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【夯实基础】2023-2024高二数学同步限时训练(新人教A版2019)专题10 椭圆及其标准方程
一、单选题
1.点P为椭圆上一点,,为该椭圆的两个焦点,若,则( )
A.13 B.1 C.7 D.5
2.若方程表示的曲线为焦点在轴上的椭圆,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.已知椭圆的两个焦点为,,过的直线交椭圆于,两点,若的周长为( )
A. B. C. D.
4.已知椭圆的两个焦点的坐标分别是和,且椭圆经过点,则该椭圆的标准方程是( )
A. B.
C. D.
5.已知椭圆的右焦点为,则正数的值是( )
A.3 B.4 C.9 D.21
6.已知曲线,则“”是“曲线C是椭圆”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
7.已知椭圆的两个焦点为,,M是椭圆上一点,若,,则该椭圆的方程是( )
A. B. C. D.
8.已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上,若,则( )
A. B. C. D.
9.已知,是椭圆的两个焦点,点M在椭圆C上,则的最大值为( )
A.13 B.12 C.9 D.6
10.设P为椭圆上的点,,分别为椭圆C的左、右焦点,且,则( )
A. B.2 C. D.3
11.已知方程表示焦点在轴上的椭圆,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
12.已知F是椭圆的左焦点,P为椭圆C上任意一点,点Q坐标为,则的最大值为( )
A.3 B.5 C. D.13
13.设为椭圆上一点,,为左、右焦点,且,则( )
A.为锐角三角形 B.为钝角三角形
C.为直角三角形 D.,,三点构不成三角形
14.“”是“方程表示椭圆”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
15.已知点在椭圆上,与分别为左、右焦点,若,则的面积为( )
A. B. C. D.
16.已知的周长等于10,,通过建立适当的平面直角坐标系,顶点的轨迹方程可以是( )
A. B.
C. D.
17.已知圆C的方程为,,A为圆C上任意一点,若点P为线段AB的垂直平分线与直线AC的交点,则点P的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
18.若动点始终满足关系式,则动点M的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
19.已知A(0,-1),B(0,1)两点,△ABC的周长为6,则△ABC的顶点C的轨迹方程是( )
A.=1(x≠±2)
B.=1(y≠±2)
C.=1(x≠0)
D.=1(y≠0)
20.已知圆,从圆上任意一点向轴作垂线段,为垂足,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
21.椭圆的焦点坐标为(﹣5,0)和(5,0),椭圆上一点与两焦点的距离和是26,则椭圆的方程为( )
A.=1 B.+=1 C.+=1 D.+=1
22.设表示的是椭圆;,则p是成立的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
23.已知,是椭圆的左焦点,点P是椭圆上的动点,求的最大值和最小值分别为( )
A.; B.; C.; D.;
24.已知点P是椭圆上一动点,Q是圆上一动点,点,则的最大值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
25.、分别为椭圆的左、右焦点,为椭圆上的动点,设点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
26.若F为椭圆C:的右焦点,A,B为C上两动点,则△ABF周长的最大值为( )
A.4 B.8 C.10 D.20
27.已知椭圆,其左 右焦点分别为,,离心率为,点P为该椭圆上一点,且满足,若的内切圆的面积为,则该椭圆的方程为( )
A. B. C. D.
28.已知椭圆的左、右焦点分别为、,点在椭圆上,若,则的面积为( )
A. B. C. D.
29.是椭圆的左焦点是椭圆上的动点为定点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
30.已知是椭圆的两个焦点,P为椭圆上一点,则( )
A.有最大值,为16 B.有最小值,为16
C.有最大值,为4 D.有最小值,为4
31.已知椭圆C的一个焦点F(0,-),P为C上一点,满足则椭圆C的标准方程为( )
A. B.
C. D.
二、多选题
32.对于曲线,下面四个说法正确的是( )
A.曲线不可能是椭圆
B.“”是“曲线是椭圆”的充分不必要条件
C.“曲线是焦点在轴上的椭圆”是“”的必要不充分条件
D.“曲线是焦点在轴上的椭圆”是“”的充要条件
33.将一个椭圆绕其对称中心旋转,若所得椭圆的两顶点恰好是旋转前椭圆的两焦点,则称该椭圆为“对偶椭圆”下列椭圆的方程中,是“对偶椭圆”的方程的是( )
A. B.
C. D.
34.已知椭圆:,,分别为它的左右焦点,,分别为它的左右顶点,点是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的有( )
A.存在P使得 B.的最小值为
C.,则的面积为9 D.直线与直线斜率乘积为定值
35.已知是左右焦点分别为,的上的动点,,下列说法正确的有( )
A.的最大值为5 B.
