2022-2023学年高二数学上学期期中期末常考题型重点突破(人教A版2019)常考题型09 椭圆的标准方程、离心率及最值问题含解析.pdf
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1、2022-20232022-2023 学年高二数学上学期期中期末常考题型重点突破学年高二数学上学期期中期末常考题型重点突破常考题型常考题型 0909 椭圆的标准方程、离心率及最值问题椭圆的标准方程、离心率及最值问题1.椭圆的标准方程焦点在 x 轴上焦点在 y 轴上标准方程x2a2y2b21(ab0)y2a2x2b21(ab0)图形焦点坐标F1(c,0),F2(c,0)F1(0,c),F2(0,c)a,b,c 的关系b2a2c22.椭圆的简单几何性质焦点的位置焦点在 x 轴上焦点在 y 轴上图形标准方程x2a2y2b21(ab0)y2a2x2b21(ab0)范围axa,bybbxb,aya顶点A
2、1(a,0),A2(a,0),B1(0,b),B2(0,b)A1(0,a),A2(0,a),B1(b,0),B2(b,0)轴长短轴长2b,长轴长2a焦点(a2b2,0)(0,a2b2)焦距|F1F2|2 a2b2对称性对称轴:x 轴、y 轴对称中心:原点离心率eca(0,1)考法一:考法一:椭圆定义的应用椭圆定义的应用椭圆定义的应用主要有两个方面:一是确认平面内与两定点有关的轨迹是不是椭圆;二是当一点 P 在椭圆上时,它与椭圆的两焦点1F,2F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|1PF|2PF,通过整体代入可求其面积等.考法二:考法二:求椭圆的标准方
3、程求椭圆的标准方程1.定义法:根据椭圆的定义,确定2a,2b的值,再结合焦点位置求出标准方程.常用的方法:根据 a,b,c 的关系;根据椭圆的定义确定 2a;利用焦点三角形的性质.2.待定系数法(1)已知焦点位置,可设出相应形式的标准方程,然后根据条件确定关于 a,b,c 的方程组,解出 a,b,从而得到椭圆的标准方程(注意解的个数).(2)当标准方程形式下焦点位置不确定时,有两种方法可以解决:一种是分类讨论,注意全面考虑焦点位置;另一种是设一般方程122nymx(m0,n0,且 mn).考法三:考法三:椭圆中的最值问题椭圆中的最值问题1.函数法:将问题转化为函数的最值问题处理时,应充分注意椭
4、圆中 x,y 的取值范围,常常是化为闭区间上的二次函数的最值问题来求解.2.数形结合法:依据数学式子的几何意义,寻找图形中的关系.考法四:考法四:求椭圆的离心率求椭圆的离心率1.定义法:当题中出现焦点三角形的三边关系或 a,c 易求时,可以利用定义ace 求解。另外,b,c 易求时,可利用22cbcace求解,a,b 易求时,可利用21abace求解.反之,已知离心率可以得出 a 与c 或 a 与 b 或 b 与 c 的关系.2.构造法:根据条件及几何图形,构造关于 a,c 的齐次式,不需要求出 a,c 的具体值,而是整体构造ac的方程求得 e。探究一:探究一:椭圆定义的应用椭圆定义的应用在椭
5、圆 C:22221xyab(0ab)中,其所有外切矩形的顶点在一个定圆:2222xyab上,称此圆为该椭圆的蒙日圆.该图由法国数学家 G-Monge(1746-1818)最先发现.若椭圆 C 的离心率为 e,左右焦点分别为1F2F,P 为椭圆 C 上一动点,过 P 和原点作直线 l 与蒙日圆相交于 M,N,则12|PMPNPFPF()A21eB1C2eD以上答案均不正确思路分析:思路分析:令12|PFPFm,根据椭圆的定义可得2221242PFPFam,再根据向量数量积的运算律得到2PO,最后由(|)(|)PMPNrPOrPO计算可得。【变式练习】【变式练习】1 如图,12,F F分别为椭圆2
6、2143xy的左右焦点,P为椭圆上的点,PT为12FPF的外角平分线,2F TPT,则OT()A1B2C3D42已知1F、2F是椭圆22:1163xyC的两个焦点,P 为椭圆上一点,则12PFPF()A有最大值,为 16B有最小值,为 16C有最大值,为 4D有最小值,为 4探究二:探究二:求椭圆的标准方程求椭圆的标准方程已知椭圆2222:1(0)xyCabab的左、右焦点分别是12,F F,焦距122 5FF,过点(3 5,0)T的直线与椭圆交于,P Q两点,若2TPTQ,且12PFPF,则椭圆 C 的方程为()A22194xyB22183xyC22172xyD2216xy思路分析:思路分析
