【备战2023】高考一轮学案 第八章专题5.1:椭圆的定义、标准方程及其性质(学生版+教师版)

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【备战2023】高考一轮学案 第八章专题5.1:椭圆的定义、标准方程及其性质(学生版+教师版)

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第八章 直线和圆、圆锥曲线
专题5.1:椭圆的定义、标准方程及其性质
1.了解圆锥曲线的实际背景,感受圆锥曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用.
2.经历从具体情境中抽象出椭圆的过程,掌握椭圆的定义、标准方程及简单几何性质.
1.椭圆的定义
(1)定义: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.
(2)焦点:两个定点F1,F2.
(3)焦距:两焦点间的距离|F1F2|;半焦距:焦距的一半.
2.椭圆的标准方程和几何性质
标准方程 +=1(a>b>0) +=1(a>b>0)
性质 范围 -a≤x≤a -b≤y≤b -b≤x≤b -a≤y≤a
对称性 对称轴:坐标轴;对称中心:原点
顶点 A1(-a,0),A2(a,0), B1(0,-b),B2(0,b) A1(0,-a),A2(0,a), B1(-b,0),B2(b,0)
轴 长轴A1A2的长为 ;短轴B1B2的长为
焦距 |F1F2|=
离心率 e= ∈(0,1)
a,b,c的关系 c2=
1.点P(x0,y0)和椭圆的位置关系
(1)点P(x0,y0)在椭圆内 +<1.
(2)点P(x0,y0)在椭圆上 +=1.
(3)点P(x0,y0)在椭圆外 +>1.
2.焦点三角形
如图,椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点构成的△PF1F2叫做焦点三角形.设r1=|PF1|,r2=|PF2|,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面积为S,则在椭圆+=1(a>b>0)中:
(1)当r1=r2,即点P的位置为短轴端点时,θ最大;
(2)S=b2tan =c|y0|,当|y0|=b,即点P的位置为短轴端点时,S取最大值,最大值为bc.
(3)a-c≤|PF1|≤a+c.
(4)|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.
(5)当PF2⊥x轴时,点P的坐标为.
(6)4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos θ.
3.椭圆的一个焦点、中心和短轴的一个端点构成直角三角形,其中斜边长是a,a2=b2+c2.
4.已知过焦点F1的弦AB,则△ABF2的周长为4a.
5.椭圆中点弦的斜率公式
若M(x0,y0)是椭圆+=1(a>b>0)的弦AB(AB不平行y轴)的中点,则有kAB·kOM=-,即kAB=-.
6.弦长公式:直线与圆锥曲线相交所得的弦长
|AB|=|x1-x2|

=|y1-y2|=(k为直线的斜率).
考点一 椭圆的定义及应用
1.(2022·江苏南京·高三开学考试)双曲线的左 右焦点分别为为左支上一动点,直线与的右支交于点,且与的周长相等,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由题意可求出,又与的周长相等,即,结合题意代入即可求出,即可求出的值.
【详解】记的焦距为,则,
又与的周长相等,即,
又,且,即,
所以.
故选:B.
2.(2022·全国·高二课时练习)(多选)已知在平面直角坐标系中,点,,点P为一动点,且,则下列说法中正确的是( )
A.当时,点P的轨迹不存在
B.当时,点P的轨迹是椭圆,且焦距为3
C.当时,点P的轨迹是椭圆,且焦距为6
D.当时,点P的轨迹是以AB为直径的圆
【答案】AC
【分析】根据两点间的距离与到两点间距离和满足的条件,结合椭圆的定义逐个选项分析即可.
【详解】对A,,故点P的轨迹不存在,A正确;
对BC,,故点P的轨迹是椭圆,且焦距为,故B错误,C正确;
对D,,故点P的轨迹为线段AB,D错误.
故选:AC
3.(2022·全国·高二专题练习)已知是两个定点且的周长等于则顶点的轨迹方程为______.
【答案】或
【分析】根据椭圆的定义,结合焦点在轴或轴上两种情况求解即可
【详解】,且△ABC的周长等于16,
,故顶点的轨迹是以为焦点的椭圆,除去与轴的交点,
,,
,故顶点的轨迹方程为或
故答案为:或
4.(2022·上海市虹口高级中学高二期末)已知椭圆的焦点分别、,点A为椭圆C的上顶点,直线,与椭圆C的另一个交点为B.若,则椭圆C的方程为______.
【答案】
【分析】利用定义和已知先求,再由相似三角形可得点B坐标,代入椭圆方程可解.
【详解】如图,过点B作x轴的垂线,垂足为M,
由定义知,,因为,所以
因为,,
所以,所以
将代入得,解得
所以
所以椭圆方程为.
故答案为:
椭圆定义的应用类型及方法
(1)探求轨迹:确认平面内与两定点有关的轨迹是否为椭圆.
(2)应用定义转化:涉及焦半径的问题,常利用|PF1|+|PF2|=2a实现等量转换.
(3)焦点三角形问题:常把正、余弦定理同椭圆定义相结合,求焦点、三角形的面积等问题.
考点二 椭圆的标准方程
1.(2022·全国·高二课时练习)已知,是椭圆C的两个焦点,过且垂直于x轴的直线交椭圆C于A,B两点,,则椭圆C的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】方法一:构造并利用,从而求出,得出椭圆C的标准方程;方法二:若椭圆的标准方程为,则过焦点且垂直于x轴的直线与椭圆相交所得的线段为椭圆的通径,其长为,并利用,求出,从而得出椭圆C的标准方程.
【详解】方法一:由题意,设椭圆C的标准方程连接,如图所示.
由题意,得,.在中,①.
又②.由①②,得a=2,所以,所以椭圆C的标准方程为.
方法二:由题意,设椭圆C的标准方程为,则,即,又,所以a=2或(舍去),所以,,
故椭圆C的标准方程为.
故选:C.