C.存在点,使 D.的最大值为
三、填空题
36.如图,已知椭圆C的中心为坐标原点O,为C的左焦点,P为C上一点,且满足,,则椭圆C的标准方程为______.
37.经过椭圆的左焦点,作不垂直于x轴的直线AB,交椭圆于A、B两点,是椭圆的右焦点,则的周长为______.
38.如果点M(x,y)在运动过程中,总满足关系式,那么点M的轨迹是______.
39.已知,F是椭圆C:的左焦点,点P是椭圆C上的动点,则的最小值为___________.
四、解答题
40.设椭圆的左右焦点分别为,是上的动点,直线经过椭圆的一个焦点,的周长为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)为椭圆上一点,求的最小值和最大值(写出严谨的推导过程).
41.已知点P是椭圆上一点,它到椭圆的左焦点的距离是它到右焦点的距离的3倍,求点P的坐标.
42.已知两点、,曲线C上的动点P满足.
(1)求曲线C的方程;
(2)曲线C上是否存在点M使 若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
43.在平面直角坐标系中,已知,是椭圆:两个焦点,点P在椭圆上,且的周长为10.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若的面积等于2,求点P的坐标
44.已知P是椭圆上的一点,、为椭圆的两个焦点.
(1)若,求的面积;
(2)求的最大值.
45.求满足下列条件的椭圆的标准方程.
(1)过点,且与椭圆有公共的焦点;
(2)中心在原点,焦点在坐标轴上,且经过两点,.
参考答案:
1.D
【分析】写出椭圆的标准方程,由椭圆的定义得到,从而求出答案.
【详解】椭圆方程为:,由椭圆定义可知:,
故
故选:D
2.C
【分析】根据题意可得,解之即可得解.
【详解】解:因为方程表示的曲线为焦点在轴上的椭圆,
所以,解得,
所以实数的取值范围为.
故选:C.
3.D
【分析】运用椭圆的定义进行求解即可.
【详解】由.
因为,是椭圆的上的点,、是椭圆的焦点,
所以,
因此的周长为,
故选:D
4.A
【分析】根据椭圆的焦点可求,根据经过点,可得,进而可求解,即可得椭圆方程.
【详解】因为焦点坐标为和,所以.椭圆经过点,且焦点在x轴上,所以,所以,则椭圆的标准方程为.
故选:A.
5.A
【分析】由直接可得.
【详解】由题知,
所以,因为,所以.
故选:A
6.C
【分析】根据已知曲线的方程和椭圆的方程特点,结合充分条件和必要条件的判定即可
【详解】若曲线是椭圆,则有:
解得:,且
故“”是“曲线C是椭圆”的必要不充分条件
故选:C
7.C
【分析】首先设,,再利用焦点三角形是直角三角形,列式求,即可求得的值.
【详解】设,,因为,,,所以,,所以,所以,所以.因为,所以.所以椭圆的方程是.
故选:C
8.C
【分析】根据椭圆方程求得,由椭圆的定义,得,求得,所以,在中,再由余弦定理列出方程,求得,即可求解.
【详解】解:由题意,椭圆方程,可得,
所以焦点,
又由椭圆的定义,可得,因为,所以,
在中,由余弦定理可得,
所以,解得,
又由,所以.
故选:C.
9.C
【分析】根据椭圆方程求得,再由椭圆的定义可得,利用基本不等式即可求解.
【详解】解:由椭圆可得,所以,
因为点在上,所以,
所以,
当且仅当时等号成立,最大值为9.
故选:C.
10.B
【分析】先利用椭圆得到,根据椭圆的定义可得到,结合可算出,,即可算出答案
【详解】解:由椭圆可得即,
因为P为椭圆上的点,所以,
因为,所以,,故,
故选:B.
11.D
【分析】由题知,再解不等式即可.
【详解】解:方程表示焦点在轴上的椭圆,
,解得:.
故选:D.
12.B
【分析】由,结合图形即得.
【详解】因为椭圆,
所以,,
则椭圆的右焦点为,
由椭圆的定义得:,
当点P在点处,取等号,
所以的最大值为5,
故选:B.
