交椭圆于,若为等腰直角三角形,则椭圆的离心率为 .
03 椭圆的实际应用
8.(2025·上海闵行·二模)已知某星球的球心为,半径为,该星球的卫星的运行轨道是以为一个焦点的椭圆,该椭圆的离心率为,卫星运行过程中离该星球表面最近的距离为,若当卫星处于某位置时,用卫星上的光学仪器观测该星球,把光学仪器的镜头与星球表面被观测点的连线称为视线,任意两条视线所成的最大夹角称为张角,则卫星运行过程中张角的最小值为 .(精确到0.1°)
9.(2025·上海杨浦·二模)如图,阿基米德椭圆规是由基座、带孔的横杆、两条互相垂直的空槽、两个可动滑块组成的一种绘图工具,横杆的一端上装有铅笔,假设两条互相垂直的空槽和带孔的横杆都足够长,将滑块固定在带孔的横杆上,令滑块在中一条空槽上滑动,滑块在另一条空槽上滑动,铅笔随之运动就能画出椭圆.当之间的距离为厘米时,若需要画出一个离心率为的椭圆,则之间的距离为 .厘米.
10.中国探月工程又称“嫦娥工程”,是中国航天活动的第三个里程碑.在探月过程中,月球探测器需要进行变轨,即从一条椭圆轨道变到另一条不同的椭圆轨道上.若变轨前后的两条椭圆轨道均以月球中心为一个焦点,变轨后椭圆轨道上的点与月球中心的距离最小值保持不变,而距离最大值扩大为变轨前的4倍,椭圆轨道的离心率扩大为变轨前的2.5倍,则变轨前的椭圆轨道的离心率为 .(精确到0.01)
04 直线与椭圆的位置关系
11.考虑这样的等腰三角形:它的三个顶点都在椭圆上,且其中至少有两个顶点为椭圆的顶点.这样的等腰三角形有 个.
12.已知椭圆的左、右焦点分别为,,且经过点.
(1)求该椭圆的离心率;
(2)点Q为椭圆上一点,且位于第三象限,若的面积为3,求点Q的坐标;
(3)A,B,C,D是椭圆上不重合的四个点,AB与CD相交于点,且,求的取值范围.
13.已知椭圆 为椭圆 的右焦点,过点的直线 交椭圆 于 、 两点.
(1)若直线 垂直于 轴,求椭圆 的弦 的长度;
(2)设点,当 时,求点的坐标;
(3)设点,记 、 的斜率分别为 和 ,求 的取值范围.
14.已知椭圆,点、分别是椭圆的下焦点和上焦点,过点的直线与椭圆交于A、B两点.
(1)若直线平行于轴,求线段AB的长;
(2)若点A在y轴左侧,且,求直线l的方程;
(3)已知椭圆上的点C满足,是否存在直线l使得的重心在x轴上?若存在,请求出直线l的方程,若不存在,请说明理由.
05 椭圆中的定值、定点、最值问题
15.(2025·上海·模拟预测)如图1,已知椭圆Γ的方程为和椭圆其中A,B分别是椭圆τ的左右顶点.若A,B恰好为椭圆Γ的两个焦点,椭圆Γ和椭圆τ有相同的离心率.
(1)求椭圆Γ的方程;
(2)如图2,若P是椭圆τ上一点,射线AP,BP分别交椭圆于,N,连接AN,BM(P,M,N均在x轴上方).求证:NB,MA斜率之积为定值,求出这个定值;
(3)在(2)的条件下,若,且两条平行线的斜率为求正数k的值.
16.(2025·上海浦东新·三模)设有椭圆和直线.椭圆的左、右焦点分别为、.是上位于第一象限内的一点.
(1)当时,求椭圆的离心率;
(2)若且点在直线上,求的值;
(3)设点满足,其中是点到的距离.当变化时,求的最小值.
17.(2025·上海·三模)在平面直角坐标系中,为坐标原点,是椭圆的左焦点,若与椭圆上任一点距离的最大值为.
(1)求椭圆的离心率;
(2)若为椭圆的上顶点,为椭圆上的点,是以为直角顶点的等腰直角三角形,求满足条件的的个数,并说明理由.
(3)若斜率为的直线交椭圆于、两点,为以线段为直径的圆上一点,求的最大值.
18.已知椭圆:,直线经过椭圆的右顶点且与椭圆交于另一点,设线段的中点为.
