椭圆的标准方程
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基础练
一、选择题
1.若曲线+=1表示椭圆,则k的取值范围是( )
A.k>1 B.k<-1
C.-1<k<1 D.-1<k<0或0<k<1
2.已知点M是平面α内的动点,F1,F2是平面α内的两个定点,则“点M到点F1,F2的距离之和为定值”是“点M的轨迹是以F1,F2为焦点的椭圆”的( )
A.充要条件
B.充分不必要条件
C.必要不充分条件
D.既不充分也不必要条件
3.已知椭圆+y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆上,则|PF1|·|PF2|的最大值是( )
A.8 B.2 C.10 D.4
4.已知△ABC的周长为20,且顶点B(0,-4),C(0,4),则顶点A的轨迹方程为( )
A.+=1(x≠0) B.+=1(x≠0)
C.+=1(x≠0) D.+=1(x≠0)
5.以坐标轴为对称轴,两焦点的距离是2,且过点(0,2)的椭圆的标准方程是( )
A.+=1
B.+=1
C.+=1或+=1
D.+=1或+=1
二、填空题
6.已知椭圆中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆与x轴的一个交点到两焦点的距离分别为3和1,则椭圆的标准方程为________.
7.已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点P1(,1),P2(-,-),则椭圆的方程为________.
8.如图所示,F1,F2分别为椭圆+=1的左、右焦点,点P在椭圆上,△POF2是面积为的正三角形,则b2=________.
三、解答题
9.求与椭圆+=1有相同焦点,且过点(3,)的椭圆的标准方程.
10.一动圆过定点A(2,0),且与定圆x2+4x+y2-32=0内切,求动圆圆心M的轨迹方程.
能力练
1.(多选题)已知P是椭圆E:+=1上一点,F1,F2分别为其左、右焦点,且△F1PF2的面积为3,则下列说法正确的是( )
A.点P的纵坐标为3
B.∠F1PF2>
C.△F1PF2的周长为4(+1)
D.△F1PF2的内切圆半径为(-1)
2.已知椭圆+=1的左焦点是F1,右焦点是F2,点P在椭圆上,如果线段PF1的中点在y轴上,那么|PF1|∶|PF2|=( )
A.3∶5 B.3∶4 C.5∶3 D.4∶3
C [依题意知,线段PF1的中点在y轴上,因为原点为F1F2的中点,易得y轴∥PF2,所以PF2⊥x轴,则有|PF1|2-|PF2|2=4c2=16,又根据椭圆定义知|PF1|+|PF2|=8,所以|PF1|-|PF2|=2,从而|PF1|=5,|PF2|=3,即|PF1|∶|PF2|=5∶3.]
3.已知A(-1,0),C(1,0)是椭圆C的两个焦点,过C且垂直于x轴的直线交椭圆于M,N两点,且|MN|=3,则椭圆的方程为________,若B是椭圆上一点,则△ABC的最大面积为________.
4.已知点P(0,1),椭圆+y2=m(m>1)上两点A,B满足=2,则当m=________时,点B横坐标的绝对值最大.
拓展
设F1,F2分别是椭圆+y2=1的两焦点,B为椭圆上的点且坐标为(0,-1).
(1)若P是该椭圆上的一个动点,求||·||的最大值;
(2)若C为椭圆上异于B的一点,且=λ,求λ的值;
(3)[JP4]设P是该椭圆上的一个动点,求△PBF1的周长的最大值.
参考答案:
基础练
一、选择题
1.若曲线+=1表示椭圆,则k的取值范围是( )
A.k>1 B.k<-1
C.-1<k<1 D.-1<k<0或0<k<1
D [∵曲线+=1表示椭圆,
∴解得-1<k<1,且k≠0.]
