高中数学解析几何专题之椭圆(汇总解析版)

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椭圆解析几何-高中数学课件-第5节

第八章平面解析几何INNOVATIVE DESIGN第5节　椭　圆考试要求1.理解椭圆的定义、几何图形、标准方程.2.掌握椭圆的简单几何性质(范围、对称性、顶点、离心率).3.掌握椭圆的简单应用.内容索引考点突破题型剖析分层精练巩固提升知识诊断基础夯实Z H I S H I Z H E N D U A N J I C H U H A N G S H I知识诊断基础夯实11.椭圆的定义(1)平面内与两个定点F 1，F 2的距离的和等于常数(大于|F 1F 2|)的点的轨迹叫做______.这两个定点叫做椭圆的______，两焦点间的距离叫做椭圆的______，焦距的一半称为半焦距.(2)其数学表达式：集合P ＝{M ||MF 1|＋|MF 2|＝2a }，|F 1F 2|＝2c ，其中a ＞0，c ＞0，且a ，c 为常数：①若________，则集合P 为椭圆；②若________，则集合P 为线段；③若________，则集合P 为空集.知识梳理椭圆焦点焦距a ＞c a ＝c a ＜c2.椭圆的标准方程和几何性质2a2b2c(0，1)a2－b2[常用结论]诊断自测1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)××√√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.(选修一P 115习题3.1T6改编)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 |，根据椭圆的定义知，点Q 的轨迹是以O ，A 为焦点，r 为长轴长的椭圆.A又2a＝2(2b)，即a＝2b，则有a2－b2＝3b2＝c2＝3，解得a2＝4，b2＝1，K A O D I A N T U P O T I X I N G P O U X I考点突破题型剖析2考点一　椭圆的定义及应用C(2)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__________________.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，椭圆定义的应用技巧(1)椭圆定义的应用主要有：求椭圆的标准方程，求焦点三角形的周长、面积及弦长、最值和离心率等.(2)通常将定义和余弦定理结合使用求解关于焦点三角形的周长和面积问题.C得|MF1|＋|MF2|＝2×3＝6，当且仅当|MF1|＝|MF2|＝3时等号成立.(2)若△ABC的两个顶点为A(－3，0)，B(3，0)，△ABC周长为16，则顶点C的轨迹方程为_______________________.解析　由题知点C到A，B两点的距离之和为10，故C的轨迹为以A(－3，0)，B(3，0)为焦点，长轴长为10的椭圆，故2a＝10，c＝3，b2＝a2－c2＝16.又A，B，C三点不能共线，考点二　椭圆的标准方程例2求满足下列各条件的椭圆的标准方程：(1)长轴是短轴的3倍且经过点A(3，0)；解　若焦点在x轴上，∵椭圆过点A(3，0)，∵2a＝3×2b，∴b＝1，若焦点在y轴上，∵椭圆过点A(3，0)，又2a＝3×2b，∴a＝9，解　设方程为mx2＋ny2＝1(m＞0，n＞0，m≠n)，求椭圆方程的方法：(1)定义法：根据题目所给条件确定动点的轨迹是否满足椭圆的定义.(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.BCD解析　依题意，当A为上顶点，F为右焦点时，B为左顶点，则|AF|＝a＝3，a＋c＝5，∴c＝2，又a2＝b2＋c2，b2＝5，当A为右顶点，F为右焦点，B为左顶点时，|BF|＝a＋c＝5，|AF|＝a－c＝3，当B为上顶点，F为右焦点，A为右顶点时，|BF|＝a＝5，|AF|＝a－c＝3，考点三　椭圆的简单几何性质角度1　离心率A易知|AF1|＝|F1F2|＝2c，在△AF1F2中，又|AF2|＝2a－|AF1|＝2a－2c，解析　∵△PF1F2为直角三角形，∴PF1⊥F1F2，又|PF1|＝|F1F2|＝2c，角度2　与椭圆几何性质有关的最值、范围问题C解析　若椭圆上存在点P，使得PF1⊥PF2，则以原点为圆心，F1F2为直径的圆与椭圆必有交点，D解析　设左焦点F0，连接F 0A ，F 0B ，则四边形AFBF 0为平行四边形.∵|AF |＋|BF |＝4，∴|AF |＋|AF 0|＝4，∴a ＝2.解析　由题知圆E的圆心为E(1，0)，半径为1.∵直线MN与圆E相切于点N，∴NE⊥MN，且|NE|＝1.设M(x0，y0)，FENCENGJINGLIAN GONGGUTISHENG分层精练巩固提升31.已知F 1，F 2是定点，|F 1F 2|＝6.若动点M 满足|MF 1|＋|MF 2|＝6，则动点M 的轨迹是( )A.直线B.线段C.圆D.椭圆解析　动点M 到F 1，F 2两点的距离之和等于6，而6正好等于两定点F 1，F 2的距离,则动点M 的轨迹是以F 1，F 2为端点的线段.B 【A级基础巩固】DBB所以所求椭圆的焦点在y轴上，且c2＝9－4＝5，C由题可知a＝2，即A(－2，0).又|NA|＝1，∠NAB＝60°，CCD△PF1F2的周长为2a＋2c＝4＋2＝6，故B不正确；在△PF1F2中，当P点移动到椭圆C的短轴端点处时，∠F1PF2最大，∴∠F1PF2＝60°＜90°，故C正确；∵a－c≤|PF1|≤a＋c，∴1≤|PF1|≤3，故D正确.。

高中数学期末备考：解析几何07椭圆第三定义含解析

第7讲：椭圆的第三定义1.基础知识：如图，椭圆22221(0)x y a b a b 上任意一点P 与过原点为中心的弦AB 的两端点A 、B 连线PA 、PB 与坐标轴不平行，则直线PA 、PB 的斜率之积PA PB k k 为定值22b a ．证明设(,)P x y ，11(,)A x y ，则11(,)B x y ．所以12222 b y a x ①1221221 b y a x ②由①－②得22122212b y y a x x ，所以22212212a b x x y y ，所以222111222111PA PBy y y y y y b k k x x x x x x a为定值．这条性质是圆的性质：圆上一点对直径所张成的角为直角在椭圆中的推广，它充分揭示了椭圆的本质属性.2.典例：(2019年高考数学课标全国Ⅱ卷理科)已知点2,0A ， 2,0B ，动点 ,M x y 满足直线AM 与BM 的斜率之积为12．记M 的轨迹为曲线C ．1求C 的方程，并说明C 是什么曲线；2过坐标原点的直线交C 于,P Q 两点，点P 在第一象限，PE x 轴，垂足为E ，连结QE 并延长交C 于点G ．i 证明：POG △是直角三角形； ii 求POG △面积的最大值．【详解】（1）直线AM 的斜率为(2)2y x x ，直线BM 的斜率为(2)2y x x ，由题意可知：22124,(2)222y y x y x x x ，所以曲线C 是以坐标原点为中心，焦点在x 轴上，不包括左右两顶点的椭圆，其方程为 221,242x y x ；（2）（i）设直线PQ 的方程为y kx ,由题意可知0k ,直线PQ 的方程与椭圆方程2224x y联立,即22,2 4.x y kx x y y或x y,点P 在第一象限，所以P Q ，因此点E的坐标为直线QE 的斜率为2QE kk，可得直线QE方程：2k y x，与椭圆方程联立，2222 4.k y x x y，消去y得，22222128(2)021k k x k （*），设点11(,)G x y ，显然Q和1x 是方程（*）的解所以有222112128212k k x x k QE方程中，得31yG的坐标为23，直线PG的斜率为;3322222(2)1642(2)PGk k k k k k k,因为1(1,PQ PG k k k k所以PQ PG ，因此PQG 是直角三角形；（ii）由（i）可知：P Q ，G 的坐标为23，PQ ，PG ,34218()2252PQGk k S k k 42'4228(1)(1)(232)(252)k k k k S k k ,因为0k ，所以当01k 时，'0S ，函数()S k 单调递增，当1k 时，'0S ，函数()S k 单调递减，因此当1k 时，函数()S k 有最大值，最大值为16(1)9S.。

解析几何专题1椭圆方程知识点及椭圆标准方程

高考数学-椭圆知识点一、椭圆的定义：（1）第一定义:平面内与两定点F2距离和等于常数2a （大于）的点的轨迹叫做椭圆（2）第二定义：平面上到定点的距离与到定直线的距离之比为常数e,当0 e 1时，点的轨迹是椭圆•椭圆上一点到焦点的距离可以转化为到准线的距离•椭圆定义的表达式：PF, PF22a 2a F,F20 ;M P| PF, PF22a, 2a F,F20 .二、椭圆方程1•椭圆的标准方程：2 2 2 2焦点在x轴:冷占1a b 0 ；焦点在y轴:吿x21 a b 0 .a b a ba是长半轴长，b是短半轴长，即焦点在长轴所在的数轴上，且满足a2 b2 c2.2. Ax2 By2 CA、B、C均不为零，且AB表示椭圆的条件为：Ax2 By2. x2y21C C，C C .A ~B所以只有A、B、C同号，且A B时，方程表示椭圆；当 C C时，椭圆的焦点在x轴上；A B当 C C时，椭圆的焦点在y轴上.A B2 2三、椭圆的几何性质（以笃笃1a b 0为例）a b1. 有限性：x a, y b说明椭圆位于直线x a和y b所围成的矩形里（封闭曲线）.该性质主要用于求最值、轨迹检验等问题.2. 对称性:关于原点、x轴、y轴对称。

3. 顶点（椭圆和它的对称轴的交点）有四个：A a,0、A2 a,0、B“ 0, b、B2 0,b .4. 长轴、短轴、焦距：A .A 2叫椭圆的长轴，A A 2a, a 是长半轴长;B 1B 2叫椭圆的短轴，BB 2 2b,b 是短半轴长. F 1F 2叫椭圆的焦距；为2c.5. 离心率（1）椭圆焦距与长轴的比e -a2 2 2（2） Rt OB 2F 2, B 2F 2 OB 2OF 2 ，即a 2 b 2 c 2.这是椭圆的特征三角形，并且cos OF 2B 2的值是椭圆的离心率.（3）椭圆的圆扁程度由离心率的大小确定，与焦点所在的坐标轴无关 .当e 接近于1时，c 越接近于a ，从而b .a 2c 2越小，椭圆越扁；当e 接近于0时，c 越接近于0，从而b 、、a 2 c 2 越大，椭圆越接近圆。

高中数学椭圆的性质及相关题目解析

高中数学椭圆的性质及相关题目解析椭圆是高中数学中一个重要的几何图形，它有着独特的性质和应用。

本文将从椭圆的定义、性质以及相关题目解析等方面进行阐述，帮助高中学生更好地理解和应用椭圆。

一、椭圆的定义与性质椭圆是平面上到两个定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点P的轨迹。

其中，F1和F2称为椭圆的焦点，线段F1F2的长度为2c，a和c之间的关系为a > c。

椭圆的长轴是通过焦点的直线段，长度为2a；短轴是与长轴垂直的直线段，长度为2b，且满足a > b > c。

椭圆的离心率e定义为e = c / a，离心率决定了椭圆的形状。

当e < 1时，椭圆是一个封闭曲线；当e = 1时，椭圆变成一个抛物线；当e > 1时，椭圆变成一个双曲线。

椭圆的焦点和准线的性质也是我们需要了解的。

焦点到椭圆上任意一点的距离之和等于椭圆的长轴长度，即PF1 + PF2 = 2a；准线是与长轴平行且过焦点的直线，焦点到准线的距离等于椭圆的离心率乘以焦点到椭圆上任意一点的距离，即PD =e * PF。

