考点20椭圆(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、考点20 椭圆(核心考点讲与练)1.椭圆的定义平面内与两定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹(或集合)叫做椭圆.这两定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.其数学表达式:集合PM|MF1|MF2|2a,|F1F2|2c,其中a0,c0,且a,c为常数:(1)若ac,则集合P为椭圆;(2)若ac,则集合P为线段;(3)若ac,则集合P为空集.2.椭圆的标准方程和几何性质标准方程1(ab0)1(ab0)图形性质范围axabybbxbaya对称性对称轴:坐标轴;对称中心:原点顶点A1(a,0),A2(a,0),B1(0,b),B2(0,b)A1(0,a),A2(0
2、,a),B1(b,0),B2(b,0)轴长轴A1A2的长为2a;短轴B1B2的长为2b焦距|F1F2|2c离心率e(0,1)a,b,c的关系c2a2b21.椭圆的定义揭示了椭圆的本质属性,正确理解、掌握定义是关键,应注意定义中的常数大于|F1F2|,避免了动点轨迹是线段或不存在的情况.2.求椭圆的标准方程,常采用“先定位,后定量”的方法(待定系数法).先“定位”,就是先确定椭圆和坐标系的相对位置,以椭圆的中心为原点的前提下,看焦点在哪条坐标轴上,确定标准方程的形式;再“定量”,就是根据已知条件,通过解方程(组)等手段,确定a2,b2的值,代入所设的方程,即可求出椭圆的标准方程.若不能确定焦点的
3、位置,这时的标准方程常可设为mx2ny21(m0,n0且mn)3.解决中点弦、弦长及最值与范围问题一般利用“设而不求”的思想,通过根与系数的关系构建方程求解参数、计算弦长、表达函数.4.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,求出离心率椭圆的定义一、单选题1(2022内蒙古通辽二模(理)椭圆的左右焦点分别为,为椭圆上一点,若的周长为,则椭圆的离心率为()ABCD【答案】B【分析】根据椭圆方程可得,再结合三
4、角形周长,得,进而可得离心率.【详解】因为,所以.因为的周长为,所以,所以,所以椭圆的离心率为,故选:B.2(2022天津市第四十七中学模拟预测)已知分别是椭圆和双曲线的公共的左右焦点,是的离心率,若在第一象限内的交点为,且满足,则的关系是()ABCD【答案】A【分析】先确定,再利用勾股定理、椭圆、双曲线的定义,即可得出结论.【详解】解:设椭圆的长半轴长为,双曲线的实半轴长为,因为,所以,所以,所以,所以,因为,所以,所以,即,所以,所以.故选:A.3.(2021广东省深圳市高级中学等九校联考)已知椭圆的左、右焦点分别是、,离心率为,点A是椭圆上位于x轴上方的一点,且,则直线的斜率为( )A
5、B C D1【答案】B【分析】依题意可得,根据椭圆的定义可得,即可得到为等边三角形,从而得到,即可得到直线的斜率;【详解】解:依题意,即,又,所以,所以为等边三角形,即为椭圆的上顶点,所以,所以故选:B二、多选题4(2022山东淄博模拟预测)已知椭圆的左右焦点分别为,左右顶点分别为,P是椭圆上异于,的点,则下列说法正确的是()A周长为4B面积的最大值为C的最小值为D若面积为2,则点P横坐标为【答案】BC【分析】根据椭圆的定义判断A,利用椭圆的性质可得面积最大值判断B,由可判断C,由三角形面积求得点坐标后可判断D【详解】由题意,短轴一个端点,对于A,由题知,故周长为,故A错误;对于B,利用椭圆的
