10.2 椭圆 讲义——2026届高三数学一轮复习
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摘要:
该高中数学讲义聚焦椭圆核心考点,涵盖定义、标准方程、几何性质及四大题型,按“定义性质—题型方法—强化训练”逻辑架构知识体系,通过考点梳理、方法提炼、真题演练环节,帮助学生构建解题框架,突破重点难点,体现复习的系统性与针对性。
资料以数学思维培养为核心,针对焦点三角形、离心率等高频考点提炼公式与解题策略,如用定义法求方程、构造齐次式求离心率,设置分层训练题组。通过典例精讲与即时反馈,提升学生运算推理能力,为教师把控复习节奏、学生高效备考提供有力支撑。
内容正文:
§10.2 椭圆
目录
题型1:求椭圆的标准方程 3
题型2:焦点三角形问题 4
题型3:椭圆的离心率 5
求离心率 5
求离心率的取值范围 7
题型4:与椭圆有关的最值、范围问题 9
【强化训练】 12
1.
椭圆的定义
平面内与两个定点的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距,焦距的一半称为半焦距。
2. 椭圆的标准方程和几何性质
图形
标准方程
范围
且
且
对称性
对称轴:;对称中心:
轴长
长轴长=,短轴长=
顶点
焦距
焦点
的大小关系
离心率
(e越接近1,则椭圆越扁平;e越接近0,则椭圆越圆)
题型1:求椭圆的标准方程
方法提炼
求椭圆标准方程的两种基本思路
(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:
【例1.1.】
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.
【例1.2.】
若椭圆(且)的焦距为6,则 .
【例1.3.】
已知抛物线经过椭圆的焦点,且的焦点恰好在椭圆上,则椭圆的方程为 .
【例1.4.】
经过点,的椭圆的标准方程为 .
【例1.5.】
已知椭圆的左、右焦点分别为,过点作平行于轴的直线与交于两点,与轴交于点,且,则的方程为 .
【例1.6.】
已知椭圆的焦距为,,,是上三个不同的点,,关于坐标原点对称,且直线与直线的斜率之积为(是的离心率),则的方程为( )
A. B.
C. D.
题型2:焦点三角形问题
方法提炼
(1) 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。
(当点在轴上时,的面积最大为)
⑥当点在轴上时,最大,也最大。
(2) 焦半径的常用结论
①若为椭圆上任意一点,分别为椭圆的左、右焦点,则,.
②椭圆的焦半径最大为,最小为(长轴两端点取到).
【例2.1.】
已知是椭圆上的一点,且在轴上方,分别是该椭圆的左、右焦点,直线的斜率为,则( )
A. B. C. D.
【例2.2.】
古希腊数学家在研究圆锥曲线时发现了椭圆的光学性质:从椭圆的一个焦点发出的光线经过椭圆上的点反射后,反射光线经过椭圆的另一个焦点,且在点处的切线垂直于法线(即的平分线).已知椭圆的焦距为,坐标原点到点处切线的距离为,且,则椭圆的长轴为( )
A.4 B.6 C.8 D.16
【例2.3.】
已知椭圆的左、右焦点分别为、,是上一点,、分别是、的中点,为坐标原点,若,且四边形的面积为,的短轴长为( )
A. B. C. D.
【例2.4.】
(多选)设为椭圆的左,右焦点,为椭圆上一点且在第一象限.若的面积为,则下列说法正确的是( )
A.的周长为 B.以为直径的圆经过点
C.点的坐标为 D.直线的斜率为
【例2.5.】
已知分别为椭圆的左、右焦点,的离心率为,过与长轴垂直的直线交于两点,交轴于点,若,则的周长为 .
题型3:椭圆的离心率
· 求离心率
方法提炼
求离心率的常用方法
(1)
直接求出,利用离心率公式,注意.
(2)
由与的关系求离心率,利用变形公式求解.
(3)
构造的齐次式.离心率的求解中可以不求出的具体值,而是得出的关系,从而求出.
(4)
,而,因而可以转化到中,把解析几何问题与三角函数联系起来,用三角函数的知识解决几何问题。
①在中,设则。
②若,则椭圆离心率的取值范围是。
【例3.1.】
已知焦点在x轴上的椭圆 其右焦点 F 与上顶点A 和左顶点 B 构成的三角形中,则椭圆的离心率为( ).
A. B. C. D.
【例3.2.】
的左、右焦点分别为,上顶点为A,直线交M于另一点B,的内切圆与相切于点C,若,则椭圆M的离心率为( )
A. B. C. D.
【例3.3.】
设椭圆的左、右焦点分别为,P是椭圆C上一点,若点关于的角平分线l的对称点恰好是点P,且,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【例3.4.】
已知椭圆的焦点在圆上,则此椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【例3.5.】
已知分别为椭圆的左、右焦点,从点射出的一条光线经直线反射后经过点,且反射后的光线与在第四象限交于点.若,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【例3.6.】
已知椭圆的左、右焦点分别为,,为上一点.直线与交于另一点,若,,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【例3.7.】
在椭圆Γ:内有一点.过P作直线,分别与Γ交于A,C与B,D.且.若直线CD的斜率恒为,则Γ的离心率为 .(用k表示)
【例3.8.】
已知椭圆,过点作斜率为1的直线交椭圆于,两点,且,则椭圆的离心率为 .
· 求离心率的取值范围
方法提炼
求离心率取值范围的方法
(1) 利用椭圆自身的范围
是椭圆上的一点,①为椭圆内一点,;②为椭圆上一点,;③为椭圆外一点,。
(2)
利用焦半径的范围:。
(3) 利用焦点三角形的角或边的关系
设中,,
①当点在短轴端点时,达到最大值,且。
②在中,设则。
(4) 利用直线与椭圆的位置关系
直线与椭圆的位置关系:
联立消去方程组中的一个变量,得到关于另一个变量的一元二次方程。
①直线和椭圆相交有两个公共点;
②直线和椭圆相切有且只有一个公共点;
③直线和椭圆相离无公共点.
(5) 构建目标函数求范围
一般步骤:
①设椭圆上点(参数方程法),或将点坐标设为利用椭圆方程消元;
②将题目中涉及离心率的条件,表示为关于参数(或)的函数;
③利用三角函数有界性、导数、不等式等,求出的值域;
④由值域反推满足的不等式;
【例3.9.】
已知焦点在x轴上的椭圆,以原点为圆心,椭圆短半轴长为半径的圆与直线相交,则C的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例3.10.】
已知为椭圆的左顶点,、是椭圆上的点.若四边形满足,,则椭圆离心率的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【例3.11.】
设椭圆的左,右焦点分别为,点在上运动,点在圆:上运动,且恒成立,则的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例3.12.】
若椭圆上存在一点到其左右焦点的距离之比为,则椭圆离心率的取值范围为 .