二、椭圆的相关题目解析1. 题目：已知椭圆的长轴长为10，短轴长为8，求椭圆的离心率。

解析：根据椭圆的定义，我们知道a = 5，b = 4。

将a和c的值代入离心率公式e = c / a，可得e = 4 / 5。

2. 题目：已知椭圆的焦点坐标分别为F1(-3, 0)和F2(3, 0)，且焦点到准线的距离为2，求椭圆的方程。

解析：根据椭圆的性质，焦点到准线的距离等于椭圆的离心率乘以焦点到椭圆上任意一点的距离，即2 = e * a。

由于焦点到准线的距离为2，而椭圆的长轴长度为2a，所以a = 1。

再根据焦点的坐标，可得椭圆的中心为O(0, 0)。

因此，椭圆的方程为x^2 + y^2 / 1^2 = 1，即x^2 + y^2 = 1。

3. 题目：已知椭圆的焦点坐标分别为F1(-2, 0)和F2(2, 0)，准线方程为x = 3，求椭圆的方程。

2020年高考数学(理)之解析几何高频考点04 椭圆及其性质附解析

解析几何04 椭圆及其性质一、具体目标：掌握椭圆的定义、标准方程和椭圆的简单几何性质，了解椭圆的参数方程．能处理与椭圆有关的问题.二、知识概述：1. 椭圆方程的第一定义：一个动点到两个定点的距离为一个常数（大于两定点之间的距离）则动点的轨迹就是椭圆.几何表示：()121222PF PF a a F F +=>.当()121222PF PF a a F F +=<无轨迹；当()121222=PF PF a a F F +=，以12,F F 为端点的线段.⑴①椭圆的标准方程：中心在原点，焦点在x 轴上：()222210x y a b a b +=>>.中心在原点，焦点在轴上：()222210y x a b a b+=>>.②一般方程：()2210,0Ax By A B +=>>.③椭圆的标准参数方程：的参数方程为（一象限应是属于02πθ<<）.⑵①顶点：或.②轴：对称轴：x 轴，轴；长轴长，短轴长. ③焦点：或.④焦距：.⑤准线：或.⑥离心率：()01c e e a=<<.⑦焦点半径：i. 设为椭圆()222210x y a b a b+=>>上的一点，为左、右焦点，则 y 12222=+b y a x ⎩⎨⎧==θθsin cos b y a x θ),0)(0,(b a ±±)0,)(,0(b a ±±y a 2b 2)0,)(0,(c c -),0)(,0(c c -2221,2b a c c F F -==c a x 2±=c a y 2±=),(00y x P 21,F F 【考点讲解】⇒-=+=0201,ex a PF ex a PF由椭圆方程的第二定义可以推出.ii.设为椭圆()222210x y a b b a+=>>上的一点，为上、下焦点，则由椭圆方程的第二定义可以推出.由椭圆第二定义可知：()210000a PF e x a ex x c ⎛⎫=+=+< ⎪⎝⎭()220000a PF e x ex a x c ⎛⎫=-=-> ⎪⎝⎭归结起来为“左加右减”.注意：椭圆参数方程的推导：得方程的轨迹为椭圆. ⑧通径：垂直于x 轴且过焦点的弦叫做通经.坐标：和⑶共离心率的椭圆系的方程：椭圆()222210x y a b a b+=>>的离心率是，方程是大于0的参数，0a b >>的离心率也是我们称此方程为共离心率的椭圆系方程. ⑸若P 是椭圆：上的点.为焦点，若，则的面积为（用余弦定理与可得）. 若是双曲线，则面积为.（6）椭圆的标准方程和几何性质－a ≤x ≤a －b ≤x ≤b 对称轴：坐标轴对称中心：原点 A (－a,0)，A (a,0) A (0，－a )，A (0，a ) ),(00y x P 21,F F →)sin ,cos (θθb a N ),(2222a b c a b d -=),(2ab c )(22b a c a c e -==tt b y a x (2222=+ace =12222=+b y a x 21,F F θ=∠21PF F 21F PF ∆2tan2θb a PF PF 221=+2cot 2θ⋅b ⇒-=+=0201,ey a PF ey a PF1.【2019年高考全国Ⅰ卷】已知椭圆C 的焦点为121,01,0F F -()，()，过F 2的直线与C 交于A ，B 两点．若22||2||AF F B =，1||||AB BF =，则C 的方程为（）A ．2212x y += B ．22132x y += C ．22143x y += D ．22154x y += 【解析】本题考查椭圆标准方程及其简单性质.法一：如图，由已知可设2F B n =，则212,3AF n BF AB n ===，由椭圆的定义有121224,22a BF BF n AF a AF n =+=∴=-=．在1AF B △中，由余弦定理推论得22214991cos 2233n n n F AB n n +-∠==⋅⋅．在12AF F △中，由余弦定理得2214422243n n nn +-⋅⋅⋅=，解得2n =． 22224312,a n a b a c ∴==∴=∴=-=-=∴所求椭圆方程为22132x y +=，故选B ．法二：由已知可设2F B n =，则212,3AF n BF AB n ===，由椭圆的定义有121224,22a BF BF n AF a AF n =+=∴=-=．在12AF F △和12BF F △中，由余弦定理得2221222144222cos 4422cos 9n n AF F n n n BF F n ⎧+-⋅⋅⋅∠=⎨+-⋅⋅⋅∠=⎩，又2121,AF F BF F ∠∠互补，2121cos cos 0AF F BF F ∴∠+∠=，两式消去2121cos cos AF F BF F ∠∠,，得【真题分析】223611n n +=，解得2n =．22224312,a n a b a c ∴==∴=∴=-=-=∴所求椭圆方程为22132x y +=，故选B ．【答案】B2.【2019年高考全国Ⅱ卷理数】若抛物线y 2=2px (p >0)的焦点是椭圆2231x y pp+=的一个焦点，则p =（）A ．2B ．3C ．4D ．8【解析】本题主要考查抛物线与椭圆的几何性质.因为抛物线22(0)y px p =>的焦点(,0)2p是椭圆2231x y pp +=的一个焦点，所以23()2pp p -=，解得8p =，故选D ．【答案】D3.【2019年高考北京卷理数】已知椭圆2222 1x y a b+=（a ＞b ＞0）的离心率为12，则（）A ．a 2=2b 2B ．3a 2=4b 2C ．a =2bD ．3a =4b【解析】本题考查椭圆的标准方程与几何性质.椭圆的离心率2221,2c e c a b a ===-，化简得2234a b =，故选B. 【答案】B4.【2018年高考全国Ⅰ卷文数】已知椭圆C ：22214x y a +=的一个焦点为(20)，，则C 的离心率为（）A ．13 B ．12 C ．2 D ．3【解析】本题主要考查椭圆的方程及离心率.由题可得2c =，因为24b =，所以2228a b c =+=，即a =所以椭圆C 的离心率2e ==，故选C ．【答案】C5．【2018年高考全国Ⅰ卷文数】已知1F ，2F 是椭圆C 的两个焦点，P 是C 上的一点，若12PF PF ⊥，且2160PF F∠=︒，则C的离心率为（）A．312-B．23-C．312-D．31-【解析】本题主要考查椭圆的定义和简单的几何性质.在12F PF△中，122190,60F PF PF F∠=∠=︒o，设2PF m=，则12122,c F F m PF===，又由椭圆定义可知1221)a PF PF m=+=，则212c cea a====，故选D．【答案】D6.【2018年高考全国Ⅱ理数】已知1F，2F是椭圆22221(0)x yC a ba b+=>>：的左、右焦点，A是C的左顶点，点P在过A且斜率为3的直线上，12PF F△为等腰三角形，12120F F P∠=︒，则C的离心率为（）A．23B．12C．13D．14【解析】因为12PF F△为等腰三角形，12120F F P∠=︒，所以212||2||PF F F c==，由AP的斜率为6可得2tan6PAF∠=，所以2sin PAF∠=，2cos PAF∠=，由正弦定理得2222sinsinPF PAFAF APF∠=∠，所以2225sin()3ca c PAF==+-∠，所以4a c=，14e=，故选D．【答案】D7.【2017年高考全国Ⅰ卷文数】设A，B是椭圆C：2213x ym+=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,)+∞U B．[9,)+∞U C．(0,1][4,)+∞U D．[4,)+∞U【解析】本题考查的是以椭圆知识为背景的求参数范围的问题．解答问题时要利用条件确定ba,的关系，要借助题设条件ο120=∠AMB 转化为360tan =≥οba，简化求解过程. 当03m <<时，焦点在x 轴上，要使C 上存在点M 满足120AMB ∠=o ，则tan 60a b ≥=o≥，得01m <≤；当3m >时，焦点在y 轴上，要使C 上存在点M 满足120AMB ∠=o ，则tan 60ab≥=o≥，得9m ≥，故m 的取值范围为(0,1][9,)+∞U ，故选A ．【答案】A8.【2019年高考浙江卷】已知椭圆22195x y +=的左焦点为F ，点P 在椭圆上且在x 轴的上方，若线段PF 的中点在以原点O 为圆心，OF 为半径的圆上，则直线PF 的斜率是___________．【解析】本题主要考查椭圆的标准方程、椭圆的几何性质、圆的方程与性质的应用.方法1：如图，设F 1为椭圆右焦点.由题意可知||=|2OF OM |=c =，由中位线定理可得12||4PF OM ==，设(,)P x y ，可得22(2)16x y -+=，与方程22195x y +=联立，可解得321,22x x =-=（舍），又点P 在椭圆上且在x 轴的上方，求得32P ⎛- ⎝⎭，所以212PF k ==方法2：（焦半径公式应用）由题意可知|2OF |=|OM |=c =，由中位线定理可得12||4PF OM ==，即342p p a ex x -=⇒=-，从而可求得3,22P ⎛- ⎝⎭，所以212PFk ==9.【2019年高考全国Ⅲ卷】设12F F ，为椭圆C :22+13620x y =的两个焦点，M 为C 上一点且在第一象限.若12MF F △为等腰三角形，则M 的坐标为___________.【解析】本题考查椭圆标准方程及其简单性质，解答本题时，根据椭圆的定义分别求出12MF MF 、，设出M 的坐标，结合三角形面积可求出M 的坐标.由已知可得2222236,20,16,4a b c a b c ==∴=-=∴=，11228MF F F c ∴===，∴24MF =．设点M 的坐标为()()0000,0,0x y x y >>，则121200142MF F S F F y y =⋅⋅=△，又1201442MF F S y =⨯=∴=△0y，22013620x ∴+=，解得03x =（03x =-舍去），M \的坐标为(．【答案】(10.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】已知12,F F 是椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的两个焦点，P 为C 上一点，O 为坐标原点．（1）若2POF △为等边三角形，求C 的离心率；（2）如果存在点P ，使得12PF PF ⊥，且12F PF △的面积等于16，求b 的值和a 的取值范围．【解析】本题主要考查利用椭圆的性质来求椭圆的离心率，以及椭圆中存在定点满足题中条件的问题，（1）连结1PF ，由2POF △为等边三角形可知在12F PF △中，1290F PF ∠=︒，2PF c =，1PF =，于是1221)a PF PF c =+=，故C的离心率是1ce a==. （2）由题意可知，满足条件的点(,)P x y 存在．当且仅当1||2162y c ⋅=，1y y x c x c ⋅=-+-，22221x y a b+=，即||16c y =，① 222x y c +=，② 22221x y a b+=，③由②③及222a b c =+得422b y c =，又由①知22216y c=，故4b =．由②③得()22222a x c b c=-，所以22c b ≥，从而2222232,a b c b =+≥=故a ≥当4b =，a ≥存在满足条件的点P ．