高中数学椭圆经典例题(学生+老 师)
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课时分层作业(十)椭圆的几何性质(一)(建议用时:60分钟)[基础达标练]一、选择题1.已知椭圆错误!+错误!=1(m〉0)的左焦点为F1(-4,0),则m 等于()A.2 B.3 C.4 D.9B [由题意知25-m2=16,解得m2=9,又m〉0,所以m=3.]2.已知椭圆C的短轴长为6,离心率为错误!,则椭圆C的焦点F到长轴的一个端点的距离为()A.9 B.1C.1或9 D.以上都不对C [错误!解得a=5,b=3,c=4。
∴椭圆C的焦点F到长轴的一个端点的距离为a+c=9或a-c =1.]3.如图所示,底面直径为12 cm的圆柱被与底面成30°角的平面所截,截口是一个椭圆,则这个椭圆的离心率为( )A.12 B 。
34C 。
错误!D 。
错误!A [由题意得2a =错误!=8错误!(cm),短轴长即2b 为底面圆直径12 cm ,∴c =错误!=2错误! cm ,∴e =错误!=错误!.故选A 。
]4.曲线错误!+错误!=1与曲线错误!+错误!=1(k 〈9)的( )A .长轴长相等B .短轴长相等C .焦距相等D .离心率相等C [曲线错误!+错误!=1的焦点在x 轴上,长轴长为10,短轴长为6,离心率为45,焦距为8.曲线错误!+错误!=1(k 〈9)的焦点在x 轴上,长轴长为2错误!,短轴长为2错误!,离心率为错误!,焦距为8.则C 正确.]5.已知椭圆C :错误!+错误!=1(a 〉b 〉0)的左,右焦点为F 1,F 2,离心率为错误!,过F 2的直线l 交C 于A 、B 两点,若△AF 1B 的周长为43,则C 的方程为( )A 。
错误!+错误!=1B 。
错误!+y 2=1C 。
错误!+错误!=1D 。
错误!+错误!=1A [∵△AF 1B 的周长为4错误!,∴4a =4错误!,∴a=3,∵离心率为错误!,∴c=1,∴b=错误!=错误!,∴椭圆C的方程为错误!+错误!=1。
高中数学中椭圆大题的经典例题题目:已知椭圆 C:x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1 (a > b > 0) 的离心率为√3/3,过点 A(0,b) 和 B(a,0)的直线与原点的距离为√3/2。
(1)求椭圆 C 的方程;(2)设 P 是椭圆 C 上一点,E、F 是椭圆 C 上的两动点,如果直线 PE,PF 的斜率都存在,且满足 kPE * kPF = -2/3,试探究△OEF 的形状,并说明理由。
(3)试问:是否存在以 PE,PF 为邻边的平行四边形?如果存在,求出所有这样的平行四边形;如果不存在,说明理由。
解析:(1)由题意,离心率 e = c/a = √3/3,直线 AB 的方程为 y = -√3x + b,利用点到直线的距离公式得到 b = √3/2。
又因为 a^2 = b^2 + c^2,解得 a = √3, b = 1。
所以椭圆 C 的方程为 x^2/3 + y^2 = 1。
(2)设 P(x0,y0),E(x1,y1),F(x2,y2),由 kPE * kPF = -2/3,得到 (y0 - y1)(y0 - y2) / (x0 - x1)(x0 - x2) = -2/3。
根据椭圆方程和斜率公式,化简得到 (x0^2 - 1)(x0^2 - 3) = -4(x0^2 - 1),解得 x0^2 = 1 或 x0^2 = 3(舍去)。
所以△OEF是直角三角形。
(3)假设存在以 PE,PF 为邻边的平行四边形,则 PE // PF,即存在 m,使得 kPE = kPF = m。
联立方程求解得 m = -√5/5 或 m = √5/5。
当 m = -√5/5 时,P(-√15/3, √15/5),E(-√15/5, √15/5),F(-√15/5, -√15/5),此时ΔOEF 是等腰三角形,不满足题意。
当 m = √5/5 时,P(-√15/3, -√15/5),E(-√15/5, -√15/5),F(-√15/5, √15/5),此时ΔOEF 是等腰三角形,满足题意。
课时作业(二十) 椭圆的几何性质一、选择题1.已知中心在原点的椭圆C 的右焦点为F(1,0),离心率等于12,则C的方程是( )A.x 23+y 24=1B.x 24+y 23=1 C.x 24+y 22=1 D.x 24+y 23=1 2.椭圆x 216+y 28=1的离心率为( )A.13B.12C.33D.223.已知椭圆C 的短轴长为6,离心率为45,则椭圆C 的焦点F 到长轴的一个端点的距离为 ( )A .9B .1C .1或9D .以上都不对4.曲线x 225+y 29=1与曲线x 225-k +y 29-k=1(k<9)的( )A .长轴长相等B .短轴长相等C .焦距相等D .离心率相等 二、填空题5.已知椭圆x 225+y 2m 2=1(m>0)的左焦点为F 1(-4,0),则m 等于________.6.若椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a>b>0)经过点P(0,3),且椭圆的长轴长是焦距的2倍,则a =________.7.已知F 1,F 2是椭圆的两个焦点,满足MF 1→·MF 2→=0的点M 总在椭圆内部,则椭圆离心率的取值范围是________.三、解答题 8.如图所示,椭圆的中心在原点,焦点F 1,F 2在x 轴上,A ,B 是椭圆的顶点,P 是椭圆上一点,且PF 1⊥x 轴,PF 2∥AB,求此椭圆的离心率.9.已知椭圆的中心在原点,焦点在x 轴上,离心率e =13,又知椭圆上一点M ,它的横坐标等于焦点的横坐标,纵坐标是4,求此椭圆的标准方程.[尖子生题库]10.已知F 1,F 2是椭圆的两个焦点,P 为椭圆上一点,∠F 1PF 2=60°. (1)求椭圆离心率的范围;(2)求证:△F 1PF 2的面积只与椭圆的短轴长有关.。
专题22 椭圆(解答题压轴题)目录①椭圆的弦长(焦点弦)问题 (1)②椭圆的中点弦问题 (10)③椭圆中的面积问题 (15)④椭圆中的参数和范围问题 (22)⑤椭圆中的最值问题 (28)⑥椭圆中定点、定值、定直线问题 (35)⑦椭圆中向量问题 (42)⑧椭圆综合问题 (48)所以()2216432224m m ∆=-⨯⨯-=解得33m -<<.设()11,A x y ,()22,B x y ,则1243m x x +=-,212223m x x -=2.(2023春·甘肃白银·高二统考开学考试)已知椭圆C上一点.(1)求C的方程;(2)设M,N是C上两点,若线段MN3.(2023秋·湖北武汉·高二武汉市第十七中学校联考期末)已知椭圆椭圆上一点与两焦点构成的三角形周长为(1)求椭圆C的标准方程;(2)若直线l与C交于A,B两点,且线段则2211222211641164x y x y ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,两式相减得(x 所以()()(1212124x x x x y y +-++又因为P 是DE 中点,所以1x +3.(2023秋·安徽亳州·高三校考阶段练习)令21230t k=->,故24k=当且仅当12tt=,即23,t k=故AOBV面积的最大值为3.)由题意得,四边形ABCD为菱形,则菱形ABCD的面积1S AC=⋅令235t n -=,得2716970n n -+=,解得7n =或977n =,从而2t =±或11621t =±.故直线l 的方程为23x y =±-,或116x =±④椭圆中的参数和范围问题1.(2023·辽宁抚顺·校考模拟预测)已知动点)显然直线l 的斜率存在,设直线:1l y kx =+,1,1)y ,2(B x ,2)y ,则2(D x λ,2)y λ,四边形OAED 为平行四边形,AE =,12(E x x λ+,12)y y λ+,A ,B ,E 均在椭圆C 上,2114y +=,2222194x y +=,221212()()194x x y y λλ+++=,0,2129180x y y λ++=,依题意,设直线l 的方程为(1)(y k x =-易得12x x <.联立方程组()221,1,4y k x x y ⎧=-⎪⎨+=⎪⎩ 消去y 并整理得则2122814k x x k +=+,()21224114k x x k -=+,)得()20A ,,设直线l 的方程为x =2214x my tx y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,得()2242m y mty ++()()()222Δ244416mt m t m =-+-=2mt 24t -)C 短轴顶点时,PAB V 的面积取最大值222a b c =+,解得2,a b =的标准方程为2214x y += .)1122(,),(,)P x y Q x y ,若直线PQ 的斜率为零,由对称性知1111022y y x x -==++,222y k x -=-设直线PQ 的方程为x ty n =+由()2224y k x x y ⎧=+⎨+=⎩,得(2k +()()(22121k x k x ⎡⎤++-+⎣⎦解得()22211k x k -=+或x =-))()0011,,,x y A x y ,()22,B x y ,则可设直线PA 的方程为1x my =-,其中221143x my x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩,化简得(234m +)为椭圆C 的左顶点,又由(1)可知:(2,0)M -,设直线联立方程可得:222(44x ty mt x y =+⎧⇒+⎨+=⎩()()22224(4)40mt t m =-+->,即设直线:l y kx m =+交该椭圆220x +将y kx m =+代入221205x y +=得()2221484200k x kmx m +++-=设()11,D x y ,()22,E x y ,则21221621k x x k +=+,12x x ∴()1212542x x x x =+-,又()2,0A -,()2,0B ,∴直线AD 的方程为()1122y y x x =++,直线BE 的方程为1.(2023·吉林长春·东北师大附中校考一模)椭圆且垂直于长轴的弦长度为1.(1)求椭圆C的标准方程;2.(2023秋·北京海淀·高三清华附中校考开学考试)已知椭圆长轴长为6.(1)求椭圆E的标准方程;(2)椭圆E的上下顶点分别为,A B,右顶点为C,过点于x轴对称,直线AP交BC于M,直线AQ交BC于点【答案】(1)221 94x y+=(2)证明见解析【详解】(1)根据题意可知26a=,可得3a=;联立直线与椭圆方程221942x y y kx ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩,消去设(),P P P x y ,易知P x 和0是方程的两根,由韦达定理可得又2P P y kx =+,所以2218894P k y k -=+,即1.(2023秋·辽宁·高二校联考阶段练习)已知椭圆3。
3.1 椭圆3.1.1 椭圆及其标准方程例1 已知椭圆的两个焦点坐标分别是(−2,0),(2,0),并且经过点(52,−32),求它的标准方程.解:由于椭圆的焦点在x轴上,所以设它的标准方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0).由椭圆的定义知c=2,2a=√(52+2)2+(−32)2+√(52−2)2+(−32)2=2√10,所以a=√10,所以b2=a2−c2=10−4=6.所以,所求椭圆的标准方程为x2 10+y26=1.例2 如图3.1-5,在圆x2+y2=4上任取一点P,过点P作x轴的垂线段PD,D为垂足.当点P 在圆上运动时,线段PD的中点M的轨迹是什么?为什么?图3.1-5分析:点P在圆x2+y2=4上运动,点P的运动引起点M运动.我们可以由M为线段PD的中点得到点M与点P坐标之间的关系式,并由点P的坐标满足圆的方程得到点M的坐标所满足的方程.解:设点M的坐标为(x,y),点P的坐标为(x0,y0),则点D的坐标为(x0,0),由点M是线段PD的中点,得x=x0,y=y02.因为点P(x0,y0)在圆x2+y2=4上,所以x02+y02=4.①把x0=x,y0=2y代入方程①,得x2+4y2=4,即x24+y2=1.所以点M的轨迹是椭圆.例3如图3.1-6,设A,B两点的坐标分别为(−5,0),(5,0).直线AM,BM相交于点M,且它们的斜率之积是−49,求点M的轨迹方程.图3.1-6分析:设点M的坐标为(x,y),那么直线AM,BM的斜率就可用含x,y的关系式分别表示.由直线AM,BM的斜率之积是−49,可得出x,y之间的关系式,进而得到点M的轨迹方程.解:设点M的坐标为(x,y),因为点A的坐标是(−5,0),所以直线AM的斜率k AM=yx:5(x≠−5).同理,直线BM的斜率k BM=yx;5(x≠5).由已知,有y x:5×yx;5=−49(x≠±5),化简,得点M的轨迹方程为x2 25+y21009=1(x≠±5).点M的轨迹是除去(−5,0),(5,0)两点的椭圆.练习1.如果椭圆x2100+y236=1上一点P到焦点F1的距离等于6,则点P到另一个焦点F2的距离为____【答案】14【分析】根据椭圆的定义|PF1|+|PF2|=2a及椭圆x2100+y236=1上一点P到焦点F1的距离等于6,可得PF2的长.【详解】解:根据椭圆的定义|PF1|+|PF2|=2a,又椭圆x2100+y236=1上一点P到焦点F1的距离等于6,∴6+|PF2|=20,故|PF2|=14,2.求适合下列条件的椭圆的标准方程.(1)a=4,b=1,焦点在x轴上;(2)a=4,c=√15,焦点在y轴上;(3)a+b=10,c=2√5.【答案】(1)x216+y2=1;(2)y216+x2=1;(3)x236+y216=1或y236+x216=1.【分析】(1)根据已知直接得出方程;(2)根据已知求得b,即可得出方程;(3)由已知联立求得a,b即可得出方程.【详解】(1)a=4,b=1,焦点在x轴上的椭圆方程为x216+y2=1;(2)由a=4,c=√15可得b2=a2−c2=1,又焦点在y轴上,所以标准方程为y216+x2=1;(3)联立{a+b=10 c=2√5a2=b2+c2,解得a=6,b=4,所以标准方程为x236+y216=1或y236+x216=1.3.已知经过椭圆x225+y216=1的右焦点F2作垂直于x轴的直线AB,交椭圆于A,B两点,F1是椭圆的左焦点.(1)求ΔAF1B的周长;(2)如果AB不垂直于x轴,ΔAF1B的周长有变化吗?为什么?【答案】(1)20;(2)不变,理由见解析【分析】根据椭圆的定义ΔAF1B的周长为|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=4a求解.【详解】(1)由椭圆的定义得:|AF1|+|AF2|=2a=10,|BF1|+|BF2|=2a=10,所以ΔAF1B的周长为|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=4a=20.(2)不变,由椭圆的定义ΔAF1B的周长为|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=4a.只受a的影响,不受AB与x轴的位置关系影响.4.已知A,B两点的坐标分别是(−1,0),(1,0),直线AM,BM相交于点M,且直线AM的斜率与直线BM的斜率的商是2,点M的轨迹是什么?为什么?【答案】点M的轨迹是直线x=−3,并去掉点(−3,0)【分析】设出点M的坐标,求出直线AM,BM斜率,由k AMk BM=2可求出.【详解】设点M的坐标为(x,y),则k AM=yx:1(x≠−1),k BM=yx;1(x≠1),当y≠0时,k AMk BM =x;1x:1=2,整理得x=−3(y≠0),所以点M的轨迹是直线x=−3,并去掉点(−3,0).3.1.2 椭圆的简单几何性质例4 求椭圆16x2+25y2=400的长轴和短轴的长、离心率、焦点和顶点的坐标.解:把原方程化成标准方程,得x2 52+y242=1,于是a=5,b=4,c=√25−16=3.因此,椭圆的长轴和短轴的长分别是2a=10和2b=8,离心率e=ca =35,两个焦点坐标分别是F1(−3,0)和F2(3,0),四个顶点坐标分别是A1(−5,0),A2(5,0),B1(0,−4)和B2(0,4).练习5.你能用圆规作出图中椭圆焦点的位置吗?你的依据是什么?【答案】能. 依据见解析.【分析】根据椭圆中a2=b2+c2的几何表示,即原点、焦点、短轴端点构成直角三角形,且体现a2=b2+c2求解.【详解】能.如图,以点B2(或B1)为圆心, |OA2|(或|OA1|)为半径画圆弧,与x轴交于点F1,F2,则点F1,F2就是椭圆的两个焦点.依据:因为在Rt△B2OF2中,|OB2|=b,|B2F2|=|OA2|=a,所以|OF2|=c,同理有|OF1|=c.6.求下列椭圆的焦点坐标:(1)x2100+y236=1;(2)2x2+y2=8.【答案】(1)(8,0)和(−8,0);(2)(0,2)和(0,−2)【分析】由椭圆方程得到a2,b2,根据c2=a2−b2求出c,即可得解;【详解】解:(1)因为椭圆方程为x2100+y236=1,焦点在x轴,所以a2=100,b2=36,因为c2=a2−b2,即c=√a2−b2=√100−36=8,所以椭圆的焦点坐标为(8,0)和(−8,0)(2)因为2x2+y2=8,所以y28+x24=1,焦点在y轴,所以a2=8,b2=4,因为c2=a2−b2,即c=√a2−b2=√8−4=2,所以椭圆的焦点坐标为(0,2)和(0,−2) 7.求适合下列条件的椭圆的标准方程:(1)焦点在x轴上,a=6,e=;(2)焦点在y轴上,c=3,e=.【答案】(1)x236+y232=1(2)y225+x216=1【详解】试题分析:(1)由离心率公式,求得c,再由a,b,c的关系,求得b,即可得到椭圆方程;(2)由离心率公式,求得a,再由a,b,c的关系,求得b,即可得到椭圆方程试题解析:(1)a=6,e=,即,解得c=2,b2=a2﹣c2=32,则椭圆的标准方程为:=1;(2)c=3,e=,即,解得,a=5,b2=a2﹣c2=25﹣9=16.则椭圆的标准方程为:=1.8.求适合下列条件的椭圆的标准方程:(1)经过P(−3,0),Q(0,−2)两点;(2)长轴长等于20,离心率等于35.【答案】(1)x 29+y 24=1 (2)x 2100+y 264=1或y 2100+x 264=1.【分析】(1)设出椭圆方程,根据椭圆经过点A (−3,0),B (0,−2),得出{a =3b =2 ,代入方程即可.(2)由条件可得{2a =20c a =35 ,则可得{a =10c =6b =8 ,根据焦点所在的轴代入对应的标准方程即可. 