2.(2022·全国·高二课时练习)已知椭圆的两个焦点的坐标分别是和,且椭圆经过点,则该椭圆的标准方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据椭圆的焦点可求,根据经过点,可得,进而可求解,即可得椭圆方程.
【详解】因为焦点坐标为和,所以.椭圆经过点,且焦点在x轴上,所以,所以,则椭圆的标准方程为.
故选:A.
3.(2022·全国·高二课时练习)求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(1)焦点在y轴上,焦距是4,且经过点;
(2)经过两点和;
(3)过点且与椭圆有相同焦点.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据焦点坐标以及椭圆定义即可求解,进而可求椭圆方程,
(2)根据椭圆一般方程代入两点坐标即可求解,
(3)根据同焦点的椭圆方程,代入点的坐标,即可求解.
(1)由题意知,且焦点坐标分别为,.由,得,可得,所以.又焦点在y轴上,所以所求椭圆的标准方程为.
(2)设椭圆的方程为(,,).将A,B两点的坐标代入方程,得,解得,故所求椭圆的标准方程为.
(3)依题意,知椭圆的焦点坐标为.设所求方程为,将点代入得,所以,则所求椭圆的标准方程为.
1.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.
2.椭圆的标准方程的两个应用
(1)方程+=1与+=λ(λ>0)有相同的离心率.
(2)与椭圆+=1(a>b>0)共焦点的椭圆系方程为+=1(a>b>0,k+b2>0),恰当运用椭圆系方程,可使运算简便.
考点三 椭圆的简单几何性质
椭圆的长轴、短轴、焦距
1.(2022·陕西渭南·高一期末)中国的嫦娥四号探测器,简称“四号星”,是世界上首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器.如图所示,现假设“四号星”沿地月转移轨道飞向月球后,在月球附近一点P变轨进入以月球球心F为一个焦点的椭圆轨道I绕月飞行,之后卫星在P点第二次变轨进入仍以F为一个焦点的椭圆轨道Ⅱ绕月飞行.若用和分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的焦距,用和分别表示椭圆轨道I和Ⅱ的长轴长,则下列式子正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由椭圆的性质判断A;由结合不等式的性质判断BCD.
【详解】,,即,因为,所以,即,故A错误;
∵,∴,,
,,∴,故B错误;
由B可知,,,则,故C错误;
由B可知,,则,故D正确;
故选:D
离心率问题
1.(2021·四川省内江市第六中学高二开学考试)已知为坐标原点,是椭圆的左焦点,分别为椭圆的左 右顶点,为椭圆上一点,且轴.过点的直线与线段交于点,与轴交于点.若直线经过的中点,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意画图,利用相似于,和相似于列方程求解即可.
【详解】如图,由题意得 ,
设,因为轴,所以,所以 ,得①,
又由,中点为,得,得②,
由①②得,则.
故选:A.
2.(2022·甘肃定西·高二开学考试(理))如果椭圆的离心率为,则( )
A. B.或 C. D.或
【答案】D
【分析】分焦点在x轴和在y轴两种情况,分别得到a,b的表达式,进而求得c的表达式,然后根据离心率得到关于k的方程,求解即可.
【详解】解:因为椭圆的离心率为,
当时,椭圆焦点在轴上,可得:,解得,
当时,椭圆焦点在轴上,可得:,解得.
或.
故选:D.
3.(2022·全国·高二课时练习)图1是明朝的一个葡萄纹椭圆盘,图2是清朝的一个青花山水楼阁纹饰椭圆盘,图3是北宋的一个汝窑椭圆盘.已知图1,2,3中椭圆的短轴长与长轴长的比值分别为,,,设图1,2,3中椭圆的离心率分别为,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】直接利用即可计算出离心率在比较大小即可.
【详解】由椭圆的短轴长与长轴长的比值为,离心率为,得,,,所以.
故选:A
4.(2022·全国·高二课时练习)已知,分别是椭圆的左、右焦点,椭圆上不存在点使,则椭圆的离心率的取值范围是______.
【答案】
【分析】椭圆上不存在点使,即恒成立,利用特征三角形列不等式,可得离心率的取值范围.
【详解】椭圆上不存在点使,即恒成立.当在短轴端点时,最大,故,即(O为坐标原点),又,所以.
故答案为:
5.(2022·全国·高二课时练习)设椭圆与双曲线的离心率分别为,,双曲线的渐近线的斜率小于,则的取值范围为______,的取值范围为______.
【答案】
【分析】由双曲线的渐近线的斜率小于,即可得出,由此即可求出、的取值范围.
【详解】设椭圆和双曲线的焦距分別为,,由题意,得双曲线的渐近线方程为,所以,则,
所以,.
故答案为:;
与椭圆有关的最值(范围)问题
1.(2023·全国·高三专题练习)已知点是椭圆+=1上的动点(点不在坐标轴上),为椭圆的左,右焦点,为坐标原点;若是的角平分线上的一点,且丄,则丨丨的取值范围为( )
A.(0,) B.(0,2)
C.(l,2) D.(,2)
【答案】A
【分析】延长、相交于点,连接,利用椭圆的定义分析得出,设点,求出的取值范围,利用椭圆的方程计算得出,由此可得出结果.
【详解】如下图,延长、相交于点,连接,
因为,
因为为的角平分线,所以,,则点为的中点,
因为为的中点,所以,,
设点,由已知可得,,,
则且,且有,

故,
所以,.
故选:A.
2.(2022·江苏·南京市第一中学高三开学考试)已知椭圆C:()的离心率为,过点P(1,1)的直线与椭圆C交于A,B两点,且满足.动点Q满足,则下列结论正确的是( )
A.
B.动点Q的轨迹方程为
C.线段OQ(O为坐标原点)长度的最小值为
D.线段OQ(O为坐标原点)长度的最小值为
【答案】ABD
【分析】对于A:利用离心率直接求出;对于B:设进行向量坐标化,整理化简得到,即可判断出动点的轨迹方程为直线,故正确;
对于C、D:求出线段长度的最小值即为原点到直线的距离,利用点到直线的距离公式即可求解.
