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- 2021-06-16 发布
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课时作业52 椭圆及其几何性质
一、选择题
1.(2019·北京卷)已知椭圆+=1(a>b>0)的离心率为,则( B )
A.a2=2b2 B.3a2=4b2
C.a=2b D.3a=4b
解析:由题意得,=,∴=,又a2=b2+c2,∴=,=,∴4b2=3a2.故选B.
2.(2020·甘肃、青海、宁夏联考)如图所示,某瓷器菜盘的外轮廓线是椭圆,根据图中数据可知该椭圆的离心率为( B )
A. B.
C. D.
解析:由题图知2b=16.4,2a=20.5,则=,则离心率e==.故选B.
3.(2020·山西大学附属中学诊断)已知方程+=1表示焦点在x轴上的椭圆,则m的取值范围是( D )
A.(-∞,-1)∪(2,+∞) B.(-2,+∞)
C.(-1,2) D.(-2,-1)∪(2,+∞)
解析:椭圆的焦点在x轴上,∴m2>2+m,即m2-2-m>0,解得m>2或m<-1.又∵2+m>0,∴m>-2,
∴m的取值范围为(-2,1)∪(2,+∞).故选D.
4.(2020·河北衡水中学摸底)已知椭圆C:+=1(a>b>0)和直线l:+=1,若过椭圆C的左焦点和下顶点的直线与l平行,则椭圆C的离心率为( A )
7
A. B.
C. D.
解析:因为直线l的斜率为-,且过椭圆C的左焦点和下顶点的直线与直线l平行,所以=.又b2+c2=a2,即2+c2=a2,即c2=a2,所以离心率e==.故选A.
5.(2020·福建三明模拟)已知P是椭圆+=1上一点,F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,且∠F1PF2=60°,则△F1PF2面积为( A )
A.3 B.2
C. D.
解析:方法1:由椭圆的标准方程可得a=5,b=3,∴c=4.设|PF1|=t1,|PF2|=t2,由椭圆的定义可得t1+t2=10①.
∵在△F1PF2中,∠F1PF2=60°,
∴根据余弦定理可得|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos60°=|F1F2|2=(2c)2=64,整理可得t+t-t1t2=64②. 把①两边平方得t+t+2t1t2=100 ③,由③-②得t1t2=12,∴S△F1PF2=t1t2·sin∠F1PF2=3.故选A.
方法2:由于椭圆焦点三角形的面积公式为S=b2tan,故所求面积为9tan30°=3.故选A.
6.(2020·河南郑州一中质量测评)已知F1,F2分别为椭圆C的两个焦点,P为椭圆上任意一点.若的最大值为3,则椭圆C的离心率为( B )
A. B.
C. D.
解析:∵点P到椭圆C的焦点的最大距离为a+c,最小距离为a-C.又的最大值为3,∴=3,∴椭圆C的离心率e=.故选B.
7.(2020·宁夏石嘴山质检)已知椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F1(-2,0),过点F1作倾斜角为30°的直线与圆x2+y2=b2相交的弦长为b,则椭圆的标准方程为( A )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:由左焦点为F1(-2,0),可得a2-b2=4,过点F1作倾斜角为30°的直线的方程为y
7
=(x+2),圆心(0,0)到直线的距离d==1.由直线与圆x2+y2=b2相交的弦长为b,可得2=b,解得b=2,a=2,则椭圆方程为+=1.故选A.
8.(2020·滁州模拟)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F,短轴的一个端点为M,直线l:3x-4y=0交椭圆E于A,B两点.若|AF|+|BF|=4,点M到直线l的距离不小于,则椭圆E的离心率的取值范围是( A )
A. B.
C. D.
解析:根据椭圆的对称性及椭圆的定义可得,
|AF|+|BF|=2a=4,所以a=2.设M(0,b),
因为d=≥,所以1≤b<2.
又e===,所以0|C1C2|=6,
即P在以C1(-3,0),C2(3,0)为焦点,长轴长为10的椭圆上,所以点P的轨迹方程为+=1.
11.设F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为(3,).
7
解析:根据题意可知c==4.因为△MF1F2为等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.设M(x,y),
则得
所以M的坐标为(3,).
12.(2020·嘉兴模拟)已知椭圆+=1(a>b>c>0,a2=b2+c2)的左、右焦点分别为F1,F2,若以F2为圆心,b-c为半径作圆F2,过椭圆上一点P作此圆的切线,切点为T,且|PT|的最小值不小于(a-c),则椭圆的离心率e的取值范围是.
解析:因为|PT|=,|PF2|的最小值为a-c,所以|PT|的最小值为.
依题意,有≥(a-c),所以(a-c)2≥4(b-c)2,所以a-c≥2(b-c),所以a+c≥2b,所以(a+c)2≥4(a2-c2),所以5c2+2ac-3a2≥0,所以5e2+2e-3≥0.①
又b>c,所以b2>c2,所以a2-c2>c2,所以2e2<1.②
联立①②,得≤e<.
三、解答题
13.(2020·西安模拟)已知椭圆+=1(a>b>0)的右焦点为F2(3,0),离心率为e.
(1)若e=,求椭圆的方程;
(2)设直线y=kx与椭圆相交于A,B两点,M,N分别为线段AF2,BF2的中点,若坐标原点O在以MN为直径的圆上,且b>0)的两个焦点,P为C上的点,O为坐标原点.
(1)若△POF2为等边三角形,求C的离心率;
(2)如果存在点P,使得PF1⊥PF2,且△F1PF2的面积等于16,求b的值和a的取值范围.
解:(1)连接PF1,由△POF2为等边三角形可知在△F1PF2中,∠F1PF2=90°,|PF2|=c,|PF1|=c,于是2a=|PF1|+|PF2|=(+1)c,故C的离心率e==-1.
(2)由题意可知,满足条件的点P(x,y)存在当且仅当
|y|·2c=16,·=-1,+=1,
即c|y|=16,①
x2+y2=c2,②
+=1.③
由②③及a2=b2+c2得y2=,又由①知y2=,故b=4.由②③得x2=(c2-b2),所以c2≥b2,从而a2=b2+c2≥2b2=32,故a≥4.
当b=4,a≥4时,存在满足条件的点P.
所以b=4,a的取值范围为[4,+∞).
15.如图所示,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( B )
A. B.
C. D.
7
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=,即长半轴长为,所以半焦距为,故离心率为.
16.(2019·浙江卷)已知椭圆+=1的左焦点为F,点P在椭圆上且在x轴的上方.若线段PF的中点在以原点O为圆心,|OF|为半径的圆上,则直线PF的斜率是.
解析:如图,取PF的中点M,连接OM,由题意知|OM|=|OF|=2,设椭圆的右焦点为F1,连接PF1,在△PFF1中,OM为中位线,所以|PF1|=4,由椭圆的定义知|PF|+|PF1|=6,所以|PF|=2.因为M为PF的中点,所以|MF|=1.在等腰三角形OMF中,过O作OH⊥MF于点H,所以|OH|==,所以kPF=tan∠HFO==.
17.已知点A在椭圆+=1上,点P满足=(λ-1)(λ∈R),且·=72,则线段OP在x轴上的投影长度的最大值为15.
解析:∵=(λ-1),
∴=λ,则O,P,A三点共线,
∵·=72,∴||||=72.
设OP与x轴夹角为θ,A(x,y),B为点A在x轴上的投影,
7
则OP在x轴上的投影长度为||cosθ==72×=72×≤72×=15,当且仅当|x|=时等号成立.则线段OP在x轴上的投影长度的最大值为15.
7
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