内容正文:
第八章
平面解析几何
第五讲 椭圆
第二课时
名师讲坛·素养提升
考点突破·互动探究
提能训练 练案[52]
考点突破 · 互动探究
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直线与椭圆的位置关系——自主练透
A.m>1 B.m>0
C.0<m<5且m≠1 D.m≥1且m≠5
[答案] D
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第八章 平面解析几何
名师点拨:
1.判断直线与椭圆的位置关系,一般转化为研究直线方程与椭圆方程组成的方程组解的个数.
其步骤为:
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2.对于过定点的直线,也可以通过定点在椭圆内部或椭圆上判定直线和椭圆有交点.
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椭圆弦的问题——多维探究
角度1 弦长问题
(2026·江苏泰州中学质检)已知椭圆C:x2+2y2=2b2(b>0).
(1)求椭圆C的离心率e;
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(2)b=1,斜率为1的直线与椭圆交于A、B两点,设斜率为1的直线l的方程为y=x+m,且A(x1,y1)、B(x2,y2),
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名师点拨:直线被圆锥曲线截得弦长的求法
1.当弦的两端点坐标易求时,可直接利用两点间的距离公式求解.
2.“设而不求”,即联立直线和椭圆的方程,消去y(或x)得一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件,建立有关参变量的等量关系求解.
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角度2 中点弦问题
(2)斜率为2的平行弦中点的轨迹方程为____________.
(3)过点M(2,1)的直线被椭圆截得的弦的中点的轨迹方程为____________.
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名师点拨:圆锥曲线“中点弦”问题的解法
1.点差法:若直线l与圆锥曲线C有两个交点A,B,一般地,首先设出A(x1,y1),B(x2,y2),代入曲线方程,通过作差,构造出x1+x2,y1+y2,x1-x2,y1-y2,从而建立中点坐标和直线l斜率的关系求得.
2.根与系数的关系法:联立直线和圆锥曲线的方程得到方程组,消元得到一元二次方程后,由根与系数的关系及中点坐标公式求解.注意不要忽略对判别式的讨论.
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[答案] B
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直线与椭圆的综合问题
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[解析] (1)根据题意作图如下:
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若S△ABM=2S△ABN,则|MB|=2|BN|.
当直线MN与x轴垂直时,其方程为x=0,
设直线MN的方程为y=kx-1,
代入椭圆方程整理得3x2+4(kx-1)2=12,
即(3+4k2)x2-8kx-8=0.
设M(x1,y1),N(x2,y2),
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[引申]当S△OMN最大时,直线MN的方程为____________.
[答案] y=-1
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名师点拨:
题目给出直线l过定点P,一般设出直线l的方程,利用弦长公式求出|AB|,利用点到直线的距离公式求三角形AB边上的高,从而可求得三角形面积,建立函数模型求最值.
注意到|OP|为定值,用“割补法”表示三角形面积可简化运算.
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(2)由题意可知:A(-2,0),B(2,0),
则M(-1,0),且直线PQ与椭圆必相交,
①若直线PQ的斜率不存在,
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名师讲坛 · 素养提升
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与椭圆相关的创新应用问题
1.(2025·江西九校联考)如图所示,桌面上有一个篮球,若篮球的半径为1个单位长度,在球的右上方有一个灯泡P(当成质点)篮球的影子是椭圆,篮球的接触点(切点)就是影子椭圆的焦点,点P到桌面的距离为4个单位长度,灯泡垂直照射在平面的点为A,影子椭圆的右顶点到A点的距离为3个单位长度,则这个影子椭圆的离心率e=________.
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[答案] A
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名师点拨:
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【变式训练】
1.(2025·河南鹤壁高中月考)油纸伞是中国传统工艺品,至今已有1 000多年的历史,为宣传和推广这一传统工艺,北京市文化宫开展油纸伞文化艺术节活动中,某油纸伞撑开后摆放在户外展览场地上,如图所示,该伞伞沿是一个半径为2的圆,圆心到伞柄底端距离为2,当阳光与地面夹角为60°时,在地面形成了一个椭圆形影子,且伞柄底端正好位于该椭圆的长轴上,若该椭圆的离心率为e,则e2=( )
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[答案] D
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提能训练 练案[52]
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A组基础巩固
一、单选题
[答案] B
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[答案] A
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[答案] B
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[答案] C
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[答案] C
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[答案] A
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[答案] D
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[答案] D
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二、多选题
9.(2026·广东大湾区调研)若某等腰直角三角形的其中两个顶点恰为椭圆C的两个焦点,另一个顶点在C上,则C的离心率可能为( )
[答案] BC
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[答案] BCD
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[答案] AC
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A.|F1F2|=1
B.|PQ|≤4
C.当F2,P,Q不共线时,△F2PQ的周长为8
D.设点P到直线x=-4的距离为d,则d=2|PF1|
[答案] BCD
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三、解答题
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(2)当直线MN的斜率为0时,M,N,Q三点共线,不符合题意;
当直线MN的斜率不为0时,设直线方程为x=ty-1,M(x1,y1),N(x2,y2),
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∴t=±1,
∴直线MN的方程为y=x+1或y=-x-1,
即直线MN的方程为x-y+1=0或x+y+1=0.