【例3.13.】
设椭圆的一个焦点为,为内一点,若上存在一点,使得,则椭圆离心率的取值范围是 .
【例3.14.】
已知椭圆,过的右焦点的直线交于,两点,若存在直线使得,则的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例3.15.】
已知椭圆的左、右焦点分别为,,P是C上异于长轴端点的一点,点M满足,,O为坐标原点,则C的离心率的取值范围是 .
题型4:与椭圆有关的最值、范围问题
方法提炼
(1)
求椭圆上动点到定点距离的最值
设,用两点间距离公式,结合椭圆方程消元,化为二次函数求最值,注意的范围是。若在椭圆外部,可考虑以为圆心的圆与椭圆相切时的临界条件。
(2) 求距离和/差最值
①型(为焦点,为定点)
利用椭圆定义,将焦半径转化为到准线的距离。
②型(为焦点,为定点)
由三角不等式,当且仅当在线段的延长线上时取等号。否则,最大值在椭圆端点取得。
③型(为非焦点的两定点)
a.
在椭圆同侧,且关于椭圆中心或轴对称
可利用对称性转化。例如关于轴对称,则作关于轴的对称点, 有。则。 当三点共线时,和最小(两点之间线段最短)。但需验证点是否在椭圆上。若对称点连线与椭圆有交点,则该点即为所求。
b.
位置一般,无对称性
参数方程法(通用解法):设,则
,
求此式子的最值即可。
常用技巧:一般最值会出现在边界,可先代入椭圆的四个顶点计算,比较大小。
④型(为两焦点)
a.
当在长轴端点时,取得最大值为;
b.
当在短轴端点时,取得最小值值为。
(3)
求过定点与椭圆上动点的直线的斜率范围
【注:需单独考虑斜率不存在的情况】
①若定点在椭圆内,则;
②若定点在椭圆上,则需求过该定点的切线斜率,斜率范围通常为;
③若定点在椭圆外,通常用以下方法:
a.
判别式法:设直线方程,与椭圆联立,用解不等式;
b.
参数方程法:设椭圆上动点,则,将问题转化为求关于的函数的值域。
可变形为,即
由正弦函数的有界性,可得,两边平方,可得关于的不等式 ,解此方程,即可得到的取值范围。注意需检查斜率不存在的情况,即当有解时,斜率不存在。
【例4.1.】
已知椭圆的右焦点为,且过点,为上一动点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【例4.2.】
已知点是椭圆:上的动点,若,则的最小值为 .
【例4.3.】
已知集合,曲线上的点构成集合,则曲线上的点到直线的最大距离为( )
A. B. C. D.
【例4.4.】
在直四棱柱中,底面为菱形且,,若平面过点且与平行,点在平面内且满足,则的最小值为( )
A.2 B. C. D.
【例4.5.】
(多选)已知分别是椭圆的左、右焦点.点为短轴的一个端点,点是上的任意一点,则下列结论成立的是( )
A. B.
C. D.
【例4.6.】
已知椭圆的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,.
(1)求C的方程;
(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足.
(i)设,求的坐标(用m,n表示);
(ⅱ)设O为坐标原点,是C上的动点,直线OR的斜率为直线的斜率的3倍,求的最大值.
【强化训练】
1.
已知曲线,设,q:曲线C是焦点在x轴上的椭圆,则p是q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.
已知椭圆E:(a>b>0)的左、右焦点分别为,上顶点为B,右顶点为A,到直线AB的距离为b,则椭圆E的离心率为( )
A. B. C. D.
3.
设P为平面内一动点,,,若以AP为直径的圆与圆内切,则面积的最大值为( )
A.12 B.16 C.20 D.24
4.
已知是椭圆的右焦点,直线交于,两点,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
5.
设O为坐标原点,,为椭圆C:的左,右两个焦点,点R在C上,点是线段上靠近点的三等分点,若,则( )
A. B. C. D.
6.
(多选)已知椭圆的左、右焦点为,上顶点为M,直线l经过左焦点与C交于A、B两点,与y轴交于点N.则下列判断正确的是( )
A.的周长为4 B.为等边三角形
C.的最小值为1 D.存在点N,使得
7.
(多选)已知椭圆的上顶点为,左、右焦点分别为,,为正三角形,过的直线与交于,两点,则( )
A.椭圆的离心率为
B.的最大值为3
C.的取值范围是
D.当倾斜角为时,的周长为8
8.
(多选)已知曲线,点,则( )
A.当P为C上的动点时,的取值范围是
B.当P为C上的动点时,的取值范围是
C.存在直线,使得l与C的所有交点的横坐标可以构成等比数列
D.存在直线,使得l与C的所有交点的横坐标之和为
9.
已知点在椭圆上,点在圆上,,则的最大值为 .
10.
椭圆上的点到直线的距离的最小值为 .
11.
如图,斜率为的直线与椭圆交于,两点,与轴、轴分别交于点,,若,则椭圆的焦距为 .
12.
设椭圆C:的右顶点为,为坐标原点,以为直径的圆与的一个交点为(异于点),若的离心率为,则 .
13.
已知椭圆过点为椭圆的左顶点,为坐标原点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设为椭圆上的点,线段交轴于点,线段交轴于点,且,求.
14.
已知椭圆,,A是的右顶点.
(1)若的焦点,求离心率e;
(2)若,且上存在一点P,满足,求m;
(3)已知AM的中垂线l的斜率为2,l与交于C、D两点,为钝角,求a的取值范围.
15. 椭圆的左、右焦点分别为,点P为椭圆E上动点.当P点在长轴端点时, ;当P点在短轴端点时,.过作直线的垂线,过作直线的垂线,直线的交点为Q.
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)若四边形为平行四边形,求平行四边形的面积;
(3)若点P在第一象限,点Q在椭圆E上,求点P坐标.
16. 已知椭圆:的左、右焦点分别为,过的直线交于两点(在轴上方),的周长为,当时,的面积为.
(1)求的方程;
(2)若的离心率不大于,半径为的圆与的延长线,的延长线及线段均相切.
(i)当时,求;
(ii)求的最大值.
(
1
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§10.2 椭圆
目录
题型1:求椭圆的标准方程 3
题型2:焦点三角形问题 7
题型3:椭圆的离心率 13
求离心率 13
求离心率的取值范围 21
题型4:与椭圆有关的最值、范围问题 28
【强化训练】 37
1.
