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- 2021-07-01 发布
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专题50椭圆及其性质
最新考纲
1.了解椭圆的实际背景,了解椭圆在刻画现实世界和解决实际问题中的作用.
2.掌握椭圆的定义、几何图形、标准方程及简单几何性质.
基础知识融会贯通
1.椭圆的概念
平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)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.
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a1.
重点难点突破
【题型一】椭圆的定义及应用
【典型例题】
如图,一圆形纸片的圆心为O,F是圆内一定点,M是圆周上一动点,把纸片折叠使M与F重合,然后抹平纸片,折痕为CD,设CD与OM交于点P,则点P的轨迹是( )
A.椭圆 B.双曲线 C.抛物线 D.圆
【解答】解:由题意知,CD是线段MF的垂直平分线.
∴|MP|=|PF|,
∴|PF|+|PO|=|PM|+|PO|=|MO|(定值),
又显然|MO|>|FO|,
∴根据椭圆的定义可推断出点P轨迹是以F、O两点为焦点的椭圆.
故选:A.
【再练一题】
已知F1(﹣3,0),F2(3,0),动点M满足|MF1|+|MF2|=5,则点M的轨迹是( )
A.双曲线 B.椭圆 C.线段 D.不存在
【解答】解:∵F1(﹣3,0),F2(3,0),
∴|F1F2|=6,
又|MF1|+|MF2|=5<6,
∴点M的轨迹不存在.
故选:D.
思维升华 椭圆定义的应用技巧
(1)椭圆定义的应用主要有:求椭圆的标准方程,求焦点三角形的周长、面积及弦长、最值和离心率等.
(2)通常定义和余弦定理结合使用,求解关于焦点三角形的周长和面积问题.
【题型二】椭圆的标准方程
命题点1 利用定义法求椭圆的标准方程
【典型例题】
已知椭圆的焦点F1(﹣1,0),F2(1,0),P是椭圆上一点,且|F1F2|是|PF1|,|PF2|等差中项,则椭圆的方程是( )
A.1 B.1
C.1 D.1
【解答】解:∵F1(﹣1,0)、F2(1,0),
∴|F1F2|=2,
∵|F1F2|是|PF1|与|PF2|的等差中项,
∴2|F1F2|=|PF1|+|PF2|,
即|PF1|+|PF2|=4,
∴点P在以F1,F2为焦点的椭圆上,
∵2a=4,a=2
c=1
∴b2=3,
∴椭圆的方程是
故选:C.
【再练一题】
已知某椭圆的焦点是F1(﹣4,0)、F2(4,0),过点F2并垂直于x轴的直线与椭圆的一个交点为B,且|F1B|+|F2B|=10,椭圆上不同的两点A(x1,y1)、C(x2,y2)满足条件:|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列.
(Ⅰ)求该椭圆的方程;
(Ⅱ)求弦AC中点的横坐标.
【解答】解:(1)由椭圆定义及条件,可得
2a=|F1B|+|F2B|=10,得a=5.
又∵c=4,∴b3.
因此可得该椭圆方程为.
(2)∵点B(4,yB)在椭圆上,
∴将x=4,代入椭圆方程求得yB,可得|F2B|=|yB|.
∵椭圆右准线方程为x,即x,离心率e.
根据圆锥曲线统一定义,得
|F2A|(x1),|F2C|(x2).
由|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列,得2|F2B|=|F2A|+|F2C|
即(x1)(x2)=2,由此解得x1+x2=8.
设弦AC的中点为P(x0,y0),
可得中点横坐标为则x0(x1+x2)=4.
命题点2 利用待定系数法求椭圆方程
【典型例题】
椭圆的长轴长为10,其焦点到中心的距离为4,则这个椭圆的标准方程为( )
A.1
B.1
C.1或1
D.1或1
【解答】解:∵椭圆的长轴长为10,其焦点到中心的距离为4,
∴,解得a=5,b2=25﹣16=9,
∴当椭圆焦点在x轴时,椭圆方程为,
当椭圆焦点在y轴时,椭圆方程为.
故选:D.
【再练一题】
已知抛物线y2=4x的焦点F与椭圆C:1(a>b>0)的一个焦点重合,且点F关于直线y=x的对称点在椭圆上.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点Q(0,)且斜率为k的动直线l交椭圆于A、B两点,在y轴上是否存在定点M,使以AB为直径的圆恒过这个点?若存在,求出M点的坐标,若不存在,说明理由.
