(小白高考)新高考数学(零基础)一轮复习教案8.4《椭圆》 (2份打包,原卷版+教师版)
展开1.结合椭圆的定义,考查应用能力,凸显逻辑推理、数学运算的核心素养.
2.结合椭圆的定义、简单的几何性质、几何图形,会求椭圆方程及解与几何性质有关的问题,凸显数学运算、直观想象的核心素养.
[理清主干知识]
1.椭圆的定义
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a
3.常用结论
(1)过椭圆焦点垂直于长轴的弦是最短的弦,长为eq \f(2b2,a),过焦点最长弦为长轴.
(2)过原点最长弦为长轴长2a,最短弦为短轴长2b.
(3)与椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)有共同焦点的椭圆方程为eq \f(x2,a2+λ)+eq \f(y2,b2+λ)=1(λ>﹣b2).
(4)焦点三角形:椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点F1,F2构成的△PF1F2叫做焦点三角形.若r1=|PF1|,r2=|PF2|,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面积为S,则在椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)中:
①当r1=r2,即点P为短轴端点时,θ最大;
②S=eq \f(1,2)|PF1||PF2|sin θ=c|y0|,当|y0|=b,即点P为短轴端点时,S取得最大值,最大值为bc;
③△PF1F2的周长为2(a+c).
[澄清盲点误点]
一、关键点练明
1.(椭圆的定义)设P是椭圆eq \f(x2,4)+eq \f(y2,9)=1上的点,若F1,F2是椭圆的两个焦点,则eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(PF1))+eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(PF2))=( )
A.4 B.8 C.6 D.18
解析:选C 由定义知|PF1|+|PF2|=2a=6.
2.(椭圆的离心率)椭圆eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1的离心率是( )
A.eq \f(\r(13),3) B.eq \f(\r(5),3) C.eq \f(2,3) D.eq \f(5,9)
解析:选B ∵椭圆方程为eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1,∴a=3,c=eq \r(a2-b2)=eq \r(9-4)=eq \r(5).∴e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(5),3).故选B.
3.(椭圆的方程)已知中心在原点的椭圆C的右焦点为F(1,0),离心率等于eq \f(1,3),则椭圆C的方程是( )
A.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1 B.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,\r(3))=1 C.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,2)=1 D.eq \f(x2,9)+eq \f(y2,8)=1
解析:选D 依题意,设椭圆方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(c=1,,\f(c,a)=\f(1,3),,c2=a2-b2,))解得a2=9,b2=8.故椭圆C的方程为eq \f(x2,9)+eq \f(y2,8)=1.
4.(求参数)椭圆x2+my2=1的焦点在y轴上,长轴长是短轴长的2倍,则m=________.
解析:椭圆x2+my2=1可化为x2+eq \f(y2,\f(1,m))=1,因为其焦点在y轴上,所以a2=eq \f(1,m),b2=1,
依题意知 eq \r(\f(1,m))=2,解得m=eq \f(1,4).
答案:eq \f(1,4)
二、易错点练清
1.(忽视椭圆定义中2a>|F1F2|) 到两定点F1(﹣2,0)和F2(2,0)的距离之和为4的点的轨迹是( )
A.椭圆 B.线段 C.圆 D.以上都不对
答案:B
2.(忽视对焦点位置的讨论)若椭圆的方程为eq \f(x2,10-a)+eq \f(y2,a-2)=1,且此椭圆的焦距为4,则实数a=________.
解析:①当焦点在x轴上时,10﹣a﹣(a﹣2)=22,解得a=4;②当焦点在y轴上时,a﹣2﹣(10﹣a)=22,解得a=8.
答案:4或8
3.(忽视椭圆上点的坐标满足的条件)已知点P是椭圆eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1上y轴右侧的一点,且以点P及焦点F1,F2为顶点的三角形的面积等于1,则点P的坐标为______________.
