- 椭圆的几何性质
- 共178题
一种画椭圆的工具如图1所示.是滑槽
的中点,短杆ON可绕O转动,长杆MN通过N处铰链与ON连接,MN上的栓子D可沿滑槽AB滑动,且
,
.当栓子D在滑槽AB内作往复运动时,带动N绕
转动,M处的笔尖画出的椭圆记为C.以
为原点,
所在的直线为
轴建立如图2所示的平面直角坐标系.
26.求椭圆C的方程;
27.设动直线与两定直线
和
分别交于
两点.若直线
总与椭圆
有且只有一个公共点,试探究:
的面积是否存在最小值?若存在,求出该最小值;若不存在,说明理由.
正确答案
(Ⅰ)
解析
(Ⅰ)因为,当
在x轴上时,等号成立;同理
,当
重合,即
轴时,等号成立. 所以椭圆C的中心为原点
,长半轴长为
,短半轴长为
,其方程为
考查方向
解题思路
(Ⅰ)由题意并结合三角形三边关系(两边之和大于第三边,两边之差小于第三边)知,,即
,这表明椭圆
的长半轴长为
,短半轴长为
,即可求出椭圆
的方程;
易错点
粗心算错。
正确答案
(Ⅱ)当直线与椭圆
在四个顶点处相切时,
的面积取得最小值8.
解析
(Ⅱ)(1)当直线的斜率不存在时,直线
为
或
,都有
.
(2)当直线的斜率存在时,设直线
, 由
消去
,可得
.因为直线
总与椭圆
有且只有一个公共点,所以
,即
. ①
又由 可得
;同理可得
.由原点
到直线
的距离为
和
,可得
. ②
将①代入②得,. 当
时,
;当
时,
.因
,则
,
,所以
,当且仅当
时取等号.所以当
时,
的最小值为8.
综合(1)(2)可知,当直线与椭圆
在四个顶点处相切时,
的面积取得最小值8.
考查方向
解题思路
(Ⅱ)首先讨论直线的斜率存在与不存在两种情况,当直线
的斜率不存在时,易知直线
的方程为
或
,即可求出
的面积的值;当直线
的斜率存在时,设出直线
的方程
,然后联立直线
与椭圆的方程并整理得到一元二次方程
,然后根据题意直线
总与椭圆
有且只有一个公共点知,
即可得到
.再分别联立直线
与直线
和
可解得点
和点
的坐标,并根据原点
到直线
的距离公式可求得
,于是
的面积可表示为
消去参数
可得
,于是分两种情况进行讨论:①当
时;②当
时,分别求出
的面积的最小值,并比较即可求出
的面积取得最小值.
易错点
忘记讨论斜率不存在的情况。
已知抛物线(
)的焦点为
,过点
作直线
交抛物线
于
,
两点.椭圆
的中心在原点,焦点在
轴上,点
是它的一个顶点,且其离心率
.
23.分别求抛物线和椭圆
的方程;
24.经过,
两点分别作抛物线
的切线
,
,切线
与
相交于点
.证明:
.
正确答案
见解析
解析
由已知抛物线的焦点为
可得抛物线
的方程为
.
设椭圆的方程为
,半焦距为
.由已知可得:
,解得
.所以椭圆
的方程为:
.
考查方向
解题思路
第一问根据离心率及焦点求抛物线C和椭圆E的方程,第二问利用平面向量的数量积的坐标公式证明线段和线段垂直。
易错点
计算错误,利用平面向量证明线段垂直
正确答案
见解析
解析
显然直线的斜率存在,否则直线
与抛物线
只有一个交点,不合题意,
故可设直线的方程为
,
由, 消去
并整理得
∴
.
∵抛物线的方程为
,求导得
,
∴过抛物线上
两点的切线方程分别是
,
,
即,
,
解得两条切线的交点
的坐标为
,即
,
,
∴.
考查方向
解题思路
第一问根据离心率及焦点求抛物线C和椭圆E的方程,第二问利用平面向量的数量积的坐标公式证明线段和线段垂直。
易错点
计算错误,利用平面向量证明线段垂直
在平面直角坐标系xOy中,点C在椭圆M:=1(a>b>0)上.若点A(-a,0),B(0,
),且
=
.
20.求椭圆M的离心率;
21.设椭圆M的焦距为4,P,Q是椭圆M上不同的两点,线段PQ的垂直平分线为直线l,且直线l不与y轴重合.
①若点P(-3,0),直线l过点(0,-),求直线l的方程;
②若直线l过点(0,-1) ,且与x轴的交点为D,求D点横坐标的取值范围.
正确答案
(1);
解析
解:(1)设C (x0,y0),则=(a,
),
=(x0,y0-
).
因为=
,所以(a,
)=
(x0,y0-
)=
,
得
代入椭圆方程得a2=.
因为a2-b2=c2,所以e=.
考查方向
解题思路
本题考查直线与椭圆位置关系,解题步骤如下:
(1)设C(m,n),由向量共线的坐标表示,可得C的坐标,代入椭圆方程,可得a,b的关系,
再由离心率公式计算即可得到所求值;
(2)①由题意可得c=2,a=3, b2=5,可得椭圆方程,设直线PQ的方程为y=k(x+3),代入椭圆方程,运用韦达定理和中点坐标公式,再由两直线垂直的条件:斜率之积为-1,解方程可得k,进而得到所求直线方程;
②设直线PQ的方程为y=kx+m,代入椭圆方程可得,运用韦达定理和中点坐标公式,再由两直线垂直的条件,求得4m=5+9k2,再由中点在椭圆内,可得k的范围,再由直线l的方程可得D的横坐标的范围.