【详解】解:(1)设椭圆方程为:x 2a 2+y 2b 2=1,因为椭圆经过点A (−3,0),B (0,−2), A (−3,0),B (0,−2)分别为左顶点和下顶点, 所以得{a =3b =2,所以椭圆标准方程为x 29+y 24=1.(2)椭圆的长轴长等于20, 离心率等于35依题意: {2a =20c a =35 ,所以{a =10c =6,由b 2=a 2−c 2=64,即b =8所以椭圆标准方程为:x 2100+y 264=1或y 2100+x 264=1.9.比较下列每组中椭圆的形状,哪一个更接近于圆?为什么? (1)9x 2+y 2=36与x 216+y 212=1;(2)x 2+9y 2=36与x 26+y 210=1. 【答案】(1)x 216+y 212=1更接近于圆;(2)x 26+y 210=1更接近于圆.【分析】探究可得离心率e 越大,椭圆越扁;e 越小,椭圆越圆. 所以只需比较离心率的大小即可得出结果.【详解】因为椭圆的离心率e =ca =√1−(b a )2,所以e 越大,ba 越小,椭圆越扁;e 越小,ba 越大,椭圆越圆. (1)椭圆9x 2+y 2=36即x 24+y 236=1,其离心率e 1=√1−436=2√23,椭圆x 216+y 212=1的离心率e 2=√1−1216=12,因为e 2<e 1,所以椭圆x 216+y 212=1更接近于圆; (2)椭圆x 2+9y 2=36即x 236+y 24=1,其离心率e 3=√1−436=2√23,椭圆x 26+y 210=1的离心率e 4=√1−610=√105,因为e4<e3,所以椭圆x26+y210=1更接近于圆.例5 如图3.1-11,一种电影放映灯的反射镜面是旋转椭圆面(椭圆绕其对称轴旋转一周形成的曲面)的一部分.过对称轴的截口BAC是椭圆的一部分,灯丝位于椭圆的一个焦点F1上,片门位于另一个焦点F2上.由椭圆一个焦点F1发出的光线,经过旋转椭圆面反射后集中到另一个焦点F2.已知BC⊥F1F2,|F1B|=2.8cm,|F1F2|=4.5cm.试建立适当的平面直角坐标系,求截口BAC所在椭圆的方程(精确到0.1cm).图3.1-11解:建立如图3.1-11所示的平面直角坐标系,设所求椭圆方程为x2 a2+y2b2=1(a>b>0).在Rt△BF1F2中,|F2B|=√|F1B|2+|F1F2|2=√2.82+4.52.由椭圆的性质知,|F1B|+|F2B|=2a,所以a=12(|F1B|+|F2B|)=12(2.8+√2.82+4.52)≈4.1;b=√a2−c2=√4.12−2.252≈3.4.所以,所求的椭圆方程为x2 4.12+y23⋅42=1.例6 动点M(x,y)与定点F(4,0)的距离和M到定直线l:x=254的距离的比是常数45,求动点M的轨迹.解:如图3.1-12,设d是点M到直线l:x=254的距离,根据题意,动点M的轨迹就是集合。
3.1椭圆测试卷(原卷版)1.已知中心在原点的椭圆C 的右焦点为F (1,0),离心率等于12,则C 的方程是()A.x 23+y 24=1 B.x 24+y 23=1C.x 24+y 22=1 D.x 24+y 23=12.若椭圆ax 2+by 2=1与直线y =1-x 交于A ,B 两点,过原点与线段AB 中点的直线的斜率为32,则ab的值为()A.32B.233C.932D.23273.(2018·课标全国Ⅱ,文)已知F 1,F 2是椭圆C 的两个焦点,P 是C 上的一点.若PF 1⊥PF 2,且∠PF 2F 1=60°,则C 的离心率为()A .1-32B .2-3C.3-12D.3-14.如图,圆柱形玻璃杯中水的液面呈椭圆形状,则该椭圆的离心率为()A.33B.12C.22D.325.已知F 1,F 2是椭圆的两个焦点,满足MF 1→·MF 2→=0的点M 总在椭圆内部,则椭圆离心率的取值范围是()A .(0,1),12D.22,6.【多选题】设椭圆的方程为x 22+y 24=1,斜率为k 的直线l 不经过原点O ,且与椭圆相交于A ,B 两点,M 为线段AB 的中点,则下列结论正确的是()A .k AB ·k OM =-1B .若点M 坐标为(1,1),则直线l 的方程为2x +y -3=0C .若直线l 的方程为y =x +1,则点M 的坐标为(13,43)D .若直线l 的方程为y =x +2,则|AB |=4237.与椭圆4x 2+9y 2=36有相同的焦点,且过点(-3,2)的椭圆方程为________.8.椭圆x 2+4y 2=16被直线y =12x +1截得的弦长为________.9.椭圆C :x 28+y 24=1的弦AB 的中点为点Q (2,1),则弦AB 所在直线的方程为________,若点P 为椭圆上的任意一点,F 为左焦点,O 为原点,则OP →·FP →的取值范围为________.10.已知椭圆G :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为63,右焦点为(22,0),斜率为1的直线l与椭圆G 交于A ,B 两点,以AB 为底边作等腰三角形,顶点为P (-3,2).(1)求椭圆G 的方程;(2)求△PAB 的面积.11.过点M (-2,0)的直线m 与椭圆x 22+y 2=1交于P 1,P 2,线段P 1P 2的中点为P ,设直线m 的斜率为k 1(k 1≠0),直线OP 的斜率为k 2,则k 1k 2的值为()A .2B .-2C.12D .-1212.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,左顶点为A ,下顶点为B ,离心率为32,且△BF 1F 2的面积为3.则椭圆C 的标准方程为________,若点P 在椭圆C 上,且以AP 为直径的圆过B 点,则直线AP 的斜率为________.13.已知中心为坐标原点O ,焦点在y 轴上的椭圆M 的焦距为4,且椭圆M 过点(1,3).(1)求椭圆M 的方程;(2)若过点C (0,1)的直线l 与椭圆M 交于A ,B 两点,且AC →=2CB →,求直线l 的方程.1.设a >0,则椭圆x 2+2y 2=2a 的离心率是()A.12B.22C.13D .与a 的取值有关2.已知点P 是椭圆x 216+y 24=1上一点,其左、右焦点分别为F 1,F 2,若△F 1PF 2外接圆的半径为4,则△F 1PF 2的面积是()A.433B .43C .4D.433或433.已知A ,B 是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)长轴的两个端点,M ,N 是椭圆上关于x 轴对称的两点,直线AM ,BN 的斜率分别为k 1,k 2(k 1k 2≠0).若椭圆的离心率为32,则|k 1|+|k 2|的最小值为()A .1 B.2C.32D.34.已知直线x 4+y 3=1与椭圆x 216+y 29=1相交于A ,B 两点,若椭圆上存在点P 使△ABP 的面积等于12,则这样的点P 共有()A .1个B .2个C .3个D .4个5.若椭圆的对称轴在坐标轴上,短轴的一个端点与两个焦点组成一个正三角形,焦点到椭圆上的最短距离为3,则这个椭圆的方程为________.6.2013年我国载人航天飞船神舟十号飞行获得圆满成功.已知神舟十号飞船变轨前的运行轨道是一个以地心为焦点的椭圆,飞船近地点、远地点离地面的距离分别为200km ,350km.设地球半径为R km ,则此时飞船轨道的离心率为________(结果用含R 的式子表示).7.椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的右焦点F (c ,0)关于直线l :y =bc x 的对称点Q 在椭圆上,则椭圆的离心率是________.8.设椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,过F 2作x 轴的垂线与C 相交于A ,B 两点,F 1B 与y 轴相交于点D ,若AD ⊥F 1B ,则椭圆C 的离心率等于________.9.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)4,F 1,F 2是椭圆的两个焦点.(1)求椭圆C 的方程;(2)⊙O (O 为坐标原点)是以F 1F 2为直径的圆,直线l :y =kx +m 与⊙O 相切,并与椭圆C 交于不同的两点A ,B ,若OA →·OB →=-32,求k 的值.10.如图,已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的右焦点为(3,0)1M 是x 轴上的一点,过M 点的直线l 与椭圆C 交于A ,B 两点(点A 在x 轴的上方).(1)求椭圆C的方程;(2)若AM→=2MB→,且直线l与圆O(O为坐标原点):x2+y2=47相切于点N,求MN的长.11.已知椭圆C过点(-1,0),(1,0).(1)求椭圆C的方程;(2)E,F是椭圆C上的两个动点,如果直线AE的斜率与AF的斜率互为相反数,证明直线EF的斜率为定值,并求出这个定值.3.1椭圆测试卷(解析版)1.已知中心在原点的椭圆C 的右焦点为F (1,0),离心率等于12,则C 的方程是()A.x 23+y 24=1 B.x 24+y 23=1C.x 24+y 22=1 D.x 24+y 23=1答案D2.若椭圆ax 2+by 2=1与直线y =1-x 交于A ,B 两点,过原点与线段AB 中点的直线的斜率为32,则ab的值为()A.32B.233C.932D.2327答案A 3.(2018·课标全国Ⅱ,文)已知F 1,F 2是椭圆C 的两个焦点,P 是C 上的一点.若PF 1⊥PF 2,且∠PF 2F 1=60°,则C 的离心率为()A .1-32B .2-3C.3-12 D.3-1答案D解析在Rt △PF 1F 2中,∠PF 2F 1=60°,不妨设椭圆焦点在x 轴上,且焦距|F 1F 2|=2,则|PF 2|=1,|PF 1|=3,由椭圆的定义可知,|PF 1|+|PF 2|=2a ,所以2a =1+3,2c =2,得a =1+32,c =1.所以离心率e =ca =21+3=3-1.故选D.4.如图,圆柱形玻璃杯中水的液面呈椭圆形状,则该椭圆的离心率为()A.33B.12C.22D.32答案B解析设圆柱的底面半径为1,则椭圆的短半轴长为1,长轴长为2sin 60°=433,即长半轴长为233,所以半焦距为33,故离心率为12.5.已知F 1,F 2是椭圆的两个焦点,满足MF 1→·MF 2→=0的点M 总在椭圆内部,则椭圆离心率的取值范围是()A .(0,1),12D.22,答案C解析依题意,以F 1,F 2为直径且过点M 的圆在椭圆内,得c <b ,即c 2<b 2,c 2<a 2-c 2,2c 2<a 2.故-22<e =c a <22,又0<e <1,所以0<e <22.6.【多选题】设椭圆的方程为x 22+y 24=1,斜率为k 的直线l 不经过原点O ,且与椭圆相交于A ,B 两点,M 为线段AB 的中点,则下列结论正确的是()A .k AB ·k OM =-1B .若点M 坐标为(1,1),则直线l 的方程为2x +y -3=0C .若直线l 的方程为y =x +1,则点M 的坐标为(13,43)D .若直线l 的方程为y =x +2,则|AB |=423答案BD解析设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),M (x 0,y 0)+y 124=1,+y 224=1,两式相减,得x 12-x 222+y 12-y 224=0,即y 1-y 2x 1-x 2·y 1+y 2x 1+x 2=-2,即k AB ·k OM =-2,所以A 不正确;对于B ,由k AB ·k OM =-2,M (1,1),得k AB =-2,所以直线l 的方程为y -1=-2(x -1),即2x +y -3=0,所以B 正确;对于C ,若直线l 的方程为y =x +1,k AB ·k OM =1×4=4≠-2,所以C 不正确;对于D ,由x +2,+y 24=1,得3x 2+4x =0,解得x =0或x =-43,所以|AB |=1+12|-43-0|=423,所以D 正确.故选BD.7.与椭圆4x 2+9y 2=36有相同的焦点,且过点(-3,2)的椭圆方程为________.答案x 215+y 210=18.椭圆x 2+4y 2=16被直线y =12x +1截得的弦长为________.答案35解析2+4y 2=16,=12x +1,消去y 并化简得x 2+2x -6=0,Δ>0.设直线与椭圆的交点为M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则x 1+x 2=-212所以弦长|MN |x 1-x 2|=54[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]=54×(4+24)=35.9.椭圆C :x 28+y 24=1的弦AB 的中点为点Q (2,1),则弦AB 所在直线的方程为________,若点P 为椭圆上的任意一点,F 为左焦点,O 为原点,则OP →·FP →的取值范围为________.答案x +y -3=0[2,8+42]解析设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)+y 124=1,+y 224=1,即x 12-x 22+2(y 12-y 22)=0,变形为y 1-y 2x 1-x 2=-12·x 1+x 2y 1+y 2.又AB 的中点为点Q (2,1),则有x 1+x 22=2,y 1+y 22=1,所以y 1-y 2x 1-x 2=-1,即直线AB 的斜率为-1,所以弦AB 所在直线的方程为y =-(x -2)+1,即x +y -3=0.设P (x 0,y 0),又F (-2,0),所以OP →=(x 0,y 0),FP →=(x 0+2,y 0),所以OP →·FP →=2x 0+x 02+y 02=2x 0+x 02+4-x 022=12(x 0+2)2+2.又-22≤x 0≤22,所以当x 0=-2时,OP →·FP →有最小值2;当x 0=22时,OP →·FP →有最大值8+42,所以OP →·FP →∈[2,8+42].10.已知椭圆G :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为63,右焦点为(22,0),斜率为1的直线l与椭圆G 交于A ,B 两点,以AB 为底边作等腰三角形,顶点为P (-3,2).(1)求椭圆G 的方程;(2)求△PAB 的面积.解析(1)由已知得c =22,c a =63,解得a =2 3.则b 2=a 2-c 2=4,所以椭圆G 的方程为x 212+y 24=1.(2)设直线l 的方程为y =x +m ,x +m ,+y 24=1,得4x 2+6mx +3m 2-12=0.①由Δ=(6m )2-4×4×(3m 2-12)>0,得m 2<16.设A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2)(x1<x2),AB的中点为E(x0,y0),则x1+x2=-3m2,则x0=x1+x22=-3m4,y0=x0+m=m4.因为AB是等腰△PAB的底边,所以PE⊥AB.所以PE的斜率k=2-m4-3+3m4=-1,解得m=2,满足Δ>0.此时方程①为4x2+12x=0,解得x1=-3,x2=0.所以y1=-1,y2=2.所以|AB|=32.此时,点P(-3,2)到直线AB:x-y+2=0的距离d=|-3-2+2|2=322.所以△PAB的面积S=12|AB|·d=92.11.过点M(-2,0)的直线m与椭圆x22+y2=1交于P1,P2,线段P1P2的中点为P,设直线m的斜率为k1(k1≠0),直线OP的斜率为k2,则k1k2的值为()A.2B.-2C.12D.-12答案D解析设P1(x1,y1),P2(x2,y2),P(x,y)y12=1,①y22=1.①-②,得(x1+x2)(x1-x2)2+(y1+y2)(y1-y2)=0.即2x·(x1-x2)2+2y(y1-y2)=0.∴k1=y1-y2x1-x2=-x2y.又k2=yx,∴k1·k2=-12.12.已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,左顶点为A,下顶点为B,离心率为32,且△BF1F2的面积为3.则椭圆C的标准方程为________,若点P在椭圆C上,且以AP为直径的圆过B点,则直线AP的斜率为________.答案x24+y2=1310解析由题意可知ca=32,S△BF1F2=bc=3.又a2-b2=c2,所以b=1,c=3,a=2,所以椭圆C的标准方程为x24+y2=1.以AP为直径的圆过B点,即AB⊥BP.因为k AB=-ba=-12,所以k BP=2.所以直线BP的方程为y=2x-1.2x-1,y2=1,=0,=-1=1617,=1517,所以点PAP的斜率k AP=1517-01617+2=310.13.已知中心为坐标原点O,焦点在y轴上的椭圆M的焦距为4,且椭圆M过点(1,3).(1)求椭圆M的方程;(2)若过点C(0,1)的直线l与椭圆M交于A,B两点,且AC→=2CB→,求直线l的方程.解析(1)设椭圆M的方程为y2a2+x2b2=1(a>b>0).∵2c=4,∴c=2,∴a2-b2=c2=4.又椭圆M过点(1,3),∴3a2+1b2=1.b2=4,+1b2=1,解得a2=6,b2=2.∴椭圆M的方程为y26+x22=1.(2)当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=0.设此时点A,B的坐标为(0,-6)和(0,6),不满足AC→=2CB→,∴直线l的斜率一定存在.设直线l的方程为y=kx+1,kx+1,+x22=1,消去y并整理,得(3+k2)x2+2kx-5=0.则Δ=4k2+20(3+k2)=24k2+60>0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-2k3+k2,x1x2=-53+k2.又∵AC→=2CB→,∴(-x 1,1-y 1)=2(x 2,y 2-1),∴x 1=-2x 2,∴x 1+x 2=-x 2=-2k3+k 2,x 1x 2=-2x 22=-53+k 2,∴8k 2(3+k 2)2=53+k 2,即8k 23+k 2=5,解得k 2=5,∴k =± 5.故直线l 的方程为y =±5x +1.1.设a >0,则椭圆x 2+2y 2=2a 的离心率是()A.12B.22C.13D .与a 的取值有关答案B2.已知点P 是椭圆x 216+y 24=1上一点,其左、右焦点分别为F 1,F 2,若△F 1PF 2外接圆的半径为4,则△F 1PF 2的面积是()A.433B .43C .4 D.433或43答案D解析由正弦定理得|F 1F 2|sin ∠F 1PF 2=2×4=8,∴sin ∠F 1PF 2=32.