椭圆的定义
平面内与两个定点的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距,焦距的一半称为半焦距。
2. 椭圆的标准方程和几何性质
图形
标准方程
范围
且
且
对称性
对称轴:;对称中心:
轴长
长轴长=,短轴长=
顶点
焦距
焦点
的大小关系
离心率
(e越接近1,则椭圆越扁平;e越接近0,则椭圆越圆)
题型1:求椭圆的标准方程
方法提炼
求椭圆标准方程的两种基本思路
(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:
【例1.1.】
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
【难度】0.65
【知识点】根据椭圆过的点求标准方程
【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);
【例1.2.】
若椭圆(且)的焦距为6,则 .
【答案】
【难度】0.94
【知识点】根据椭圆方程求a、b、c、求椭圆的焦点、焦距
【分析】利用椭圆参数的关系及意义即可求解.
【详解】由焦距为6,结合椭圆方程可得,,
解得或,因为,所以,
故答案为:.
【例1.3.】
已知抛物线经过椭圆的焦点,且的焦点恰好在椭圆上,则椭圆的方程为 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、根据抛物线方程求焦点或准线
【分析】由题意得抛物线的焦点为,椭圆的焦点为,其中,代入即可列方程求解得,由此即可得解.
【详解】抛物线即由抛物线向下平移一个单位而得到的抛物线,
而抛物线即抛物线的焦点为,
所以抛物线的焦点为,
椭圆的焦点为,其中,
由题意,,解得,
所以椭圆的方程为.
故答案为:.
【例1.4.】
经过点,的椭圆的标准方程为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程
【分析】根据椭圆经过的两个点的坐标,确定椭圆焦点位置,进而求出、的值,最后写出椭圆的标准方程.
【详解】已知椭圆经过,两点.
点在轴上,点在轴上,且,所以椭圆的焦点在轴上.
对于焦点在轴上的椭圆,其标准方程为(),
因为椭圆过点,所以;
椭圆过点,所以.
将,代入椭圆标准方程中,可得,即.
故答案为:.
【例1.5.】
已知椭圆的左、右焦点分别为,过点作平行于轴的直线与交于两点,与轴交于点,且,则的方程为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】椭圆定义及辨析、椭圆的对称性、根据a、b、c求椭圆标准方程
【分析】由已知可求得为等边三角形,计算可得,结合,解方程求得,,得出结果.
【详解】如图所示,连接,因为,为的中点,
所以为的中点,又因为,则,又,
所以为等边三角形,设,则,所以.
则由椭圆的定义可知,即,得.
因为,且为等边三角形,所以,
解得,所以,所以,,
所以的方程为.
故答案为:
【例1.6.】
已知椭圆的焦距为,,,是上三个不同的点,,关于坐标原点对称,且直线与直线的斜率之积为(是的离心率),则的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围、根据离心率求椭圆的标准方程
【分析】利用点差法即可得到则,结合斜率关系,最后利用离心率公式即可.
【详解】设,,则,,所以,,
两式相减得,则.
由,得,
因为,所以4,则,所以的方程为.
故选:B.
题型2:焦点三角形问题
方法提炼
(1) 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。
(当点在轴上时,的面积最大为)
⑥当点在轴上时,最大,也最大。
(2) 焦半径的常用结论
①若为椭圆上任意一点,分别为椭圆的左、右焦点,则,.
②椭圆的焦半径最大为,最小为(长轴两端点取到).
【例2.1.】
已知是椭圆上的一点,且在轴上方,分别是该椭圆的左、右焦点,直线的斜率为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】余弦定理解三角形、求椭圆的焦点、焦距
【分析】由椭圆方程可得,设,根据题设求出,再根据余弦定理得到求解即可.
【详解】椭圆,即,
则,即,设,,
则,解得,即,
则,,,
所以.
故选:C.
【例2.2.】
古希腊数学家在研究圆锥曲线时发现了椭圆的光学性质:从椭圆的一个焦点发出的光线经过椭圆上的点反射后,反射光线经过椭圆的另一个焦点,且在点处的切线垂直于法线(即的平分线).已知椭圆的焦距为,坐标原点到点处切线的距离为,且,则椭圆的长轴为( )
A.4 B.6 C.8 D.16
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的长轴、短轴、余弦定理解三角形
【分析】作出辅助线,根据光学性质,得到点处切线与直线均为,求出点到的距离,结合椭圆的定义得到原点到点处切线的距离,得到方程,求出,,由余弦定理,,得到,结合焦距为即可求解.
【详解】如图,设点处的切线为为的平分线,交轴于点,则,
过点,分别作,垂足分别为,过点作于点.
设,则.因为,所以,
所以.因为为的中点,
所以由梯形的中位线定理,
得,
所以.因为,所以,所以.因为,
所以在中由余弦定理,
得,
即,所以,即.又因为,
所以,即椭圆的长轴为8.
故选:C.
【例2.3.】
已知椭圆的左、右焦点分别为、,是上一点,、分别是、的中点,为坐标原点,若,且四边形的面积为,的短轴长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的长轴、短轴、椭圆中焦点三角形的面积问题
【分析】利用勾股定理推导出,分析可知的面积为,可求出的值,利用勾股定理结合椭圆的定义可求出的值,由此可求得椭圆的短轴长.
【详解】记,由题意,
所以,,所以,,
因为四边形的面积为,故的面积为,
即,则,
因为,所以,,
即,可得,解得,
因此,双曲线的短轴长为.
故选:C.
【例2.4.】
(多选)设为椭圆的左,右焦点,为椭圆上一点且在第一象限.若的面积为,则下列说法正确的是( )
A.的周长为 B.以为直径的圆经过点
C.点的坐标为 D.直线的斜率为
【答案】ACD
【难度】0.65
【知识点】椭圆中焦点三角形的面积问题、由圆心(或半径)求圆的方程、已知两点求斜率、椭圆中焦点三角形的周长问题
【分析】先将椭圆方程转化为标准方程,求出的值,再根据椭圆定义、三角形面积公式、圆的标准方程、直线斜率公式逐一分析选项即可.
【详解】已知椭圆的方程为,两边同时除以2可得,
由此,,,,,,,;
对于A,根据椭圆的定义,椭圆上任意一点到两焦点距离之和等于,
因此的周长为,选项A正确;
对于B,设点的坐标为,
则,
将代入椭圆方程得,,,,
解得或(舍),因此点的坐标为,
两点的中点为原点,可得以为直径的圆的方程为,
将的坐标代入圆的方程的左边得,
因此以为直径的圆不经过点,选项B错误;
对于C,由选项B的分析过程可得点的坐标为,选项C正确;
对于D,点的坐标为,点的坐标为,
则直线的斜率为,选项D正确.