6、性质可知面积最大值为,故B正确;对于C,设,从而,所以,故C正确;对于D,因为,则,故D错误故选:BC5(2022山东济宁二模)设椭圆C:的左右焦点分别为,上下顶点分别为,点P是C上异于的一点,则下列结论正确的是()A若C的离心率为,则直线与的斜率之积为B若,则的面积为C若C上存在四个点P使得,则C的离心率的范围是D若恒成立,则C的离心率的范围是【答案】BD【分析】A. 设,所以该选项错误;B. 求出的面积为所以该选项正确;C. 求出,所以该选项错误;D. 若恒成立,所以,所以该选项正确.【详解】解:A. 设,所以,因为,所以.所以,所以该选项错误;B. 若,则所以则的面积为所以该选项正确;C
7、. 若C上存在四个点P使得,即C上存在四个点P使得的面积为,所以,所以该选项错误;D. 若恒成立,所以,所以,所以该选项正确.故选:BD三、填空题6(2022宁夏银川一中二模(文)已知椭圆C:的左焦点为,为椭圆C上任意一点,则的最小值为_【答案】1【分析】由题知,故,进而得的最小值为.【详解】解:由椭圆C:知:,故,所以,所以,的最小值为.故答案为:四、解答题7(2022江西景德镇三模(文)是椭圆的右焦点,其中.点、分别为椭圆的左、右顶点,圆过点与坐标原点,是椭圆上异于、的动点,且的周长小于.(1)求的标准方程;(2)连接与圆交于点,若与交于点,求的取值范围.【答案】(1)(2)【分析】(1)
8、由已知可得出,由椭圆的定义结合三点共线可得出的周长小于,可得出关于的不等式,结合可求得,即可求得、的值,由此可得出椭圆的标准方程;(2)设,可得出,求出点、的横坐标,利用三角形的面积公式可得出关于的表达式,结合可求得结果.(1)解:因为圆过点与坐标原点,.设的左焦点为,则的周长,所以,则,且,故,所以,.因此,椭圆的坐标方程为.(2)解:设,其中,其中,且,直线的斜率为,所以,直线的方程为,同理可知直线的方程为,又,所以,直线的方程为.联立直线、的方程,可得,解得,联立直线、的方程,可得,解得.所以,.【点睛】方法点睛:圆锥曲线中取值范围问题的五种求解策略:(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式
9、构造不等关系,从而确定参数的取值范围;(2)利用已知参数的范围,求新的参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系;(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;(4)利用已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;(5)利用求函数值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.椭圆的标准方程一、单选题1(2022全国模拟预测(文)已知椭圆C:的右焦点为,右顶点为A,O为坐标原点,过OA的中点且与坐标轴垂直的直线交椭圆C于M,N两点,若四边形OMAN是正方形,则C的方程为()ABCD【答案】A【分析】待定系数法去求椭圆C的方程【详解】由
10、椭圆方程可知,由四边形OMAN是正方形可知,又点M在椭圆C上,则有,解得,又椭圆C的右焦点为,则,结合椭圆中,解得,则椭圆C的方程为.故选:A2.(2021福建省莆田市第十五中学二模)阿基米德(公元前年公元前年)不仅是著名的物理学家,也是著名的数学家,他利用“通近法”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.若椭圆的对称轴为坐标轴,焦点在轴上,且椭圆的离心率为,面积为则椭圆的方程为( )A B C D【答案】A【分析】由题意,设出椭圆的标准方程为,然后根据椭圆的离心率以及椭圆面积列出关于a、b的方程组,求解方程组即可得答案【详解】解:由题意,设椭圆C的方程为,因为椭圆的离心率