(1)求椭圆的焦距和离心率;
(2)若,求直线的方程;
(3)过点再作一条直线与椭圆交于点,线段的中点为. 若,则直线是否经过定点?若经过定点,求出定点坐标;若不经过定点,请说明理由.
一、单选题
1.已知椭圆 的右焦点为 , 点 是椭圆上三个不同的点, 则 “ 成等差数列” 是 “”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
2.定义曲线:为椭圆:的“倒曲线”,给出以下三个结论:①曲线有对称轴,②曲线有对称中心,③曲线与椭圆有公共点.其中正确的结论个数为( )
A. B. C. D.
3.已知平面直角坐标系中的直线、.设到、距离之和为的点的轨迹是曲线,到、距离平方和为的点的轨迹是曲线,其中.则、公共点的个数不可能为( )
A.0个 B.4个 C.8个 D.12个
4.设是椭圆的上顶点,是上的一个动点.当运动到下顶点时,取得最大值,则的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.将曲线()与曲线()合成的曲线记作.设为实数,斜率为的直线与交于两点,为线段的中点,有下列两个结论:①存在,使得点的轨迹总落在某个椭圆上;②存在,使得点的轨迹总落在某条直线上,那么( ).
A.①②均正确 B.①②均错误
C.①正确,②错误 D.①错误,②正确
二、填空题
6.到点距离之和为10的动点的轨迹方程为 .
7.设椭圆,直线l过的左顶点A交y轴于点P,交于点Q,若为等腰三角形(O为坐标原点),且Q是的中点,则的长轴长等于 .
8.定义椭圆的焦距与实轴之比称之为离心率,则椭圆(为参数)的离心率为
9.已知椭圆:的左、右两个焦点分别为、,过的直线交椭圆于两点.若是等边三角形,则的值等于 .
10.设椭圆的左、右两焦点分别为,,是上的点,则使得是直角三角形的点的个数为 .
11.已知,两点在对称轴为坐标轴的椭圆上,则椭圆的标准方程为 .
12.已知椭圆的右焦点为,其中,则 .
13.已知曲线的焦距是10,曲线上的点到一个焦点的距离是2,则点到另一个焦点的距离为 .
14.已知是椭圆的两个焦点,P是椭圆E上任一点,则的取值范围是
15.已知椭圆的左、右焦点分别为,为椭圆上一点,且,若此椭圆的离心率为,则的大小为 .
16.已知,为椭圆:的左右焦点,A为的上顶点,直线l经过点且与交于B,C两点;若l垂直平分线段,则△ABC的周长是 .
17.已知椭圆与双曲线有公共的焦点,为右焦点,为坐标原点,双曲线的一条渐近线交椭圆于点,且点在第一象限,若,则椭圆的离心率等于 .
三、解答题
18.(2025·上海普陀·二模)设,点分别是椭圆的上顶点与右焦点,且,直线经过点与交于两点,是坐标原点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若,点是轴上的一点,且的面积为,求点的坐标;
(3)若点在直线上,向量在直线上的投影为向量,证明.
19.(2025·上海黄浦·三模)在平面直角坐标系中,椭圆,左右焦点分别是,,点A是椭圆上的任意一点,A到原点O的距离最大为.
(1)若面积的最大值为1,求椭圆的表达式;
(2)若,过点A(异于顶点)作长轴的垂线,垂足为M,连接AO并延长交椭圆于另一点B,连接BM交椭圆于另一点C,证明:;
(3)在(2)的条件下,过点A作不经过的直线l,其斜率为k,交椭圆于另一点D,到直线l的距离为d.如果直线、l、的斜率依次成等差数列,求d的取值范围.
20.(2025·上海金山·二模)已知椭圆,左右焦点分别为,上下顶点分别为,左右顶点分别为,是上异于椭圆顶点的两点.
(1)求的周长;
(2)若点在第一象限且满足的面积比的面积大,求点的横坐标的取值范围;
(3)记点在直线上的投影为,且直线的斜率是直线的斜率的3倍,试判断:过点为坐标原点三点的圆是否为定圆?若是,求出该圆的方程;若不是,请说明理由.
21.已知椭圆的左、右焦点分别为,右顶点为,上顶点为,设为上的一点.
(1)当时,求的值;
(2)若点坐标为,则在上是否存在点使的面积为,若存在,请求出所有满足条件的点的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)已知点坐标为,过点和点的直线与椭圆交于另一点,当直线与轴和轴均不平行时,有,求实数的取值范围.
