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1、
橢圓及其性質(zhì)
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一、選擇題
1.(2019·北京高考)已知橢圓+=1(a>b>0)的離心率為,則( )
A.a(chǎn)2=2b2 B.3a2=4b2
C.a(chǎn)=2b D.3a=4b
B [由題意,=,得=,則=,
∴4a2-4b2=a2,即3a2=4b2.故選B.]
2.已知方程+=1表示焦點(diǎn)在y軸上的橢圓,則實(shí)數(shù)k的取值范圍是( )
A. B.(1,+∞)
C.(1,2) D.
C [由題意得
解得1<k<2.故選C.]
3.橢圓C的一個(gè)焦點(diǎn)為F1(0,1),并且經(jīng)過點(diǎn)P,則橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1
2、D.+=1
D [由題意可設(shè)橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1(a>b>0),且另一個(gè)焦點(diǎn)為F2(0,-1),所以2a=|PF1|+|PF2|=+=4.
所以a=2,又c=1,
所以b2=a2-c2=3.
故橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1.故選D.]
4.以橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)為直徑的端點(diǎn)的圓與橢圓交于四個(gè)不同的點(diǎn),順次連接這四個(gè)點(diǎn)和兩個(gè)焦點(diǎn)恰好組成一個(gè)正六邊形,那么這個(gè)橢圓的離心率為( )
A.- B.-1
C. D.
B [設(shè)橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)為F1,F(xiàn)2,圓與橢圓交于A,B,C,D四個(gè)不同的點(diǎn),設(shè)=2c,則=c,=c.由橢圓定義,得2a=|DF1|+|DF2|=c+c,所以e===-1,故選B.
3、]
5.已知△ABC的頂點(diǎn)B,C在橢圓+y2=1上,頂點(diǎn)A是橢圓的一個(gè)焦點(diǎn),且橢圓的另外一個(gè)焦點(diǎn)在BC邊上,則△ABC的周長(zhǎng)是( )
A.2 B.6
C.4 D.12
C [由橢圓的方程得a=.設(shè)橢圓的另一個(gè)焦點(diǎn)為F,則由橢圓的定義得|BA|+|BF|=|CA|+|CF|=2a,所以△ABC的周長(zhǎng)為|BA|+|BC|+|CA|=|BA|+|BF|+|CF|+|CA|=(|BA|+|BF|)+(|CF|+|CA|)=2a+2a=4a=4.]
二、填空題
6.已知橢圓+=1(a>b>0)的一個(gè)焦點(diǎn)是圓x2+y2-6x+8=0的圓心,且短軸長(zhǎng)為8,則橢圓的左頂點(diǎn)為________.
4、
(-5,0) [∵圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-3)2+y2=1,∴圓心坐標(biāo)為(3,0),∴c=3.又b=4,∴a==5.∵橢圓的焦點(diǎn)在x軸上,∴橢圓的左頂點(diǎn)為(-5,0).]
7.(2019·全國(guó)卷Ⅲ)設(shè)F1,F(xiàn)2為橢圓C:+=1的兩個(gè)焦點(diǎn),M為C上一點(diǎn)且在第一象限,若△MF1F2為等腰三角形,則M的坐標(biāo)為____________.
(3,) [不妨令F1,F(xiàn)2分別為橢圓C的左、右焦點(diǎn),根據(jù)題意可知c==4.因?yàn)椤鱉F1F2為等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.設(shè)M(x,y),則得又因?yàn)辄c(diǎn)M在第一象限,所以M的坐標(biāo)為(3,).]
8.已知F1,F(xiàn)2是橢圓的
5、兩個(gè)焦點(diǎn),滿足1·2=0的點(diǎn)M總在橢圓內(nèi)部,則橢圓離心率的取值范圍是________.
[滿足1·2=0的點(diǎn)M的軌跡是以F1F2為直徑的圓,若其總在橢圓內(nèi)部,則有c<b,即c2<b2,又b2=a2-c2,所以c2<a2-c2,
即2c2<a2,所以e2<,又因?yàn)?<e<1,
所以0<e<.]