解析:设P(x,y),由题意知c2=a2﹣b2=5﹣4=1,所以c=1,则F1(﹣1,0),F2(1,0).由题意可得点P到x轴的距离为1,所以y=±1,把y=±1代入eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1,得x=±eq \f(\r(15),2),又x>0,所以x=eq \f(\r(15),2),所以P点坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),1))或eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),-1)).
答案:eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),1))或eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(15),2),-1))
考点一 椭圆定义的应用
考法(一) 利用定义求轨迹方程
[例1]已知两圆C1:(x﹣4)2+y2=169,C2:(x+4)2+y2=9,动圆M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.eq \f(x2,64)﹣eq \f(y2,48)=1 B.eq \f(y2,64)+eq \f(x2,48)=1 C.eq \f(x2,48)﹣eq \f(y2,64)=1 D.eq \f(x2,64)+eq \f(y2,48)=1
[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,故所求的轨迹方程为eq \f(x2,64)+eq \f(y2,48)=1.
[答案] D
考法(二) 求解“焦点三角形”问题
[例2] 椭圆C:eq \f(x2,a2)+y2=1(a>1)的左、右焦点分别为F1,F2,P为椭圆上异于端点的任意一点,PF1,PF2的中点分别为M,N,O为坐标原点,四边形OMPN的周长为2eq \r(3),则△PF1F2的周长是( )
A.2(eq \r(2)+eq \r(3)) B.4+2eq \r(3) C.eq \r(2)+eq \r(3) D.eq \r(2)+2eq \r(3)
[解析] 如图,由于O,M,N分别为F1F2,PF1,PF2的中点,
所以OM∥PF2,ON∥PF1,且|OM|=eq \f(1,2)|PF2|,|ON|=eq \f(1,2)|PF1|,
所以四边形OMPN为平行四边形,
所以▱OMPN的周长为2(|OM|+|ON|)=|PF1|+|PF2|=2a=2eq \r(3),
所以a=eq \r(3),又知a2=b2+c2,b2=1,所以c2=a2﹣1=2,所以|F1F2|=2c=2eq \r(2),
所以△PF1F2的周长为2a+2c=2eq \r(3)+2eq \r(2)=2(eq \r(2)+eq \r(3)),故选A.
[答案] A
考法(三) 利用定义求最值
[例3] 设点P是椭圆C:eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1上的动点,F为椭圆C的右焦点,定点A(2,1),则|PA|+|PF|的取值范围是______________.
[解析] 如图所示,设F′是椭圆的左焦点,连接AF′,PF′,则F′(﹣2,0),
∴|AF′|=eq \r(42+12)=eq \r(17).∵|PF|+|PF′|=2a=4eq \r(2),
∴|PA|+|PF|=|PA|+2a﹣|PF′|≤2a+|AF′|=4eq \r(2)+eq \r(17),
|PA|+|PF|=|PA|+2a﹣|PF′|=2a﹣(|PF′|﹣|PA|)≥2a﹣|AF′|=4eq \r(2)﹣eq \r(17).
∴|PA|+|PF|的取值范围是[4eq \r(2)﹣eq \r(17),4eq \r(2)+eq \r(17) ].
