圆锥曲线:以椭圆为背景的面积问题、斜率问题、向量问题专项训练-2025-2026学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册

2025-11-06
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圆锥曲线:以椭圆为背景的面积问题、斜率问题、向量问题专项训练 圆锥曲线:以椭圆为背景的面积问题、斜率问题、向量问题专项训练 考点目录 以椭圆为背景的面积问题 以椭圆为背景的斜率问题 以椭圆为背景的向量问题 考点一 以椭圆为背景的面积问题 例1.(24-25高三上·甘肃白银·阶段练习)在直角坐标系中,,分别是,轴上一点,且.动点满足,点的轨迹为. (1)求曲线的方程; (2)过点的直线与曲线交于,两点,求面积的最大值. 【答案】(1) (2)1 【详解】(1)由题意, ,分别是,轴上一点,且. 动点满足, 设,,, ∴,,, 即 ∴,解得:, ∴曲线的方程为:. (2)由题意及(1)得, 在中, 过点的直线与曲线交于,两点, 易知直线的斜率存在,设其方程为,即,设,, 由消去得, 由,得, ,. 设点到直线距离为,的面积为, ,解得: 设,则, , 当且仅当时取等号, ∴面积的最大值为1. 例2.(24-25高二上·新疆乌鲁木齐·期末)已知焦点在x轴上的椭圆C的长轴长是短轴长的3倍,且椭圆C经过点,过点的直线l交椭圆C于A,B两点. (1)求椭圆C的标准方程与离心率; (2)当直线l的倾斜角是时,求的面积. 【答案】(1),; (2). 【详解】(1)设椭圆的标准方程为:, 依题意,,解得, 所以椭圆的标准方程为:,离心率. (2)依题意,直线的方程为,设, 由消去得,,, 所以的面积. 例3.(24-25高三上·贵州铜仁·期末)在平面直角坐标系中,椭圆的离心率是,上的点到两焦点的距离之和等于4. (1)求椭圆的方程; (2)过焦点作斜率为1的直线与椭圆相交于两点.求的面积. 【答案】(1) (2) 【详解】(1)由椭圆的定义知,则 由,得,故. ∴椭圆C的方程为. (2)设,由(1)知,则的方程为, 由得, 显然,, ∴. ∵点到直线的距离, ∴,故的面积为. 例4.(24-25高三上·河南漯河·期末)已知椭圆的离心率为,且过点为坐标原点,为椭圆的右顶点. (1)求的方程; (2)过点斜率为的直线交椭圆于另一点,求的面积; (3)在(2)的条件下,若点为椭圆上不与点重合的点,且的面积与的面积相等,求点的坐标. 【答案】(1) (2) (3). 【详解】(1)根据离心率以及点的坐标可得,解得, 可知椭圆的方程为; (2)直线方程为:,令得:, 记, 由,得. 的面积. (3)在(2)的条件下,,如下图所示:    易知点到直线的距离 的面积与的面积相等,则与到直线的距离相等, 设到直线距离为的点在直线上, 则,解得或, 当时,由得(舍)或. 因此可得. 当时,联立,此时无解. 综上,点坐标为. 变式1.(24-25高二下·浙江丽水·期末)已知椭圆的方程为,椭圆的左、右焦点分别为、,过的直线与椭圆交于P、Q两点(P、Q均不在x轴上). (1)若椭圆的离心率为,求的值; (2)若,左顶点为,求的面积的最大值. 【答案】(1) (2) 【详解】(1)∵椭圆的离心率为, ∴, 解得. (2)时,,故,所以,, 、均不在轴上,故直线的斜率不为0, 设直线的方程为,,, 联立与得, 因, 由韦达定理,,, 所以, 又,故的面积, 而, 当且仅当,即时等号成立, 所以的面积的最大值为. 变式2.(2025·贵州黔南·三模)已知,分别是椭圆的左、右焦点,,分别是椭圆的左、右顶点,点,在椭圆上,且不与两点重合. (1)当四边形为平行四边形时,请写出点,的位置关系(说明理由即可,不需证明). (2)在(1)的条件下,若,且. (i)求椭圆的方程; (ii)若点在直线上,且,,求的面积. 