2025届高中数学一轮复习练习:第九章限时跟踪检测(51) 椭圆(一)(含解析)
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这是一份2025届高中数学一轮复习练习:第九章限时跟踪检测(51) 椭圆(一)(含解析),共11页。试卷主要包含了单项选择题,多项选择题,填空题与解答题等内容,欢迎下载使用。
1.若椭圆x2+my2=1的焦点在y轴上,且长轴长是短轴长的两倍,则m的值为( )
A.eq \f(1,4) B.eq \f(1,2)
C.2 D.4
2.(2023·湖南长沙模拟)椭圆eq \r(x-32+y-42)+eq \r(x+32+y+42)=26的短轴长为( )
A.10 B.12
C.24 D.26
3.如图所示,圆柱形玻璃杯中水的液面呈椭圆形状,则该椭圆的离心率为( )
A.eq \f(\r(3),3) B.eq \f(1,2)
C.eq \f(\r(2),2) D.eq \f(\r(3),2)
4.(2024·四川资阳模拟)如图所示,椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,4)=1(a>2)的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线交椭圆于M,N两点,交y轴于点H,若F1,H是线段MN的三等分点,则△F2MN的周长为( )
A.20 B.10
C.2eq \r(5) D.4eq \r(5)
5.(2024·山东聊城模拟)研究发现椭圆的任意两条互相垂直的切线的交点都在同一个圆上,这个圆叫做椭圆的蒙日圆,它的圆心是椭圆的中心,半径等于长半轴与短半轴平方和的算术平方根.设椭圆C的焦点为F1,F2,P为椭圆C上的任意一点,R为椭圆C的蒙日圆的半径,若eq \(PF1,\s\up6(→))·eq \(PF2,\s\up6(→))的最小值为eq \f(1,5)R2,则椭圆C的离心率为( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(\r( ,2),2)
C.eq \f(1,3) D.eq \f(\r( ,3),3)
6.(2024·广东东莞模拟)已知F1,F2分别为椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点,过F1且垂直于x轴的直线l交椭圆C于A,B两点,若△AF2B是边长为4的等边三角形,则椭圆C的方程为( )
A.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1 B.eq \f(x2,9)+eq \f(y2,6)=1
C.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,4)=1 D.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,9)=1
7.设椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为eq \f(\r( ,3),2),P是C上一点,且F1P⊥F2P.若△PF1F2的面积为4,则a=( )
A.1 B.2
C.4 D.8
8.(2024·广西柳州、梧州大联考)已知F是椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的右焦点,P为椭圆C上一点,A(1,2eq \r( ,2)),则|PA|+|PF|的最大值为( )
A.4eq \r( ,2) B.4eq \r( ,3)
C.4+2eq \r( ,2) D.4+2eq \r( ,3)
9.已知椭圆C:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1的左、右焦点分别为F1,F2,点M在椭圆C上,当△MF1F2的面积最大时,△MF1F2的内切圆半径为( )
A.3 B.2
C.eq \f(5,3) D.eq \f(4,3)
二、多项选择题
10.2021年2月10日19时52分,中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星附近一点P变轨进入以火星星球球心F为一个焦点的椭圆轨道Ⅰ(环火轨道)绕火星飞行,2021年2月24日6时29分,“天问一号”探测器成功实施第三次近火制动,在P点第二次变轨进入仍以F为一个焦点的椭圆轨道Ⅱ(火星停泊轨道),且测得该轨道近火点m千米,远火点n千米,火星半径为r千米,若用2c1和2c2分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的焦距,用2a1和2a2分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的长轴长,则下列结论正确的是( )
A.a1+c1=a2+c2
B.a1-c1=a2-c2
C.椭圆轨道Ⅱ的短轴长为2eq \r( ,m+rn+r)
D.a2c1b>0)与它的焦点圆在第一象限的交点为Q,则下列结论正确的有( )
A.ω2+ω=1
B.黄金椭圆的离心率e=ω
C.设直线OQ的倾斜角为θ,则sin θ=ω
D.交点Q的坐标为(b,ωb)
三、填空题与解答题
12.(2024·山东济宁第一中学质量检测)如图,椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的右焦点为F,过F的直线交椭圆于A,B两点,点C是A点关于原点O的对称点,若CF⊥AB且CF=AB,则椭圆的离心率为________.