所以4b =，a的取值范围为)+∞．【答案】（11；（2）4b =，a的取值范围为)+∞.11.【2019年高考天津卷文数】设椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的左焦点为F ，左顶点为A ，上顶点为B .|2||OA OB =（O 为原点）.（1）求椭圆的离心率；（2）设经过点F 且斜率为34的直线l 与椭圆在x 轴上方的交点为P ，圆C 同时与x 轴和直线l 相切，圆心C 在直线x =4上，且OC AP ∥，求椭圆的方程.【解析】本小题主要考查椭圆的标准方程和几何性质、直线方程、圆等基础知识.（1）设椭圆的半焦距为c ，2b =，又由222a b c =+，消去b得222a c ⎫=+⎪⎪⎝⎭，解得12c a =.所以，椭圆的离心率为12. （2）由（1）知，2,a c b ==，故椭圆方程为2222143x y c c +=.由题意，(, 0)F c -，则直线l 的方程为3()4y x c =+，点P 的坐标满足22221,433(),4x y c cy x c ⎧+=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩消去y 并化简，得到2276130x cx c +-=，解得1213,7c x c x ==-.代入到l 的方程，解得1239,214y c y c ==-. 因为点P 在x 轴上方，所以3,2P c c ⎛⎫⎪⎝⎭.由圆心C 在直线4x =上，可设(4, )C t . 因为OC AP ∥，且由（1）知( 2 , 0)A c -，故3242ct c c=+，解得2t =.因为圆C 与x 轴相切，所以圆的半径长为2，又由圆C 与l2=，可得=2c .所以，椭圆的方程为2211612x y +=.【答案】（1）12；（2）2211612x y +=.12．【2019年高考天津卷理数】设椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的左焦点为F ，上顶点为B ．已知椭圆的短轴长为4（1）求椭圆的方程；（2）设点P 在椭圆上，且异于椭圆的上、下顶点，点M 为直线PB 与x 轴的交点，点N 在y 轴的负半轴上．若||||ON OF =（O 为原点），且OP MN ⊥，求直线PB 的斜率．【解析】主要考查椭圆的标准方程和几何性质、直线方程等基础知识. （1）设椭圆的半焦距为c，依题意，24,5c b a ==，又222a b c =+，可得a =2,b =1c =．所以，椭圆的方程为22154x y +=．（2）由题意，设()()()0,,0P P p M P x y x M x ≠，．设直线PB 的斜率为()0k k ≠，又()0,2B ，则直线PB 的方程为2y kx =+，与椭圆方程联立222,1,54y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩整理得()2245200k x kx ++=，可得22045P k x k =-+，代入2y kx =+得2281045P k y k -=+，进而直线OP 的斜率24510P py k x k -=-．在2y kx =+中，令0y =，得2M x k=-．由题意得()0,1N -，所以直线MN 的斜率为2k-．由OP MN ⊥，得2451102k k k -⎛⎫⋅-=- ⎪-⎝⎭，化简得2245k =，从而5k =±．所以，直线PB的斜率为5或5-．【答案】（1）22154x y +=；（2）230或230-． 13.【2019年高考全国Ⅱ卷理数】已知点A (−2，0)，B (2，0)，动点M (x ，y )满足直线AM 与BM 的斜率之积为−12.记M 的轨迹为曲线C .（1）求C 的方程，并说明C 是什么曲线；（2）过坐标原点的直线交C 于P ，Q 两点，点P 在第一象限，PE ⊥x 轴，垂足为E ，连结QE 并延长交C 于点G .（i ）证明：PQG △是直角三角形；（ii ）求PQG △面积的最大值.【解析】本题考查了求椭圆的标准方程，以及利用直线与椭圆的位置关系，判断三角形形状以及三角形面积最大值问题.（1）由题设得1222y y x x ⋅=-+-，化简得221(||2)42x y x +=≠，所以C 为中心在坐标原点，焦点在x 轴上的椭圆，不含左右顶点．（2）（i ）设直线PQ 的斜率为k ，则其方程为(0)y kx k =>．由22142y kxx y =⎧⎪⎨+=⎪⎩得x =．记u =，则(,),(,),(,0)P u uk Q u uk E u --．于是直线QG 的斜率为2k ，方程为()2ky x u =-．由22(),2142k y x u x y ⎧=-⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩得22222(2)280k x uk x k u +-+-=．① 设(,)G G G x y ，则u -和G x 是方程①的解，故22(32)2G u k x k +=+，由此得322G uky k =+．从而直线PG 的斜率为322212(32)2uk uk k u k ku k-+=-+-+．所以PQ PG ⊥，即PQG △是直角三角形．（ii ）由（i ）得2||21PQ u k =+，221||uk k PG +=，所以△PQG 的面积222218()18(1)||12(12)(2)12()k k k k S PQ PG k k k k++===++++‖．设t =k +1k，则由k >0得t ≥2，当且仅当k =1时取等号．因为2812t S t =+在[2，+∞）单调递减，所以当t =2，即k =1时，S 取得最大值，最大值为169．因此，△PQG 面积的最大值为169．1.【2017年高考浙江卷】椭圆22194x y +=的离心率是（）A B C ．23 D ．59【解析】椭圆22194x y +=的离心率e ==，故选B ．【答案】B2.【2017年高考全国Ⅲ】已知椭圆C ：22220)1(x y a ba b +=>>的左、右顶点分别为A 1，A 2，且以线段A 1A 2为直径的圆与直线20bx ay ab -+=相切，则C 的离心率为（）A B C D ．13【解析】以线段12A A 为直径的圆的圆心为坐标原点(0,0)，半径为r a =，圆的方程为222x y a +=，【模拟考场】直线20bx ay ab -+=与圆相切，所以圆心到直线的距离等于半径，即d a ==，整理可得223a b =，即2223()a a c =-即2223a c =，从而22223c e a ==，则椭圆的离心率c e a ===，故选A ．【答案】A3.已知椭圆C ：x 2a 2＋y 2b 2＝1(a >b >0)的左、右焦点为F 1、F 2，离心率为33，过F 2的直线l 交C 于A 、B 两点，若△AF 1B 的周长为43，则C 的方程为( )A.x 23＋y 22＝1B.x 23＋y 2＝1C.x 212＋y 28＝1D.x 212＋y 24＝1 【解析】根据条件可知c a ＝33，且4a ＝43，∴a ＝3，c ＝1，b ＝2，椭圆的方程为x 23＋y 22＝1.【答案】 A4.【2018年高考浙江卷】已知点P (0，1)，椭圆24x +y 2=m (m >1)上两点A ，B 满足AP u u u u r =2PB u u u u r ，则当m =___________时，点B 横坐标的绝对值最大．【解析】设11(,)A x y ，22(,)B x y ，由2AP PB =u u u r u u u r得122x x -=，1212(1)y y -=-，所以1223y y -=-，因为A ，B 在椭圆上，所以22114x y m +=，22224x y m +=，所以22224(23)4x y m +-=，所以224x +22324()m y -=，与22224x y m +=对应相减得234m y +=，2221(109)44x m m =--+≤，当且仅当5m =时取最大值．【答案】55.【2018年高考北京卷理数】已知椭圆2222:1(0)x y M a b a b +=>>，双曲线2222:1x y N m n-=．若双曲线N的两条渐近线与椭圆M 的四个交点及椭圆M 的两个焦点恰为一个正六边形的顶点，则椭圆M 的离心率为________________；双曲线N 的离心率为________________．【解析】由正六边形性质得椭圆上一点到两焦点距离之和为c +，再根据椭圆定义得2c a +=，所以椭圆M的离心率为1c a ==．双曲线N 的渐近线方程为n y x m =±，由题意得双曲线N 的一条渐近线的倾斜角为π3，所以222πtan 33n m ==，所以222222234m n m m e m m ++===，所以2e =．1 26.【2016北京理】已知椭圆C ：22221+=x y a b（0a b >>）的离心率为2，(,0)A a ，(0,)B b ，(0,0)O ，△OAB 的面积为1.（I ）求椭圆C 的方程；（II ）设P 是椭圆C 上一点，直线P A 与y 轴交于点M ，直线PB 与x 轴交于点N . 求证：BM AN ⋅为定值.【分析】（I）根据离心率为2，即2=c a ，△OAB 的面积为1，即121=ab ，椭圆中222c b a +=列方程组进行求解；（II ）根据已知条件分别求出BM AN ,的值，求其乘积为定值.【解析】（I ）由题意得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+===,,121,23222c b a ab a c 解得1,2==b a .所以椭圆C 的方程为1422=+y x . （II ）由（I ）知，)1,0(),0,2(B A ，设),(00y x P ，则442020=+y x .当00≠x 时，直线PA 的方程为)2(200--=x x y y . 令0=x ，得2200--=x y y M ，从而221100-+=-=x y y BM M . 直线PB 的方程为110+-=x x y y . 令0=y ，得100--=y x x N ，从而12200-+=-=y x x AN N .所以221120000-+⋅-+=⋅x y y x BM AN 228844224844400000000000000002020+--+--=+--+--++=y x y x y x y x y x y x y x y x y x 4=.当00=x 时，10-=y ，,2,2==AN BM 所以4=⋅BM AN . 综上，BM AN ⋅为定值.7.已知点M 是圆心为E的圆(2216x y ++=上的动点，点)F，线段MF 的垂直平分线交EM于点P .（1）求动点P 的轨迹C 的方程；（2）矩形ABCD 的边所在直线与曲线C 均相切，设矩形ABCD 的面积为S ，求S 的取值范围.【分析】1）利用定义法求椭圆的轨迹方程；（2）设AB 的方程为1y k x m =+， CD 的方程为1y k x m =-，直线AB 与CD 间的距离为1d =，直线BC 与AD 间的距离为2d =，S =S 的范围.【解析】（1)依题PM PF =，所以4PE PF PE PM ME +=+== (为定值)，EF =>所以点P 的轨迹是以,E F为焦点的椭圆，其中24,2a c ==所以P 点轨迹C 的方程是2214x y += (2)①当矩形的边与坐标轴垂直或平行时，易得8S =；②当矩形的边均不与坐标轴垂直或平行时，其四边所在直线的斜率存在且不为0，设AB 的方程为1y k x m =+， BC 的方程为2y k x n =+，则CD 的方程为1y k x m =-， AD 的方程为2y k x n =-，其中121k k ⋅=-，直线AB 与CD 间的距离为1d ==，同理直线BC 与AD 间的距离为2d ==()12*S d d =⋅=L2222211111{ 21044x y k x k mx m y k x m+=⎛⎫⇒+++-= ⎪⎝⎭=+，因为直线AB 与椭圆相切，所以221410k m ∆=+-=，所以2141m k =+，同理2241n k =+，所以 S ===44==212112k k +≥ (当且仅当11k =±时，不等式取等号），所以4S <≤810S <≤，由①②可知， 810S ≤≤.【答案】(1) 2214x y +=;(2) 810S ≤≤.。