[答案] [4eq \r(2)﹣eq \r(17),4eq \r(2)+eq \r(17) ]
[方法技巧] 椭圆定义应用的类型及方法
[针对训练]
1.(多选)(2021·日照模拟)已知P是椭圆eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1上一点,椭圆的左、右焦点分别为F1,F2,且cs∠F1PF2=eq \f(1,3),则( )
A.△PF1F2的周长为12 B.S△PF1F2=2eq \r(2)
C.点P到x轴的距离为eq \f(2\r(10),5) D.eq \(PF1,\s\up7(―→))·eq \(PF2,\s\up7(―→))=2
解析:选BCD 由椭圆方程知a=3,b=2,所以c=eq \r(5),所以|PF1|+|PF2|=6,于是△PF1F2的周长为2a+2c=6+2eq \r(5),故A选项错误;
在△PF1F2中,由余弦定理可得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2﹣2|PF1||PF2|cs∠F1PF2=(|PF1|+|PF2|)2﹣2|PF1||PF2|﹣2|PF1|·|PF2|cs∠F1PF2,
所以20=36﹣2|PF1|·|PF2|﹣eq \f(2,3)|PF1||PF2|,解得|PF1||PF2|=6,
故S△PF1F2=eq \f(1,2)|PF1||PF2|sin∠F1PF2=eq \f(1,2)×6×eq \f(2\r(2),3)=2eq \r(2),故B选项正确;
设点P到x轴的距离为d,则S△PF1F2=eq \f(1,2)|F1F2|·d=eq \f(1,2)×2eq \r(5)d=2eq \r(2),解得d=eq \f(2\r(10),5),故C选项正确;
eq \(PF1,\s\up7(―→))·eq \(PF2,\s\up7(―→))=|eq \(PF1,\s\up7(―→))|·|eq \(PF2,\s\up7(―→))|cs∠F1PF2=6×eq \f(1,3)=2,故D选项正确.
考点二 椭圆的标准方程
[例1] 过点(eq \r(3),﹣eq \r(5)),且与椭圆eq \f(y2,25)+eq \f(x2,9)=1有相同焦点的椭圆的标准方程为( )
A.eq \f(x2,20)+eq \f(y2,4)=1 B.eq \f(x2,2\r(5))+eq \f(y2,4)=1 C.eq \f(y2,20)+eq \f(x2,4)=1 D.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,2\r(5))=1
[解析] 法一:定义法
椭圆eq \f(y2,25)+eq \f(x2,9)=1的焦点为(0,﹣4),(0,4),即c=4.
由椭圆的定义知,2a=eq \r(\r(3)-02+-\r(5)+42)+eq \r(\r(3)-02+-\r(5)-42),
解得a=2eq \r(5).由c2=a2﹣b2,可得b2=4.
所以所求椭圆的标准方程为eq \f(y2,20)+eq \f(x2,4)=1.故选C.
法二:待定系数法
设所求椭圆方程为eq \f(y2,25+k)+eq \f(x2,9+k)=1(k>﹣9),将点(eq \r(3),﹣eq \r(5))的坐标代入,
可得eq \f(-\r(5)2,25+k)+eq \f(\r(3)2,9+k)=1,解得k=﹣5,所以所求椭圆的标准方程为eq \f(y2,20)+eq \f(x2,4)=1.故选C.
[答案] C
[例2] 如图,已知椭圆C的中心为原点O,F(﹣5,0)为C的左焦点,P为C上一点,满足|OP|=|OF|且|PF|=6,则椭圆C的标准方程为( )
A.eq \f(x2,36)+eq \f(y2,16)=1 B.eq \f(x2,40)+eq \f(y2,15)=1 C.eq \f(x2,49)+eq \f(y2,24)=1 D.eq \f(x2,45)+eq \f(y2,20)=1
[解析] 由题意可得c=5,设右焦点为F′,连接PF′(图略),由|OP|=|OF|=|OF′|知,
∠PFF′=∠FPO,∠OF′P=∠OPF′,∴∠PFF′+∠OF′P=∠FPO+∠OPF′,
∴∠FPO+∠OPF′=90°,即PF⊥PF′.在Rt△PFF′中,由勾股定理,
得|PF′|=eq \r(|FF′|2-|PF|2)=eq \r(102-62)=8,由椭圆的定义,得|PF|+|PF′|=2a=6+8=14,
从而a=7,a2=49,于是b2=a2﹣c2=49﹣25=24,∴椭圆C的方程为eq \f(x2,49)+eq \f(y2,24)=1,故选C.