【解答】解:(1)由抛物线的焦点可得:抛物线y2=4x的焦点F(1,0),
点F关于直线y=x的对称点为(0,1),
故b=1,c=1,
因此,
∴椭圆方程为:.
(2)假设存在定点M,使以AB为直径的圆恒过这个点.
当AB⊥x轴时,以AB为直径的圆的方程为:x2+y2=1 ①
当AB⊥y轴时,以AB为直径的圆的方程为:②
联立①②得,,∴定点M(0,1).
证明:设直线l:,代入,
有.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
,.
则,(x2,y2﹣1);
(1+k2)x1x2
k0,
在y轴上存在定点M,使以AB为直径的圆恒过这个定点.
思维升华 (1)求椭圆的标准方程多采用定义法和待定系数法.
(2)利用定义法求椭圆方程,要注意条件2a>|F1F2|;利用待定系数法要先定形(焦点位置),再定量,也可把椭圆方程设为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)的形式.
【题型三】椭圆的几何性质
【典型例题】
已知椭圆C:的左、右焦点分别为F1,F2,M为椭圆上异于长轴端点的一点,△MF1F2的内心为I,直线MI交x轴于点E,若,则椭圆C的离心率是( )
A. B. C. D.
【解答】解:△MF1F2的内心为I,连接IF1和IF2,
可得IF1为∠MF1F2的平分线,即有,
,
可得2,
即有2,
即有e,
故选:B.
【再练一题】
已知AB是椭圆的长轴,若把线段AB五等份,过每个分点作AB的垂线,分别与椭圆的上半部分相交于C,D,E,G四点,设F是椭圆的左焦点,则|FC|+|FD|+|FE|+|FG|的值是( )
A.15 B.16 C.18 D.20
【解答】解:椭圆的a=5,b,c=2,e,
左准线方程为x,
由题意可得xC=﹣3,xD=﹣1,xE=1,xG=3,
由椭圆的第二定义可得,
可得|FC|=5xC,
同理可得|FD|=5xD,|FE|=5xE,|FG|=5xG,
可得|FC|+|FD|+|FE|+|FG|=20(﹣3﹣1+1+3)=20.
故选:D.
思维升华 (1)利用椭圆几何性质的注意点及技巧
①注意椭圆几何性质中的不等关系
在求与椭圆有关的一些范围问题时,经常用到x,y的范围,离心率的范围等不等关系.
②利用椭圆几何性质的技巧
求解与椭圆几何性质有关的问题时,理清顶点、焦点、长轴、短轴等基本量的内在联系.
(2)求椭圆的离心率问题的一般思路
求椭圆的离心率或其范围时,一般是依据题设得出一个关于a,b,c的等式或不等式,即可得离心率或离心率的范围.
基础知识训练
1.【山东省聊城市2019届高三三模】若方程表示焦点在轴上的椭圆,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
由题得,
因为方程表示焦点在轴上的椭圆,
所以.
故选:D
2.【河南省郑州市2019届高三第三次质量检测】“”是“方程表示椭圆”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【解析】
方程表示椭圆,即且
所以“”是“方程表示椭圆”的必要不充分条件
故选C
3.【安徽省定远中学2019届高三全国高考猜题预测卷一】已知椭圆:,,分别为椭圆的左、右焦点,为椭圆上任一点,若,则( )
A.4 B.23 C.2 D.
【答案】A
【解析】
据题意,得,,所以有,所以,故选A.
4.【广东省东莞市2019届高三第二学期高考冲刺试题(最后一卷)】已知椭圆:,直线过的一个焦点,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
椭圆:,直线过椭圆的一个焦点,可得,
则,所以椭圆的离心率为:.
故选:.
5.【广东省深圳市深圳外国语学校2019届高三第二学期第一次热身考试】已知椭圆的离心率为,椭圆上一点到两焦点距离之和为12,则椭圆短轴长为( ).
A.8 B.6 C.5 D.4
【答案】A
【解析】
椭圆的离心率:
椭圆上一点到两焦点距离之和为,即:
可得:,
则椭圆短轴长:
本题正确选项:
6.【山东省烟台市2019届高三3月诊断性测试(一模)】已知圆锥曲线:与:的公共焦点为,.点为,的一个公共点,且满足,若圆锥曲线的离心率为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
:,:.
设,,,,
由椭圆的定义可得,由双曲线的定义可得,
解得,,
由,运用勾股定理,可得
,
即为,
由离心率的公式可得,,
∵,∴,则.