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第22讲 椭圆
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01 常考题型过关练
题型01 椭圆中焦点三角形
题型02 椭圆的离心率
题型03 椭圆的实际应用
题型04 直线与椭圆的位置关系
题型05 椭圆中的定值、定点、最值问题
02 核心突破提升练
01 椭圆中焦点三角形(四边形)
1.(2025·上海浦东新·模拟预测)已知椭圆的离心率为,左、右焦点分别为,过的直线交于两点.若,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【详解】设,,
因为椭圆的离心率,则,
由,则,
即,解得,则,,
又,则,
即,
解得,所以.
故选:C.
2.(2025·上海浦东新·三模)短轴长为2,离心率的椭圆的两焦点为,,过作直线交椭圆于A,B两点,则的周长为 .
【答案】
【详解】设椭圆的长半轴长为,短半轴长为,则,
又离心率为,则,解得,
所以周长为.
故答案为:.
3.(2025·上海杨浦·三模)已知椭圆的左右焦点分别为,上下顶点分别为,,是面积为1的直角三角形,过焦点的直线交椭圆于、两点(、分别在第一、四象限).
(1)求椭圆的离心率;
(2)已知点,,求椭圆上的动点到点的最大距离;
(3)求四边形面积的取值范围.
【详解】(1)如图,设椭圆的焦距为,
易得,,,
又因为为面积为1直角三角形,,
所以椭圆的离心率.
(2)有第一问知,故椭圆方程为,
设,且,即,
,
其对称轴为,而,当,即时,
在时取得最大值,;
当,即时,
在时取得最大值,.
综上,当时,最大距离为;当时,最大距离为.
(3)设直线的方程为,
联立,消去整理得,
则,.
因为点分别在第一、四象限,
所以,即,
故,解得,
得到四边形的面积为,
,
因为,,
所以,
令,,则,
因为,所以在上单调递增,
故,即四边形面积的取值范围为.
4.如图所示,在平面直角坐标系中,椭圆的左,右焦点外别为,设是第一象限内上的一点,的延长线分别交于点.
(1)求的周长;
(2)求面积的取值范围;
(3)求的最大值.
【详解】(1)为椭圆的两焦点,且为椭圆上的点,
,从而的周长为.
由题意,得,即的周长为.
(2)由题意可设过的直线方程为
联立,消去得,
因为直线所过定点在椭圆内,则直线与椭圆必有两交点,
则,
所以,
令,
则(当时等号成立,即时)
所以,
故面积的取值范围为.
(3)设,直线的方程为:,将其代入椭圆的方程可得,
整理可得
则,得,
故.
当时,直线的方程为:,将其代入椭圆方程并整理可得
,
同理,可得,
所以
,
当且仅当时,等号成立.
若轴时,易知,
此时,
综上,的最大值为.
02椭圆的离心率
5.(2025·上海长宁·二模)椭圆具有如下光学性质:如图,分别是椭圆的左、右焦点,从点发出的光线在到达椭圆上的点P后,经过到达点的切线反射后经过点,有以下两个命题:
①若P是椭圆上除长轴端点外的一点,设法线与x轴的交点为,则
②若从发出的光线,经椭圆两次反射后,第一次回到所经过的路程为,则该椭圆的离心率为;
则以下说法正确的是( )
A.①是真命题,②是真命题 B.①是真命题,②是假命题
C.①是假命题,②是真命题 D.①是假命题,②是假命题
【答案】A
【详解】设,因为,所以,
当时,,
所以在点处的切线的斜率为,
同理可得当时,在点处的切线的斜率为,
所以椭圆在点处的切线的斜率为,
因为,所以,
因为,所以,
所以,
因为,所以,故①是真命题;
因为发出的光线在到达椭圆上的点P后,经过到达点的切线反射后经过点,
所以两次反射后,第一次回到所经过的路程为,
所以,所以,故②是真命题.
故选:.
6.设椭圆的左、右焦点分别为、,左顶点为,若椭圆的离心率为,则的值为 .
【答案】
【详解】由题意可得,则,,
由椭圆离心率为,可得,则,
所以.
故答案为:.
7.椭圆的左、右焦点分别为,过作轴的垂线交椭圆于,若为等腰直角三角形,则椭圆的离心率为 .
【答案】
【详解】令椭圆的半焦距为c,由轴,为等腰直角三角形,得,
,由椭圆的定义得,即,
所以椭圆的离心率.