【详解】对于A:由椭圆的离心率为,得,所以,故正确;
对于B:设
,由,得两式相乘得,同理可得,
由题意知且,否则与矛盾,
动点的轨迹方程为,即直线,故正确;
对于C、D:所以线段长度的最小值即为原点到直线的距离,
min,
故C错误,D正确.
故选:ABD.
3.(2022·广东·中山纪念中学高二阶段练习)设椭圆:的左、右焦点分别为、,是上的一个动点,则下列结论正确的是( )
A.离心率
B.面积的最大值为
C.的最大值为1
D.以线段为直径的圆与直线相切
【答案】ACD
【分析】根据椭圆的方程可直接求得离心率,即可判断A项,由椭圆方程求得焦点坐标,根据椭圆的性质,当点位于椭圆的上顶点或下顶点时,面积最大,即可判断B项,设,利用平面向量数量积的坐标表示即可判断C项,利用圆心到直线的距离即可判断D项.
【详解】解:因为椭圆的方程为,故,所以离心率,故A项正确;
由题可知,,当点位于椭圆的上顶点或下顶点时,面积最大,最大值为,故B项错误;
设,则,,
则,
所以,
又,故,所以的最大值为1,故C项正确;
因为,所以以线段为直径的圆的方程为,圆心为,半径为,
又直线方程为,故圆心到直线的距离为,
所以以线段为直径的圆与直线相切,故D项正确.
故选:ACD.
4.(2022·全国·高二专题练习)已知椭圆:,为椭圆上的一个动点,以为圆心,为半径作圆,为圆的两条切线,为切点,则的取值范围是_________.
【答案】
【分析】设,可得,根据可求出.
【详解】由椭圆方程可得,则,如图,
设锐角,在中,,
因为,即,故,
所以.
故答案为:.
5.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,,若椭圆上存在点(异于长轴的端点),使得,则该椭圆离心率的取值范围是______.
【答案】
【分析】根据已知条件等式,结合正弦定理,得出的关系,利用椭圆定义和的范围,即可求出的取值范围.
【详解】由已知,得,由正弦定理,得,
所以.
由椭圆的几何性质,知,
所以且,
所以且,
即且,
结合,可解得.
故答案为:.
1.求椭圆离心率或其范围的方法
解题的关键是借助图形建立关于a,b,c的关系式(等式或不等式),转化为e的关系式,常用方法如下:
(1)直接求出a,c,利用离心率公式e=求解.
(2)由a与b的关系求离心率,利用变形公式e=求解.
(3)构造a,c的齐次式.离心率e的求解中可以不求出a,c的具体值,而是得出a与c的关系,从而求得e.
2.利用椭圆几何性质求值或范围的思路
(1)将所求问题用椭圆上点的坐标表示,利用坐标范围构造函数或不等关系.
(2)将所求范围用a,b,c表示,利用a,b,c自身的范围、关系求解.
1.(2022·全国·高考真题(理))椭圆的左顶点为A,点P,Q均在C上,且关于y轴对称.若直线的斜率之积为,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
2.(2022·全国·高考真题(文))已知椭圆的离心率为,分别为C的左、右顶点,B为C的上顶点.若,则C的方程为( )
A. B. C. D.
3.(2022·全国·高考真题)已知椭圆,C的上顶点为A,两个焦点为,,离心率为.过且垂直于的直线与C交于D,E两点,,则的周长是________________.
4.(2022·北京·高考真题)已知椭圆:的一个顶点为,焦距为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)过点作斜率为k的直线与椭圆E交于不同的两点B,C,直线AB,AC分别与x轴交于点M,N,当时,求k的值.
一、单选题
1.若椭圆的焦距、短轴长、长轴长构成一个等比数列,则该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
2.若为椭圆上的一点,,分别是椭圆的左、右焦点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
3.已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,点M在椭圆C上,若,则该椭圆的离心率不可能是( )
A. B. C. D.
4.关于椭圆有下面四个命题:①长轴长为4;②短轴长为3;③离心率为;④椭圆上的点到焦点的距离的最大值为3.若只有一个假命题,则该命题是( )
A.① B.② C.③ D.④
5.用周长为36的矩形ABCD截某圆锥得到椭圆,且椭圆与矩形ABCD的四边相切,则椭圆的标准方程可能为( )
A. B.
C. D.
6.椭圆的焦点为,,与轴的一个交点为,若,则( )
A.1 B. C. D.2
7.已知椭圆=1内有一点P(1,-1),F为椭圆的右焦点,在椭圆上有一点M,使|MP|+2|MF|取得最小值,则点M坐标为( )
A. B.,
C. D.,
8.是椭圆的左焦点是椭圆上的动点为定点,则的最小值是( )
A. B. C. D.

二、多选题
9.如图,,是双曲线:与椭圆的公共焦点,点是,在第一象限内的公共点,设方程为,则下列说法正确的是( )
A.
B.的内切圆与轴相切于点
C.若,则的离心率为
D.若,则的方程为
10.已知椭圆:,、是椭圆的两个焦点,、是椭圆上两点,且、分别在轴两侧,则( )
A.若直线经过原点,则四边形为矩形
B.四边形的周长为20
C.的面积的最大值为12
D.若直线经过,则到直线的最大距离为8
11.我们通常称离心率为的椭圆为“黄金椭圆”.如图,已知椭圆,为顶点,为焦点,为椭圆上一点,满足下列条件能使椭圆为“黄金椭圆”的有( )
A.为等比数列
B.
C. 轴,且
D.四边形的内切圆过焦点
12.已知椭圆:的左、右焦点分别为,,离心率为,椭圆的上顶点为M,且,双曲线和椭圆有相同的焦点,且双曲线的离心率为,为曲线与的一个公共点.若,则( )
A. B. C. D.
三、填空题
13.已知椭圆的离心率,则实数m的取值范围是_____.
