2021-2022学年高二数学(人教A版2019选择性必修一)
3.1.2 椭圆的简单几何性质 同步课时训练
一、单选题。本大题共8小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.曲线与曲线的( )
A.长轴长相等 B.短轴长相等
C.焦距相等 D.离心率相等
2.若直线mx+ny=4和圆x2+y2=4没有交点,则过点(m,n)的直线与椭圆+=1的交点的个数为( )
A.0或1 B.2
C.1 D.0
3.已知椭圆与椭圆有相同的长轴,椭圆的短轴长与的短轴长相等,则( )
A., B.,
C., D.,或,
4.德国天文学家开普勒发现天体运行轨道是椭圆,已知地球运行的轨道是一个椭圆,太阳在它的一个焦点上,轨道近日点到太阳中心的距离和远日点到太阳中心的距离之比为,那么地球运行轨道所在椭圆的离心率是( )
A. B. C. D.
5.已知直线与焦点在轴上的椭圆总有公共点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
6.若直线与椭圆相切,则斜率的值是( )
A. B. C.± D.±
7.已知F是椭圆的一个焦点,AB为过椭圆中心的一条弦,则△ABF面积的最大值为( )
A.6 B.15 C.20 D.12
8.如图所示,椭圆的离心率,左焦点为,,,分别为左顶点、上顶点和下顶点,直线与交于点,则的值为( )
A. B. C. D.
二、多选题。本大题共4小题,每小题有两项或以上符合题意。
9.设椭圆=1的右焦点为F,直线y=m(0<m<)与椭圆交于A,B两点,下列结论正确为( )
A.|AF|+|BF|为定值
B.△ABF的周长的取值范围是[6,12]
C.当m=时,△ABF为直角三角形
D.当m=1时,△ABF的面积为.
10.黄金分割比例具有严格的比例性、艺术性,和谐性,蕴含着丰富的美学价值.这一比值能够引起人们的美感,是建筑和艺术中最理想的比例.我们把离心率的椭圆称为“黄金椭圆”,则以下说法正确的是( )
A.椭圆是“黄金椭圆”
B.若椭圆的右焦点为,且满足,则该椭圆为“黄金椭圆”
C.设椭圆的左焦点为F,上顶点为B,右顶点为A,若,则该椭圆为“黄金椭圆”
D.设椭圆的左、右顶点分别是A,B,左、右焦点分别是,,若,则该椭圆为“黄金椭圆”
11.如图,椭圆Ⅰ与Ⅱ有公共的左顶点和左焦点,且椭圆Ⅱ的右顶点为椭圆Ⅰ的中心.设椭圆Ⅰ与Ⅱ的长半轴长分别为和,半焦距分别为和,离心率分别为和,则下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.椭圆Ⅱ比椭圆Ⅰ更扁
12.中国的嫦娥四号探测器,简称“四号星”,是世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器.2019年9月25日,中国科研人员利用嫦娥四号数据精确定位了嫦娥四号的着陆位置,并再现了嫦娥四号的落月过程,该成果由国际科学期刊《自然·通讯》在线发表.如图所示,现假设“四号星”沿地月转移轨道飞向月球后,在月球附近一点P变轨进入以月球球心F为一个焦点的椭圆轨道Ⅰ绕月飞行,之后卫星在P点第二次变轨进入仍以F为一个焦点的椭圆轨道Ⅱ绕月飞行.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,则下列式子正确的是( )
A.a1+c1=a2+c2 B.a1-c1=a2-c2 C. D.
三、填空题。本大题共4小题。
13.在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:,点是椭圆内一点,,若椭圆上存在一点P,使得,当m取得最大值时,椭圆的离心率为______.
14.设椭圆的右顶点是,其上存在一点,使,则椭圆的离心率的取值范围为______.
15.设椭圆的右焦点为,右顶点为,已知,其中为坐标原点,为椭圆的离心率,则椭圆的方程为______.