13.(2024·河北平顶山模拟)已知椭圆C的一个焦点为F(0,1),椭圆C上的点到F的距离的最小值为1,则椭圆C的标准方程为______________;若P为椭圆C上一动点,M(3,3),则|PM|-|PF|的最小值为________.
14.已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),焦点F1(-c,0),F2(c,0),左顶点为A,点E的坐标为(0,c),点A到直线EF2的距离为eq \f(\r( ,6),2)b.
(1)求椭圆C的离心率;
(2)若P为椭圆C上的一点,且∠F1PF2=60°,△PF1F2的面积为eq \r( ,3),求椭圆C的标准方程.
高分推荐题
15.(多选)(2024·山东青岛模拟)已知椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的左、右焦点分别是F1,F2,Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,3),y0))为椭圆C上一点,则下列结论正确的是( )
A.△MF1F2的周长为6
B.△MF1F2的面积为eq \f(\r( ,15),2)
C.△MF1F2的内切圆的半径为eq \f(\r( ,15),9)
D.△MF1F2的外接圆的直径为eq \f(32,11)
解析版
一、单项选择题
1.若椭圆x2+my2=1的焦点在y轴上,且长轴长是短轴长的两倍,则m的值为( )
A.eq \f(1,4) B.eq \f(1,2)
C.2 D.4
解析:将原方程变形为x2+eq \f(y2,\f(1,m))=1.
由题意知a2=eq \f(1,m),b2=1,∴a=eq \r( ,\f(1,m)),b=1.
∴eq \r( ,\f(1,m))=2,∴m=eq \f(1,4).
答案:A
2.(2023·湖南长沙模拟)椭圆eq \r(x-32+y-42)+eq \r(x+32+y+42)=26的短轴长为( )
A.10 B.12
C.24 D.26
解析:由题意,得
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2a=26,,2c=\r(-3-32+-4-42),))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=13,,c=5,))则b=12,2b=24.故选C.
答案:C
3.如图所示,圆柱形玻璃杯中水的液面呈椭圆形状,则该椭圆的离心率为( )
A.eq \f(\r(3),3) B.eq \f(1,2)
C.eq \f(\r(2),2) D.eq \f(\r(3),2)
解析:设圆柱的底面半径为1,则椭圆的短半轴长为1,长轴长为eq \f(2,sin 60°)=eq \f(4\r(3),3),即长半轴长为eq \f(2\r(3),3),所以半焦距为eq \f(\r(3),3),故离心率为eq \f(1,2).
答案:B
4.(2024·四川资阳模拟)如图所示,椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,4)=1(a>2)的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线交椭圆于M,N两点,交y轴于点H,若F1,H是线段MN的三等分点,则△F2MN的周长为( )
A.20 B.10
C.2eq \r(5) D.4eq \r(5)
解析:∵F1H=HN,OF1=OF2,∴OH∥F2N,∵Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(c,\f(4,a))),∴可得Heq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(2,a))).∵F1为MH的中点,∴易得Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2c,-\f(2,a))),将点M代入椭圆方程,即eq \f(4c2,a2)+eq \f(1,a2)=1,即4c2+1=a2,∴b2=a2-c2=3c2+1=4,∴c2=1,∴a=eq \r(5),∴△F2MN的周长为4a=4eq \r(5).
答案:D
5.(2024·山东聊城模拟)研究发现椭圆的任意两条互相垂直的切线的交点都在同一个圆上,这个圆叫做椭圆的蒙日圆,它的圆心是椭圆的中心,半径等于长半轴与短半轴平方和的算术平方根.设椭圆C的焦点为F1,F2,P为椭圆C上的任意一点,R为椭圆C的蒙日圆的半径,若eq \(PF1,\s\up6(→))·eq \(PF2,\s\up6(→))的最小值为eq \f(1,5)R2,则椭圆C的离心率为( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(\r( ,2),2)
C.eq \f(1,3) D.eq \f(\r( ,3),3)
解析:设椭圆方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),由题意得R2=a2+b2.设P(x,y),F1(c,0),F2(-c,0),则eq \(PF1,\s\up6(→))·eq \(PF2,\s\up6(→))=x2+y2-c2=x2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(b2-\f(b2x2,a2)))-c2=eq \f(c2x2,a2)+a2-2c2.∴当x=0时,eq \(PF1,\s\up6(→))·eq \(PF2,\s\up6(→))有最小值a2-2c2.(当椭圆焦点在y轴上时,同理可证)∴a2-2c2=eq \f(1,5)(a2+b2)=eq \f(1,5)(2a2-c2),即e2=eq \f(c2,a2)=eq \f(1,3),解得e=eq \f(\r( ,3),3)或e=-eq \f(\r( ,3),3)(舍去).故选D.
