2013年高考数学总复习 8-4椭圆 新人教B版

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8-4椭圆
基础巩固强化
1.(2011·东莞模拟)设P 是椭圆x 225+y 2
16=1上的点,若F 1、F 2是椭圆的两个焦点,则|PF 1|
+|PF 2|等于( )
A .4
B .5
C .8
D .10 [答案] D
[解析] ∵a 2
=25,∴a =5,∴|PF 1|+|PF 2|=2a =10.
2.“m >n >0”是“方程mx 2
+ny 2
=1表示焦点在y 轴上的椭圆”的( ) A .充分而不必要条件 B .必要而不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件
[答案] C
[解析] ∵方程mx 2
+ny 2=1,即x 21m
+y 21
n
=1表示焦点在y 轴上的椭圆,∴需有:
⎩⎪⎨⎪⎧
1
m >0,1n >0,1m <1n .
∴m >n >0,故互为充要条件.
3.(文)已知椭圆短轴上的两个顶点分别为B 1、B 2,焦点为F 1、F 2,若四边形B 1F 1B 2F 2是正方形,则这个椭圆的离心率e 等于( )
A.2
2 B.12 C.
32
D .以上都不是
[答案] A
[解析] 画出草图(图略),根据题意可得e =c a =cos45°=
2
2
,故选A. (理)(2012·新课标全国,4)设F 1、F 2是椭圆E :x 2a 2+y 2
b
2=1(a >b >0)的左、右焦点,P 为
直线x =3a
2
上一点,△F 2PF 1是底角为30°的等腰三角形,则E 的离心率为( )
A.12
B.23
C.34
D.45
[答案] C
[解析] 本题考查了圆锥曲线的离心率的求法.
设直线x =3a
2与x 轴交于点M ,则由条件知,∠F 2F 1P =∠F 2PF 1=30°,∴∠PF 2M =60°,
在Rt △PF 2M 中,PF 2=F 1F 2=2c ,F 2M =3a
2-c ,
故cos60°=F 2M PF 2=32a -c 2c =1
2

解得c a =34,故离心率e =3
4
.
[点评] 求离心率时要注意数形结合的应用,在图形中设法寻求a 、c 所满足的数量关系,从而确定离心率的值.
4.(文)(2011·河北石家庄一模)已知椭圆x 216+y 2
25=1的焦点分别是F 1、F 2,P 是椭圆上
一点,若连接F 1、F 2、P 三点恰好能构成直角三角形,则点P 到y 轴的距离是( )
A.165 B .3 C.163
D.253
[答案] A
[解析] F 1(0,-3),F 2(0,3),∵3<4, ∴∠F 1F 2P =90°或∠F 2F 1P =90°. 设P (x,3),代入椭圆方程得x =±16
5.
即点P 到y 轴的距离是16
5
.
(理)(2012·抚顺质检)椭圆x 2
4+y 2
=1的左、右焦点为F 1、F 2,点M 在椭圆上,MF 1→
·MF 2

=0,则M 到y 轴的距离为( )
A.23
3 B.
26
3
C.
33
D. 3
[答案] B
[分析] 条件MF 1→
·MF 2→
=0,说明点M 在以线段F 1F 2为直径的圆上,点M 又在椭圆上,通过方程组可求得点M 的坐标,即可求出点M 到y 轴的距离.
[解析] 解法1:椭圆的焦点坐标是(±3,0),点M 在以线段F 1F 2为直径的圆上,该圆的方程是x 2
+y 2
=3,即y 2
=3-x 2
,代入椭圆得x 2
4+3-x 2=1,解得x 2
=83,即|x |=263