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(1)求椭圆C的方程;
(2)设椭圆C的右焦点为F,过点F斜率不为0的直线l交椭圆C于P,Q两点,记直线MP与直线MQ的斜率分别为k1,k2,当k1+k2=0时,求△MPQ的面积.
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(2)由(1)知,右焦点为F(1,0),
据题意设直线l的方程为x=my+1(m≠0),P(my1+1,y1),Q(my2+1,y2),
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[答案] D
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[答案] C
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[答案] BCD
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[答案] 2
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(1)求椭圆C的方程;
(2)过椭圆C右焦点F的直线l与椭圆C交于A,B两点,且|FA|=2|FB|,求l的方程.
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(2)如图:易知F(1,0).
①当l斜率为0时,|FA|=3|FB|或|FB|=3|FA|,不符合题意.
②当l斜率不为0时设l:x=my+1,设A(x1,y1),B(x2,y2),
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C组拓展应用(选作)
(2026·山东德州六校期末联考)如图,已知圆E:(x+1)2+y2=16,点F(1,0),P是圆E上任意一点.线段PF的垂直平分线和半径PE相交于Q,设动点Q的轨迹为C.
(1)求动点Q的轨迹C的方程;
(2)设动点Q的轨迹C分别与x轴交于点A,B,过
点F作一条直线与C交于M,N两点,求四边形AMBN
面积的取值范围.
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[解析] (1)连接QF,根据题意,|QP|=|QF|,
则|QE|+|QF|=|QE|+|QP|=4>|EF|,
故Q的轨迹是以E,F为焦点,长轴长为4的椭圆,
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(2)由(1)可知,A(-2,0),B(2,0),F(1,0),
当直线MN的斜率为0时,不能构成四边形AMBN,不合题意,
当直线MN的斜率不等于0时,
∵直线MN过点F(1,0),
故设直线MN的方程为x=my+1,
设M(x1,y1),N(x2,y2),
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则四边形AMBN面积S的取值范围为(0,6],
综上所述,四边形AMBN面积S的取值范围为(0,6].
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谢谢观看
若直线y=kx+1与椭圆+=1总有公共点,则m的取值范围是( )
[解析] 解法一:由于直线y=kx+1恒过点(0,1),所以点(0,1)必在椭圆内或椭圆上,则0<≤1且m≠5,故m≥1且m≠5.故选D.
解法二:由消去y整理得(5k2+m)x2+10kx+5(1-m)=0.由题意知Δ=100k2-20(1-m)(5k2+m)≥0对一切k∈R恒成立,即5mk2+m2-m≥0对一切k∈R恒成立,∴即m≥1,又m≠5,∴m≥1且m≠5.故选D.
【变式训练】
(2025·广东部分学校入学考试)已知直线l:y=x-3与椭圆C:+=1相交,则C的长轴长的取值范围是________.
[答案]
[解析] 将y=x-3代入+=1,得5x2-6x+9-4m=0,则Δ=36-20(9-4m)>0,解得m>.因为C的长轴长为2=4,所以C的长轴长的取值范围是.
(2)若b=1,斜率为1的直线l与椭圆交于A,B两点,且|AB|=,求直线l的方程.
[解析] (1)椭圆C:x2+2y2=2b2(b>0).
化为标准方程:+=1(b>0),
∴椭圆长半轴长为b,短半轴长为b,
∴e==.
∵b=1,∴椭圆C的方程为:x2+2y2=2,
由消去y得3x2+4mx+2m2-2=0,
Δ=16m2-12(2m2-2)>0,解得-<m<,
有x1+x2=,x1·x2=,
∴|AB|=|x1-x2|=×=×==,
解得:m2=2,即m=±,
∴直线l的方程为x-y±=0.