11、为,面积为,所以,解得,所以椭圆C的方程为,故选:A.二、多选题3(2022辽宁模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,(如图),离心率为,过的直线垂直于x轴,且在第二象限中交E于点A,直线交E于点B(异于点A),则下列说法正确的是()A若椭圆E的焦距为2,则短轴长为B的周长为4aC若的面积为12,则椭圆E的方程为D与的面积的比值为【答案】BCD【分析】根据椭圆方程的求解以及椭圆的定义,对每个选项进行逐一分析,即可判断和选择.【详解】对:若椭圆E的焦距为2,则,由离心率,则,所以,则短轴长为,故A错误;对B:根据椭圆的定义,的周长为4a,故B正确;对:由,故可得,所以椭圆的方程可写为,易知,则,
12、则,所以,则椭圆E的方程为,故C正确;对:因为,所以,过点B作,则,即,设,则,代入椭圆方程,整理得,解得或(舍),所以,故正确.故选:BCD4(2022重庆八中模拟预测)如图所示,用一个与圆柱底面成角的平面截圆柱,截面是一个椭圆.若圆柱的底面圆半径为2,则()A椭圆的长轴长等于4B椭圆的离心率为C椭圆的标准方程可以是D椭圆上的点到一个焦点的距离的最小值为【答案】BCD【分析】根据给定图形,求出椭圆长短半轴长,再逐项计算、判断作答.【详解】设椭圆的长半轴长为,短半轴长为,半焦距为,椭圆长轴在圆柱底面上的投影为圆柱底面圆直径,则由截面与圆柱底面成锐二面角得:,解得,A不正确;显然,则,离心率,B
13、正确;当以椭圆长轴所在直线为y轴,短轴所在直线为x轴建立平面直角坐标系时,椭圆的标准方程,C正确;椭圆上的点到焦点的距离的最小值为,D正确.故选:BCD5(2022全国模拟预测)已知O为坐标原点,椭圆E的方程为,离心率为,为E上一点,过点A作两条直线分别与E交于B,C两点,且直线AB与直线AC的倾斜角互补,则下列结论正确的是()A椭圆E的长轴长为B直线BC的斜率为定值C点O到直线BC的距离为定值D若,则直线BC的方程为【答案】BD【分析】对于选项A,利用点在曲线上和椭圆离心率公式及椭圆中的关系即可求解.对于选项B,设出直线AB的方程与椭圆联立,消去,得关于的一元二次方程,利用韦达定理写出横坐标
14、的关系,进而得到点B的横坐标,代入直线AB求出点B纵坐标,利用已知条件写出点C的坐标,利用两点求斜率公式即可求解.对于选项C,设出直线BC的方程,利用点到直线的距离公式即可求解.对于选项D,联立直线BC与椭圆的方程, 消去,得关于的一元二次方程,利用韦达定理写出横坐标的关系,由,利用两直线垂直的充要条件即可求解.【详解】对于选项A,由题意得,结合,得,所以椭圆E的长周长为,故A错误.对于选项B,由A得椭圆E的方程为,设,由题意知直线AB的斜率存在且不为0,设直线AB的方程为,与椭圆的方程联立,得,则,得,即.因为直线AB与直线AC的倾斜角互补,所以直线AC的斜率为k,同理可得,故直线BC的斜率
15、,为定值,故B正确.对于选项C,由B知可设直线BC的方程为,则原点O到直线BC的距离,不是定值,故C错误.对于选项D,联立直线BC与椭圆的方程,得,整理得,即,则,由,得,整理得,得,此时直线BC的方程为,故D正确.故选:BD.三、填空题6(2022辽宁鞍山二模)在平面直角坐标系中,ABC满足A(-1,0),B(1,0),ACB的平分线与点P的轨迹相交于点I,存在非零实数,使得,则顶点C的轨迹方程为_【答案】【分析】设,先说明是的重心,点为的内心,求出,得到即得解.【详解】解:设,因为,所以是的重心,因为,所以,所以, 所以点在的角平分线上,因为ACB的平分线与点P的轨迹相交于点I,所以点为的
16、内心.所以点,即,又,所以与轴平行,又,所以,所以点的轨迹是以为焦点,长轴长为4的椭圆,当是椭圆的长轴的端点时,不能构成三角形,所以不能取到椭圆的长轴的端点;当是椭圆的短轴的端点时,与已知存在非零实数,使得矛盾,所以不能取到椭圆的短轴的端点.又椭圆的焦距为2,所以椭圆的方程为.所以点的轨迹方程为.故答案为:四、解答题7(2022山东泰安二模)已知椭圆C:过点,过其右焦点且垂直于x轴的直线交椭圆C于A,B两点,且(1)求椭圆C的方程;(2)若直线l:与椭圆C交于E,F两点,线段EF的中点为Q,在y轴上是否存在定点P,使得EQP2EFP恒成立?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(