故选:ACD.
【例2.5.】
已知分别为椭圆的左、右焦点,的离心率为,过与长轴垂直的直线交于两点,交轴于点,若,则的周长为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】椭圆中焦点三角形的周长问题
【分析】先由离心率为得到,,之间的关系,再建立平面直角坐标系求出各点坐标,最后由求出,的周长为.
【详解】因为离心率,且在椭圆中可得
,,
建立如何所示的平面直角坐标系,
,,
因为垂直于轴,垂足为,故,
代入椭圆方程可得,,
又为与轴交点,可得,
因为,由两点之间的距离公式可得,
又,,
解得,,
则则的周长为
,
故答案为:.
题型3:椭圆的离心率
· 求离心率
方法提炼
求离心率的常用方法
(1)
直接求出,利用离心率公式,注意.
(2)
由与的关系求离心率,利用变形公式求解.
(3)
构造的齐次式.离心率的求解中可以不求出的具体值,而是得出的关系,从而求出.
(4)
,而,因而可以转化到中,把解析几何问题与三角函数联系起来,用三角函数的知识解决几何问题。
①在中,设则。
②若,则椭圆离心率的取值范围是。
【例3.1.】
已知焦点在x轴上的椭圆 其右焦点 F 与上顶点A 和左顶点 B 构成的三角形中,则椭圆的离心率为( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】结合图形表示出,列方程求出,利用离心率公式计算即可.
【详解】
由可得,
因为,
由正弦定理可得
,
所以,
则椭圆的离心率为.
故选:C.
【例3.2.】
设椭圆的左、右焦点分别为,上顶点为A,直线交M于另一点B,的内切圆与相切于点C,若,则椭圆M的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】椭圆中焦点三角形的其他问题、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】本题主要是椭圆的定义及三角形的内切圆,作图利用三角形内切圆的性质即得答案.
【详解】由题意,如图,P,D是内切圆与的切点,
因为左、右焦点分别为,上顶点为A,椭圆参数关系,
由,结合对称性、圆的切线性质,
令,且,
所以,
所以,可得,故,
故选:D.
【例3.3.】
设椭圆的左、右焦点分别为,P是椭圆C上一点,若点关于的角平分线l的对称点恰好是点P,且,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】余弦定理解三角形、椭圆定义及辨析、平面向量数量积的定义及辨析、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】根据给定条件,利用对称特征及余弦定理、数量积定义列式求出离心率.
【详解】由关于的角平分线l的对称点恰好是点P,得,
由椭圆的定义得,设,
在中,由余弦定理得,
由,得,则,
整理得:,即,又,所以.
故选:A
【例3.4.】
已知椭圆的焦点在圆上,则此椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的焦点、焦距、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】根据椭圆的性质求出焦点坐标,再结合焦点在圆上求出的值,最后根据椭圆离心率公式求出离心率.
【详解】已知椭圆方程,则.
根据椭圆的性质,可得,那么椭圆的焦点坐标为.
因为椭圆的焦点在圆上,将焦点坐标代入圆的方程可得:
即,移项可得.
因为,所以.
由,.
根据椭圆离心率公式,可得.
此椭圆的离心率为.
故选: B.
【例3.5.】
已知分别为椭圆的左、右焦点,从点射出的一条光线经直线反射后经过点,且反射后的光线与在第四象限交于点.若,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.4
【知识点】光线反射问题(2)——直线关于直线对称、椭圆中焦点三角形的其他问题、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】首先求出反射点的坐标,再求反射光线的斜率,根据几何关系,结合余弦定理,构造关于的齐次方程,即可求解离心率.
【详解】设从点射出的一条光线射到直线的点为,反射后经过点,
所以点,所以直线的斜率为,
所以
由,得,,
中,根据余弦定理可知,整理为,
即,,
解得:
所以椭圆的离心率为.
故选:B
【例3.6.】
已知椭圆的左、右焦点分别为,,为上一点.直线与交于另一点,若,,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.4
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】由向量关系推导线段比例,结合椭圆的定义表示各线段长度,利用三角函数诱导公式推导直角三角形关系,最后结合勾股定理建立方程,求解离心率即可.
【详解】根据题意作图,已知椭圆,所以,则,.
由,得,由椭圆的定义可得,,
设,则,,,.
由,且,
所以,即,
所以,即为直角三角形,,则有为直角三角形,
所以,解得或(舍去),
又,代入,整理得,所以离心率.
故选:C.
【例3.7.】
在椭圆Γ:内有一点.过P作直线,分别与Γ交于A,C与B,D.且.若直线CD的斜率恒为,则Γ的离心率为 .(用k表示)
【答案】
【难度】0.4
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】由于,则,设,则,.设出点的坐标,根据向量的倍数关系得出点的坐标之间的关系式,再利用“点差法”得出,结合直线的斜率关系推出,即可得之间的关系,即可求得答案.
【详解】由于,则,
设,则,.
由题意可设,,,,且,,
因为,且,所以,即,
同理有,
将A,B两点坐标代入椭圆方程得,化简得,
,即,
同理,,
由于,,则,所以,
即,
即,
①+②得,,
即,所以,
所以.
故答案为:.
【例3.8.】
已知椭圆,过点作斜率为1的直线交椭圆于,两点,且,则椭圆的离心率为 .
【答案】/
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】由题意可得直线的方程为,结合点在椭圆上,分析可得,设,根据可得,进而代入椭圆方程可得,进而求解即可.
【详解】由题意,直线的方程为,显然经过点,且在椭圆上,
当时,设,
则,
由,则,则,即,
将代入椭圆,得,
则,不满足题意,舍去;
则,设,
则,
由,则,则,即,
将代入椭圆,得,
则,即,即椭圆的离心率为.
故答案为:.
· 求离心率的取值范围
方法提炼
求离心率取值范围的方法
(1) 利用椭圆自身的范围
是椭圆上的一点,①为椭圆内一点,;②为椭圆上一点,;③为椭圆外一点,。
(2)
利用焦半径的范围:。
(3) 利用焦点三角形的角或边的关系
设中,,
①当点在短轴端点时,达到最大值,且。
②在中,设则。
(4) 利用直线与椭圆的位置关系
直线与椭圆的位置关系:
联立消去方程组中的一个变量,得到关于另一个变量的一元二次方程。
①直线和椭圆相交有两个公共点;
②直线和椭圆相切有且只有一个公共点;
③直线和椭圆相离无公共点.