16.已知椭圆:的右焦点为,直线经过椭圆的右焦点,交椭圆于,两点(点在第二象限).若点关于轴的对称点为,且满足,则直线的方程是______.
四、解答题。本大题共6小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
17.某海面上有A,B两个观测点,点B在点A正东方向4 n mile处.经多年观察研究,发现某种鱼群(将鱼群视为点P)洄游的路线是以A,B为焦点的椭圆C.现有渔船发现该鱼群在与点A,点B距离之和为8 n mile处.在点A,B,P所在的平面内,以A,B所在的直线为轴,线段的垂直平分线为轴建立平面直角坐标系.
(1)求椭圆C的方程;
(2)某日,研究人员在A,B两点同时用声呐探测仪发出信号探测该鱼群(探测过程中,信号传播速度相同且鱼群移动的路程忽略不计),A,B两点收到鱼群的反射信号所用的时间之比为,试确定此时鱼群P的位置(即点P的坐标).
18.求满足下列条件的椭圆的标准方程.
(1)长轴在轴上,长轴长等于12,离心率等于;
(2)椭圆过点,离心率为;
(3)在轴上的一个焦点与短轴上的两个顶点的连线互相垂直,且焦距为8.
19.已知椭圆,四点,,,中恰有三点在椭圆C上,求C的方程.
20.已知椭圆的两个焦点分别是,,点P在椭圆C上,且,求的值.
21.已知椭圆C:过点,为椭圆的左右顶点,且直线的斜率的乘积为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过右焦点F的直线与椭圆C交于M,N两点,线段MN的垂直平分线交直线于点P,交直线于点Q,求的最小值.
22.已知椭圆的右顶点为,右焦点为,上、下顶点分别为,,,直线交线段于点,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)是否存在直线,使得交于,两点,且恰是△的垂心?若存在,求出的方程;若不存在,请说明理由.
参考答案
1.D
【解析】解:由方程形式可知,曲线的长轴长是8,短轴长是6,焦距是,离心率
;
将化简为标准方程 为,可知该椭圆的长轴长是
,短轴长是,焦距是,离心率,所以离心率相等.
故选:D.
2.B
【解析】因为直线mx+ny=4和圆x2+y2=4没有交点,所以>2,所以m2+n2<4,
而+≤+<1,因此点(m,n)在椭圆内部,从而过点(m,n)的直线与椭圆+=1必有两个交点.
故选:B.
3.C
【解析】椭圆的焦点在x轴上,
椭圆有相同的长轴,故;
短轴长与的短轴长相等,故.
故选:C.
4.A
【解析】设椭圆的长半轴长为,半焦距为,由题意可得,整理得,即.
因此地球运行轨道所在椭圆的离心率是.
故选:A.
5.D
【解析】由题意,直线恒过定点,要使直线与椭圆总有公共点,则只需点在椭圆上或椭圆内,则.又焦点在轴上,所以,所以.
故选:D.
6.C
【解析】解:因为直线与椭圆相切,
所以已知直线与椭圆有且只有一个交点,
所以联立方程消去并整理,得,
所以,解得:.
故选:C
7.D
【解析】显然直线AB不垂直y轴,椭圆中心为原点O,设直线AB的方程为:x=my,
由消去y得:,设,
由椭圆对称性,不妨令,焦点,
△ABF的面积,当且仅当时取“=”,
所以△ABF面积的最大值为12.
故选:D
8.A
【解析】,,.
由题图可知,,
,,
.
故选:A.
9.ACD
【解析】设椭圆的左焦点为,则
∴为定值,A正确;
由椭圆,可得,则,
因为,所以的取值范围是,
的周长为,因为为定值6
∴的周长的范围是,B错误;
将与椭圆方程联立,可解得,
又∵,
∴
,所以
∴是直角三角形,C正确;
将与椭圆方程联立,解得,,∴,D正确.
故选:ACD.