13.D
【分析】根据椭圆方程求出,然后结合椭圆定义和已知条件求出并求出,进而判断答案.
【详解】由题意可知,,由椭圆的定义可知,而,联立方程解得,且,则6+2=8,即不构成三角形.
故选:D.
14.B
【分析】利用方程表示椭圆的条件及充分条件必要条件的定义即可求解.
【详解】因为方程表示椭圆,
所以,解得且,.
所以且 ,
故“”是“方程表示椭圆”的必要不充分条件.
故选:B.
15.A
【分析】由椭圆的定义结合余弦定理解得,通过三角形面积公式即可求得答案.
【详解】由, ,又,解得,
.
故选:A.
16.A
【分析】根据椭圆的定义进行求解即可.
【详解】因为的周长等于10,,
所以,
因此点的轨迹是以为焦点的椭圆,且不在直线上,
因此有,
所以顶点的轨迹方程可以是,
故选:A
17.C
【分析】由椭圆定义确定点轨迹是椭圆,然后求出,可得其方程.
【详解】因为点P为线段AB的垂直平分线与直线AC的交点,所以,
所以,而,
所以点轨迹是以为焦点,长轴长是4的椭圆.设其方程为,
,,,则,
所以点轨迹方程是.
故选:C.
18.B
【分析】由等式表示的几何意义,结合相应圆锥曲线定义即可得解.
【详解】因动点满足关系式,
则该等式表示点到两个定点的距离的和为8,而,
即动点M的轨迹是以为焦点,长轴长的椭圆,于是短半轴长b有,
所以动点M的轨迹方程为.
故选:B
19.B
【分析】用定义法求出轨迹方程,把上下两个顶点去掉.
【详解】解析:因为2c=|AB|=2,所以c=1,
所以|CA|+|CB|=6-2=4=2a,
所以顶点C的轨迹是以A,B为焦点的椭圆(A,B,C不共线).因此,顶点C的轨迹方程为(y≠±2).
故选:B
【点睛】(1)待定系数法、定义法、代入法、参数方程法等方法可以用求二次曲线的标准方程;
(2)求出方程后要检验,把不符合的点去掉.
20.A
【解析】利用相关点法即可求解.
【详解】设线段的中点,,
所以,解得,
又点在圆上,
则,即.
故选:A
21.A
【分析】由椭圆定义求得,已知焦点坐标得,再求出可得椭圆方程.
【详解】∵椭圆的焦点坐标为(﹣5,0)和(5,0),椭圆上一点与两焦点的距离和是26,
∴椭圆的焦点在x轴上,c=5,a=13,∴=12,
∴椭圆的方程为=1.
故选:A.
22.A
【分析】根据椭圆方程的特征以及充分条件必要条件的概念可得结果.
【详解】若表示的是椭圆,则且,即成立;
反例:当时,表示的是圆,即不成立;
即p是成立的充分不必要条件,
故选:A.
23.A
【分析】根据椭圆定义可知,取得最值时,即最值,根据可得答案.
【详解】解:由已知可得,得,
根据椭圆定义:,
∴取得最大值时,即 最大,
取得最小值时,即 最小,
根据三角形的两边之差小于第三边有
当三点共线,且点P不在线段上时, ,
即
如图所示:,
当P点在线段的延长线上,即P运动到图中点N的位置时取得最大值.
当P点在线段的延长线上,即P运动到图中点M的位置时取得最小值.
∴的最大值和最小值分别为 ;.
故选:A.
24.C
【分析】易知圆的圆心是为椭圆的左焦点,利用椭圆的定义得到,然后由求解.
【详解】如图所示:
由,得,
则,
则圆的圆心是为椭圆的左焦点,
则右焦点为,
由椭圆的定义得,
所以,
又,
所以,
,
故选:C
25.A
【分析】利用椭圆的定义可得出,分析可知当点为射线与椭圆的交点时,取最小值,即可得解.
【详解】在椭圆中,,,,则、,连接,
所以,
,
当且仅当点为射线与椭圆的交点时,等号成立,故的最小值为.
故选:A.
26.D
【分析】设为椭圆的左焦点,则由椭圆的定义可得:,当共线时,△ABF周长取得最大值,从而可得出答案.
【详解】解:设为椭圆的左焦点,
则由椭圆的定义可得:
,
当共线时,,
当不共线时,,
所以△ABF周长的最大值为20.
故选:D.