14.已知椭圆,直线交C于A,B两点,若(是椭圆的两个焦点),则的最小值为_____________.
15.已知椭圆()的左,右焦点分别为,,若椭圆C上的动点P到焦点的最大距离为3,最小距离为1,则椭圆C的离心率为_______.
16.已知点F1,F2分别是椭圆的左右焦点,点M在椭圆C上,且满足,则的面积为___________.
四、解答题
17.在平面直角坐标系xOy中,已知点,,动点M满足,记点M的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程;
(2)圆的切线与C相交于A,B两点,P为切点,求的值.
18.已知,当m为何值时,
(1)方程表示椭圆;
(2)方程表示焦点在x轴上的椭圆;
(3)方程表示焦点在y轴上的椭圆.
19.椭圆的右焦点为F、右顶点为A,上顶点为B,且满足.
(1)求椭圆的离心率;
(2)直线l与椭圆有唯一公共点M,与y轴相交于N(N异于M).记O为坐标原点,若,且的面积为,求椭圆的标准方程.中小学教育资源及组卷应用平台
第八章 直线和圆、圆锥曲线
专题5.1:椭圆的定义、标准方程及其性质
1.了解圆锥曲线的实际背景,感受圆锥曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用.
2.经历从具体情境中抽象出椭圆的过程,掌握椭圆的定义、标准方程及简单几何性质.
1.椭圆的定义
(1)定义: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.
(2)焦点:两个定点F1,F2.
(3)焦距:两焦点间的距离|F1F2|;半焦距:焦距的一半.
2.椭圆的标准方程和几何性质
标准方程 +=1(a>b>0) +=1(a>b>0)
性质 范围 -a≤x≤a -b≤y≤b -b≤x≤b -a≤y≤a
对称性 对称轴:坐标轴;对称中心:原点
顶点 A1(-a,0),A2(a,0), B1(0,-b),B2(0,b) A1(0,-a),A2(0,a), B1(-b,0),B2(b,0)
轴 长轴A1A2的长为2a;短轴B1B2的长为2b
焦距 |F1F2|=2c
离心率 e=∈(0,1)
a,b,c的关系 c2=a2-b2
1.点P(x0,y0)和椭圆的位置关系
(1)点P(x0,y0)在椭圆内 +<1.
(2)点P(x0,y0)在椭圆上 +=1.
(3)点P(x0,y0)在椭圆外 +>1.
2.焦点三角形
如图,椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点构成的△PF1F2叫做焦点三角形.设r1=|PF1|,r2=|PF2|,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面积为S,则在椭圆+=1(a>b>0)中:
(1)当r1=r2,即点P的位置为短轴端点时,θ最大;
(2)S=b2tan =c|y0|,当|y0|=b,即点P的位置为短轴端点时,S取最大值,最大值为bc.
(3)a-c≤|PF1|≤a+c.
(4)|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.
(5)当PF2⊥x轴时,点P的坐标为.
(6)4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos θ.
3.椭圆的一个焦点、中心和短轴的一个端点构成直角三角形,其中斜边长是a,a2=b2+c2.
4.已知过焦点F1的弦AB,则△ABF2的周长为4a.
5.椭圆中点弦的斜率公式
若M(x0,y0)是椭圆+=1(a>b>0)的弦AB(AB不平行y轴)的中点,则有kAB·kOM=-,即kAB=-.
6.弦长公式:直线与圆锥曲线相交所得的弦长
|AB|=|x1-x2|

=|y1-y2|=(k为直线的斜率).
考点一 椭圆的定义及应用
1.(2022·江苏南京·高三开学考试)双曲线的左 右焦点分别为为左支上一动点,直线与的右支交于点,且与的周长相等,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由题意可求出,又与的周长相等,即,结合题意代入即可求出,即可求出的值.
【详解】记的焦距为,则,
又与的周长相等,即,
又,且,即,
所以.
故选:B.
2.(2022·全国·高二课时练习)(多选)已知在平面直角坐标系中,点,,点P为一动点,且,则下列说法中正确的是( )
A.当时,点P的轨迹不存在
B.当时,点P的轨迹是椭圆,且焦距为3
C.当时,点P的轨迹是椭圆,且焦距为6
D.当时,点P的轨迹是以AB为直径的圆
【答案】AC
【分析】根据两点间的距离与到两点间距离和满足的条件,结合椭圆的定义逐个选项分析即可.
【详解】对A,,故点P的轨迹不存在,A正确;
对BC,,故点P的轨迹是椭圆,且焦距为,故B错误,C正确;
对D,,故点P的轨迹为线段AB,D错误.
故选:AC
3.(2022·全国·高二专题练习)已知是两个定点且的周长等于则顶点的轨迹方程为______.
【答案】或
【分析】根据椭圆的定义,结合焦点在轴或轴上两种情况求解即可
【详解】,且△ABC的周长等于16,
,故顶点的轨迹是以为焦点的椭圆,除去与轴的交点,
,,
,故顶点的轨迹方程为或
故答案为:或
4.(2022·上海市虹口高级中学高二期末)已知椭圆的焦点分别、,点A为椭圆C的上顶点,直线,与椭圆C的另一个交点为B.若,则椭圆C的方程为______.
【答案】
【分析】利用定义和已知先求,再由相似三角形可得点B坐标,代入椭圆方程可解.
【详解】如图,过点B作x轴的垂线,垂足为M,
由定义知,,因为,所以
因为,,
所以,所以
将代入得,解得
所以
所以椭圆方程为.
故答案为:
椭圆定义的应用类型及方法
(1)探求轨迹:确认平面内与两定点有关的轨迹是否为椭圆.
(2)应用定义转化:涉及焦半径的问题,常利用|PF1|+|PF2|=2a实现等量转换.
(3)焦点三角形问题:常把正、余弦定理同椭圆定义相结合,求焦点、三角形的面积等问题.
