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考点 20 椭圆(核心考点讲与练)
1.椭圆的定义
平面内与两定点F,F 的距离的和等于常数(大于|FF|)的点的轨迹(或集合)叫做椭圆.这两定点叫做椭
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圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.
其数学表达式:集合P={M||MF |+|MF |=2a},|FF|=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数:
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(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
标准方程 +=1(a>b>0) +=1(a>b>0)
图形
-a≤x≤a -b≤x≤b
性质范围
-b≤y≤b -a≤y≤a
对称性 对称轴:坐标轴;对称中心:原点
A(-a,0),A(a,0), A(0,-a),A(0,a),
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顶点
B(0,-b),B(0,b) B(-b,0),B(b,0)
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轴 长轴AA 的长为 2 a ;短轴BB 的长为 2 b
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焦距 |FF|= 2 c
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离心率 e=∈ (0 , 1)
a,b,c的关系 c2= a 2 - b 2
1.椭圆的定义揭示了椭圆的本质属性,正确理解、掌握定义是关键,应注意定义中的常数大于|FF|,避免
1 2
了动点轨迹是线段或不存在的情况.
2.求椭圆的标准方程,常采用“先定位,后定量”的方法(待定系数法).先“定位”,就是先确定椭圆和坐标系的相对位置,以椭圆的中心为原点的前提下,看焦点在哪条坐标轴上,确定标准方程的形式;再“定
量”,就是根据已知条件,通过解方程(组)等手段,确定a2,b2的值,代入所设的方程,即可求出椭圆的
标准方程.若不能确定焦点的位置,这时的标准方程常可设为mx2+ny2=1(m>0,n>0且m≠n)
3.解决中点弦、弦长及最值与范围问题一般利用“设而不求”的思想,通过根与系数的关系构建方程求解
参数、计算弦长、表达函数.
4.求椭圆离心率的3种方法
(1)直接求出a,c来求解e.通过已知条件列方程组,解出a,c的值.
(2)构造a,c的齐次式,解出e.由已知条件得出关于a,c的二元齐次方程,然后转化为关于离心率e的一
元二次方程求解.
(3)通过取特殊值或特殊位置,求出离心率.
椭圆的定义
一、单选题
1.(2022·内蒙古通辽·二模(理))椭圆 的左、右焦点分别为 , , 为椭圆 上一点,
若 的周长为 ,则椭圆 的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据椭圆方程可得 ,再结合三角形周长,得 ,进而可得离心率.
【详解】因为 ,所以 .
因为 的周长为 ,所以 ,所以 ,
所以椭圆 的离心率为 ,故选:B.
2.(2022·天津市第四十七中学模拟预测)已知 分别是椭圆 和双曲线 的公共的左右焦点,
是 的离心率,若 在第一象限内的交点为 ,且满足 ,则 的关系是
( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先确定 ,再利用勾股定理、椭圆、双曲线的定义,即可得出结论.
【详解】解:设椭圆的长半轴长为 ,双曲线的实半轴长为 , ,
因为 ,所以 ,所以 ,
所以 ,所以 ,
因为 ,所以 ,
所以 ,即 ,所以 ,
所以 .
故选:A.
3.(2021广东省深圳市高级中学等九校联考)已知椭圆 的左、右焦点分别是 、
,离心率为 ,点A是椭圆上位于x轴上方的一点,且 ,则直线 的斜率为( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【分析】依题意可得 ,根据椭圆的定义可得 ,即可得到 为等边三角形,从而得到 ,即可得到直线 的斜率;
【详解】解:依题意 ,即 ,又 , , ,所以
,所以 为等边三角形,即 为椭圆的上顶点,所以 ,所以
故选:B
二、多选题
4.(2022·山东淄博·模拟预测)已知椭圆 的左右焦点分别为 , ,左右顶点分别为 ,
.P是椭圆上异于 , 的点,则下列说法正确的是( )
A. 周长为4 B. 面积的最大值为
C. 的最小值为 D.若 面积为2,则点P横坐标为
【答案】BC
【分析】根据椭圆的定义判断A,利用椭圆的性质可得 面积最大值判断B,由
可判断C,由三角形面积求得 点坐标后可判断D.
【详解】由题意 , , ,短轴一个端点 ,对于A,由题知 ,故 周长为 ,故A错误;
对于B,利用椭圆的性质可知 面积最大值为 ,故B正确;
对于C, ,设 ,从而 ,所以
,故C正确;
对于D,因为 , ,
则 , ,故D错误.
故选:BC.
5.(2022·山东济宁·二模)设椭圆C: 的左、右焦点分别为 、 ,上、下顶点分别为
、 ,点P是C上异于 、 的一点,则下列结论正确的是( )
A.若C的离心率为 ,则直线 与 的斜率之积为
B.若 ,则 的面积为C.若C上存在四个点P使得 ,则C的离心率的范围是
D.若 恒成立,则C的离心率的范围是
【答案】BD
【分析】A. 设 , ,所以该选项错误;
B. 求出 的面积为 所以该选项正确;
C. 求出 ,所以该选项错误;
D. 若 恒成立,所以 ,所以该选项正确.
【详解】解:A. 设 ,所以 ,因为 ,
所以 .所以 ,所以该
选项错误;
B. 若 ,则 所以 则 的面积为
所以该选项正确;
C. 若C上存在四个点P使得 ,即C上存在四个点P使得 的面积为 ,所以
,所以该选项错误;
D. 若 恒成立,所以 ,所以 ,所
以该选项正确.
