重难点12五种椭圆解题方法(核心考点讲与练)-2024年高考数学一轮复习核心考点讲与练(新高考专用)(解析版).docx
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1、重难点12五种椭圆解题方法(核心考点讲与练)能力拓展题型一:利用椭圆定义解决三角形周长或边长问题一、单选题1(2022湖北模拟预测)椭圆:有一特殊性质,从一个焦点射出的光线到达椭圆上的一点反射后,经过另一个焦点.已知椭圆的焦距为2,且,当时,椭圆的中心到与椭圆切于点的切线的距离为:()A1BCD或【答案】C【分析】设过点的切线为,分别做于点,做交轴于点,设,入射角和反射角相等得,利用中位线可得,再根据,可得答案,【详解】设过点的切线为,分别做于点,做交轴于点,所得是的中位线,设,入射角和反射角相等,则,则,因为,当为上顶点时,为,因为,所以,即,故选:C.2(2022黑龙江哈师大附中三模(文)
2、已知点P为椭圆C:上一点,点,分别为椭圆C的左右焦点,若,则的内切圆半径为()ABCD【答案】B【分析】首先求和的值,再求的面积,再利用三角形内切圆的半径表示面积,即可求解.【详解】因为,且,所以,则等腰三角形底边上的高,所以,设的内切圆半径为,则,所以.故选:B二、多选题3(2022全国模拟预测)已知椭圆的焦点分别为,焦距为2c,过的直线与椭圆C交于A,B两点.,若的周长为20,则经过点的直线()A与椭圆C可能相交B与椭圆C可能相切C与椭圆C可能相离D与椭圆C不可能相切【答案】AB【分析】利用给定条件,结合椭圆定义求出椭圆方程,再判断点与椭圆的位置关系作答.【详解】由椭圆的定义知,设,则,则
3、,而,即有,解得,又的周长为20,则有,解得,因为,即,解得,则,椭圆C的方程为,显然,即点在椭圆上,所以经过点的直线与椭圆C相交或相切.故选:AB4(2022湖北模拟预测)已知椭圆C的中心为坐标原点,焦点,在y轴上,短轴长等于,离心率为,过焦点为作轴的垂线交椭圆C于P,Q两点,则下列说法正确的是()A椭圆C的方程为B椭圆C的方程为CD的周长为【答案】AC【分析】解方程组求出即可选项AB的真假,再利用通径公式判断选项C的真假,再利用椭圆的定义判断选项D的真假.【详解】解:由题意得:,所以,因为,故,因为焦点,在y轴上,所以椭圆C的方程为,所以选项A正确,选项B错误;由通径长可得,所以选项C正确
4、;的周长为,所以选项D错误.故选:AC5(2022山东菏泽二模)已知椭圆的左右焦点分别为,直线与椭圆E交于A,B两点,C,D分别为椭圆的左右顶点,则下列命题正确的有()A若直线CA的斜率为,BD的斜率,则B存在唯一的实数m使得为等腰直角三角形C取值范围为D周长的最大值为【答案】BD【分析】A选项,求出A,B两点坐标,表达出;B选项,验证出,是直角顶点时,不满足等腰性,故不成立,当A是直角顶点时满足题意,得出结论;C选项,设出,求出;D选项,作出辅助线,利用椭圆定义得到直线经过焦点时,此时的周长最大.【详解】将代入椭圆方程,求出,其中,则,A错误;由题意得:,当时,此时,所以当,是直角顶点时,不
5、满足等腰性,故不成立,当点A是直角顶点时,由对称性可知:此时A在上顶点或下顶点,由于,故满足题意,所以存在唯一的实数m使得为等腰直角三角形,B正确;不妨设,则,因为,所以,C错误;如图,当直线经过焦点时,此时的周长最大,等于,其他位置都比小,例如当直线与椭圆相交于,与x轴交于C点时,连接,由椭圆定义可知:,显然,同理可知:,故周长的最大值为,D正确故选:BD6(2022山东德州高三期末)已知椭圆的左右焦点分别为,过点的直线l交椭圆于A,B两点,若的最大值为5,则下列说法正确的是()A椭圆的短轴长为B当最大时,C椭圆离心率为D面积最大值为【答案】BC【分析】根据椭圆的定义得到,进而判断当轴时,最