【答案】(1)点,关于原点对称 (2)(i);(ii) 【详解】(1)因为四边形为平行四边形,,分别是椭圆的左、右顶点, 则的中点为坐标原点,又点,在椭圆上, 又因为椭圆为中心对称图形,所以点,关于原点对称; (2)(i)由对称性可知,又,所以, 由椭圆的定义可知,即,所以, 设,则, 因为点在椭圆上,所以,所以, 又,所以,即,所以, 解得, 所以椭圆方程为; (ii)如图,过点作,垂足为,直线与轴交于点, 因为,所以,又, 所以, 所以,所以,又,,, 所以,, 所以,又点在椭圆上,所以,解得, 不妨取,则,所以, 又, 所以 ; 由对称性,可得,,或,, 或,,时,同理可得, 综上可得. 变式3.(24-25高二下·河南濮阳·期末)已知椭圆的离心率为,上顶点为. (1)求的方程; (2)过点的直线与交于两点,点在第二象限,点在轴的下方,直线分别与轴交于点. (ⅰ)证明:; (ⅱ)求四边形面积的最大值. 【答案】(1); (2)(ⅰ)证明见解析;(2). 【详解】(1)由已知,,结合,∴,, 故椭圆的方程为. (2) (ⅰ)由过点的直线与椭圆交于不同的两点, 可知直线的斜率一定存在且不为零, 设直线的方程为,即,设,, 联立方程组,可得, ,即, 又, 又,同理, 故 , 所以中点的横坐标为,故的中垂线过,则. (ⅱ)故 , 当且仅当即时,等号成立, 故四边形面积的最大值为4. 变式4.(24-25高三下·云南·期中)已知动点到点 的距离和它到直线 的距离的比为 ,记点 的轨迹为曲线 . (1)求 的方程; (2)若 分别与 轴正半轴交于点 ,与 轴正半轴交于点 ,点 为 上任一点且在第三象限. 设 与 轴交于点 与 轴交于点 ,求四边形 的面积. 【答案】(1) (2) 【详解】(1)设动点, 由题意得:,化简得:, 所以的方程为; (2)设点,且,,,如图 所以直线,令得:, 直线,令得:, 所以,, 所以四边形的面积 , 所以四边形ABMN的面积为. 考点二 以椭圆为背景的斜率问题 例1.(2025·贵州黔南·模拟预测)如图,圆是圆内一个定点,是圆上任意一点.线段的垂直平分线和半径相交于点,当点在圆上运动时,记动点的轨迹为曲线. (1)求曲线的方程; (2)设曲线与轴从左到右的交点为点,点为曲线上异于的动点,设交直线于点,连结交曲线于点,直线的斜率分别为. (ⅰ)求证:为定值; (ⅱ)证明:直线经过轴上的定点,并求出该定点的坐标. 【答案】(1) (2); 【详解】(1)由题意可知,, 由椭圆定义可得,点N的轨迹是以E, F为焦点的椭圆, 且长轴长,焦距, 所以, 因此曲线C方程为. (2)(ⅰ)设,,, 由题可知,,如下图所示, 则,, 而,于是, 所以, 又,则, 因此为定值; (ⅱ)由题意可知,直线PQ不可能与轴平行, 设直线PQ的方程为,,,知, 由,得, ,得 所以 由(i)可知,, 即, 将代入化简得,化简得解得舍或, 所以直线PQ的方程为, 因此直线PQ经过定点 例2.(24-25高二下·湖南邵阳·期末)已知椭圆:的长轴长为4,离心率,过E的右焦点F且不与y轴垂直的直线与椭圆E相交于A,B两点. (1)求E的标准方程; (2)若点,设直线的斜率分别为,求证:; (3)若点C,D分别为E的左、右顶点,直线与的交点为Q,求点Q的轨迹方程. 【答案】(1) (2)证明见解析 (3) 【详解】(1)解:由椭圆的长轴长为4,离心率, 可得,解得,又由,可得, 所以椭圆E的标准方程为. (2)解:由题意知,直线的斜率不为0,不妨设直线的方程为, 且,联立方程组,整理得, 则有且, 故. (3)解:设点,由题意知点A和点B均不在x轴上,所以, 则直线的方程为,①  直线的方程为,② 由①②消去y得, 即, 又由,代入可得, 解得,所以点点的轨迹方程是. 例3.