故选:BD三、填空题
6.(2022·宁夏·银川一中二模(文))已知椭圆C: 的左焦点为 , 为椭圆C上任意一点,
则 的最小值为______.
【答案】1
【分析】由题知 ,故 ,进而得 的最小值为 .
【详解】解:由椭圆C: 知: ,故 ,
所以 ,
所以, 的最小值为 .
故答案为:
四、解答题
7.(2022·江西景德镇·三模(文)) 是椭圆 的右焦点,其中 .点 、
分别为椭圆 的左、右顶点,圆 过点 与坐标原点 , 是椭圆上异于 、 的动点,且 的周
长小于 .
(1)求 的标准方程;
(2)连接 与圆 交于点 ,若 与 交于点 ,求 的取值范围.【答案】(1) (2)
【分析】(1)由已知可得出 ,由椭圆的定义结合三点共线可得出 的周长小于 ,可得出关
于 的不等式,结合 可求得 ,即可求得 、 的值,由此可得出椭圆 的标准方程;
(2)设 ,可得出 ,求出点 、 的横坐标,利用三角形的面积公式可得出 关
于 的表达式,结合 可求得结果.
(1)解:因为圆 过点 与坐标原点 , .
设 的左焦点为 ,则 的周长
,
所以, ,则 ,且 ,故 ,所以, , .
因此,椭圆 的坐标方程为 .
(2)解:设 ,其中 ,其中 ,且 ,
直线 的斜率为 ,所以,直线 的方程为 ,
同理可知直线 的方程为 ,
又 ,所以,直线 的方程为 .
联立直线 、 的方程 ,
可得 ,解得 ,联立直线 、 的方程 ,
可得 ,解得 .
所以,
.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中取值范围问题的五种求解策略:
(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围;
(2)利用已知参数的范围,求新的参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系;
(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(4)利用已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(5)利用求函数值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.
椭圆的标准方程
一、单选题
1.(2022·全国·模拟预测(文))已知椭圆C: 的右焦点为 ,右顶点为A,O
为坐标原点,过OA的中点且与坐标轴垂直的直线交椭圆C于M,N两点,若四边形OMAN是正方形,则
C的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】待定系数法去求椭圆C的方程【详解】由椭圆方程可知 ,由四边形OMAN是正方形可知 ,
又点M在椭圆C上,则有 ,解得 ,
又椭圆C的右焦点为 ,则 ,
结合椭圆中 ,解得 , ,则椭圆C的方程为 .
故选:A
2.(2021福建省莆田市第十五中学二模)阿基米德(公元前 年—公元前 年)不仅是著名的物理学家,
也是著名的数学家,他利用“通近法”得到椭圆的面积除以圆周率等于椭圆的长半轴长与短半轴长的乘积.若
椭圆 的对称轴为坐标轴,焦点在 轴上,且椭圆 的离心率为 ,面积为 则椭圆 的方程为(
)
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由题意,设出椭圆的标准方程为 ,然后根据椭圆的离心率以及椭圆面积
列出关于a、b的方程组,求解方程组即可得答案.
【详解】解:由题意,设椭圆C的方程为 ,
因为椭圆 的离心率为 ,面积为 ,
所以 ,解得 ,所以椭圆C的方程为 ,
故选:A.
二、多选题
3.(2022·辽宁·模拟预测)已知椭圆 的左、右焦点分别为 , (如图),离心
率为 ,过 的直线 垂直于x轴,且在第二象限中交E于点A,直线 交E于点B(异于点A),则
下列说法正确的是( )
A.若椭圆E的焦距为2,则短轴长为
B. 的周长为4a
C.若 的面积为12,则椭圆E的方程为
D. 与 的面积的比值为
【答案】BCD
【分析】根据椭圆方程的求解以及椭圆的定义,对每个选项进行逐一分析,即可判断和选择.
【详解】对 :若椭圆E的焦距为2,则 ,由离心率 ,则 ,
所以 ,则短轴长为 ,故A错误;
对B:根据椭圆的定义, 的周长为4a,故B正确;对 :由 ,故可得 , ,所以椭圆的方程可写为 ,
易知 ,则 ,则 ,
所以 , , ,则椭圆E的方程为 ,故C正确;
对 :因为 ,所以 ,过点B作 ,
则 , ,即 ,
设 , , ,则 ,
代入椭圆方程 ,整理得 ,
解得 或 (舍),
所以 ,故 正确.
故选:BCD.
4.(2022·重庆八中模拟预测)如图所示,用一个与圆柱底面成 角的平面截圆柱,截面是一个
椭圆.若圆柱的底面圆半径为2, ,则( )A.椭圆的长轴长等于4
B.椭圆的离心率为
C.椭圆的标准方程可以是
D.椭圆上的点到一个焦点的距离的最小值为
【答案】BCD
【分析】根据给定图形,求出椭圆长短半轴长 , ,再逐项计算、判断作答.
