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专题06 椭圆中的定点、定值、定直线问题
限时:120分钟 满分:150分
一、单选题:本大题共8小题,每个小题5分,共40分.在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要
求的.
1.已知椭圆 ,直线 与椭圆交于 两点, 分别为椭圆的左、右两个焦点,
直线 与椭圆交于另一个点 ,则直线 与 的斜率乘积为( )
A. B. C. D.
【解析】 直线 过原点, 可设 ,则 ,
;
, , , .故选:B.
2.已知椭圆C: 的上、下顶点分别为A,B,点 在椭圆C上,若点 满
足 , ,则 ( )
A. B. C. D.
【解析】由题可知 , .因为 , ,
故直线QA: ,直线QB: ,联立两式,解得又 ,所以 ,所以 .故选:B
3.已知 是椭圆 上满足 的两个动点 为坐标原点),则 等于
( )
A.45 B.9 C. D.
【解析】令 , ,则 , ,
由 ,故 ,则 ,
而 , ,则 , ,
所以 ,故 ,
.
故选:B
4.过椭圆 的右焦点F作两条相互垂直的直线分别交椭圆于A,B,C,D四点,则 的
值为( )
A. B. C.1 D.
【解析】由椭圆 ,得椭圆的右焦点为F(1,0),
当直线AB的斜率不存在时,AB:x=1,则CD:y=0.此时|AB|=3,|CD|=4,
则 = ;
当直线AB的斜率存在时,设AB:y=k(x﹣1)(k≠0),则 CD:y=﹣ (x﹣1).
又设点A(x,y),B(x,y).联立方程组 ,
1 1 2 2消去y并化简得(4k2+3)x2﹣8k2x+4k2﹣12=0,∴ ,
∴|AB|= = = ,
由题知,直线CD的斜率为﹣ ,同理可得|CD|= .
∴ = 为定值.故选D.
5.已知 为坐标原点, 、 分别是椭圆 的左、右顶点, 是椭圆 上不同于 、 的动
点,直线 、 分别与 轴交于点 、 .则 ( )
A. B. C. D.
【解析】设动点 , ,由椭圆方程可得 , ,则 , ,
所以直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
由此可得 , ,所以 .
因为动点 在椭圆 上,所以 ,所以 ,
则 .故选:B.
6.双曲线 和椭圆 的右焦点分别为 , , ,
分别为 上第一象限内不同于 的点,若 , ,则四条直线
的斜率之和为( )
A.1 B.0 C. D.不确定值【解析】设 为原点,则 , ,
而 ,得 ,所以 、 、 三点共线.
因为 ,所以 ,且 ,得 ,
所以 ,即 .设 , ,分别代入双曲线 和 ,
则 ,即 ,所以 ,
,因为 、 、 三点共线,所以 ,
即 .故选:B.
7.已知椭圆 为椭圆 的右顶点,直线 交 于 两点,且 ,则 恒过除 点以
外的定点( )
A. B. C. D.
【解析】椭圆 为椭圆 的右顶点,所以 ,
由题意知:若直线 的斜率存在,设直线 为 ,
则 ,联立可得 ,
设 ,则 , ,
因为 ,即 ,则 ,
即 , ,即 ,因此 ,
即 ,所以直线 过定点 ,不符合题意,舍去;
,所以直线 过定点 ,符合题意;
当直线的斜率不存在时,直线为 ,此时设 ,
, 符合题意,故直线 恒过除 点以外的定点 ,
故选:A.
8.设P为椭圆C: ( )上的动点, , 分别为椭圆C的左、右焦点, 为
的内心,则直线 与直线 的斜率积( )
A.非定值,但存在最大值且为 B.是定值且为
C.非定值,且不存在定值 D.是定值且为
【解析】如图所示,连接 并延长交 轴于 ,
由三角形内角平分线定理可知: ,所以 ,
因此可得: .设 ,因此有:
,可得: ,由 可得: ,
的坐标为: , ,
,由椭圆的定义可知: ,
再由三角形内角平分线定理可知: ,
由 ,
因此有: .故选:D
二、多选题:本大题共4小题,每个小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,只有一项或者多项是符
合题目要求的.
9.点 分别为椭圆 的左、右焦点且 .点P为椭圆上任意一点,
的面积的最大值是1,点M的坐标为 ,过点 且斜率为k的直线L与椭圆C相交于A,B两点,则
下列结论成立的是( )
A.椭圆的离心率 B. 的值与k相关
C. 的值为常数 D. 的值为常数-1
【解析】由已知得 ,解得 ,则离心率 ,A正确;
又椭圆方程为 ,
设过点 且斜率为k的直线L的方程为 ,与椭圆方程联立消去 得:,设 ,则 ,
,
,C正确.故选:AC.