(5) 构建目标函数求范围
一般步骤:
①设椭圆上点(参数方程法),或将点坐标设为利用椭圆方程消元;
②将题目中涉及离心率的条件,表示为关于参数(或)的函数;
③利用三角函数有界性、导数、不等式等,求出的值域;
④由值域反推满足的不等式;
【例3.9.】
已知焦点在x轴上的椭圆,以原点为圆心,椭圆短半轴长为半径的圆与直线相交,则C的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围、由直线与圆的位置关系求参数
【分析】由题意,可得椭圆中心到直线的距离小于短半轴长,推得,结合椭圆特征可得,表示出椭圆离心率,利用二次函数的性质即可求得其范围.
【详解】因椭圆短半轴长为半径的圆与直线相交,
则,解得,又椭圆焦点在x轴上,则,故,
则椭圆C的离心率.
故选:B.
【例3.10.】
已知为椭圆的左顶点,、是椭圆上的点.若四边形满足,,则椭圆离心率的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】椭圆的对称性、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】根据题意,结合椭圆的对称性可得,则,设为直线的倾斜角,可得,进而求得的范围,得解.
【详解】由题意知,由知为平行四边形,则、关于轴对称,
设,(不妨设),将点坐标代入椭圆方程可得,
因为,设为直线的倾斜角,则,
所以,所以,
.
所以椭圆离心率的取值范围为.
故选:B.
【例3.11.】
设椭圆的左,右焦点分别为,点在上运动,点在圆:上运动,且恒成立,则的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】点与圆的位置关系求参数、求椭圆的离心率或离心率的取值范围、椭圆定义及辨析
【分析】由椭圆定义,结合图形可得当四点共线时,据此可得离心率范围.
【详解】由题可得圆半径为,因恒成立,
则.由椭圆定义,可得,
如图,当三点共线时,最大,为,又对于圆外一点P,
当三点共线时最大,又,则,
即,取最值时,四点共线.
则,即,所以,即.
故选:C
【例3.12.】
若椭圆上存在一点到其左右焦点的距离之比为,则椭圆离心率的取值范围为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】椭圆上点到焦点的距离及最值、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】由椭圆的定义结合比例易得,再由椭圆上任意一点到焦点的距离满足即可解出答案.
【详解】记左右焦点分别为,由题意,
由椭圆的定义知,
所以,
椭圆上任意一点到焦点的距离满足:且
所以
所以椭圆离心率的取值范围为.
故答案为:.
【例3.13.】
设椭圆的一个焦点为,为内一点,若上存在一点,使得,则椭圆离心率的取值范围是 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】令椭圆的左焦点为,利用椭圆的定义可求出的最大值和最小值,即可得出的取值范围,即可求得椭圆的离心率的取值范围.
【详解】令椭圆的左焦点为,则,
由椭圆的定义知,则,
设直线交椭圆于、两点(如图),
而,即,
当且仅当点、、共线时取等号.
当点与重合时,,则,
当点与重合时,,则,
所以,即,经检验,此时点在内,
所以.
故答案为:.
【点睛】方法点睛:求解椭圆或双曲线的离心率的方法如下:
(1)定义法:通过已知条件列出方程组,求得、的值,根据离心率的定义求解离心率的值;
(2)齐次式法:由已知条件得出关于、的齐次方程,然后转化为关于的方程求解;
(3)特殊值法:通过取特殊位置或特殊值,求得离心率.
【例3.14.】
已知椭圆,过的右焦点的直线交于,两点,若存在直线使得,则的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】求椭圆中的弦长、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】根据给定条件,求出过的右焦点的最短弦长,再建立不等式求出离心率的范围.
【详解】设的右焦点坐标为,长轴是过的右焦点的最长弦,
当直线不垂直于轴时,设直线的方程为,
由消去得,设,
,则
,当且仅当时取等号,
依题意,,解得,则的离心率.
故选:D
【例3.15.】
已知椭圆的左、右焦点分别为,,P是C上异于长轴端点的一点,点M满足,,O为坐标原点,则C的离心率的取值范围是 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】设,,由,得,再根据求得,结合得,最后由可得结果.
【详解】设,,,,
由,可得,所以.
又,,由得,
整理得,由P在C上,得,即,
得,即,解得或(舍去),
由,可得,即,又,所以,故C的离心率的取值范围是.
故答案为:.
题型4:与椭圆有关的最值、范围问题
方法提炼
(1)
求椭圆上动点到定点距离的最值
设,用两点间距离公式,结合椭圆方程消元,化为二次函数求最值,注意的范围是。若在椭圆外部,可考虑以为圆心的圆与椭圆相切时的临界条件。
(2) 求距离和/差最值
①型(为焦点,为定点)
利用椭圆定义,将焦半径转化为到准线的距离。
②型(为焦点,为定点)
由三角不等式,当且仅当在线段的延长线上时取等号。否则,最大值在椭圆端点取得。
③型(为非焦点的两定点)
a.
在椭圆同侧,且关于椭圆中心或轴对称
可利用对称性转化。例如关于轴对称,则作关于轴的对称点, 有。则。 当三点共线时,和最小(两点之间线段最短)。但需验证点是否在椭圆上。若对称点连线与椭圆有交点,则该点即为所求。
b.
位置一般,无对称性
参数方程法(通用解法):设,则
,
求此式子的最值即可。
常用技巧:一般最值会出现在边界,可先代入椭圆的四个顶点计算,比较大小。
④型(为两焦点)
a.
当在长轴端点时,取得最大值为;
b.
当在短轴端点时,取得最小值值为。
(3)
求过定点与椭圆上动点的直线的斜率范围
【注:需单独考虑斜率不存在的情况】
①若定点在椭圆内,则;
②若定点在椭圆上,则需求过该定点的切线斜率,斜率范围通常为;
③若定点在椭圆外,通常用以下方法:
a.
判别式法:设直线方程,与椭圆联立,用解不等式;
b.
参数方程法:设椭圆上动点,则,将问题转化为求关于的函数的值域。
可变形为,即
由正弦函数的有界性,可得,两边平方,可得关于的不等式 ,解此方程,即可得到的取值范围。注意需检查斜率不存在的情况,即当有解时,斜率不存在。
【例4.1.】
已知椭圆的右焦点为,且过点,为上一动点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值、根据椭圆过的点求标准方程
【分析】根据题目条件求椭圆的方程,进而由椭圆的定义及两点间线段最短求两线段长度之和的最大值
【详解】设半焦距为,因为,故.
又过点,故.
由椭圆得,代入解得,.即,.
所以的方程为.
设的左焦点为,故.
根据椭圆的几何性质可知,
由于两点之间线段最短,所以.
因此.
当且仅当,,在一条直线上时,等号成立.
故选:
【例4.2.】
已知点是椭圆:上的动点,若,则的最小值为 .