【详解】设椭圆的长半轴长为 ,短半轴长为 ,半焦距为 ,椭圆长轴在圆柱底面上的投影为圆柱底面圆
直径,
则由截面与圆柱底面成锐二面角 得: ,解得 ,A不正确;
显然 ,则 ,离心率 ,B正确;
当以椭圆长轴所在直线为y轴,短轴所在直线为x轴建立平面直角坐标系时,椭圆的标准方程 ,
C正确;
椭圆上的点到焦点的距离的最小值为 ,D正确.
故选:BCD
5.(2022·全国·模拟预测)已知O为坐标原点,椭圆E的方程为 ,离心率为 ,为E上一点,过点A作两条直线分别与E交于B,C两点,且直线AB与直线AC的倾斜角互补,则
下列结论正确的是( )
A.椭圆E的长轴长为
B.直线BC的斜率为定值
C.点O到直线BC的距离为定值
D.若 ,则直线BC的方程为
【答案】BD
【分析】对于选项A,利用点在曲线上和椭圆离心率公式及椭圆中 的关系即可求解.
对于选项B,设出直线AB的方程与椭圆联立,消去 ,得关于 的一元二次方程,利用韦达定理写出横坐
标的关系,进而得到点B的横坐标,代入直线AB求出点B纵坐标,利用已知条件写出点C的坐标,利用
两点求斜率公式即可求解.
对于选项C,设出直线BC的方程,利用点到直线的距离公式即可求解.
对于选项D,联立直线BC与椭圆的方程, 消去 ,得关于 的一元二次方程,利用韦达定理写出横坐标的
关系,由 ,利用两直线垂直的充要条件即可求解.
【详解】对于选项A,由题意得 , ,结合 ,得 , ,所以椭圆E
的长周长为 ,故A错误.
对于选项B,由A得椭圆E的方程为 ,设 , ,由题意知直线AB的斜率存在
且不为0,设直线AB的方程为 ,与椭圆的方程联立,
得 ,
则 ,得 , ,即 .因为直线AB与直线AC的倾斜角互补,所以直线AC的斜率为﹣k,同理可得 ,
故直线BC的斜率 ,为定值,故B正确.
对于选项C,由B知可设直线BC的方程为 ,则原点O到直线BC的距离 ,不是定值,
故C错误.
对于选项D,联立直线BC与椭圆的方程,得 ,
整理得 , ,即 ,则 , ,
由 ,得 ,整理得 ,得
, ,此时直线BC的方程为 ,故D正确.
故选:BD.
三、填空题
6.(2022·辽宁鞍山·二模)在平面直角坐标系中,△ABC满足A(-1,0),B(1,0), ,
,∠ACB的平分线与点P的轨迹相交于点I,存在非零实数 ,使得 ,
则顶点C的轨迹方程为________.
【答案】
【分析】设 ,先说明 是 的重心,点 为 的内心,求出 ,得到
即得解.【详解】解:设 ,因为 ,所以 是 的重心,
因为 ,所以 ,
所以 , 所以点 在 的角平分线上,
因为∠ACB的平分线与点P的轨迹相交于点I,所以点 为 的内心.
所以点 ,即 ,
又 ,所以 与 轴平行,又 ,
所以 ,
所以点 的轨迹是以 为焦点,长轴长为4的椭圆,,
当 是椭圆的长轴的端点时,不能构成三角形,所以不能取到椭圆的长轴的端点;
当 是椭圆的短轴的端点时, 与已知存在非零实数 ,使得 矛盾,所以不能取到椭圆的
短轴的端点.
又椭圆的焦距为2,所以椭圆的方程为 .
所以点 的轨迹方程为 .
故答案为:
四、解答题
7.(2022·山东泰安·二模)已知椭圆C: 过点 ,过其右焦点 且垂直于x轴
的直线交椭圆C于A,B两点,且 .
(1)求椭圆C的方程;(2)若直线l: 与椭圆C交于E,F两点,线段EF的中点为Q,在y轴上是否存在定点P,使得
∠EQP=2∠EFP恒成立?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1) (2)存在定点 ,
【分析】(1)直接由椭圆C过点 和 解方程即可;
(2)先联立直线和椭圆,通过∠EQP=2∠EFP得到点P在以EF为直径的圆上,即PE⊥PF,表示出 ,
由 解出点P的坐标即可.
(1)由题知,椭圆C过点 和 ,
所以 ,解得
所以椭圆C的方程为 .
(2)假设在y轴上存在定点P,使得∠EQP=2∠EFP恒成立,设 , ,
由 ,得 ,∴ ,
∵∠EQP=2∠EFP,∴∠EFP=∠FPQ,∴QE=QF=QP
∴点P在以EF为直径的圆上,即PE⊥PF
,
∴
∴ 恒成立
∴ ,解得
∴
∴存在定点 ,使得∠EQP=2∠EFP恒成立.
【点睛】本题关键点在于利用∠EQP=2∠EFP得到点P在以EF为直径的圆上,进而得到 ,表
示出 , ,联立直线和椭圆后,由韦达定理及 建立方程解出点P的坐标即可.8.(2022·天津市滨海新区塘沽第一中学模拟预测)已知椭圆 的离心率 ,且
点 , 在椭圆 上.