数学一轮复习第八章解析几何第五讲椭圆学案含解析

第五讲椭圆知识梳理·双基自测错误!错误!错误!错误!知识点一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|F1F 2｜)__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__．注:若集合P＝｛M｜｜MF1｜＋|MF2｜＝2a}，|F1F2|＝2c，其中a＞0，c＞0，且a、c为常数，则有如下结论：（1）若a＞c，则集合P为__椭圆__；(2）若a＝c，则集合P为__线段F1F2__;（3）若a＜c，则集合P为__空集__．知识点二椭圆的标准方程和几何性质标准方程错误!＋错误!＝1(a＞b＞0)错误!＋错误!＝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：原点错误!错误!错误!错误!1．a＋c与a－c分别为椭圆上的点到焦点距离的最大值和最小值．2．过椭圆的焦点且与长轴垂直的弦｜AB｜＝错误!，称为通径．3．若过焦点F1的弦为AB，则△ABF2的周长为4a．4．e＝错误!．5．椭圆的焦点在x轴上⇔标准方程中x2项的分母较大,椭圆的焦点在y轴上⇔标准方程中y2项的分母较大．6．AB为椭圆错误!＋错误!＝1（a＞b＞0）的弦，A(x1，y1),B（x2,y2）,弦中点M(x0，y0),则（1）弦长l＝错误!|x1－x2｜＝错误!|y1－y2｜；（2）直线AB的斜率k AB＝－错误!．7．若M、N为椭圆错误!＋错误!＝1长轴端点，P是椭圆上不与M、N重合的点,则K PM·K PN＝－错误!．错误!错误!错误!错误!题组一走出误区1．判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”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)方程mx2＋ny2＝1(m＞0，n＞0,m≠n）表示的曲线是椭圆．(√）(4）错误!＋错误!＝1（a＞b＞0)与错误!＋错误!＝1（a＞b＞0)的焦距相同．(√)题组二走进教材2．(必修2P42T4）椭圆x210－m＋错误!＝1的焦距为4，则m等于(C）A．4 B．8C．4或8 D．12［解析］当焦点在x轴上时,10－m＞m－2＞0,10－m－(m－2)＝4,∴m＝4．当焦点在y轴上时，m－2＞10－m＞0，m－2－（10－m）＝4，∴m＝8．∴m＝4或8．3．(必修2P68A组T3）过点A（3，－2）且与椭圆错误!＋错误!＝1有相同焦点的椭圆的方程为(A)A．错误!＋错误!＝1 B．错误!＋错误!＝1C．错误!＋错误!＝1 D．错误!＋错误!＝1题组三走向高考4．(2018·课标全国Ⅱ)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(D）A．1－错误!B．2－错误!C．错误!D．错误!－1［解析］设|PF2｜＝x，则｜PF1｜＝3x，｜F1F2｜＝2x，故2a＝｜PF1|＋|PF2｜＝(1＋错误!）x，2c＝|F1F2｜＝2x，于是离心率e＝错误!＝错误!＝错误!＝错误!－1．5．（2019·课标Ⅰ，10）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（B)A．x22＋y2＝1 B．错误!＋错误!＝1C．错误!＋错误!＝1 D．错误!＋错误!＝1［解析]设｜F2B|＝x（x＞0），则｜AF2|＝2x，｜AB|＝3x，｜BF1｜＝3x,|AF1｜＝4a－(｜AB｜＋|BF1｜)＝4a－6x,由椭圆的定义知｜BF1|＋｜BF2|＝2a＝4x，所以|AF1｜＝2x．在△BF1F2中，由余弦定理得|BF1|2＝|BF2|2＋|F1F2｜2－2|F2B|·|F1F2|cos∠BF2F1，即9x2＝x2＋22－4x·cos∠BF2F1,①在△AF1F2中，由余弦定理可得|AF1|2＝|AF2|2＋｜F1F2|2－2｜AF2｜·｜F1F2|cos∠AF2F1，即4x2＝4x2＋22＋8x·cos∠BF2F1，②由①②得x＝错误!，所以2a＝4x＝2错误!，a＝错误!,所以b2＝a2－c2＝2．所以椭圆的方程为错误!＋错误!＝1．故选B．考点突破·互动探究考点一椭圆的定义及应用——自主练透例1 (1）(2021·泉州模拟)已知椭圆的焦点是F1、F2，P是椭圆上的一个动点，如果M是线段F1P的中点，那么动点M的轨迹是（B)A．圆B．椭圆C．双曲线的一支D．抛物线（2）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｜的最大值和最小值分别为__6＋错误!，6－错误!__．(3)已知F1，F2是椭圆C：错误!＋错误!＝1(a＞b＞0)的两个焦点，P为椭圆C上的一点，且∠F1PF2＝60°．若△PF1F2的面积为3错误!，则b＝__3__．［解析]（1）如图所示，由题知｜PF1｜＋｜PF2|＝2a，设椭圆方程：错误!＋错误!＝1(其中a＞b＞0）．连接MO，由三角形的中位线可得:｜F1M|＋｜MO|＝a（a＞|F1O｜），则M的轨迹为以F1、O为焦点的椭圆．(2）如下图所示，设椭圆右焦点为F1，则｜PF|＋|PF1｜＝6．∴|PA|＋|PF|＝｜PA｜－|PF1|＋6．由椭圆方程x29＋y25＝1知c＝错误!＝2，∴F1（2，0),∴|AF1｜＝错误!．利用－｜AF1|≤|PA|－｜PF1｜≤|AF1|(当P、A、F1共线时等号成立)．∴｜PA|＋|PF｜≤6＋错误!，|PA|＋｜PF|≥6－错误!．故|PA|＋｜PF｜的最大值为6＋2，最小值为6－错误!．（3）｜PF1|＋｜PF2｜＝2a,又∠F1PF2＝60°,所以｜PF1|2＋｜PF2|2－2｜PF1||PF2｜cos 60°＝|F1F2|2，即(｜PF1|＋|PF2|）2－3|PF1｜|PF2｜＝4c2，所以3｜PF1||PF2|＝4a2－4c2＝4b2，所以｜PF1||PF2｜＝错误!b2，又因为S△PF1F2＝错误!｜PF1|｜PF2|sin 60°＝错误!×错误!b2×错误!＝错误!b2＝3错误!，所以b＝3．故填3．［引申］本例(2）中，若将“A(1,1）”改为“A(2，2)”，则｜PF｜－|PA|的最大值为__4__，|PF｜＋|PA|的最大值为__8__．［解析]设椭圆的右焦点为F1，则∵｜PF1｜＋|PA|≥|AF1|＝2（P在线段AF1上时取等号），∴｜PF|－|PA|＝6－（｜PF1|＋｜PA｜）≤4,∵|PA|－|PF1|≤｜AF1|＝2，(当P在AF1延长线上时取等号),∴｜PF|＋｜PA｜＝6＋｜PA｜－|PF1|≤8．名师点拨(1)椭圆定义的应用范围:①确认平面内与两定点有关的轨迹是否为椭圆．②解决与焦点有关的距离问题．(2)焦点三角形的应用：椭圆上一点P与椭圆的两焦点组成的三角形通常称为“焦点三角形”，利用定义可求其周长；利用定义和余弦定理可求|PF1｜｜PF2｜；通过整体代入可求其面积等．〔变式训练1〕（1)(2021·大庆模拟)已知点M（3，0)，椭圆错误!＋y2＝1与直线y＝k（x＋错误!）交于点A、B,则△ABM的周长为__8__．（2）(2019·课标Ⅲ,15）设F1，F2为椭圆C：错误!＋错误!＝1的两个焦点，M为C上一点且在第一象限．若△MF1F2为等腰三角形，则M的坐标为__(3，错误!)__．（3）(2021·河北衡水调研)设F1、F2分别是椭圆错误!＋错误!＝1的左、右焦点，P为椭圆上任意一点,点M的坐标为(6，4),则｜PM|－｜PF1|的最小值为__－5__．［解析]（1)直线y＝k（x＋错误!）过定点N(－错误!，0)．而M、N恰为椭圆错误!＋y2＝1的两个焦点，由椭圆定义知△ABM的周长为4a＝4×2＝8．（2）因为F1,F2分别是椭圆C的左，右焦点，由M点在第一象限，△MF1F2是等腰三角形，知｜F1M｜＝｜F1F2|,又由椭圆方程错误!＋错误!＝1，知｜F1F2|＝8，｜F1M｜＋｜F2M｜＝2×6＝12，所以|F1M｜＝|F1F2|＝8，所以｜F2M|＝4．设M（x0，y0）（x0＞0，y0＞0），则错误!解得x0＝3，y0＝错误!,即M(3，错误!)．（3)由题意可知F2(3，0)，由椭圆定义可知|PF1|＝2a－|PF2|．∴｜PM｜－|PF1｜＝|PM｜－(2a－|PF2|)＝｜PM|＋|PF2｜－2a≥｜MF2|－2a，当且仅当M，P，F2三点共线时取得等号，又｜MF2|＝错误!＝5,2a＝10,∴｜PM|－|PF2|≥5－10＝－5，即|PM｜－|PF1|的最小值为－5．考点二椭圆的标准方程——师生共研例2 求满足下列各条件的椭圆的标准方程：（1)长轴是短轴的3倍且经过点A(3,0）；(2）短轴一个端点与两焦点组成一个正三角形，且焦点到同侧顶点的距离为错误!；（3）经过点P(－2错误!,1)，Q（错误!，－2）两点;（4）与椭圆错误!＋错误!＝1有相同离心率，且经过点(2，－错误!)．［解析］（1）若焦点在x轴上，设方程为错误!＋错误!＝1（a ＞b＞0)．∵椭圆过点A（3，0），∴错误!＝1,∴a＝3．∵2a＝3×2b,∴b＝1．∴方程为错误!＋y2＝1．若焦点在y轴上，设方程为错误!＋错误!＝1（a＞b＞0)．∵椭圆过点A（3，0），∴9b2＝1,∴b＝3．又2a＝3×2b，∴a＝9．∴方程为错误!＋错误!＝1．综上所述,椭圆方程为错误!＋y2＝1或错误!＋错误!＝1．(2)由已知，有错误!解得错误!从而b2＝a2－c2＝9．∴所求椭圆方程为x212＋错误!＝1或错误!＋错误!＝1．（3）设椭圆方程为mx2＋ny2＝1（m＞0，n＞0，m≠n)，∵点P(－2错误!，1），Q(错误!，－2）在椭圆上，∴错误!解得m＝错误!，n＝错误!．故椭圆方程为错误!＋错误!＝1．（4）若焦点在x轴上，设所求椭圆方程为错误!＋错误!＝t（t＞0)，将点（2,－错误!）代入,得t＝错误!＋错误!＝2．故所求方程为错误!＋错误!＝1．若焦点在y轴上，设方程为错误!＋错误!＝λ(λ＞0）代入点（2，－3），得λ＝错误!，∴所求方程为错误!＋错误!＝1．综上可知椭圆方程为x28＋错误!＝1或错误!＋错误!＝1．名师点拨(1)求椭圆的方程多采用定义法和待定系数法，利用椭圆的定义定形状时，一定要注意常数2a＞|F1F2|这一条件．(2)用待定系数法求椭圆标准方程的一般步骤:①作判断：根据条件判断焦点的位置;②设方程：焦点不确定时，要注意分类讨论，或设方程为mx2＋ny2＝1(m＞0，n＞0，m≠0)；③找关系：根据已知条件，建立关于a，b，c或m，n的方程组；④求解,得方程．（3）椭圆的标准方程的两个应用①方程错误!＋错误!＝1（a＞b＞0)与错误!＋错误!＝λ（λ＞0)有相同的离心率．②与椭圆错误!＋错误!＝1（a＞b＞0）共焦点的椭圆系方程为错误!＋错误!＝1（a＞b＞0，k＋b2＞0），恰当运用椭圆系方程,可使运算简便．〔变式训练2〕(1)“2＜m＜6”是“方程错误!＋错误!＝1表示椭圆”的(B）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（2)(2021·广东深圳二模)已知椭圆C：x2a2＋错误!