故答案为:
03 椭圆的实际应用
8.(2025·上海闵行·二模)已知某星球的球心为,半径为,该星球的卫星的运行轨道是以为一个焦点的椭圆,该椭圆的离心率为,卫星运行过程中离该星球表面最近的距离为,若当卫星处于某位置时,用卫星上的光学仪器观测该星球,把光学仪器的镜头与星球表面被观测点的连线称为视线,任意两条视线所成的最大夹角称为张角,则卫星运行过程中张角的最小值为 .(精确到0.1°)
【答案】
【详解】设椭圆轨道的半长轴为,焦距为,
由题意可得,卫星运行过程中离该星球表面最近的距离为,在近日点即,又椭圆的离心率为,即,
由以上可得,
又由椭圆的光学性质可得在远日点时张角最小,
设此时张角为,则,即.
故答案为:.
9.(2025·上海杨浦·二模)如图,阿基米德椭圆规是由基座、带孔的横杆、两条互相垂直的空槽、两个可动滑块组成的一种绘图工具,横杆的一端上装有铅笔,假设两条互相垂直的空槽和带孔的横杆都足够长,将滑块固定在带孔的横杆上,令滑块在中一条空槽上滑动,滑块在另一条空槽上滑动,铅笔随之运动就能画出椭圆.当之间的距离为厘米时,若需要画出一个离心率为的椭圆,则之间的距离为 .厘米.
【答案】21
【详解】依题意,当滑块在两条空槽的交点处时,长为椭圆的短半轴长,
当滑块在两条空槽的交点处时,长为椭圆的长半轴长,则,
由椭圆的离心率为,得,解得,即,解得,
所以之间的距离为21厘米.
故答案为:21
10.中国探月工程又称“嫦娥工程”,是中国航天活动的第三个里程碑.在探月过程中,月球探测器需要进行变轨,即从一条椭圆轨道变到另一条不同的椭圆轨道上.若变轨前后的两条椭圆轨道均以月球中心为一个焦点,变轨后椭圆轨道上的点与月球中心的距离最小值保持不变,而距离最大值扩大为变轨前的4倍,椭圆轨道的离心率扩大为变轨前的2.5倍,则变轨前的椭圆轨道的离心率为 .(精确到0.01)
【答案】
【详解】设变轨前的椭圆的长半轴长为,短半轴长为,半焦距为,离心率为,
变轨后的椭圆的长半轴长为,短半轴长为,半焦距为,离心率为,
由题意可得,化简得,
即,解得(负值舍去).
故答案为:.
04 直线与椭圆的位置关系
11.考虑这样的等腰三角形:它的三个顶点都在椭圆上,且其中至少有两个顶点为椭圆的顶点.这样的等腰三角形有 个.
【答案】24
【详解】不妨设,
先讨论三角形有两个顶点为椭圆的顶点的情况,
如图1,连接,当为等腰三角形的底时,
作的垂直平分线交椭圆于两点,
连接,则为等腰三角形,满足题意,
同理当为等腰三角形的底时,
也可以各作出2个满足要求的等腰三角形,共有8个;
如图2,当为等腰三角形的腰时,以为圆心,为半径作圆,
则圆的方程为,
联立,
解得或或或,
即圆与椭圆相交于点,连接,
其中满足要求,三个顶点均为椭圆顶点,不合题意,
同理当为等腰三角形的腰时,
也可以各作出2个满足要求的等腰三角形,共有8个;
如图3,以为圆心,为半径作圆,则圆的方程为,
联立,
解得或或,
此时圆与椭圆相交于点,
连接,此时为等腰三角形,满足题意,共有2个,
如图4,以为圆心,为半径作圆,此时圆与椭圆相交于点,
连接,
此时为等腰三角形,满足题意,共有2个,
由椭圆性质可知,为椭圆中的最长弦,
所以不能作为等腰三角形的腰,而作为底时,
刚好等腰三角形的顶点为上顶点或下顶点,不合要求,
最后再算3个顶点都在椭圆顶点的情况,易知这样的等腰三角形有4个,
综上:满足要求的等腰三角形个数为.
故答案为:.
12.已知椭圆的左、右焦点分别为,,且经过点.
(1)求该椭圆的离心率;
(2)点Q为椭圆上一点,且位于第三象限,若的面积为3,求点Q的坐标;
(3)A,B,C,D是椭圆上不重合的四个点,AB与CD相交于点,且,求的取值范围.