(1)求椭圆 的方程;
(2)若椭圆 的左焦点为 ,右顶点为 ,点 在椭圆 上,且在椭圆位于x轴上方的部分,直线 与
轴交于点 ,点 是 轴上一点, ,直线 与椭圆 交于点 ,若 的面积为 ,求直线
的方程.
【答案】(1) (2) 或
【分析】(1)由题意列方程组 ,求出 ,即可得椭圆C的方程;
(2)先设直线 的方程为 ( ),求出 的坐标,再由题设得到直线 的方程为 ,
求出 的坐标,由面积 求出
的值,即可得到直线 的方程
(1)由已知,有 ,解得 ,
所以椭圆C的方程为 ;
(2)由(1)知, , .设直线 的方程为 ( ),则 ,
直线 与椭圆C的交点 满足方程组 ,
消去y得到 ,
解得 .
设 ,由题意,
有 ,解得 .
进而得到直线 的方程为 ,
其与椭圆C的交点 满足方程组
消去x得到: ,
解得 ,进而 .
,
点G到直线 的距离为 .
因此, ,
化简得 ,解得 或 ,
所以直线 的方程为 或椭圆的几何性质
1.(2021天津市第二中学高三上学期期中)已知椭圆 的左右焦点分别为 , ,
过 的直线与椭圆交于A,B两点,若 ,则椭圆离心率e的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由题设易知 ,设 有 ,应用勾股定理得到关于 的方程,利用方
程有解,结合判别式构造不等式求椭圆离心率e的取值范围.
【详解】由题设,知: ,若 ,则 ,
∴ ,整理得 ,
∴ ,可得 ,又 ,
∴ .
故选:D
直线与椭圆的位置关系
1.(2022北京市一六一中学高三上学期期中)已知椭圆 的左、右顶点分别为A,B,右焦点
为F,直线 .(1)若椭圆W的左顶点A关于直线 的对称点在直线 上,求m的值;
(2)过F的直线 与椭圆W相交于不同的两点C,D(不与点A,B重合),直线 与直线 相交于点
M,求证:A,D,M三点共线.
【答案】(1) (2)证明见解析.
【分析】(1)设点A关于直线对称的点为 ,根据题意可得 的中点 在直线上且 ,
列出方程组,解方程组即可;
(2)对直线斜率是否存在分类讨论,当直线CD斜率k不存在时,求出点A、M、C、D坐标,
利用 可证得A、D、M三点共线;当直线CD斜率存在时,设直线
: , ,与椭圆方程联立方程组,消y得到关于x的一元二次方
程,将 表示为含有k的算式,得出 即可.
(1)由题意知,
直线 的斜率存在,且斜率为 ,
设点A关于直线 对称的点为 ,则 ,
所以线段 的中点 在直线 上,又 , ,
有 ,解得 或 ,
所以 ;
(2)已知 ,
当直线 的斜率不存在时, :x=1,此时 ,有 ,所以直线 ,当 时, ,所以 ,
所以 ,所以 ,
即A、D、M三点共线;
当直线 的斜率存在时,设直线 : ,
则 ,得 ,
,
设 ,则 ,
直线BC 的方程为 ,令 ,得 ,
所以直线AD、AM的斜率分别为 ,
,
上式的分子
,
所以 ,即A、D、M三点共线.综上,A、D、M三点共线.
【规律方法技巧】直线与椭圆的位置关系问题,一般需要联立方程组、用判别式、韦达定理.证明三点共线
可以利用直线的斜率相等或向量共线处理.
2.(2021四川省成都市嘉祥外国语高级中学高三上学期期中)已知椭圆C: (a>b>0)的左顶点
为A,右焦点为F,过点A作斜率为 的直线与椭圆C相交于A,B两点,且AB⊥OB,O为坐标原点.
(1)求椭圆的离心率e;
(2)若b=1,过点F作与直线AB平行的直线l,l与椭圆C相交于P,Q两点,
①求直线OP的斜率与直线OQ的斜率乘积;
②点M满足2 = ,直线MQ与椭圆的另一个交点为N,求 的值.
【答案】(1) ; (2)①- ;②
【分析】(1)根据题意可得 点坐标,代入椭圆方程,结合 ,进而可得离心率 ;
(2)①由(1)可得椭圆的方程,写出直线 方程,设 , , , ,联立直线 与椭圆 的方
程,可得关于 的一元二次方程,由韦达定理可得 , , ,再计算 ,即可
得答案;
②设点 , ,由 ,可得 ,再由 ,推出点 坐标,
再用坐标表示 , ,求出 点坐标,把点 , , 代入椭圆方程,化简即可得答案.
【小问1详解】
解:已知 , , ,则 , ,代入椭圆 的方程有 ,所以 ,即 ,
所以 ,
所以 .
【小问2详解】
解:①由(1)可得 , ,所以椭圆的方程为 ,
设直线 , , , , ,
联立直线 与椭圆 的方程 ,得 ,
所以△ , , ,
所以 ,
所以 .