三、解答題
9.已知點(diǎn)P是圓F1:(x+1)2+y2=16上任意一點(diǎn)(F1是圓心),點(diǎn)F2與點(diǎn)F1關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱.線段PF2的垂直平分線m分別與PF1,PF2交于M,N兩點(diǎn).求點(diǎn)M的軌跡C的方程.
[解] 由題意得F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0),圓F1的半徑為4,
且|MF2|=|MP|,
6、從而|MF1|+|MF2|=|MF1|+|MP|=|PF1|=4>|F1F2|,
所以點(diǎn)M的軌跡是以F1,F(xiàn)2為焦點(diǎn)的橢圓,
其中長(zhǎng)軸長(zhǎng)為4,焦距為2,則短半軸長(zhǎng)為,
所以點(diǎn)M的軌跡方程為+=1.
10.(2019·全國(guó)卷Ⅱ)已知F1,F(xiàn)2是橢圓C:+=1(a>b>0)的兩個(gè)焦點(diǎn),P為C上的點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn).
(1)若△POF2為等邊三角形,求C的離心率;
(2)如果存在點(diǎn)P,使得PF1⊥PF2,且△F1PF2的面積等于16,求b的值和a的取值范圍.
[解] (1)連接PF1(圖略),由△POF2為等邊三角形可知在△F1PF2中,∠F1PF2=90°,|PF2|=c,|PF1|=
7、c,于是2a=|PF1|+|PF2|=(+1)c,故C的離心率為e==-1.
(2)由題意可知,滿足條件的點(diǎn)P(x,y)存在當(dāng)且僅當(dāng)
|y|·2c=16,·=-1,+=1,
即c|y|=16, ①
x2+y2=c2, ②
+=1. ③
由②③及a2=b2+c2得y2=.
又由①知y2=,故b=4.
由②③及a2=b2+c2得x2=(c2-b2),
所以c2≥b2,從而a2=b2+c2≥2b2=32,
故a≥4.當(dāng)b=4,a≥4時(shí),存在滿足條件的點(diǎn)P.
所以b=4,a的取值范圍為[4,+∞).
1.已知橢圓C:+=1,M,N是坐標(biāo)平面內(nèi)的兩點(diǎn),且M與C的焦點(diǎn)不重
8、合.若M關(guān)于C的焦點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)分別為A,B,線段MN的中點(diǎn)在C上,則|AN|+|BN|=( )
A.4 B.8
C.12 D.16
B [設(shè)MN的中點(diǎn)為D,橢圓C的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,如圖,
連接DF1,DF2,因?yàn)镕1是MA的中點(diǎn),D是MN的中點(diǎn),所以F1D是△MAN的中位線,則|DF1|=|AN|,同理|DF2|=|BN|,所以|AN|+|BN|=2(|DF1|+|DF2|),因?yàn)镈在橢圓上,所以根據(jù)橢圓的定義知|DF1|+|DF2|=4,所以|AN|+|BN|=8.]
2.2016年1月14日,國(guó)防科工局宣布,“嫦娥四號(hào)”任務(wù)已經(jīng)通過了探月工程重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組審議通
9、過,正式開始實(shí)施.如圖所示,假設(shè)“嫦娥四號(hào)”衛(wèi)星將沿地月轉(zhuǎn)移軌道飛向月球后,在月球附近一點(diǎn)P變軌進(jìn)入以月球球心F為一個(gè)焦點(diǎn)的橢圓軌道Ⅰ繞月飛行,之后衛(wèi)星在P點(diǎn)第二次變軌進(jìn)入仍以F為一個(gè)焦點(diǎn)的橢圓軌道Ⅱ繞月飛行.若用2c1和2c2分別表示橢圓軌道Ⅰ和Ⅱ的焦距,用2a1和2a2分別表示橢圓軌道Ⅰ和Ⅱ的長(zhǎng)軸長(zhǎng),給出下列式子:
①a1+c1=a2+c2;②a1-c1=a2-c2;③<;④c1a2>a1c2.