【答案】/
【难度】0.65
【知识点】椭圆中x、y的取值范围、根据椭圆的有界性求范围或最值
【分析】根据两点间的距离公式列关于的函数式,然后利用二次函数求出最值即可
【详解】由题意得,且
所以
当时,取得最小值为,
故答案为:
【例4.3.】
已知集合,曲线上的点构成集合,则曲线上的点到直线的最大距离为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】轨迹问题——椭圆、求椭圆上点的坐标、求点到直线的距离、求cosx(型)函数的最值
【分析】先求出曲线C,再应用三角换元,结合点到直线距离公式及三角函数值域得出最大距离.
【详解】因为,曲线上的点构成集合,
设曲线C上的点,则,
所以,所以,即,
所以设,
所以曲线上的点到直线的最大距离为
,
因为,所以,
当且仅当,即时取等号,曲线上的点到直线的最大距离为.
故选:A.
【例4.4.】
在直四棱柱中,底面为菱形且,,若平面过点且与平行,点在平面内且满足,则的最小值为( )
A.2 B. C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】椭圆上点到焦点的距离及最值、求椭圆的长轴、短轴
【分析】根据得出轨迹为椭圆,再应用正弦定理得出,最后结合圆的性质得出最小值即可.
【详解】在直四棱柱中,底面为菱形且,所以,
又因为,所以,
因为,且,
所以点在以的一边为旋转轴,为底面半径的圆锥的侧面上,
因为平面过点且与平行,点在平面上,所以点的轨迹为平面与圆锥的侧面的交线,其轨迹为椭圆,易知,
延长交圆锥侧面于另一点,由正弦定理,,
解得椭圆的长轴长为,设点在平面的射影为,点在上且,
所以点为椭圆的中心,椭圆的短轴长为过点与圆锥底面平行的平面所截的圆面的一条弦,
设该圆的半径为,则,圆心到短轴的距离为,
故短轴长,所以.
故选:B.
【例4.5.】
(多选)已知分别是椭圆的左、右焦点.点为短轴的一个端点,点是上的任意一点,则下列结论成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【难度】0.65
【知识点】椭圆上点到焦点的距离及最值、椭圆定义及辨析、数量积的坐标表示、椭圆中焦点三角形的其他问题
【分析】利用椭圆的定义及函数给定区间上的值域求法,可对A,C,D进行判断,利用数量积的坐标表示及二次函数值域求解可判断B选项.
【详解】解:由椭圆,得,,,且,,即.
A选项:,当时,取得最大值;当或时,取得最小值1.所以.所以A选项正确.
B选项:设为椭圆上一点.由题知.
则,
因为,所以,即.所以B选项错误.
C选项:因为为短轴的一个端点,所以或.由椭圆的对称性,不妨设.
设,则.
因为,所以,当时,取得最大值,当时,取得最小值0,所以.所以C选项错误.
D选项:设,又,所以,.
又.
又.
所以成立,故D正确.
方法二:因为,所以,所以.
因为即,所以,即.
所以.所以D选项正确.
故选:AD.
【例4.6.】
已知椭圆的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,.
(1)求C的方程;
(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足.
(i)设,求的坐标(用m,n表示);
(ⅱ)设O为坐标原点,是C上的动点,直线OR的斜率为直线的斜率的3倍,求的最大值.
【答案】(1)
(2)(ⅰ) (ⅱ)
【难度】0.4
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、求椭圆中的最值问题
【分析】(1)根据题意列出的关系式,解方程求出,即可得到椭圆的标准方程;
(2)(ⅰ)设,根据斜率相等以及题目条件列式,化简即可求出或者利用数乘向量求出;
(ⅱ) 根据斜率关系可得到点的轨迹为圆(除去两点),再根据点与圆的最值求法结合三角换元或者直接运算即可解出.
【详解】(1)由题可知,,所以,解得,
故椭圆C的标准方程为;
(2)(ⅰ)设,易知,
法一:所以,故,且.
因为,,所以,
即,解得,所以,
所以点的坐标为.
法二:设,则,所以
,,故
点的坐标为.
(ⅱ)因为,,由,可得
,化简得,即,
所以点在以为圆心,为半径的圆上(除去两个点),
为到圆心的距离加上半径,
法一:设,所以
,当且仅当时取等号,
所以.
法二:设,则,
,当且仅当时取等号,
故.
【强化训练】
1.
已知曲线,设,q:曲线C是焦点在x轴上的椭圆,则p是q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】A
【难度】0.85
【知识点】充分条件、根据方程表示椭圆求参数的范围
【分析】首先得到曲线C是焦点在x轴上的椭圆的充要条件是,再进一步判断即可.
【详解】曲线C是焦点在x轴上的椭圆的充要条件是,即.
所以当时,成立,所以p是q的充分条件,
反之当时,不一定成立.所以p是q的充分不必要条件.
故选:A.
2.
已知椭圆E:(a>b>0)的左、右焦点分别为,上顶点为B,右顶点为A,到直线AB的距离为b,则椭圆E的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围、求点到直线的距离
【分析】先根据题意写出直线的方程,进而点到直线的距离化简并转化离心率的表达式,从而解方程可得结果.
【详解】设椭圆上顶点的坐标,右顶点的坐标,左焦点,
则直线的方程为,即,
由到直线AB的距离为b,得,
又,化简得,即,
所以,解得或(舍去).
故椭圆E的离心率为.
故选:C
3.
设P为平面内一动点,,,若以AP为直径的圆与圆内切,则面积的最大值为( )
A.12 B.16 C.20 D.24
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】利用椭圆定义求方程、求椭圆中的最值问题
【分析】作出图形,设以线段为直径的圆的圆心为,半径为,与圆内切于点,连接,结合几何关系可以推出,从而可得出动点的轨迹是椭圆,然后根据椭圆上的点的纵坐标的取值范围求解即可.
【详解】如图,
设以线段为直径的圆的圆心为,半径为,与圆内切于点,
则点三点共线,连接,
在中,为中位线,即,
又,,,
则,
因为,所以动点的轨迹方程是以为焦点,长轴长为10的椭圆,
椭圆中,即方程为.
为椭圆上的一点,设,则且,
所以.
故选:A
4.
已知是椭圆的右焦点,直线交于,两点,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】根据直线与椭圆的位置关系求参数或范围、求椭圆的离心率或离心率的取值范围
【分析】设椭圆的左焦点为,由椭圆的对称性可得四边形为矩形,再根据方程联立求得,再代入椭圆方程构造齐次式即可得解.