7、:画出图形,利用已知条件2TPTQ,推出122PFQF,延长2QF交椭圆C于点M,得到直角1FMQ和直角12FMF,设2QFm,则122PFMFm,根据椭圆的定义转化求解,a b,即可求得椭圆的方程。【变式练习】【变式练习】1 如图,A、B分别是椭圆的左顶点和上顶点,从椭圆上一点P向x轴作垂线,垂足为右焦点F,且/AB OP,点P到右准线的距离为3,则椭圆方程为()A22163xyB22142xyC221129xyD221126xy2曲率半径可用来描述曲线在某点处的弯曲变化程度,曲率半径越大则曲线在该点处的弯曲程度越小已知椭圆2222:10 xyCabab上点00(,)P xy处的曲率半径公式
8、为3222220044xyRa bab若椭圆 C 上所有点相应的曲率半径的最大值为 4,最小值为12,则椭圆 C 的标准方程为()A2212xyB2214xyC22143xyD22184xy探究三:探究三:椭圆中的最值问题椭圆中的最值问题已知点P是椭圆24x+2y=1 上的动点(点P不在坐标轴上),12FF、为椭圆的左,右焦点,O为坐标原点;若M是12F PF的角平分线上的一点,且1FM丄MP,则丨OM丨的取值范围为()A(0,3)B(0,2)C(l,2)D(3,2)思路分析:思路分析:延长2PF、1FM相交于点N,连接OM,利用椭圆的定义分析得出1212OMPFPF,设点00(,)P xy,
9、求出0 x的取值范围,利用椭圆的方程计算得出012OMx,由此可得出结果。【变式练习】【变式练习】1F是椭圆22195xy的左焦点P,是椭圆上的动点1,1 A,为定点,则PAPF的最小值是()A92B32C62D622已知椭圆221043xyxy,其中1F、2F为椭圆的左、右焦点,O为坐标原点过1F的直线1l与过2F的直线2l交于点N,线段1F N的中点为M,线段1F N的垂直平分线MP与2l的交点P(第一象限)在椭圆上,则OM 的取值范围是()A0,1B0,3C1,3D1,2探究四:探究四:求椭圆的离心率求椭圆的离心率已知椭圆2222:1xyCab(0ab),椭圆的左、右焦点分别为1F,2F
10、,P 是椭圆 C 上的任意一点,且满足120PF PF ,则椭圆 C 的离心率 e 的取值范围是()A10,2B20,2C12,22D2,12思路分析:思路分析:设00P xy,则100200(,),(,)PFcxyPFcxy ,由120PF PF ,得22200 xyc,根据2200 xy表示椭圆上的点到原点的距离的平方,可得选项。【变式练习】【变式练习】1设椭圆2222:10 xyCabab的左、右焦点分别为1F,2F,点 M,N 在 C 上(M 位于第一象限),且点 M,N 关于原点 O 对称,若12MNFF,222 2 MFNF,则 C 的离心率为()A24B12C6 237D3 23
11、72椭圆2222:1xyCab(0ab)的左、右焦点分别是1F,2F,斜率为 1 的直线 l 过左焦点1F,交 C 于 A,B 两点,且2ABF的内切圆的面积是,若椭圆 C 的离心率的取值范围为22,42,则线段 AB 的长度的取值范围是()A22,42B1,2C4,8D4 2,8 2一、单选题一、单选题1已知椭圆222210 xyabab上存在点P,使得213PFPF,其中1F,2F分别为椭圆的左、右焦点,则该椭圆的离心率的取值范围是()A10,4B1,14C1,12D1,122已知O为坐标原点,F是椭圆2222:1(0)xyCabab的左焦点,A B分别为椭圆C的左右顶点,P为椭圆C上一点
12、,且PFx轴.过点A的直线l与线段PF交于点M,与y轴交于点E.若直线BM经过OE的中点,则椭圆C的离心率为()A13B12C23D343关于椭圆有下面四个命题:长轴长为 4;短轴长为 3;离心率为12;椭圆上的点到焦点的距离的最大值为 3若只有一个假命题,则该命题是()ABCD4设椭圆22221(0)xyabab长轴的两个顶点分别为A、B,点C为椭圆上不同于A、B的任一点,若将ABC的三个内角记作A、B、C,且满足3tan3tantan0ABC,则椭圆的离心率为()A33B13C63D235已知椭圆 C:22221xyab(0ab)的左右顶点分别为1A,2A,且以线段12A A为直径的圆与直