∴cos ∠F 1PF 2=±12,符合题意.由余弦定理得|PF 1|2+|PF 2|2-2|PF 1||PF 2|cos ∠F 1PF 2=|F 1F 2|2.又|PF 1|+|PF 2|=8,∴|PF 1||PF 2|=16或163.∴S △F 1PF 2=12PF 1||PF 2|sin ∠F 1PF 2=433或4 3.3.已知A ,B 是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)长轴的两个端点,M ,N 是椭圆上关于x 轴对称的两点,直线AM ,BN 的斜率分别为k 1,k 2(k 1k 2≠0).若椭圆的离心率为32,则|k 1|+|k 2|的最小值为()A .1 B.2C.32D.3答案A 解析不妨令A (-a ,0),B (a ,0).设M (x ,y ),N (x ,-y )(-a <x <a ),则k 1=y x +a ,k 2=y a -x.又椭圆的离心率为32,所以b a =1-e 2=12,所以|k 1|+|k 2|=|y |x +a +|y |a -x≥2y 2a 2-x 2=2b a =1(当且仅当|y |x +a =|y |a -x,即x =0时等号成立).故选A.4.已知直线x 4+y 3=1与椭圆x 216+y 29=1相交于A ,B 两点,若椭圆上存在点P 使△ABP 的面积等于12,则这样的点P 共有()A .1个B .2个C .3个D .4个答案B解析可求出|AB |=5,设P (4cos θ,3sin θ),θ∈[0,2π),则P 点到AB 的距离为d =|12(cos θ+sin θ)-12|5=245.∴θ=π或3π2,∴这样的点P 有2个.5.若椭圆的对称轴在坐标轴上,短轴的一个端点与两个焦点组成一个正三角形,焦点到椭圆上的最短距离为3,则这个椭圆的方程为________.答案x 212+y 29=1或y 212+x 29=1解析依题意可得a =2c ,a -c =3,∴c = 3.∴a =23,b 2=9.故椭圆的方程为x 212+y 29=1或y 212+x 29=1.6.2013年我国载人航天飞船神舟十号飞行获得圆满成功.已知神舟十号飞船变轨前的运行轨道是一个以地心为焦点的椭圆,飞船近地点、远地点离地面的距离分别为200km ,350km.设地球半径为R km ,则此时飞船轨道的离心率为________(结果用含R 的式子表示).答案75275+R解析由题意得a -c =200+R ,a +c =350+R ,求得a =275+R ,c =75.所以离心率e =c a =75275+R.7.椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的右焦点F (c ,0)关于直线l :y =b cx 的对称点Q 在椭圆上,则椭圆的离心率是________.答案22解析设椭圆的左焦点为F 1,O 为坐标原点,连接OQ ,QF 1,QF ,由F 关于直线l :y =b c x 的对称点Q 在椭圆上,得|OQ |=|OF |.又|OF 1|=|OF |,所以F 1Q ⊥QF .所以F 1Q ∥l .不妨设|QF 1|=ck (k >0),则|QF |=bk ,|F 1F |=ak ,因此2c =ak .又2a =ck +bk ,由以上二式可得2c a =k =2a b +c,即c a =a b +c ,即a 2=c 2+bc ,所以b =c ,e =22.8.设椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,过F 2作x 轴的垂线与C 相交于A ,B 两点,F 1B 与y 轴相交于点D ,若AD ⊥F 1B ,则椭圆C 的离心率等于________.答案33解析利用直线与直线、直线与椭圆的位置关系求交点坐标,再利用两直线垂直时斜率的关系列式以确定离心率.直线AB :x =c ,代入x 2a 2+y 2b 2=1,得y =±b 2a.不妨令∴kBF 1=-b 2a -0c -(-c )=-b 2a 2c=-b 22ac .∴直线BF 1:y -0=-b 22ac(x +c ).令x =0,则y =-b 22a.∴k AD =b 2a +b 22a c=3b 22ac .∵AD ⊥BF 1,∴-b 22ac ·3b 22ac=-1.∴3b 4=4a 2c 2,∴3b 2=2ac ,即3(a 2-c 2)=2ac .∴3e 2+2e -3=0.∴e =-2±4-4×3×(-3)23=-2±423.∵e >0,∴e =-2+423=33.9.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)4,F 1,F 2是椭圆的两个焦点.(1)求椭圆C 的方程;(2)⊙O (O 为坐标原点)是以F 1F 2为直径的圆,直线l :y =kx +m 与⊙O 相切,并与椭圆C 交于不同的两点A ,B ,若OA →·OB →=-32,求k 的值.解析(1)∵2a =4,∴a =2.∴椭圆C 的方程为x 24+y 2b2=1.∵椭圆C,∴14+94b2=1.∴b 2=3,∴椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.(2)设O 到l 的距离为d ,⊙O 的半径为r ,则d =r =1.即|m |1+k2=1,∴m 2=1+k 2.①+y 23=1,kx +m ,得(3+4k 2)x 2+8kmx +4m 2-12=0.则Δ=(8km )2-4(3+4k 2)(4m 2-12)=192k 2-48m 2+144=144k 2+96>0.设A ,B 坐标分别为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),∴x 1+x 2=-8km 3+4k 2,x 1·x 2=4m 2-123+4k2.∴y 1·y 2=k 2x 1x 2+km (x 1+x 2)+m 2=3m 2-12k 23+4k 2.∴x 1x 2+y 1y 2=7m 2-12k 2-123+4k 2.②将①代入②,得x 1x 2+y 1y 2=-5-5k 23+4k 2.∵OA →·OB →=x 1x 2+y 1y 2=-32,∴-5-5k 23+4k 2=-32,∴k =±22.10.如图,已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的右焦点为(3,0)1M 是x 轴上的一点,过M 点的直线l 与椭圆C 交于A ,B 两点(点A 在x 轴的上方).(1)求椭圆C 的方程;(2)若AM →=2MB →,且直线l 与圆O (O 为坐标原点):x 2+y 2=47相切于点N ,求MN 的长.解析(1)2=3,1,解得a 2=4,b 2=1,∴椭圆C 的方程为x 24+y 2=1.(2)设M (m ,0),直线l :x =ty +m ,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).∵直线l 与圆O :x 2+y 2=47相切,∴原点O 到直线l 的距离d =|m |1+t 2=47,即t 2=74m 2-1.由AM →=2MB →,得y 1=-2y 2.y 2=1,ty +m ,得(t 2+4)y 2+2tmy +m 2-4=0,则Δ=16(t 2-m 2+4)=12m 2+48>0.∴y 1+y 2=-2tm t 2+4,y 1y 2=m 2-4t 2+4.∵y 1y 2=-2y 22,y 1+y 2=-2y 2+y 2=-y 2,∴y 1y 2=-2[-(y 1+y 2)]2=-2(y 1+y 2)2,即m 2-4t 2+4=-,化简得(m 2-4)(t 2+4)=-8t 2m 2.m 2-4)(t 2+4)=-8t 2m 2,=74m 2-1,消去t 2,得21m 4-16m 2-16=0,即(3m 2-4)(7m 2+4)=0,解得m 2=43,此时t 2=43,∴±233,连接ON ,在Rt △OMN 中,|MN |=43-47=42121,∴MN 的长为42121.11.已知椭圆C 过点(-1,0),(1,0).(1)求椭圆C 的方程;(2)E ,F 是椭圆C 上的两个动点,如果直线AE 的斜率与AF 的斜率互为相反数,证明直线EF 的斜率为定值,并求出这个定值.解析(1)由题意,得c =1,可设椭圆方程为x 21+b 2+y 2b 2=1(b >0).因为点A 在椭圆上,所以11+b 2+94b 2=1,解得b 2=3或b 2=-34(舍去).所以椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.(2)设直线AE 的方程为y =k (x -1)+32,代入x 24+y 23=1得(3+4k 2)x 2+4k (3-2k )x +-12=0.由Δ=36(2k +1)2>0,得k ≠-12.设E (x E ,y E ),F (x F ,y F ).因为点A所以x E y E =kx E +32-k .又直线AF 的斜率与AE 的斜率互为相反数,在上式中以-k 代替k ,可得k ≠12,且x F y F =-kx F +32+k .所以直线EF 的斜率k EF =y F -y E x F -x E =-k (x F +x E )+2k x F -x E=12.即直线EF 的斜率为定值,其值为12.。
1.已知椭圆G :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为63,右焦点为(22,0).斜率为1的直线l 与椭圆G 交于A ,B 两点,以AB 为底边作等腰三角形,顶点为P (-3,2). (1)求椭圆G 的方程; (2)求△P AB 的面积.2.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)是椭圆C :y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)上两点,已知m =⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1b ,y 1a ,n =⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2b ,y 2a ,若m·n=0且椭圆的离心率e =32,短轴长为2,O 为坐标原点. (1)求椭圆的方程;(2)△AOB 的面积是否为定值?如果是,请给予证明;如果不是,请说明理由.3.如图,设P 是圆x 2+y 2=25上的动点,点D 是P 在x 轴上的投影,M 为PD 上一点,且|MD |=45|PD |.(1)当P 在圆上运动时,求点M 的轨迹C 的方程; (2)求过点(3,0)且斜率为45的直线被C 所截线段的长度.4.设F 1,F 2分别为椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,过F 2的直线l 与椭圆C 相交于A ,B 两点,直线l 的倾斜角为60°,F 1到直线l 的距离为2 3. (1)求椭圆C 的焦距;(2)如果AF 2→=2F 2B →,求椭圆C 的方程.5. 如图,在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为32,以原点为圆心,椭圆C 的短半轴长为半径的圆与直线x -y +2=0相切. (1)求椭圆C 的方程;(2)已知点P (0,1),Q (0,2).设M ,N 是椭圆C 上关于y 轴对称的不同两点,直线PM 与QN 相交于点T .求证:点T 在椭圆C 上.6.如图,设椭圆的中心为原点O ,长轴在x 轴上,上顶点为A ,左、右焦点分别为F 1,F 2,线段OF 1,OF 2的中点分别为B 1,B 2,且△AB 1B 2是面积为4的直角三角形. (1)求该椭圆的离心率和标准方程;(2)过B 1作直线l 交椭圆于P ,Q 两点,使PB 2⊥QB 2,求直线l 的方程.7.已知椭圆4422=+y x ,直线l :y =x +m(1)若l 与椭圆有一个公共点,求m 的值;(2)若l 与椭圆相交于P ,Q 两点,且|PQ|等于椭圆的短轴长,求m 的值.8.已知曲线E 上任意一点P 到两个定点()1F ,)2F 的距离之和4.(1)求曲线E 的方程;(2)设过(0,-2)的直线l 与曲线E 交于,C D 两点,且0OC OD ⋅=u u u r u u u r(O 为原点),求直线l 的方程.1解析 (1)由已知得c =22,c a =63.解得a =23, 又b 2=a 2-c 2=4.所以椭圆G 的方程为x 212+y 24=1. (2)设直线l 的方程为y =x +m .由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,x 212+y 24=1得4x 2+6mx +3m 2-12=0.①设A 、B 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2)(x 1<x 2), AB 中点为E (x 0,y 0), 则x 0=x 1+x 22=-3m 4,y 0=x 0+m =m4.因为AB 是等腰△P AB 的底边,所以PE ⊥AB .所以PE 的斜率k =2-m4-3+3m 4=-1.解得m =2. 此时方程①为4x 2+12x =0.解得x 1=-3,x 2=0. 所以y 1=-1,y 2=2.所以|AB |=3 2.此时,点P (-3,2)到直线AB :x -y +2=0的距离d =|-3-2+2|2=322, 所以△P AB 的面积S =12|AB |·d =92.2解析 (1)∵2b =2,∴b =1,∴e =c a =a 2-b 2a =32. ∴a =2,c =3.∴椭圆的方程为y 24+x 2=1.(2)①当直线AB 的斜率不存在,即x 1=x 2时, y 1=-y 2,由m·n =0得x 21-y 214=0,∴y 21=4x 21.又A (x 1,y 1)在椭圆上,∴x 21+4x 214=1,∴|x 1|=22,|y 1|=2,△AOB 的面积S =12|x 1||y 1-y 2|=12|x 1|·2|y 1|=1.②当直线AB 的斜率存在时,设AB 的方程为y =kx +b (其中b ≠0),代入y 24+x 2=1,得 (k 2+4)x 2+2kbx +b 2-4=0.Δ=(2kb )2-4(k 2+4)(b 2-4)=16(k 2-b 2+4), x 1+x 2=-2kb k 2+4,x 1x 2=b 2-4k 2+4,由已知m·n =0得x 1x 2+y 1y 24=0,∴x 1x 2+(kx 1+b )(kx 2+b )4=0,代入整理得2b 2-k 2=4,代入Δ中,满足题意,∴△AOB 的面积S =12·|b |1+k 2|AB |=12|b |·(x 1+x 2)2-4x 1x 2=|b |4k 2-4b 2+16k 2+4=4b 22|b |=1.∴△AOB 的面积为定值13.解 (1)设M 的坐标为(x ,y ),P 的坐标为(x P ,y P ),由已知得⎩⎨⎧x P =x ,y P=54y ,∵P 在圆上,∴x 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫54y 2=25,即C 的方程为x 225+y 216=1.(2)过点(3,0)且斜率为45的直线方程为y =45(x -3),设直线与C 的交点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),将直线方程y =45(x -3)代入C 的方程,得x 225+?x -3?225=1,即x 2-3x -8=0.∴x 1=3-412,x 2=3+412.∴线段AB 的长度为|AB |=?x 1-x 2?2+?y 1-y 2?2 =⎝⎛⎭⎪⎫1+1625?x 1-x 2?2=4125×41=415. 4解 (1)设椭圆C 的焦距为2c ,由已知可得F 1到直线l 的距离3c =23,故c =2. 所以椭圆C 的焦距为4.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由AF 2→=2F 2B →及l 的倾斜角为60°,知y 1<0,y 2>0, 直线l 的方程为y =3(x -2). 由⎩⎪⎨⎪⎧y =3?x -2?,x 2a 2+y 2b 2=1消去x ,整理得(3a 2+b 2)y 2+43b 2y -3b 4=0.解得y 1=-3b 2?2+2a ?3a 2+b 2,y 2=-3b 2?2-2a ?3a 2+b 2.因为AF 2→=2F 2B →,所以-y 1=2y 2,即3b 2?2+2a ?3a 2+b 2=2·-3b 2?2-2a ?3a 2+b 2,解得a =3.而a 2-b 2=4,所以b 2=5. 故椭圆C 的方程为x 29+y 25=1.5.(1)解 由题意知,b =22= 2. 因为离心率e =c a =32,所以ba =1-⎝ ⎛⎭⎪⎫c a 2=12. 所以a =2 2.所以椭圆C 的方程为x 28+y 22=1.(2)证明 由题意可设M ,N 的坐标分别为(x 0,y 0),(-x 0,y 0), 则直线PM 的方程为y =y 0-1x 0x +1,① 直线QN 的方程为y =y 0-2-x 0x +2.②法一 联立①②解得x =x 02y 0-3,y =3y 0-42y 0-3, 即T ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 02y 0-3,3y 0-42y 0-3.由x 208+y 202=1,可得x 20=8-4y 20.因为18⎝ ⎛⎭⎪⎫x 02y 0-32+12⎝ ⎛⎭⎪⎫3y 0-42y 0-32=x 20+4?3y 0-4?28?2y 0-3?2=8-4y 20+4?3y 0-4?28?2y 0-3?2=32y 20-96y 0+728?2y 0-3?2=8?2y 0-3?28?2y 0-3?2=1,所以点T 的坐标满足椭圆C 的方程,即点T 在椭圆C 上. 法二 设T (x ,y ),联立①②解得x 0=x 2y -3,y 0=3y -42y -3.因为x 208+y 22=1,所以18⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2y -32+12⎝⎛⎭⎪⎫3y -42y -32=1. 整理得x 28+?3y -4?22=(2y -3)2,所以x 28+9y 22-12y +8=4y 2-12y +9,即x 28+y22=1.所以点T 坐标满足椭圆C 的方程,即点T 在椭圆C 上.6解 (1) 如图,设所求椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),右焦点为F 2(c,0). 因△AB 1B 2是直角三角形, 又|AB 1|=|AB 2|, 故∠B 1AB 2为直角, 因此|OA |=|OB 2|,得b =c2. 结合c 2=a 2-b 2得4b 2=a 2-b 2,故a 2=5b 2,c 2=4b 2,所以离心率e =c a =25 5. 在Rt △AB 1B 2中,OA ⊥B 1B 2,故S △AB 1B 2=12·|B 1B 2|·|OA |=|OB 2|·|OA |=c2·b =b 2.由题设条件S △AB 1B 2=4得b 2=4,从而a 2=5b 2=20.因此所求椭圆的标准方程为:x 220+y 24=1.(2)由(1)知B 1(-2,0),B 2(2,0).由题意知直线l 的倾斜角不为0,故可设直线l 的方程为x =my -2.代入椭圆方程得(m 2+5)y 2-4my -16=0.设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则y 1,y 2是上面方程的两根, 因此y 1+y 2=4m m 2+5,y 1·y 2=-16m 2+5,又B 2P →=(x 1-2,y 1),B 2Q →=(x 2-2,y 2), 所以B 2P →·B 2Q →=(x 1-2)(x 2-2)+y 1y 2=(my 1-4)(my 2-4)+y 1y 2=(m 2+1)y 1y 2-4m (y 1+y 2)+16 =-16?m 2+1?m 2+5-16m 2m 2+5+16=-16m 2-64m 2+5,由PB 2⊥QB 2,得B 2P →·B 2Q →=0, 即16m 2-64=0,解得m =±2.所以满足条件的直线有两条,其方程分别为x +2y +2=0和x -2y +2=0.7.(1)5±=m ; (2)430±=m ;【解析】(1)联立直线与椭圆方程⎩⎨⎧+==+mx y y x 4422得:04-48522=++m mx x,5,016-802±===∆m m 所以。