考点二 椭圆的标准方程
1.(2022·全国·高二课时练习)已知,是椭圆C的两个焦点,过且垂直于x轴的直线交椭圆C于A,B两点,,则椭圆C的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】方法一:构造并利用,从而求出,得出椭圆C的标准方程;方法二:若椭圆的标准方程为,则过焦点且垂直于x轴的直线与椭圆相交所得的线段为椭圆的通径,其长为,并利用,求出,从而得出椭圆C的标准方程.
【详解】方法一:由题意,设椭圆C的标准方程连接,如图所示.
由题意,得,.在中,①.
又②.由①②,得a=2,所以,所以椭圆C的标准方程为.
方法二:由题意,设椭圆C的标准方程为,则,即,又,所以a=2或(舍去),所以,,
故椭圆C的标准方程为.
故选:C.
2.(2022·全国·高二课时练习)已知椭圆的两个焦点的坐标分别是和,且椭圆经过点,则该椭圆的标准方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据椭圆的焦点可求,根据经过点,可得,进而可求解,即可得椭圆方程.
【详解】因为焦点坐标为和,所以.椭圆经过点,且焦点在x轴上,所以,所以,则椭圆的标准方程为.
故选:A.
3.(2022·全国·高二课时练习)求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(1)焦点在y轴上,焦距是4,且经过点;
(2)经过两点和;
(3)过点且与椭圆有相同焦点.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据焦点坐标以及椭圆定义即可求解,进而可求椭圆方程,
(2)根据椭圆一般方程代入两点坐标即可求解,
(3)根据同焦点的椭圆方程,代入点的坐标,即可求解.
(1)由题意知,且焦点坐标分别为,.由,得,可得,所以.又焦点在y轴上,所以所求椭圆的标准方程为.
(2)设椭圆的方程为(,,).将A,B两点的坐标代入方程,得,解得,故所求椭圆的标准方程为.
(3)依题意,知椭圆的焦点坐标为.设所求方程为,将点代入得,所以,则所求椭圆的标准方程为.
1.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.
2.椭圆的标准方程的两个应用
(1)方程+=1与+=λ(λ>0)有相同的离心率.
(2)与椭圆+=1(a>b>0)共焦点的椭圆系方程为+=1(a>b>0,k+b2>0),恰当运用椭圆系方程,可使运算简便.
考点三 椭圆的简单几何性质
椭圆的长轴、短轴、焦距
1.(2022·陕西渭南·高一期末)中国的嫦娥四号探测器,简称“四号星”,是世界上首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器.如图所示,现假设“四号星”沿地月转移轨道飞向月球后,在月球附近一点P变轨进入以月球球心F为一个焦点的椭圆轨道I绕月飞行,之后卫星在P点第二次变轨进入仍以F为一个焦点的椭圆轨道Ⅱ绕月飞行.若用和分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的焦距,用和分别表示椭圆轨道I和Ⅱ的长轴长,则下列式子正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由椭圆的性质判断A;由结合不等式的性质判断BCD.
【详解】,,即,因为,所以,即,故A错误;
∵,∴,,
,,∴,故B错误;
由B可知,,,则,故C错误;
由B可知,,则,故D正确;
故选:D
离心率问题
1.(2021·四川省内江市第六中学高二开学考试)已知为坐标原点,是椭圆的左焦点,分别为椭圆的左 右顶点,为椭圆上一点,且轴.过点的直线与线段交于点,与轴交于点.若直线经过的中点,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意画图,利用相似于,和相似于列方程求解即可.
【详解】如图,由题意得 ,
设,因为轴,所以,所以 ,得①,
又由,中点为,得,得②,
由①②得,则.
故选:A.
2.(2022·甘肃定西·高二开学考试(理))如果椭圆的离心率为,则( )
A. B.或 C. D.或
【答案】D
【分析】分焦点在x轴和在y轴两种情况,分别得到a,b的表达式,进而求得c的表达式,然后根据离心率得到关于k的方程,求解即可.
【详解】解:因为椭圆的离心率为,
当时,椭圆焦点在轴上,可得:,解得,
当时,椭圆焦点在轴上,可得:,解得.
或.
故选:D.
3.(2022·全国·高二课时练习)图1是明朝的一个葡萄纹椭圆盘,图2是清朝的一个青花山水楼阁纹饰椭圆盘,图3是北宋的一个汝窑椭圆盘.已知图1,2,3中椭圆的短轴长与长轴长的比值分别为,,,设图1,2,3中椭圆的离心率分别为,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】直接利用即可计算出离心率在比较大小即可.
【详解】由椭圆的短轴长与长轴长的比值为,离心率为,得,,,所以.
故选:A
4.(2022·全国·高二课时练习)已知,分别是椭圆的左、右焦点,椭圆上不存在点使,则椭圆的离心率的取值范围是______.
【答案】
【分析】椭圆上不存在点使,即恒成立,利用特征三角形列不等式,可得离心率的取值范围.
【详解】椭圆上不存在点使,即恒成立.当在短轴端点时,最大,故,即(O为坐标原点),又,所以.
故答案为:
5.(2022·全国·高二课时练习)设椭圆与双曲线的离心率分别为,,双曲线的渐近线的斜率小于,则的取值范围为______,的取值范围为______.
【答案】
【分析】由双曲线的渐近线的斜率小于,即可得出,由此即可求出、的取值范围.
【详解】设椭圆和双曲线的焦距分別为,,由题意,得双曲线的渐近线方程为,所以,则,
所以,.
故答案为:;
与椭圆有关的最值(范围)问题
1.(2023·全国·高三专题练习)已知点是椭圆+=1上的动点(点不在坐标轴上),为椭圆的左,右焦点,为坐标原点;若是的角平分线上的一点,且丄,则丨丨的取值范围为( )
A.(0,) B.(0,2)
C.(l,2) D.(,2)
【答案】A
【分析】延长、相交于点,连接,利用椭圆的定义分析得出,设点,求出的取值范围,利用椭圆的方程计算得出,由此可得出结果.