故选:B.
7.【北京市昌平区2019届高三5月综合练习(二模)】嫦娥四号月球探测器于2018年12月8日搭载长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射.12日下午4点43分左右,嫦娥四号顺利进入了以月球球心为一个焦点的椭圆形轨道,如图中轨道③所示,其近月点与月球表面距离为公里,远月点与月球表面距离为公里.已知月球的直径为公里,则该椭圆形轨道的离心率约为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
如下图,F为月球的球心,月球半径为:×3476=1738,
依题意,|AF|=100+1738=1838,
|BF|=400+1738=2138.
2a=1838+2138,
a=1988,
a+c=2138,
c=2138-1988=150,
椭圆的离心率为:,
选B.
8.【2019年甘肃省兰州市高考数学一诊】已知点F1,F2是椭圆=1(a>b>0)的左、右焦点,P为椭圆上的动点,动点Q在射线F1P的延长线上,且||=||,若||的最小值为1,最大值为9,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
因为的最小值为1,最大值为9,
∴|PF2|的最大值为a+c=9,最小值为a-c=1,∴a=5,c=4.∴椭圆的离心率为e=,
故选:C.
9.【河南省八市重点高中联盟“领军考试”2019届高三第五次测评】已知椭圆:的右焦点为,过点作圆的切线,若两条切线互相垂直,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
如图,
由题意可得,,则2b2=c2,
即2(a2﹣c2)=c2,则2a2=3c2,
∴,即e.
故选:D.
10.【广东省深圳市高级中学2019届高三适应性考试(6月)】在平面直角坐标系中,已知点分别为椭圆的右顶点和右焦点,过坐标原点的直线交椭圆于两点,线段的中点为,若三点共线,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.或
【答案】A
【解析】
如图
设,
又,
,
三点共线,
,
即,
,
,
,故选A.
11.【广东省揭阳市2019届高三高考二模】设是椭圆的右焦点,是椭圆的左顶点,为直线上一点,是底角为的等腰三角形,则椭圆的离心率为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
如图,设直线与轴的交点为,
因为由椭圆性质可知,,
由题意可知解得,故选B.
12.【安徽省蚌埠市2019届高三年级第一次教学质量检查考试】已知,是椭圆的左右焦点,点M的坐标为,则的角平分线所在直线的斜率为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
,,是椭圆的左右焦点,
,
轴,
,,
点关于的角平分线对称的点在线段的延长线上,
又,,
,线段的中点,
的角平分线的斜率.故选A.
13.【江苏省高三泰州中学、宜兴中学、梁丰2019届高三第二学期联合调研测试】椭圆:的两个顶点,,过,分别作的垂线交椭圆于,(不同于顶点),若,则椭圆的离心率为_____.
【答案】
【解析】
依题意可得,
因为过,分别作的垂线交椭圆于,(不同于顶点),
所以直线:,直线:.
由,
所以.
由,
所以,.
因为,,
由可得,所以,
椭圆的离心率,故答案为:。
14.【北京市昌平区2019届高三5月综合练习(二模)】已知平面内两个定点和点,是动点,且直线,的斜率乘积为常数,设点的轨迹为.
① 存在常数,使上所有点到两点距离之和为定值;
② 存在常数,使上所有点到两点距离之和为定值;
③ 不存在常数,使上所有点到两点距离差的绝对值为定值;
④ 不存在常数,使上所有点到两点距离差的绝对值为定值.
其中正确的命题是_______________.(填出所有正确命题的序号)
【答案】②④
【解析】
设点P的坐标为:P(x,y),
依题意,有:,
整理,得:,
对于①,点的轨迹为焦点在x轴上的椭圆,且c=4,a<0,
椭圆在x轴上两顶点的距离为:2=6,焦点为:2×4=8,不符;
对于②,点的轨迹为焦点在y轴上的椭圆,且c=4,
椭圆方程为:,则,解得:,符合;
对于③,当时,,所以,存在满足题意的实数a,③错误;
对于④,点的轨迹为焦点在y轴上的双曲线,即,
不可能成为焦点在y轴上的双曲线,
所以,不存在满足题意的实数a,正确.
所以,正确命题的序号是②④.
15.【河北省保定市2019年高三第二次模拟考试】已知点在以为焦点的椭圆上,点为该椭圆所在平面内的一点,且满足以下两个条件:①;②,则该椭圆的离心率为__________.
【答案】
【解析】
依据题意作出图形如下:
因为为的中点,所以
又,所以与原点重合.