13、线20bxayab相交,则椭圆 C 的离心率的取值范围为()A60,3B6,13C2,13D20,3.6已知1F,2F是椭圆 C:222210 xyabab的左、右焦点,O 为坐标原点,点 M 是 C 上点(不在坐标轴上),点 N 是2OF的中点,若 MN 平分12FMF,则椭圆 C 的离心率的取值范围是()A1,12B10,2C1,13D10,37椭圆 C:222210 xyabab左右焦点分别为1F,2F,P 为 C 上除左右端点外一点,若121cos2PFF,211cos3PF F,则椭圆 C 的离心率为()A436B52 37C73 35D72 658已知椭圆2241253xy的左、右
14、焦点分别为1F、2F,第一象限内的点M在椭圆上,且满足12MFMF,点N在线段1F、2F上,设12FNNF,将12MF F沿MN翻折,使得平面1MNF与平面2MNF垂直,要使翻折后12FF的长度最小,则()A32B2C49D94二、多选题二、多选题9已知椭圆C:221259xy,1F,2F分别为它的左右焦点,A,B分别为它的左右顶点,点P是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的有()A存在 P 使得122F PFB12cosF PF的最小值为725C12PFPF,则12FPF的面积为 9D直线PA与直线PB斜率乘积为定值92510已知椭圆C:22142xy内一点11,2M,直线l与椭圆C交于A,B
15、两点,且点M是线段AB的中点,则()A椭圆C的焦点坐标为2,0,2,0B椭圆C的长轴长为 4C直线l的方程为2230 xyD2 153AB 11一块斯里兰卡月光石的截面可近似看成由半圆和半椭圆组成,如图所示,在平面直角坐标系中,半圆的圆心在坐标原点,半圆所在的圆过椭圆的右焦点3,0F,椭圆的短轴与半圆的直径重合若直线0yt t与半圆交于点 A,与半椭圆交于点B,则下列结论正确的是()A椭圆的离心率是22B线段AB长度的取值范围是0,33 2CABF面积的最大值是9214DOAB的周长存在最大值12已知1F,2F是椭圆 C:221925xy的两个焦点,过1F的直线 l 与椭圆 C 交于 A,B
16、两点,O 为坐标原点,则()A椭圆 C 的离心率为35B不存在点 A 使得12AFAFC若2212AFBF,则8AB D12AFF面积的最大值为 12三、填空题三、填空题13 已知1F、2F分别为椭圆2222:10 xyCabab的左、右焦点,P 是椭圆 C 上的一点,直线22:abl xa,且PQl,垂足为 Q 点若四边形12PQF F为平行四边形,则椭圆 C 的离心率的取值范围是_14若1F、2F是椭圆 C:221925xy的两个焦点,过1F的直线 l 与椭圆 C 交于 A、B 两点,O 为坐标原点,则下列说法中正确的是_(填序号)椭圆 C 的离心率为35;存在点 A 使得12AFAF;若
17、228AFBF,则12AB;12AFF面积的最大值为 1215如图,1F,2F分别是椭圆的左、右焦点,点 P 是以12FF为直径的圆与椭圆在第一象限内的一个交点,延长2PF与椭圆交于点 Q,若124PFQF,则直线2PF的斜率为_16已知椭圆 C:2222xyab1(0)ab的左、右焦点分别为1F,2F,点1111,P x yQxy,在椭圆C上,其中1100 xy,若22PQOF,|11QFPF|33,则椭圆C的离心率的取值范围为_四、解答题四、解答题17在平面直角坐标系中xOy,椭圆2222:1(0)xyCabab的离心率为32,点13,2在椭圆 C 上(1)求椭圆 C 的方程;(2)设椭圆
18、 C 的左、右顶点分别为 A,B,点 P,Q 为椭圆上异于 A,B 的两动点,记直线AP的斜率为1k,直线QB的斜率为2k,已知127kk求证:直线PQ恒过 x 轴上一定点.18 已知椭圆2222:1(0)xyCabab过点61,2,直线l:yxm 与椭圆C交于AB,两点,且线段AB的中点为M,O为坐标原点,直线OM的斜率为12(1)求椭圆C的标准方程;(2)若椭圆C上存在PQ,两点,使得PQ,关于直线l对称,求实数m的范围19已知椭圆2222:10 xyCabab的长轴长为2 3,离心率为63(1)求椭圆 C 的标准方程;(2)若过点0,2P的直线交椭圆 C 于 A,B 两点,求OAB(O
19、为原点)面积的最大值20 以 O 为原点,OF 所在的直线为 x 轴,建立直角坐标系 设1OF FG ,点 F 的坐标为,0t,3,t,点 G 的坐标为00,xy(1)求0 x关于 t 的函数 0 xf t的表达式,判断函数 f t的单调性(不需要证明);(2)设OFG的面积316St,若以 O 为中心,F 为焦点的椭圆经过点 G,求当OG取得最小值时椭圆的方程;(3)在(2)的条件下,若点 P 的坐标为90,2,C、D 是椭圆上的两点,且1PCPD ,求实数的取值范围常考题型常考题型 0909 椭圆的标准方程、离心率及最值问题椭圆的标准方程、离心率及最值问题1.椭圆的标准方程焦点在 x 轴上