10.如图,已知椭圆 : 的左、右焦点分别为 , , 是 上异于顶点的一动点,
圆 (圆心为 )与 的三边 , , 分别切于点A,B,C,延长 交x轴于点D,作
交 于点 ,则( ).
A. 为定值 B. 为定值
C. 为定值 D. 为定值
【解析】对于A,设 , , ,
由余弦定理可知: 即 ,解得
由于 在 上运动,所以 的值也在随之变化,从而 不是定值,则A错误;
对于B,根据椭圆的定义, ,是定值,B正确;
对于C,根据切线长定理和椭圆的定义,得 ,且 ,则 ,所以 为定值,C正确;
对于D,连接 ,则 ,
由 ,
解得 ,由 ,得 为定值,则D正确.
故选:BCD
11.已知椭圆 和 ,点 在 上,且直线
与 交于 、 两点,若点 在 上,使得 ,则下列结论正确的为( )
A. 、 的离心率相等 B.
C.直线 、 的斜率之积为定值 D.四边形 的面积为
【解析】设点 、 ,椭圆 、 的离心率分别为 、 .
对于A选项, , ,A对;
对于B选项,联立 可得 ,所以, ,
由题意可知 ,则 ,
因为 ,则点 在椭圆 上,所以, ,B错;
对于C选项,由B选项可知,椭圆 的方程为 , ,
则 , ,由已知可得 ,两式作差可得 ,C
对;
对于D选项,显然四边形 为平行四边形,其面积记为 , 的面积记为 ,
因为 ,所以,直线 与 轴必有交点,不妨设为 ,且 ,
,故 ,
由韦达定理可得 , 且 ,
所以,
,D对.
故选:ACD.
12.已知椭圆 ,点 为右焦点,直线 与椭圆交于 两点,直线 与椭圆交于
另一点 ,则( )
A. 周长为定值 B.直线 与 的斜率乘积为定值
C.线段 的长度存在最小值 D.该椭圆离心率为
【解析】该椭圆中 ,则 ,所以离心率为 ,故D正确;
设 , , ,则在 、 斜率都存在的前提下有 , ,
于是 为定值,故B正确;
由题意可设 的方程为 ,联立 ,消 得 ,
则 ,
所以 ,
则当 时, ,所以线段 的长度存在最小值,故C正确.
当 时,直线 与椭圆 交于点 和 ,
不妨取点 为 ,得直线 方程为 ,求得交点 为 ,
则 , , ,此时 的周长为 ,
当 时,联立 ,解得 ,不妨取 ,
则 垂直于 轴,此时 , , ,
此时 的周长为 ,显然 周长不为定值,故A错误;
故选:BCD.
三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在答题卡中的横线上.
13.已知点 为 上一动点.过点 作椭圆 的两条切线,切点分别 ,当点 运动时,
直线 过定点,该定点的坐标是 .【解析】设点 的坐标是 ,则切点弦 的方程为 ,化简得
,令 ,可得 ,故直线 过定点 .
14.已知点 分别为曲线 的左、右焦点,点P为曲线C与曲线正 在第一象限
的交点,直线l为曲线C在点P处的切线,若点M为 的内心,直线 与直线l交于点N,则,点
N的横坐标为 .
【解析】由题意可得曲线C,曲线E有相同的焦点 ,且 ,
在 中,内切圆圆心M,设各边的切点分别为A,D,Q(A为双曲线的右顶点,如图),
所以 ,可得 ,联立 消去y可得 ,
设 ,且 ,所以直线l的方程为 ①,
设 的内切圆的半径为r,则由等面积可得 ,即 ,
所以 ②,由 ,可得直线 的斜率为 ,
直线 的方程为 ③.联立①②③,化简可得 ,得 .
15.已知椭圆C: ,A,B分别为其左,右顶点,对于椭圆上任意一点P(不包括左、右顶点),
直线AP,BP分别交直线l: 于点M,N,则以线段MN为直径的圆所过定点的坐标为 .
【解析】依题意,如下图所示:设 ,则 且 ,而 , ,
即 , ,∴ , .∴ (定
值),
而 不为定值.设圆上一点 ,则 ,
∴ , 取 ,此时 或13,
故以线段MN为直径的圆过定点 , .
16.已知椭圆 离心率 , 过椭圆中心的直线交椭圆于 两点 ( 在第一象限), 过
作 轴垂线交椭圆于点 , 过 作直线 垂直 交椭圆于点 , 连接 交 于点 , 则
.
【解析】 .设 , 则 ,
设 , 两式相减并化简得 ,
即 ,由 , 可得 ,则 ,,即 ,解得 , , ,
四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
17.已知椭圆 的右顶点为 ,上顶点为 ,左、右焦点分别为 为原点,
且 ,过点 作斜率为 的直线 与椭圆 交于另一点 ,交 轴于点 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)设 为 的中点,在 轴上是否存在定点 ,对于任意的 都有 ?若存在,求出
定点 的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)由题意得 ,又 , .