＝1(a＞0)的右焦点为F,O为坐标原点，C上有且只有一个点P满足｜OF|＝|FP|，则C的方程为（D)A．错误!＋错误!＝1 B．错误!＋错误!＝1C．错误!＋错误!＝1 D．错误!＋错误!＝1[解析](1）错误!＋错误!＝1表示椭圆⇔错误!⇔2＜m＜6且m≠4，∴“2＜m＜6”是方程“错误!＋错误!＝1表示椭圆”的必要不充分条件,故选B．(2)根据对称性知P在x轴上，|OF｜＝|FP|，故a＝2c,a2＝3＋c2，解得a＝2，c＝1,故椭圆方程为：错误!＋错误!＝1．故选：D．考点三,椭圆的几何性质-—师生共研例3 （1)(2017·全国）椭圆C的焦点为F1(－1,0），F2(1，0）,点P在C上，F2P＝2，∠F1F2P＝错误!，则C的长轴长为(D）A．2 B．2错误!C．2＋错误!D．2＋2错误!(2)（2021·河北省衡水中学调研）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错误!，则该椭圆的离心率为(B）A．错误!B．错误!C．错误!D．错误!（3)(2021·广东省期末联考)设F1，F2分别是椭圆错误!＋错误!＝1(a ＞b＞0）的左、右焦点,若在直线x＝错误!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（D)A．错误!B．错误!C．错误!D．错误!［解析](1）椭圆C的焦点为F1(－1，0),F2（1,0），则c＝1，∵｜PF2|＝2，∴|PF1｜＝2a－|PF2|＝2a－2，由余弦定理可得|PF1｜2＝｜F1F2｜2＋|PF2｜2－2|F1F2|·|PF2｜·cos 错误!，即(2a－2)2＝4＋4－2×2×2×错误!，解得a＝1＋错误!，a＝1－错误!（舍去），∴2a＝2＋2错误!，故选D．（2）不妨设直线l:错误!＋错误!＝1,即bx＋cy－bc＝0⇒椭圆中心到l的距离错误!＝错误!⇒e＝错误!＝错误!，故选B．(3)如图F2H⊥PF1，∴|F1F2|＝|PF2|，由题意可知错误!－c≤2c,∴e2＝错误!≥错误!，即e≥错误!，又0＜e＜1,∴错误!≤e＜1．故选D．名师点拨椭圆离心率的求解方法求椭圆的离心率,常见的有三种方法：一是通过已知条件列方程组，解出a，c的值；二是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；三是通过取特殊值或特殊位置，求出离心率．椭圆离心率的范围问题一般借助几何量的取值范围求解，遇直线与椭圆位置关系通常由直线与椭圆方程联立所得方程判别式Δ的符号求解．求椭圆离心率的取值范围的方法方法解读适合题型几何法利用椭圆的几何性质，如|x|≤a，｜y|≤b，0＜e＜1,建立不等关系，或者根据几何图形的临界情况建立题设条件有明显的几何关系〔变式训练3〕(1）（2017·全国卷Ⅲ）已知椭圆C：x2a2＋错误!＝1（a＞b＞0)的左、右顶点分别为A1,A2，且以线段A1A2为直径的圆与直线bx －ay＋2ab＝0相切，则C的离心率为(A）A．错误!B．错误!C．错误!D．错误!(2）（2021·内蒙古呼和浩特市质检)已知椭圆C：错误!＋错误!＝1（a＞b＞0）的左、右顶点分别为A1，A2，点P是椭圆上的动点，若∠A1PA2的最大可以取到120°，则椭圆C的离心率为（D）A．错误!B．错误!C．错误!D．错误!(3）已知F1，F2是椭圆x2a2＋错误!＝1(a＞b＞0）的左、右焦点，若椭圆上存在点P，使∠F1PF2＝90°，则椭圆的离心率的取值范围是__错误!__．[解析](1）由题意知以A1A2为直径的圆的圆心为(0，0),半径为a．又直线bx－ay＋2ab＝0与圆相切，∴圆心到直线的距离d＝错误!＝a，解得a＝错误!b,∴ba＝错误!，∴e＝错误!＝错误!＝错误!＝错误!＝错误!．故选A．（2）当P为短轴端点时∠A1PA2最大,由题意可知错误!＝tan 60°＝错误!，∴错误!＝错误!,∴e＝错误!＝错误!，故选D．(3)由题意可知当P为椭圆短轴端点时∠OPF1＝∠OPF2≥45°，即c≥b,∴c2≥a2－c2，∴错误!≥错误!，即e≥错误!，又0＜e＜1,∴错误!≤e＜1．考点四,直线与椭圆—-多维探究角度1直线与椭圆的位置关系例4 若直线y＝kx＋1与椭圆x25＋错误!＝1总有公共点，则m的取值范围是(D)A．m＞1 B．m＞0C．0＜m＜5且m≠1D．m≥1且m≠5［解析]解法一：由于直线y＝kx＋1恒过点（0，1)，所以点(0，1)必在椭圆内或椭圆上，则0＜错误!≤1且m≠5，故m≥1且m≠5．故选D．解法二：由错误!消去y整理得（5k2＋m)x2＋10kx＋5（1－m)＝0．由题意知Δ＝100k2－20（1－m)（5k2＋m）≥0对一切k∈R 恒成立，即5mk2＋m2－m≥0对一切k∈R恒成立，∴错误!，即m≥1,又m≠5，∴m≥1且m≠5．故选D．角度2中点弦问题例5 （1）(2021·湖北省宜昌市调研）过点P（3，1）且倾斜角为错误!的直线与椭圆错误!＋错误!＝1（a＞b＞0)相交于A,B两点，若AP→＝错误!，则该椭圆的离心率为（C）A．错误!B．错误!C．错误!D．错误!(2)已知椭圆错误!＋y2＝1,点P错误!，则以P为中点的椭圆的弦所在直线的方程为__2x＋4y－3＝0__．[解析］（1)由题意可知P为AB的中点,且k AB＝－1，设A （x1，y1)，B（x2,y2)，则错误!＋错误!＝1,错误!＋错误!＝1，两式相减得错误!＝－错误!，∴k AB＝错误!＝－错误!＝－错误!＝－1，即错误!＝错误!，∴e ＝错误!＝错误!,故选C ．(2)设弦的两端点为A (x 1，y 1),B (x 2，y 2),中点为M （x 0,y 0），则有错误!＋y 错误!＝1，错误!＋y 错误!＝1．两式作差，得错误!＋（y 2－y 1）（y 2＋y 1）＝0．∵x 1＋x 2＝2x 0，y 1＋y 2＝2y 0，错误!＝k AB ,代入后求得k AB ＝－错误!＝－错误!，∴其方程为y －错误!＝－错误!错误!,即2x ＋4y －3＝0．角度3 弦长问题例6 已知椭圆E ：x 2a 2＋错误!＝1(a ＞b ＞0）经过点P 错误!，椭圆E 的一个焦点为(3，0）．（1）求椭圆E 的方程；（2)若直线l 过点M （0，错误!)且与椭圆E 交于A ，B 两点，求｜AB |的最大值．[解析] （1)依题意，设椭圆E 的左、右焦点分别为F 1（－错误!，0),F 2(3，0)．由椭圆E 经过点P 错误!，得|PF 1｜＋|PF 2｜＝4＝2a ，∴a ＝2,c ＝错误!，∴b 2＝a 2－c 2＝1．∴椭圆E 的方程为错误!＋y 2＝1．（2）当直线l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y ＝kx ＋2，A(x1，y1），B(x2,y2）．由错误!得(1＋4k2)x2＋8错误!kx＋4＝0．由Δ＞0得(8错误!k）2－4（1＋4k2)×4＞0，∴4k2＞1．由x1＋x2＝－错误!,x1x2＝错误!得|AB|＝错误!·错误!＝2错误!．设t＝11＋4k2，则0＜t＜错误!，∴|AB|＝2错误!＝2错误!≤错误!，当且仅当t＝错误!时等号成立．当直线l的斜率不存在时,|AB｜＝2＜错误!．综上,｜AB|的最大值为错误!．名师点拨直线与椭圆综合问题的常见题型及解题策略（1）直线与椭圆位置关系的判断方法①联立方程，借助一元二次方程的判别式Δ来判断；②借助几何性质来判断．（2)求椭圆方程或有关几何性质．可依据条件寻找满足条件的关于a,b，c的等式,解方程即可求得椭圆方程或椭圆有关几何性质．(3)关于弦长问题．一般是利用根与系数的关系、弦长公式求解．设直线与椭圆的交点坐标为A(x1,y1），B（x2，y2),则｜AB|＝错误!＝错误!（其中k为直线斜率）．提醒:利用公式计算直线被椭圆截得的弦长是在方程有解的情况下进行的，不要忽略判别式．（4)对于中点弦或弦的中点问题，一般利用点差法求解．若直线l与圆锥曲线C有两个交点A，B，一般地，首先设出A（x1，y1)，B（x2，y2)，代入曲线方程,通过作差，构造出x1＋x2，y1＋y2,x1－x2，y1－y2，从而建立中点坐标和斜率的关系．注意答题时不要忽视对判别式的讨论．〔变式训练4〕(1)(角度1)直线y＝kx＋k＋1与椭圆错误!＋错误!＝1的位置关系是__相交__．（2）（角度2）(2021·广东珠海期末）已知椭圆错误!＋错误!＝1(a ＞b＞0）的右焦点为F，离心率错误!,过点F的直线l交椭圆于A，B两点，若AB中点为(1,1），则直线l的斜率为（D）A．2 B．－2C．错误!D．－错误!(3）(角度3)斜率为1的直线l与椭圆错误!＋y2＝1相交于A，B 两点，则|AB|的最大值为(C)A．2 B．错误!C．错误!D．错误![解析］(1)由于直线y＝kx＋k＋1＝k（x＋1)＋1过定点（－1,1），而（－1，1）在椭圆内，故直线与椭圆必相交．(2）因为错误!＝错误!,∴4c2＝2a2，∴4（a2－b2)＝2a2，∴a2＝2b2,设A（x1，y1)，B(x2，y2），且x1＋x2＝2，y1＋y2＝2，错误!,相减得b2(x1＋x2)(x1－x2)＋a2(y1＋y2)(y1－y2)＝0，所以2b2(x1－x2)＋2a2（y1－y2)＝0，所以2b2＋4b2错误!＝0，所以1＋2k＝0，∴k＝－错误!，选D．(3）设A,B两点的坐标分别为(x1，y1)，(x2，y2）,直线l的方程为y＝x＋t，由错误!消去y，得5x2＋8tx＋4（t2－1）＝0,则x1＋x2＝－错误!t，x1x2＝错误!．∴|AB｜＝错误!｜x1－x2|＝1＋k2·错误!＝2·错误!＝错误!·错误!,当t＝0时，|AB｜max＝错误!．故选C．名师讲坛·素养提升利用换元法求解与椭圆相关的最值问题例7如图,焦点在x轴上的椭圆错误!＋错误!＝1的离心率e＝错误!，F，A分别是椭圆的一个焦点和顶点，P是椭圆上任意一点,则错误!·错误!的最大值为__4__．[解析］e2＝错误!＝1－错误!＝1－错误!＝错误!，∴b2＝3,∴椭圆方程为x24＋错误!＝1,且F（－1,0）,A(2，0),设P（2sin θ，错误!cos θ)，则错误!·错误!＝（－1－2sin θ，－错误!cos θ）·（2－2sin θ，－错误!cos θ）＝sin2θ－2sin θ＋1＝（sin θ－1）2≤4．当且仅当sin θ＝－1时取等号，故错误!·错误!的最大值为4．另解：设P（x，y），由上述解法知错误!·错误!＝（－1－x，－y）·（2－x，－y）＝x2＋y2－x－2＝错误!（x－2）2（－2≤x≤2)，显然当x ＝－2时,错误!·错误!最大且最大值为4．名师点拨遇椭圆错误!＋错误!＝1(a＞b＞0)上的点到定点或定直线距离相关的最值问题，一般用三角换元法求解,即令x＝a sin θ,y＝b cos θ，将其化为三角最值问题．〔变式训练5〕椭圆错误!＋错误!＝1上的点到直线x＋2y－错误!＝0的最大距离是（D)A．3 B．11C．2错误!D．错误!［解析]设椭圆错误!＋错误!＝1上的点P(4cos θ,2sin θ)，则点P 到直线x＋2y－2＝0的距离为d＝错误!＝错误!，∴d max＝错误!＝错误!．。