(2025·四川绵阳·模拟预测)在平面直角坐标系中,为坐标原点,椭圆的左,右焦点分别为,,抛物线的焦点为,,的面积为1. (1)求椭圆、抛物线的标准方程; (2)过点的直线分别与抛物线交于,两点,与椭圆交于,两点,设直线的斜率分别是,,,.证明:为定值. 【答案】(1)椭圆,抛物线 (2)证明见解析 【详解】(1)根据题意作图如下: 由已知得,又,分别为椭圆的左、右焦点,且, 则,所以点在椭圆上,所以. 又,且,解得,所以. 所以椭圆的标准方程为,抛物线的标准方程为. (2)证明:根据题意作图如下: 当直线斜率不存在,即时,直线与抛物线只有一个交点,不符合题意. 设直线的方程为, 联立,消去得, 所以,,且, 联立,消去得, 所以,,且. 故 , 又因为,所以, 所以. 综上,为定值. 变式1.(25-26高三上·四川南充·阶段练习)已知椭圆:的两个焦点与短轴的一个端点是等腰直角三角形的三个顶点,且椭圆过,直线:与椭圆交于、. (1)求椭圆的标准方程; (2)设直线、的斜率分别为、,求两直线斜率的值. 【答案】(1) (2) 【详解】(1)由题意可知,解得, 故椭圆的标准方程为; (2)设,, 联立,消去得, ,解得, ,, 则、, , 故两直线斜率.    变式2.(25-26高三上·重庆·阶段练习)已知点为椭圆上的动点,为过点且垂直于轴的直线上一点,且点纵坐标为点纵坐标的2倍. (1)求点的轨迹; (2)过点作斜率为的直线交于点,且点在以为直径的圆外,求的取值范围. 【答案】(1) (2) 【详解】(1)设,则有,又 所以,即. 故点的轨迹为. (2)设直线为,与椭圆联立有: ,消元得, 设,则有, 且有, 由,解得.又点在以为直径的圆外, 所以,解得, 所以,又,所以. 即的取值范围为. 变式3.(2025·河北·模拟预测)椭圆的右焦点与抛物线的焦点相同,点为与的一个交点. (1)求椭圆与抛物线的方程; (2)抛物线的切线与椭圆交于,两点. (i)求直线斜率的取值范围; (ii)已知点,求面积的最大值. 【答案】(1)抛物线方程为,椭圆的方程为 (2)(i);(ii) 【详解】(1)由题意点在抛物线上, 得,所以抛物线方程为, 则抛物线的焦点为, 又因为椭圆的右焦点与抛物线的焦点相同, 所以的右焦点为,故. 又点在上,得, 解得,,则椭圆的方程为. (2)(i)设切线的方程,并分别与椭圆和抛物线联立, 得,整理得, 由题意得, 设,, 则,. ,得, 直线与抛物线相切,得. 又因为,所以, 解得(舍)或,得或, 所以切线斜率的取值范围为. (ii)由(i)得,, 点到直线的距离为, 所以面积,又, . 得当时,即满足条件,此时的面积最大为. 变式4.(25-26高三上·安徽·开学考试)已知椭圆:过点,其离心率为.四边形的顶点均在椭圆上,直线过的左焦点,对角线,交点为椭圆的右焦点. (1)求椭圆的方程; (2)若,的斜率存在且分别为,,求证:为定值; (3)过点作,垂足为,求的最大值. 【答案】(1); (2)证明见解析; (3). 【详解】(1)由已知得,即,得, 故, 所以椭圆的方程为. (2)由(1)可得, 由题意知均存在且不等于0, 则设直线的方程为:, 则. 设直线方程为: 与椭圆方程联立得:,, 所以,因为, 故,因此. 同理. 斜率为 , 故. (3)由(2)知:直线的方程为:, 即 所以直线过定点. 因为,由几何意义知:, 故的最大值为.    考点三 以椭圆为背景的向量问题 例1.(2024·福建泉州·模拟预测)椭圆的左、右焦点分别为为椭圆上第一象限内的一点,且与轴相交于点,离心率,若,则(    ) A. B. C. D. 【答案】D 【详解】,,则,所以,, 椭圆方程化为, ,因此在圆上, 由,解得,在第一象限,则, ,则, 故选:D. 例2.(24-25高二上·重庆·期中)椭圆的右顶点为A,上顶点为,,点为椭圆上一点且,则的值为(    ) A. B. C. D.2 【答案】A 【详解】椭圆的右顶点,上顶点, 设,则, 由可得,解得,即, 又由,则, 将代入椭圆方程,得, 即,解得或(舍),所以. 