[答案] C
[方法技巧] 求椭圆标准方程的2种常用方法
[针对训练]
1.若直线x﹣2y+2=0经过椭圆的一个焦点和一个顶点,则该椭圆的标准方程为( )
A.eq \f(x2,5)+y2=1 B.eq \f(x2,4)+y2=1 C.eq \f(x2,5)+y2=1或eq \f(x2,4)+eq \f(y2,5)=1 D.以上答案都不正确
解析:选C 直线与坐标轴的交点为(0,1),(﹣2,0),由题意知当焦点在x轴上时,c=2,b=1,
所以a2=5,所求椭圆的标准方程为eq \f(x2,5)+y2=1;当焦点在y轴上时,b=2,c=1,所以a2=5,
所求椭圆的标准方程为eq \f(y2,5)+eq \f(x2,4)=1.
2.一个椭圆的中心在原点,焦点F1,F2在x轴上,P(2,eq \r(3))是椭圆上一点,且|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差数列,则椭圆的方程为( )
A.eq \f(x2,8)+eq \f(y2,6)=1 B.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,6)=1 C.eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1 D.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,4)=1
解析:选A 设椭圆的标准方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0).由点P(2,eq \r(3))在椭圆上知eq \f(4,a2)+eq \f(3,b2)=1.
又|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差数列,则|PF1|+|PF2|=2|F1F2|,即2a=2·2c,eq \f(c,a)=eq \f(1,2),又c2=a2﹣b2,联立得a2=8,b2=6.所以椭圆方程为eq \f(x2,8)+eq \f(y2,6)=1.
考点三 椭圆的几何性质
考法(一) 求椭圆的离心率
[例1] (1)已知椭圆方程为eq \f(x2,a)+eq \f(y2,b)=1,且a,b,a+b成等差数列,a,b,ab成等比数列,则此椭圆的离心率为( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(\r(3),3) C.eq \f(\r(2),2) D.eq \f(\r(3),2)
(2)过椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a>b>0))的左焦点F的直线过C的上端点B,且与椭圆相交于点A,若eq \(BF,\s\up7(―→))=3eq \(FA,\s\up7(―→)),则C的离心率为( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(\r(3),3) C.eq \f(\r(3),2) D.eq \f(\r(2),2)
[解析] (1)因为a,b,a+b成等差数列,所以2b=a+a+b,即b=2a,又因为a,b,ab成等比数列,b≠0,a≠0,所以b2=a·ab,即b=a2,所以a=2,b=4,椭圆方程为eq \f(x2,2)+eq \f(y2,4)=1,c=eq \r(4-2)=eq \r(2),所以离心率e=eq \f(\r(2),2).故选C.
(2)由题意可得B(0,b),F(﹣c,0),由eq \(BF,\s\up7(―→))=3eq \(FA,\s\up7(―→)),得Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(4,3)c,-\f(b,3))),
又点A在椭圆上,则eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(4,3)c))2,a2)+eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(b,3)))2,b2)=1,整理可得eq \f(16,9)·eq \f(c2,a2)=eq \f(8,9),∴e2=eq \f(c2,a2)=eq \f(1,2),e=eq \f(\r(2),2).故选D.
[答案] (1)C (2)D
[方法技巧]
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.
[提醒] 在解关于离心率e的二次方程时,要注意利用椭圆的离心率e∈(0,1)进行根的取舍,否则将产生增根.
考法(二) 求椭圆的离心率的范围
[例2] 已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1 (a>b>0),直线y=x与椭圆相交于A,B两点,若椭圆上存在异于A,B两点的点P使得kPA·kPB∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3),0)),则离心率e的取值范围为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(6),3))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(6),3),1)) C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(2,3))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3),1))
[解析] 设P(x0,y0),直线y=x过原点,由椭圆的对称性设A(x1,y1),B(﹣x1,﹣y1),
kPAkPB=eq \f(y0-y1,x0-x1)×eq \f(y0+y1,x0+x1)=eq \f(y\\al(2,0)-y\\al(2,1),x\\al(2,0)-x\\al(2,1)).又eq \f(x\\al(2,0),a2)+eq \f(y\\al(2,0),b2)=1,eq \f(x\\al(2,1),a2)+eq \f(y\\al(2,1),b2)=1,两式做差,
代入上式得kPAkPB=﹣eq \f(b2,a2)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3),0)),故0
[方法技巧] 求椭圆离心率范围的2种方法
[针对训练]
1.(多选)已知椭圆C:16x2+25y2=400,则下述正确的是( )
A.椭圆C的长轴长为10
B.椭圆C的两个焦点分别为(0,﹣3)和(0,3)
C.椭圆C的离心率等于eq \f(3,5)
D.若过椭圆的焦点且与长轴垂直的直线l与椭圆C交于P,Q,则|PQ|=eq \f(32,5)
解析:选ACD ∵16x2+25y2=400,∴eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1,
∴a=5,b=4,c=3,e=eq \f(c,a)=eq \f(3,5),∴长轴长2a=10,故A、C正确,B错误.