27.A
【分析】由离心率的值,可得的关系,由三角形的内切圆的面积,求出内切圆的半径,再由及余弦定理可得的值,进而求出的面积,再由,可得的值,进而求出椭圆的方程.
【详解】由离心率,得,即.
因为的内切圆的面积为,设内切圆的半径为,所以,解得,
由椭圆的定义可知,
在中,,由余弦定理得,
即,
∴,
∴,可得,
所以,
而,
所以可得,解得,,
由,得,
所以该椭圆的方程为.
故选:A.
28.B
【分析】求出,可知为等腰三角形,取的中点,可得出,利用勾股定理求得,利用三角形的面积公式可求得结果.
【详解】在椭圆中,,,则,所以,,
由椭圆的定义可得,
取的中点,因为,则,
由勾股定理可得,
所以,.
故选:B.
29.C
【分析】利用椭圆的几何性质,将求两线段之和的最小值转变为两线段之差的绝对值的最大值即可.
【详解】椭圆的,
如图,
设椭圆的右焦点为 ,
则 ;
;
由图形知,当在直线 上时, ,
当不在直线 上时,
根据三角形的两边之差小于第三边有, ,
当在 的延长线上时, 取得最小值
的最小值为.
故选:C.
30.A
【分析】依据椭圆定义,再利用均值定理即可求得有最大值,为16.
【详解】由题意知,,则.
由基本不等式,知,
(当且仅当时等号成立),所以有最大值,为16.
故选:A.
31.B
【分析】设出点,根据题意列出等式即可求出点.再将其带入椭圆即可求出答案.
【详解】由题意可知椭圆的焦点在轴上,设椭圆为;
由题意知:设.
则.
将代入椭圆:
所以椭圆C的标准方程为.
故选:B
32.CD
【分析】根据曲线的形状求出参数的取值范围,可判断A选项;利用集合的包含关系可判断BCD选项.
【详解】对于A选项,若曲线为椭圆,则,解得且,A错;
对于B选项,因为 或,
所以,“”是“曲线是椭圆”的必要不充分条件,B错;
对于C选项,若曲线是焦点在轴上的椭圆,则,解得,
又因为 ,
所以,“曲线是焦点在轴上的椭圆”是“”的必要不充分条件,C对;
对于D选项,若曲线是焦点在轴上的椭圆,则,解得,
所以,“曲线是焦点在轴上的椭圆”是“”的充要条件,D对.
故选:CD.
33.AC
【分析】根据对偶椭圆的定义求出,再根据关系逐一判断即可.
【详解】由题意,根据对偶椭圆定义,在椭圆标准方程中,,则,
,,,,是对偶椭圆;
B,,,不满足,不是对偶椭圆;
C,,,满足,是对偶椭圆;
D,,,不满足,不是对偶椭圆.
故选:AC
34.ABC
【分析】设椭圆短轴顶点为根据得的最大角为钝角即可判断A;记,则,结合余弦定理与基本不等式求解判断B;结合题意得,进而计算面积判断C;设,直接求解即可判断D.
【详解】解:设椭圆短轴顶点为,由题知椭圆:中,,
所以,,,,,
对于A选项,由于,,所以的最大角为钝角,故存在P使得,正确;
对于B选项,记,则,
由余弦定理:
,当且仅当时取“=”,B正确;
对于C选项,由于,故 ,所以,C正确;
对于D选项,设,则,,于是,故错误.
故选:ABC
35.BD
【分析】设,则,进而根据两点之间的距离公式和二次函数性质求解判断A;根据椭圆定义判断B;根据为短轴端点时,判断C;根据,,三点共线时,有最大值判断D.
【详解】解:对于A选项,设,则,即,
所以,
又,所以当时,,故A错误,
对于B选项,由椭圆定义,,故B正确
对于C选项,当为短轴端点时,
,,,故,进而,故C错误,
对于D选项,,当,,三点共线时,有最大值,故D正确.
故选:BD
36.
【分析】引入右焦点为,根据平面几何性质得,由勾股定理求得,由椭圆定义求得,再求得即可得椭圆标准方程.
【详解】设椭圆C的标准方程为(),右焦点为,连接.
由已知,得.又,所以.
在中,.
由椭圆的定义,可知,所以,
所以,
故椭圆C的标准方程为.
故答案为:.
37.8
【分析】利用椭圆的定义,即可求解周长.
【详解】由椭圆,可得a=2.
由椭圆的定义可得.
所以的周长.