3.1.2 椭圆的简单几何性质(精讲)考点一离心率【例1】(1)(2021·四川高二期末(文))椭圆()222210x ya ba b+=>>的左右焦点分别是1F,2F,以2F为圆心的圆过椭圆的中心,且与椭圆交于点P,若直线1PF恰好与圆2F相切于点P,则椭圆的离心率为( ).A B C1D(2)(2021·黄冈天有高级中学高二月考)已知12,F F是椭圆的两个焦点,过1F且与椭圆长轴垂直的直线交椭圆于,A B两点,若2ABF是等腰直角三角形,则这个椭圆的离心率是( )A B.2C1D【答案】(1)C(2)C【解析】(1)由题意2PF c=,12PF PF⊥,所以1PF===,所以122PF PF c a++=,所以离心率为1cea=.故选:C.(2)不妨设椭圆方程为()222210x ya ba b+=>>,焦点()()12,0,,0F c F c-,离心率为e,将x c =代入22221c y a b +=可得2b y a =±,所以22bAB a =,又2ABF 是等腰直角三角形,所以212224bAB F F c a===,所以22b c a =即2220c a ac -+=,所以2210e e +-=,解得1e =(负值舍去).故选:C. 【一隅三反】1.(2021·河北石家庄二中高一期末)若焦点在x 轴上的椭圆 22116x y m +=+m = A .31 B .28 C .25 D .23【答案】D【解析】焦点在x 轴上,所以221,6a m b =+= 所以2165c m m =+-=-离心率e =,所以2225314c m e a m -===+解方程得m=23 所以选D2.(2021·江苏高二期末)设1F ,2F 为椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的两个焦点,点P 在C 上,且1122,,PF F F PF 成等比数列,则C 的离心率的最大值为( ) A .12 B .23C .34D .1【答案】A【解析】设()2120F F c c =>,122PF PF a +=, 因为1122,,PF F F PF 成等比数列, 所以2212124F F PF PF c =⨯=,由12PF PF +≥2a ≥ 即12c e a =≤,当且仅当12PF PF =等号成立, 所以椭圆C 的离心率最大值为12. 故选:A.3.(2021·全国高二课时练习)在Rt ABC 中,1AB AC ==,如果一个椭圆通过A 、B 两点,它的一个焦点为点C ,另一个焦点在AB 上,则这个椭圆的离心率e =( )A B 1C 1D -【答案】D【解析】设另一个焦点为F ,如图所示,∵||||1AB AC ==,||BC42AB AC BC a ++==a =,设FA x =,则12x a +=,12x a -=,∴x =2214c +=,c =c e a ==故选:D.考点二 点与椭圆的位置关系【例2】(1)(2021·广西平果二中(理))点(1,1)与椭圆22132x y +=的位置关系为( )A .在椭圆上B .在椭圆内C .在椭圆外D .不能确定(2)(【新教材精创】3.1.2 椭圆的简单几何性质(2) 导学案-人教A 版高中数学选择性必修第一册)若点(),1P a 在椭圆22123x y +=的外部,则a 的取值范围为( )A .⎛ ⎝⎭B .,⎫⎛+∞⋃-∞⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭C .4,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭D .4,3⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭【答案】(1)B(2)B【解析】(1)1151326+=<,可知点(1,1)在椭圆内.故选:B.(2)因为点(),1P a 在椭圆22123x y +=的外部,所以221123a +>,即243a >,解得a >a <.故选:B. 【一隅三反】1.(2021·安徽定远二中)点()1,0.7P 与椭圆2212x y +=的位置关系为( )A .在椭圆内B .在椭圆上C .在椭圆外D .不能确定【答案】A【解析】2210.70.9912+=<,所以,点P 在椭圆2212x y +=内.故选:A.2.(2021·甘肃省民乐县第一中学高三二模(理))若直线9mx ny +=和圆229x y +=没有交点,则过点(,)m n 的直线与椭圆221916x y +=的交点个数为( )A .1个B .至多一个C .2个D .0个【答案】C【解析】因为直线9mx ny +=和圆229x y +=没有交点, 3>,即229m n +<,所以2222191699m n m n +≤+<,即点(,)m n 在椭圆221916x y +=内, 所以过点(,)m n 的直线与椭圆221916x y +=的交点个数为2个. 故选:C考点三 直线与椭圆的位置关系【例3】(2021·安徽省泗县第一中学)已知椭圆的长轴长是(,. (1)求这个椭圆的标准方程;(2)如果直线y x m =+与这个椭圆交于两不同的点,求m 的取值范围.【答案】(1)2213x y +=;(2)22m -<<.【解析】(1)由已知得2a =c = 解得a =2321b ∴=-=,∴椭圆的标准方程为2213x y +=. (2)由2213y x m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,解方程组并整理得2246330x mx m ++-=, 有两个不同的交点∴222(6)44(33)12(4)0m m m ∆=-⨯⨯-=-->.解不等式得22m -<<. m ∴的取值范围(2,2)-.【一隅三反】1.(2021·上海市长征中学)设直线与椭圆的方程分别为 2y x b =+与2217525x y +=,问b 为何值时,(1)直线与椭圆有一个公共点; (2)直线与椭圆有两个公共点; (3)直线与椭圆无公共点.【答案】(1)b =±(2)b -<(3)b <-b >【解析】设直线与椭圆的方程分别为 2y x b =+与2217525x y +=,问b 为何值时, 由22217525y x b x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩得2213172530x bx b ++=-.(1)当()()22124133075b b =--∆⨯⨯=,即b =±(2)当()()22124133075b b =--∆⨯⨯>,即b -<(3)()()22124133075b b =--∆⨯⨯<即b <-b >时直线与椭圆无公共点.2.(2021·广东高二期末)在平面直角坐标系xOy 中,已知点P到两点(M N 的距离之和等于4,设点P 的轨迹为曲线C .(1)求曲线C 的方程.(2)若直线2y kx =+与曲线C 有公共点,求实数k 的取值范围. 【答案】(1)2214x y +=;(2)|k k k ⎧⎪≤≥⎨⎪⎪⎩⎭.【解析】(1)由己知得4PM PN MN +=>=由椭圆定义可知,轨迹C 是以M ,N为焦点,焦距长2c =24a =的椭圆. 所以222431b a c =-=-=,所以曲线C 的方程是2214x y +=.(2)由22214y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩得()221416120k x kx +++=. ()()22216412146448k k k ∆=-⨯⨯+=-,因为直线2y kx =+与曲线C 有公共点, 所以0∆≥,即264480k -≥,解得k ≤k ≥故实数k的取值范围是|k k k ⎧⎪≤≥⎨⎪⎪⎩⎭.3.(2021·莆田第十五中学高二期末)直线0x y m --=与椭圆2219xy +=有且仅有一个公共点,求m 的值.【答案】m =【解析】将直线方程0x y m --=代入椭圆方程2219x y +=, 消去x 得到:2210290y my m -++=,令0∆=,即()22441090m m -⨯-=解得m =考点四 弦长【例4-1】(2021·全国高二课时练习)直线x -y +1=0被椭圆23x +y 2=1所截得的弦长|AB |等于( )A.2BC.D.【答案】A【解析】由2210,1,3x y x y -+=⎧⎪⎨+=⎪⎩得交点为(0,1),31(,)22--,则|AB |故选:A.【例4-2】(2021·陕西高二期末(理))已知椭圆()2222:10y x E a b a b +=>>的焦距为⎫⎪⎪⎝⎭在椭圆E 上.(1)求椭圆E 的标准方程;(2)设直线1y kx =+与椭圆E 交于M 、N 两点,O 为坐标原点,求OMN 面积的取值范围. 【答案】(1)2214y x +=;(2)⎛ ⎝⎦. 【解析】(1)因为焦距为2c =c =因为点⎫⎪⎪⎝⎭在椭圆E 上,所以221314a b +=,联立222221314c a b a b c ⎧=⎪⎪+=⎨⎪=+⎪⎩,解得24a =,21b =,椭圆E 的标准方程为2214y x +=. (2)设()11,M x y ,()22,N x y ,联立22141y x y kx ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩,整理得()224230k x kx ++-=,0∆>,则12224k x x k +=-+,12234x x k =-+,原点到直线1y kx =+,则MON △的面积12S ==令t =t ≥,22211t S t t t==++,令1y t t =+,则221t y t-'=,函数1yt t =+在)+∞上单调递增,故1t t +≥,201t t <≤+OMN 面积的取值范围为⎛ ⎝⎦. 【一隅三反】1.(2021·安徽省泗县第一中学高二开学考试(理))已知椭圆的长轴长是(),).(1)求这个椭圆的标准方程;(2)如果直线y x m =+与这个椭圆交于A 、B两不同的点,若2AB =,求m 的值. 【答案】(1)2213x y +=;(2)1m =±.【解析】(1)由已知得2a =a =c =2221b a c =-=所以椭圆的标准方程2213x y +=(2)由2213y x m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩消除y 得2246330x mx m ++-= 因为有两个不同的交点,所以()222(6)44(33)1240m m m ∆=-⨯⨯-=-->得m 的取值范围为()2,2- 由韦达定理得:126342m m x x --+== ,212334m x x -=所以2AB ==解得1m =±2.(2021·四川高二期末(文))已知椭圆1C 以直线0x my +=所过的定点为一个焦点,且短轴长为4. (1)求椭圆1C 的标准方程;(2)过点()1,0C 的直线l 与椭圆1C 交于A ,B 两个不同的点,求OAB 面积的最大值. 【答案】(1)22194x y +=;【解析】(1)直线0x my +过定点),即椭圆的一个焦点为),依题意:椭圆1C 的半焦距c =2b =,长半轴长a 有2229a b c =+=, 所以椭圆1C 的标准方程为22194x y +=; (2)显然点()1,0C 在椭圆内部,即直线l 与椭圆必有两个不同的交点, 由题意得直线l 不垂直于y 轴,设直线l 的方程为1x ky =+,由2214936x ky x y =+⎧⎨+=⎩消去x 整理得()22498320k y ky ++-=, 设()11,A x y ,()22,B x y ,则122849k y y k -+=+,1223249y y k -=+, 从而有1212111||||222△△△OAB AOC BOC S S S OC y OC y y y =+=⋅⋅+⋅⋅=-421k =++121=,t 1()4f t t t=+在)+∞单调递增, 则t 0k=时,14t t =+≥=于是有129AOB S ≤△0k =时等号成立, 所以OAB 3.(2021·重庆字水中学高二期末)已知椭圆22:1y E x m +=的下焦点为1F 、上焦点为2F ,其离心率e =过焦点2F 且与x 轴不垂直的直线l 交椭圆于A 、B 两点 (1)求实数m 的值;(2)求ABO (O 为原点)面积的最大值. 【答案】(1)2m =;【解析】(1)由题意可得:21b =,2a m =,可得1b =,a =因为c e a ==c = 因为222a b c =+,所以12mm =+,可得2m =,(2)由(1)知:椭圆22:12y E x +=,上焦点()20,1F ,设()11,A x y ,()22,B x y ,直线:l 1y kx =+, 由22112y kx y x =+⎧⎪⎨+=⎪⎩可得:()222210k x kx ++-=,所以12222k x x k -+=+,12212-=+x x k ,所以()()()()222222121212222222442248842222k k k k x x x x x x k k k k ++-+⎛⎫-=+-=+== ⎪++⎝⎭++,可得:12x x -=所以12211122ABOSx x OF =⨯-⨯==≤即0k =时等号成立,所以ABO (O 为原点)面积的最大值为2. 考点五 中点弦与点差法【例5】(1)(2021·全国高二专题练习)已知椭圆2219x y +=,过点11,22P ⎛⎫ ⎪⎝⎭的直线与椭圆相交于A 、B 两点,且弦AB 被点P 平分,则直线AB 的方程为( ) A .950x y +-= B .940x y --= C .950x y +-=D .940x y -+=(2)(2021·南京市中华中学高二期中)已知椭圆C :22221x y a b +=(0a b >>)的左焦点为F ,过点F的直线0x y -与椭圆C 相交于不同的两点A ,B ,若P 为线段AB 的中点,O 为坐标原点,直线OP 的斜率为12-,则椭圆C 的方程为( )A .22132x y +=B .2214x y +=C .22142x y +=D .22163x y +=【答案】(1)C(2)D【解析】(1)设点()11,A x y 、()22,B x y ,由已知可得121211x x y y +=⎧⎨+=⎩, 因为点A 、B 都在椭圆上,则221122221919x y x y ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,两式作差可得()()()()1212121209x x x x y y y y -++-+=,即()121209x x y y -+-=, 所以,直线AB 的斜率为121219AB y y k x x -==--,因此,直线AB 的方程为111292y x ⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭,即950x y +-=. 故选:C.(2)直线0x y -过点F ,令0y =则x =()F,即c =设()()1122,,,A x y B x y ,则2222112222221,1x y x y a b a b +=+=,两式相减并化简得2121221212y y y y b a x x x x +--=⋅+-,所以222222111222b b a b a a ⎛⎫-=-⋅⇒=⇒= ⎪⎝⎭,22223,c a b b b a =-====所以椭圆C 的方程为22163x y +=.故选:D 【一隅三反】1.(2021·浙江嘉兴·高二期中)已知点P Q M ,,是椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>上的三点,坐标原点O 是PQM的重心,若点M ⎫⎪⎪⎝⎭,直线PQ 的斜率恒为12-,则椭圆C 的离心率为( ) ABCD【答案】D【解析】设()()1122,,,P x y Q x y,又,M ⎫⎪⎪⎝⎭由原点O 是PQM的重心,得1212220,033x x y y ++==,即1212,x x y y +=+=, 又P Q ,是椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>上的点,2222112222221,1x y x y a b a b∴+=+=, 作差可得:()()()()1212121222x x x x y y y y a b -+-+=-,即()()2212122121212b b x x y y x x a y y ⎛⎫⋅ ⎪+-=-=-=-+⎝⎭,即12b a =,∴c e a===, 故选:D2.(2021·河南新乡·高二期末(理))已知椭圆()2222:10x y G a b a b+=>>的右焦点为()F ,过点F 的直线交椭圆于A 、B 两点.