易错点
第二问容易计算错误
正确答案
(2)①y=-x+或y=-
x+
②(-
,0)∪(0,
)
解析
解:(2)①因为c=2,所以a2=9,b2=5,所以椭圆的方程为=1,
设Q (x0,y0),则=1.……①
因为点P(-3,0),所以PQ中点为,
因为直线l过点(0,-),直线l不与y轴重合,所以x0≠3,
所以=-1,
化简得x02=9-y02-y0.……②
将②代入①化简得y02-y0=0,解得y0=0(舍),或y0=
.
将y0=代入①得x0=±
,所以Q为(±
,
),
所以PQ斜率为1或,直线l的斜率为-1或-
,
所以直线l的方程为y=-x+或y=-
x+
.
②设PQ:y=kx+m,则直线l的方程为:y=--1,所以xD=-k.
将直线PQ的方程代入椭圆的方程,消去y得(5+9k2)x2+18kmx+9m2-45=0.…………①,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),中点为N,
xN==-
,代入直线PQ的方程得yN=
,
代入直线l的方程得9k2=4m-5. ……②
又因为△=(18km)2-4(5+9k2) (9m2-45)>0,
化得m2-9k2-5<0.
将②代入上式得m2-4m<0,解得0<m<4,
所以-<k<
,且k≠0,所以xD=-k∈(-
,0)∪(0,
).
综上所述,点D横坐标的取值范围为(-,0)∪(0,
).
考查方向
解题思路
本题考查直线与椭圆位置关系,解题步骤如下:
(1)设C(m,n),由向量共线的坐标表示,可得C的坐标,代入椭圆方程,可得a,b的关系,
再由离心率公式计算即可得到所求值;
(2)①由题意可得c=2,a=3, b2=5,可得椭圆方程,设直线PQ的方程为y=k(x+3),代入椭圆方程,运用韦达定理和中点坐标公式,再由两直线垂直的条件:斜率之积为-1,解方程可得k,进而得到所求直线方程;
②设直线PQ的方程为y=kx+m,代入椭圆方程可得,运用韦达定理和中点坐标公式,再由两直线垂直的条件,求得4m=5+9k2,再由中点在椭圆内,可得k的范围,再由直线l的方程可得D的横坐标的范围.
易错点
第二问容易计算错误
已知椭圆的对称轴为坐标轴,离心率为
,且一个焦点坐标为
24.求椭圆的方程;
25.设直线与椭圆
相交于
两点,以线段
为邻边作平行四边形
,其中点
在椭圆
上,
为坐标原点.求点
到直线
的距离的最小值.
正确答案
;
解析
试题分析:本题属于圆锥曲线的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,由方程思想求解出标准方程; 由已知设椭圆的方程为
,则
.
由,得
.∴椭圆
的方程为
.
考查方向
解题思路
本题考查圆锥曲线中求标准方程的方法和最值问题——函数思想,解题步骤如下:由方程思想求解出标准方程;
易错点
无法构建关于点到直线
的距离的函数表达式。
正确答案
解析
试题分析:本题属于圆锥曲线的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,(构建关于点到直线
的距离的函数表达式:当直线
斜率存在时,设直线
方程为
.
则由消去
得
.
.①
设点的坐标分别是
.
∵四边形为平行四边形,∴
.
.由于点
在椭圆
上,∴
.
从而,化简得
,经检验满足①式.
又点到直线
的距离为
.
当且仅当时等号成立.
当直线斜率不存在时,由对称性知,点
一定在
轴上.
从而点的坐标为
或
,直线
的方程为
,∴点
到直线
的距离为
.
∴点到直线
的距离的最小值为
.
考查方向
解题思路
本题考查圆锥曲线中求标准方程的方法和最值问题——函数思想,解题步骤如下:构建关于点到直线
的距离的函数表达式。
易错点
运算和斜率不存在的讨论。
已知中心在坐标原点,焦点在轴上的椭圆
的离心率为
,椭圆上异于长轴顶点的任意点
与左右两焦点
构成的三角形中面积的最大值为
.
23.求椭圆的标准方程;
24.若与
是椭圆
上关于
轴对称的两点,连接
与椭圆的另一交点为
,求证:直线
与
轴交于定点.
正确答案
;
解析
试题分析:本题属于圆锥曲线的综合应用问题,属于拔高题,不容易得分,解析如下:由题意知,
,解得
,
,
.椭圆
的标准方程是
.
考查方向
解题思路
利用相关知识求椭圆方程;
易错点
对题中条件的处理容易出错。
正确答案
.
解析
试题分析:本题属于圆锥曲线的综合应用问题,属于拔高题,不容易得分,解析如下:设,
,
,
:
.将
,代入
得
.则
,
.
因为共线,所以
,即
.
整理得,
所以,
.
:
,与
轴交于定点
.
考查方向
解题思路
联立方程组,利用题中所给条件找关系,整理即可求解.
易错点
对题中条件的处理容易出错。
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