20、焦点在 y 轴上标准方程x2a2y2b21(ab0)y2a2x2b21(ab0)图形焦点坐标F1(c,0),F2(c,0)F1(0,c),F2(0,c)a,b,c 的关系b2a2c22.椭圆的简单几何性质焦点的位置焦点在 x 轴上焦点在 y 轴上图形标准方程x2a2y2b21(ab0)y2a2x2b21(ab0)范围axa,bybbxb,aya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)轴长短轴长2b,长轴长2a焦点(a2b2,0)(0,a2b2)焦距|F1F2|2 a2b2对称性对称轴:x 轴、y 轴对称中心
21、:原点离心率eca(0,1)考法一:考法一:椭圆定义的应用椭圆定义的应用椭圆定义的应用主要有两个方面:一是确认平面内与两定点有关的轨迹是不是椭圆;二是当一点 P 在椭圆上时,它与椭圆的两焦点1F,2F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|1PF|2PF,通过整体代入可求其面积等.考法二:考法二:求椭圆的标准方程求椭圆的标准方程1.定义法:根据椭圆的定义,确定2a,2b的值,再结合焦点位置求出标准方程.常用的方法:根据 a,b,c 的关系;根据椭圆的定义确定 2a;利用焦点三角形的性质.2.待定系数法(1)已知焦点位置,可设出相应形式的标准方程,然后根据
22、条件确定关于 a,b,c 的方程组,解出 a,b,从而得到椭圆的标准方程(注意解的个数).(2)当标准方程形式下焦点位置不确定时,有两种方法可以解决:一种是分类讨论,注意全面考虑焦点位置;另一种是设一般方程122nymx(m0,n0,且 mn).考法三:考法三:椭圆中的最值问题椭圆中的最值问题1.函数法:将问题转化为函数的最值问题处理时,应充分注意椭圆中 x,y 的取值范围,常常是化为闭区间上的二次函数的最值问题来求解.2.数形结合法:依据数学式子的几何意义,寻找图形中的关系.考法四:考法四:求椭圆的离心率求椭圆的离心率1.定义法:当题中出现焦点三角形的三边关系或 a,c 易求时,可以利用定义
23、ace 求解。另外,b,c 易求时,可利用22cbcace求解,a,b 易求时,可利用21abace求解.反之,已知离心率可以得出 a 与c 或 a 与 b 或 b 与 c 的关系.2.构造法:根据条件及几何图形,构造关于 a,c 的齐次式,不需要求出 a,c 的具体值,而是整体构造ac的方程求得 e。探究一:探究一:椭圆定义的应用椭圆定义的应用在椭圆 C:22221xyab(0ab)中,其所有外切矩形的顶点在一个定圆:2222xyab上,称此圆为该椭圆的蒙日圆.该图由法国数学家 G-Monge(1746-1818)最先发现.若椭圆 C 的离心率为 e,左右焦点分别为1F2F,P 为椭圆 C
24、上一动点,过 P 和原点作直线 l 与蒙日圆相交于 M,N,则12|PMPNPFPF()A21eB1C2eD以上答案均不正确思路分析:思路分析:令12|PFPFm,根据椭圆的定义可得2221242PFPFam,再根据向量数量积的运算律得到2PO,最后由(|)(|)PMPNrPOrPO计算可得。【解析】解:令12|PFPFm,因为12|2PFPFa,则2121222|2|4|PFPFPFPFa,所以2221242PFPFam,由1212212PFPFPOPFPFF F ,所以212122224PFPFPF PFPO ,2121221222PFPFPF PFF F 则可得2228444amPOc,
25、解得2222POacm,所以222222|(|)(|)|2abmPMPNrPOrPOrPOacm,故12|1PMPNPFPF,故选:B【答案】B【变式练习】【变式练习】1 如图,12,F F分别为椭圆22143xy的左右焦点,P为椭圆上的点,PT为12FPF的外角平分线,2FTPT,则OT()A1B2C3D4【答案】B【解析】如图所示:延长2F T交1FP的延长线于点M,因为PT为12FPF的外角平分线,2FTPT,所以易得2PTFPTM,所以2PFPM,2TFTM,结合椭圆的定义得1112|4MFPFPMPFPF,又T为2F M的中点,O为12FF的中点,所以在12FF M中,1122OTM
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