若AB的中点坐标为,则G 的方程为( )A .2213214+=x yB .2213820+=x yC .2214830+=x yD .2213618x y +=【答案】D【解析】设点()11,A x y 、()22,B x y ,则22112222222211x y a b x y a b ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,两个等式作差得22221212220x x y y a b --+=, 整理可得2221222212y y b x x a-=--, 设线段AB的中点为M,即2121221212AB OMy y y y b k k x x x x a-+⋅=⋅=--+,另一方面12AB MFk k ==,1OM k =-,所以,()2211122b a -=⨯-=-,所以,22222182c a b a b ⎧=-=⎨=⎩,解得223618a b ⎧=⎨=⎩, 因此,椭圆G 的方程为2213618x y +=.故选:D.3.(2021·江苏)已知椭圆C 的方程为2214x y +=,直线AB 与椭圆C 交于A ,B 点,且线段AB 的中点坐标为1(1,)2,则直线AB 的方程为( )A .3220x y --=B .4230--=x yC .2230x y +-=D .+220x y -=【答案】D【解析】设,A B 两点的坐标分别为1122(,),(,)x y x y ,则有221122221414x y x y ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,两式相减得12121212()()()()04x x x x y y y y -++-+=, ∴121212124()y y x xx x y y -+=--+. 又12122,1x x y y +=+=, ∴121221412y y x x -=-=--⨯,即直线AB 的斜率为12-, ∴直线AB 的方程为11(1)22y x -=--,即+220x y -=. 故选:D.4.(2021·河北辛集中学高二期中)过椭圆216x +24y =1内一点M (2,1)引一条弦,使弦被M 点平分.(1)求此弦所在的直线方程; (2)求此弦长.【答案】(1)x +2y -4=0;【解析】(1)设所求直线方程为y -1=k (x -2).代入椭圆方程并整理,得 (4k 2+1)x 2-8(2k 2-k )x +4(2k -1)2-16=0,① 又设直线与椭圆的交点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1,x 2是方程的两个根,于是x 1+x 2=228(2)41k k k -+.又M 为AB 的中点,∴122x x +=224(2)41k k k -+=2,解得k =-12,直线方程为11(2)2y x -=--,即x +2y -4=0.(2)由(1)将k =-12代入①得,x 2-4x =0, ∴120,4x x ==, ∴|AB |12|x x -=考点六 最值【例6】(1)(2021·浙江高二期末)点P 、Q 分别在圆(222x y +=和椭圆2214x y +=上,则P 、Q 两点间的最大距离是( )A .B .C .D .(2)(2021·江苏高二开学考试)已知椭圆22:194x y C +=的右顶点为2A ,直线:l x m =与椭圆C 相交于A ,B 两点,当2∠AA B 为钝角时,m 的取值范围是( ). A .150,13⎛⎫⎪⎝⎭B .15,313⎛⎫ ⎪⎝⎭C .1515,00,1313⎛⎫⎛⎫-⋃ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭D .15153,,31313⎛⎫⎛⎫--⋃ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭【答案】(1)C(2)B【解析】(1)圆(222x y +=的圆心为(C ,半径为r =设点(),Q x y ,则2244x y =-且11y -≤≤,CQ ==,当且仅当3y =-时,等号成立,所以,max max PQ CQ r =+=故选:C.(2)易知33m -<<,x m=代入22194x y +=得y =±AB =由对称性知2AA B 是等腰三角形,AB 是底,设AB 与x 轴交点为M ,如图, 2∠AA B 为钝角,则24AA M π∠>,∴2AM MA >,即3m >-,解得15313m <<.故选:B .【一隅三反】1.(【新东方】高中数学20210429—004【2020】【高二上】)已知P 为椭圆22221x y a b+=上一点,12,F F 是焦点,12F PF ∠取最大值时的余弦值为13,则此椭圆的离心率为_______.【解析】依题意12122,2PF PF a F F c +==,222a b c =+,当12F PF ∠取最大值时,即12cos F PF ∠最小,即12cos F PF ∠的最小值为13.而()222221212121212121224cos 22PF PF PF PF c PF PF F F F PF PF PF PF PF +-⋅-+-∠==⋅⋅222121212424212a PF PF c b PF PF PF PF -⋅-==-⋅⋅, 而()2122124PF PF PF PF a +⋅≤=,当且仅当12PF PF a ==时等号成立,故21222cos 1b F PF a∠≥-,当且仅当12PF PF a ==时等号成立,所以12cos F PF ∠的最小值为222113b a -=,即2223ba =,故c e a ===2.(2021·重庆西南大学附中高二期末)已知椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的左、右焦点为1F 、2F ,离心率为12,过2F 的直线l 交C于A 、B 两点,若1AF B △的周长为8.(1)求椭圆C 的标准方程;(2)若椭圆上存在两点关于直线4y x m =+对称,求m 的取值范围.【答案】(1)22143x y +=;(2)m <<【解析】(1)1AF B △周长为8,即48a =,2a ∴=.又因为12e =,1c ∴=,b =椭圆方程22143x y C +=:,(2)设椭圆上两点11(,)A x y ,22(,)B x y 关于4y x m =+对称,则AB 的方程为14y x t =-+,由2214143y x t x y ⎧=-+⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩消去y 有:2213816480x tx t -+-= 由22(8)413(1648)0.t t ∆=--⨯⨯->得213,4t <① 又1212128124,()213413t tx x y y x x t +=+=-++=因为AB 的中点在直线4y x m =+上,所以1212422y y x x m ++=+,即12441313t tm =⨯+ 所以1340m t +=②,由①②得:2413m <,即m <<。
高中数学圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线)经典习题1.已知圆$x^2+y^2-6x-7=0$与抛物线$y^2=2px(p>0)$的准线相切,则抛物线方程为$y^2=8x$。
2.与双曲线$2x^2-2y^2=1$有公共焦点,离心率互为倒数的椭圆方程为$\dfrac{x^2}{9}+\dfrac{y^2}{16}=1$。
3.方程$k-\dfrac{35}{k}+\dfrac{x^2}{y^2}=1$表示双曲线,则$m$的取值范围是$(-\infty,-7)\cup(0,7)$。
4.经过点$M(3,-2),N(-2,3)$的椭圆的标准方程是$\dfrac{x^2}{16}+\dfrac{y^2}{9}=1$。
5.与双曲线$x^2-y^2=53$有公共渐近线且焦距为8的双曲线方程为$\dfrac{x^2}{16}-\dfrac{y^2}{9}=1$。
6.过点$P(-2,4)$的抛物线的标准方程为$y=\dfrac{1}{8}(x+2)^2$。
7.以$\dfrac{x^2}{4}-\dfrac{y^2}{12}=-1$的上焦点为顶点,下顶点为焦点的椭圆方程为$\dfrac{x^2}{16}+\dfrac{y^2}{48}=1$。
重点二:1.椭圆$16x+25y=400$的焦点为$F_1,F_2$,直线$AB$过$F_1$,则$\triangle ABF_2$的周长为$10$。
2.动圆的圆心在抛物线$y^2=8x$上,且动圆恒与直线$x+2=0$相切,则动圆必过定点$(-1,2)$。
3.椭圆$\dfrac{x^2}{25}+\dfrac{y^2}{9}=1$上的一点$M$到左焦点$F_1$的距离为$2$,$N$是$MF_1$的中点,则$ON=\dfrac{4}{3}$。
4.设椭圆$\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1$和双曲线$\dfrac{x^2}{a^2}-\dfrac{y^2}{b^2}=1$有公共焦点$F_1,F_2$,点$P$是两曲线的一个公共点,则$\cos\angleF_1PF_2=\dfrac{3}{5}$。
高中数学椭圆专题一.相关知识点1.椭圆的概念平面内与两定点F1、F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫椭圆。
这两定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做焦距。
集合P={M||MF1|+|MF2|=2a,|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数}。
(1)若a>c,则集合P为椭圆;(2)若a=c,则集合P为线段;(3)若a<c,则集合P为空集。
2.椭圆的标准方程和几何性质3.椭圆中常用的4个结论(1)设椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)上任意一点P(x,y),则当x=0时,|OP|有最小值b,这时P在短轴端点处;当x=±a时,|OP|有最大值a,这时P在长轴端点处。
(2)椭圆的一个焦点、中心和短轴的一个端点构成直角三角形,其中a是斜边长,a2=b2+c2。
(3)已知过焦点F1的弦AB,则△ABF2的周长为4a。
(4)若P为椭圆上任一点,F为其焦点,则a-c≤|PF|≤a+c。
一、细品教材1.(选修1-1P34例1改编)若F1(3,0),F2(-3,0),点P到F1,F2距离之和为10,则P点的轨迹方程是()A.x225+y216=1 B.x2100+y29=1 C.y225+x216=1 D.x225+y216=1或y225+x216=12.(选修1-1P42A组T6改编)设椭圆的两个焦点分别为F1,F2,过F2作椭圆长轴的垂线交椭圆于点P,若△F1PF2为等腰直角三角形,则椭圆的离心率是()A.22 B.2-12C.2- 2 D.2-1走进教材答案1.A; 2.D 二、双基查验1.设P是椭圆x24+y29=1上的点,若F1,F2是椭圆的两个焦点,则|PF1|+|PF2|等于()A.4B.8 C.6 D.182.方程x25-m+y2m+3=1表示椭圆,则m的范围是()A.(-3,5) B.(-5,3) C.(-3,1)∪(1,5) D.(-5,1)∪(1,3)3.椭圆x 29+y 24+k =1的离心率为45,则k 的值为( )A .-21B .21C .-1925或21 D.1925或214.已知椭圆的一个焦点为F (1,0),离心率为12,则椭圆的标准方程为________。
《椭圆》方程典型例题20例典型例题一例1 椭圆的一个顶点为()02,A ,其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程. 分析:题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置. 解:(1)当()02,A 为长轴端点时,2=a ,1=b ,椭圆的标准方程为:11422=+y x ; (2)当()02,A 为短轴端点时,2=b ,4=a ,椭圆的标准方程为:116422=+y x ; 说明:椭圆的标准方程有两个,给出一个顶点的坐标和对称轴的位置,是不能确定椭圆的横竖的,因而要考虑两种情况.典型例题二例2 一个椭圆的焦点将其准线间的距离三等分,求椭圆的离心率.解:31222⨯⨯=c a c ∴223a c =, ∴3331-=e . 说明:求椭圆的离心率问题,通常有两种处理方法,一是求a ,求c ,再求比.二是列含a 和c 的齐次方程,再化含e 的方程,解方程即可.典型例题三 例3 已知中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆与直线01=-+y x 交于A 、B 两点,M 为AB 中点,OM 的斜率为0.25,椭圆的短轴长为2,求椭圆的方程.解:由题意,设椭圆方程为1222=+y ax ,由⎪⎩⎪⎨⎧=+=-+101222y ax y x ,得()021222=-+x a x a , ∴222112aa x x x M +=+=,2111a x y M M +=-=,4112===a x y k M M OM ,∴42=a , ∴1422=+y x 为所求. 说明:(1)此题求椭圆方程采用的是待定系数法;(2)直线与曲线的综合问题,经常要借用根与系数的关系,来解决弦长、弦中点、弦斜率问题.典型例题四例4椭圆192522=+y x 上不同三点()11y x A ,,⎪⎭⎫⎝⎛594,B ,()22y x C ,与焦点()04,F 的距离成等差数列.(1)求证821=+x x ;(2)若线段AC 的垂直平分线与x 轴的交点为T ,求直线BT 的斜率k . 证明:(1)由椭圆方程知5=a ,3=b ,4=c . 由圆锥曲线的统一定义知:ac x ca AF =-12, ∴ 11545x ex a AF -=-=. 同理 2545x CF -=. ∵ BF CF AF 2=+,且59=BF , ∴ 51854554521=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-x x ,即 821=+x x .(2)因为线段AC 的中点为⎪⎭⎫⎝⎛+2421y y ,,所以它的垂直平分线方程为()42212121---=+-x y y x x y y y . 又∵点T 在x 轴上,设其坐标为()00,x ,代入上式,得()212221024x x y y x --=-又∵点()11y x A ,,()22y x B ,都在椭圆上,∴ ()212125259x y -=()222225259x y -= ∴ ()()21212221259x x x x y y -+-=-. 将此式代入①,并利用821=+x x 的结论得 253640-=-x ∴ 4540590=--=x k BT.典型例题五例5 已知椭圆13422=+yx ,1F 、2F 为两焦点,问能否在椭圆上找一点M ,使M到左准线l 的距离MN 是1MF 与2MF 的等比中项?若存在,则求出点M 的坐标;若不存在,请说明理由.解:假设M 存在,设()11y x M ,,由已知条件得2=a ,3=b ,∴1=c ,21=e . ∵左准线l 的方程是4-=x ,∴14x MN +=. 又由焦半径公式知:111212x ex a MF -=-=,112212x ex a MF +=+=.∵212MF MF MN ⋅=,∴()⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+11212122124x x x .整理得048325121=++x x .解之得41-=x 或5121-=x . ① 另一方面221≤≤-x . ②则①与②矛盾,所以满足条件的点M 不存在. 说明:(1)利用焦半径公式解常可简化解题过程.(2)本例是存在性问题,解决存在性问题,一般用分析法,即假设存在,根据已知条件进行推理和运算.进而根据推理得到的结果,再作判断.(3)本例也可设()θθsin 3cos 2,M 存在,推出矛盾结论(读者自己完成).典型例题六例6 已知椭圆1222=+y x ,求过点⎪⎭⎫⎝⎛2121,P 且被P 平分的弦所在的直线方程.分析一:已知一点求直线,关键是求斜率,故设斜率为k ,利用条件求k . 解法一:设所求直线的斜率为k ,则直线方程为⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-2121x k y .代入椭圆方程,并整理得()()0232122212222=+-+--+k k x k kx k .由韦达定理得22212122k kk x x +-=+.∵P 是弦中点,∴121=+x x .故得21-=k .所以所求直线方程为0342=-+y x .分析二:设弦两端坐标为()11y x ,、()22y x ,,列关于1x 、2x 、1y 、2y 的方程组,从而求斜率:2121x x y y --. 解法二:设过⎪⎭⎫⎝⎛2121,P 的直线与椭圆交于()11y x A ,、()22y x B ,,则由题意得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=+=+=+=+④1.③1②12①12212122222121y y x x y x y x ,,, ①-②得0222212221=-+-y y x x . ⑤ 将③、④代入⑤得212121-=--x x y y ,即直线的斜率为21-.所求直线方程为0342=-+y x .说明:(1)有关弦中点的问题,主要有三种类型:过定点且被定点平分的弦;平行弦的中点轨迹;过定点的弦中点轨迹.(2)解法二是“点差法”,解决有关弦中点问题的题较方便,要点是巧代斜率.(3)有关弦及弦中点问题常用的方法是:“韦达定理应用”及“点差法”.有关二次曲线问题也适用.典型例题七例7 求适合条件的椭圆的标准方程.(1)长轴长是短轴长的2倍,且过点()62-,;(2)在x 轴上的一个焦点与短轴两端点的联机互相垂直,且焦距为6.分析:当方程有两种形式时,应分别求解,如(1)题中由12222=+b y a x 求出1482=a ,372=b ,在得方程13714822=+y x 后,不能依此写出另一方程13714822=+x y . 解:(1)设椭圆的标准方程为12222=+b y a x 或12222=+bx a y .由已知b a 2=. ①又过点()62-,,因此有 ()1622222=-+b a 或()1262222=+-ba . ② 由①、②,得1482=a ,372=b 或522=a ,132=b .故所求的方程为13714822=+y x 或1135222=+x y . (2)设方程为12222=+b y a x .由已知,3=c ,3==c b ,所以182=a .故所求方程为191822=+y x . 说明:根据条件求椭圆的标准方程的思路是“选标准,定参数”.关键在于焦点的位置是否确定,若不能确定,应设方程12222=+b y a x 或12222=+bx a y .典型例题八例8 椭圆1121622=+y x 的右焦点为F ,过点()31,A ,点M 在椭圆上,当MF AM 2+为最小值时,求点M 的坐标.