②设点 , , ,则 ,
又因为 ,所以点 , ,
所以 , , , ,
则 ,所以 ,即 ,
因为点 , , 在椭圆上,所以 , , , ,
所以 ,
由①可知 ,
所以 ,则 ,
所以 .
1.(2021年全国高考乙卷)设B是椭圆 的上顶点,点P在C上,则 的最大值为(
)
A. B. C. D. 2
【答案】A
【分析】设点 ,由依题意可知, , ,再根据两点间的距离公式得到 ,
然后消元,即可利用二次函数的性质求出最大值.
【详解】设点 ,因为 , ,所以
,
而 ,所以当 时, 的最大值为 .故选:A.
【点睛】本题解题关键是熟悉椭圆的简单几何性质,由两点间的距离公式,并利用消元思想以及二次函数
的性质即可解出.易错点是容易误认为短轴的相对端点是椭圆上到上定点B最远的点,或者认为是椭圆的
长轴的端点到短轴的端点距离最大,这些认识是错误的,要注意将距离的平方表示为二次函数后,自变量
的取值范围是一个闭区间,而不是全体实数上求最值..
2.(2021年全国高考乙卷)设 是椭圆 的上顶点,若 上的任意一点 都满足
,则 的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设 ,由 ,根据两点间的距离公式表示出 ,分类讨论求出 的最大值,
再构建齐次不等式,解出即可.
【详解】设 ,由 ,因为 , ,所以
,
因为 ,当 ,即 时, ,即 ,符合题意,由
可得 ,即 ;
当 ,即 时, ,即 ,化简得, ,
显然该不等式不成立.
故选:C.【点睛】本题解题关键是如何求出 的最大值,利用二次函数求指定区间上的最值,要根据定义域讨论
函数的单调性从而确定最值.
3.(2021年全国新高考Ⅰ卷)已知 , 是椭圆 : 的两个焦点,点 在 上,则
的最大值为( )
A. 13 B. 12 C. 9 D. 6
【答案】C
【 分 析 】 本 题 通 过 利 用 椭 圆 定 义 得 到 , 借 助 基 本 不 等 式
即可得到答案.
【详解】由题, ,则 ,
所以 (当且仅当 时,等号成立).
故选:C.
【点睛】椭圆上的点与椭圆的两焦点的距离问题,常常从椭圆的定义入手,注意基本不等式得灵活运用,
或者记住定理:两正数,和一定相等时及最大,积一定,相等时和最小,也可快速求解.
4.(2021年全国高考甲卷)已知 为椭圆C: 的两个焦点,P,Q为C上关于坐标原点
对称的两点,且 ,则四边形 的面积为________.
【答案】
【分析】根据已知可得 ,设 ,利用勾股定理结合 ,求出 ,四
边形 面积等于 ,即可求解.【详解】因为 为 上关于坐标原点对称的两点,
且 ,所以四边形 为矩形,
设 ,则 ,
所以 ,
,即四边形 面积等于 .
故答案为: .
一、单选题
1.(2022·安徽·模拟预测(理)) 、 是椭圆 的左、右焦点,点 为椭圆 上一
点,点 在 轴上,满足 ,若 ,则椭圆 的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先由 可解得 ,然后利用角平分线的性质可求得
;在 中利用余弦定理 即可求出离心率
的值.【详解】由题意可设 , , , ( );
则: ,
,
由 可得: ,解得 ,即 ;
由 可知 是 的角平分线,
可得: ,
又 ,则 ;
在 中: ,解得 ;
故选:A
2.(2022·湖北武汉·二模)若椭圆 的离心率为 ,则 的值为( )
A. B. C. 或 D. 或
【答案】C
【分析】分 和 ,利用离心率的定义求解.
【详解】解:当 ,即 时,则 ,解得 ;
当 ,即 时,则 ,解得 ,综上: 的值为 或 ,
故选:C
3.(2022·辽宁·建平县实验中学模拟预测)下列与椭圆 焦点相同的椭圆是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由椭圆的简单几何性质:“焦点跟着大的走”,椭圆 的焦点在 轴上,且 ,
得出椭圆 的焦点坐标为: ,依次判断各个选项即可.
【详解】由题意得,椭圆C中 , , 即焦点坐标为 和 ;
对于A选项,椭圆焦点在 轴上,不满足题意;
对于B选项,椭圆焦点在 轴上, , , ,不满足题意;
对于C选项,椭圆焦点在 轴上, , , 不满足题意;
对于D选项,椭圆焦点在 轴上, , , ,满足题意;
故答案为:D.
4.(2022·广东汕头·二模)已知椭圆C的左、右焦点分别为 , ,直线AB过 与该椭圆交于A,B两
点,当 为正三角形时,该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据椭圆的定义,结合余弦定理、椭圆离心率公式进行求解即可.
【详解】设正三角形 的边长为 ,设椭圆的标准方程为: ,设左、右焦点分别为 ,
设 ,则有 ,
由椭圆的定义可知: ,
,解得: , ,
在 中,由余弦定理可知: ,
故选:B
5.(2022·江苏泰州·模拟预测)我国自主研发的“嫦娥四号”探测器成功着陆月球,并通过“鹊桥”中继
星传回了月球背面影像图.假设“嫦娥四号”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
轨道绕月飞行,其轨道的离心率为e,设月球的半径为R,“嫦娥四号”到月球表面最近的距离为r,则
“嫦娥四号”到月球表面最远的距离为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】设卫星近地点远地点离月球表面的距离分别为 ,根据椭圆的性质以及离心率得出“嫦娥四
号”到月球表面最远的距离.