6、小,此时最大,进而求出b,c,即可判断A,B,C.设出直线AB并代入椭圆方程并化简,进而根据根与系数的关系求出三角形的面积,然后求出其最大值,最后判断D.【详解】由题意:,根据椭圆的定义可知,则的最大值为5,根据椭圆的性质可知:当轴时,最小,此时最大,如图:将代入椭圆方程得:,则.所以短轴长为,A错误;此时,B正确;,C正确; 对D,设,代入椭圆方程得:,则,所以,记,于是,由对勾函数的图象和性质可知:函数在上是增函数,则函数在上是减函数.于是,当u=1,即t=0时,面积最大值为.故D错误.故选:BC.【点睛】本题答案D的判断较为复杂,在求三角形面积时,注意要选线段作为底边将原三角形分为两个三
7、角形,进而得到;在处理最好采用换元法,这样可以简化运算.三、填空题7(2022广东佛山三模)已知椭圆,、为的左、右焦点,是椭圆上的动点,则内切圆半径的最大值为_【答案】【分析】根据椭圆定义可得,结合内切圆半径,显然当为短轴顶点时最大,即内切圆半径的最大,此时,代入求解【详解】,则的周长内切圆半径,则内切圆半径的最大即为最大显然当为短轴顶点时最大,此时则故答案为:8(2022陕西长安一中三模(理)已知椭圆C:的焦点为,第一象限点P在C上,且,则的内切圆半径为_.【答案】【分析】由题意列方程组解出点坐标,由面积与周长关系求内切圆半径【详解】由已知条件得,则(1,0),(1,0).设点P的坐标为(,
8、),则,即,第一象限点P在C上,则,即,联立解得由椭圆的定义得设的内切圆半径为r,则又,即.故答案为:四、解答题9(2022河南西平县高级中学模拟预测(理)已知椭圆E:的离心率为,为其左、右焦点,左、右顶点分别为A,B,过且斜率为k的直线l交椭圆E于M,N两点(异于A,B两点),且的周长为8(1)求椭圆C的方程;(2)若P为椭圆上一点,O为坐标原点,求的取值范围【答案】(1);(2).【分析】(1)根据离心率以及焦点三角形的边长几何特征,联立方程求,进而求出椭圆的标准方程;(2)设出直线的方程,利用弦长公式求出,再利用两直线垂直斜率乘积为,得出直线,求出,进而得到的函数表达式,求其取值范围即可
9、.(1)依题意知,即,又的周长为8,即, 因此椭圆的方程为(2)当时,点为点,不符合题意,舍去;设直线l的方程为,且, 联立,消去y可得,则,所以设直线OP的方程为,联立 解得或不妨设,所以故,令,则,令,开口向上,对称轴在上单调递增,【点睛】关键点睛:(1)焦点三角形的周长为,本题三角形周长可转化成除去边的两个焦点三角形的其余边长之和;(2)设出直线的方程时应注意;(3)韦达定理与弦长公式要熟练掌握;(4)两直线垂直斜率乘积为,几何关系应牢记;(5)表示出后,换元法求函数值域是常用方法,应注意新元的取值范围;10(2022福建南平三模)已知椭圆:,分别为椭圆的左右焦点,焦距为4.过右焦点且与
10、坐标轴不垂直的直线交椭圆于M,N两点,已知的周长为,点M关于x轴的对称点为P,直线PN交x轴于点Q.(1)求椭圆的方程;(2)求四边形面积的最大值.【答案】(1);(2)【分析】(1)由的周长求出,再由焦距求得,进而求出,即得椭圆的方程;(2)设出直线的方程联立椭圆方程求得,表示出直线的方程求出,由表示出面积,结合基本不等式求最大值即可.(1)的周长为,由椭圆定义得,即.又焦距,得,则,所以椭圆的方程为;(2)设直线的方程为,联立得,设,则,点,直线的方程为,令得,即,又,当且仅当时即时等号成立,所以四边形面积的最大值为.11(2022天津三中二模)已知椭圆的左右焦点分别为,其离心率,过左焦点