此即点M 到y 轴的距离.
解法2:由MF 1→
·MF 2→
=0知,MF 1⊥MF 2,
∴⎩⎪⎨⎪⎧
|MF 1|+|MF 2|=4,
|MF 1|2+|MF 2|2
=4×
4-1,
∴⎩⎨

|MF 1|=2+2,
|MF 2|=2-2,
由|MF 1|2
=t ·|F 1F 2|得t =3+
26
3
, ∴M 到y 轴的距离为t -3=26
3.
解法3:设M (x 0,y 0),则x 20
4+y 2
0=1,
∴y 20
=1-x 20
4,①
∵MF 1→
·MF 2→
=0,∴MF 1⊥MF 2, ∴|MF 1|2
+|MF 2|2
=|F 1F 2|2
=4c 2
=12, 又F 1(-3,0),F 2(3,0), ∴(x 0+3)2
+y 2
0+(x 0-3)2
+y 2
0=12, 将①代入解得x 0=±26
3,
∴M 到y 轴的距离为26
3
.
[点评] 满足MF →
·MB →
=0(其中A 、B 是平面上两个不同的定点)的动点M 的轨迹是以线段
AB 为直径的圆.
5.(文)已知F 是椭圆x 225+y 2
9=1的一个焦点,AB 为过其中心的一条弦,则△ABF 的面积
最大值为( )
A .6
B .15
C .20
D .12
[答案] D
[解析] S =12|OF |·|y 1-y 2|≤1
2
|OF |·2b =12.
(理)已知点M (3,0),椭圆x 2
4+y 2
=1与直线y =k (x +3)交于点A 、B ,则△ABM 的周
长为( )
A .4
B .8
C .12
D .16
[答案] B
[解析] 直线y =k (x +3)过定点N (-3,0),而M 、N 恰为椭圆x 2
4+y 2
=1的两个焦
点,由椭圆定义知△ABM 的周长为4a =4×2=8.
6.(文)(2011·安徽省皖北联考)椭圆x 249+y 2
24=1上一点P 与椭圆的两个焦点F 1、F 2的
连线互相垂直,则△PF 1F 2的面积为( )
A .20
B .22
C .24
D .28
[答案] C
[解析] 椭圆的焦点坐标是(±5,0),点P 在以线段F 1F 2为直径的圆上,该圆的方程是x 2
+y 2
=25,代入椭圆方程得y 2
=242
25,即|y |=245,所以S △PF 1F 2=12×10×24
5
=24,故选C.
[点评] 关于焦点三角形的问题常用定义求解.由定义知,|PF 1|+|PF 2|=14 (1),由△PF 1F 2为直角三角形及c =49-24=5得|PF 1|2
+|PF 2|2
=100 (2),(1)式两边平方与(2)式相减得:|PF 1|·|PF 2|=48,∴S △PF 1F 2=1
2
|PF 1|·|PF 2|=24.
(理)(2011·河北唐山市二模)P 为椭圆x 24+y 2
3
=1上一点,F 1、F 2为该椭圆的两个焦点,
若∠F 1PF 2=60°,则PF 1→
·PF 2→
等于( )
A .3 B. 3 C .2 3 D .2
[答案] D
[解析] 由题意可得|F 1F 2|=2,|PF 1|+|PF 2|=4, |F 1F 2|2
=|PF 1|2
+|PF 2|2
-2|PF 1||PF 2|·cos60° =(|PF 1|+|PF 2|)2
-3|PF 1||PF 2|,
所以4=42
-3|PF 1||PF 2|,|PF 1||PF 2|=4, PF 1→
·PF 2→
=|PF 1→
||PF 2→
|·cos60°=4×12
=2,故选D.
7.(2011·安徽省“江南十校”高三联考、吉林质检)设F 1、F 2分别是椭圆
x 2
25

y 2
16
=1
的左、右焦点,P 为椭圆上一点,M 是F 1P 的中点,|OM |=3,则P 点到椭圆左焦点距离为________.
[答案] 4
[解析] |OM |=3,|PF 2|=6, 又|PF 1|+|PF 2|=10,∴|PF 1|=4.
8.若方程x 2
sin2α-y 2
cos α=1表示焦点在y 轴上的椭圆,那么α的取值范围是________.
[答案] ⎝ ⎛⎭⎪⎫2k π+7π6,2k π+3π2,k ∈Z [解析] 根据题意知,⎩⎪⎨⎪⎧
-1cos α>1
sin2α,
cos α<0,
sin2α>0.
化简得,⎩⎪⎨
⎪⎧
-1≤sin α<-12,cos α<0.
解得α∈⎝
⎛⎭⎪⎫2k π+76π,2k π+32π(k ∈Z ).
9.已知椭圆M :x 2a 2+y 2
b 2=1(a >0,b >0)的面积为πab ,M 包含于平面区域Ω:⎩⎨