【详解】如下图,延长、相交于点,连接,
因为,
因为为的角平分线,所以,,则点为的中点,
因为为的中点,所以,,
设点,由已知可得,,,
则且,且有,

故,
所以,.
故选:A.
2.(2022·江苏·南京市第一中学高三开学考试)已知椭圆C:()的离心率为,过点P(1,1)的直线与椭圆C交于A,B两点,且满足.动点Q满足,则下列结论正确的是( )
A.
B.动点Q的轨迹方程为
C.线段OQ(O为坐标原点)长度的最小值为
D.线段OQ(O为坐标原点)长度的最小值为
【答案】ABD
【分析】对于A:利用离心率直接求出;对于B:设进行向量坐标化,整理化简得到,即可判断出动点的轨迹方程为直线,故正确;
对于C、D:求出线段长度的最小值即为原点到直线的距离,利用点到直线的距离公式即可求解.
【详解】对于A:由椭圆的离心率为,得,所以,故正确;
对于B:设
,由,得两式相乘得,同理可得,
由题意知且,否则与矛盾,
动点的轨迹方程为,即直线,故正确;
对于C、D:所以线段长度的最小值即为原点到直线的距离,
min,
故C错误,D正确.
故选:ABD.
3.(2022·广东·中山纪念中学高二阶段练习)设椭圆:的左、右焦点分别为、,是上的一个动点,则下列结论正确的是( )
A.离心率
B.面积的最大值为
C.的最大值为1
D.以线段为直径的圆与直线相切
【答案】ACD
【分析】根据椭圆的方程可直接求得离心率,即可判断A项,由椭圆方程求得焦点坐标,根据椭圆的性质,当点位于椭圆的上顶点或下顶点时,面积最大,即可判断B项,设,利用平面向量数量积的坐标表示即可判断C项,利用圆心到直线的距离即可判断D项.
【详解】解:因为椭圆的方程为,故,所以离心率,故A项正确;
由题可知,,当点位于椭圆的上顶点或下顶点时,面积最大,最大值为,故B项错误;
设,则,,
则,
所以,
又,故,所以的最大值为1,故C项正确;
因为,所以以线段为直径的圆的方程为,圆心为,半径为,
又直线方程为,故圆心到直线的距离为,
所以以线段为直径的圆与直线相切,故D项正确.
故选:ACD.
4.(2022·全国·高二专题练习)已知椭圆:,为椭圆上的一个动点,以为圆心,为半径作圆,为圆的两条切线,为切点,则的取值范围是_________.
【答案】
【分析】设,可得,根据可求出.
【详解】由椭圆方程可得,则,如图,
设锐角,在中,,
因为,即,故,
所以.
故答案为:.
5.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,,若椭圆上存在点(异于长轴的端点),使得,则该椭圆离心率的取值范围是______.
【答案】
【分析】根据已知条件等式,结合正弦定理,得出的关系,利用椭圆定义和的范围,即可求出的取值范围.
【详解】由已知,得,由正弦定理,得,
所以.
由椭圆的几何性质,知,
所以且,
所以且,
即且,
结合,可解得.
故答案为:.
1.求椭圆离心率或其范围的方法
解题的关键是借助图形建立关于a,b,c的关系式(等式或不等式),转化为e的关系式,常用方法如下:
(1)直接求出a,c,利用离心率公式e=求解.
(2)由a与b的关系求离心率,利用变形公式e=求解.
(3)构造a,c的齐次式.离心率e的求解中可以不求出a,c的具体值,而是得出a与c的关系,从而求得e.
2.利用椭圆几何性质求值或范围的思路
(1)将所求问题用椭圆上点的坐标表示,利用坐标范围构造函数或不等关系.
(2)将所求范围用a,b,c表示,利用a,b,c自身的范围、关系求解.
1.(2022·全国·高考真题(理))椭圆的左顶点为A,点P,Q均在C上,且关于y轴对称.若直线的斜率之积为,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设,则,根据斜率公式结合题意可得,再根据,将用表示,整理,再结合离心率公式即可得解.
【详解】解:,
设,则,
则,
故,
又,则,
所以,即,
所以椭圆的离心率.
故选:A.
2.(2022·全国·高考真题(文))已知椭圆的离心率为,分别为C的左、右顶点,B为C的上顶点.若,则C的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据离心率及,解得关于的等量关系式,即可得解.
【详解】解:因为离心率,解得,,
分别为C的左右顶点,则,
B为上顶点,所以.
所以,因为
所以,将代入,解得,
故椭圆的方程为.
故选:B.
3.(2022·全国·高考真题)已知椭圆,C的上顶点为A,两个焦点为,,离心率为.过且垂直于的直线与C交于D,E两点,,则的周长是________________.
【答案】13
【分析】利用离心率得到椭圆的方程为,根据离心率得到直线的斜率,进而利用直线的垂直关系得到直线的斜率,写出直线的方程:,代入椭圆方程,整理化简得到:,利用弦长公式求得,得,根据对称性将的周长转化为的周长,利用椭圆的定义得到周长为.
【详解】∵椭圆的离心率为,∴,∴,∴椭圆的方程为,不妨设左焦点为,右焦点为,如图所示,∵,∴,∴为正三角形,∵过且垂直于的直线与C交于D,E两点,为线段的垂直平分线,∴直线的斜率为,斜率倒数为, 直线的方程:,代入椭圆方程,整理化简得到:,
判别式,
∴,
∴ , 得,
∵为线段的垂直平分线,根据对称性,,∴的周长等于的周长,利用椭圆的定义得到周长为.
故答案为:13.