11、的直线l与椭圆交于A,B两点,且的周长为8.(1)求椭圆C的标准方程;(2)如图过原点的直线与椭圆C交于E,F两点(点E在第一象限),过点E作x轴的垂线,垂足为点G,设直线与椭圆的另一个交点为H,连接得到直线,交x轴于点M,交y轴于点N,记、的面积分别为,求的最小值.【答案】(1);(2)4.【分析】(1)利用椭圆的定义可得,结合条件即得;(2)设直线的方程为,利用点差法可得,进而可得直线的方程可设为,然后表示出,再利用基本不等式即得.(1)由题知椭圆的离心率,且的周长为8,所以,,所以,故椭圆的标准方程为;(2)令直线的方程为,由轴,则,则,由将点E,H代入椭圆的方程可得:,两式作差可得:,
12、所以,由,所以,所以直线的方程可设为,令时,令时,则的面积为,的面积为,则,当且仅当时取等号,所以的最小值为4.12(2020河南濮阳一模(理)如图,已知椭圆的右焦点为,为椭圆上的两个动点,周长的最大值为8.()求椭圆的标准方程;()直线经过,交椭圆于点,直线与直线的倾斜角互补,且交椭圆于点,求证:直线与直线的交点在定直线上.【答案】();()详见解析.【解析】()由椭圆的定义可得,周长取最大值时,线段过点,可求出,从而求出椭圆的标准方程;()设直线,直线,.把直线与直线的方程分别代入椭圆的方程,利用韦达定理和弦长公式求出和,根据求出的值.最后直线与直线的方程联立,求两直线的交点即得结论.【详
13、解】()设的周长为,则,当且仅当线段过点时“”成立.,又,椭圆的标准方程为.()若直线的斜率不存在,则直线的斜率也不存在,这与直线与直线相交于点矛盾,所以直线的斜率存在.设,.将直线的方程代入椭圆方程得:.,,.同理,.由得,此时.直线, 联立直线与直线的方程得,即点在定直线.【点睛】本题考查椭圆的标准方程,考查直线与椭圆的位置关系,考查学生的逻辑推理能力和运算能力,属于难题.题型二:待定系数法求椭圆方程一、单选题1(2022河北唐山三模)阿基米德在他的著作关于圆锥体和球体中计算了一个椭圆的面积当我们垂直地缩小一个圆时,我们得到一个椭圆,椭圆的面积等于圆周率与椭圆的长半轴长与短半轴长的乘积,已
14、知椭圆的面积为,两个焦点分别为,点P为椭圆C的上项点直线与椭圆C交于A,B两点,若的斜率之积为,则椭圆C的长轴长为()A3B6CD【答案】B【分析】由题意得到方程组和,即可解出a、b,求出长轴长.【详解】椭圆的面积,即.因为点P为椭圆C的上项点,所以.因为直线与椭圆C交于A,B两点,不妨设,则且,所以.因为的斜率之积为,所以,把代入整理化简得:联立解得:.所以椭圆C的长轴长为2a=6.故选:B2(2022全国模拟预测)已知过椭圆的左焦点的直线与椭圆交于不同的两点,与轴交于点,点,是线段的三等分点,则该椭圆的标准方程是()ABCD【答案】B【分析】不妨设在第一象限,由椭圆的左焦点,点,是线段的三
15、等分点,易得,代入椭圆方程可得,又,两式相结合即可求解【详解】不妨设在第一象限,由椭圆的左焦点,点,是线段的三等分点,则为的中点,为中点,所以,所以,则即,所以,将点坐标代入椭圆方程得,即,又,所以,所以椭圆的标准方程是.故选:B3(2022全国高三专题练习)已知双曲线C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,离心率等于,点在双曲线C上,椭圆E的焦点与双曲线C的焦点相同,斜率为的直线与椭圆E交于A、B两点若线段AB的中点坐标为,则椭圆E的方程为()ABCD【答案】D【分析】由离心率和点求出双曲线的方程,进而求出焦点,设出椭圆的方程及的坐标,由点差法得到,结合中点坐标及斜率求得,再利用焦点坐标,即可求解
16、.【详解】设双曲线方程为,则,解得,故双曲线方程为,焦点为;设椭圆方程为,则椭圆焦点为焦点为,故,设,则,两式相减得,整理得,即,解得,故,椭圆方程为.故选:D.二、多选题4(2022全国模拟预测)已知直线xmy1经过椭圆C:的一个焦点F,且与C交于不同的两点A,B,椭圆C的离心率为,则下列结论正确的有()A椭圆C的短轴长为B弦的最小值为3C存在实数m,使得以AB为直径的圆恰好过点D若,则【答案】BCD【分析】由于直线xmy1经过定点,则由题意得,再由离心率为可求出,从而可求出,则可求出椭圆方程,然后结合椭圆的性质逐个分析判断即可【详解】依题意可知,直线xmy1经过定点,所以又椭圆C的离心率为
