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    备战2024年高考数学大一轮复习(人教A版-理)第九章 平面解析几何 第5节 椭圆 第一课时 椭圆及其性质 试卷

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    备战2024年高考数学大一轮复习(人教A版-理)第九章 平面解析几何 第5节 椭圆 第一课时 椭圆及其性质

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    这是一份备战2024年高考数学大一轮复习(人教A版-理)第九章 平面解析几何 第5节 椭圆 第一课时 椭圆及其性质,共20页。试卷主要包含了椭圆的标准方程和几何性质,焦点三角形,焦点弦,已知F1,F2为椭圆C等内容,欢迎下载使用。


    第5节 椭 圆
    考试要求 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.


    1.椭圆的定义
    在平面内与两定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.这两定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.
    其数学表达式:集合P={M||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


    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)

    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.若点P在椭圆上,F为椭圆的一个焦点,则
    (1)b≤|OP|≤a;
    (2)a-c≤|PF|≤a+c.
    3.焦点三角形:椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点构成的△PF1F2叫作焦点三角形,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时,即点P的位置为短轴端点时,θ最大;
    (2)S=b2tan =c|y0|,当|y0|=b时,即点P的位置为短轴端点时,S取最大值,最大值为bc.
    4.焦点弦(过焦点的弦):焦点弦中通径(垂直于长轴的焦点弦)最短,弦长lmin=.
    5.AB为椭圆+=1(a>b>0)的弦,A(x1,y1),B(x2,y2),弦中点M(x0,y0),则直线AB的斜率kAB=-.

    1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
    (1)平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数的点的轨迹是椭圆.(  )
    (2)椭圆的离心率e越大,椭圆就越圆.(  )
    (3)椭圆是轴对称图形,也是中心对称图形.(  )
    (4)+=1(a>b>0)与+=1(a>b>0)的焦距相同.(  )
    答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
    解析 (1)由椭圆的定义知,当该常数大于|F1F2|时,其轨迹才是椭圆,而常数等于|F1F2|时,其轨迹为线段F1F2,常数小于|F1F2|时,不存在这样的图形.
    (2)因为e===,所以e越大,则越小,椭圆就越扁.
    2.(易错题)(2022·济南联考)“2 A.充分不必要条件
    B.必要不充分条件
    C.充要条件
    D.既不充分也不必要条件
    答案 B
    解析 若方程+=1表示的曲线为椭圆,
    则解得2 故“2 3.(2021·新高考Ⅰ卷)已知F1,F2是椭圆C:+=1的两个焦点,点M在C上,则|MF1|·|MF2|的最大值为(  )
    A.13 B.12 C.9 D.6
    答案 C
    解析 由椭圆C:+=1,得|MF1|+|MF2|=2×3=6,则|MF1|·|MF2|≤=32=9,当且仅当|MF1|=|MF2|=3时等号成立.
    4.(2021·洛阳模拟)已知椭圆C:16x2+4y2=1,则下列结论正确的是(  )
    A.长轴长为 B.焦距为
    C.短轴长为 D.离心率为
    答案 D
    解析 把椭圆方程16x2+4y2=1化为标准方程可得+=1,所以a=,b=,c=,则长轴长2a=1,焦距2c=,短轴长2b=,离心率e==.
    5.(易错题)已知椭圆+=1(m>0)的离心率e=,则m的值为________.
    答案 3或
    解析 若a2=5,b2=m,则c=.
    由=,即=,解得m=3.
    若a2=m,b2=5,则c=.
    由=,即=,解得m=.
    综上,m=3或.
    6.(2021·全国甲卷)已知F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,P,Q为C上关于坐标原点对称的两点,且|PQ|=|F1F2|,则四边形PF1QF2的面积为________.
    答案 8
    解析 根据椭圆的对称性及|PQ|=|F1F2|可以得到四边形PF1QF2为对角线相等的平行四边形,所以四边形PF1QF2为矩形.
    设|PF1|=m,则|PF2|=2a-|PF1|=8-m,则|PF1|2+|PF2|2=m2+(8-m)2=2m2+64-16m=|F1F2|2=4c2=4(a2-b2)=48,得m(8-m)=8,所以四边形PF1QF2的面积为|PF1|·|PF2|=m(8-m)=8.
    第一课时 椭圆及其性质