10.ABC
【解析】对于A:由题意得,,
故,故椭圆是“黄金椭圆”,故A正确;
对于B:,即,故,
解得或(舍去),故该椭圆是“黄金椭圆”, 故B正确;
对于C:由得,化简可知,
解得或(舍去),故该椭圆是“黄金椭圆”, 故C正确;
对于D:由,得,
则(负值舍去),故该椭圆不是“黄金椭圆”, 故D错误.
故选:ABC
11.AC
【解析】由椭圆Ⅱ的右顶点为椭圆Ⅰ的中心,可得,
由椭圆Ⅰ与Ⅱ有公共的左顶点和左焦点,可得.
因为,且,
则,所以A正确;
因为,,
则有,所以B错误;
因为,所以C正确;
因为,即,则椭圆Ⅰ比椭圆Ⅱ更扁,所以D错误.
故选:AC
12.BD
【解析】依题意,椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ有共同的一个顶点P和一个焦点F,则它们的中心都在直线PF上,而椭圆轨道Ⅱ在椭圆轨道Ⅰ内,
于是可得a1>a2,c1>c2,即a1+c1>a2+c2,A不正确;
在椭圆轨道Ⅰ中,|PF|=a1-c1,在椭圆轨道Ⅱ中,|PF|=a2-c2,则有a1-c1=a2-c2,B正确;
由a1-c1=a2-c2得a1+c2=a2+c1,则,,即,
令,,其中分别为椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的短半轴长,并且有,
于是有,即,,则,C错误,D正确.
故选:BD
13.
【解析】因为点是椭圆内一点,故,
由,可得.
为椭圆的下焦点,设椭圆的上焦点为F,
则,
而,当且仅当P,A,F三点共线时等号成立,
故,所以,
所以,故.
m的最大值为25,此时椭圆方程为,其离心率为.
故答案为:
14.
【解析】解:设,由,可知点在以为直径的圆上,
则圆心为,半径为,
则圆的方程是﹐所以①,
又因为点在椭圆上,故②,
把①代入②得,所以,
故,
又,,所以,
又,所以,
所以,则,所以,
因为,故所求的椭圆离心率的取值范围是.
故答案为:.
15.
【解析】由,得,
化简得.又,所以,所以,
所以椭圆的方程为.
故答案为:.
16.
【解析】如图所示:
椭圆:的右焦点为,
由点关于轴的对称点为,且满足,
所以,则, ,
所以直线的方程是,
即.
故答案为:.
17.
(1)
(2)点的坐标为或
18.
(1)
(2)或
(3)
19.
【解析】解:由题意,因为,两点关于y轴对称,所以椭圆C经过,两点,
又由,知,椭圆C不经过点,所以点在椭圆C上,
因此,解得,
所以椭圆C的方程为.
20.
【解析】由椭圆知,椭圆C的长半轴长a=3,短半轴长b=2,则半焦距,由椭圆对称性不妨令焦点,
因点P在椭圆C上,且,则由得,即有,
由椭圆定义得,
所以的值为.
21.(1);(2).
【解析】(1)依题意,,则,解得,
又,于是得,
所以椭圆C的方程为;
(2)由(1)可得,显然直线不垂直于y轴,设其方程为,
设点,
由消去y并整理得,
则,
于是得,
显然点P的坐标有:,,
而直线PQ方程为:y-yP=-m(x-xP),
则,
,
当且仅当,即时取“=”,
所以的得最小值.
22.(1);(2)存在,的方程为.
【解析】(1)法一:设,又,,,
∴直线的方程为,直线的方程为.
由,得点的横坐标为.
由,知:,则,即,解得,
法二:如图,设的左焦点为,连接.
由椭圆的对称性,得,则,即.
设,则,,可得,有,
∴.
由,即,得,
∴,,.故椭圆的标准方程为.
(2)由(1)知,,则直线的斜率.
假设存在满足题意的直线,则.
设的斜率为,则,所以.
设的方程为,,,
由,得,则,.
由,得.
又,即,又,,
∴,又,,
∴,即,整理得,解得或.
当时,或与重合,不符合题意;
当时,满足,
∴存在直线,使得是△的垂心,的方程为.