【详解】(1)设椭圆的标准方程为,,,由已知可得,
因为点在椭圆上,所以,
又,所以,,
所以椭圆方程为,
所以;
(2)①,直线的解析式为,
因为的面积为3,所以边上的高为,
过做的平行线,则直线的解析式为,
联立方程组,
解得:或,
所以点的坐标为或;
(3)①若或垂直于轴,则,
②若和不垂直于轴,
设直线的解析式为,点,,
联立方程组,得,
从而,,
,
同理,
,
因为,所以,
综上,的取值范围是.
13.已知椭圆 为椭圆 的右焦点,过点的直线 交椭圆 于 、 两点.
(1)若直线 垂直于 轴,求椭圆 的弦 的长度;
(2)设点,当 时,求点的坐标;
(3)设点,记 、 的斜率分别为 和 ,求 的取值范围.
【详解】(1)由题意可知,,
∴,又∵当直线 垂直于 轴时,直线的方程为,
由得,,
∴弦AB的长为.
(2)∵,且直线过点F,
∴,在中,,
∴斜边PF的中点,恰为椭圆的左焦点,
∴,又由椭圆的定义可得,
∴点在线段的垂直平分线上,又在椭圆上,
∴为椭圆的上顶点或下顶点,
∴或.
(3)当直线AB的斜率不存在时,不妨设,
∴,
故;
当直线AB的斜率存在时,设斜率为,则直线AB:,设,
由得,,
∴,
∴,
化简得,
①当, ,当且仅当时等式成立;
②当,,当且仅当时等式成立;
③当,;
综上所述可得,的取值范围为.
14.已知椭圆,点、分别是椭圆的下焦点和上焦点,过点的直线与椭圆交于A、B两点.
(1)若直线平行于轴,求线段AB的长;
(2)若点A在y轴左侧,且,求直线l的方程;
(3)已知椭圆上的点C满足,是否存在直线l使得的重心在x轴上?若存在,请求出直线l的方程,若不存在,请说明理由.
【详解】(1)由题意,、,所以直线的方程是,
代入中,得,所以
(2)设,则
所以,
又,所以所以点坐标是或,
所以直线的方程是或.
(3)当直线的斜率存在时,设直线的方程为,
代入中,得,此时,
设、、,
则,所以中点.
又的重心在轴上,所以,
即,故,
因为,所以,
所以,
因为,所以,
所以,所以,
因为点在椭圆上,所以,解得或
当直线的斜率不存在时,直线的方程为,
此时、恰为长轴顶点,点为短轴顶点,满足题意.
综上所述,存在直线l使得的重心在轴上,
其方程为:或或.
05 椭圆中的定值、定点、最值问题
15.(2025·上海·模拟预测)如图1,已知椭圆Γ的方程为和椭圆其中A,B分别是椭圆τ的左右顶点.若A,B恰好为椭圆Γ的两个焦点,椭圆Γ和椭圆τ有相同的离心率.
(1)求椭圆Γ的方程;
(2)如图2,若P是椭圆τ上一点,射线AP,BP分别交椭圆于,N,连接AN,BM(P,M,N均在x轴上方).求证:NB,MA斜率之积为定值,求出这个定值;
(3)在(2)的条件下,若,且两条平行线的斜率为求正数k的值.
【详解】(1)由椭圆的方程可知,椭圆的离心率为,,
设椭圆的半焦距为,
由已知,,
所以,,
所以椭圆的方程为.
(2)设,则,的斜率即的斜率,的斜率即的斜率,
因为, ,,
所以,
所以,斜率之积为定值,且定值为.
(3)设,由于,所以,
设直线方程为,直线方程为,
联立得:,
联立,,
因为且,
所以是方程的两个实数根,恒成立
,则,
,
整理得,
,
解得,又,
所以.
16.(2025·上海浦东新·三模)设有椭圆和直线.椭圆的左、右焦点分别为、.是上位于第一象限内的一点.
(1)当时,求椭圆的离心率;
(2)若且点在直线上,求的值;
(3)设点满足,其中是点到的距离.当变化时,求的最小值.
【详解】(1)由题可知,,
,
所以椭圆的离心率为;
(2)
如图,设,
,
又,
是第一象限上的点,
,即解得,
,
由椭圆的定义知,.
(3)由椭圆的定义知.