分析:本题的关键是求出离心率21=e ,把MF 2转化为M 到右准线的距离,从而得最小值.一般地,求MF eAM 1+均可用此法. 解:由已知:4=a ,2=c .所以21=e ,右准线8=x l :.过A 作l AQ ⊥,垂足为Q ,交椭圆于M ,故MF MQ 2=.显然MF AM 2+的最小值为AQ ,即M 为所求点,因此3=M y ,且M 在椭圆上.故32=M x .所以()332,M .说明:本题关键在于未知式MF AM 2+中的“2”的处理.事实上,如图,21=e ,即MF 是M 到右准线的距离的一半,即图中的MQ ,问题转化为求椭圆上一点M ,使M 到A 的距离与到右准线距离之和取最小值.典型例题九 例9 求椭圆1322=+y x 上的点到直线06=+-y x 的距离的最小值.分析:先写出椭圆的参数方程,由点到直线的距离建立三角函数关系式,求出距离的最小值.解:椭圆的参数方程为⎩⎨⎧==.sin cos 3θθy x ,设椭圆上的点的坐标为()θθsin cos 3,,则点到直线的距离为263sin 226sin cos 3+⎪⎭⎫⎝⎛-=+-=θπθθd . 当13sin -=⎪⎭⎫⎝⎛-θπ时,22=最小值d .说明:当直接设点的坐标不易解决问题时,可建立曲线的参数方程.典型例题十 例10设椭圆的中心是坐标原点,长轴在x 轴上,离心率23=e ,已知点⎪⎭⎫ ⎝⎛230,P 到这个椭圆上的点的最远距离是7,求这个椭圆的方程,并求椭圆上的点P 的距离等于7的点的坐标.分析:本题考查椭圆的性质、距离公式、最大值以及分析问题的能力,在求d 的最大值时,要注意讨论b 的取值范围.此题可以用椭圆的标准方程,也可用椭圆的参数方程,要善于应用不等式、平面几何、三角等知识解决一些综合性问题,从而加强等价转换、形数结合的思想,提高逻辑推理能力.解法一:设所求椭圆的直角坐标方程是12222=+b y a x ,其中0>>b a 待定.由222222221ab a b a ac e -=-==可得 2143112=-=-=e a b ,即b a 2=. 设椭圆上的点()y x ,到点P 的距离是d ,则4931232222222+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=y y b y a y x d 34213493342222++⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+--=b y y y b其中b y b ≤≤-. 如果21<b ,则当b y -=时,2d (从而d )有最大值. 由题设得()22237⎪⎭⎫ ⎝⎛+=b ,由此得21237>-=b ,与21<b 矛盾.因此必有21≥b 成立,于是当21-=y 时,2d (从而d )有最大值. 由题设得()34722+=b ,可得1=b ,2=a .∴所求椭圆方程是11422=+y x . 由21-=y 及求得的椭圆方程可得,椭圆上的点⎪⎭⎫ ⎝⎛--213,,点⎪⎭⎫ ⎝⎛-213,到点⎪⎭⎫⎝⎛230,P 的距离是7.解法二:根据题设条件,可取椭圆的参数方程是⎩⎨⎧==θθsin cos b y a x ,其中0>>b a ,待定,πθ20≤≤,θ为参数.由22222221⎪⎭⎫⎝⎛-=-==a b a b a a c e 可得 2143112=-=-=e a b ,即b a 2=. 设椭圆上的点()y x ,到点⎪⎭⎫⎝⎛230,P 的距离为d ,则22222223sin cos 23⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=θθb a y x d49sin 3sin 34222+--=θθb b b 3421sin 3222++⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=b b b θ如果121>b ,即21<b ,则当1sin -=θ时,2d (从而d )有最大值.由题设得()22237⎪⎭⎫ ⎝⎛+=b ,由此得21237>-=b ,与21<b 矛盾,因此必有121≤b成立. 于是当b21sin -=θ时2d (从而d )有最大值. 由题设知()34722+=b ,∴1=b ,2=a .∴所求椭圆的参数方程是⎩⎨⎧==θθsin cos 2y x .由21sin -=θ,23cos ±=θ,可得椭圆上的是⎪⎭⎫ ⎝⎛--213,,⎪⎭⎫ ⎝⎛-213,.典型例题十一例11 设x ,R ∈y ,x y x 63222=+,求x y x 222++的最大值和最小值.分析:本题的关键是利用形数结合,观察方程x y x 63222=+与椭圆方程的结构一致.设m x y x =++222,显然它表示一个圆,由此可以画出图形,考虑椭圆及圆的位置关系求得最值.解:由x y x 63222=+,得123492322=+⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-y x 可见它表示一个椭圆,其中心在⎪⎭⎫⎝⎛023,点,焦点在x 轴上,且过(0,0)点和(3,0)点.设m x y x =++222,则 ()1122+=++m y x它表示一个圆,其圆心为(-1,0)半径为()11->+m m .在同一坐标系中作出椭圆及圆,如图所示.观察图形可知,当圆过(0,0)点时,半径最小,即11=+m ,此时0=m ;当圆过(3,0)点时,半径最大,即41=+m ,∴15=m .∴x y x 222++的最小值为0,最大值为15.典型例题十二例12 已知椭圆()012222>>=+b a by a x C :,A 、B 是其长轴的两个端点.(1)过一个焦点F 作垂直于长轴的弦P P ',求证:不论a 、b 如何变化,120≠∠APB .(2)如果椭圆上存在一个点Q ,使 120=∠AQB ,求C 的离心率e 的取值范围.分析:本题从已知条件出发,两问都应从APB ∠和AQB ∠的正切值出发做出估计,因此要从点的坐标、斜率入手.本题的第(2)问中,其关键是根据什么去列出离心率e 满足的不等式,只能是椭圆的固有性质:a x ≤,b y ≤,根据120=∠AQB 得到32222-=-+ay x ay ,将22222y b a a x -=代入,消去x ,用a 、b 、c 表示y ,以便利用b y ≤列出不等式.这里要求思路清楚,计算准确,一气呵成.解:(1)设()0,c F ,()0,a A -,()0,a B . ⎪⎪⎭⎫⎝⎛⇒⎩⎨⎧=+=a b c P b a y a x b c x 2222222, 于是()a c a b k AP+=2,()a c ab k BP -=2.∵APB ∠是AP 到BP 的角.∴()()()2222242221tan ca a c ab ac a b a c a b APB -=-++--=∠ ∵22c a > ∴2tan -<∠APB故3tan -≠∠APB ∴ 120≠∠APB . (2)设()y x Q ,,则a x y k QA +=,ax y k QB -=. 由于对称性,不妨设0>y ,于是AQB ∠是QA 到QB 的角.∴22222221tan a y x ay a x y a x ya x y AQB -+=-++--=∠∵ 120=∠AQB , ∴32222-=-+ay x ay整理得()023222=+-+ay a y x∵22222y ba a x -=∴0213222=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-ay y b a∵0≠y , ∴2232c ab y = ∵b y ≤, ∴b cab ≤2232 232c ab ≤,()222234c c a a ≤-∴04444224≥-+a c a c ,044324≥-+e e ∴232≥e 或22-≤e (舍),∴136<≤e .典型例题十三例13 已知椭圆19822=++y k x 的离心率21=e ,求k 的值. 分析:分两种情况进行讨论.解:当椭圆的焦点在x 轴上时,82+=k a ,92=b ,得12-=k c .由21=e ,得4=k .当椭圆的焦点在y 轴上时,92=a ,82+=k b ,得k c -=12.由21=e ,得4191=-k ,即45-=k . ∴满足条件的4=k 或45-=k .说明:本题易出现漏解.排除错误的办法是:因为8+k 与9的大小关系不定,所以椭圆的焦点可能在x 轴上,也可能在y 轴上.故必须进行讨论.典型例题十四例14 已知椭圆142222=+by b x 上一点P 到右焦点2F 的距离为b )1(>b ,求P 到左准线的距离.分析:利用椭圆的两个定义,或利用第二定义和椭圆两准线的距离求解.解法一:由142222=+by b x ,得b a 2=,b c 3=,23=e .由椭圆定义,b a PF PF 4221==+,得b b b PF b PF 34421=-=-=. 由椭圆第二定义,e d PF =11,1d 为P 到左准线的距离,∴b ePF d 3211==,即P 到左准线的距离为b 32. 解法二:∵e d PF =22,2d 为P 到右准线的距离,23==a c e , ∴b ePF d 33222==.又椭圆两准线的距离为b c a 33822=⋅.∴P 到左准线的距离为b b b 32332338=-. 说明:运用椭圆的第二定义时,要注意焦点和准线的同侧性.否则就会产生误解.椭圆有两个定义,是从不同的角度反映椭圆的特征,解题时要灵活选择,运用自如.一般地,如遇到动点到两个定点的问题,用椭圆第一定义;如果遇到动点到定直线的距离问题,则用椭圆的第二定义.典型例题十五例15 设椭圆⎩⎨⎧==.sin 32,cos 4ααy x (α为参数)上一点P 与x 轴正向所成角3π=∠POx ,求P 点坐标.分析:利用参数α与POx ∠之间的关系求解.解:设)sin 32,cos 4(ααP ,由P 与x 轴正向所成角为3π, ∴ααπcos 4sin 323tan=,即2tan =α.而0sin >α,0cos >α,由此得到55cos =α,552sin =α, ∴P 点坐标为)5154,554(.典型例题十六例16 设),(00y x P 是离心率为e 的椭圆12222=+by a x )0(>>b a 上的一点,P 到左焦点1F 和右焦点2F 的距离分别为1r 和2r ,求证:01ex a r +=,02ex a r -=. 分析:本题考查椭圆的两个定义,利用椭圆第二定义,可将椭圆上点到焦点的距离转化为点到相应准线距离.解:P 点到椭圆的左准线c a x l 2-=:的距离,ca x PQ 20+=,由椭圆第二定义,e PQPF =1,∴01ex a PQ e r +==,由椭圆第一定义,0122ex a r a r -=-=.说明:本题求证的是椭圆的焦半径公式,在解决与椭圆的焦半径(或焦点弦)的有关问题时,有着广泛的应用.请写出椭圆焦点在y 轴上的焦半径公式.典型例题十七例17 已知椭圆15922=+y x 内有一点)1,1(A ,1F 、2F 分别是椭圆的左、右焦点,点P 是椭圆上一点.(1) 求1PF PA +的最大值、最小值及对应的点P 坐标; (2) 求223PF PA +的最小值及对应的点P 的坐标. 分析:本题考查椭圆中的最值问题,通常探求变量的最值有两种方法:一是目标函数当,即代数方法.二是数形结合,即几何方法.本题若按先建立目标函数,再求最值,则不易解决;若抓住椭圆的定义,转化目标,运用数形结合,就能简捷求解.解:(1)如上图,62=a ,)0,2(2F ,22=AF ,设P 是椭圆上任一点,由6221==+a PF PF ,22AF PF PA -≥,∴26222211-=-=-+≥+AF a AF PF PF PF PA ,等号仅当22AF PF PA -=时成立,此时P 、A 、2F 共线.由22AF PF PA +≤,∴26222211+=+=++≤+AF a AF PF PF PF PA ,等号仅当22AF PF PA +=时成立,此时P 、A 、2F 共线.建立A 、2F 的直线方程02=-+y x ,解方程组⎩⎨⎧=+=-+4595,0222y x y x 得两交点 )2141575,2141579(1+-P 、)2141575,2141579(2-+P . 综上所述,P 点与1P 重合时,1PF PA +取最小值26-,P 点与2P 重合时,2PF PA +取最大值26+.(2)如下图,设P 是椭圆上任一点,作PQ 垂直椭圆右准线,Q 为垂足,由3=a ,2=c ,∴32=e .由椭圆第二定义知322==e PQ PF ,∴223PF PQ =,∴PQ PA PF PA +=+223,要使其和最小需有A 、P 、Q 共线,即求A 到右准线距离.右准线方程为29=x .∴A 到右准线距离为27.此时P 点纵坐标与A 点纵坐标相同为1,代入椭圆得满足条件的点P 坐标)1,556(. 说明:求21PF ePA +的最小值,就是用第二定义转化后,过A 向相应准线作垂线段.巧用焦点半径2PF 与点准距PQ 互化是解决有关问题的重要手段.典型例题十八例18 (1)写出椭圆14922=+y x 的参数方程; (2)求椭圆内接矩形的最大面积.分析:本题考查椭圆的参数方程及其应用.为简化运算和减少未知数的个数,常用椭圆的参数方程表示曲线上一点坐标,所求问题便化归为三角问题.解:(1) ⎩⎨⎧==θθsin 2cos 3y x )(R ∈θ.(2)设椭圆内接矩形面积为S ,由对称性知,矩形的邻边分别平行于x 轴和y轴,设)sin 2,cos 3(θθ为矩形在第一象限的顶点,)20(π<θ<,则122sin 12sin 2cos 34≤=⨯⨯=θθθS 故椭圆内接矩形的最大面积为12.说明:通过椭圆参数方程,转化为三角函数的最值问题,一般地,与圆锥曲线有关的最值问题,用参数方程形式较简便.典型例题十九例19 已知1F ,2F 是椭圆的两个焦点,P 是椭圆上一点,且︒=∠6021PF F .(1)求椭圆离心率的取值范围;(2)求证21F PF ∆的面积与椭圆短轴长有关. 分析:不失一般性,可以设椭圆方程为12222=+b y a x (0>>b a ),),(11y x P (01>y ). 思路一:根据题设容易想到两条直线的夹角公式,即3160tan 1212=+-=︒PF PF PF PF K K K K ,设),(11y x P ,)0,(1c F -,)0,(2c F ,化简可得03233212121=--+c cy y x .又1221221=+by a x ,两方程联立消去21x 得0323412212=-+b cy b y c ,由],0(1b y ∈,可以确定离心率的取值范围;解出1y 可以求出21F PF ∆的面积,但这一过程很繁.思路二:利用焦半径公式11ex a PF +=,12ex a PF -=,在21F PF∆中运用余弦定理,求1x ,再利用],[1a a x -∈,可以确定离心率e 的取值范围,将1x 代入椭圆方程中求1y ,便可求出21F PF ∆的面积.思路三:利用正弦定理、余弦定理,结合a PF PF 221=+求解.解:(法1)设椭圆方程为12222=+by a x (0>>b a ),),(11y x P ,)0,(1c F -,)0,(2c F ,0>c ,则11ex a PF +=,12ex a PF -=. 在21F PF ∆中,由余弦定理得))((24)()(2160cos 1122121ex a ex a c ex a ex a -+--++==︒, 解得2222134ea c x -=. (1)∵],0(221a x ∈,∴2222340a ea c <-≤,即0422≥-a c . ∴21≥=a c e . 故椭圆离心率的取范围是)1,21[∈e .(2)将2222134e a c x -=代入12222=+by a x 得 24213c b y =,即cb y 321=.∴22213332212121b cb c y F F S F PF =⋅⋅=⋅=∆. 即21F PF ∆的面积只与椭圆的短轴长有关.(法2)设m PF =1,n PF =2,α=∠12F PF,β=∠21F PF , 则︒=+120βα.(1)在21F PF ∆中,由正弦定理得︒==60sin 2sin sin cn m βα. ∴︒=++60sin 2sin sin cn m βα ∵a n m 2=+, ∴︒=+60sin 2sin sin 2ca βα, ∴2cos 2sin 260sin sin sin 60sin βαβαβα-+︒=+︒==a c e 212cos21≥-=βα.当且仅当βα=时等号成立.故椭圆离心率的取值范围是)1,21[∈e .(2)在21F PF ∆中,由余弦定理得:︒-+=60cos 2)2(222mn n m cmn n m -+=22 mn n m 3)(2-+= ∵a n m 2=+,∴mn a c 34422-=,即22234)(34b c a mn =-=. ∴23360sin 2121b mn S F PF =︒=∆. 即21F PF ∆的面积与椭圆短轴长有关.说明:椭圆上的一点P 与两个焦点1F ,2F 构成的三角形为椭圆的焦点三角形,涉及有关焦点三角形问题,通常运用三角形的边角关系定理.解题中通过变形,使之出现21PF PF +的结构,这样就可以应用椭圆的定义,从而可得到有关a ,c 的关系式,使问题找到解决思路.典型例题二十例20 椭圆12222=+b y a x )0(>>b a 与x 轴正向交于点A ,若这个椭圆上总存在点P ,使AP OP ⊥(O 为坐标原点),求其离心率e 的取值范围.分析:∵O 、A 为定点,P 为动点,可以P 点坐标作为参数,把AP OP ⊥,转化为P 点坐标的一个等量关系,再利用坐标的范围建立关于a 、b 、c 的一个不等式,转化为关于e 的不等式.为减少参数,易考虑运用椭圆参数方程.解:设椭圆的参数方程是⎩⎨⎧==θθsin cos b y a x )0(>>b a ,则椭圆上的点)sin ,cos (θθb a P ,)0,(a A , ∵AP OP ⊥,∴1cos sin cos sin -=-⋅aa b a b θθθθ,即0cos cos )(22222=+--b a b a θθ,解得1cos =θ或222cos b a b -=θ,∵1cos 1<<-θ ∴1cos =θ(舍去),11222<-<-b a b ,又222c a b -= ∴2022<<ca ,∴22>e ,又10<<e ,∴122<<e . 说明:若已知椭圆离心率范围)1,22(,求证在椭圆上总存在点P 使AP OP ⊥.如何证明?。