    考点一 椭圆的定义及其应用
    1.如图,圆O的半径为定长r,A是圆O内一个定点,P是圆上任意一点,线段AP的垂直平分线l和半径OP相交于点Q,当点P在圆上运动时,点Q的轨迹是(  )

    A.椭圆 B.双曲线 C.抛物线 D.圆
    答案 A
    解析 连接QA(图略).
    由已知得|QA|=|QP|,
    所以|QO|+|QA|=|QO|+|QP|=|OP|=r.
    又因为点A在圆内,所以|OA|<|OP|,根据椭圆的定义,点Q的轨迹是以O,A为焦点,r为长轴长的椭圆.
    2.(2022·合肥模拟)已知F是椭圆E:+=1(a>b>0)的左焦点,椭圆E上一点P(2,1)关于原点的对称点为Q,若△PQF的周长为4+2,则a-b=(  )
    A. B. C. D.
    答案 A
    解析 根据椭圆的对称性及椭圆的定义可知,△PQF的周长为2a+2×=2a+2.
    又△PQF的周长为4+2,
    所以2a=4,解得a=2.
    又点P(2,1)在椭圆上,
    所以+=1,解得b=,
    所以a-b=.
    3.设点P为椭圆C:+=1(a>2)上一点,F1,F2分别为C的左、右焦点,且
    ∠F1PF2=60°,则△PF1F2的面积为________.
    答案 
    解析 由题意知,c=.
    又∠F1PF2=60°,|F1P|+|PF2|=2a,|F1F2|=2,
    ∴|F1F2|2=(|F1P|+|PF2|)2-2|F1P|·|PF2|-2|F1P|·|PF2|cos 60°
    =4a2-3|F1P|·|PF2|=4a2-16,
    ∴|F1P|·|PF2|=,
    ∴S△PF1F2=|F1P|·|PF2|sin 60°
    =××=.
    4.已知F是椭圆5x2+9y2=45的左焦点,P是此椭圆上的动点,A(1,1)是一定点,则|PA|+|PF|的最大值为________,最小值为________.
    答案 6+ 6-
    解析 椭圆方程化为+=1,
    设F1是椭圆的右焦点,则F1(2,0),
    ∴|AF1|=,
    ∴|PA|+|PF|=|PA|-|PF1|+6.
    又-|AF1|≤|PA|-|PF1|≤|AF1|(当P,A,F1三点共线时等号成立),
    ∴6-≤|PA|+|PF|≤6+.
    感悟提升 1.椭圆定义的应用主要有:判断平面内动点的轨迹是否为椭圆,求焦点三角形的周长、面积及弦长、最值和离心率等.
    2.与焦点三角形有关的计算或证明常利用正弦定理、余弦定理、|PF1|+|PF2|=2a,得到a,c的关系.
    考点二 椭圆的标准方程
    例1 (1)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为(  )
    A.+y2=1 B.+=1
    C.+=1 D.+=1
    (2)已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点,(,),则椭圆方程为________.
    (3)过点(,-),且与椭圆+=1有相同焦点的椭圆的标准方程为________.
    答案 (1)B (2)+=1 (3)+=1
    解析 (1)设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).连接F1A,

    令|F2B|=m,则|AF2|=2m,|BF1|=3m.由椭圆的定义知,4m=2a,得m=,故|F2A|=a=|F1A|,则点A为椭圆C的上顶点或下顶点.如图,不妨设A(0,-b),由F2(1,0),=2,得B.
    由点B在椭圆上,得+=1,
    得a2=3,b2=a2-c2=2,椭圆C的方程为+=1.
    (2)设椭圆方程为mx2+ny2=1(m,n>0,m≠n).

