2021_2022学年新教材高中数学第三章圆锥曲线的方程3.1.2椭圆的简单几何性质课后篇巩固提升含解析新人教A版选择性必修第一册.docx

3.1.2椭圆的简单几何性质课后篇巩固提升必备知识基础练1.已知椭圆的方程为2x2+3y2=m(m>0),则椭圆的离心率为()A.13B.33C.22D.12解析因为2x2+3y2=m(m>0),所以x2m2+y2m3=1.所以c2=m2-m3=m6.故e2=13,解得e=33.答案B2.焦点在x轴上,长、短半轴长之和为10,焦距为45,则椭圆的标准方程为()A.x236+y216=1B.x216+y236=1C.x26+y24=1D.y26+x24=1解析由题意得c=25,a+b=10,所以b2=(10-a)2=a2-c2=a2-20,解得a2=36,b2=16,故椭圆方程为x236+y216=1.答案A3.阿基米德(公元前287年公元前212年)不仅是著名的物理学家、数学家,他利用“逼近法”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C的焦点在x轴上,且椭圆C的离心率为74,面积为12,则椭圆C的方程为()A.x23+y24=1B.x29+y216=1C.x24+y23=1D.x216+y29=1解析由题意可得ab=12,ca=74,a2=b2+c2,解得a=4,b=3,因为椭圆的焦点在x轴上,所以椭圆方程为x216+y29=1.答案D4.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14,则该椭圆的离心率为()A.13B.12C.23D.14解析不妨设椭圆方程为x2a2+y2b2=1,则可设直线l:xc+yb=1,依题意,有11c2+1b2=b2,即4=b21c2+1b2,b2c2=3,a2-c2c2=3,e=ca=12.答案B5.设椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A,B,P是椭圆上不同于A,B的一点,设直线AP,BP的斜率分别为m,n,则当-1mn-4ab+5取得最小值时,椭圆C的离心率为()A.15B.22C.45D.32解析设P(x0,y0),则x02a2+y02b2=1(x0±a),即y02x02-a2=-b2a2(x0±a).又A(-a,0),B(a,0),所以mn=y0x0+a·y0x0-a=y02x02-a2=-b2a2.则-1mn-4ab+5=a2b2-4ab+5.设ab=x(x>1),则f(x)=x2-4x+5=(x-2)2+1,当x=2时,f(x)取得最小值1.此时ab=2,即ba=12,所以椭圆C的离心率e=ca=1-(ba) 2=32.答案D6.某宇宙飞船的运行轨道是以地球中心为一个焦点的椭圆,近地点A距地面m km,远地点B距离地面n km,地球半径为k km,则飞船运行轨道的短轴长为()A.2(m+k)(n+k) kmB.(m+k)(n+k) kmC.mn kmD.2mn km解析由题意可得a-c=m+k,a+c=n+k,故(a-c)(a+c)=(m+k)(n+k),即a2-c2=b2=(m+k)(n+k),所以b=(m+k)(n+k).所以椭圆的短轴长为2(m+k)(n+k)km.答案A7.(多选题)已知椭圆x2k+8+y29=1的离心率e=12,则k的值可能是()A.-4B.4C.-54D.54解析当焦点在x轴上,即当k+8>9,即k>1时,由椭圆的标准方程得a=k+8,b=3,则c=a2-b2=k-1,所以椭圆的离心率e=ca=k-1k+8=12,解得k=4.当焦点在y轴上,即当0<k+8<9,即-8<k<1时,由椭圆的标准方程得b=k+8,a=3,则c=a2-b2=1-k,所以椭圆的离心率e=ca=1-k3=12,解得k=-54.答案BC8.已知椭圆的短半轴长为1,离心率0<e32,则长轴长的取值范围为. 解析因为b=1,所以c2=a2-1.又c2a2=2-1a2=1-1a234,所以1a214,即a24.又a2-1>0,所以a2>1,故1<a2,长轴长2<2a4.答案(2,49.已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的两焦点与短轴的一个顶点恰组成一个正三角形的三顶点,且椭圆C上的点到椭圆的焦点的最短距离为3,则椭圆C的方程为. 解析因为椭圆的两焦点与短轴的一个顶点恰组成一个正三角形的三顶点,所以有tan60°=bc,即b=3c.又因为椭圆C上的点到椭圆的焦点的最短距离为3,所以有a-c=3,而a2=b2+c2,三个等式联立得b=3c,a-c=3,a2=b2+c2,解得a=23,b=3,所以椭圆的标准方程为x212+y29=1.答案x212+y29=110.已知椭圆x24+y23=1,在该椭圆上是否存在点M,使得点M到椭圆的右焦点F和到直线x=4的距离相等?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.解不存在.理由如下,由已知得c2=4-3=1,所以c=1,故F(1,0).假设在椭圆上存在点M,使得点M到椭圆的右焦点F和到直线x=4的距离相等,设M(x,y)(-2x2),则(x-1)2+y2=|x-4|,两边平方得y2=-6x+15.又由x24+y23=1,得y2=31-x24,代入y2=-6x+15,得x2-8x+16=0,解得x=4.因为-2x2,所以符合条件的点M不存在.