对于选项D,|PQ|=eq \f(2b2,a)=eq \f(32,5),正确.故选A、C、D.
2.已知椭圆E:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),直线l过焦点且倾斜角为eq \f(π,4),以椭圆的长轴为直径的圆截l所得的弦长等于椭圆的焦距,则椭圆的离心率为( )
A.eq \f(\r(2),3) B.eq \f(\r(3),3) C.eq \f(\r(5),3) D.eq \f(\r(6),3)
解析:选D 直线l的方程为y=x±c,以椭圆的长轴为直径的圆截l所得的弦为AB,AB=2c,设OC⊥AB,垂足为C,则OC=eq \f(|±c|,\r(2))=eq \f(\r(2),2)c,在Rt△OAC中,OA2=AC2+OC2⇒a2=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)AB))2+eq \f(1,2)c2⇒a2=eq \f(3,2)c2⇒c=eq \f(\r(6),3)a⇒e=eq \f(\r(6),3),故选D.
eq \a\vs4\al([课时跟踪检测])
一、基础练——练手感熟练度
1.(多选)已知曲线C:mx2+ny2=1.( )
A.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在y轴上
B.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在x轴上
C.若m=n>0,则C是圆,其半径为eq \r(n)
D.若m=0,n>0,则C是两条直线
解析:选AD ∵mx2+ny2=1,∴eq \f(x2,\f(1,m))+eq \f(y2,\f(1,n))=1,若m>n>0,∴0<eq \f(1,m)<eq \f(1,n),∴C是椭圆,且焦点在y轴上,故A正确,B错误.若m=n>0,则x2+y2=eq \f(1,n),C是圆,半径为eq \f(1,\r(n)),C错误.若m=0,n>0,∴y2=eq \f(1,n),∴y=±eq \f(\r(n),n),则C是两条直线,D正确.故选A、D.
2.已知椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的离心率为eq \f(1,2),则( )
A.a2=2b2 B.3a2=4b2 C.a=2b D.3a=4b
解析:选B 因为椭圆的离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(1,2),所以a2=4c2.又a2=b2+c2,所以3a2=4b2.
3.已知焦点在y轴上的椭圆 eq \f(x2,10)+eq \f(y2,m)=1的长轴长为8,则m=( )
A.4 B.8 C.16 D.18
解析:选C 椭圆的焦点在y轴上,则m=a2.由长轴长2a=8得a=4,所以m=16.故选C.
4.已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为eq \f(\r(3),3),过F2的直线l交C于A,B两点,若△AF1B的周长为4eq \r(3),则C的方程为( )
A.eq \f(x2,3)+eq \f(y2,2)=1 B.eq \f(x2,3)+y2=1 C.eq \f(x2,12)+eq \f(y2,8)=1 D.eq \f(x2,12)+eq \f(y2,4)=1
解析:选A ∵△AF1B的周长为4eq \r(3),∴由椭圆的定义可知4a=4eq \r(3),
∴a=eq \r(3),∵e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(3),3),∴c=1,∴b2=a2﹣c2=2,∴C的方程为eq \f(x2,3)+eq \f(y2,2)=1,故选A.