2.已知点M是平面α内的动点,F1,F2是平面α内的两个定点,则“点M到点F1,F2的距离之和为定值”是“点M的轨迹是以F1,F2为焦点的椭圆”的( )
A.充要条件
B.充分不必要条件
C.必要不充分条件
D.既不充分也不必要条件
C [若点M到点F1,F2的距离之和恰好为F1,F2两点之间的距离,则轨迹不是椭圆,所以前者不能推出后者.根据椭圆的定义,椭圆上的点到两焦点的距离之和为常数2a,所以后者能推出前者,故前者是后者的必要不充分条件,故选C.]
3.已知椭圆+y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆上,则|PF1|·|PF2|的最大值是( )
A.8 B.2 C.10 D.4
A [由椭圆的定义得,|PF1|+|PF2|=2a=4,
∴|PF1|·|PF2|≤=8(当且仅当|PF1|=|PF2|时取等号).]
4.已知△ABC的周长为20,且顶点B(0,-4),C(0,4),则顶点A的轨迹方程为( )
A.+=1(x≠0) B.+=1(x≠0)
C.+=1(x≠0) D.+=1(x≠0)
B [∵△ABC的周长为20,顶点B(0,-4),C(0,4),
∴BC=8.
AB+AC=20-8=12,∵12>8,
∴点A到两个定点的距离之和等于定值,
∴点A的轨迹是椭圆,焦点在y轴上,
∴a=6,c=4,∴b2=20,
∴点A的轨迹方程是+=1(x≠0).]
5.以坐标轴为对称轴,两焦点的距离是2,且过点(0,2)的椭圆的标准方程是( )
A.+=1
B.+=1
C.+=1或+=1
D.+=1或+=1
C [若椭圆的焦点在x轴上,则c=1,b=2,得a2=5,此时椭圆方程是+=1;若焦点在y轴上,则a=2,c=1,b2=3,此时椭圆方程是+=1.]
二、填空题
6.已知椭圆中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆与x轴的一个交点到两焦点的距离分别为3和1,则椭圆的标准方程为________.
+=1 [由题意可得∴
故b2=a2-c2=3,所以椭圆方程为+=1.]
7.已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点P1(,1),P2(-,-),则椭圆的方程为________.
+=1 [设椭圆方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,且m≠n).
∵椭圆经过点P1,P2,
∴点P1,P2的坐标适合椭圆方程.
则解得
∴所求椭圆方程为+=1.]
8.如图所示,F1,F2分别为椭圆+=1的左、右焦点,点P在椭圆上,△POF2是面积为的正三角形,则b2=________.
2 [由题意S=c2=,∴c=2,
∴a2=b2+4.
∴点P坐标为(1,),把x=1,y=代入椭圆方程+=1中得+=1,解得b2=2.]
三、解答题
9.求与椭圆+=1有相同焦点,且过点(3,)的椭圆的标准方程.
[解] 法一:因为所求椭圆与椭圆+=1的焦点相同,所以其焦点在x轴上,且c2=25-9=16.设所求椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
因为c2=16,且c2=a2-b2,故a2-b2=16.①
又点P(3,)在所求椭圆上,所以+=1,即+=1.②
联立①②可解得a2=36,b2=20,故所求椭圆的标准方程为+=1.
法二:由题意可设所求椭圆的标准方程为+=1.
又椭圆过点(3,),则+=1,解得λ=11或λ=-21.
因为所以λ>-9,故λ=-21不符合题意,舍去.
故所求椭圆的标准方程为+=1.
10.一动圆过定点A(2,0),且与定圆x2+4x+y2-32=0内切,求动圆圆心M的轨迹方程.
[解] 将定圆的方程化为标准形式为(x+2)2+y2=62,
∴圆心坐标为B(-2,0),半径为6,如图.
由于动圆M与已知圆B相内切,设切点为C.
∴已知圆(大圆)半径与动圆(小圆)半径之差等于两圆心的距离,即|BC|-|MC|=|BM|,
而|BC|=6,|CM|=|AM|,
∴|BM|+|AM|=6.