,设,
对于每一个固定的设点到的距离为,
利用点到直线距离公式有,
由辅助角公式得,
是第一象限内的一点,
,注意到,
是第一象限的角,
设,
当时为在固定下的最小值,
由题意知对于有解,
,
两边平方可得,
要求的最小值,即求的最大值,
,当时取到.
17.(2025·上海·三模)在平面直角坐标系中,为坐标原点,是椭圆的左焦点,若与椭圆上任一点距离的最大值为.
(1)求椭圆的离心率;
(2)若为椭圆的上顶点,为椭圆上的点,是以为直角顶点的等腰直角三角形,求满足条件的的个数,并说明理由.
(3)若斜率为的直线交椭圆于、两点,为以线段为直径的圆上一点,求的最大值.
【详解】(1)依题意有,解得.
所以离心率.
(2)不妨设直线方程为,代入,
整理得,可得,所以,
将带入得,
由得,
所以,
解得
所以满足条件的的个数是3个.
(3)设直线,设,
联立,得,
所以,所以.
所以,所以的中点为,
所以
又的轨迹是以为圆心,半径的圆,
所以.
令,
记,
又,所以时,.
18.已知椭圆:,直线经过椭圆的右顶点且与椭圆交于另一点,设线段的中点为.
(1)求椭圆的焦距和离心率;
(2)若,求直线的方程;
(3)过点再作一条直线与椭圆交于点,线段的中点为. 若,则直线是否经过定点?若经过定点,求出定点坐标;若不经过定点,请说明理由.
【详解】(1)由得,所以焦距,离心率 .
(2)
,设直线的方程,
与椭圆:,联立得:,
整理得:,,
因为点与点不重合,为中点,所以,
代入方程,解得,所以可得点,
于是由得,直线的方程:.
(3)
①当直线斜率存在时,设方程为:,与椭圆:,
联立,得:,
整理得:,
设,由韦达定理得,
且,化简得,
又,从而,,
由可得,从而,
又因为,,
所以上式化为:
整理得:,
韦达定理代入:,
化简得:.
,所以或
当时,直线为:,
直线经过点,舍去;
当时,直线为:,
此时成立,直线经过定点
②当直线斜率不存在时,设,,
则,,,
代入,得
与联立得:解得
此时直线也经过点.
综上,直线经过定点.
一、单选题
1.已知椭圆 的右焦点为 , 点 是椭圆上三个不同的点, 则 “ 成等差数列” 是 “”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【详解】由题设有,
故
,
而,故,同理,,
若 成等差数列,则,故,
若,则即,
故 成等差数列,
故“ 成等差数列” 是 “”的充要条件,
故选:C
2.定义曲线:为椭圆:的“倒曲线”,给出以下三个结论:①曲线有对称轴,②曲线有对称中心,③曲线与椭圆有公共点.其中正确的结论个数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】曲线:上取点,则该点关于轴对称的点也在曲线,故曲线关于轴对称,同理可证曲线关于轴对称,则该点关于原点对称点也在曲线,故曲线关于原点对称,故①②正确;曲线:,则,而椭圆:中,,故曲线与椭圆无公共点,③错误;综上,正确的有2个,
故选:C.
3.已知平面直角坐标系中的直线、.设到、距离之和为的点的轨迹是曲线,到、距离平方和为的点的轨迹是曲线,其中.则、公共点的个数不可能为( )
A.0个 B.4个 C.8个 D.12个
【答案】D
【详解】由题意,直线与直线相互垂直,设曲线上的点为,满足,即,
则当,时,;
当,时,;
当,时,;
当,时,,
所以曲线是以、、、为顶点的矩形,
设曲线上的点为,满足,即,
所以是椭圆,
所以二者公共点的个数只可能是0、4、8个,
故选:D
4.设是椭圆的上顶点,是上的一个动点.当运动到下顶点时,取得最大值,则的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设,,因为,,
所以,,
由题意知当时,取得最大值,所以,可得,即,则.
故选:B.
5.将曲线()与曲线()合成的曲线记作.设为实数,斜率为的直线与交于两点,为线段的中点,有下列两个结论:①存在,使得点的轨迹总落在某个椭圆上;②存在,使得点的轨迹总落在某条直线上,那么( ).
A.①②均正确 B.①②均错误
C.①正确,②错误 D.①错误,②正确
【答案】C
【详解】设,,,则.