17、,所以a2,则,所以椭圆C的短轴长为,所以A选项不正确;当m0时,弦AB即为椭圆的一条通径,且,所以B选项正确;椭圆C的长轴长为2a4,所以,当最短时,此时点在以AB为直径的圆外,当趋近于4时,点在以AB为直径的圆内,因此,存在实数m,使得以AB为直径的圆恰好过点,所以C选项正确;由,得,设,则,联立整理得,恒成立,则,因为,所以解得,所以D选项正确故选:BCD5(2022全国高三专题练习)已知O为坐标原点,椭圆的左右焦点分别为F1F2,长轴长为,焦距为2c,点P在椭圆C上且满足|OP|=|OF1|=|OF2|=c,直线PF2与椭圆C交于另一个点Q,若,点M在圆上,则下列说法正确的是()A椭圆
18、C的焦距为2B三角形MF1F2面积的最大值为CD圆G在椭圆C的内部【答案】ABCD【分析】先根据已知条件,解出椭圆C的标准方程,再逐个验证各个选项即可.【详解】中,原点O为边中点,|OP|=|OF1|=|OF2|,则,设,则,中,,则有,解之得 故为等腰直角三角形:,故,则又,故.椭圆的方程为选项A:椭圆C的焦距为是2,正确;选项B:圆的半径为MF1F2面积的最大值为,正确;选项C:,正确;选项D:圆圆心在原点,半径,故圆G在椭圆C的内部,正确.故选:ABCD6(2021重庆高三阶段练习)某文物考察队在挖掘时,挖出了一件宋代小文物,该文物外面是红色透明蓝田玉材质,里面是一个球形绿色水晶宝珠,其
19、轴截面(如图)由半椭圆:与半椭圆:组成,其中,设点,是相应椭圆的焦点,和,是轴截面与,轴交点,阴影部分是宝珠轴截面,其以曲线为边界,在宝珠珠面上,若,则以下命题中正确的是()A椭圆的离心率是B椭圆上的点到点的距离的最小值为C椭圆的焦距为4D椭圆的长短轴之比大于椭圆的长短轴之比【答案】BC【分析】据题意可知,为正三角形,结合曲线可求出、的方程,然后逐项验证即可.【详解】,是半椭圆:的焦点,关于原点对称,且,又,为正三角形,,,在上, ,.又半椭圆:的短轴与半椭圆:的长轴相等,即,对于半椭圆:,对于半椭圆:,半椭圆的方程为:,半椭圆的方程为:对于A选项:椭圆的离心率为:,故A选项不正确;对于B选项
20、:椭圆上的点到距离为的最小值为:,故B选项正确;对于C选项:椭圆的焦距为,故C选项正确;对于D选项:椭圆的长短轴之比为,椭圆的长短轴之比为,椭圆的长短轴之比小于椭圆的长短轴之比,故D选项错误;故选:BC三、解答题7(2022天津和平三模)已知椭圆的离心率为,且椭圆过点(1)求椭圆的标准方程;(2)过右焦点的直线与椭圆交于两点,线段的垂直平分线交直线于点,交直线于点,求的最小值【答案】(1)(2)2【分析】(1)待定系数法求解椭圆方程;(2)考虑直线的斜率不存在和直线的斜率存在两种情况,当直线斜率不存在时,求出,当直线斜率存在时,设出直线方程,联立后利用弦长公式求出,再表达出直线PQ的方程,表达
21、出,用基本不等式求解最小值,与比较大小,求出最小值.(1)由题意得:,解得:,所以椭圆方程为(2)由(1)知:,当直线的斜率不存在时,此时,当直线的斜率存在时,故可设直线为,联立椭圆方程得:,设,则,其中所以,其中,所以,因为直线PQ为线段MN的垂直平分线,所以直线PQ:,令得:,所以,故,因为,所以,当且仅当,即时等号成立,所以,因为,所以的最小值为2.【点睛】圆锥曲线求解取值范围问题,一般思路为设出直线方程,与圆锥曲线联立,得到两根之和,两根之积,表达出线段长或面积等,最后用基本不等式或配方,求导等求解最值或取值范围.8(2022新疆乌鲁木齐模拟预测(文)已知椭圆的焦距为,且过点(1)求椭
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