答案:D
6.(2024·广东东莞模拟)已知F1,F2分别为椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点,过F1且垂直于x轴的直线l交椭圆C于A,B两点,若△AF2B是边长为4的等边三角形,则椭圆C的方程为( )
A.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1 B.eq \f(x2,9)+eq \f(y2,6)=1
C.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,4)=1 D.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,9)=1
解析:如图所示,∵△ABF2是边长为4的等边三角形,
∴|AF2|=4,|AF1|=eq \f(1,2)|AB|=2,
∴2a=|AF1|+|AF2|=6,∴a=3.
又∵|F1F2|=2c=eq \r(\a\vs4\al(|AF2|2-|AF1|2))
=2eq \r(3),∴c=eq \r(3),
则b2=a2-c2=6,故椭圆C的方程为eq \f(x2,9)+eq \f(y2,6)=1.故选B.
答案:B
7.设椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为eq \f(\r( ,3),2),P是C上一点,且F1P⊥F2P.若△PF1F2的面积为4,则a=( )
A.1 B.2
C.4 D.8
解析:∵eq \f(c,a)=eq \f(\r( ,3),2),∴3a2=4c2.由椭圆定义可得|PF1|+|PF2|=2a.由F1P⊥F2P得|PF1|2+|PF2|2=(2c)2,
又△PF1F2的面积为4,则eq \f(1,2)|PF1|·|PF2|=4,即|PF1|·|PF2|=8,∴(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1|·|PF2|=4c2,即4a2-16=3a2,则a2=16,解得a=4.故选C.
答案:C
8.(2024·广西柳州、梧州大联考)已知F是椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的右焦点,P为椭圆C上一点,A(1,2eq \r( ,2)),则|PA|+|PF|的最大值为( )
A.4eq \r( ,2) B.4eq \r( ,3)
C.4+2eq \r( ,2) D.4+2eq \r( ,3)
解析:由题意可得,a=2,b=eq \r( ,3),c=eq \r( ,a2-b2)=1,则椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的右焦点为F(1,0).
∵eq \f(1,4)+eq \f(2\r( ,2)2,3)=eq \f(35,12)>1,∴点A(1,2eq \r( ,2))在椭圆外.
设椭圆C的左焦点为F′(-1,0),连接PF′(图略),
则|PF′|+|PF|=4,即|PF|=4-|PF′|,
故|PA|+|PF|=|PA|+4-|PF′|.
∵|PA|-|PF′|≤|AF′|=2eq \r( ,3),当点P为AF′的延长线与椭圆的交点时取等号,
∴|PA|+|PF|≤4+2eq \r( ,3).
故|PA|+|PF|的最大值为4+2eq \r( ,3).故选D.
答案:D
9.已知椭圆C:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1的左、右焦点分别为F1,F2,点M在椭圆C上,当△MF1F2的面积最大时,△MF1F2的内切圆半径为( )
A.3 B.2
C.eq \f(5,3) D.eq \f(4,3)
解析:因为椭圆为eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1,所以a=5,b=3,c=eq \r( ,a2-b2)=4.当△MF1F2的面积最大时,点M为椭圆C短轴的顶点,不妨设点M为椭圆C的上顶点,点O为坐标原点,△MF1F2的内切圆半径为r,则|MF1|=|MF2|=a=5,|F1F2|=2c=8,|OM|=b=3,S△MF1F2=eq \f(1,2)(|MF1|+|MF2|+|F1F2|)·r=eq \f(1,2)|F1F2|·|OM|,所以r=eq \f(4,3).故选D.