【详解】椭圆的离心率 ,设卫星近地点远地点离月球表面的距离分别为
则
故选:B二、多选题
6.(2022·湖南·雅礼中学二模)已知曲线 : ,焦点为 、 , ,过 的直线
与 交于 两点,则下列说法正确的有( )
A. 是 的一条对称轴
B. 的离心率为
C.对C上任意一点P皆有
D. 最大值为
【答案】ABD
【分析】根据点点 关于直线 对称的点的坐标为在曲线 判断A;根据点
关于直线 对称点 在曲线 得该曲线为椭圆,对称轴为直线 和直线 ,进而
求顶点坐标,进而求离心率判断B;结合C选项求焦点坐标,验证 判断C;设直线 方程为
,与椭圆方程联立,结合韦达定理,二次函数最值求解 判断D.
【详解】解:对于A选项,设点 是曲线 上的任意一点,其关于直线 对称的点的坐标为
,代入曲线 方程 满足,故 是 的一条对称轴,正确;
对于B选项,由于点 是曲线 上的任意一点,其关于直线 对称点 亦在曲线 上,且该曲线是封闭的曲线,
故该曲线为椭圆,其对称轴为直线 和直线 ,且椭圆中心为坐标原点,
故其顶点坐标为: , , ,
由于点 到椭圆中心的距离为 , 到椭圆中心的距离 ,
所以椭圆的长轴长为 ,短轴长为 ,
所以椭圆的焦距为 ,故其离心率为 ,故正确;
对于C选项,由B知,半焦距为 ,且焦点 、 在直线 上,故焦点坐标为
,
故 ,故错误;
对于D选项,由题知直线 斜率存在,故设方程为 ,
则联立方程得 得 ,
故 ,即 或 ,
设 ,则 ,
所以 ,
到直线 的距离为 ,所以
令 ,由于 得 ,故 ,
所以 ,
所以,当 时, 取得最大值, ,故正确.
故选:ABD
7.(2022·重庆·模拟预测)“出租车几何”或“曼哈顿距离”(Manhattan Distance)是由十九世纪的赫
尔曼·闵可夫斯基所创词汇,是种被使用在几何度量空间的几何学用语.在平面直角坐标系 内,对于任
意两点 、 ,定义它们之间的“欧几里得距离” ,“曼哈顿距
离”为 ,则下列说法正确的是( )
A.若点 为线段 上任意一点,则 为定值
B.对于平面上任意一点 ,若 ,则动点 的轨迹长度为
C.对于平面上任意三点 、 、 ,都有
D.若 、 为椭圆 上的两个动点,则 最大值为
【答案】AC
【分析】利用题中定理可判断A选项;作出点 的轨迹图形,求其周长可判断B选项;利用绝对值三角不
等式可判断C选项;设点 、 ,不妨设 , ,利用辅
助角公式结合正弦型函数的有界性可判断D选项.
【详解】对于A选项,设点 为线段 上任意一点,则 ,A对;
对于B选项,设点 ,则 ,
当 , 时,则 ;当 , 时,则 ;
当 , 时,则 ;当 , 时,则 .
作出点 的轨迹如下图所示:
由图可知,点 的轨迹是边长为 的正方形,故动点 的轨迹长度为 ,B错;
对于C选项,设点 、 、 ,
由绝对值三角不等式可得 ,
同理可得 ,
所以, ,即 ,C对;
对于D选项,设点 、 ,
不妨设 , ,
则
,其中 为锐角,且 ,
取 , ,等号成立,D错.
故选:AC.8.(2022·重庆·模拟预测)已知椭圆的离心率为 ,短轴长为 ,两个焦点为 ,点 为椭圆上一点,
记 ,则下列结论中正确的是( )
A. 的周长与点 的位置无关
B.当 时, 的面积取到最大值
C. 的外接圆半径最小为
D. 的内切圆半径最大为
【答案】ACD
【分析】根据椭圆的定义、椭圆离心率的意义,结合正弦定理和内切圆的性质逐一判断即可.
【详解】由椭圆定义知, 的周长为 ,故A正确;显然当 位于短轴端点时 的面积最
大,由 知此时 ,故B错误;由正弦定理知外接圆直径 ,由 知 最大为钝角,故
时 取最小值 ,故 的最小值为 ,故C正确;设内切圆半径为 ,由
知, 越大则 越大, ,故
,
故选:ACD
9.(2022·全国·模拟预测)双曲线 的左,右焦点分别为 , ,点P在C上.若 是直
角三角形,则 的面积为( )
A. B. C.4 D.2
【答案】AC【分析】根据双曲线方程求出 ,再根据对称性只需考虑 或 .当 时,将
代入双曲线方程,求出 ,即可求出三角形面积,当 时,由双曲线的定义可知 ,
再由勾股定理求出 ,即可得解;
【详解】解:由双曲线 可得 .根据双曲线的对称性只需考虑
或 .