|x |≤2,|y |≤ 3.
内,向Ω内随机投一点Q ,点Q 落在椭圆M 内的概率为π
4
,则椭圆M 的方程为________.
[答案]
x 24
+y 2
3
=1 [解析]
平面区域Ω:
⎩⎨

|x |≤2,|y |≤ 3.
是一个矩形区域,如图所示,
依题意及几何概型,可得πab 83=π
4,即ab =2 3.
因为0<a ≤2,0<b ≤3,所以a =2,b = 3. 所以,椭圆M 的方程为x 24+y 2
3
=1.
10.(2012·会昌中学月考)椭圆的两焦点坐标分别为F 1(-3,0),F 2(3,0),且椭圆过点M (1,-
32
). (1)求椭圆方程;
(2)过点N (-6
5,0)作不与y 轴垂直的直线l 交该椭圆于P 、Q 两点,A 为椭圆的左顶点,
试判断∠PAQ 的大小是否为定值,并说明理由.
[解析] (1)设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),由题意c =3,且椭圆过点M (1,-3
2),
∴⎩⎪⎨⎪

a 2
-b 2
=3,1a 2+3
4b
2=1.⇒⎩⎪⎨⎪⎧
a 2
=4,
b 2
=1.
∴椭圆方程为x 2
4+y 2
=1.
(2)设直线PQ :x =ty -6
5,
由⎩⎪⎨⎪⎧
x =ty -6
5,x 2
4+y 2
=1.
消去x 得,(t 2+4)y 2
-125ty -6425
=0,
设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2), ∴y 1y 2=-
64
25
t 2+4,y 1+y 2=
12t
5
t 2+4

又A (-2,0), ∴AP →·AQ →
=(x 1+2,y 1)·(x 2+2,y 2)
=(x 1+2)(x 2+2)+y 1y 2=(ty 1+45)(ty 2+4
5)+y 1y 2
=(t 2
+1)y 1y 2+45t (y 1+y 2)+1625=0,
∴∠PAQ =π
2
(定值).
能力拓展提升
11.(2011·浙江文,9)已知椭圆C 1:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与双曲线C 2:x 2
-y 24
=1有公共的
焦点,C 2的一条渐近线与以C 1的长轴为直径的圆相交于A 、B 两点,若C 1恰好将线段AB 三等分,则( )
A .a 2
=132
B .a 2
=13 C .b 2
=12
D .b 2=2
[答案] C [解析]
由已知双曲线渐近线为y =±2x .圆方程为x 2
+y 2
=a 2
,则|AB |=2a .不妨取y =2x 与椭圆交于P 、Q 两点,且P 在x 轴上方,则由已知|PQ |=13|AB |=2a
3

∴|OP |=a 3.则点P 坐标为(5a 15,25a
15
),
又∵点P 在椭圆上,∴5a 2225a 2+20a 2
225
b
2=1.①
又∵a 2
-b 2
=5,∴b 2
=a 2
-5.②,解①②得⎩⎪⎨⎪⎧
a 2
=112
,b 2
=1
2.
故选C.
12.(文)设F 是椭圆x 225+y 2
16=1的左焦点,且椭圆上有2011个不同的点P i (x i ,y i )(i =
1,2,3,…,2011),且线段|FP 1|,|FP 2|,|FP 3|,…,|FP 2011|的长度成等差数列,若|FP 1|=2,|FP 2011|=8,则点P 2010的横坐标为( )
A.2008
2011 B.1005
201 C.1004
201
D.53667
[答案] C
[解析] ∵椭圆x 225+y 2
16=1,∴F (-3,0),由|FP 1|=2=a -c ,|FP 2011|=8=a +c ,可知
点P 1为椭圆的左顶点,P 2011为椭圆的右顶点,即x 1=-5,x 2011=5=-5+2010d ,∴d =1
201
,则数列{x i }是以-5为首项,
1201为公差的等差数列,∴x 2010=-5+2009×1201=1004201
. (理)(2011·江西七校联考)如图,有公共左顶点和公共左焦点F 的椭圆Ⅰ与Ⅱ的长半轴的长分别为a 1和a 2,半焦距分别为c 1和c 2.则下列结论不正确的是( )
A .a 1+c 1>a 2+c 2
B .a 1-c 1=a 2-c 2
C .a 1c 2<a 2c 1
D .a 1c 2>a 2c 1
[答案] D
[解析] 依题意得,a 1>a 2,c 1>c 2,a 1+c 1>a 2+c 2;两个椭圆的左焦点到左顶点的距离相等,即有a 1-c 1=a 2-c 2;由a 1>a 2,得1a 1<1a 2,又a 1-c 1=a 2-c 2,因此a 1-c 1a 1<a 2-c 2a 2,即有c 2a 2<c 1
a 1