当直线的斜率存在时,斜率为k的直线l与椭圆C相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两个不同的点,则弦长|AB|==·|x1-x2|=·|y1-y2|(k≠0).
提醒:利用公式计算直线被椭圆截得的弦长是在方程有解的情况下进行的,不要忽略判别式.过焦点的椭圆的弦中,垂直长轴的弦(通径)最短,为.
已知椭圆+y2=1.
(1)若点P,则以P为中点的椭圆的弦所在直线的方程为____________.
[答案] (1)2x+4y-3=0 (2)x+4y=0,y∈ (3)x2-2x+2y2-2y=0(x+y-1<0)
[解析] (1)设弦的两端点为A(x1,y1),B(x2,y2),中点为M(x0,y0),则有+y=1,+y=1.
两式作差,得+(y2-y1)(y2+y1)=0.
∵x1+x2=2x0,y1+y2=2y0,=kAB,
代入后求得kAB=-=-,
∴所求方程为y-=-,即2x+4y-3=0.
(2)解法一:由题意k==-=-=2,即x0+4y0=0,
∴所求轨迹方程为x+4y=0,y∈.
解法二:设弦的方程为y=2x+b.
由得9x2+8bx+2b2-2=0,
∴Δ=(8b)2-36(2b2-2)>0,即-3<b<3,
x==-,y=2x+b=.
∴所求轨迹方程为x+4y=0,y∈.
(3)由=-=-=k=
得所求轨迹方程为x2-2x+2y2-2y=0,
(包含在椭圆内部的部分)
由即
故所求轨迹方程为x2-2x+2y2-2y=0(x+y-1<0).
【变式训练】
1.(角度1)(2026·福建百校联测)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率e=,且椭圆的长轴长为4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点(1,0)的直线l与椭圆C交于A,B两点,且|AB|=,求直线l的方程.
[解析] (1)由题可知,2a=4,a=2,
又e==,且a2=b2+c2,
解得c=,b=1,
则椭圆C的方程为+y2=1.
(2)解法一:①当直线l斜率为0时,|AB|=2a=4,不符合题意.
②当直线l斜率不为0时,设直线l方程为x=ty+1,
联立得(t2+4)y2+2ty-3=0,Δ>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
由题意|AB|=×=,
即×=,解得t=±1.
故直线l的方程为y=x-1或y=1-x.
解法二:①当直线l斜率不存在时,|AB|=,不符合题意.
②设直线l方程为y=k(x-1),
联立得(4k2+1)x2-8k2x+4k2-4=0,Δ>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
由|AB|=,得×=,
即··=,解得k=±1.
故直线l的方程为y=x-1或y=-x+1.
2.(角度2)(2026·江苏南通如皋中学测试)已知直线x-4y+9=0与椭圆+=1(0<b<4)相交于A,B两点,椭圆的两个焦点是F1,F2,线段AB的中点为C(-1,2),则△CF1F2的面积为( )
A.2 B.4
C.2 D.4
[解析] 设A(x1,y1),B(x2,y2),由题可知=,x1+x2=-2,y1+y2=4,则所以=-,即=,解得b2=8,所以c2=a2-b2=16-8=8,则c=2,所以S△CF1F2=×2c×2=4,故选B.
(2026·江西部分学校联考)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,且过点A,·=,过点B(0,-1)的一条直线与椭圆C相交于M,N两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若S△ABM=2S△ABN,试求直线MN的方程.
设F1(-c,0),F2(c,0),椭圆C:+=1(a>b>0)过点A,
所以有+=1,
=,=,
又·=,
则·=1-c2+=,
所以c=1,则a2-b2=1,
所以+=1,
整理得(4b2+3)(b2-3)=0,因为b2>0,
所以解得b2=3,a2=4,
故椭圆C的方程为+=1.
(2)根据题意作图如下:
则|MB|=+1,|BN|=-1,|MB|≠2|BN|,不满足题意.
则x1+x2= ①,
x1x2= ②.
因为|MB|=2|BN|,B在直线MN上,且M,N在B的两侧,
所以=2,则0-x1=2(x2-0),所以x1+2x2=0 ③.
由①③解得x1=,x2=-,代入②,
得·=,解得k=±,
所以直线MN的方程为y=±x-1,即x-2y-2=0或x+2y+2=0,
综上,直线MN的方程是x-2y-2=0或x+2y+2=0.