当 时,将 代入 可得 ,所以 的面积为 .
当 时,由双曲线的定义可知,
,由勾股定理可得 .
因为 ,
所以 ,此时 的面积为
综上所述, 的面积为4或 .
故选: .
三、填空题
10.(2022·全国·模拟预测)已知O为坐标原点,椭圆 的左焦点为F,A为C上一
点,AF与x轴垂直.若 的面积为 ,则C的离心率为__________.
【答案】 ##0.5【分析】根据 求解即可.
【详解】由题知: ,解得 ,即 .
故答案为:
11.(2022·湖南衡阳·二模)已知椭圆 与双曲线 有相
同的焦点 ,椭圆 的离心率为 ,双曲线 的离心率为 ,点 为椭圆 与双曲线 的第一象限的
交点,且 ,则 的取值范围是___________.
【答案】
【分析】设 ,则由椭圆和双曲线的定义结合余弦定理可得 ,设
,则可得 ,然后根据正弦函数的性质可得其范围
【详解】解:设 ,
由椭圆的定义得 ①,
由双曲线的定义得 ②,
① ② 得, ,
① ② 得, ,
由余弦定理可得 ,所以 ③,
设 ,则 ,解得
所以 ,
当 时, 最大值为 时, 的值为2,
所以 的取值范围是 .
故答案为:
12.(2022·江苏·南京市第一中学三模)椭圆 : 的左、下顶点分别为 , ,右焦
点为 , 中点为 , 为坐标原点, 交 于点 ,且 , , 三点共线,则 的离心率为
____________.
【答案】 ##
【分析】由题得直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,进而联立方程得 ,
再结合 在曲线 上得 ,即 ,再解方程即可得答案.
【详解】解:由题知 , , ,
所以,直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
因为 交 于点 ,且 , , 三点共线,所以,联立方程 解得 ,即 ,
由于点 在曲线 上,
所以, ,整理得 ,
所以 ,解得 ,即 的离心率为 .
故答案为:
13.(2022·江苏·海安高级中学二模)如图,F,F 是平面上两点,|FF|=10,图中的一系列圆是圆心分
1 2 1 2
别为F,F 的两组同心圆,每组同心圆的半径依次是1,2,3,…,点A,B,C分别是其中两圆的公共点.
1 2
请写出一个圆锥曲线的离心率的值为_____________,使得此圆锥曲线可以同时满足:
①以F,F 为焦点;
1 2
②恰经过A,B,C中的两点.
【答案】5(或 )(答案不唯一)
【分析】根据已知条件结合圆锥曲线的定义,分过A,C两点和过B,C两点两种情况求解即可
【详解】因为 ,若过A,C两点,则由题意得 ,
此时离心率 .
若过B,C两点,则由题意得 ,
此时离心率 .
故答案为:5(或 )(答案不唯一)
14.(2022·天津市第四中学模拟预测)设椭圆 的左焦点为F,下顶点为A,上顶点为
B, 是等边三角形.
(1)椭圆的离心率为___________;
(2)设直线 : ,过点 且斜率为 的直线与椭圆交于点 ( 异于点 ),线段 的垂直
平分线与直线 交于点 ,与直线 交于点 ,若 .
(i) ___________;
(ii)已知点 ,点 在椭圆上,若四边形 为平行四边形,则椭圆的方程___________.
【答案】
【分析】根据等边三角形的性质和离心率公式,即可求出,设椭圆方程为 ,联立方程组,求出
点 , ,即可求出点 的坐标,根据弦长公式,结合 .即可求出 的值,根据四边形
为平行四边形,可得 ,即可求出椭圆方程.
【详解】解:由题意可知, ,
,.
.
,
设椭圆方程为 ,
联立 得 解得: ,则 ,
为 中点,
,
所以 ,
则 所在的直线方程为 ,
令 ,
解得 ,
,
,
解得 或 (舍 .
直线 的斜率为1.
,
设 , ,
四边形 为平行四边形,
,
, , ,即 ,
又 点 , 在椭圆上, ,
解得 ,
,
该椭圆方程为: .
故答案为: ; ;
15.(2022·河南平顶山·模拟预测(理))已知曲线 的焦距为8,则 ___________.
【答案】25或
【分析】由题意知半焦距 ,再分 , 讨论求解.
【详解】解:由题意知半焦距 ,
当 时,则曲线C为椭圆,又 ,
所以 ;
当 时,曲线C为双曲线,
所以 ,
所以 .
故a的值为25或 .
故答案为:25或
四、解答题
16.(2022·湖南衡阳·二模)设椭圆 的左顶点为 ,上顶点为 .已知椭圆的离心率为
.
(1)求椭圆的方程;(2)设 为椭圆 上异于点 的两动点,若直线 的斜率之积为 .
①证明直线 恒过定点,并求出该点坐标;
②求 面积的最大值.