4.(2022·北京·高考真题)已知椭圆:的一个顶点为,焦距为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)过点作斜率为k的直线与椭圆E交于不同的两点B,C,直线AB,AC分别与x轴交于点M,N,当时,求k的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)依题意可得,即可求出,从而求出椭圆方程;
(2)首先表示出直线方程,设、,联立直线与椭圆方程,消元列出韦达定理,由直线、的方程,表示出、,根据得到方程,解得即可;
(1)解:依题意可得,,又,所以,所以椭圆方程为;
(2)解:依题意过点的直线为,设、,不妨令,由,消去整理得,所以,解得,所以,,直线的方程为,令,解得,直线的方程为,令,解得,所以,所以,即即即整理得,解得
一、单选题
1.若椭圆的焦距、短轴长、长轴长构成一个等比数列,则该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设出椭圆的焦距、短轴长、长轴长分别为,,,通过椭圆的,,是等比数列建立关于,,的等式,求出椭圆的离心率即可.
【详解】解:设出椭圆的焦距、短轴长、长轴长分别为,,,
椭圆的焦距、短轴长、长轴长成等比数列,
,,成等比数列,


两边同除以得:,且0 < e < 1,
解得,
故选:
2.若为椭圆上的一点,,分别是椭圆的左、右焦点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】易知当点为椭圆与轴的交点时取最大值,再根据椭圆方程求出、,最后根据勾股定理逆定理计算可得.
【详解】解:易知当点为椭圆与轴的交点时,最大,
因为椭圆方程为,所以、,
此时,,
所以,
所以为等腰直角三角形,所以.
故选:D
3.已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,点M在椭圆C上,若,则该椭圆的离心率不可能是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设,则,代入中,可得,再利用,即可求出离心率的取值范围,从而可判断出离心率不可能的值
【详解】设.因为点M在椭圆C上,所以,所以.
因为,所以,解得.
由题意可知,
即.
由,可得,即,显然成立.
由,可得,则.
又,所以,
因为,,,,
故选:A.
4.关于椭圆有下面四个命题:①长轴长为4;②短轴长为3;③离心率为;④椭圆上的点到焦点的距离的最大值为3.若只有一个假命题,则该命题是( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】B
【分析】分情况判断当两个命题为真时,其他命题的情况.
【详解】当命题①②为真命题时,,,则,离心率为,椭圆上的点到焦点的距离最大值为,不成立;
当命题①③为真命题时,,,故,,短轴长为,椭圆上的点到焦点的距离最大值为,成立,故①③④为真命题,②为假命题;
当命题①④为真命题时,,所以,离心率,短轴长为,故①③④为真命题,②为假命题;
当命题②③为真命题时,,,故,,椭圆的长轴长为,椭圆上的点到焦点的距离最大值为;
当命题②④为真命题时,,,不存在;
故选:B.
5.用周长为36的矩形ABCD截某圆锥得到椭圆,且椭圆与矩形ABCD的四边相切,则椭圆的标准方程可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据题意可知矩形ABCD是椭圆的外切矩形,故可得,结合选项即可求解.
【详解】矩形ABCD的四边与椭圆相切,则矩形的周长为,则.
对于A:,不符合,
对于B:,不符合,
对于C:,符合,
对于D:,不符合,
故选:C.
6.椭圆的焦点为,,与轴的一个交点为,若,则( )
A.1 B. C. D.2
【答案】C
【分析】由椭圆的定义结合已知得,进而求出m即可.
【详解】
在椭圆中,,,.易知.
又,所以为等边三角形,即,所以,即.
故选:C.
7.已知椭圆=1内有一点P(1,-1),F为椭圆的右焦点,在椭圆上有一点M,使|MP|+2|MF|取得最小值,则点M坐标为( )
A. B.,
C. D.,
【答案】A
【分析】利用椭圆的第二定义进行求解.
【详解】因为椭圆方程为=1,所以椭圆得离心率,
设点M到椭圆右准线的距离为d,根据椭圆第二定义有:
,所以,所以
表示椭圆上一点M到椭圆内定点P和到椭圆右准线的距离之和,
当垂直于右准线时,取得最小值.此时的纵坐标为-1,代入椭圆方程=1,求得的横坐标为.
所以点M坐标为,故B,C,D错误.
故选:A.
8.是椭圆的左焦点是椭圆上的动点为定点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用椭圆的几何性质,将求两线段之和的最小值转变为两线段之差的绝对值的最大值即可.
【详解】椭圆的,如图,
设椭圆的右焦点为 ,
则 ;

由图形知,当在直线 上时, ,
当不在直线 上时,
根据三角形的两边之差小于第三边有, ,
当在 的延长线上时, 取得最小值
的最小值为.
故选:C.
二、多选题
9.如图,,是双曲线:与椭圆的公共焦点,点是,在第一象限内的公共点,设方程为,则下列说法正确的是( )
A.
B.的内切圆与轴相切于点
C.若,则的离心率为
D.若,则的方程为
【答案】BCD
【分析】对于A,根据题意可得,从而可进行判断,对于B,根据双曲线的性质和内切圆的性质分析计算,对于C,由已知结合双曲线的定义可求出,再利用椭圆的定义可求出,从而可求出离心率,对于D,利用勾股定理和双曲线的性质列方程可求出,从而可求出,进而可求出椭圆方程.
【详解】由双曲线的方程,可知,所以,故A不正确;
由双曲线的定义,可知,设切点为,由内切圆的性质,可得,又,所以,故的内切圆与轴相切于点,(双曲线的焦点三角形的内切圆与轴相切于点).故B正确;
因为,,所以,所以,即,所以的离心率为,故C正确.
因为,所以,又,所以,即,
所以,所以,
所以,又,所以,椭圆的方程为.故D正确.
故选:BCD
10.已知椭圆:,、是椭圆的两个焦点,、是椭圆上两点,且、分别在轴两侧,则( )
A.若直线经过原点,则四边形为矩形
B.四边形的周长为20
C.的面积的最大值为12
D.若直线经过,则到直线的最大距离为8
【答案】BC
【分析】根据题意,结合椭圆的对称性,焦点三角形的性质依次讨论各选项即可得答案.