[解析] S△OMN=S△OBM+SOBN=|x1-x2|===2,令2k2+1=t,则t≥1,从而S△OMN=2=2,记f(t)=4t+(t>1),由f′(t)=4->0知f(t)为增函数,∴f(t)min=5,∴当t=1即k=0时,S△OMN取最大值.此时MN的方程为y=-1.
【变式训练】
(2026·浙江名校新高考研究联盟联考)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为e=,左、右顶点分别为A,B,O为坐标原点,M为线段OA的中点,P为椭圆上动点,且△MPB面积的最大值为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)延长PM交椭圆于Q,若·=6,求直线PQ的方程.
[解析] (1)由条件得e==,即a=2c,
则OM=a=c,
(S△BMP)max=b(a+c)=c2=,
解得a=2,b=,c=1,
所以椭圆E的方程为+=1.
可知PQ:x=-1,
联立方程
解得y=±,
不妨取P,Q,
则=,=,
可得·=9-=≠6,不合题意;
②若直线PQ的斜率存在,设直线,
PQ:y=k(x+1),P(x1,y1),Q(x2,y2),
则=(x1-2,y1),=(x2-2,y2),
与椭圆联立方程得
消去y得(3+4k2)x2+8k2x+4k2-12=0,
可得x1+x2=-,x1x2=,
则·=(x1-2)(x2-2)+y1y2
=(x1-2)(x2-2)+k2(x1+1)(x2+1)
=(1+k2)x1x2+(k2-2)(x1+x2)+4+k2
=-+4+k2
==6,
即k2=6,解得k=±,
所以直线PQ的方程为y=±(x+1);
综上所述:直线PQ的方程为y=±(x+1).
[答案]
[解析] 以A为坐标原点建立平面直角坐标系,由题意可知,|NQ|=a+c,|QR|=a-c,由题意可得P(0,4),R(-3,0),则PR:4x-3y+12=0,kPR=,设M(n,1),Q(n,0),则M到PR的距离d==1,解得n=-1(舍去),n=-,则|QR|=-3==a-c,又设PN:kx-y+4=0,由d==1,得45k2-84k+32=0.
∴kPR·kPN=,则kPN=,得xN=-,∴2a=-3=,则a=,故得c=.∴椭圆的离心率e==.
2.(2026·湖北部分高中协作体联考)已知点P(x,y)是椭圆+=1上任意一点,则点P到直线l:y=x+5的最大距离为( )
A. B.
C.5+ D.5-
[解析] 解法一:设直线y=x+m与椭圆相切,由得13x2+18mx+9m2-36=0,∴Δ=(18m)2-4×13(9m2-36)=0,m=±,切线方程为y=x+和y=x-,与l距离较远的是y=x-,∴所求最大距离为d==.故选A.
解法二:设P(3cos θ,2sin θ),则P到直线l的距离d==≤=(其中sin φ=,cos φ=-,且当sin(θ+φ)=1时取等号).故选A.
椭圆+=1(a>b>0)上的点到定点或定直线距离相关的最值问题,可转化为切线问题,可用三角换元法求解,即令x=acos θ,y=bsin θ,将其化为三角函数最值问题求解.
A. B.7-2
C.3-2 D.3-5
[解析] 因伞柄底端正好位于该椭圆的长轴上,由图可知,椭圆的短半轴长b=2,如图,DH=HC=AH=2,∴AD⊥DC,∴DC=AD=2,又∠ABD=60°,∴BD==,∴2a=BC=2+,∴a=+,∴e2==1-=1-2=3-5.故选D.
2.(2026·云南曲靖一中阶段测试)曲线+=1上点到直线x-2y+8=0距离的最小值为________.
[答案]
[解析] 解法一:令x-2y+m=0与+=1相切,联立整理可得25y2-16my+4m2-36=0,所以Δ=256m2-400(m2-9)=0,可得m=±5,当x-2y+5=0,此时与x-2y+8=0的距离为=,当x-2y-5=0,此时与x-2y+8=0的距离为=,所以曲线到直线距离的最小值为.
解法二:设x=3cos θ,则y=2sin θ,则曲线上的点到直线x-2y+8=0的距离d==≥=.,即dmin=.