故选:A. 例3.(2024·上海闵行·一模)已知、分别为椭圆的左、右焦点,过的直线交椭圆于、两点.若,则 . 【答案】 【详解】椭圆,则、, 设,因为,即, 即,又,解得,不妨取, 则的方程为,由,解得或, 所以, 所以,, 所以. 故答案为:. 例4.(2024·浙江温州·模拟预测)椭圆的右焦点是F, 过F的直线交椭圆C于A,B两点.点O是坐标原点,若直线AB上存在异于F的点P,使得,则的取值范围是 . 【答案】 【详解】由题意可知:,则, 因为直线AB过F,可知直线AB与椭圆必相交, 若直线AB的斜率为0,即直线AB为x轴,不妨设, 则, 因为,则,解得, 当,此时点即为点,不合题意; 当,此时点,; 若直线AB的斜率不为0,设, 则, 联立方程,消去x得, 则, 因为,则, 可得, 整理得,则,, 即, 可得, 因为,则,当且仅当,即时,等号成立, 可得,所以; 综上所述:的取值范围是. 故答案为:. 例5.(24-25高二上·黑龙江哈尔滨·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为,且过点. (1)求椭圆的方程; (2)设过点的直线与椭圆交于不同的两点,且,求直线的斜率. 【答案】(1) (2) 【详解】(1)由可知,,则,即, 则椭圆的方程为, 将点代入椭圆方程可得, 解得,, 故椭圆的方程为; (2)由题意可知直线的斜率存在且不为, 设直线的方程为,且,, 将直线方程与椭圆方程联立,得, ,化简得,解得或, ,, 由可知,所以,, 所以,化简得 ,解得, 所以直线的斜率为. 例6.(24-25高二上·福建莆田·阶段练习)已知椭圆离心率,设点M和N分别是椭圆上不同的两动点. (1)求椭圆C的标准方程; (2)若直线MN过点,且,线段MN的中点为P,求直线OP的斜率的取值范围. 【答案】(1) (2) 【详解】(1)因为, 故椭圆C的标准方程为; (2)由题意可知直线MN的斜率存在且不为0,设其方程为, 联立,得, 由,得; 设,则, 则, 因为,所以, 即, 设直线OP的斜率为, 因为,两式相减得,即, 则, 故直线OP的斜率的取值范围为. 变式1.(25-26高二上·安徽阜阳·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,点在直线上,,为坐标原点,则=(    ) A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】C 【详解】设,则, 因为,所以,所以, 所以, 故选:C. 变式2.(24-25高二上·四川巴中·阶段练习)已知椭圆的右顶点为A,左焦点为F,若该椭圆的上顶点到焦点的距离为2,离心率,若点M为椭圆上任意一点,则的取值范围是 . 【答案】 【详解】因为椭圆的上顶点到焦点的距离为2,所以, 因为离心率,所以,所以,所以椭圆的方程为. 设,则, 因为,所以 . 因为,所以,即的取值范围是. 故答案为: 变式3.(24-25高二上·甘肃陇南·阶段练习)已知,是椭圆的两个焦点,是椭圆上在第一象限内的点,若的面积为,则 . 【答案】/0.25 【详解】 由题知,,则,则, 则,,,. 故答案为:. 变式4.(24-25高二上·浙江绍兴·期中)已知点在椭圆上,过点作斜率为1的直线与椭圆交于A,B两点. (1)求椭圆C的方程; (2)求的值. 【答案】(1); (2). 【详解】(1)由题意,故椭圆方程为; (2)由题意,联立椭圆方程得, 整理得,显然,则,, 所以, 由. 变式5.(24-25高二下·上海·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点,过点且与垂直的直线交轴负半轴于点,且. (1)求证:是等边三角形; (2)若过、、三点的圆恰好与直线相切,求此时椭圆的方程; (3)若,直线过且与椭圆交于,两点,,且,求的斜率. 