【详解】如图,因为椭圆关于原点对称,直线过原点,
所以,关于原点对称,设椭圆的左焦点为,连接,,
由椭圆的对称性可得,
所以四边形为平行四边形,
又因为,所以平行四边形是矩形,
所以,,所以点在圆上,
则,解得,代入椭圆方程,
又,可得: ,
设(),则上式可化为,
化简可得, 即,
因为,所以,解得.
所以椭圆的离心率为.
故选:A.
5.
设O为坐标原点,,为椭圆C:的左,右两个焦点,点R在C上,点是线段上靠近点的三等分点,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】椭圆中x、y的取值范围、椭圆上的点到坐标轴上的点的距离及最值
【分析】设,则由题意可表示出、,结合垂直性质与在上计算即可得点横坐标,再利用两点间距离公式即可得解.
【详解】设,由题意可得,则,
则,,
由,则,
由在上,则有,即,
即有,整理得,
即,故或,
由可知,不符,故舍去,即有,
则.
故选:C.
6.
(多选)已知椭圆的左、右焦点为,上顶点为M,直线l经过左焦点与C交于A、B两点,与y轴交于点N.则下列判断正确的是( )
A.的周长为4 B.为等边三角形
C.的最小值为1 D.存在点N,使得
【答案】BC
【难度】0.85
【知识点】椭圆上点到焦点的距离及最值、椭圆中向量共线比例问题、根据椭圆方程求a、b、c、椭圆中焦点三角形的周长问题
【分析】根据给定的椭圆方程,利用椭圆的定义、性质逐项分析判断得解.
【详解】椭圆的长半轴长,短半轴长,半焦距,直线过点,
对于A,的周长为,A错误;
对于B,点,则,为等边三角形,B正确;
对于C,当且仅当为椭圆左顶点时,取得最小值,C正确;
对于D,假设存在点,令,由,得,
则,显然此方程组无解,即不存在点,使得,D错误.
故选:BC
7.
(多选)已知椭圆的上顶点为,左、右焦点分别为,,为正三角形,过的直线与交于,两点,则( )
A.椭圆的离心率为
B.的最大值为3
C.的取值范围是
D.当倾斜角为时,的周长为8
【答案】ACD
【难度】0.65
【知识点】求含cosx的二次式的最值、数量积的坐标表示、求椭圆的离心率或离心率的取值范围、求直线与椭圆的交点坐标
【分析】根据题意,,可求其离心率判断A,并可得椭圆;根据椭圆定义和基本不等式判断B;设,利用向量数量积的坐标运算得,再根据椭圆上点的范围可判断C;当倾斜角为时,直线垂直平分,结合椭圆定义求的周长,判断D.
【详解】对于A,根据题意,,所以椭圆的离心率,
又,,
所以椭圆,故A正确;
根据椭圆定义,可知,
所以,当且仅当时取等号,
所以的最大值为4,故B错误;
设,又,
所以,
则,
因为,所以的取值范围是,C正确;
当倾斜角为时,直线垂直平分,
所以的周长为:
,
故D正确.
故选:ACD
8.
(多选)已知曲线,点,则( )
A.当P为C上的动点时,的取值范围是
B.当P为C上的动点时,的取值范围是
C.存在直线,使得l与C的所有交点的横坐标可以构成等比数列
D.存在直线,使得l与C的所有交点的横坐标之和为
【答案】ABD
【难度】0.4
【知识点】椭圆定义及辨析、椭圆中存在定点满足某条件问题、由定义判定等比数列、根据韦达定理求参数
【分析】首先确定曲线所表示的图形,再根据点的位置,判断AB,直线与曲线表示的椭圆联立,以及求出与轴的交点,根据韦达定理,判断CD.
【详解】由,得或,则C由椭圆与直线组成,
易知,为椭圆的两个焦点,
若点在椭圆上时,,
若点是原点时,,
曲线上的其他点,则,
所以的取值范围是,A正确;
当点P在直线上时,,
当点P在椭圆上时,,
由,得,B正确.
将代入,得,
设该方程的两个根为,,则,即,且,,
由,得,假设存在直线,使得l与C的所有交点的横坐标之和为,
则+=,解得,D正确.
当时,介于x1,x2之间,假设存在直线,使得l与C的所有交点的横坐标可以构成等比数列,
则,即=,得,显然该方程无实数解,C错误.
故选:ABD
9.
已知点在椭圆上,点在圆上,,则的最大值为 .
【答案】
【难度】0.4
【知识点】椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值、定点到圆上点的最值(范围)
【分析】将点在圆上的距离的最大值转化为圆心到的距离加半径,根据椭圆的定义得,再由三角不等式,即可求解.
【详解】椭圆的两个焦点为,,长半轴,
圆的标准方程为,所以圆心为,半径为1,
因为点在圆上,所以,
因为点在椭圆上,所以,
所以,
又,,所以.
故答案为:
10.
椭圆上的点到直线的距离的最小值为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求平行线间的距离、求椭圆的切线方程、求椭圆中的最值问题
【分析】方法一:切线法,将点到直线的距离的最值转化为平行线之间的距离,设与直线平行且与椭圆相切的直线为,与椭圆联立方程组,由,求得,得解;法2,利用圆锥曲线的参数方程设点,然后用点到直线的距离公式表示出所求距离,结合三角函数的值域求解
【详解】方法一:切线法,设直线与直线的距离为,
将代入,得关于的方程,
所以,解得,
当时,,即所求最小值.
方法二:参数法 设椭圆上任意一点为,,
则点到直线的距离,
当,即时,.
故答案为:.
11.
如图,斜率为的直线与椭圆交于,两点,与轴、轴分别交于点,,若,则椭圆的焦距为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求椭圆的焦点、焦距、椭圆中的定值问题、由中点弦坐标或中点弦方程、斜率求参数
【分析】设,得到,再根据点差法解决中点弦问题,可求出焦距.
【详解】设,又因为,
所以,则,则,
由,两式相减得,
即,因为,所以,所以,
,所以,解得,
所以,所以椭圆的焦距为.
故答案为:.
12.
设椭圆C:的右顶点为,为坐标原点,以为直径的圆与的一个交点为(异于点),若的离心率为,则 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】椭圆的对称性、圆的对称性的应用、由椭圆的离心率求参数的取值范围
【分析】法一:连接OP,,过点P向x轴作垂线,垂足为B,确定点的坐标为,代入椭圆方程,化简进而可求解;法二:由离心率求导,进而可对椭圆方程进行变形,与圆联立可求出点的坐标,进而求出相应的边长,进而求角的余弦值.
【详解】解法一 不妨设点在第一象限,如图1,
连接OP,因为为以为直径的圆与C的一个交点,所以.
设,易知,所以,.