1.(2025·福建泉州适应性练习)椭圆C:x2+2y2=1,其右焦点为F,若直线l过点F与C交于A,B,则|AB|最小值为( )
A. B.1
C. D.2
[解析] 要使|AB|最小,即为l和焦点F在的轴垂直的直线截得的线段长.右焦点为,直线为x=,联立此直线和椭圆解得交点的纵坐标为±,故|AB|最小值为1.故选B.
2.(2026·福建三明一中月考)焦距为2,并且截直线y=2x-1所得弦的中点的横坐标是的椭圆的标准方程为( )
A.x2+=1
B.x2+3y2=1
C.+=1
D.x2+=1或+y2=1
[解析] 设椭圆方程为+=1,m>0,n>0,m≠n,直线y=2x-1与椭圆相交的两点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),由题意可知x1+x2=,所以y1+y2=(2x1-1)+(2x2-1)=2(x1+x2)-2=2×-2=-,又
两式相减得+=0,整理得=-,所以2==,即n=3m.又c==,由解得故椭圆的标准方程为x2+=1.故选A.
3.(2025·黑龙江齐齐哈尔二模)直线2x-3y+12=0经过椭圆+=1(a>b>0)的两个顶点,则该椭圆的离心率e=( )
A. B.
C. D.
[解析] 因为直线2x-3y+12=0,令x=0,则y=4,所以b=4,令y=0,则x=-6,所以a=6,又因为c2=a2-b2,所以c=2,则该椭圆的离心率e==.故选B.
4.斜率为1的直线l与椭圆+y2=1相交于A,B两点,则|AB|的最大值为( )
A.2 B.
C. D.
[解析] 设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),直线l的方程为y=x+t,由消去y,得5x2+8tx+4(t2-1)=0,则x1+x2=-t,x1x2=.∴|AB|=|x1-x2|=·=·=·,当t=0时,|AB|max=.故选C.
5.(2024·安徽江淮十校联考)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左焦点为F1,过左焦点F1作倾斜角为的直线交椭圆于A,B两点,且=3,则椭圆C的离心率为( )
A. B.
C. D.
[解析] 设F1(-c,0),A(x1,y1),B(x2,y2),过点F1倾斜角为的直线方程为x=y-c,由得(a2+3b2)y2-2b2cy-b4=0,所以y1+y2=,y1y2=- ①,因为=3,所以y1=-3y2 ②,由①②得=,所以a2+3b2=9c2,联立得a2=3c2,e2=⇒e=.故选C.
6.(2024·贵州名校协作体联考)已知椭圆C:+=1的左右焦点分别为F1,F2,点M在直线l:x+y-4=0上运动,则·的最小值为( )
A.7 B.9
C.13 D.15
[解析] 由椭圆C:+=1可得F1(-1,0),F2(1,0),点M在直线l:x+y-4=0上运动,设M(x,-x+4),则·=(-1-x,x-4)·(1-x,x-4)=x2-1+(x-4)2=2x2-8x+15=2(x-2)2+7,当x=2时,2(x-2)2+7取到最小值7,即·的最小值为7,故选A.
7.(2026·江苏扬州高邮月考)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交椭圆于A,B两点,若M(1,-1)且+=2,则E的方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
[解析] 因为右焦点F(3,0),故a2=b2+9,设A(x1,y1),B(x2,y2),由+=2可知M是AB的中点,∴x1+x2=2,y1+y2=-2,且+=1,+=1,两式相减得+=0,∴kAB==-=-===kFM=,∴a2=2b2=b2+9,∴b2=9,a2=18,故椭圆E方程为+=1,故选D.
8.(2025·江西抚州联考)已知椭圆T:+=1(a>b>0)的右焦点为F,过F且斜率为1的直线l与T交于A,B两点,若线段AB的中点M在直线x+2y=0上,则T的离心率为( )
A. B.
C. D.
[解析] 设A(x1,y1),B(x2,y2),直线l:y=x-c,由题意可知,线段AB的中点M是直线l与直线x+2y=0的交点,联立解得M,另一方面.联立得(a2+b2)x2-2a2cx+a2c2-a2b2=0.易知Δ>0,由韦达定理得x1+x2==c,解得a2=2b2,所以a2=2(a2-c2).故离心率e==.故选D.
A. B.
C.-1 D.