17、1)(2)存在定点,【分析】(1)直接由椭圆C过点和解方程即可;(2)先联立直线和椭圆,通过EQP2EFP得到点P在以EF为直径的圆上,即PEPF,表示出,由解出点P的坐标即可.(1)由题知,椭圆C过点和,所以,解得所以椭圆C的方程为(2)假设在y轴上存在定点P,使得EQP2EFP恒成立,设,由,得,EQP2EFP,EFPFPQ,QEQFQP点P在以EF为直径的圆上,即PEPF,恒成立,解得存在定点,使得EQP2EFP恒成立【点睛】本题关键点在于利用EQP2EFP得到点P在以EF为直径的圆上,进而得到,表示出,联立直线和椭圆后,由韦达定理及建立方程解出点P的坐标即可.8(2022天津市滨海新区
18、塘沽第一中学模拟预测)已知椭圆的离心率,且点,在椭圆上(1)求椭圆的方程;(2)若椭圆的左焦点为,右顶点为,点在椭圆上,且在椭圆位于x轴上方的部分,直线与轴交于点,点是轴上一点,直线与椭圆交于点,若的面积为,求直线的方程【答案】(1)(2)或【分析】(1)由题意列方程组,求出,即可得椭圆C的方程;(2)先设直线的方程为(),求出的坐标,再由题设得到直线的方程为,求出的坐标,由面积求出的值,即可得到直线的方程(1)由已知,有,解得,所以椭圆C的方程为;(2)由(1)知,.设直线的方程为(),则,直线与椭圆C的交点满足方程组,消去y得到,解得.设,由题意,有,解得.进而得到直线的方程为,其与椭圆C
19、的交点满足方程组消去x得到:,解得,进而.,点G到直线的距离为.因此,化简得,解得或,所以直线的方程为或椭圆的几何性质1.(2021天津市第二中学高三上学期期中)已知椭圆的左右焦点分别为,过的直线与椭圆交于A,B两点,若,则椭圆离心率e的取值范围为( )A BC D【答案】D【分析】由题设易知,设有,应用勾股定理得到关于的方程,利用方程有解,结合判别式构造不等式求椭圆离心率e的取值范围.【详解】由题设,知:,若,则,整理得,可得,又,.故选:D直线与椭圆的位置关系1.(2022北京市一六一中学高三上学期期中)已知椭圆的左右顶点分别为A,B,右焦点为F,直线.(1)若椭圆W的左顶点A关于直线的对
20、称点在直线上,求m的值;(2)过F的直线与椭圆W相交于不同的两点C,D(不与点A,B重合),直线与直线相交于点M,求证:A,D,M三点共线.【答案】(1)(2)证明见解析.【分析】(1)设点A关于直线对称的点为,根据题意可得的中点在直线上且,列出方程组,解方程组即可;(2)对直线斜率是否存在分类讨论,当直线CD斜率k不存在时,求出点A、M、C、D坐标,利用可证得A、D、M三点共线;当直线CD斜率存在时,设直线:,与椭圆方程联立方程组,消y得到关于x的一元二次方程,将表示为含有k的算式,得出即可.(1)由题意知,直线的斜率存在,且斜率为,设点A关于直线对称的点为,则,所以线段的中点在直线上,又,
21、有,解得或,所以;(2)已知,当直线的斜率不存在时,:x=1,此时,有,所以直线,当时,所以,所以,所以,即A、D、M三点共线;当直线的斜率存在时,设直线:,则,得,设,则,直线BC方程为,令,得,所以直线AD、AM的斜率分别为,上式的分子,所以,即A、D、M三点共线.综上,A、D、M三点共线.【规律方法技巧】直线与椭圆的位置关系问题,一般需要联立方程组、用判别式、韦达定理.证明三点共线可以利用直线的斜率相等或向量共线处理.2.(2021四川省成都市嘉祥外国语高级中学高三上学期期中)已知椭圆C: (ab0)的左顶点为A,右焦点为F,过点A作斜率为的直线与椭圆C相交于A,B两点,且ABOB,O为
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