    解得m=,n=,
    ∴椭圆方程为+=1.
    (3)法一(待定系数法) 设所求椭圆方程为+=1(k<9),
    将点(,-)的坐标代入可得
    +=1,
    解得k=5(k=21舍去),
    所以所求椭圆的标准方程为+=1.
    法二(定义法) 椭圆+=1的焦点为(0,-4),(0,4),即c=4.
    由椭圆的定义知,
    2a=+
    ,解得a=2.
    由c2=a2-b2可得b2=4.
    所以所求椭圆的标准方程为+=1.
    感悟提升 根据条件求椭圆方程的主要方法有:
    (1)定义法:根据题目所给条件确定动点的轨迹满足椭圆的定义.
    (2)待定系数法:根据题目所给的条件确定椭圆中的a,b.当不知焦点在哪一个坐标轴上时,一般可设所求椭圆的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n),不必考虑焦点位置,用待定系数法求出m,n的值即可.
    (3)椭圆系方程
    ①与+=1共焦点的椭圆系为+=1(k ②与+=1有共同的离心率的椭圆系为+=λ或+=λ(λ>0).
    训练1 (1)与椭圆+=1有相同离心率且经过点(,)的椭圆标准方程为______________.
    (2)(2021·赣中南五校联考)已知椭圆C的中心在原点,焦点在坐标轴上,且经过点(0,),过其中一焦点且垂直于x轴的直线交椭圆C于A,B两点,若|AB|=1,则椭圆C的标准方程为(  )
    A.x2+=1 B.+y2=1
    C.+=1 D.+=1
    答案 (1)+=1或+=1 (2)C
    解析 (1)若焦点在x轴上,设所求椭圆方程为+=a(a>0),
    将点(,)代入,得a=2.
    故所求椭圆的标准方程为+=1.
    若焦点在y轴上,
    设所求椭圆方程为+=λ(λ>0),
    将点(,)代入,得λ=.
    故所求椭圆方程为+=1.
    (2)由题意知,椭圆C的焦点在x轴上,
    设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
    由椭圆C经过点(0,),得b=.
    不妨设A(c,y1),
    代入椭圆方程得+=1,解得y=,
    所以|AB|==1,由此解得a=6,
    所以椭圆C的标准方程为+=1.
    考点三 椭圆的几何性质
    角度1 椭圆的离心率
    例2 (1)(2022·昆明诊断)已知F1,F2分别是椭圆E:+=1(a>b>0)的左、右焦点,M是椭圆短轴的端点,点N在椭圆上,若=3,则椭圆E的离心率为(  )
    A. B. C. D.
    (2)(2021·兰州调研)设椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,P是椭圆C上一点,且PF1与x轴垂直,直线PF2与椭圆C的另一个交点为Q.若直线PQ的斜率为-,则椭圆C的离心率为(  )
    A. B. C. D.
    答案 (1)C (2)B
    解析 (1)设M(0,b),F1(-c,0),F2(c,0),N(x,y),
    因为=3,
    所以(-c,-b)=3(c-x,-y),
    所以代入椭圆方程并化简,
    得e2+=1,解得e=.
    (2)由题意知F1(-c,0),F2(c,0),
    由PF1与x轴垂直,PQ的斜率为-,
    可得P,
    由kPQ=kPF2==-,
    整理得=,即2c2+3ac-2a2=0,
    得2e2+3e-2=0,解得e=或e=-2(舍去).
    感悟提升 求椭圆离心率的方法
    (1)直接求出a,c的值,利用离心率公式直接求解.
    (2)列出含有a,b,c的齐次方程,借助于b2=a2-c2消去b,转化为含有e的方程求解.
    (3)利用公式e=求解.
    角度2 与椭圆几何性质有关的最值范围问题
    例3 (1)(2021·全国乙卷)设B是椭圆C:+=1(a>b>0)的上顶点,若C上的任意一点P都满足|PB|≤2b,则C的离心率的取值范围是(  )
    A. B. C. D.
    (2)已知点A(0,2)及椭圆+y2=1上任意一点P,则|PA|的最大值是________.
    答案 (1)C (2)
    解析 (1)依题意,B(0,b),
    设椭圆上一点P(x0,y0),
    则|y0|≤b,+=1,可得x=a2-y,
    则|PB|2=x+(y0-b)2
    =x+y-2by0+b2
    =-y-2by0+a2+b2
    =-++a2+b2≤4b2.
    因为当y0=-b时,|PB|2=4b2,
    所以-≤-b,得2c2≤a2,
    所以离心率e=≤.
    (2)设P(x0,y0),则-2≤x0≤2,-1≤y0≤1,
    ∴|PA|2=x+(y0-2)2.
    ∵+y=1,
    ∴|PA|2=4(1-y)+(y0-2)2=-3y-4y0+8=-3+.
    ∵-1≤y0≤1,
    ∴当y0=-时,|PA|=,
    即|PA|max=.
    感悟提升 利用椭圆几何性质求值域或范围的思路
    (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、关系求范围.
    训练2 (1)设A,B是椭圆C:+=1长轴的两个端点.若C上存在点M满足∠AMB=120°,则m的取值范围是(  )
    A.(0,1]∪[9,+∞)
    B.(0,]∪[9,+∞)
    C.(0,1]∪[4,+∞)
    D.(0,]∪[4,+∞)
    (2)(2022·驻马店模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的一个焦点为F,点P是椭圆C上的一个动点,|PF|的最小值为-1,且存在点P,使得△OPF(点O为坐标原点)为正三角形,则椭圆C的离心率为________,焦距为________.
    答案 (1)A (2)-1 4
    解析 (1)①当焦点在x轴上,依题意得
    0 ∴0 ②当焦点在y轴上,依题意m>3,且≥tan=,∴m≥9,
    综上,m的取值范围是(0,1]∪[9,+∞).
    (2)不妨设F为椭圆C的右焦点,F1为椭圆C的左焦点,如图,连接PF1.