第15讲椭圆的共轭直径(解析几何)(解析版)》

第15讲椭圆的共轭直径知识与方法1、有关概念定义1过椭圆中心的弦叫做椭圆的直径.定义2若椭圆的两直径，的斜率之积为22221(0)x y a b a b +=>>AB CD 22b a-，则称这两直径，AB CD为椭圆的一对共轭直径.特别地，当一直径所在直线斜率为0，另一直径所在直线斜率不存在时，我们也称这两直径为椭圆的共轭直径.注：(1)椭圆直径即过其对称中心的弦，因此椭圆的直径有无数条，因此共轭直径有无数对；(2)当椭圆的一对共轭直径互相垂直时，即为椭圆的长轴和短轴.2、椭圆直径的性质性质1已知椭圆，线段2222:1(0)x y E a b a b+=>>AB为椭圆的直径(过椭圆中心的弦)，点为椭圆上异于、的点，则P E A B .22PA PB b k k a⋅=-性质 2 椭圆的一焦点为，为其一直径，则22221(0)x y a b a b+=>>F AB ABF∆的面积的最大值为.bc性质3椭圆)的中心为，则22221(0x y a b a b+=>>O O.3、椭圆共轭直径的性质：性质已知直线与椭圆交于，l 2222:1(0)x y C a b a b+=>>()11,M x y ()22,N x y 两不同点，若直线，的斜率之积，则：OM ON 22OM ON b k k a⋅=-(1)，好；2121a x y b b y x a ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩2121a x y b b y x a ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩(2)，；22212x x a +=22212y y b +=(3)；11220x y x y +=(4)；1221x y x y ab -=(5)；2222||||OM ON a b +=+(6)的面积.MON ∆12MON S ab ∆=证明：(2).22221212122212OM ONy y b b y y b x x x x a ak k a =-⇒⋅=-⇒⋅=-因为点，在椭圆上，所以，()11,M x y ()22,N x y C 22222211b x a y a b +=.22222222b x a y a b +=即①22222211b x a b a y -=-②22222222b x a b a y -=-由①②得：，所以.⨯()()42222422422121212b x a x a a y y b x x --==22212x x a +=由①②得，所以.+()()2222222212122b x x a y y a b +++=22212y y b +=(3)因为()222221122112212122x y x y x y x y x x y y +=++222222222121212222112x x b b x b x x x a a a ⎛⎫⎛⎫=-+-- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()222222222241212220b b b x x x x a b a a a=+-+=-=所以.11220x y x y +=(4)因为，所以，()()()()222222122111221212x y x y x y x y x x y y -++=+⋅+()2221231x y x y a b -=.1221x y x y ab -=(5).()()22222222222211211212||||OM ON x y x y x x y y a b +=+++=+++=+(6)sin MON S MON ∆=∠====12211||2x y x y =-12ab =推论1设椭圆的两共轭直径的端点为，及，22221(0)x y a b a b+=>>A C BD，则四边形的面积为定值.ABCD 2ab 推论2椭圆的任意两共轭直径的平方和为.22221(0)x y a b a b+=>>()224a b +典型例题【例1】已知椭圆的方程为，，是椭圆上的两动点，22221(0)x y a b a b +=>>A B M为椭圆上任意一点，若，且，证明：.OM OA OB λμ=+ 22OA OB b k k a⋅=-221λμ+=【证明】设，，，由，()00,M x y ()11,A x y ()22,B x y OM OA OB λμ=+知点的坐标为，因为点在椭圆上，M ()1212,x x y y λμλμ++M 所以.()()221212221x x y y a b λμλμ+++=即.2222221122121222222221x y x y x x y y a b a b a b λμλμ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭又，是椭圆上的两动点，所以，.A B 2211221x y a b +=2222221x y a b +=又由，可得，所以.22OA OB b k k a⋅=-1211220x x y y a b +=221λμ+=【注】三个条件中：（1）；（2），(3)22OA OB b k k a⋅=-221λμ+=M在椭圆上，已知任意两个，可以推出第三个.【例2】已知，是椭圆上关手原点对称的两个点，、、A B 22:1259x y C +=P M N是椭圆上异于的点，且，，则的面积为（AB //AP OM //BP ON MON ∆）B.C.D.32152252【答案】C【解析】解法1：利用特殊位置.MON S ∆=11522ab =解法2：利用参数方程，22A oM ON P PBb k k k k a⋅=⋅=-设，，则，(5cos ,3sin )M αα(5cos ,3sin )N ββ3sin 3sin 95cos 5cos 25αβαβ⋅=-，cos cos sin sin 0cos()0αβαβαβ+=⇒-=∴.MON 122111515S |sin()|222x y x y αβ∆=-=-=解法3：，由性质（6）有．22OM ON PA PBb k k k k a ⋅=⋅=-11522MON S ab ==△【例3】如图，分别为椭圆的长轴的左，右端点，为坐标原点，12,A A 2212x y +=O ,,S Q T为椭圆上不同于的三点，直线围成一个平行四边形，则12,A A 12,,,QA QA OS OT OPQR 等于（）22||||OS OT +A ．4B ．3C ．D ．3252【答案】B【解析】解法1：设三点的坐标分别为，直线的斜率分别为,,Q T S 1122(,),(,),(,)x y x y x y 12,QA QA 12,k k ，则直线的斜率为分别为，且，,OT OS 12,kk 2122122y k k x ===--∵，同理，2222222111111212(1)||12k OT x y x k x k +=+=+=+222222(1)||12k OS k +=+∴．22||||OS OT +221222122(1)2(1)1212k k k k ++=+++2211212112142(1)11212k k k k ⎛⎫+ ⎪+⎝⎭=+++221122112(1)4131221k k k k ++=+=++解法2：，122212OS OT QA QA b k k k k a ⋅=⋅=-=-设，由，，∴，:OS y kx =222222221S y kx x x y k =⎧⇒=⎨+=+⎩222221S k y k =+22222||21k OS k +=+同理(将换成)，，于是．k 12k -22222121214||211212k k OT k k ⎡⎤⎛⎫-+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥+⎣⎦==+⎛⎫-+ ⎪⎝⎭22||||3OS OT +=【例4】已知椭圆，为坐标原点，是椭圆上两点，22:12412x y E +=O ,A B ,OA OB 的斜率存在并分别记为，且，则的最小值为( ),OA OB k k 12OA OB k k ⋅=-11||||OA OB +A B ．CD13【答案】C【解析】解法1：记，，)A αα)B ββ由，，，12OA OB k k =-⋅cos cos sin sin 0αβαβ⇒+=cos()0αβ-=()2k k παβπ=++∈Z ∴，222222||||24cos 12sin 24cos 12sin 3622OA OB ππαααα⎛⎫⎛⎫+=+++++= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∴．当且仅当时，等号成立．11||||OA OB +==…||||OA OB =∴min11||||OA OB ⎛⎫+= ⎪⎝⎭解法2：设，由，，:OA y kx =22224y kx x y =⎧⎨+=⎩222421A x k ⇒=+2222421A k y k =+∴，同理(将换成)，，于是22224(1)||21k OA k +=+k 12k-22212(41)||21k OB k +=+22||||36OA OB +=，∴．当且仅当时，等号成立．11||||OA OB +==…||||OA OB =∴．11||||OA OB +解法3：设，由，，:OA y kx =22224y kx x y =⎧⎨+=⎩222421A x k ⇒=+2222421A k y k =+∴，同理(将换成)，，于是22224(1)||21k OA k +=+k 12k-22212(41)||21k OB k +=+22||||36OAOB +=，∴()()333222111222221111(11)||||||||36OA OB OA OB ++=+==…||||OA OB =时，等号成立．∴．11||||OA OB +解法4:仿射变换设，则，，x y y ⎧='⎪⎨='⎪⎩22221122412x y x y ''+=⇒+=1212112k k k k =-⇒''=-∴，∴，OA OB '⊥'22222121,x y y x ''''==∴，22||||OA OB +2222112222x y x y''''=+++22113336x y ''=+=∴．当且仅当时，等号成立．11||||OA OB+==…||||OA OB =∴．11||||OA OB +【例】在平面直角坐标系中，已知椭圆5xOy 2222:1(0)x y C a b a b +=>>，其焦点到相应准线的距离为3，离心率为．12(1)求椭圆的标准方程；C (2)如图所示，是椭圆上两点，且直线的斜率满足，延长到,A B C ,OA OB 34OA OB k k =-⋅OA ，使得，且交椭圆于，设，求证：①M 3OM OA =MB C Q OQ OA OB λμ=+221λμ+=；②为定值．BMBQ【解析】(1)由，解得，，，椭圆的标准方程为2222123c a ac c a b c ⎧=⎪⎪⎪-=⎨⎪=+⎪⎪⎩2a =b =1c =C 22143x y +=．(2)解法1：，设，则，由得OQ OA OB λμ=+ 1122(,),(,)A x y B x y 1212(,)Q x x y y λμλμ++34OA OB k k =-⋅．1212043x x y y +=由在椭圆上，得，，，,,A B Q 2211143x y +=2222143x y +=()()221212143x x y y λμλμ+++=化简得，所以．2222221122121221434343x y x y x x y y λμλμ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭221λμ+=而，由三点共线，得．3OQ OM OB λμ=+ ,,M Q B 13λμ+=∴，，，35λ=45μ=1455OQ OM OB =+设，则，BM tBQ = 111OQ OM OB t t ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∴，即．5t =5BMBQ=解法2：仿射变换，，，延长交圆于，，，224x y +=2OA =6OM =AO O E 4MA =8ME =由勾股定理得：，由割线定理得：MB ==32MQ MB MA ME ⋅=⋅=，解得，．MQ =5BM BMBQ BM MQ===-【例6】椭圆上有相异的任两点，且三点不共线，直线22:14x M y +=,A B ,,A B O OA，直线的斜率满足：，求证：为定值．OB ()20AB OA OB AB k k k k =⋅>22||||OA OB +【解析】解法1：设，代入，:(0)AB l y kx m k =+>22:14x M y +=得，222(14)8440k x kmx m +++-=设，1122(,),(,)A x y B x y 则，，，1228km14x x k+=-+21224414m x x k -=+()22121212y y k x x km x x m =+++因为，所以，2AB OA OB k k k =⋅()21222121212km x x m y y k k x x x x ++==+所以，，因为三点不共线，所以，所以()2120km x x m ++=2224k m m =,,A B O 0m ≠，故，，12k =122x x m +=-21222x x m =-所以2222221122||||OA OB x y x y +=+++22221122111144x x x x =+-++-()2212324x x =++．()212123224x x x x ⎡⎤=+-+⎣⎦()223422224m m ⎡⎤=--+⎣⎦5=解法2：设，(2cos ,sin ),(2cos ,sin )A B ααββ由得，2ABOA OB kk k =⋅22(sin sin )sin sin 4(cos cos )2cos 2cos αβαβαβαβ-=⋅-即，22(sin sin )(cos cos )sin sin cos cos αβαβαβαβ--=所以sin 2 α+sin 2 βsin αsin β=cos 2 α+cos 2 βcos αcos β即,(sin 2 α+sin 2 β)(cos αcos β)=(cos 2 α+cos 2 β)(sin αsin β)即,sin 2 αcos αcos β+sin 2 βcos αcos β=cos 2 αsin αsin β+cos 2 βsin αsin β即,sin 2 αcos αcos β−cos 2 αsin αsin β=cos 2 βsin αsin β−sin 2 βcos αcos β即,sin αcos α(sin αcos β−cos αsin β)=sin βcos β(cos βsin α−sin βcos α)即,12sin 2αcos αsin (α−β)=12sin 2βsin (α−β)因为三点不共线,所以,A ,B ,O sin (α−β)≠0所以,即，sin 2α=sin 2βsin 2α−sin 2β=0,2cos (α+β)sin (α−β)=0所以,不妨设,则,cos (α+β)=0α+β=π2β=π2−α所以|OA |2+|OB |2=4cos 2 α+sin 2 α+4sin 2 β+sin 2 β=4cos 2 α+sin 2 α+4sin 2 α+cos 2 α=4+1=5强化训练1.已知椭圆,过抛物线焦点的直线交抛物线于两点,连接C 1:x 24+y 2=1C 2:x 2=4y F M 、N ,并延长分别交于两点,连接与的面积分别记为NO MO C 1A 、B AB ，△OMN △OAB ,则在下列命题中,正确命题的个数是（）S △OMN ,S △OAB (1)若记直线的斜率分别为,则的大小是定值为NO ,MO k 1,k 2k 1k 2−14(2)的面积是定值1；△OAB S △OAB (3)线段的长度的平方和是定值5；OA 、OB |OA |2+|OB |2(4)设,则.λ=S ΔOMNS△OABλ⩾2A.1个 B.2个 C.3个 D.4个【答案】D【解析】设,由拋物线焦点弦的性质有M (x 1,y 1),N (x 2,y 2)x 1x 2=−p 2=−4,y 1y 2=p 24=1所以,k 1k 2=y 1y 2x 1x 2=−14设A (2cos α,sin α),B (2cos β,sin β)由得,k 1k 2=−14sin αsin β4cos αcos β=−14即,即,因此,cos αcos β+sin αsin β=0cos (α−β)=0|α−β|=π2+kπ(k ∈Z )所以,S △OAB =12|2cos αsin β−2cos βsin α|=|sin (α−β)|=1而|OA |2+|OB |2=4(cos 2 α+cos 2 β)+(sin 2 α+sin 2 β)=4(cos 2 α+sin 2 α)+(sin 2 α+cos 2 α)=4+1=5所以λ=S ΔOMNS ΔOAB =|x 1x 2x A x B|=|44cos αcos β|=|2sin 2α|⩾2综上，四个选项均正确,故选D.2.如图,在平面直角坐标系中,和分别是椭圆xOy A ,B C ,D Γ:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左右顶点与上下顶点.设是椭圆上且位于第一象限的两点,满足,P ,Q OQ ∥AP M 是线段的中点,射线与椭圆交于点.AP OM R 证明：线段能构成一个直角三角形.OQ ,OR ,BC 【答案】见解析.【解析】解法1:设直线,联立椭圆方程,得,OQ :y =kx x 2Q=a 2b 2a 2k 2+b2所以|OQ |2=(1+k 2)x 2Q =(1+k 2)μ2b 2a 2k 2+b2由中点弦结论知,得直线,k ⋅k OM =−b 2a 2OR :y =−b 2a 2k x 联立椭圆方程,同理可得|OR |2=[1+(−b 2a 2)2]2a 2(−b2a 2k)2+b2=a 4k 2+b 2a 2k 2+b 2|OQ |2+|OR |2=(1+k 2)a 2b 2a 2k 2+b2+a 4k 2+b 4a 2k 2+b2=a 2b 2+a 2b 2k 2+a 4k 2+b 4a 2k 2+b 2=b 2(a 2+b 2)+a 2k 2(a 2+b 2)a 2k 2+b 2=a 2+b 2解法2:利用椭圆参数方程k OR ⋅k oQ =−b 2a2,设Q (a cos α,b sin α),R (a cos β,b sin β),则b sin αa cos α⋅b sin βa cos β=−b 2a 2,cos αcos β+sin αsin β=0⇒cos (α−β)=0,α−β=2kπ±π2(k ∈Z )∴|OQ |2+|OR |2=a 2(cos 2 α+cos 2 β)+b 2(sin 2 α+sin 2 β)=a 2+b 2=|BC |2线段能构成一个直角三角形.OQ ,OR ,BC 3.已知两点,设是椭圆上三点,满足,点C (−62,0),D (62,0)A ,B ,M x 24+y 2=1OM =35OA +45OB N 为线段的中点,求的值.AB |NC |+|ND |【答案】见解析.【解析】由结论可得:k OA ⋅k OB =−14设A (2cos α,sin α),B (2cos β,sin β)k OA ⋅k OB =sin αsin β4cos αcos β=−14⇒cos (α−β)=0不妨设α=β+π2N (cos α+cos β,sin α+sin β2)即N (−sin β+cos β,cos β+sin β2)得N 点轨迹方程为x 22+y 212=1,其焦点为(±62,0)故.|NC |+|ND |=224.已知在椭圆上运动,,延长到,使得为A ,B x 24+y 23=1k oA k OB =−34OA M OM =3OA ,Q MB 与椭圆的交点,求的值.BM BQ 【答案】见解析.【解析】解法1:设,则A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),Q (x 3,y 3),BM =λBQ M (3x 1,3y 1)(3x 1−x 2,3y 1−y 2)=λ(x 3−x 2,y 3−y 2),{x 3=3λx 1+λ−1λx 2y 3=3λy 1+λ−1λy 2由k OA k OB =−34得x 1x 24+y 1y 23=0由A ,B ,Q 在椭圆上,得x 214+y 213=1,x 224+y 223=1,x 234+y 233=1∴(3λx 1+λ−1λx 2)24+(3λy 1+λ−1λy 2)23=1化简得9λ2(x 214+y 213)+(λ−1)2λ2(x 224+y 223)+6(λ−1)λ2(x 1x 24+y 1y 23)=1,且x 1x 24+y 1y 22=0∴9λ2+(λ−1)2λ2=1,解得λ=5,即BM =5BQ ,故BM BQ =5.解法2:因为k OA k OB =−34,不妨设OQ =λOA +μOB ,则λ2+μ2=1,又OQ =λ3OM +μOB ,所以λ3+μ=1,解得λ=35,μ=45,令BM =tBQ ,可知OQ =(1t )OM +(1−1t )OB ,解得t =5.5.已知椭圆,不过原点的直线与椭圆相交于两点,设直线C :x 24+y 2=1O l C A ,B OA ,l ,OB 的斜率分别为,且恰好构成等比数列.证明:为定值.k 1,k ,k 2k 1,k ,k 2|OA |2+|OB |2【答案】见解析.【解析】设直线的方程为,l y =kx +m (m ≠0),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)联立{y=kx+mx2+y2=1⇒(1+4k2)x2+8kmx+4m2−4=0则,由韦达定理得Δ=16(1+4k2−m2)>0x1+x2=−8km1+4k2,x1x2=4m2−41+4k2又构成等比数列,则k1,k,k2k2=k1k2=y1y2x1x2=(kx1+m)(kx2+m)x1x2,⇒km(x1+x2)+m2=0由韦达定理,代入可得,即.m2−4k2m2=0k2=14又由,解得,故,Δ=16(2−m2)>0m2<2x1+x2=±2m,x1x2=2m2−2所以|OA|2+|OB|2=x21+y21+x22+y22=34[(x1+x2)2−2x1x2]+2定值.=34[(±2m)2−2(2m2−2)]+2=5()。

