2018届高考数学(文)大一轮复习检测:第八章 平面解析几何 课时作业52 Word版含答案
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课时作业52 椭圆一、选择题1.已知△ABC 的顶点B ,C 在椭圆x 23+y 2=1上,顶点A 是椭圆的一个焦点,且椭圆的另外一个焦点在BC 边上,则△ABC 的周长是( )A .2 3B .6C .4 3D .12解析:由椭圆的定义知:|BA|+|BF|=|CA|+|CF|=2a(F 是椭圆的另外一个焦点),∴周长为4a =4 3.答案:C2.椭圆x 29+y 24+k =1的离心率为45,则k 的值为( )A .-21B .21C .-1925或21D .1925或21解析:若a 2=9,b 2=4+k ,则c =5-k , 由c a =45,即5-k 3=45,解得k =-1925; 若a 2=4+k ,b 2=9,则c =k -5, 若c a =45,即k -54+k =45,解得k =21. 答案:C3.(2017·湖北八校联考)设F 1,F 2为椭圆x 29+y25=1的两个焦点,点P 在椭圆上,若线段PF 1的中点在y 轴上,则|PF 2||PF 1|的值为( )A .514B .513C .49D .59解析:由题意知a =3,b =5,c =2.设线段PF 1的中点为M ,则有OM∥PF 2,∵OM⊥F 1F 2,∴PF 2⊥F 1F 2,∴|PF 2|=b 2a =53.又∵|PF 1|+|PF 2|=2a =6,∴|PF 1|=2a -|PF 2|=133,∴|PF 2||PF 1|=53×313=513,故选B . 答案:B4.(2016·新课标全国卷Ⅰ)直线l 经过椭圆的一个顶点和一个焦点,若椭圆中心到l 的距离为其短轴长的14,则该椭圆的离心率为( )A .13B .12C .23D .34解析:解法1:不妨设直线l 过椭圆的上顶点(0,b)和左焦点(-c,0),b>0,c>0,则直线l 的方程为bx -cy +bc =0,由已知得bcb 2+c 2=14×2b,解得b 2=3c 2,又b 2=a 2-c 2,所以c 2a 2=14,即e 2=14,所以e =12(e =-12舍去),故选B .解法2:不妨设直线l 过椭圆的上顶点(0,b)和左焦点(-c,0),b>0,c>0,则直线l 的方程为bx -cy +bc =0,由已知得bcb 2+c 2=14×2b,所以bc a =14×2b,所以e =c a =12,故选B .答案:B5.已知椭圆x 24+y 2=1的左、右焦点分别为F 1,F 2,在长轴A 1A 2上任取一点M ,过M 作垂直于A 1A 2的直线,与椭圆的一个交点为P ,则使得PF 1→·PF 2→<0的点M 的概率为( )A .22B .223 C .63D .12解析:设P(x ,y),PF 1→=(-c -x ,-y),PF 2→=(c -x ,-y),∵PF 1→·PF 2→=(-c -x ,-y)·(c-x ,-y)=x 2+y 2-c 2=x 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 24-3=3x 24-2<0,∴-263<x<263.∴使得PF 1→·PF 2→<0的点M 的概率为2×2632×2=63.答案:C6.(2017·湖北武昌调研)已知椭圆x 2a 2+y2b 2=1(a>b>0)的左焦点F(-c,0)关于直线bx +cy =0的对称点P 在椭圆上,则椭圆的离心率是( )A .24B .34C .33D .22解析:设左焦点F(-c,0)关于直线bx +cy =0的对称点为P(m ,n),则⎩⎪⎨⎪⎧n m +c ·⎝ ⎛⎭⎪⎫-b c =-1,b·m -c 2+c·n 2=0⇒⎩⎪⎨⎪⎧n m +c =c b ,bm -bc +nc =0,所以m =b 2c -c3b 2+c2=2-2c 2a 2=(1-2e 2)c ,n =c 2b +bc 2b 2+c 2=2bc2a2=2be 2.因为点P(m ,n)在椭圆上,所以-2e 22c2a2+4b 2e 4b2=1,即(1-2e 2)2e 2+4e 4=1,即4e 6+e 2-1=0,将各选项代入知e =22符合,故选D . 答案:D 二、填空题7.直线x -2y +2=0过椭圆x 2a 2+y2b 2=1的左焦点F 1和一个顶点B ,则椭圆的方程为________.解析:直线x -2y +2=0与x 轴的交点为(-2,0),即为椭圆的左焦点,故c =2. 直线x -2y +2=0与y 轴的交点为(0,1), 即为椭圆的顶点,故b =1.故a 2=b 2+c 2=5,椭圆方程为x 25+y 2=1.