设,则,
由椭圆定义可得:
所以,
在及中,由余弦定理可得:
整理得:
所以
16.【安徽省合肥市2019届高三第三次教学质量检测】如图是数学家Germinal Dandelin用来证明一个平面截圆锥得到的截口曲线是椭圆的模型(称为“Dandelin双球”);在圆锥内放两个大小不同的小球,使得它们分别与圆锥的侧面、截面相切,设图中球,球的半径分别为和,球心距离,截面分别与球,球切于点,,(,是截口椭圆的焦点),则此椭圆的离心率等于______.
【答案】
【解析】
如图,圆锥面与其内切球,分别相切与B,A,连接则,,过作垂直于,连接, 交于点C
设圆锥母线与轴的夹角为 ,截面与轴的夹角为
在中, ,
解得
即
则椭圆的离心率
17.【重庆西南大学附属中学校2019届高三第十次月考】已知椭圆的左顶点为,离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点的直线l交椭圆C于A,B两点,当取得最大值时,求的面积.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1) 由题意可得:,,得,则.
所以椭圆的方程:
(2) 当直线与轴重合,不妨取,此时
当直线与轴不重合,设直线的方程为:,设,
联立得,
显然,,.
所以
当时,取最大值.
此时直线方程为,不妨取,所以.
又,所以的面积
18.【天津市南开区2019届高三第二学期模拟考试(一)】已知椭圆的离心率为,两焦点与短轴的一个端点的连线构成的三角形面积为.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设与圆O:相切的直线l交椭圆C于A,B两点(O为坐标原点),求△AOB面积的最大值。
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ).
【解析】
解:(I)由题设:,
解得
∴椭圆C的方程为
(Ⅱ).设
1.当ABx轴时,
2.当AB与x轴不垂直时,设直线AB的方程为
由已知,得
把代入椭圆方程消去y,
整理得,
有
,
,
,
,
当且仅当,即时等号成立.
当时,
综上所述,从而△AOB面积的最大值为
19.【山东省安丘市、诸城市、五莲县、兰山区2019届高三5月校际联合考试】已知椭圆经过点,且离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与椭圆相交于,两点,线段的中点为,是否存在常数,使恒成立,并说明理由.
【答案】(1);(2)存在.
【解析】
(1)由题意知,.
又因为解得,.
所以椭圆方程为.
(2)存在常数,使恒成立.
证明如下:
由得,且.
设,,则 ,
又因为,,
,
所以.
因为线段的中点为,所以,
所以.
所以存在常数,使恒成立.
20.【山东省栖霞市2019届高三高考模拟卷(新课标I)】已知椭圆:
的短轴长为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的左、右焦点分别为、,左、右顶点分别为、,点、为椭圆上位于轴上方的两点,且,记直线、的斜率分别为、,若,求直线的方程.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)由题意,得,,
又 ,,
椭圆的方程为
(2)由(1)可知:,,,
由题意,设直线的方程为
记直线与椭圆的另一交点为,设,
,根据对称性,得
联立得:
,
由得:
即
解得:
直线的方程为,即:.
21.【天津市滨海新区2019届高三毕业班质量监测】已知椭圆的左焦点在抛物线的准线上,且椭圆的短轴长为2,分别为椭圆的左,右焦点,分别为椭圆的左,右顶点,设点在第一象限,且轴,连接交椭圆于点,直线的斜率为.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)若三角形的面积等于四边形的面积,求的值;
(Ⅲ)设点为的中点,射线(为原点)与椭圆交于点,满足,求的值.
【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)
【解析】
解:(Ⅰ)由已知得,,故,椭圆方程为:,
(Ⅱ)设直线方程为∴
∴∴
∴,令∴
∴
∴
∵∴
(Ⅲ)由(II)和中点坐标公式,得,设所在直线方程为,则
,∴∴,
到直线的距离:,,
∴
即,
,化简得,
∵,∴.