    因为△OPF为等边三角形,
    所以|OF|=|OF1|=|OP|=|PF|=c,
    所以△F1PF是直角三角形,
    所以|PF1|=c.
    因为|PF|+|PF1|=c+c=2a,
    所以e===-1.
    因为|PF|的最小值为-1,
    所以a-c=-1,
    所以c=2,故椭圆C的焦距为4.


    1.椭圆+=1的焦距为2,则m的值等于(  )
    A.5 B.3
    C.5或3 D.8
    答案 C
    解析 由题意知椭圆焦距为2,即c=1,又满足关系式a2-b2=c2=1,故当a2=4时,m=b2=3;当b2=4时,m=a2=5.
    2.(2022·西安模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为,过F2的直线l交C于A,B两点,若△AF1B的周长为12,则C的方程为(  )
    A.+y2=1 B.+=1
    C.+=1 D.+=1
    答案 D
    解析 由题意可得=,4a=12,解得a=3,c=2,则b==,所以椭圆C的方程为+=1.
    3.已知两圆C1:(x-4)2+y2=169,C2:(x+4)2+y2=9,动圆在圆C1内部且和圆C1相内切,和圆C2相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为(  )
    A.-=1 B.+=1
    C.-=1 D.+=1
    答案 D
    解析 设圆M的半径为r,
    则|MC1|+|MC2|=(13-r)+(3+r)=16>8=|C1C2|,
    所以M的轨迹是以C1,C2为焦点的椭圆,
    且2a=16,2c=8,
    所以a=8,c=4,b==4,
    故所求动圆圆心M的轨迹方程为+=1.
    4.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点为F,过点F作圆x2+y2=b2的切线,若两条切线互相垂直,则椭圆C的离心率为(  )
    A. B. C. D.
    答案 D
    解析 如图,由题意可得,b=c,则2b2=c2,