a 1c 2<a 2c 1.因此,不正确的结论是D ,选D.
13.如果AB 是椭圆x 2a 2+y 2
b
2=1的任意一条与x 轴不垂直的弦,O 为椭圆的中心,e 为椭
圆的离心率,M 为AB 的中点,则k AB ·k OM 的值为________.
[答案] e 2
-1
[解析] 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),中点M (x 0,y 0),
由点差法,x 21a 2+y 21b 2=1,x 22a 2+y 22
b 2=1,作差得x 1-x 2x 1+x 2a 2=y 2-y 1y 2+y 1b 2
,∴k AB ·k OM =y 2-y 1x 2-x 1·y 1+y 2x 1+x 2=-b 2a 2=c 2-a 2a
2=e 2
-1.
14.以椭圆的右焦点F 2为圆心的圆恰好过椭圆的中心,交椭圆于点M 、N ,椭圆的左焦点为F 1,且直线MF 1与此圆相切,则椭圆的离心率e 等于________.
[答案]
3-1
[解析] 由题意知,MF 1⊥MF 2,|MF 2|=|OF 2|=c ,
又|F 1F 2|=2c ,∴|MF 1|=3c , 由椭圆的定义,|MF 1|+|MF 2|=2a , ∴3c +c =2a ,∴e =c
a
=3-1.
15.(文)设F 1、F 2分别是椭圆E :x 2
+y 2
b
2=1(0<b <1)的左、右焦点,过F 1的直线l 与E
相交于A 、B 两点,且|AF 2|、|AB |、|BF 2|成等差数列.
(1)求|AB |;
(2)若直线l 的斜率为1,求b 的值.
[解析] (1)由椭圆定义知|AF 2|+|AB |+|BF 2|=4, 又2|AB |=|AF 2|+|BF 2|,得|AB |=4
3.
(2)l 的方程为y =x +c ,其中c =1-b 2
.
设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则A 、B 两点坐标满足方程组

⎪⎨⎪

y =x +c ,x 2+y 2
b 2=1.
化简得(1+b 2
)x 2
+2cx +1-2b 2
=0. 则x 1+x 2=-2c 1+b 2,x 1x 2=1-2b 2
1+b
2.
因为直线AB 的斜率为1,所以|AB |=2|x 2-x 1|, 即4
3=2|x 2-x 1|. 则89=(x 1+x 2)2
-4x 1x 2 =41-b
2
1+b
2
2
-41-2b
2
1+b
2