关键能力提升练11.已知椭圆的长轴长为20,短轴长为16,则椭圆上的点到椭圆中心距离的取值范围是()A.6,10B.6,8C.8,10D.16,20解析不妨设椭圆的焦点在x轴上,由题意知a=10,b=8,设椭圆上的点M(x0,y0),由椭圆的范围知,|x0|a=10,|y0|b=8,点M到椭圆中心的距离d=x02+y02.又因为x02100+y0264=1,所以y02=641-x02100=64-1625x02,则d=x02+64-1625x02=925x02+64.因为0x02100,所以64925x02+64100,所以8d10.答案C12.已知点P(2,1)在椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)上,点M(a,b)为平面上一点,O为坐标原点,则当|OM|取最小值时,椭圆的离心率为()A.33B.12C.22D.32解析点P(2,1)在椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)上,可得4a2+1b2=1,M(a,b)为平面上一点,O为坐标原点,则|OM|=(a2+b2)(4a2+1b2)=5+4b2a2+a2b25+24b2a2·a2b2=3,当且仅当a2=2b2时,等号成立.此时由4a2+1b2=1,a2=2b2,解得a2=6,b2=3.所以e=a2-b2a2=12=22.故选C.答案C13.已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率e=12,右焦点为F(c,0),方程ax2+bx-c=0的两个实根为x1,x2,则点P(x1,x2)()A.必在圆x2+y2=2内B.必在圆x2+y2=2上C.必在圆x2+y2=2外D.以上三种情况都有可能解析由已知x1+x2=-ba,x1x2=-ca,从而x12+x22=(x1+x2)2-2x1x2=b2+2aca2=a2-c2+2aca2=1-e2-2e=1-14+1=74<2,故点P在圆x2+y2=2内.答案A14.(多选题)F,A分别为椭圆的一个焦点和顶点,若椭圆的长轴长是6,且cos OFA=23,则椭圆的标准方程为()A.x236+y220=1B.x29+y25=1C.x220+y236=1D.x25+y29=1答案BD15.(多选题)设椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的两焦点为F1,F2,若椭圆上存在点P,使F1PF2=120°,则椭圆的离心率e可以是()A.22B.32C.34D.78解析当P是椭圆的上下顶点时,F1PF2最大,120°F1PF2<180°,60°F1PO<90°,sin60°sinF1PO<sin90°,|F1P|=a,|F1O|=c,32ca<1,则椭圆的离心率e的取值范围为32,1,在这一范围内的有BD.答案BD16.以椭圆上一点和两个焦点为顶点的三角形的面积的最大值为2,则椭圆长轴长的最小值为. 解析由题意知,当椭圆上的点为短轴端点时,三角形面积有最大值,即bc=2.a2=b2+c22bc=4,a2,当且仅当b=c=2时等号成立.2a4,即椭圆长轴长的最小值为4.答案417.已知F1(-c,0),F2(c,0)为椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的两个焦点,P为椭圆上一点,且PF1·PF2=c2,求椭圆离心率的取值范围.解设P(x0,y0),则PF1=(-c-x0,-y0),PF2=(c-x0,-y0),所以PF1·PF2=(-c-x0)(c-x0)+(-y0)2=x02-c2+y02.因为P(x0,y0)在椭圆上,所以x02a2+y02b2=1.所以y02=b21-x02a2,所以PF1·PF2=x02-c2+b21-x02a2=c2,解得x02=(3c2-a2)a2c2.因为x0-a,a,所以x020,a2,即0(3c2-a2)a2c2a2,所以2c2a23c2.即13c2a212,所以33ca22,即椭圆离心率的取值范围是33,22.学科素养创新练18.椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)上有一点P,F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,椭圆内一点Q在线段PF2的延长线上,且QF1QP,sin F1PQ=513,则该椭圆离心率的取值范围是()A.2626,1B.15,53C.15,22D.2626,22解析QF1QP,点Q在以F1F2为直径,原点为圆心的圆上,点Q在椭圆的内部,以F1F2为直径的圆在椭圆内,c<b.c2<a2-c2,e2<12,故0<e<22.sinF1PQ=513,cosF1PQ=1213.设|PF1|=m,|PF2|=n,则|PF1|+|PF2|=m+n=2a,在PF1F2中,由余弦定理得4c2=m2+n2-2mn·1213.4c2=(m+n)2-2mn-2mn·1213,即4c2=4a2-5013mn,mn=2625(a2-c2).由基本不等式得mnm+n22=a2,当且仅当m=n时,等号成立.由题意知QF1QP,mn,mn<m+n22=a2,2625(a2-c2)<a2,a2<26c2.故e2>126,e>2626,综上可得2626<e<22.答案D7