    即2(a2-c2)=c2,
    则2a2=3c2,
    ∴=,即e==.
    5.(2021·盐城调研)已知F1,F2为椭圆+=1的左、右焦点,P是椭圆上一点,若S△F1PF2=4,则∠F1PF2等于(  )
    A.30° B.45°
    C.60° D.90°
    答案 D
    解析 由+=1,可得a=2,b=2,c==2.
    设P(x1,y1)且y1>0,
    所以S△F1PF2=|F1F2|·y1=×4×y1=4,解得y1=2,
    此时点P的坐标为(0,2),
    所以|PF1|=|PF2|=2.
    又因为|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,
    所以∠F1PF2=90°.
    6.设F1,F2分别是椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,若在直线x=上存在点P,使线段PF1的中垂线过点F2,则椭圆离心率的取值范围是(  )
    A. B.
    C. D.
    答案 D
    解析 设P,F1(-c,0),F2(c,0),
    由线段PF1的中垂线过点F2
    得|PF2|=|F1F2|,即=2c,
    得m2=4c2-=-+2a2+3c2≥0,
    即3c4+2a2c2-a4≥0,
    得3e4+2e2-1≥0,解得e2≥.
    又0 7.与椭圆+=1有相同离心率且经过点(2,-)的椭圆标准方程为__________.
    答案 +=1或+=1
    解析 若焦点在x轴上,设所求椭圆方程为
    +=t(t>0),将点(2,-)代入,得
    t=+=2,
    故所求椭圆的标准方程为+=1.
    若焦点在y轴上,设方程为+=λ(λ>0)代入点(2,-),得λ=,
    ∴所求椭圆的标准方程为+=1.
    8.(2021·皖北协作体联考)“天问一号”推开了我国行星探测的大门,通过一次发射,将实现火星环绕、着陆、巡视,是世界首创,也是我国真正意义上的首次深空探测.2021年2月10日,“天问一号”探测器顺利进入火星的椭圆环火轨道(将火星近似看成一个球体,球心为椭圆的一个焦点).2月15日17时,“天问一号”探测器成功实施捕获轨道“远火点(椭圆轨迹上距离火星表面最远的一点)平面机动”,同时将近火点高度调整至约265公里.若此时远火点距离约为11 945公里,火星半径约为3 400公里,则调整后“天问一号”的运行轨迹(环火轨道曲线)的离心率约为________(精确到0.1).
    答案 0.6
    解析 设椭圆的方程为+=1(a>b>0),由椭圆的性质可得椭圆上的点到焦点的距离的最小值为a-c,最大值为a+c,
    根据题意可得近火点满足a-c=3 400+265=3 665,远火点满足a+c=3 400+11 945=15 345,
    解得a=9 505,c=5 840,
    所以椭圆的离心率为e==≈0.6.
    9.已知椭圆+=1上的一点P到两焦点的距离的乘积为m,当m取最大值时,点P的坐标是________.
    答案 (-3,0)或(3,0)
    解析 记椭圆的两个焦点分别为F1,F2,
    由题意知a=5,b=3,|PF1|+|PF2|=2a=10,
    则m=|PF1|·|PF2|≤=25,当且仅当|PF1|=|PF2|=5,等号成立,
    即点P位于椭圆的短轴的顶点处时,m取得最大值25.
    所以点P的坐标为(-3,0)或(3,0).
    10.已知椭圆的中心在原点,两焦点F1,F2在x轴上,且过点A(-4,3).若F1A⊥F2A,求椭圆的标准方程.
    解 设所求椭圆的标准方程为
    +=1(a>b>0).
    设焦点F1(-c,0),F2(c,0)(c>0),
    ∵F1A⊥F2A,∴·=0.
    而=(-4+c,3),=(-4-c,3),
    ∴(-4+c)·(-4-c)+32=0,
    ∴c2=25,即c=5,
    ∴F1(-5,0),F2(5,0),
    ∴2a=|AF1|+|AF2|
    =+
    =+=4,
    ∴a=2,
    ∴b2=a2-c2=(2)2-52=15.
    ∴所求椭圆的标准方程为+=1.
    11.已知F1,F2是椭圆的两个焦点,P为椭圆上一点,∠F1PF2=60°.
    (1)求椭圆离心率的范围;
    (2)求证:△F1PF2的面积只与椭圆的短轴长有关.
    (1)解 设椭圆方程为+=1(a>b>0),|PF1|=m,|PF2|=n,则m+n=2a.
    在△PF1F2中,由余弦定理可知,
    4c2=m2+n2-2mncos 60°=(m+n)2-3mn=4a2-3mn≥4a2-3·=4a2-3a2=a2(当且仅当m=n时取等号),∴≥,即e≥.又0 (2)证明 由(1)知mn=b2,∴S△PF1F2=mnsin 60°=b2,即△F1PF2的面积只与椭圆的短轴长有关.

    12.在平面直角坐标系xOy中,P是椭圆+=1上的一个动点,点A(1,1),B(0,-1),则|PA|+|PB|的最大值为(  )
    A.5 B.4 C.3 D.2
    答案 A
    解析 ∵椭圆的方程为+=1,
    ∴a2=4,b2=3,c2=1,
    ∴B(0,-1)是椭圆的一个焦点,
    设另一个焦点为C(0,1),如图所示.

    根据椭圆的定义知,|PB|+|PC|=4,
    ∴|PB|=4-|PC|,
    ∴|PA|+|PB|=4+|PA|-|PC|
    ≤4+|AC|=5.
    13.(2022·绵阳诊断)已知F(0,1)为椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点,过E的下顶点B和F的直线与E的另一个交点为A,若4=5,则a=________.
    答案 3
    解析 如图,设椭圆的左焦点为F′,则F′(-1,0).

    连接AF′,BF′,
    则|BF|=|BF′|=a.
    由4=5,得|AF|=.
    由椭圆的定义可知,|AF′|=2a-|AF|=a,
    设∠AFF′=θ,则∠BFF′=π-θ,
    则cos θ=
    ==
    =①,
    而cos(π-θ)=
    ==②,
    由①+②得+=0,解得a=3.
    14.已知F1,F2是椭圆C:+=1(a>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的离心率为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及a2=b2+c2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,+∞).

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