【答案】(1)证明见解析 (2) (3) 【详解】(1)设,由,, 则,, 因为,所以,解得:, 故,由,, 则,即, 所以,则, 又因为,所以是等边三角形; (2)由(1)知,,故,此时点, 又为直角三角形,故其外接圆圆心为,半径为, 所以,解得:,,, 所以椭圆的方程为: (3)若,则,, 所以椭圆的方程为: 则,,, ①当直线与轴重合时,则,,所以,不满足题意. ②设直线方程为,,, 则,,, 则 由,化简得:, 则有, 因为, 所以, 因为,,化简得:, 即, 即,则, 所以直线的斜率 2 学科网(北京)股份有限公司 $圆锥曲线:以椭圆为背景的面积问题、斜率问题、向量问题专项训练 圆锥曲线:以椭圆为背景的面积问题、斜率问题、向量问题专项训练 考点目录 以椭圆为背景的面积问题 以椭圆为背景的斜率问题 以椭圆为背景的向量问题 考点一 以椭圆为背景的面积问题 例1.(24-25高三上·甘肃白银·阶段练习)在直角坐标系中,,分别是,轴上一点,且.动点满足,点的轨迹为. (1)求曲线的方程; (2)过点的直线与曲线交于,两点,求面积的最大值. 例2.(24-25高二上·新疆乌鲁木齐·期末)已知焦点在x轴上的椭圆C的长轴长是短轴长的3倍,且椭圆C经过点,过点的直线l交椭圆C于A,B两点. (1)求椭圆C的标准方程与离心率; (2)当直线l的倾斜角是时,求的面积. 例3.(24-25高三上·贵州铜仁·期末)在平面直角坐标系中,椭圆的离心率是,上的点到两焦点的距离之和等于4. (1)求椭圆的方程; (2)过焦点作斜率为1的直线与椭圆相交于两点.求的面积. 例4.(24-25高三上·河南漯河·期末)已知椭圆的离心率为,且过点为坐标原点,为椭圆的右顶点. (1)求的方程; (2)过点斜率为的直线交椭圆于另一点,求的面积; (3)在(2)的条件下,若点为椭圆上不与点重合的点,且的面积与的面积相等,求点的坐标. 变式1.(24-25高二下·浙江丽水·期末)已知椭圆的方程为,椭圆的左、右焦点分别为、,过的直线与椭圆交于P、Q两点(P、Q均不在x轴上). (1)若椭圆的离心率为,求的值; (2)若,左顶点为,求的面积的最大值. 变式2.(2025·贵州黔南·三模)已知,分别是椭圆的左、右焦点,,分别是椭圆的左、右顶点,点,在椭圆上,且不与两点重合. (1)当四边形为平行四边形时,请写出点,的位置关系(说明理由即可,不需证明). (2)在(1)的条件下,若,且. (i)求椭圆的方程; (ii)若点在直线上,且,,求的面积. 变式3.(24-25高二下·河南濮阳·期末)已知椭圆的离心率为,上顶点为. (1)求的方程; (2)过点的直线与交于两点,点在第二象限,点在轴的下方,直线分别与轴交于点. (ⅰ)证明:; (ⅱ)求四边形面积的最大值. 变式4.(24-25高三下·云南·期中)已知动点到点 的距离和它到直线 的距离的比为 ,记点 的轨迹为曲线 . (1)求 的方程; (2)若 分别与 轴正半轴交于点 ,与 轴正半轴交于点 ,点 为 上任一点且在第三象限. 设 与 轴交于点 与 轴交于点 ,求四边形 的面积. 考点二 以椭圆为背景的斜率问题 例1.(2025·贵州黔南·模拟预测)如图,圆是圆内一个定点,是圆上任意一点.线段的垂直平分线和半径相交于点,当点在圆上运动时,记动点的轨迹为曲线. (1)求曲线的方程; (2)设曲线与轴从左到右的交点为点,点为曲线上异于的动点,设交直线于点,连结交曲线于点,直线的斜率分别为. (ⅰ)求证:为定值; (ⅱ)证明:直线经过轴上的定点,并求出该定点的坐标. 例2.(24-25高二下·湖南邵阳·期末)已知椭圆:的长轴长为4,离心率,过E的右焦点F且不与y轴垂直的直线与椭圆E相交于A,B两点. (1)求E的标准方程; (2)若点,设直线的斜率分别为,求证:; (3)若点C,D分别为E的左、右顶点,直线与的交点为Q,求点Q的轨迹方程. 