【详解】解:选项A:若直线经过原点,易知四边形为平行四边形,因为不一定与相等,所以不一定是矩形,故不正确;
选项B:四边形的周长为,故正确;
选项C:的面积的最大值为,故正确;
选项D:若直线MN经过,则到直线的最大距离为,故不正确.
故选:BC.
11.我们通常称离心率为的椭圆为“黄金椭圆”.如图,已知椭圆,为顶点,为焦点,为椭圆上一点,满足下列条件能使椭圆为“黄金椭圆”的有( )
A.为等比数列
B.
C. 轴,且
D.四边形的内切圆过焦点
【答案】BD
【分析】若为等比数列,可得,则求出离心率可判断A;由勾股定理以及离心率公式可判断B;根据结合斜率公式可判断C;由四边形的内切圆的半径为可得,求出离心率可判断D.
【详解】解:,
,,
对于A:为等比数列,
则 ,
,不满足条件,故错误;
对于B:,
,
即解得或(舍去)满足条件.
故B正确;
对于C: 轴,且,
即解得,
不满足题意,故C错误;
对于D:四边形的内切圆过焦点,
即四边形的内切圆的半径为,
解得(舍去)或
,故D正确.
故选:BD
12.已知椭圆:的左、右焦点分别为,,离心率为,椭圆的上顶点为M,且,双曲线和椭圆有相同的焦点,且双曲线的离心率为,为曲线与的一个公共点.若,则( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【分析】先由条件得出为等腰直角三角形,即可得出椭圆长半轴长,短半轴,长半焦距的关系,从而得出椭圆的离心率;然后在焦点三角形中,利用余弦定理得出双曲线实半轴长为,半焦距为的关系,从而得出双曲线的离心率,依次对选项验证即可。
【详解】因为,且,所以为等腰直角三角形.
设椭圆的半焦距为,则,所以,则.
在中,,设,,双曲线的实半轴长为,则(在中,由余弦定理可得),
故,故,
又,所以,即,
故,,,,选BD.
故选:BD
三、填空题
13.已知椭圆的离心率,则实数m的取值范围是_____.
【答案】
【分析】由可知.分别讨论椭圆的焦点在轴与轴上,分别将、带入不等式,即可求出m的取值范围.
【详解】椭圆的标准方程为.
因为,,所以.
当椭圆的焦点在x轴上时,,,则;
当椭圆的焦点在y轴上时,,,则.
所以实数m的取值范围是.
故答案为:.
14.已知椭圆,直线交C于A,B两点,若(是椭圆的两个焦点),则的最小值为_____________.
【答案】
【分析】根据条件可得是直角三角形,从而有三边的关系,进一步可以将表示为关于的函数,再根据二次函数求最值即可.
【详解】由直线交C于A,B两点,可知,从而可知,
又,根据对称性,可知,
从而可知是等边三角形,,可知是直角三角形.
因此,,.
根据椭圆的定义可知,
所以有,可得,
又,
所以
当时,其有最小值,
其最小值为.
故答案为:
15.已知椭圆()的左,右焦点分别为,,若椭圆C上的动点P到焦点的最大距离为3,最小距离为1,则椭圆C的离心率为_______.
【答案】
【分析】由最大距离和最小距离解出,再求离心率即可.
【详解】由题意知,解得,则椭圆C的离心率为.
故答案为:.
16.已知点F1,F2分别是椭圆的左右焦点,点M在椭圆C上,且满足,则的面积为___________.
【答案】1
【分析】设,则可得,再由可得,而点在椭圆上,则有,求出,从而可求出的面积
【详解】由题意可得,则,
设,则,
因为,
所以,所以,
因为点在椭圆上,
所以,
解得,
所以的面积为,
故答案为:1
四、解答题
17.在平面直角坐标系xOy中,已知点,,动点M满足,记点M的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程;
(2)圆的切线与C相交于A,B两点,P为切点,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)结合椭圆的定义求得,由此求得的方程.
(2)当直线斜率不存在时,求得,从而求得;当直线斜率存在时,设出直线的方程,根据直线和圆的位置关系列方程,联立直线的方程和椭圆的方程,化简写出根与系数关系,求得,由此判断出,结合相似三角形求得.
(1)为,所以点的轨迹曲线是以,为焦点的椭圆.
设其方程为,
则,,解得,,
所以曲线的方程为.
(2)当直线AB的斜率不存在时,,此时,则.
当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为,
由直线AB与圆相切可得,化简得.
联立得,.
设,,
则,,
所以

所以,所以为直角三角形.
由,可得,
所以,所以.
综上,.
18.已知,当m为何值时,
(1)方程表示椭圆;
(2)方程表示焦点在x轴上的椭圆;
(3)方程表示焦点在y轴上的椭圆.
【答案】(1)3(2)7(3)3【分析】(1)(2)(3)根据椭圆标准方程的定义,列出不等式即可.
(1)若方程表示椭圆,则,解得3(2)方程表示焦点在x轴上的椭圆,则m-3>11-m>0,解得7(3)方程表示焦点在y轴上的椭圆,则11-m>m-3>0,解得319.椭圆的右焦点为F、右顶点为A,上顶点为B,且满足.
(1)求椭圆的离心率;
(2)直线l与椭圆有唯一公共点M,与y轴相交于N(N异于M).记O为坐标原点,若,且的面积为,求椭圆的标准方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据已知条件可得出关于、的等量关系,由此可求得该椭圆的离心率的值;
(2)由(1)可知椭圆的方程为,设直线的方程为,将直线的方程与椭圆方程联立,由可得出,求出点的坐标,利用三角形的面积公式以及已知条件可求得的值,即可得出椭圆的方程.
(1)解:,离心率为.
(2)解:由(1)可知椭圆的方程为,易知直线的斜率存在,设直线的方程为,联立得,由,①,,由可得,②由可得,③联立①②③可得,,,故椭圆的标准方程为.

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