其中正確式子的序號(hào)是( )
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
D [觀察圖形可知a1+c1>a2+c2,即①式不正確;a1-c1=a2-c2=|PF|,即②式正確;由a1-c
10、1=a2-c2>0,c1>c2>0知,<,即<,從而c1a2>a1c2,>,即④式正確,③式不正確.故選D.]
3.(2019·三明模擬)已知△ABC的頂點(diǎn)A(-3,0)和頂點(diǎn)B(3,0),頂點(diǎn)C在橢圓+=1上,則=________.
3 [由橢圓方程+=1,得長(zhǎng)軸長(zhǎng)2a=10,短軸長(zhǎng)2b=8,焦距2c=6,則頂點(diǎn)A,B為橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn).
在△ABC中,|AB|=6,|BC|+|AC|=10,
由正弦正理可得,===3.]
4.(2109·山西太原一模)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別是F1,F(xiàn)2,A,B分別是其左、右頂點(diǎn),點(diǎn)P是橢圓C上任一點(diǎn),且△PF1F2的周長(zhǎng)為
11、6,若△PF1F2面積的最大值為.
(1)求橢圓C的方程;
(2)若過點(diǎn)F2且斜率不為0的直線交橢圓C于M,N兩個(gè)不同的點(diǎn),證明:直線AM與BN的交點(diǎn)在一條定直線上.
[解] (1)由題意得
∴∴橢圓C的方程為+=1.
(2)由(1)得A(-2,0),B(2,0),F(xiàn)2(1,0),設(shè)直線MN的方程為x=my+1,M(x1,y1),N(x2,y2),
由得(4+3m2)y2+6my-9=0,
∴y1+y2=-,y1y2=-,∴my1y2=(y1+y2),
∵直線AM的方程為y=(x+2),直線BN的方程為y=(x-2),
∴(x+2)=(x-2),∴===3,
∴x=4,
12、∴直線AM與BN的交點(diǎn)在直線x=4上.
1.(2019·全國(guó)卷Ⅰ)已知橢圓C的焦點(diǎn)為F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0),過F2的直線與C交于A,B兩點(diǎn).若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,則C的方程為( )
A.+y2=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
B [設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1(a>b>0).由橢圓的定義可得|AF1|+|AB|+|BF1|=4a.
∵|AB|=|BF1|,|AF2|=2|F2B|,
∴|AB|=|BF1|=|AF2|,
∴|AF1|+3|AF2|=4a.
又∵|AF1|+|AF2|=2a,
∴|AF1|=|AF2|=a,
∴點(diǎn)
13、A是橢圓的短軸端點(diǎn),如圖.
不妨設(shè)A(0,-b),
由F2(1,0),=2,
得B.
由點(diǎn)B在橢圓上,
得+=1,
得a2=3,b2=a2-c2=2.
∴橢圓C的方程為+=1.故選B.]
2.如圖是數(shù)學(xué)家Germinal Dandelin用來證明一個(gè)平面截圓錐得到的截口曲線是橢圓的模型(稱為“Dandelin雙球”);在圓錐內(nèi)放兩個(gè)大小不同的小球,使得它們分別與圓錐的側(cè)面、截面相切,設(shè)圖中球O1,球O2的半徑分別為3和1,球心距離=8,截面分別與球O1,球O2切于點(diǎn)E,F(xiàn),(E,F(xiàn)是截口橢圓的焦點(diǎn)),則此橢圓的離心率等于________.
[如圖,圓錐面與其內(nèi)切球O1,O2分別相切與B,A,連接O1B,O2A則O1B⊥AB,O2A⊥AB.過O1作O1D⊥O2A垂直于D,連接O1F,O2E,EF交O1O2于點(diǎn)C.設(shè)圓錐母線與軸的夾角為α,截面與軸的夾角為β.則在Rt△O1O2D中,DO2=3-1=2,O1D==2
∴cos α===.
∵O1O2=8,∴CO2=8-O1C.
∵△EO2C~△FO1C,∴=,
解得O1C=2.
∴CF===,
即cos β==.則橢圓的離心率e===.]