过点P向x轴作垂线,垂足为B,则,,所以,
所以点的坐标为.
因为离心率,所以,所以,
将点代入椭圆方程,得,即,
即,解得或,又α为锐角,
所以,即.
解法二 如图2,不妨设点在第一象限,因为离心率,
所以,
所以,,C的方程可化为,
以为直径的圆的方程为,
联立椭圆与圆的方程得,
化简得,解得或.
因为恰好是椭圆与圆的交点坐标,且为长轴端点,
所以时,,所以点P的坐标为.
连接,则,
所以,又,
所以.
故答案为:
13.
已知椭圆过点为椭圆的左顶点,为坐标原点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设为椭圆上的点,线段交轴于点,线段交轴于点,且,求.
【答案】(1)
(2)或.
【难度】0.4
【知识点】根据椭圆过的点求标准方程、根据直线与椭圆的位置关系求参数或范围、椭圆中存在定点满足某条件问题
【分析】(1)由题意求得,将点代入方程求得,进而得到椭圆的标准方程;
(2)由相似三角形的比例关系的,接下来可以用两种方法求解.方法一:直接代入,利用陪凑法解三次方程求得或,进而得解;方法二:利用三角换元设,令,利用三角方法转化为求解二次方程,进一步得到的值,然后计算求解.
【详解】(1)由题意得,将点及代入椭圆的方程得,解得,
所以椭圆的标准方程为.
(2)从作轴的垂线,垂足分别为,
由相似三角形可得,
整理得,解得.
方法一:
因为,所以,即,
即,所以,
解得或.
当时,;
当时,.
故或.
方法二:
设,
由得,,
化简得,
令,则,
所以,得或(舍去),即.
因为,
所以解得或,所以或
当时,;
当时,.
故或.
14.
已知椭圆,,A是的右顶点.
(1)若的焦点,求离心率e;
(2)若,且上存在一点P,满足,求m;
(3)已知AM的中垂线l的斜率为2,l与交于C、D两点,为钝角,求a的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【难度】0.4
【知识点】向量夹角的坐标表示、由向量共线(平行)求参数、根据椭圆方程求a、b、c、根据韦达定理求参数
【分析】(1)由方程可得,再由焦点坐标得,从而求出得离心率;
(2)设点坐标,由向量关系坐标化可解得坐标,代入椭圆方程可得;
(3)根据中垂线性质,由斜率与中点坐标得直线方程,联立直线与椭圆方程,将钝角条件转化为向量不等式,再坐标化利用韦达定理代入化简不等式求解可得范围.
【详解】(1)由题意知,,则,
由右焦点,可知,则,
故离心率.
(2)由题意,
由得,,
解得,代入,
得,又,解得.
(3)由线段的中垂线的斜率为,所以直线的斜率为,
则,解得,
由得中点坐标为,
故直线,显然直线过椭圆内点,
故直线与椭圆恒有两不同交点,
设,
由消得,
由韦达定理得,
因为为钝角,则,且,
则有,
所以,
即,解得,
又,
故,即的取值范围是.
15. 椭圆的左、右焦点分别为,点P为椭圆E上动点.当P点在长轴端点时, ;当P点在短轴端点时,.过作直线的垂线,过作直线的垂线,直线的交点为Q.
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)若四边形为平行四边形,求平行四边形的面积;
(3)若点P在第一象限,点Q在椭圆E上,求点P坐标.
【答案】(1)
(2)2
(3)
【难度】0.65
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、椭圆中三角形(四边形)的面积、椭圆中存在定点满足某条件问题
【分析】(1)利用题设条件列出的方程组,求解即得椭圆方程;
(2)由条件推得为矩形,设,利用椭圆的定义得,再由勾股定理得,联立求出,从而可求的平行四边形的面积;
(3)设,则,依题意求出的方程,联立求得点的坐标,由点Q在椭圆E上,解方程即可求得点P坐标.
【详解】(1)由题意,当P点在长轴端点时,取,则 ①,
当P点在短轴端点时,取,则 ②,
由②得,故代入①,可得,,
故椭圆E的标准方程为.
(2)
如图1,若四边形为平行四边形,又,则,即为矩形,
设,则,又,则,
于是,故平行四边形的面积为.
(3)
如图2,设,则,且,
因且,故,则;
因,则因,故,则.
由联立解得:,
因点Q在椭圆E上,则得,将代入化简得:,
解得,,即点P坐标为.
16. 已知椭圆:的左、右焦点分别为,过的直线交于两点(在轴上方),的周长为,当时,的面积为.
(1)求的方程;
(2)若的离心率不大于,半径为的圆与的延长线,的延长线及线段均相切.
(i)当时,求;
(ii)求的最大值.
【答案】(1)或;
(2)(i);(ii)
【难度】0.65
【知识点】求椭圆中的最值问题、由椭圆的离心率求参数的取值范围、根据a、b、c求椭圆标准方程、余弦定理解三角形
【分析】(1)利用椭圆的定义可知的周长为,求出,结合三角形面积与勾股定理求出,进而求出,即可求出,最终得到椭圆方程;
(2)由的离心率不大于,结合(1)得出的唯一方程,设圆分别切延长线,延长线和线段于点,根据切线长定理,结合椭圆焦距等性质,可知H与重合;
(i)由椭圆性质及圆与直线的相切关系,结合周长、切线等条件,得出三边长度,再根据余弦定理求出;
(ii)分直线斜率存在与不存在两种情况讨论:当直线斜率不存在时,求得不符合题意;当直线斜率存在时,设出直线的方程,直曲联立并化简,利用韦达定理与弦长公式求出关于的表达式,结合圆与直线的相切条件,将用表示,代入可得关于的函数,利用导数求的最大值.
【详解】(1)由题意,
的周长为,
所以,
设,
因为当时,的面积为,
所以,即
又,
所以,
将①代入化简得②
①②联立得或
当时,为的上顶点,
所以,则,
所以的方程为,检验符合题意
当时,,
,
所以,所以,
所以的方程为,检验符合题意;
故C的方程为或;
(2)因为的离心率不大于,
所以椭圆的方程为,
设圆分别切延长线,延长线和线段于点,
则
,
又,所以,
即,故H与重合.
(i)又圆的半径为,
则在中,,
所以;
(ii)当直线的斜率存在时,
设直线的方程为,
在中,,
所以,
则,
即直线的斜率,
即,所以,
联立,整理得,
则,
所以
,
又,所以,
所以,
令,
则,
当时,单调递增,
当时,单调递减,
所以当时,取得最大值为,
当直线的斜率不存在时,易求得,
∴,
∴的最大值为.
(
1
)
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