答案:D
二、多项选择题
10.2021年2月10日19时52分,中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星附近一点P变轨进入以火星星球球心F为一个焦点的椭圆轨道Ⅰ(环火轨道)绕火星飞行,2021年2月24日6时29分,“天问一号”探测器成功实施第三次近火制动,在P点第二次变轨进入仍以F为一个焦点的椭圆轨道Ⅱ(火星停泊轨道),且测得该轨道近火点m千米,远火点n千米,火星半径为r千米,若用2c1和2c2分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的焦距,用2a1和2a2分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的长轴长,则下列结论正确的是( )
A.a1+c1=a2+c2
B.a1-c1=a2-c2
C.椭圆轨道Ⅱ的短轴长为2eq \r( ,m+rn+r)
D.a2c1a2,b1>b2,c1>c2,∴a1+c1>a2+c2,故A错误;|PF|=a1-c1=a2-c2,故B正确;轨道Ⅱ的短轴长为2b2=2eq \r( ,a\\al(2,2)-c\\al(2,2))=2eq \r( ,a2-c2a2+c2)=2eq \r( ,m+rn+r),故C正确;由a1-c1=a2-c2得a1+c2=a2+c1,两边平方,得aeq \\al(2,1)+ceq \\al(2,2)+2a1c2=aeq \\al(2,2)+ceq \\al(2,1)+2a2c1,即beq \\al(2,1)+2a1c2=beq \\al(2,2)+2a2c1,由于b1>b2>0,故beq \\al(2,1)>beq \\al(2,2),∴a1c2b>0)与它的焦点圆在第一象限的交点为Q,则下列结论正确的有( )
A.ω2+ω=1
B.黄金椭圆的离心率e=ω
C.设直线OQ的倾斜角为θ,则sin θ=ω
D.交点Q的坐标为(b,ωb)
解析:方程ω2+ω-1=0的根为ω=eq \f(-1±\r(5),2),故A正确;由题意可知,eq \f(b,a)=eq \f(\r(5)-1,2)=ω,则e=eq \f(c,a)=eq \r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(b,a)))2)=eq \r(1-ω2)=eq \r(ω)≠ω,故B错误;易知QF1⊥QF2,且∠QF1F2=eq \f(θ,2),则|QF2|=2c·sin eq \f(θ,2),|QF1|=2c·cs eq \f(θ,2),所以|QF1|+|QF2|=2c·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sin \f(θ,2)+cs \f(θ,2)))=2a,即sin eq \f(θ,2)+cs eq \f(θ,2)=eq \f(a,c)=eq \f(1,\r(ω)),两边平方,可得sin θ+1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,\r(ω))))2=eq \f(2,\r(5)-1)=eq \f(\r(5)+1,2),即sin θ=eq \f(\r(5)+1,2)-1=eq \f(\r(5)-1,2)=ω,故C正确;由C知sin θ=ω,所以tan θ≠ω,故D错误,故选AC.
答案:AC
三、填空题与解答题
12.(2024·山东济宁第一中学质量检测)如图,椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的右焦点为F,过F的直线交椭圆于A,B两点,点C是A点关于原点O的对称点,若CF⊥AB且CF=AB,则椭圆的离心率为________.
解析:设椭圆的左焦点为F′,连接AF′,BF′,CF′,则四边形FAF′C为矩形,
所以AF′=CF=AB,且AF′⊥AB,
则三角形ABF′为等腰直角三角形,
设AF′=AB=x(x>0),则x+x+eq \r(2)x=4a,
解得x=(4-2eq \r(2))a,则AF=(2eq \r(2)-2)a,
在Rt△AFF′中,由勾股定理得(AF′)2+(AF)2=(2c)2,所以[(4-2eq \r( ,2))a]2+[(2eq \r( ,2)-2)a]2=(2c)2,得e2=9-6eq \r(2),所以e=eq \r(6)-eq \r(3).
答案:eq \r(6)-eq \r(3)
13.(2024·河北平顶山模拟)已知椭圆C的一个焦点为F(0,1),椭圆C上的点到F的距离的最小值为1,则椭圆C的标准方程为______________;若P为椭圆C上一动点,M(3,3),则|PM|-|PF|的最小值为________.
解析:因为椭圆C的一个焦点为F(0,1),所以椭圆C的焦点在y轴上,且c=1.