椭圆 的方程为 .
(2)设直线 的方程为: ,令 得 ,即 ,
联立 ,得 ,
所以 ,
则 , ,
若在x轴上存在定点 ,对于任意的 都有 ,
则 ,即 ,解得 ,所以存在定点 .
18.已知椭圆 的左、右焦点分别为 , ,A,B分别是C的右、上顶点,且
,D是C上一点, 周长的最大值为8.
(1)求C的方程;
(2)C的弦 过 ,直线 , 分别交直线 于M,N两点,P是线段 的中点,证明:以
为直径的圆过定点.
【解析】(1)依题意, ,
周长 ,
当且仅当 三点共线时等号成立,故 ,
所以 ,所以 的方程 ;
(2)设 ,直线 ,代入 ,整理得 ,
, ,
易知 ,令 ,得 ,同得 ,
从而中点 , 以 为直径的圆为
,由对称性可知,定点必在 轴上,令 得, ,
,
所以 ,即 ,因为 ,
所以 ,即 ,
解得 ,所以圆过定点 .
19.已知椭圆 : 的离心率为 ,右焦点为 , , 分别为椭圆 的左、
右顶点.
(1)求椭圆 的方程;
(2)过点 作斜率不为 的直线 ,直线 与椭圆 交于 , 两点,记直线 的斜率为 ,直线 的
斜率为 ,求证: 为定值;
(3)在(2)的条件下,直线 与直线 交于点 ,求证:点 在定直线上.
【解析】(1)依题可得 ,解得 ,所以 ,所以椭圆 的方程为 .
(2)设 , ,因为直线 过点 且斜率不为 ,
所以可设 的方程为 ,代入椭圆方程 得 ,
其判别式 ,所以 , .
两式相除得 ,即 .
因为 分别为椭圆 的左、右顶点,所以点 的坐标为 ,点 的坐标为 ,
所以 , .
从而 .
(3)由(1)知 ,设 ,则 ,
所以直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
联立 可得 ,
所以直线 与直线 的交点 的坐标为 ,所以点 在定直线 上.
20.已知椭圆 经过点 ,两个焦点为 和 .
(1)求椭圆 的标准方程;
(2)直线 过点 且与椭圆 相交于 、 两点, ,点 与 关于 轴对称,点 与 关于 轴对称,设直线 的斜率为 ,直线 的斜率为 .
(i)求证: 为定值,并求出这个定值;
(ii)若 ,求直线 的方程.
【解析】(1)因为椭圆焦点在 轴上,故设椭圆 的标准方程为 .
则 ,解得 ,∴椭圆 的标准方程为: .
(2)法一:(i)显然直线与 轴不重合,设 , ,
由 ,得 , ,
设 , ,则 , ,
且 , , ,
∴ ,∴ 为定值.
法二:设 , ,则 , ,且 ,
则 .
(ⅱ)由(ⅰ)得由 得:
或-4(舍),故 满足 ,∴ .
21.已知椭圆 : 的短轴长为 ,离心率为 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)过点 的动直线 与椭圆 相交于不同的 两点,在线段 上取点 ,满足
,证明:点 总在某定直线上.
【解析】(1)由题意可知 ,因为 ,所以解得 , .
所以所求椭圆的方程为
(2)设 , , , ,
直线 的斜率显然存在,设为 ,则 的方程为 .
因为 , , , 四点共线,不妨设 ,
则 , , , ,
由 ,可得 ,化简得 .(*)
联立直线 和椭圆的方程,得 ,
消去 ,得 ,
,得 ,
由韦达定理,得 , .代入(*)
化简得 ,即 .
又 ,代入上式,得 ,化简得 .
所以点 总在一条定直线 上.
22.已知双曲线 与椭圆 的焦点重合,且 与 的离心率之积为 .
(1)求双曲线 的标准方程;
(2)设双曲线 的左、右顶点分别为 ,若直线 与圆 相切,且与双曲线左、右两支
分别交于 两点,记直线 的斜率为 的斜率为 ,那么 是否为定值?并说明理由.
【解析】(1)设双曲线 的标准方程为 .
易知椭圆 的焦点坐标为 ,离心率为 ,所以 ,因为 与 的离心率之积为 ,所以 的离心率为 ,
所以 ,即 ,解得 .故双曲线 的标准方程为 .
(2) 是定值,理由如下:
设 ,其中 ,
因为直线 与圆 相切,所以 ,即 ,
联立 ,消去 并整理得 ,
所以 .因为 ,则 ,即 ,
所以 .
由题意得 .,即 为定值.