对①,当时,,,易得,故两式相减有,易得此时,故,所以,即.代入可得,所以,故存在,使得点的轨迹总落在椭圆上.故①正确;
对②,, .由题意,若存在,使得点的轨迹总落在某条直线上,则,,
两式相减有,即,又,故,即,又,故若存在,使得点的轨迹总落在某条直线上,则为常数.即为定值,因为分子分母次数不同,故若为定值则恒成立,即,无解.即不存在,使得点的轨迹总落在某条直线上
故选:C
二、填空题
6.到点距离之和为10的动点的轨迹方程为 .
【答案】
【详解】依题意,,
则点的轨迹是以为左右焦点,长轴长的椭圆,
由,得,
所以动点的轨迹方程为.
故答案为:
7.设椭圆,直线l过的左顶点A交y轴于点P,交于点Q,若为等腰三角形(O为坐标原点),且Q是的中点,则的长轴长等于 .
【答案】
【详解】设,由题意可得:,
因为Q是的中点,所以
∴,∴,
代入椭圆方程可得:,解得,∴椭圆的长轴长等于
故答案为:.
8.定义椭圆的焦距与实轴之比称之为离心率,则椭圆(为参数)的离心率为
【答案】
【详解】椭圆(为参数)的普通方程为:,
则,
所以椭圆的离心率为,
故答案为:
9.已知椭圆:的左、右两个焦点分别为、,过的直线交椭圆于两点.若是等边三角形,则的值等于 .
【答案】
【详解】因为是等边三角形,故,故关于轴对称,故轴.故,,故,又,故,故,即,所以,
故答案为:
10.设椭圆的左、右两焦点分别为,,是上的点,则使得是直角三角形的点的个数为 .
【答案】6
【详解】由椭圆性质知:当为上下顶点时最大,此时,,
所以,故焦点三角形中最大为,故有2个;
又、对应的直角三角形各有2个;
综上,使得是直角三角形的点的个数为6个.
故答案为:6
11.已知,两点在对称轴为坐标轴的椭圆上,则椭圆的标准方程为 .
【答案】
【详解】当焦点在轴上时,设椭圆的标准方程为,
又因,在椭圆上,所以,解得,,
此时,,故舍弃.
当焦点在轴上时,设椭圆的标准方程为,
又因,在椭圆上,所以,解得,,所以椭圆的标准方程为.
故答案为:.
12.已知椭圆的右焦点为,其中,则 .
【答案】
【详解】椭圆,即,焦点在轴上,
所以
,
所以.
故答案为:
13.已知曲线的焦距是10,曲线上的点到一个焦点的距离是2,则点到另一个焦点的距离为 .
【答案】或10.
【详解】由题意,曲线的半焦距为5,若曲线是焦点在x轴上的椭圆,则a>16,所以,而椭圆上的点到一个焦点距离是2,则点到另一个焦点的距离为;
若曲线是焦点在y轴上的椭圆,则0<a<16,所以,舍去;
若曲线是双曲线,则a<0,容易判断双曲线的焦点在y轴,所以,不妨设点P在双曲线的上半支,上下焦点分别为,因为实半轴长为4,容易判断点P到下焦点的距离的最小值为4+5=9>2,不合题意,所以点P到上焦点的距离为2,则它到下焦点的距离.
故答案为:或10.
14.已知是椭圆的两个焦点,P是椭圆E上任一点,则的取值范围是
【答案】
【详解】由,,解得:,所以,不妨令,,因为P是椭圆E上任一设点,设(),则,即,其中,因为,所以,,所以的取值范围是.
故答案为:
15.已知椭圆的左、右焦点分别为,为椭圆上一点,且,若此椭圆的离心率为,则的大小为 .
【答案】
【详解】如图,设,则,因,故,
由余弦定理,,
即,
将代入,整理得:,
解得,则有,,
由正弦定理:,即,
解得,
因,故.
故答案为:.
16.已知,为椭圆:的左右焦点,A为的上顶点,直线l经过点且与交于B,C两点;若l垂直平分线段,则△ABC的周长是 .
【答案】
【详解】如图,连接,
因为l垂直平分线段,
所以,
所以△ABC的周长为,
由题意得,则
的中点为,,
所以直线的斜率为,
所以直线的方程为,
因为直线过,
所以,解得,
所以,
所以△ABC的周长为,
故答案为:.
17.已知椭圆与双曲线有公共的焦点,为右焦点,为坐标原点,双曲线的一条渐近线交椭圆于点,且点在第一象限,若,则椭圆的离心率等于 .