因为椭圆C上的点到F的距离的最小值为1,所以a-c=1,得a=2.
因为b2=a2-c2=3,所以椭圆C的标准方程为eq \f(y2,4)+eq \f(x2,3)=1.
将M(3,3)代入椭圆方程,得eq \f(32,4)+eq \f(32,3)=eq \f(63,12)>1,所以点M在椭圆外.
如图所示,设椭圆C的另一个焦点为F′(0,-1),
则|PF|+|PF′|=4,
所以|PM|-|PF|=|PM|+|PF′|-4.
当F′,P,M三点共线时,|PM|+|PF′|取得最小值,且最小值为|MF′|=eq \r( ,3-02+3+12)=5,
所以|PM|-|PF|的最小值为1.
答案:eq \f(y2,4)+eq \f(x2,3)=1 1
14.已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),焦点F1(-c,0),F2(c,0),左顶点为A,点E的坐标为(0,c),点A到直线EF2的距离为eq \f(\r( ,6),2)b.
(1)求椭圆C的离心率;
(2)若P为椭圆C上的一点,且∠F1PF2=60°,△PF1F2的面积为eq \r( ,3),求椭圆C的标准方程.
解:(1)由题意,得A(-a,0),直线EF2的方程为x+y=c.
因为点A到直线EF2的距离为eq \f(\r( ,6),2)b,
即eq \f(|-a-c|,\r( ,12+12))=eq \f(\r( ,6),2)b,
所以a+c=eq \r( ,3)b,即(a+c)2=3b2,又b2=a2-c2,
所以(a+c)2=3(a2-c2),所以2c2+ac-a2=0,
因为离心率e=eq \f(c,a),所以2e2+e-1=0,
解得e=eq \f(1,2)或e=-1(舍去),
所以椭圆C的离心率为eq \f(1,2).
(2)由(1)知离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(1,2),即a=2c①.
因为∠F1PF2=60°,△PF1F2的面积为eq \r( ,3),
所以eq \f(1,2)|PF1||PF2|sin 60°=eq \r( ,3),
所以|PF1||PF2|=4.
又eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(|PF1|+|PF2|=2a,,\a\vs4\al(|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cs 60°,=2c2,)))
所以a2-c2=3②,
联立①②,得a=2,c=1,所以b2=a2-c2=3,
所以椭圆C的标准方程为eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1.
高分推荐题
15.(多选)(2024·山东青岛模拟)已知椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的左、右焦点分别是F1,F2,Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,3),y0))为椭圆C上一点,则下列结论正确的是( )
A.△MF1F2的周长为6
B.△MF1F2的面积为eq \f(\r( ,15),2)
C.△MF1F2的内切圆的半径为eq \f(\r( ,15),9)
D.△MF1F2的外接圆的直径为eq \f(32,11)
解析:椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的左、右焦点分别是F1(-1,0),F2(1,0).
因为Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,3),y0))为椭圆C上一点,所以eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,3)))2,4)+eq \f(y\\al(2,0),3)=1,解得|y0|=eq \f(\r( ,15),3),
所以|MF1|=eq \r( ,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7,3)))2+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r( ,15),3)))2)=eq \f(8,3),|MF2|=4-eq \f(8,3)=eq \f(4,3).
所以△MF1F2的周长为|MF1|+|MF2|+|F1F2|=4+2=6,A正确;
△MF1F2的面积为eq \f(1,2)×2c×|y0|=c×|y0|=1×eq \f(\r( ,15),3)=eq \f(\r( ,15),3),B错误;
设△MF1F2的内切圆的半径为r,则eq \f(1,2)×6×r=eq \f(\r( ,15),3),解得r=eq \f(\r( ,15),9),C正确;
cs∠F1MF2=eq \f(\f(64,9)+\f(16,9)-4,2×\f(8,3)×\f(4,3))=eq \f(11,16)>0,
所以∠F1MF2为锐角,
则sin∠F1MF2=eq \r( ,1-cs2∠F1MF2)=eq \f(3\r( ,15),16),
所以△MF1F2的外接圆的直径为eq \f(|F1F2|,sin∠F1MF2)=eq \f(2,\f(3\r( ,15),16))=eq \f(32,3\r( ,15))=eq \f(32\r( ,15),45),D错误.
答案:AC
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