5.椭圆eq \f(x2,m2+1)+eq \f(y2,m2)=1(m>0)的焦点为F1,F2,上顶点为A,若∠F1AF2=eq \f(π,3),则m=( )
A.1 B.eq \r(2) C.eq \r(3) D.2
解析:选C ∵c=eq \r(m2+1-m2)=1,b=m,由∠F1AF2=eq \f(π,3),得∠F1AO=eq \f(π,6),
∴tan∠F1AO=eq \f(1,m)=eq \f(\r(3),3),解得m=eq \r(3),故选C.
6.已知F1,F2是椭圆C的两个焦点,P是C上的一点.若PF1⊥PF2,且∠PF2F1=60°,则C的离心率为( )
A.1﹣eq \f(\r(3),2) B.2﹣eq \r(3) C.eq \f(\r(3)-1,2) D.eq \r(3)﹣1
解析:选D 由题设知∠F1PF2=90°,∠PF2F1=60°,|F1F2|=2c,所以|PF2|=c,|PF1|=eq \r(3)c.由椭圆的定义得|PF1|+|PF2|=2a,即eq \r(3)c+c=2a,所以(eq \r(3)+1)c=2a,故椭圆C的离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(2,\r(3)+1)=eq \r(3)﹣1.故选D.
二、综合练——练思维敏锐度
1.椭圆以x轴和y轴为对称轴,经过点(2,0),长轴长是短轴长的2倍,则椭圆的标准方程为( )
A.eq \f(x2,4)+y2=1 B.eq \f(y2,16)+eq \f(x2,4)=1
C.eq \f(x2,4)+y2=1或eq \f(y2,16)+eq \f(x2,4)=1 D.eq \f(x2,4)+y2=1或eq \f(y2,4)+x2=1
解析:选C 由题意知,椭圆的长轴长是短轴长的2倍,即a=2b.因为椭圆经过点(2,0),所以若焦点在x轴上,则a=2,b=1,椭圆的标准方程为eq \f(x2,4)+y2=1;若焦点在y轴上,则a=4,b=2,椭圆的标准方程为eq \f(y2,16)+eq \f(x2,4)=1,故选C.
2.设F1,F2分别是椭圆eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1的左、右焦点,P为椭圆上一点,M是F1P的中点,|OM|=3,则P点到椭圆左焦点的距离为( )
A.4 B.3 C.2 D.5
解析:选A 连接PF2,由题意知,a=5,在△PF1F2中,|OM|=eq \f(1,2)|PF2|=3,∴|PF2|=6,∴|PF1|=2a﹣|PF2|=10﹣6=4.故选A.
3.与椭圆9x2+4y2=36有相同焦点,且短轴长为2的椭圆的标准方程为( )
A.eq \f(x2,2)+eq \f(y2,4)=1 B.x2+eq \f(y2,6)=1 C.eq \f(x2,6)+y2=1 D.eq \f(x2,8)+eq \f(y2,5)=1
解析:选B 椭圆9x2+4y2=36可化为eq \f(x2,4)+eq \f(y2,9)=1,可知焦点在y轴上,焦点坐标为(0,±eq \r(5)),
故可设所求椭圆方程为eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0),则c=eq \r(5).又2b=2,即b=1,所以a2=b2+c2=6,
则所求椭圆的标准方程为x2+eq \f(y2,6)=1.
4.直线l经过椭圆的一个顶点和一个焦点,若椭圆中心到l的距离为其短轴长的eq \f(1,4),则该椭圆的离心率为( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(1,2) C.eq \f(2,3) D.eq \f(3,4)
解析:选B 不妨设直线l经过椭圆的一个顶点B(0,b)和一个焦点F(c,0),则直线l的方程为eq \f(x,c)+eq \f(y,b)=1,即bx+cy﹣bc=0.由题意知eq \f(|-bc|,\r(b2+c2))=eq \f(1,4)×2b,解得eq \f(c,a)=eq \f(1,2),即e=eq \f(1,2).故选B.