故答案为:8
38.椭圆
【分析】根据两点间距离公式,即可判断点轨迹满足椭圆的定义.
【详解】可看作M(x,y)到的距离之和为,由于,所以点M的轨迹是以为焦点,长轴长为的椭圆.
故答案为:椭圆
39.4
【分析】根据给定条件,利用椭圆的定义推理计算作答.
【详解】设椭圆C的右焦点为,依题意,,由椭圆的定义得:,
而,即,有,
因此,,当且仅当点P是线段的延长与椭圆C的交点时取“=”,
所以的最小值为4.
故答案为:4
40.(1)椭圆的标准方程为;(2)的最小值为,最大值为.
【分析】(1)由题中已知条件求出椭圆中的即可得到椭圆的标准方程;
(2)设,则,,根据两点间的距离公式并将其化简为二次函数的形式,即得到,根据二次函数知识知当时求得最小值,当时求得最大值.
【详解】(1)因为椭圆,
所以此椭圆的焦点在轴上,
因为直线经过椭圆的一个焦点,
所以令,则,即半焦距,所以,
因为的周长为,
所以,
所以,即,
所以,
所以椭圆的标准方程为.
(2)由已知得,设,则,.
所以,
代入,得,
对称轴为,又由于,
所以当时,,此时,
当时,,此时,
所以的最小值为,最大值为.
41.
【分析】由椭圆定义求得,,利用分别在以、为圆心,半径为15、5的圆上,则圆方程联立可求得点坐标.
【详解】解:由已知,,,,
,而,
所以,,
因此点P在分别以、为圆心,半径为15、5的圆上,
因此,解得,
所以点P的坐标为.
42.(1)
(2)存在,坐标为或
【分析】(1)结合已知条件,利用椭圆定义求解即可;(2)首先假设存在这样的点,代入椭圆方程得到一个关系式,然后利用向量的垂直的数量积为0得到另外一个关系式,联立关系式求解即可.
【详解】(1)由题意可知,,从而,
由椭圆的定义可知,曲线C的轨迹为椭圆,
设曲线C的轨迹方程为:,(),且焦距,即,
因为,即,
所以,
故曲线C的方程为:.
(2)假设曲线C上存在这样的点,即 ①,
因为,所以,
即 ②,
联立①②得,,,
从而坐标为或.
故曲线C上存在点M使,且坐标为或.
43.(1);(2).
【分析】(1)由条件可得,,即可得出答案.
(2)设,由三角形的面积可求出,代入椭圆方程可答案.
【详解】由已知得,
由的周长为10,即,可得,
所以,
所以此椭圆的方程为.
(2)设,
由,得,
将代入椭圆方程得:,即.
所以.
44.(1)9
(2)25
【分析】(1)根据椭圆的定义以及的关系,结合余弦定理和面积公式即可求得;
(2)由椭圆的定义结合基本不等式即可求得答案.
【详解】(1)在椭圆中,a=5,b=3,则.
则,2c=8,
在中,,即有,
即,所以,
则的面积为.
(2)设,,则m+n=10,
所以,即,当且仅当m=n=5时取等号.
所以的最大值为25.
45.(1)
(2)
【分析】(1)法一:设椭圆的标准方程为,根据与椭圆有公共的焦点得到c,再将点代入求解;同理设椭圆方程为()求解;法二:设椭圆的方程为,再将点代入求解;
(2)方法一 :当椭圆的焦点在x轴上时,设椭圆的标准方程为(),将点的坐标代入求解;同理.当椭圆的焦点在y轴上时,可设椭圆的标准方程(),将点的坐标代入求解; 方法二 设椭圆的方程为(,,),将点的坐标代入求解.
【详解】(1)解:方法一 :设所求椭圆的标准方程为()
由,得,即.①
又点在所求椭圆上,所以,②
由①②得,,
即所求椭圆的标准方程是.
方法二 :设所求椭圆的方程为.
因为点在所求椭圆上,
所以,解得,
所以所求椭圆的标准方程为.
(2)方法一 :当椭圆的焦点在x轴上时,可设椭圆的标准方程为().
依题意有,得.
由知,不符合题意,故舍去.
当椭圆的焦点在y轴上时,可设椭圆的标准方程().
依题意有,得.
所以所求椭圆的标准方程为.
方法二: 设椭圆的方程为(,,).
依题意有,解得.
所以所求椭圆的方程为,故椭圆的标准方程为.
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