【答案】
【详解】设椭圆的右焦点为,依题意可得,
双曲线的一条渐近线为,
因为,所以,
由,解得,即,又点在椭圆上,
所以,即,
即,即,即,
即,即,
即,即,
即,解得或(舍去),
所以椭圆方程为,则,所以椭圆的离心率.
故答案为:
三、解答题
18.(2025·上海普陀·二模)设,点分别是椭圆的上顶点与右焦点,且,直线经过点与交于两点,是坐标原点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若,点是轴上的一点,且的面积为,求点的坐标;
(3)若点在直线上,向量在直线上的投影为向量,证明.
【详解】(1),
直线l过所以右焦点,即,
所以,椭圆方程为.
(2)当,直线,,
解得,
,
设,到直线距离,
由面积,得或,
即或 .
(3)
设,
因为向量在直线上的投影为向量,故,
故直线的斜率为,故直线的方程为,故,
而,
故,
联立,
,,
故,
设,设,
由双勾函数的性质可得在为增函数,
故,故,
.
19.(2025·上海黄浦·三模)在平面直角坐标系中,椭圆,左右焦点分别是,,点A是椭圆上的任意一点,A到原点O的距离最大为.
(1)若面积的最大值为1,求椭圆的表达式;
(2)若,过点A(异于顶点)作长轴的垂线,垂足为M,连接AO并延长交椭圆于另一点B,连接BM交椭圆于另一点C,证明:;
(3)在(2)的条件下,过点A作不经过的直线l,其斜率为k,交椭圆于另一点D,到直线l的距离为d.如果直线、l、的斜率依次成等差数列,求d的取值范围.
【详解】(1)依题意,,解得,
所以椭圆的方程为
(2)设,则,
由,得,直线的斜率分别为,
则,,
因此,即,所以.
(3)当直线的方程为,由,得,
,即,
椭圆左、右焦点,设,
由直线的斜率依次成等差数列,得,
又,则,
化简并整理得:,若,则直线:过点,不符合题意,
则,即,此时,整理得,
因此,解得,记点到直线的距离为,
则,
令,在上单调递减,则,
所以d的取值范围是.
20.(2025·上海金山·二模)已知椭圆,左右焦点分别为,上下顶点分别为,左右顶点分别为,是上异于椭圆顶点的两点.
(1)求的周长;
(2)若点在第一象限且满足的面积比的面积大,求点的横坐标的取值范围;
(3)记点在直线上的投影为,且直线的斜率是直线的斜率的3倍,试判断:过点为坐标原点三点的圆是否为定圆?若是,求出该圆的方程;若不是,请说明理由.
【详解】(1)由椭圆,
得,所以,
所以的周长为;
(2)设,
由,得,
所以,即,
又因为,所以,
解得,
即点的横坐标的取值范围为;
(3),
设直线的方程为,直线的方程为,
联立,消得,
则,所以,所以,
故,
联立,消得,
则,所以,所以,
故,
当,即时,
,
则直线的方程为,
即,过定点,
当,即时,
此时,直线过定点,
设,因为,
所以过点为坐标原点三点的圆即为过点为坐标原点三点的圆,
因为过原点,点,点,
所以过点为坐标原点三点的圆是定圆.
21.已知椭圆的左、右焦点分别为,右顶点为,上顶点为,设为上的一点.
(1)当时,求的值;
(2)若点坐标为,则在上是否存在点使的面积为,若存在,请求出所有满足条件的点的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)已知点坐标为,过点和点的直线与椭圆交于另一点,当直线与轴和轴均不平行时,有,求实数的取值范围.
【详解】(1)由椭圆方程知:,,,则,
设,,解得:,即,
由椭圆定义知:.
(2)由(1)知:,
,;
若存在点,使的面积为,
则点到直线的距离,
,直线方程为:,即,
设平行于直线且到直线的距离为的直线方程为,
,解得:或;
当时,直线方程为,
由得:,解得:或,
或,点或;
当时,直线方程为,
由得:,方程无解,
即直线与椭圆无交点,此时不存在满足题意的点;
综上所述:存在满足条件的点,点坐标为或.
(3)由题意可设直线,,,
由得:,
,即,,,
设线段中点为,则,,
,又为中点,,
,,即,,
直线与轴和轴均不平行,,,
,整理可得:,
,,解得:,
所以实数的取值范围为.
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