[解析] 在等腰直角△ABC中,在不影响离心率的情况下不妨设∠A=,AB=AC=k,k>0,且椭圆焦点位于x轴上,当椭圆以B,C为焦点时,根据椭圆和等腰直角三角形对称性知点A为椭圆上顶点,则2a=2k,a=k;2c=k,c=k,离心率e===.当椭圆以A,C或A,B为焦点时,2a=k+k=(1+)k,a=,2c=k,c=,离心率e===-1,综上,椭圆的离心率为或-1.故选BC.
10.如图所示,用一个与圆柱底面成θ角的平面截圆柱,截面是一个椭圆.若圆柱的底面圆半径为2,θ=,则下列说法正确的是( )
A.椭圆的长轴长等于4
B.椭圆的离心率为
C.椭圆的标准方程可以是+=1
D.椭圆上的点到一个焦点的距离的最小值为4-2
[解析] 设椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,半焦距为c,椭圆长轴在圆柱底面上的投影为圆柱底面圆直径,则由截面与圆柱底面成锐二面角θ=得:2a==8,解得a=4,A不正确;显然b=2,则c==2,离心率e==,B正确;当以椭圆长轴所在直线为x轴,短轴所在直线为y轴建立平面直角坐标系时,椭圆的标准方程为+=1,C正确;椭圆上的点到焦点的距离的最小值为a-c=4-2,D正确.故选BCD.
11.(2025·河北沧州联考)已知椭圆C:+=1的焦点分别为F1(0,2),F2(0,-2),设直线l与椭圆C交于M,N两点,且点P为线段MN的中点,则下列说法正确的是( )
A.m2=6
B.椭圆C的离心率为
C.直线l的方程为3x+y-2=0
D.△F2MN的周长为4
[解析] 根据题意,因为焦点在y轴上,所以m2-2=4,则m2=6,故选项A正确;椭圆C的离心率为e===,故选项B不正确;根据点差法的结论可得kl·kOP=-=-3,所以kl=-3,所以直线l的方程为y-=-3,即3x+y-2=0,故选项C正确;因为直线l过F1,所以△F2MN的周长为4a=4,故选项D不正确,故选AC.
12.(2026·四川大数据精准教学联盟联考)已知椭圆E:+=1的左顶点为A,左、右焦点分别为F1,F2过点F1的直线与椭圆相交于P,Q两点,则( )
[解析] 由题意知:a=2,b=,∴c==1,∴|F1F2|=2c=2,A错误;∵PQ为椭圆C的焦点弦,∴|PQ|≤2a=4,B正确;∵|PF1|+|PF2|=|QF1|+|QF2|=2a=4,∴△F2PQ的周长为|PQ|+|PF2|+|QF2|=|PF1|+|PF2|+|QF1|+|QF2|=8,C正确;作PM垂直于直线x=-4,垂足为M,设P(x0,y0),则d=|PM|=|x0+4|,∵F1(-1,0),∴|PF1|=====|x0+2|,∴2|PF1|=|x0+4|,∴d=2|PF1|,D正确.故选BCD.
13.(2026·云南昭通一中等三校联考)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,以椭圆的四个顶点为顶点的四边形的面积为4.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)椭圆C的右顶点为Q,过点T(-1,0)的直线与椭圆C相交于点M,N,若△QMN的面积是,求直线MN的方程.
[解析] (1)由题意:S=·2a·2b=4,所以ab=2.
又因为=,a2=b2+c2,
所以a=2,b=1,
即椭圆的方程为+y2=1.
联立方程组得(4+t2)y2-2ty-3=0,
∴y1+y2=,y1y2=-,
|y1-y2|===,
∴S△QMN=·|TQ|·|y1-y2|=×3×=,
14.(2025·四川巴中诊断)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A1,A2,点M在椭圆C上,且·=-.
[解析] (1)由题意知A1(-a,0),A2(a,0),
又M,则=,=,
∴(-a-1)(a-1)+2=-,解得a=2(负值舍去),
由M在椭圆C上及a=2得+=1,
解得b2=3,
∴椭圆C的方程为+=1.
则k1==,k2==,
于是由k1+k2=0得+=0,
化简得4y1y2=3(y1+y2)(*)
由消去x整理得(3m2+4)y2+6my-9=0,
Δ=(6m)2+36(3m2+4)=144(m2+1)>0,
y1+y2=-,y1y2=-,
代入(*)式得-=-,
解得m=2,
∴直线l的方程为x-2y-1=0,
解法一:Δ=144(22+1)=720,y1+y2=-,y1y2=-,
|PQ|=|y1-y2|==,
又点M到直线l的距离d==,
∴S△MPQ=|PQ|d=××=.