答案:x 25+y 2=18.设AB 是椭圆的长轴,点C 在椭圆上,且∠CBA=π4,若AB =4,BC =2,则椭圆的两个焦点之间的距离为________.解析:如图,设椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b 2=1,由题意知,2a =4,a =2,∵∠CBA=π4,BC =2,∴点C 的坐标为C(-1,1).又∵点C 在椭圆上,∴14+1b 2=1,∴b 2=43,∴c 2=a2-b 2=4-43=83,c =263,则椭圆的两个焦点之间的距离为463.答案:4639.(2017·安徽江南十校联考)椭圆C :x 2a 2+y2b 2=1(a>b>0)的右顶点为A ,经过原点的直线l 交椭圆C 于P 、Q 两点,若|PQ|=a ,AP⊥PQ,则椭圆C 的离心率为________.解析:不妨设点P 在第一象限,由对称性可得|OP|=|PQ|2=a2,在Rt △POA 中,cos ∠POA=|OP||OA|=12,故∠POA=60°,易得P ⎝ ⎛⎭⎪⎫14a ,34a ,代入椭圆方程得:116+3a 216b 2=1,故a 2=5b 2=5(a 2-c 2),则c 2a 2=45,所以离心率e =255.答案:255三、解答题10.如图,已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的右焦点为F 2(1,0),点H ⎝⎛⎭⎪⎫2,2103在椭圆上.(1)求椭圆的方程;(2)点M 在圆x 2+y 2=b 2上,且M 在第一象限,过M 作圆x 2+y 2=b 2的切线交椭圆于P ,Q 两点,求证:△PF 2Q 的周长是定值.解:(1)设椭圆的左焦点为F 1,根据已知,椭圆的左右焦点分别是F 1(-1,0),F 2(1,0),c =1,∵H ⎝⎛⎭⎪⎫2,2103在椭圆上,∴2a =|HF 1|+|HF 2|=+2+⎝⎛⎭⎪⎫21032+-2+⎝ ⎛⎭⎪⎫21032=6,∴a=3,b =22,故椭圆的方程是x 29+y 28=1. (2)证明:设P(x 1,y 1),Q(x 2,y 2),则x 219+y 218=1,|PF 2|=1-2+y 21=1-2+8⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 219=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 13-32, ∵0<x 1<3,∴|PF 2|=3-13x 1,在圆中,M 是切点, ∴|PM|=|OP|2-|OM|2=x 21+y 21-8=x 21+8⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 219-8=13x 1, ∴|PF 2|+|PM|=3-13x 1+13x 1=3,同理:|QF 2|+|QM|=3,∴|F 2P|+|F 2Q|+|PQ|=3+3=6, 因此△PF 2Q 的周长是定值6.11.(2016·浙江卷)如图,设椭圆x 2a2+y 2=1(a>1).(Ⅰ)求直线y =kx +1被椭圆截得的线段长(用a ,k 表示);(Ⅱ)若任意以点A(0,1)为圆心的圆与椭圆至多有3个公共点,求椭圆离心率的取值范围.解:(Ⅰ)设直线y =kx +1被椭圆截得的线段为AP ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +1,x 2a2+y 2=1得(1+a 2k 2)x2+2a 2kx =0,故x 1=0,x 2=-2a 2k1+a 2k2.因此|AP|=1+k 2|x 1-x 2| =2a 2|k|1+a 2k2·1+k 2. (Ⅱ)假设圆与椭圆的公共点有4个,由对称性可设y 轴左侧的椭圆上有两个不同的点P ,Q ,满足|AP|=|AQ|.记直线AP ,AQ 的斜率分别为k 1,k 2,且k 1,k 2>0,k 1≠k 2.由(Ⅰ)知,|AP|=2a 2|k 1|1+k 211+a k 21, |AQ|=2a 2|k 2|1+k 221+a 2k 22, 故2a 2|k 1|1+k 211+a 2k 21=2a 2|k 2|1+k 221+a 2k 22, 所以(k 21-k 22)[1+k 21+k 22+a 2(2-a 2)k 21k 22]=0. 由于k 1≠k 2,k 1,k 2>0得1+k 21+k 22+a 2(2-a 2)k 21k 22=0,因此 (1k 21+1)(1k 22+1)=1+a 2(a 2-2),① 因为①式关于k 1,k 2的方程有解的充要条件是1+a 2(a 2-2)>1,所以a> 2.