高考数学专题09 椭圆解答题解题方法总结(解析版)

专题09椭圆解答题解题方法总结一．【学习目标】1．掌握椭圆的定义、几何图形、标准方程及简单几何性质．2．熟练掌握常见的几种数学思想方法——函数与方程、数形结合、转化与化归． 3．了解椭圆的实际背景及椭圆的简单应用．二．【知识要点】 1．椭圆的定义平面内与两个定点F 1，F 2的距离的和等于常数(大于____________)的点的轨迹叫做椭圆，这两个定点F 1，F 2叫做焦点，两焦点间的距离叫做焦距． 2．椭圆的标准方程(1) ______________ (a >b >0)，焦点F 1(－c ，0)，F 2(c ，0)，其中c ＝_____________． (2)y 2a 2＋x 2b 2＝1(a >b >0)，焦点___________________，其中c ＝_____________． 3．椭圆的几何性质以x 2a 2＋y 2b 2＝1(a >b >0)为例 (1)范围：________________．(2)对称性：对称轴：x 轴，y 轴；对称中心：O (0，0)．(3)顶点：长轴端点：A 1(－a ，0)，A 2(a ，0)，短轴端点：B 1(0，－b )，B 2(0，b )；长轴长|A 1A 2|＝2a ，短轴长|B 1B 2|＝2b ，焦距|F 1F 2|＝2c .(4)离心率e ＝_______，0<e <1，e 越大，椭圆越______，e 越_______，椭圆越圆． (5)a ，b ，c 的关系：c 2＝a 2－b 2或a 2＝c 2＋b 2. 三．【题型总结】（一）三角形的面积的解题思路（1）弦长公式和点到直线距离公式，（2）如果三角形被坐标轴分成两部分，用两个三角形面积之和求解（二）定点问题（1）特殊位置找定点；（2）直线中含一个参数找定点（三）定值问题（四）角相等的转化（五）距离问题的在转化（六）相切问题的解决方法（七）向量与椭圆的综合（八）点差法的应用（九）对称问题（十）求轨迹的方法四．【题型方法】；（一）三角形的面积问题例1．已知椭圆()222210x y a b a b +=>>2y x =+上，若直线l 与椭圆交于P ，Q 两点，O 为坐标原点，直线OP 的斜率为1k ，直线OQ 的斜率为2k . （1）求该椭圆的方程. （2）若1214k k ⋅=-，试问OPQ ∆的面积是否为定值？若是，求出这个定值；若不是，请说明理由. 【答案】（1）2214x y +=；（2）OPQ ∆的面积为定值1. 【解析】由2c e a ==，又由于0a b >>，一个长轴顶点在直线2y x =+上，可得：2a =，c =1b =.（1）故此椭圆的方程为2214x y +=.（2）设()11,P x y ，()22,Q x y ，当直线PQ 的斜率存在时，设其方程为y kx m =+，联立椭圆的方程得：()222418440k x kmx m +++-=，由()()222264441440k m k m ∆=-+->，可得2241m k <+，则122841km x x k +=-+，21224441m x x k -⋅=+，12PQ x x =-=，又点O 到直线y kx m =+的距离d =，122OPQS d PQ m ∆=⋅⋅=由于2121212121214y y x x m k k x x x x ++⋅===-，可得：22421k m =-，故2212OPQS m m∆=⋅=，当直线PQ 的斜率不存在时，可算得：1OPQ S ∆=，故OPQ ∆的面积为定值1.练习1. 已知椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的左、右焦点为别为1F 、2F，且过点(1,2和2.（1）求椭圆的标准方程；（2）如图，点A 为椭圆上一动点（非长轴端点），2AF 的延长线与椭圆交于点B ，AO 的延长线与椭圆交于点C ，求ABC ∆面积的最大值．【答案】（1）2212x y +=；（22【解析】（1）根据题意得，将点2⎛⎝⎭和23,22⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭代入椭圆方程得：2222111213124a b a b ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩，解得：222,1a b ==，所以椭圆的方程为2212x y +=.（2）由（1）得椭圆的()11,0F -，()21,0F ， ①当AB 的斜率不存在时，易知2221,,1,,1,222A B C ⎛⎛⎛--- ⎝⎭⎝⎭⎝⎭， ∴ΔABC 1S 2222=⨯= ②当AB 的斜率存在时，设直线AB 的方程为()1y k x =-，联立方程组()22112y k x x y ⎧=-⎪⎨+=⎪⎩，消去y 得：()2222214220k x k x k +-+-= 设()()1122,,,A x y B x y ，21221222422,2121x x x k k k x k -+==++， ()22222212122242214142121k k k x x k k B x k A x ⎛⎫-=++-=+-⨯ ⎪++⎝⎭221221k k +=+，点O 到直线AB 的距离21k d k -=+O 是线段AC 的中点，所以点C 到直线AB 的距离为2d=所以2ΔABC2111S22221dkkAB⎛⎫+=⋅=⋅ ⎪+⎝⎭==综上，ABC∆.（二）定点问题例2. 已知椭圆C：22221(0)x ya ba b+=>>的一个焦点与上下顶点构成直角三角形，以椭圆C的长轴长为直径的圆与直线20x y+-=相切．(1)求椭圆C的标准方程；(2)设过椭圆右焦点且不重合于x轴的动直线与椭圆C相交于A、B两点，探究在x轴上是否存在定点E，使得EA EB⋅u u u r u u u r为定值？若存在，试求出定值和点E的坐标；若不存在，请说明理由．【答案】（1）2212xy+=；（2）定点为5,04⎛⎫⎪⎝⎭.【解析】（1）由题意知，222b cab c a=⎧⎪⎪=⎨⎪⎪+=⎩，解得11bac=⎧⎪=⎨⎪=⎩则椭圆C的方程是2212xy+=（2）①当直线的斜率存在时，设直线()()10y k x k=-≠联立()22121xyy k x⎧+=⎪⎨⎪=-⎩，得()22222124220,880k x k x k k+-+-=∆=+>所以2222422,1212A B A B k k x x x x k k-+==++ 假设x 轴上存在定点()0,0E x ，使得EA EB ⋅u u u v u u u v为定值。