5.(多选)设椭圆eq \f(x2,9)+eq \f(y2,3)=1的右焦点为F,直线y=m(0
B.△ABF的周长的取值范围是[6,12]
C.当m=eq \r(2)时,△ABF为直角三角形
D.当m=1时,△ABF的面积为eq \r(6)
解析:选AD 设椭圆的左焦点为F′,则|AF′|=|BF|,
∴|AF|+|BF|=|AF|+|AF′|=6为定值,A正确;△ABF的周长为|AB|+|AF|+|BF|,
∵|AF|+|BF|为定值6,|AB|的取值范围是(0,6),∴△ABF的周长的取值范围是(6,12),B错误;
将y=eq \r(2)与椭圆方程联立,可解得A(﹣eq \r(3),eq \r(2)),B(eq \r(3),eq \r(2)),
又∵F(eq \r(6),0),∴BA―→·eq \(BF,\s\up7(―→))=(﹣2eq \r(3),0)·(eq \r(6)﹣eq \r(3),﹣eq \r(2))=6﹣6eq \r(2)<0,∴△ABF不是直角三角形,C错误;将y=1与椭圆方程联立,解得A(﹣eq \r(6),1),B(eq \r(6),1),∴S△ABF=eq \f(1,2)×2eq \r(6)×1=eq \r(6),D正确.
6.已知O为坐标原点,点F1,F2分别为椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的左、右焦点,A为椭圆C上的一点,且AF2⊥F1F2,AF1与y轴交于点B,则eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(OB))的值为( )
A.eq \f(3,4) B.eq \f(3,2) C.eq \f(5,4) D.eq \f(5,2)
解析:选A 由AF2⊥F1F2,可知eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(AF2))=eq \f(b2,a)=eq \f(3,2),∵OB∥AF2且O为F1F2中点,∴eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(OB))=eq \f(1,2)eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(AF2))=eq \f(3,4).
7.与圆C1:(x+3)2+y2=1外切,且与圆C2:(x﹣3)2+y2=81内切的动圆圆心P的轨迹方程为________.
解析:设动圆的半径为r,圆心为P(x,y),则有|PC1|=r+1,|PC2|=9﹣r.所以|PC1|+|PC2|=10>|C1C2|=6,即P在以C1(﹣3,0),C2(3,0)为焦点,长轴长为10的椭圆上,得点P的轨迹方程为eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1.
答案:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1
8.设F1,F2是椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的两个焦点,P为椭圆C上的一个点,且PF1⊥PF2,若△PF1F2的面积为9,周长为18,则椭圆C的方程为________.
解析:∵PF1⊥PF2,∴△PF1F2为直角三角形,
又知△PF1F2的面积为9,∴eq \f(1,2)|PF1|·|PF2|=9,得|PF1|·|PF2|=18.
在Rt△PF1F2中,由勾股定理得|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,由椭圆定义知|PF1|+|PF2|=2a,
∴(|PF1|+|PF2|)2﹣2|PF1||PF2|=|F1F2|2,即4a2﹣36=4c2,∴a2﹣c2=9,即b2=9,又知b>0,∴b=3,
∵△PF1F2的周长为18,∴2a+2c=18,即a+c=9,①又知a2﹣c2=9,∴a﹣c=1.②
由①②得a=5,c=4,∴所求的椭圆方程为eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1.
答案:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1
9.已知椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),点P是椭圆在第一象限上的点,F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,O是坐标原点,过F2作∠F1PF2的外角的平分线的垂线,垂足为A,若|OA|=2b,则椭圆的离心率为________.
解析:如图,延长F2A交F1P于点M,由题意可知|PM|=|PF2|,
由椭圆定义可知|PF1|+|PF2|=2a,
故有|PF1|+|PM|=|MF1|=2a.连接OA,知OA是△F1F2M的中位线,
∴|OA|=eq \f(1,2)|MF1|=a,由|OA|=2b,得2b=a,则a2=4b2=4(a2﹣c2),
即c2=eq \f(3,4)a2,∴e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(3),2).