. 专业.专注 .(教师版)椭圆标准方程典型例题例 1 已知椭圆 mx2 3y2 6m 0 的一个焦点为( 0, 2)求m的值.剖析:把椭圆的方程化为标准方程,由 c 2 ,依据关系 a2 b2 c2可求出 m 的值.解:方程变形为x2y2 1 .由于焦点在y轴上,所以2m 6 ,解得 m 3 .6 2m又 c 2 ,所以2m 6 22,m 5合适.故m 5.例 2 已知椭圆的中心在原点,且经过点P 3,0,a3b ,求椭圆的标准方程.剖析:因椭圆的中心在原点,故其标准方程有两种状况.依据题设条件,运用待定系数法,求出参数 a 和b(或 a2 和 b2 )的值,即可求得椭圆的标准方程.解:当焦点在 x 轴上时,设其方程为x2 y2 1 a b 0 .a 2 b2由椭圆过点 P 3,0 ,知90 1.又a 3b ,代入得 b2 1 , a 2 9 ,故椭圆的方程为x2 y2 1 .a2 b2 9当焦点在 y 轴上时,设其方程为y2 x2 1 a b 0 .a2 b2由椭圆过点P3,0 ,知90 1 .又a3b ,联立解得a2 81 , b2 9,故椭圆的方程为a2 b2y2 x2 81 1.9例 3ABC 的底边 BC 16 , AC 和 AB 两边上中线长之和为30 ,求此三角形重心G 的轨迹和极点 A 的轨迹.剖析:( 1 )由已知可得GC GB 20 ,再利用椭圆定义求解.( 2 )由G的轨迹方程G 、 A 坐标的关系,利用代入法求 A 的轨迹方程.解:(1)以BC所在的直线为x轴,BC中点为原点成立直角坐标系.设G点坐标为x,y ,由.word 完满格式.. 专业.专注 .GC GB 20 ,知 G 点的轨迹是以 B 、 C 为焦点的椭圆 ,且除掉轴上两点 .因 a10 , c 8 ,有 b 6 ,故其方程为x 2y20 .1001 y36( 2 )设 A x , y , G x ,y x 2y 2①,则1 y 0 .10036xx,的轨迹方程为x 2y 2(除掉 x 轴上两由题意有3代入①,得A900 1 y 0 ,其轨迹是椭圆y y3243点).例 4 已知 P 点在以坐标轴为对称轴的椭圆上 ,点 P 到两焦点的距离分别为4 5和2 5,过 P 点作焦点所在轴33的垂线 ,它恰巧过椭圆的一个焦点 ,求椭圆方程 .4 52 5. 从 椭 圆 定 义 知 2a PF 1PF 2 2 5.即解:设两焦点为 F 1、F 2,且 PF 1, PF 233a5 .从 PF 1PF 2 知 PF 2 垂直焦点所在的对称轴 ,所以在 Rt PF 2F 1 中, sin PF 1F 2PF 2 1 ,PF 1 2可求出PF 1 F 26 , 2cPF 1 cos2 5 ,进而 b 2a 2 c 210 .6 33∴所求椭圆方程为 x23y 21或 3x 2y 2 1.51010 5例 5 已知椭圆方程x 2 y 2 1 a b0 ,长轴端点为 A 1, A 2 ,焦点为 F 1 , F 2 , P 是a2b2椭圆上一点 , A 1PA 2 , F 1PF 2 . 求: F 1 PF 2 的面积 (用 a 、 b 、 表示 ).剖析 :求面积要联合余弦定理及定义求角的两邻边 ,进而利用 S1ab sin C 求面积 .2解:如图 ,设 P x , y ,由椭圆的对称性 ,不如设 P 在第一象限 ..word 完满格式.. 专业.专注 .2 2 22 PF1 ·PF2 cos 4c2.①由余弦定理知: F1F2 PF1 PF2由椭圆定义知: PF PF 2a ②,则②2-①得PF1 PF2 2b2 .1 2 1 cos故S FPF 1 PF1 PF2 sin 1 2b2 sin b2 tan .1 2 2 2 1 cos 2例 6 已知动圆P过定点A3,0 ,且在定圆 B:x 3 2y264 的内部与其相内切,求动圆圆心P 的轨迹方程.剖析:要点是依据题意,列出点P知足的关系式.解:以下图,设动圆 P 和定圆 B 内切于点 M .动点 P 到两定点,即定点 A 3,和定圆圆心 B 3,0 距离之和恰巧等于定圆半径,即 PA PB PM PB BM 8 .∴点 P 的轨迹是以 A , B 为两焦点,半长轴为 4 ,半短轴长为b 42 32 7 的椭圆的方程:x2 y2 1 .16 7说明:本题是先依据椭圆的定义,判断轨迹是椭圆,而后依据椭圆的标准方程,求轨迹的方程.这是求轨迹方程的一种重要思想方法.例 7 已知椭圆x2y2 1,2(1)求过点P 1 1且被 P 均分的弦所在直线的方程;2,2(2)求斜率为 2 的平行弦的中点轨迹方程;(3)过A 2,1 引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程;( 4 )椭圆上有两点P 、Q, O 为原点,且有直线 OP 、OQ斜率知足k OP k OQ 1 ,2求线段 PQ 中点M的轨迹方程..word 完满格式.. 专业.专注.剖析:本题中四问都跟弦中点有关,所以可考虑设弦端坐标的方法.解:设弦两头点分别为M x1, y1 , N x2, y2 ,线段 MN 的中点R x,y,则2 2 ,①x1 2y1 2 ①-②得 x1 x2 x1 x2 2 y1 y2 y1 y2 0 .2 2 ,②x2 2y2 2x1 x2,③由题意知x1 x2 ,则上式两端同除以 x1x2,有2xy1 y2,④2y y1 y2x1x22 y1y2x1 x2 0 ,将③④代入得 x2 yy1 y2 0 .⑤x1 x2( 1 )将x 1 ,y 1 代入⑤,得y1y21,故所求直线方程为: 2 x 4 y 3 0 .⑥2 2 x1 x2 2将⑥ 代入椭圆方程x2 2 y2 2 得 6 y 2 6 y 1 0 ,36 4 6 1 0 切合题意, 2x 4 y 3 0 为所4 4 求.( 2 )将y1 y2 2 代入⑤得所求轨迹方程为:x 4 y 0 .(椭圆内部分)x1 x2( 3 )将y1 y2 y1代入⑤得所求轨迹方程为:x2 2y 2 2x 2 y 0 .(椭圆内部分)x1 x2 x 2(4)由①+② 得:x12 x22 y12 y22 2 ,⑦,将③④ 平方并整理得2x12 x22 4x2 2x1 x2,⑧,y12 y22 4 y2 2 y1 y2,⑨将⑧⑨ 代入⑦得:4x2 2x1 x2 4 y 2 2 y1 y2 2 ,⑩4再将 y1 y2 1x1x2 代入⑩式得:2x2 x1 x2 4 y2 21x1 x2 2 ,即x 2y21.2 2 12此即为所求轨迹方程.自然,本题除了设弦端坐标的方法,还可用其余方法解决..word 完满格式.. 专业.专注 .例 8 已知椭圆 4x 2y 21及直线 y x m .( 1 )当 m 为什么值时 ,直线与椭圆有公共点?( 2 )若直线被椭圆截得的弦长为2 10,求直线的方程.5解:( 1)把直线方程 y x m 代入椭圆方程 4x 2y 2 1得 4x 2 x m 21 ,即 5x 22mx m 21 0 .2m 2 4 5 m 2116m 2 20 0 ,解得5 m5 .22( 2 )设直线与椭圆的两个交点的横坐标为x 1 , x 2 ,由(1)得 x 1x 2 2mm 2 1, x 1 x 25 .5221依据弦长公式得: 1 122m4m2 10 . 解得 m 0 . 方程为 y x .555说明 :办理有关直线与椭圆的地点关系问题及有关弦长问题,采纳的方法与办理直线和圆的有所差别 .这里解决直线与椭圆的交点问题,一般考虑鉴别式;解决弦长问题 ,一般应用弦长公式 .用弦长公式 ,若能合理运用韦达定理 (即根与系数的关系 ), 可大大简化运算过程 .例 9以椭圆 x2y 2 1 的焦点为焦点 ,过直线 l : x y 90上一点 M 作椭圆,要使12 3所作椭圆的长轴最短 ,点 M 应在哪处 ?并求出此时的椭圆方程.剖析 : 椭圆的焦点简单求出,依照椭圆的定义 ,本题实质上就是要在已知直线上找一点,使该点到直线同侧的两已知点(即两焦点 )的距离之和最小 ,只须利用对称便可解决 .解:以下图 ,椭圆x 2y 2 1 的焦点为 F 1 3,0 , F 2 3,0 .12 3点F 1 对于直线 l : x y 90 的对称点 F 的坐标为 (- 9, 6), 直线 FF 2 的方程为 x 2 y 3 0 .x 2y 3 0解方程组得交点 M 的坐标为 (- 5 , 4). 此时 MF MF2 最小.x y 9 01. word 完满格式 .. 专业.专注 .所求椭圆的长轴 :2MF 1MF 2 FF 2 6 5 ,∴a 3 5 ,又 c 3 ,a∴ 2a 2c 23 52236 .所以 ,所求椭圆的方程为 x2y 21. b34536例 10已知方程x 2y 2k 5 31表示椭圆 ,求 k 的取值范围 .kk 50,解:由 3 k0,得 3k 5,且 k 4.k 5 3 k,∴知足条件的 k 的取值范围是 3k 5 ,且 k 4 . 说明 :本题易出现以下错解 k 5 0, 5 ,故 k 的取值范围是 3 k 5 .:由k得 3 k3 0,犯错的原由是没有注意椭圆的标准方程中a b 0 这个条件 ,当 a b 时,其实不表示椭圆 .例 11已知 x 2siny 2 cos1 (0) 表示焦点在 y 轴上的椭圆 ,求 的取值范围 .剖析 :依照已知条件确立 的三角函数的大小关系 .再依据三角函数的单一性,求出的取值范围 .解:方程可化为x 2 y 21 1 0 . 1 1. 由于焦点在 y 轴上 ,所以sin1 cossincos所以 sin0且 tan1进而(,3) .2 4说明 : (1)由椭圆的标准方程知1 0 10 ,这是简单忽略的地方 .sin,cos(2) 由 焦 点 在 y 轴 上 , 知a 21, b 21 . (3)求的取值范围时,应注意题目中的条件cossin..word 完满格式.. 专业.专注 .例 12求中心在原点 ,对称轴为坐标轴 ,且经过 A( 3 , 2) 和 B( 2 3 ,1) 两点的椭圆方程 .剖析 :由题设条件焦点在哪个轴上不明确,椭圆标准方程有两种情况,为了计算简易起见 ,可设其方程为 mx 2 ny 21( m 0 , n 0),且不用去考虑焦点在哪个坐标轴上,直接可求出方程 .解:设所求椭圆方程为 mx 2ny 2 1( m 0 , n 0).由 A( 3 ,2)和B( 2 3 , 1) 两点在椭圆上可得m ( 3) 2 n ( 2) 21,3m 4n 1,1, n1.故所求的椭圆方程为x 2y 21.3) 2 n 12即12m n所以 mm ( 21,1,15 515 5例 13知圆 x 2 y 2 1,从这个圆上随意一点 P 向 y轴作垂线段 ,求线段中点 M 的轨迹 .剖析 :本题是已知一些轨迹 ,求动点轨迹问题 . 这类题目一般利用中间变量 (有关点 )求轨迹方程或轨迹 . 解:设点 M 的坐标为 ( x , y) ,点 P 的坐标为 ( x 0 ,y 0 ) ,则 xx 0 , y y 0.2由于P( x 0 , y 0 )在圆x2y 21 上,所以 x 02y 0 2 1.将x 0 2x ,y 0221 得 4x2y 21.所以点M 的轨迹是一个椭圆y代 入 方 程x 0y 04x 2y 21.说明 :本题是利用有关点法求轨迹方程的方法,这类方法详细做法以下 :第一设动点的坐标为 ( x , y),设已知轨迹上的点的坐标为( x 0 , y 0 ),而后依据题目要求 ,使x ,y 与x 0 ,y 0 成立等式关系 ,进而由这些等式关系求出x 0 和 y 0 代入已知的轨迹方程 ,就能够求出对于 x , y 的方程 ,化简后即我们所求的方程 .这类方法是求轨迹方程的最基本的方法,一定掌握 .例 14 已知长轴为 12 ,短轴长为6,焦点在 x 轴上的椭圆 ,过它对的左焦点 F 1 作倾斜解为的直线交椭圆于3A ,B 两点,求弦 AB 的长.剖析:能够利用弦长公式 AB 1 k 2 x1 x2(1 k 2 )[( x1 x2 )2 4x1x2 ] 求得,.word 完满格式.. 专业.专注 .也能够利用椭圆定义及余弦定理,还能够利用焦点半径来求.解: ( 法 1) 利用直线与椭圆订交的弦长公式求解.AB1 k2 x 1 x 2(1 k 2 )[( x 1 x 2 )24x 1 x 2 ] . 由于 a6 , b 3 ,所以 c 3 3.由于焦点在 x 轴上,x 2 y 2 3 , 0) ,进而直线方程为 y3x9.所以椭圆方程为1,左焦点 F ( 3369由直线方程与椭圆方程联立得: 13x 272 3x36 8 0 . 设 x 1 , x 2 为方程两根 ,所以 x 1 x 272 3 ,13x 1x 236 8 , k 3 ,进而 AB1 k2 x 1 x 2(1 k 2 )[( x 1 x 2 )24x 1 x 2 ] 48 .1313( 法 2) 利用椭圆的定义及余弦定理求解.由题意可知椭圆方程为x 2y 2 1,设 AF m , BFn ,则 AF 12m , BF12 n .2369 112222F 1F 2 cos ,即 (12 m)2 m 236 3 2 m 6 3 1在AF 1F 2 中, AF 2AF 1F 1 F 22 AF 1 ;3 2所以 m6 BF 1F 2 中,用余弦定理得 n 6 m 48.同理在,所以 ABn . 434 313( 法 3) 利用焦半径求解 .先依据直线与椭圆联立的方程13x 2 72 3x 36 80 求出方程的两根 x 1 , x 2 , 它们分别是 A ,B 的横坐标.再依据焦半径 AF 1 a ex 1, BF 1 a ex 2 ,进而求出 AB AF 1 BF 1 .例 15 椭圆x 2y 2 1 上的点 M 到焦点 F 1 的距离为 2, N 为 MF 1 的中点,则 ON ( O 为坐标原点 )的值为 25 9A . 4B . 2C . 8D .32. word 完满格式 .. 专业.专注 .解:以下图,设椭圆的另一个焦点为 F 2,由椭圆第必定义得MF 1 MF 2 2a 10 ,所以 MF 2 10MF 1 10 2 8 ,又由于 ON 为 MF 1F 2 的中位线 ,所以 ON1MF 24 ,故答案为 A .2说明 : (1)椭圆定义 :平面内与两定点的距离之和等于常数 (大于 F 1F 2 )的点的轨迹叫做椭圆 .(2) 椭圆上的点必然合适椭圆的这必定义,即 MF 1 MF 2 2a ,利用这个等式能够解决椭圆上的点与焦点的有关距离 .例 16x 2y 24x m ,椭圆 C 上有不一样的两点已知椭圆 C :1 ,试确立 m 的取值范围 ,使得对于直线 l : y4 3对于该直线对称 .剖析 :若设椭圆上A ,B 两点对于直线 l 对称 ,则已知条件等价于 : (1)直线 AB l ; (2) 弦 AB 的中点 M 在 l上.利用上述条件成立 m 的不等式即可求得 m 的取值范围 .解: ( 法 1) 设椭圆上 A( x 1 , y 1 ) , B( x 2 , y 2 ) 两点对于直线 l 对称 ,直线 AB 与 l 交于 M( x 0, y 0 ) 点 .4 ,∴设直线 AB 1y 1x n ,消去 y 得∵ 的斜率 k l的方程为 yxn .由方程组 4l4x 2 y 2 1,4313 x 2 8nx 16n 248 0①。
椭圆考纲解读 1.利用椭圆的定义、几何性质求椭圆方程;2.利用椭圆的几何性质研究直线与椭圆的关系.[基础梳理]1.椭圆的定义(1)平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫作椭圆.这两个定点叫作椭圆的焦点,两焦点间的距离叫作椭圆的焦距.(2)集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.①当2a>|F1F2|时,M点的轨迹为椭圆;②当2a=|F1F2|时,M点的轨迹为线段F1F2;③当2a<|F1F2|时,M点的轨迹不存在.2.椭圆的标准方程和几何性质x2y2y2x2[三基自测]1.已知椭圆x2m-2+y210-m=1的焦点在x轴上,焦距为4,则m等于()A.8B.7C .6D .5答案:A2.已知椭圆x 225+y 216=1上一点P 到椭圆一个焦点F 1的距离为3,则P 到另一个焦点F 2的距离为( )A .2B .3C .5D .7答案:D3.已知椭圆的一个焦点为F (1,0),离心率为12,则椭圆的标准方程为________.答案:x 24+y 23=14.过椭圆x 225+y 216=1的右焦点F 2作直线交椭圆于A 、B 两点,则△AF 1B 的周长为________.答案:205.(2017·高考全国卷Ⅰ改编)A 、B 是椭圆x 23+y 2m =1长轴的两个端点,M 为短轴的一个端点,且∠AMB =120°,求m 值.答案:1或9考点一 椭圆的定义及应用|思维突破[例1] (1)已知圆(x +2)2+y 2=36的圆心为M ,设A 为圆上任一点,N (2,0),线段AN 的垂直平分线交MA 于点P ,则动点P 的轨迹是( )A .圆B .椭圆C .双曲线D .抛物线 (2)设P 是椭圆x 225+y 29=1上一点,M ,N 分别是两圆:(x +4)2+y 2=1和(x -4)2+y 2=1上的点,则|PM |+|PN |的最小值、最大值分别为( )A .9,12B .8,11C .8,12D .10,12(3)F 1,F 2是椭圆x 29+y 27=1的两个焦点,A 为椭圆上一点,且∠AF 1F 2=45°,则△AF 1F 2的面积为( )A .7 B.74 C.72D.752[解析] (1)点P 在线段AN 的垂直平分线上, 故|P A |=|PN |.又AM 是圆的半径,∴|PM |+|PN |=|PM |+|P A |=|AM |=6>|MN |, 由椭圆定义知,点P 的轨迹是椭圆.(2)如图所示,因为到两个圆心恰好是椭圆的焦点,由椭圆的定义可知|PF 1|+|PF 2|=10,易知|PM |+|PN |=(|PM |+|MF 1|)+(|PN |+|NF 2|)-2,则其最小值为|PF 1|+|PF 2|-2=8,最大值为|PF 1|+|PF 2|+2=12,故选C.(3)由题意得a =3,b =7,c =2,∴F 1F 2=22,AF 1+AF 2=6.∵AF 22=AF 21+F 1F 22-2AF 1·F 1F 2cos 45°=AF 21-4AF 1+8,∴(6-AF 1)2=AF 21-4AF 1+8.∴AF 1=72.∴S =12×72×22×22=72.[答案] (1)B (2)C (3)C [思维升华]椭圆定义应用技巧思路应用 解读求方程 条件转化后满足椭圆定义,直接求轨迹方程求焦点三角形 求焦点三角形周长或面积,根据椭圆定义、正余弦定理,其中|PF 1|+|PF 2|=2a .平方是常用技巧求最值 利用|PF 1|+|PF 2|=2a 为定值,利用基本不等式求|PF 1|·|PF 2|最值或利用三角形求最值.如a +c 、a -c[跟踪训练]1.已知圆C 1:(x -4)2+y 2=169,圆C 2:(x +4)2+y 2=9,动圆在圆C 1内部且和圆C 1相内切,和圆C 2相外切,则动圆圆心M 的轨迹方程为( )A.x 264-y 248=1 B.x 248+y 264=1 C.x 248-y 264=1 D.x 264+y 248=1 解析:设圆M 的半径为r ,则|MC 1|+|MC 2|=(13-r )+(3+r )=16,∴M 的轨迹是以C 1,C 2为焦点的椭圆,且2a =16,2c =8,故所求的轨迹方程为x 264+y 248=1.答案:D2.