例3.(2025·四川绵阳·模拟预测)在平面直角坐标系中,为坐标原点,椭圆的左,右焦点分别为,,抛物线的焦点为,,的面积为1. (1)求椭圆、抛物线的标准方程; (2)过点的直线分别与抛物线交于,两点,与椭圆交于,两点,设直线的斜率分别是,,,.证明:为定值. 变式1.(25-26高三上·四川南充·阶段练习)已知椭圆:的两个焦点与短轴的一个端点是等腰直角三角形的三个顶点,且椭圆过,直线:与椭圆交于、. (1)求椭圆的标准方程; (2)设直线、的斜率分别为、,求两直线斜率的值. 变式2.(25-26高三上·重庆·阶段练习)已知点为椭圆上的动点,为过点且垂直于轴的直线上一点,且点纵坐标为点纵坐标的2倍. (1)求点的轨迹; (2)过点作斜率为的直线交于点,且点在以为直径的圆外,求的取值范围. 变式3.(2025·河北·模拟预测)椭圆的右焦点与抛物线的焦点相同,点为与的一个交点. (1)求椭圆与抛物线的方程; (2)抛物线的切线与椭圆交于,两点. (i)求直线斜率的取值范围; (ii)已知点,求面积的最大值. 变式4.(25-26高三上·安徽·开学考试)已知椭圆:过点,其离心率为.四边形的顶点均在椭圆上,直线过的左焦点,对角线,交点为椭圆的右焦点. (1)求椭圆的方程; (2)若,的斜率存在且分别为,,求证:为定值; (3)过点作,垂足为,求的最大值. 考点三 以椭圆为背景的向量问题 例1.(2024·福建泉州·模拟预测)椭圆的左、右焦点分别为为椭圆上第一象限内的一点,且与轴相交于点,离心率,若,则(    ) A. B. C. D. 例2.(24-25高二上·重庆·期中)椭圆的右顶点为A,上顶点为,,点为椭圆上一点且,则的值为(    ) A. B. C. D.2 例3.(2024·上海闵行·一模)已知、分别为椭圆的左、右焦点,过的直线交椭圆于、两点.若,则 . 例4.(2024·浙江温州·模拟预测)椭圆的右焦点是F, 过F的直线交椭圆C于A,B两点.点O是坐标原点,若直线AB上存在异于F的点P,使得,则的取值范围是 . 例5.(24-25高二上·黑龙江哈尔滨·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为,且过点. (1)求椭圆的方程; (2)设过点的直线与椭圆交于不同的两点,且,求直线的斜率. 例6.(24-25高二上·福建莆田·阶段练习)已知椭圆离心率,设点M和N分别是椭圆上不同的两动点. (1)求椭圆C的标准方程; (2)若直线MN过点,且,线段MN的中点为P,求直线OP的斜率的取值范围. 变式1.(25-26高二上·安徽阜阳·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,点在直线上,,为坐标原点,则=(    ) A.1 B.2 C.3 D.4 变式2.(24-25高二上·四川巴中·阶段练习)已知椭圆的右顶点为A,左焦点为F,若该椭圆的上顶点到焦点的距离为2,离心率,若点M为椭圆上任意一点,则的取值范围是 . 变式3.(24-25高二上·甘肃陇南·阶段练习)已知,是椭圆的两个焦点,是椭圆上在第一象限内的点,若的面积为,则 . 变式4.(24-25高二上·浙江绍兴·期中)已知点在椭圆上,过点作斜率为1的直线与椭圆交于A,B两点. (1)求椭圆C的方程; (2)求的值. 变式5.(24-25高二下·上海·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点,过点且与垂直的直线交轴负半轴于点,且. (1)求证:是等边三角形; (2)若过、、三点的圆恰好与直线相切,求此时椭圆的方程; (3)若,直线过且与椭圆交于,两点,,且,求的斜率. 2 学科网(北京)股份有限公司 $

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