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4、关于椭圆的标准方程，需要注意的几个问题
（1）关于椭圆的标准方程，最基本的两个问题是：其一，当题目已指明曲线的位置特征，并给出了“特征值”（指、、的值或它们之间的关系，由这个关系结合，我们可以确定出、、的值）时，我们便能迅速准确地写出椭圆的标准方程；其二，当题目已给出椭圆的标准方程时，我们便能准确地判断出曲线的位置特征，并能得到、、的值。
圆锥曲线第1讲椭圆
【知识要点】
1、椭圆的定义
1.椭圆的第一定义：
平面内到两个定点、的距离之和等于定长（）的点的轨迹叫椭圆，这两个定点叫做椭圆的焦点，两个焦点之间的距离叫做焦距。
注1：在椭圆的定义中，必须强调：到两个定点的距离之和（记作）大于这两个定点之间的距离（记作），否则点的轨迹就不是一个椭圆。具体情形如下：
解：（1）方程表示椭圆
故当时，方程表示椭圆。
（2）方程表示焦点在轴上的椭圆
故当时，方程表示焦点在轴上的椭圆。
（3）方程表示焦点在轴上的椭圆
故当时，方程表示焦点在轴上的椭圆。
8. 已知椭圆的焦距为2，则 =__________.
解：由题意知，于是（）
（ⅰ）当椭圆的焦点在轴上时，，
（4）有时为方便解题，中心在坐标原点的椭圆的方程也可设为，但此时、必须满足条件：，，且 .
5、点与椭圆的位置关系
点与椭圆（）的位置关系有以下三种情形：
（ⅰ）若，则点在椭圆上；
（ⅱ）若，则点在椭圆外；
（ⅲ）若，则点在椭圆内；
【例题选讲】
题型1：椭圆定义的应用
1. 平面内存在一动点到两个定点、的距离之和为常数（），则点的轨迹是（）
于是此时该椭圆的方程为
（ⅱ）当该椭圆的焦点在轴上时，设其方程为（）
则由该椭圆过点，有 ③
联立①、③得，，
于是此时该椭圆的方程为
故所求椭圆的方程为或
10. 已知椭圆的中心在坐标原点、以坐标轴为对称轴，且经过两点，，则椭圆的方程为__________.
解：设所求椭圆的方程为（，，
于是
又
②
联立①、②得，，
于是此时
（ⅱ）当时，
而 ③
④
联立③、④得，，
于是此时
故的值为2或
题型2：求椭圆的方程
7. （1）若方程表示椭圆，则的取值范围是__________；
（2）若方程表示焦点在轴上的椭圆，则的取值范围是__________；
（3）若方程表示焦点在轴上的椭圆，则的取值范围是__________.
（ⅰ）当时，点的轨迹是椭圆；
（ⅱ）当时，点的轨迹是线段；
（ⅲ）当时，点的轨迹不存在。
注2：若用表示动点，则椭圆轨迹的几何描述法为（，），即 .
注3：凡是有关椭圆上的点与焦点的距离问题，通常可利用椭圆的第一定义求解，即隐含条件：千万不可忘记。
2.椭圆的第二定义：
平面内到某一定点的距离与它到定直线的距离之比等于常数（）的点的轨迹叫做椭圆。
在中，由余弦定理，有
又
而
，即
于是
又
故该椭圆离心率的取值范围是
证（2）：由（1）知，
故的面积只与该椭圆的短轴长有关
题型5：椭圆中的最值问题
17. 设是椭圆的左焦点，点是椭圆上的一个动点，为定点，则的最小值为__________.
解：在椭圆中，，，
于是该椭圆的左右焦点分别为，
故
18. 若满足（），则的最大值、最小值分别为__________.
2、椭圆的标准方程
（1）焦点在轴、中心在坐标原点的椭圆的标准方程是（）；
（2）焦点在轴、中心在坐标原点的椭圆的标准方程是（）.
注1：若题目已给出椭圆的标准方程，那其焦点究竟是在轴还是在轴，主要看长半轴跟谁走。长半轴跟走，椭圆的焦点在轴；长半轴跟走，椭圆的焦点在轴。
（1）注2：求椭圆的方程通常采用待定系数法。若题目已指明椭圆的焦点的位置，则可设其方程为（）或（）；若题目未指明椭圆的焦点究竟是在轴上还是轴上，则中心在坐标原点的椭圆的方程可设为（，，且）.
（2）椭圆的标准方程中的参数、、是椭圆所固有的，与坐标系的建立无关；、、三者之间的关系：必须牢固掌握。
（3）求椭圆的标准方程，实质上是求椭圆的标准方程中的未知参数、。根据题目已知条件，我们列出以、为未知参数的两个方程，联立后便可确定出、的值。特别需要注意的是：若题目中已经指明椭圆的焦点在轴或轴上，则以、为未知参数的方程组只有一个解，即、只有一个值；若题目未指明椭圆的焦点在哪个轴上，则以、为未知参数的方程组应有两个解，即、应有两个值。
（ⅱ）当以点为直角顶点时，
设
则
又，
于是此时
这表明，此种情形下，点在椭圆外，不满足题意。
故的面积为
16. 已知、是椭圆在轴上的两个焦点，为椭圆上一点， .
（1）求该椭圆离心率的取值范围；
（2）求证：的面积只与该椭圆的短轴长有关.
解（1）：由该椭圆的焦点在轴上，可设其方程为（）
3、椭圆的性质
以标准方程（）为例，其他形式的方程可用同样的方法得到相关结论。
（1）范围：，；
（2）对称性：关于轴、轴轴对称，关于坐标原点中心对称；
（3）顶点：左右顶点分别为，；上下顶点分别为，；
（4）长轴长为，短轴长为，焦距为；
（5）长半轴、短半轴、半焦距之间的关系为；
注2：椭圆的焦点弦指的是由过椭圆的某一焦点与该椭圆交于不同两点的直线所构成的弦。椭圆的通径指的是过椭圆的某一焦点且垂直于其对称轴的弦。通径是椭圆的所有焦点弦中最短的弦。设椭圆的方程为（），过其焦点且垂直于轴的直线交该双曲线于、两点（不妨令点在轴的上方），则，，于是该椭圆的通径长为 .
解：在椭圆中，
于是
设
则，，并且
于是，
令，
其对称轴为
函数在上单调递增
于是
将代入方程中，得
故的最大值为6，此时点的坐标为 .
21. 设椭圆的中心是坐标原点，长轴在轴上，离心率 . 已知点到这个椭圆上一点的最远距离为，则该椭圆的方程为__________，该椭圆上到点的距离为的点的坐标是__________.
则由该椭圆过，两点，有，解得：
故所求椭圆的方程为，即 .
11.在平面直角坐标系中，椭圆的中心为坐标原点，焦点、在轴上，离心率为 . 若过的直线交于、两点，且的周长为16，那么的方程为__________.
解：由椭圆的中心在坐标原点，焦点在轴上，可设其方程为（）
A.圆 B. 椭圆 C. 线段 D. 椭圆或线段
解：由题意知，
（ⅰ）当时，点的轨迹是椭圆；
（ⅱ）当时，点的轨迹是线段 .
故点的轨迹是椭圆或线段
2.已知圆：，点，是圆上任意一点，线段的中垂线和直线相交于点，则点的轨迹方程为__________.
解：圆：的圆心坐标为，半径
解：由该椭圆的中心在坐标原点，焦点在轴上，可设其方程为（）
设是该椭圆的右焦点，则与其较近的长轴的端点为
于是有（）
又，是该椭圆上的对称点，是该椭圆的右焦点
又
为等腰直角三角形，其中
于是有，即
又
，即，代入（），得
于是，
故所求椭圆的方程为
题型4：与椭圆的焦点有关的三角形问题
14. 设是椭圆上的一点，、是该椭圆的两个焦点，且，则 =__________.
因而由题意，有
故所求椭圆的方程为
注：由本题可见，椭圆的右（左）顶点到右（左）焦点的距离最小，到左（右）焦点的距离最大。以后在遇到相关问题时，这个结论可以直接用。
13. 已知椭圆的中心在坐标原点，在轴上的一个焦点与短轴的两个端点、的连线互相垂直，且这个焦点与较近的长轴的端点的距离为，则这个椭圆的方程为__________.
于是由（）式，有
（ⅱ）当椭圆的焦点在轴上时，，
于是由（）式，有
故的值为3或5
9. 已知椭圆以坐标轴为对称轴，且长轴是短轴的3倍，并且经过点，则该椭圆的方程为__________.
解：由题设条件知， ①
（ⅰ）当椭圆的焦点在轴上时，设其方程为（）
则由该椭圆过点，有 ②
联立①、②得，，
解：在椭圆中，，，
于是该椭圆的左右焦点分别为，
要使过点且以椭圆的焦点为焦点所作的椭圆的长轴最短
必须使最小
设关于直线：的对称点为
则由，即，得
于是直线的方程为，即
显然，使取得最小值的点即为直线与直线的交点
联立，得
此时
，
故所求椭圆的方程为
20. 若点和点分别为椭圆的中心和左焦点，点为椭圆上任意一点，则的最大值为__________，此时点的坐标为__________.
又线段的中点在轴上，而是线段的中点
于是
（法一）在中，
又由椭圆的定义，有 ①
②
联立①、②得，，
故，即是的7倍。
（法二），而
故，即是的7倍。
6. 设、为椭圆的两个焦点，为椭圆上的一点。已知，，是一个直角三角形的三个顶点，且，则 =__________.
解：在椭圆中，
（6）准线方程：；
（7）焦准距：；
（8）离心率：且 . 越小，椭圆越圆；越大，椭圆越扁；