22.【天津市河北区2019届高三一模】已知椭圆C:过点,且离心率为
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)若过原点的直线与椭圆C交于P、Q两点,且在直线上存在点M,使得为等边三角形,求直线的方程。
【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)y=0或y=
【解析】
(Ⅰ)由题解得a=,b=,c=,椭圆C的方程为
(Ⅱ)由题,当的斜率k=0时,此时PQ=4 直线与y轴的交点(0,满足题意;
当的斜率k0时,设直线与椭圆联立得=8,,设P(),则Q(),,又PQ的垂直平分线方程为由,解得,,, ∵为等边三角形即解得k=0(舍去),k=,直线的方程为y=
综上可知,直线的方程为y=0或y=
能力提升训练
1.【安徽省宣城市2019届高三第二次调研测试】已知,分别为椭圆的左、右焦点,点是椭圆上位于第二象限内的点,延长交椭圆于点,若,且,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
解:PF2⊥PQ且|PF2|=|PQ|,可得△PQF2为等腰直角三角形,
设|PF2|=t,则|QF2|= ,
由椭圆的定义可得|PF1|=2a﹣t,
则t=2(2﹣)a,
在直角三角形PF1F2中,
可得t2+(2a﹣t)2=4c2,
4(6﹣4)a2+(12﹣8)a2=4c2,
化为c2=(9﹣6)a2,
可得e== .
故选A.
2.【安徽省宣城市2019届高三第二次调研测试】已知双曲线和椭圆有相同的焦点,则的最小值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】B
【解析】
∵双曲线和椭圆有相同的焦点,
∴
∴
当且仅当,即时,等号成立,
∴的最小值为3
故选:B
3.【安徽省皖南八校2019届高三第三次联考】已知是椭圆:的右焦点,为椭圆上一点,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
如图,设椭圆的左焦点为F′,则|PF|+|PF′|=;
又F′(﹣1,0),|AF′|,
∴|PA|+|PF|=+|PA|﹣|PF′|,根据图形可以看出||PA|﹣|PF′||≤|AF′|,
∴当P在线段AF′的延长线上时,|PA|﹣|PF′|最大,为|AF′|,
∴|PA|+|PF|的最大值为,
故选:D.
4.【河北省石家庄市2019届高三毕业班模拟考试一(B卷))】已知椭圆
,点为左焦点,点为下顶点,平行于的直线交椭圆于两点,且的中点为,则椭圆的离心率为()
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
设A(,),B(,),又的中点为,则
又因为A、B在椭圆上
所以
两式相减,得:
∵,
∴,∴,平方可得, ∴=,,
故选A.
5.【河北省衡水市2019届高三四月大联考】已知椭圆:的左、右焦点分别为,,过左焦点的直线与椭圆的一个交点为,右焦点关于直线的对称点为,若为正三角形,且其面积为,则该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
设正的边长为,则,
∴.
又由椭圆的定义可知,
∴,解得,
又由题可知,
∴,
∴.
故选C.
6.【湖北省八市(黄石市.仙桃市.天门市.潜江市.随州市.鄂州市.咸宁市.黄冈市)2019届高三3月联合考试】设椭圆与双曲线在第一象限的交点为为其共同的左右的焦点,且,若椭圆和双曲线的离心率分别为,则的取值范围为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
依题意有m2﹣4=a2+4,即m2=a2+8,
∴ ,
,
解得
.
故选:D.
7.【上海市七宝中学2019届高三下学期开学考试】已知,分别是椭圆的左、右焦点,点P是椭圆上的任意一点,则的取值范围是______.
【答案】
【解析】
解:,
因为且函数在上单调递增,
所以,
故.
故答案为:.
8.【上海市虹口区2019届高三二模】已知、是椭圆的两个焦点,点为椭圆上的点,,若为线段的中点,则线段的长为________
【答案】2
【解析】
F1、F2是椭圆的两个焦点,可得F1(﹣3,0),F2(3,0).a=6.
点P为椭圆C上的点,|PF1|=8,则|PF2|=4,
M为线段PF1的中点,则线段OM的长为:|PF2|=2.
故答案为:2.
9.【北京市首都师范大学附属中学2019届高三一模】椭圆:的左、右焦点分别为,,为椭圆上任一点,且的最大值的取值范围是
,其中,则椭圆的离心率的取值范围是_____.
【答案】
【解析】
的最大值为
由题意知
故椭圆的离心率的取值范围
本题正确结果:
10.【辽宁省沈阳市郊联体2019届高三第一次模拟考试】已知椭圆=1的左、右焦点分别为,过的直线与过的直线交于点M,设M的坐标为,若,则下列结论序号正确的有______.
①+<1②+>1③+<1 ④
【答案】①③④
【解析】
,因为,,
所以即,
在圆上,它在椭圆的内部,故,故①正确,②错误;
到直线的距离为,在直线的下方,
故圆在其下方即,故③正确;
,但不同时成立,
故,故④成立,综上,填①③④.
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