答案:eq \f(\r(3),2)
10.设椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,上、下顶点分别为A,B,直线AF2与该椭圆交于A,M两点.若∠F1AF2=90°,则直线BM的斜率为________.
解析:∵∠F1AF2=90°,∴a=eq \r(2)b,即椭圆方程为eq \f(x2,2b2)+eq \f(y2,b2)=1.
设Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m,n)),Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,b)),Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,-b)),且eq \f(m2,2b2)+eq \f(n2,b2)=1,即n2﹣b2=﹣eq \f(m2,2),
kAMkBM=eq \f(n-b,m)·eq \f(n+b,m)=eq \f(n2-b2,m2)=eq \f(-\f(m2,2),m2)=﹣eq \f(1,2),又kAM=﹣1,∴kBM=eq \f(1,2).
答案:eq \f(1,2)
11.已知椭圆C:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,m2)=1(0
(2)若点P在C上,点Q在直线x=6上,且|BP|=|BQ|,BP⊥BQ,求△APQ的面积.
解:(1)由题设可得eq \f(\r(25-m2),5)=eq \f(\r(15),4),解得m2=eq \f(25,16),所以C的方程为eq \f(x2,25)+eq \f(y2,\f(25,16))=1.
(2)设P(xP,yP),Q(6,yQ),根据对称性可设yQ>0,由题意知yP>0.
由已知可得B(5,0),直线BP的方程为y=﹣eq \f(1,yQ)(x﹣5),
所以|BP|=yPeq \r(1+y\\al(2,Q)),|BQ|=eq \r(1+y\\al(2,Q)).
因为|BP|=|BQ|,所以yP=1,将yP=1代入C的方程,解得xP=3或﹣3.
由直线BP的方程得yQ=2或8.
所以点P,Q的坐标分别为P1(3,1),Q1(6,2);P2(﹣3,1),Q2(6,8).
|P1Q1|=eq \r(10),直线P1Q1的方程为y=eq \f(1,3)x,点A(﹣5,0)到直线P1Q1的距离为eq \f(\r(10),2),
故△AP1Q1的面积为eq \f(1,2)×eq \f(\r(10),2)×eq \r(10)=eq \f(5,2);
|P2Q2|=eq \r(130),直线P2Q2的方程为y=eq \f(7,9)x+eq \f(10,3),点A到直线P2Q2的距离为eq \f(\r(130),26),
故△AP2Q2的面积为eq \f(1,2)×eq \f(\r(130),26)×eq \r(130)=eq \f(5,2).
综上,△APQ的面积为eq \f(5,2).
标准方程
eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)
eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=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:(0,0)
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)
离心率
e=eq \f(c,a),且e∈(0,1)
a,b,c的关系
c2=a2﹣b2
求方程
通过对题设条件分析、转化后,能够明确动点满足椭圆的定义,便可直接求解其轨迹方程
焦点三角形问题
利用定义求焦点三角形的周长和面积.解决焦点三角形问题常利用椭圆的定义、正弦定理或余弦定理,其中|PF1|+|PF2|=2a两边平方是常用技巧
求最值
抓住|PF1|与|PF2|之和为定值,可联系到利用基本不等式求|PF1|·|PF2|的最值;利用定义|PF1|+|PF2|=2a转化或变形,借助三角形性质求最值
定义法
根据椭圆的定义,确定a2,b2的值,结合焦点位置可写出椭圆方程
待定系
数法
若焦点位置明确,则可设出椭圆的标准方程,结合已知条件求出a,b;若焦点位置不明确,则需要分焦点在x轴上和y轴上两种情况讨论,也可设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B)
方法
解读
适合题型
几何法
利用椭圆的几何性质,设P(x0,y0)为椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)上一点,则|x0|≤a,a﹣c≤|PF1|≤a+c等,建立不等关系,或者根据几何图形的临界情况建立不等关系
题设条件有明显的几何关系
直接法
根据题目中给出的条件或根据已知条件得出不等关系,直接转化为含有a,b,c的不等关系式
题设条件直接有不等关系
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