椭圆C :x 2a 2+y 2=1(a >0)的左、右焦点分别为F 1、F 2、P 为椭圆上异于端点的任意一点,PF 1,PF 2的中点分别为M ,N .O 为坐标原点,四边形OMPN 的周长为23,则△PF 1F 2的周长是( )A .2(2+3) B.2+23 C.2+ 3D .4+23解析:因为O ,M 分别为F 1F 2和PF 1的中点,所以OM ∥PF 2,且|OM |=12|PF 2|,同理,ON ∥PF 1,且|ON |=12|PF 1|,所以四边形OMPN 为平行四边形,由题意知,|OM |+|ON |=3,故|PF 1|+|PF 2|=23,即2a =23,a =3,由a 2=b 2+c 2知c 2=a 2-b 2=2,c =2,所以|F 1F 2|=2c =22,故△PF 1F 2的周长为2a +2c =23+22,选A.答案:A3.已知F 是椭圆5x 2+9y 2=45的左焦点,P 是此椭圆上的动点,A (1,1)是一定点.则|P A |+|PF |的最大值为________,最小值为________.解析:如图所示,设椭圆右焦点为F 1,则|PF |+|PF 1|=6. 所以|P A |+|PF |=|P A |-|PF 1|+6.利用-|AF 1|≤|P A |-|PF 1|≤|AF 1|(当P ,A ,F 1共线时等号成立). 所以|P A |+|PF |≤6+2, |P A |+|PF |≥6- 2.故|P A |+|PF |的最大值为6+2,最小值为6- 2. 答案:6+2 6-2考点二 椭圆的标准方程及应用|方法突破[例2] (1)△ABC 的两个顶点为A (-4,0),B (4,0),周长为18,则C 点轨迹为( ) A.x 225+y 29=1(y ≠0) B.y 225+x 29=1(y ≠0) C.x 216+y 29=1(y ≠0) D.y 216+x 29=1(y ≠0) (2)已知椭圆C 1:x 24+y 2=1,椭圆C 2以C 1的长轴为短轴,且与C 1有相同的离心率.求椭圆C 2的方程.[解析] (1)(定义法)由A ,B 坐标可知|AB |=8,由△ABC 的周长为18可知AC +BC =10,由椭圆的定义可知,点C 在焦点为A (4,0),B (-4,0),长半轴长为5的椭圆上运动,则椭圆方程为x 225+y 29=1,当点C 在横轴上时,点A ,B ,C 共线,不能构成三角形,所以y ≠0,所以点C 的轨迹方程为x 225+y 29=1(y ≠0).(2)法一:(待定系数法):由已知可设椭圆C 2的方程为y 2a 2+x 24=1(a >2),其离心率为32,故a 2-4a =32,解得a =4,故椭圆C 2的方程为y 216+x 24=1.法二:(椭圆系法):因椭圆C 2与C 1有相同的离心率,且焦点在y 轴上,故设C 2:y 24+x 2=k (k >0),即y 24k +x 2k=1. 又2k =2×2,故k =4, 故C 2的方程为y 216+x 24=1.[答案] (1)A [方法提升]求椭圆标准方程的方法[母题变式]1.本例(1)变为:一个椭圆的中心在原点,焦点F 1,F 2在x 轴上,P (2,3)是椭圆上一点,且|PF 1|,|F 1F 2|,|PF 2|成等差数列,则椭圆的方程为( )A.x 28+y 26=1 B.x 216+y 26=1 C.x 24+y 22=1 D.x 28+y 24=1 解析:设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0).由点P (2,3)在椭圆上知4a 2+3b 2=1.又|PF 1|,|F 1F 2|,|PF 2|成等差数列,则|PF 1|+|PF 2|=2|F 1F 2|,即2a =2×2c ,c a =12,又c 2=a 2-b 2,联立⎩⎪⎨⎪⎧4a 2+3b 2=1,c 2=a 2-b 2,c a =12.得a 2=8,b 2=6,故椭圆方程为x 28+y 26=1. 答案:A2.本例(2)变为:与椭圆x 24+y 23=1有相同离心率且经过点(2,-3),求椭圆方程.解析:法一:因为e =ca =a 2-b 2a =1-b 2a2=1-34=12,若焦点在x 轴上,设所求椭圆方程为x 2m 2+y 2n2=1(m >n >0),则1-⎝⎛⎭⎫n m 2=14.从而⎝⎛⎭⎫n m 2=34,n m =32. 又4m 2+3n2=1,所以m 2=8,n 2=6. 所以方程为x 28+y 26=1.若焦点在y 轴上,设方程为y 2h 2+x 2k 2=1(h >k >0),则3h 2+4k 2=1,且k h =32, 解得h 2=253,k 2=254.故所求方程为y 2253+x 2254=1.法二:若焦点在x 轴上,设所求椭圆方程为 x 24+y 23=t (t >0),将点(2,-3)代入,得 t =224+(-3)23=2.故所求方程为x 28+y 26=1. 若焦点在y 轴上,设方程为y 24+x 23=λ(λ>0),代入点(2,-3),得λ=2512,故所求方程为y 2253+x 2254=1.考点三 椭圆的几何性质|模型突破角度1 求离心率(或范围)[例3] (1)若椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的右焦点F 是抛物线y 2=4x 的焦点,两曲线的一个交点为P ,且|PF |=4,则该椭圆的离心率为( )A.7-23B.2+13C.23D.12(2)已知F 1,F 2分别是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,若椭圆C 上存在点P ,使得线段PF 1的中垂线恰好经过焦点F 2,则椭圆C 离心率的取值范围是( )A.⎣⎡⎭⎫23,1B.⎣⎡⎦⎤13,22 C.⎣⎡⎭⎫13,1D.⎝⎛⎦⎤0,13 (3)已知F 1(-c,0),F 2(c,0)为椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的两个焦点,P 在椭圆上且满足PF 1→·PF 2→=c 2,则此椭圆离心率的取值范围是( )A.⎣⎡⎭⎫33,1B.⎣⎡⎦⎤33,22 C.⎣⎡⎦⎤13,12D.⎝⎛⎭⎫0,22 [解析] (1)(直接法)设P (x ,y ),由题意,得F (1,0),|PF |=x +1=4,所以x =3,y 2=12,则9a 2+12b2=1,且a 2- 1=b 2,解得a 2=11+47,即a =7+2,则该椭圆的离心率e =c a =17+2=7-23.故选A.(2)(几何法)如图所示,∵线段PF 1的中垂线经过F 2,∴PF 2=F 1F 2=2c ,即椭圆上存在一点P ,使得PF 2=2c . ∴a -c ≤2c ≤a +c .∴e =c a ∈⎣⎡⎭⎫13,1.故选C. (3)(直接法)设P (x ,y ),则x 2a 2+y 2b 2=1,y 2=b 2-b 2a 2x 2,-a ≤x ≤a ,PF 1→=(-c -x ,-y ),PF 2→=(c -x ,-y ).所以PF 1→·PF 2→=x 2-c 2+y 2=⎝⎛⎭⎫1-b 2a 2x 2+b 2-c 2=c 2a 2x 2+b 2-c 2.因为-a ≤x ≤a ,所以b 2-c 2≤PF 1→·PF 2→≤b 2. 所以b 2-c 2≤c 2≤b 2.所以2c 2≤a 2≤3c 2. 所以33≤c a ≤22.故选B. [答案] (1)A (2)C (3)B [模型解法][高考类题]1.(2016·高考全国卷Ⅰ)直线l 经过椭圆的一个顶点和一个焦点,若椭圆中心到l 的距离为其短轴长的14,则该椭圆的离心率为( )A.13B.12C.23D.34解析:|OB |为椭圆中心到l 的距离,设l 与椭圆交于顶点A 和焦点F ,则|OA |·|OF |=|AF |·|OB |,即bc =a ·b 2,所以e =c a =12.故选B.答案:B角度2 根据椭圆性质求值或范围[例4] (1)已知点P 是椭圆x 216+y 28=1(x ≠0,y ≠0)上的一动点,F 1,F 2为椭圆的两个焦点,O 是坐标原点,若M 是∠F 1PF 2的平分线上的一点,且F 1M →·PM →=0,则|OM →|的取值范围为( )A .[0,3)B .(0,22)C .[22,3)D .[0,4)(2)(2018·合肥质检)如图,焦点在x 轴上的椭圆x 24+y 2b 2=1的离心率e =12,F ,A 分别是椭圆的一个焦点和顶点,P 是椭圆上任意一点.则PF →·P A →的最大值为________.[解析] (1)由题意得c =22,当点P 在椭圆的短轴端点处时,M 与点O 重合,|OM →|取得最小值0;当点P 在椭圆的长轴端点处时,点M 与F 1重合,|OM →|取得最大值22,由于x ≠0,y ≠0,故|OM →|的取值范围是(0,22).(2)设P 点坐标为(x 0,y 0).由题意知a =2, ∵e =c a =12,c =1,∴b 2=a 2-c 2=3.故所求椭圆方程为x 24+y 23=1.∴-2≤x 0≤2,-3≤y 0≤ 3.∵F (-1,0),A (2,0),PF →=(-1-x 0,-y 0), P A →=(2-x 0,-y 0),∴PF →·P A →=x 20-x 0-2+y 20=14x 20-x 0+1=14(x 0-2)2. 即当x 0=-2时,PF →·P A →取得最大值4. [答案] (1)B (2)4 [模型解法][高考类题]2.(2017·高考全国卷Ⅰ)设A ,B 是椭圆C :x 23+y 2m =1长轴的两个端点.若C 上存在点M 满足∠AMB =120°,则m 的取值范围是( )A .(0,1]∪[9,+∞)B .(0,3]∪[9,+∞)C .(0,1]∪[4,+∞)D .(0,3]∪[4,+∞)解析:依题意得,⎩⎪⎨⎪⎧3m ≥tan ∠AMB 20<m <3或⎩⎪⎨⎪⎧ m 3≥tan ∠AMB 2m >3,所以⎩⎪⎨⎪⎧3m ≥tan 60°0<m <3或⎩⎪⎨⎪⎧m 3≥tan 60°m >3,解得0<m ≤1或m ≥9.故选A. 答案:A3.(2014·高考福建卷)设P ,Q 分别为圆x 2+(y -6)2=2和椭圆x 210+y 2=1上的点,则P ,Q 两点间的最大距离是( )A .5 2 B.46+2 C .7+ 2D .62 解析:设圆的圆心为C ,则C (0,6),半径为r =2,点C 到椭圆上的点Q (10cos α,sin α)的距离|CQ |=(10cos α)2+(sin α-6)2=46-9sin 2α-12sin α=50-9(sin α+23)2≤50=52,当且仅当sin α=-23时取等号,所以|PQ |≤|CQ |+r =52+2=62,即P ,Q 两点间的最大距离是62,故选D.答案:D考点四 直线与椭圆的综合问题|方法突破[例5] (1)(2018·新乡模拟)已知椭圆x 22+y 2=1,则斜率为2的平行弦中点的轨迹方程为________.(2)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右顶点分别为A ,B ,且长轴长为8,T 为椭圆上任意一点,直线TA ,TB 的斜率之积为-34.①求椭圆C 的方程;②设O 为坐标原点,过点M (0,2)的动直线与椭圆C 交于P ,Q 两点,求OP →·OQ →+MP →·MQ →的取值范围.[解析] (1)设弦的两端点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),中点为M (x 0,y 0),则有x 212+y 21=1,x 222+y 22=1. 两式作差,得(x 2-x 1)(x 2+x 1)2+(y 2-y 1)(y 2+y 1)=0.因为x 1+x 2=2x 0,y 1+y 2=2y 0,y 2-y 1x 2-x 1=k AB ,代入后求得k AB =-x 02y 0. 即2=-x 02y 0,所以x 0+4y 0=0.故所求的轨迹方程为x +4y =0,将x +4y =0代入x 22+y 2=1得:x 22+⎝⎛⎭⎫-x 42=1,解得x=±43,又中点在椭圆内,所以-43<x <43.(2)①设T (x ,y ),由题意知A (-4,0),B (4,0),设直线TA 的斜率为k 1,直线TB 的斜率为k 2,则k 1=y x +4,k 2=y x -4.由k 1k 2=-34,得y x +4·y x -4=-34,整理得x 216+y 212=1.故椭圆C 的方程为x 216+y 212=1.②当直线PQ 的斜率存在时,设直线PQ 的方程为y =kx +2,点P ,Q 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),直线PQ 与椭圆方程联立,得⎩⎪⎨⎪⎧x 216+y 212=1y =kx +2,消去y ,得(4k 2+3)x 2+16kx -32=0.所以x 1+x 2=-16k 4k 2+3,x 1x 2=-324k 2+3.从而,OP →·OQ →+MP →·MQ →=x 1x 2+y 1y 2+[x 1x 2+(y 1-2)(y 2-2)]=2(1+k 2)x 1x 2+2k (x 1+x 2)+4=-80k 2-524k 2+3=-20+84k 2+3.所以-20<OP →·OQ →+MP →·MQ →≤-523.当直线PQ 的斜率不存在时,OP →·OQ →+MP →·MQ →的值为-20. 综上,OP →·OQ →+MP →·MQ →的取值范围为[-20,-523].[答案] (1)x +4y =0⎝⎛⎭⎫-43<x <4 3 [方法提升][跟踪训练]1.已知椭圆E :x 2a 2+y 2b2=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AB 的中点坐标为(1,-1),则E 的方程为( )A.x 245+y 236=1 B.x 236+y 227=1 C.x 227+y 218=1 D.x 218+y 29=1 解析:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),代入椭圆方程得⎩⎨⎧x 21a 2+y 21b2=1,x 22a 2+y22b 2=1,两式相减得x 21-x 22a 2+y 21-y 22b2=0,∴x 1+x 2a 2+y 1-y 2x 1-x 2·y 1+y 2b 2=0.∵x 1+x 2=2,y 1+y 2=-2,k AB =-1-01-3=12, ∴2a 2+12×-2b 2=0,即a 2=2b 2. 又c =3=a 2-b 2,∴a 2=18,b 2=9. ∴椭圆E 的方程为x 218+y 29=1.故选D.答案:D2.(2018·林州模拟)已知椭圆E :x 24+y 22=1,直线l 交椭圆于A ,B 两点,若AB 的中点坐标为⎝⎛⎭⎫12,-1,则l 的方程为( ) A .2x +y =0 B .x -2y -52=0C .2x -y -2=0D .x -4y -92=0解析:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 214+y 212=1,x 224+y 222=1,两式作差并化简整理得y 1-y 2x 1-x 2=-12·x 1+x 2y 1+y 2,而x 1+x 2=1,y 1+y 2=-2,所以y 1-y 2x 1-x 2=14,直线l 的方程为y +1=14⎝⎛⎭⎫x -12,即x -4y -92=0.故选D.答案:D3.(2018·河北三市联考)已知离心率为63的椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个焦点为F ,过F且与x 轴垂直的直线与椭圆交于A 、B 两点,|AB |=233. (1)求此椭圆的方程;(2)已知直线y =kx +2与椭圆交于C 、D 两点,若以线段CD 为直径的圆过点E (-1,0),求k 的值.解析:(1)设焦距为2c , ∵e =c a =63,a 2=b 2+c 2,∴b a =33, 由|AB |=233,易知b 2a =33,∴b =1,a =3, ∴椭圆方程为x 23+y 2=1.(2)将y =kx +2代入椭圆方程,得(1+3k 2)x 2+12kx +9=0,又直线与椭圆有两个交点,所以Δ=(12k )2-36(1+3k 2)>0,解得k 2>1.设C (x 1,y 1),D (x 2,y 2),则x 1+x 2=-12k 1+3k 2,x 1x 2=91+3k 2, 若以CD 为直径的圆过E 点,则EC →·ED →=0,即(x 1+1)(x 2+1)+y 1y 2=0,而y 1y 2=(kx 1+2)(kx 2+2)=k 2x 1x 2+2k (x 1+x 2)+4,则(x 1+1)(x 2+1)+y 1y 2=(k 2+1)x 1x 2+(2k +1)(x 1+x 2)+5=9(k 2+1)1+3k 2-12k (2k +1)1+3k 2+5=0, 解得k =76,满足k 2>1.1.[考点二、三、四](2016·高考全国卷Ⅲ)已知O 为坐标原点, F 是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左焦点,A ,B 分别为C 的左,右顶点.P 为C 上一点,且PF ⊥x 轴.过点A 的直线l 与线段PF 交于点M ,与y 轴交于点E .若直线BM 经过OE 的中点,则C 的离心率为( )A.13 B.12 C.23D.34解析:法一:设点M (-c ,y 0),OE 的中点为N ,则直线AM 的斜率k =y 0a -c ,从而直线AM 的方程为y =y 0a -c (x +a ),令x =0,得点E 的纵坐标y E =ay 0a -c.同理,OE 的中点N 的纵坐标y N =ay 0a +c.因为2y N =y E ,所以2a +c =1a -c,即2a -2c =a +c ,所以e =c a =13.故选A.法二:如图,设OE 的中点为N ,由题意知|AF |=a -c ,|BF |=a +c ,|OF |=c ,|OA |=|OB |=a ,∵PF ∥y 轴,∴|MF ||OE |=|AF ||AO |=a -c a ,|MF ||ON |=|BF ||OB |=a +ca, 又∵|MF ||OE |=|MF |2|ON |,即a -c a =a +c 2a ,∴a =3c ,故e =c a =13.答案:A2.[考点一、二、三](2015·高考全国卷Ⅰ)已知椭圆E 的中心在坐标原点,离心率为12,E的右焦点与抛物线C :y 2=8x 的焦点重合,A ,B 是C 的准线与E 的两个交点,则|AB |=( )A .3B .6C .9D .12解析:抛物线C :y 2=8x 的焦点坐标为(2,0),准线方程为x =-2.从而椭圆E 的半焦距c =2.可设椭圆E 的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),因为离心率e =c a =12,所以a =4,所以b 2=a 2-c 2=12.由题意知|AB |=2b 2a =2×124=6.故选B. 答案:B。