【答案】(1) (2)①证明见解析,定点 ;②
【分析】(1)由题意可得 , ,再结合 ,可求出 ,从而可求得椭圆的方
程,
(2) ①当直线 的斜率存在时,设直线 的方程为 ,代入椭圆方程中消去 ,利用根与系数
的关系,再结合 化简可得 ,从而可得 或 进而可
求出定点,当直线 的斜率不存在时,若直线 过定点 ,求出 两点坐标,求解 即可,
②设直线 过定点 为 ,则 的面积 ,直线 的方程为
,代入椭圆方程中,消去 ,利用根与系数的关系,从而可表示出 ,化简换元后利用基本不等
式可求得结果
(1)由于 ,①
又 ,②
由①②解得 ,
椭圆的方程为 .
(2)①在(1)的条件下,当直线 的斜率存在时,设直线 的方程为 ,
由 ,消去 得: ,设 ,则 ,.
又 ,由题知 ,
则 ,且 ,
则 .
,
则 ,
或
当 时,直线 的方程为 ,
此时直线 过定点 ,显然不适合题意,
当 时,直线 的方程为 .
此时直线 过定点 .
当直线 的斜率不存在时,若直线 过定点 ,
点的坐标分别为 .
满足 .
综上,直线 过定点 .
②不妨设直线 过定点 为 .则 的面积 ,
设直线 的方程为 ,联立椭圆的方程 消去 得 ,
则所以 .
令 ,则
因为 ,所以 (当且仅当 即 ),
所以 ,即 面积的最大值为 .
17.(2022·广东韶关·二模)已知P是离心率为 的椭圆 上任意一点,且P到
两个焦点的距离之和为4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设点A是椭圆C的左顶点,直线AP交y轴于点D,E为线段AP的中点,在x轴上是否存在定点M,使
得直线DM与OE交于Q,且点Q在一个定圆上,若存在,求点M的坐标与该圆的方程;若不存在,说明
理由.
【答案】(1) (2)存在,
【分析】(1)由椭圆定义和离心率可得答案;
(2)设存在定点 ,设出直线AP的方程为 .联立直线方程和椭圆方程,利用韦达定理
可得直线OE的方程、直线DM方程,再联立两个方程可得答案.
(1)因为 ,所以 ,
又 ,所以 ,
故椭圆方程为: .
(2)设存在定点 , 满足条件.由已知 ,
设直线AP的方程为 ,由 消去y整理得 ,
,
所以 , ,
时, ,
所以直线OE的方程为 ,①
由 中,令 ,得 ,从而 ,
又 ,所以 ,
所以直线DM方程为 ,②
由①②消去参数k,得 ,即 ,③
方程③要表示圆,当且仅当 ,此时圆的方程为 ,
时, 在上述圆上,
所以存在定点 使直线DM与OE的交点Q在一个定圆上,
且定圆方程为: .
18.(2022·河北唐山·二模)已知椭圆 的右焦点为F,椭圆 .(1)求 的离心率;
(2)如图:直线 交椭圆 于A,D两点,交椭圆E于B,C两点.
①求证: ;
②若 ,求 面积的最大值.
【答案】(1) (2)①证明过程见解析;② .
【分析】(1)直接将椭圆 转化成标准方程,然后代入离心率公式即可;
(2)分别求出 、 的中点坐标,得出中点重合即可证明①;对于②,分别求出 被椭圆截得的弦长
以及 到 的距离,得出面积表达式,通过变形式子求出最值.
(1)椭圆 的标准方程为: ,
则椭圆 的离心率为
(2)对于①,设 , , , ,
直线 与 联立整理得
则
则 的中点坐标同理可知 的中点坐标 .
所以 与 中点重合,故 .
对于②,由①知,直线 被椭圆截得弦长为
把 代入得,
把 代入得,
到 的距离为 ,
则 面积为:
当 时, 的面积最大值是 .
【点睛】本题考查离心率的求法,考查弦长公式、中点坐标公式、面积公式等几何关系的应用,解析几何
解题时应注重几何关系的寻找,对学生分析问题和解决问题的能力要求较高,属于难题.
19.(2022·广东·二模)已知椭圆C: ,点 为椭圆的右焦点,过点F且斜率不
为0的直线 交椭圆于M,N两点,当 与x轴垂直时, .
(1)求椭圆C的标准方程.
(2) , 分别为椭圆的左、右顶点,直线 , 分别与直线 : 交于P,Q两点,证明:四边形为菱形.
【答案】(1) (2)证明见解析
【分析】(1) 与x轴垂直时M的坐标代入椭圆方程和 联立可得答案;
(2)设 的方程为 , , ,与椭圆方程联立,由韦达定理得直线 的方程、
直线 的方程,再由 求出 、 ,可证得 可得答案.
(1)由题可知 .
当 与x轴垂直时,不妨设M的坐标为 ,
所以 ,
解得 , .
所以椭圆C的标准方程为 .
(2)设 的方程为 , , ,
联立得 消去x,得 ,
易知 恒成立,由韦达定理得 , ,
由直线 的斜率为 ,得直线 的方程为 ,
当 时, ,由直线 的斜率为 ,得直线 的方程为 ,
当 时, ,
若四边形 为菱形,则对角线相互垂直且平分,下面证 ,
因为 ,
代入韦达定理得
,
所以 ,即PQ与 相互垂直平分,所以四边形 为菱形.