因此,任意以点A(0,1)为圆心的圆与椭圆至多有3个公共点的充要条件为1<a≤2,由e =c a =a 2-1a 得,所求离心率的取值范围为0<e≤22.1.(2017·福建厦门一模)已知椭圆x 29+y25=1的右焦点为F ,P 是椭圆上一点,点A(0,23),当△APF 的周长最大时,△APF 的面积等于( )A .1134 B .2134 C .114D .214解析:由椭圆x 29+y 25=1知a =3,b =5,c =a 2-b 2=2,在Rt △AOF 中,|OF|=2,|OA|=23,则|AF|=4.设椭圆的左焦点为F 1,则△APF 的周长为|AF|+|AP|+|PF|=|AF|+|AP|+2a -|PF 1|=4+6+|PA|-|PF 1|≤10+|AF 1|(当且仅当A ,P ,F 1三点共线,P 在线段AF 1的延长线上时取“=”).此时直线AF 1的方程为x -2+y 23=1,与椭圆的方程5x 2+9y 2-45=0联立并整理得32y 2-203y -75=0,解得y P =-538(正值舍去),则△APF 的周长最大时,S △APF =12|F 1F|·|y A -y P |=12×4×⎪⎪⎪⎪⎪⎪23+538=2134.故选B .答案:B2.(2016·浙江卷)已知椭圆C 1:x 2m 2+y 2=1(m>1)与双曲线C 2:x 2n 2-y 2=1(n>0)的焦点重合,e 1,e 2分别为C 1,C 2的离心率,则( )A .m>n 且e 1e 2>1B .m>n 且e 1e 2<1C .m<n 且e 1e 2>1D .m<n 且e 1e 2<1解析:由于m 2-1=c 2,n 2+1=c 2,则m 2-n 2=2,故m>n ,又(e 1e 2)2=m 2-1m 2·n 2+1n 2=n 2+1n +2·n 2+1n =n 4+2n 2+1n +2n =1+1n +2n>1,所以e 1e 2>1.故选A . 答案:A3.(2017·石家庄质检)已知两定点A(-2,0)和B(2,0),动点P(x ,y)在直线l :y =x +3上移动,椭圆C 以A ,B 为焦点且经过点P ,则椭圆C 的离心率的最大值为________.解析:设点A 关于直线l 的对称点为A 1(x 1,y 1),则有⎩⎪⎨⎪⎧y1x 1+2=-1,y 12=x 1-22+3,解得x 1=-3,y 1=1,易知|PA|+|PB|的最小值等于|A 1B|=26,因此椭圆C 的离心率e =|AB||PA|+|PB|=4|PA|+|PB|的最大值为426=22613.答案:226134.已知中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆C 的离心率为12,且经过点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫1,32. (1)求椭圆C 的方程;(2)是否存在过点P(2,1)的直线l 1与椭圆C 相交于不同的两点A ,B ,满足PA →·PB →=PM →2?若存在,求出直线l 1的方程;若不存在,请说明理由.解:(1)设椭圆C 的方程为x 2a 2+y2b2=1(a>b>0),由题意得⎩⎪⎨⎪⎧1a 2+94b2=1,c a =12,a 2=b 2+c 2,解得a 2=4,b 2=3.故椭圆C 的方程为x 24+y23=1.(2)假设存在直线l 1且由题意得斜率存在,设满足条件的方程为y =k 1(x -2)+1,代入椭圆C 的方程得,(3+4k 21)x 2-8k 1(2k 1-1)x +16k 21-16k 1-8=0.因为直线l 1与椭圆C 相交于不同的两点A ,B ,设A ,B 两点的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),所以Δ=[-8k 1(2k 1-1)]2-4(3+4k 21)·(16k 21-16k 1-8)=32(6k 1+3)>0,所以k 1>-12.又x 1+x 2=8k 11-3+4k 21,x 1x 2=16k 21-16k 1-83+4k 21, 因为PA →·PB →=PM →2,即(x 1-2)(x 2-2)+(y 1-1)(y 2-1)=54,所以(x 1-2)(x 2-2)(1+k 21)=PM →2=54.即[x 1x 2-2(x 1+x 2)+4](1+k 21)=54.所以[16k 21-16k 1-83+4k 21-2·8k 11-3+4k 21+4]·(1+k 21)=4+4k 213+4k 21=54,解得k 1=±12. 因为k 1>-12,所以k 1=12.于是存在直线l 1满足条件,其方程为y =12x.。