根据椭圆的定义知M的轨迹是以点B(-2,0)和点A(2,0)为焦点的椭圆,且2a=6.
∴a=3,c=2,b==,
∴所求圆心的轨迹方程为+=1.
能力练
1.(多选题)已知P是椭圆E:+=1上一点,F1,F2分别为其左、右焦点,且△F1PF2的面积为3,则下列说法正确的是( )
A.点P的纵坐标为3
B.∠F1PF2>
C.△F1PF2的周长为4(+1)
D.△F1PF2的内切圆半径为(-1)
CD [因为c===2,所以|F1F2|=2c=4.又△F1PF2的面积为3,△F1PF2的边F1F2上的高为,即点P的纵坐标为或-,故A错误.由焦点三角形面积公式可得4tan=3,所以tan=<1,故∠F1PF2<,故B错误.△F1PF2的周长等于2a+2c=4(+1),故C正确.设内切圆半径为r,则有×(4+4)r=3,所以r=(-1),故D正确.]
2.已知椭圆+=1的左焦点是F1,右焦点是F2,点P在椭圆上,如果线段PF1的中点在y轴上,那么|PF1|∶|PF2|=( )
A.3∶5 B.3∶4 C.5∶3 D.4∶3
C [依题意知,线段PF1的中点在y轴上,因为原点为F1F2的中点,易得y轴∥PF2,所以PF2⊥x轴,则有|PF1|2-|PF2|2=4c2=16,又根据椭圆定义知|PF1|+|PF2|=8,所以|PF1|-|PF2|=2,从而|PF1|=5,|PF2|=3,即|PF1|∶|PF2|=5∶3.]
3.已知A(-1,0),C(1,0)是椭圆C的两个焦点,过C且垂直于x轴的直线交椭圆于M,N两点,且|MN|=3,则椭圆的方程为________,若B是椭圆上一点,则△ABC的最大面积为________.
+=1 [设椭圆的方程为+=1,令x=c,则y=±,由|MN|=3,得=3,又a2-b2=c2=1,∴a2=4,b2=3,所以椭圆的方程为+=1,结合椭圆知当B点为椭圆与y轴交点时,S△ABC的面积最大,此时S△ABC=×2×=.]
4.已知点P(0,1),椭圆+y2=m(m>1)上两点A,B满足=2,则当m=________时,点B横坐标的绝对值最大.
5 [设A(x1,y1),B(x2,y2),由=2,得即因为点A,B在椭圆上,所以得y2=m+,所以x=m-(3-2y2)2=-m2+m-=-(m-5)2+4≤4,所以当m=5时,点B横坐标的绝对值最大,最大值为2.]
拓展
设F1,F2分别是椭圆+y2=1的两焦点,B为椭圆上的点且坐标为(0,-1).
(1)若P是该椭圆上的一个动点,求||·||的最大值;
(2)若C为椭圆上异于B的一点,且=λ,求λ的值;
(3)[JP4]设P是该椭圆上的一个动点,求△PBF1的周长的最大值.
[解] (1)因为椭圆的方程为+y2=1,
所以a=2,b=1,c=,
即|F1F2|=2,
又因为|PF1|+|PF2|=2a=4,
所以|PF1|·|PF2|≤==4,
当且仅当|PF1|=|PF2|=2时取“=”,
所以|PF1|·|PF2|的最大值为4,
即||·||的最大值为4.
(2)设C(x0,y0),B(0,-1),F1(-,0),
由=λ得x0=,y0=-.
又+y=1,所以有λ2+6λ-7=0,
解得λ=-7或λ=1,又与方向相反,故λ=1舍去,∴λ=-7.
(3)因为|PF1|+|PB|=4-|PF2|+|PB|≤4+|BF2|,
所以△PBF1的周长≤4+|BF2|+|BF1|=8,
所以当P点位于直线BF2与椭圆的交点处时,△PBF1周长最大,最大值为8.
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