8b 4
1+b
2
2
.
解得b =
22
. (理)(2012·广东文,20)在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆C 1:x 2a 2+y 2
b
2=1(a >b >0)的
左焦点为F 1(-1,0),且点P (0,1)在C 1上.
(1)求椭圆C 1的方程;
(2)设直线l 同时与椭圆C 1和抛物线C 2:y 2
=4x 相切,求直线l 的方程. [解析] (1)因为椭圆C 1的左焦点为F 1(-1,0), 所以c =1,
将点P (0,1)代入椭圆方程x 2a 2+y 2b 2=1,得1
b
2=1,
即b 2
=1,所以a 2
=b 2
+c 2
=2, 所以椭圆C 1的方程为x 2
2
+y 2
=1. (2)直线l 的斜率显然存在,设直线l 的方程为y =kx +m ,
由⎩⎪⎨⎪⎧
x 22+y 2
=1,y =kx +m ,
消去y 并整理得,(1+2k 2)x 2+4kmx +2m 2
-2=0
因为直线l 与椭圆C 1相切,
所以Δ1=16k 2m 2
-4(1+2k 2
)(2m 2
-2)=0 整理得2k 2
-m 2+1=0,①
由⎩
⎪⎨
⎪⎧
y 2
=4x ,y =kx +m ,消去y 并整理得,
k 2x 2+(2km -4)x +m 2=0,
因为直线l 与抛物线C 2相切, 所以Δ2=(2km -4)2
-4k 2m 2
=0, 整理得km =1,② 综合①②,解得⎩⎪⎨⎪⎧
k =22,
m =2,或⎩⎪⎨
⎪⎧
k =-22,
m =- 2.
所以直线l 的方程为y =
22x +2或y =-2
2
x - 2. 16.(文)已知椭圆C 的中心在原点,一个焦点F (-2,0),且长轴长与短轴长的比是2
3.
(1)求椭圆C 的方程;
(2)设点M (m,0)在椭圆C 的长轴上,点P 是椭圆上任意一点.当|MP →
|最小时,点P 恰好落在椭圆的右顶点,求实数m 的取值范围.
[解析] (1)设椭圆C 的方程为x 2a 2+y 2
b
2=1(a >b >0)
由题意⎩⎪⎨⎪⎧
a 2=
b 2+
c 2,
a b =23

c =2.
解得a 2=16,b 2
=12.
所以椭圆C 的方程为x 2
16+y 2
12
=1.
(2)设P (x ,y )为椭圆上的动点,由于椭圆方程为x 216+y 2
12
=1,故-4≤x ≤4.
因为MP →
=(x -m ,y ),
所以|MP →
|2
=(x -m )2
+y 2
=(x -m )2
+12×⎝ ⎛⎭
⎪⎫1-x 2
16. =14x 2-2mx +m 2+12=14
(x -4m )2+12-3m 2. 因为当|MP →
|最小时,点P 恰好落在椭圆的右顶点,
即当x =4时,|MP →
|2
取得最小值.而x ∈[-4,4], 故有4m ≥4,解得m ≥1.
又点M 在椭圆的长轴上,即-4≤m ≤4. 故实数m 的取值范围是m ∈[1,4].
(理)(2011·北京文,19)已知椭圆G :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为63
,右焦点为(22,
0),斜率为1的直线l 与椭圆G 交于A 、B 两点,以AB 为底边作等腰三角形,顶点为P (-3,2).
(1)求椭圆G 的方程; (2)求△PAB 的面积.
[解析] (1)由已知得,c =22,c a =63
, 解得a =23, 又b 2
=a 2
-c 2
=4,
所以椭圆G 的方程为x 212+y 2
4=1.
(2)设直线l 的方程为y =x +m
由⎩⎪⎨⎪⎧
y =x +m ,x 212+y
24
=1.消去y 得
4x 2
+6mx +3m 2
-12=0.①
设A 、B 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2)(x 1<x 2),AB 中点为E (x 0,y 0),则
x 0=x 1+x 22
=-3m 4