解法二:由题意可知S△MPQ=S△MPF+S△MQF=|MF|(|xP|+|xQ|)=(|xP|+|xQ|),
将x-2y-1=0代入3x2+4y2-12=0消去y得4x2-2x-11=0,
∴Δ=(-2)2-4×4×(-11)=180>0,
xP+xQ=,xPxQ=-<0,
∴S△MPQ=(|xP|+|xQ|)=|xP-xQ|
==×=.
注:也可直接解出xP,xQ求解.
B组能力提升
1.(2026·河北邢台五校质检联盟期中)已知椭圆C:+=1的左、右顶点分别为A、B,P为C上异于A、B的一点,直线PA,PB与直线x=4分别交于M、N两点,则|MN|的最小值为( )
A. B.7
C. D.6
[解析] 设P(x0,y0),则+=1,易知A(-2,0),B(2,0),直线PA和直线PB的斜率之积kPA·kPB=·==-,设直线PA的方程为y=k(x+2),则M(4,6k),直线PB的方程为y=-(x-2),则N,所以|MN|=≥2=6.当且仅当k=±时,等号成立,故选D.
2.(2026·江苏淮安淮阴中学期中)若点(x,y)在椭圆4x2+y2=4上,则的最小值为( )
A.1 B.-1
C.- D.以上都不对
[解析] 设直线y=k(x-2),代入椭圆方程消去y得(4+k2)x2-4k2x+4k2-4=0,令Δ=16k4-4(4+k2)(4k2-4)=0,解得k=±,由图可知,直线与椭圆相切时k取得最值,所以kmin=-,即的最小值为-.故选C.
3.(多选题)(2025·山西长治模拟)已知直线l:y=x+m与椭圆C:+=1,则下列结论正确的是( )
A.若C与l至少有一个公共点,则m≤2
B.若C与l有且仅有两个公共点,则|m|<2
C.若m=3,则C上到l的距离为5的点只有1个
D.若m=-,则C上到l的距离为1的点只有3个
[解析] 联立消去y,得4x2+6mx+3m2-6=0,则判别式Δ=12(8-m2).令Δ=12(8-m2)≥0,则有-2≤m≤2,A错误;令Δ=12(8-m2)>0,则有|m|<2,B正确;令直线l与椭圆C相切,则Δ=12(8-m2)=0,即m=±2,直线y=x+3与y=x-2的距离d==5,因此,C上到l的距离为5的点只有1个,C正确;
如图,直线y=x-与y=x-2和y=x的距离均为1,因此,C上到l的距离为1的点只有3个,D正确.故选BCD.
4.(2026·安徽蚌埠调研)已知椭圆E:+y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,经过点F1的直线与E相交于A,B两点,则△ABF2的面积的最大值为________.
[解析] 由题意可知,直线AB的斜率不为0,F1(-,0),F2(,0),故设AB:x=my-,A(x1,y1),B(x2,y2),联立得,(m2+4)y2-2my-1=0,则y1+y2=,y1y2=-,Δ>0,则|y1-y2|===4,
故ΔABF2的面积S=|y1-y2|·|F1F2|=×4×2=,令t=≥1,则S==≤=2,等号成立时t=,m=±,故△ABF2的面积的最大值为2.
5.(2025·湖北“宜荆荆恩”联考)已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点M,且离心率为.
[解析] (1)联立
得a2=4,b2=3,
故所求椭圆的方程为C:+=1.
联立
消去x得(3m2+4)y2+6my-9=0.
所以y1+y2=,y1·y2=,
由|FA|=2|FB|得y1=-2y2,代入以上两式消去y1,y2得m=±.
故l:x=±y+1,化为一般式方程为x±2y-=0.
设椭圆方程为+=1,则有2a=4,2c=2,
∴a=2,c=1,则b=,
∴Q的轨迹方程为+=1.
联立消去x,
得(4+3m2)y2+6my-9=0,
由韦达定理,得y1+y2=-,y1·y2=-,
∴四边形AMBN的面积S=S△ABM+S△ABN=×|AB|×|y1-y2|=×|AB|×=×4×=×4×=,
令t=≥1,则m2=t2-1,
代入,得S===,
根据均值不等式,得3t+≥2=2,
当且仅当3t=,即t=时等号成立,
∵t≥1,∴当t=1时,min=4,四边形AMBN的面积S的最大值为6,
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