y 0=x 0+m =m 4
.
因为AB 是等腰△PAB 的底边,
所以PE ⊥AB ,
所以PE 的斜率k =2-m
4
-3+
3m 4=-1.
解得m =2,
此时方程①为4x 2
+12x =0, 解得x 1=-3,x 2=0,
所以y 1=-1,y 2=2,所以|AB |=32,
此时,点P (-3,2)到直线AB :x -y +2=0的距离d =|-3-2+2|2=32
2,
所以△PAB 的面积S =12|AB |·d =9
2
.
1.若椭圆x 2a 2+y 2b
2=1过抛物线y 2=8x 的焦点,且与双曲线x 2-y 2
=1有相同的焦点,则
该椭圆的方程是( )
A.x 24+y 22=1
B.x 2
3+y 2
=1 C.x 22+y 2
4=1 D .x 2
+y 2
3
=1
[答案] A
[解析] 抛物线y 2
=8x 的焦点坐标为(2,0),则依题意知椭圆的右顶点的坐标为(2,0),又椭圆与双曲线x 2
-y 2=1有相同的焦点,∴a =2,c =2,
∵c 2
=a 2
-b 2
,∴b 2
=2,∴椭圆的方程为x 24+y 2
2
=1.
2.椭圆x 2a 2+y 2
b
2=1(a >b >0)的左顶点为A ,左、右焦点分别为F 1、F 2,D 是它短轴上的一
个顶点,若2DF 1→
=DA →
+DF 2→
,则该椭圆的离心率为( )
A.12
B.13
C.14
D.15
[答案] B
[解析] 由2DF 1→=DA →+DF 2→
知F 1是AF 2的中点, ∴a -c =2c ,∴a =3c ,e =1
3
.
3.F 1、F 2是椭圆x 2a 2+y 2
b
2=1(a >b >0)的两焦点,P 是椭圆上任一点,过一焦点引∠F 1PF 2的
外角平分线的垂线,则垂足Q 的轨迹为( )
A .圆
B .椭圆
C .双曲线
D .抛物线 [答案] A
[解析] ∵PQ 平分∠F 1PA ,且PQ ⊥AF 1, ∴Q 为AF 1的中点,且|PF 1|=|PA |, ∴|OQ |=12|AF 2|=1
2(|PA |+|PF 2|)=a ,
∴Q 点轨迹是以O 为圆心,a 为半径的圆.
4.若椭圆x 2a 2+y 2b
2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1、F 2,线段F 1F 2被抛物线y 2
=2bx 的
焦点F 分成3:1两段,则此椭圆的离心率为( )
A.12
B.13
C.22
D.33
[答案] C
[解析] 椭圆中c 2
=a 2
-b 2

∴焦距2c =2a 2-b 2
,抛物线的焦点F ⎝ ⎛⎭
⎪⎫b
2,0,
由题意知|F 1F |=3|FF 2|,∴|F 1F 2|=4|FF 2|,
∴c =2|FF 2|,即c =2⎝ ⎛
⎭⎪⎫
c -b 2,∴c =b ,
∴c 2
=a 2
-c 2
,∴e =
22
. 5.(2011·银川二模)两个正数a 、b 的等差中项是52,等比中项是6,且a >b ,则椭圆x
2
a
2
+y 2
b
2=1的离心率e 等于( ) A.32 B.
133
C.53
D.13
[答案] C
[解析] 由题意可知⎩⎪⎨
⎪⎧
a +
b =5a ·b =6
,又因为a >b ,
所以解得⎩⎪⎨
⎪⎧
a =3
b =2
,所以椭圆的半焦距为c =5,
所以椭圆的离心率e =c
a =
5
3
,故选C. 6.(2012·沈阳市二模)已知F 1、F 2分别为椭圆C :x 24+y 2
3=1的左、右焦点,点P 为椭
圆C 上的动点,则△PF 1F 2的重心G 的轨迹方程为( )
A.
x 236+y 2
27
=1(y ≠0) B.4x 2
9+y 2
=1(y ≠0) C.9x 2
4+3y 2
=1(y ≠0) D .x 2
+4y
2
3
=1(y ≠0)
[答案] C
[解析] 椭圆C :x 24+y 2
3=1中,a 2=4,b 2
=3,
∴c 2
=a 2
-b 2
=1,∴焦点F 1(-1,0),F 2(1,0), 设G (x ,y ),P (x 1
,y 1
),则⎩⎪⎨⎪⎧
x =-1+1+x 1
3
,y =y
1
3.
∴⎩
⎪⎨
⎪⎧
x 1=3x ,
y 1=3y .
∵P 在椭圆C 上,∴
3x
2
4

3y 2
3
=1,∴9x 2
4
+3y 2
=1.
当y =0时,点G 在x 轴上,三点P 、F 1、F 2构不成三角形,
∴y ≠0,∴点G 的轨迹方程为9x 2
4+3y 2
=1.(y ≠0)。

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