1 / 14专题30 椭圆的方程及几何性质一、椭圆的标准方程和几何性质-a ≤x ≤a -b ≤y ≤b-b ≤x ≤b -a ≤y ≤a焦半径公式:称P 到焦点的距离为椭圆的焦半径① 设椭圆上一点()00,P x y ,则1020,PF a ex PF a ex =+=-(可记为“左加右减”) ② 焦半径的最值:由焦半径公式可得:焦半径的最大值为a c +,最小值为a c - 焦点三角形面积:122tan2PF F S b θ=(其中12PF F θ=∠)2 / 14题型一、椭圆离心率的值例1、【2018年高考全国Ⅱ理数】已知1F ,2F 是椭圆22221(0)x y C a b a b+=>>:的左、右焦点,A 是C 的左顶点,点P 在过A的直线上,12PF F △为等腰三角形,12120F F P ∠=︒,则C 的离心率为A .23B .12C .13D .14【答案】D【解析】因为12PF F △为等腰三角形,12120F F P ∠=︒,所以212||2||PF F F c ==,由AP2tan PAF ∠=,所以2sin PAF ∠=,2cos PAF ∠=, 由正弦定理得2222sin sin PF PAF AF APF ∠=∠,所以2225sin()3c a c PAF ==+-∠, 所以4a c =,14e =,故选D .3 / 14变式1、(2016年江苏卷)如图,在平面直角坐标系xOy 中,F 是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的右焦点,直线y =b2与椭圆交于B ,C 两点,且∠BFC =90°,则该椭圆的离心率是________.【答案】:.63【解析】:由题意得y =b 2与椭圆x 2a 2+y 2b 2=1的交点的坐标分别为⎝⎛⎭⎫±32a ,b2,因为F (c,0),且∠BFC =90°,所以FB →·FC →=0,即⎝⎛⎭⎫c -32a ⎝⎛⎭⎫c +32a +b 24=0,即3c 2=2a 2,所以e =63.变式2、(2017苏北四市一模) 如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知A ,B 1,B 2分别为椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的右、下、上顶点,F 是椭圆C 的右焦点.若B 2F ⊥AB 1,则椭圆C 的离心率是________.【答案】:.5-12【解析】:因为F (c,0),B 2(0,b ),B 1(0,-b ),A (a,0),所以B 2F →=(c ,-b ),B 1A →=(a ,b ).因为FB 2⊥AB 1,所以ac -b 2=0,即c 2+ac -a 2=0,故e 2+e -1=0,解得e =-1+52(负值舍去).题型二、椭圆离心率的范围例2、【江苏省南通市2019-2020学年高三上学期期初】已知1F ,2F 分别为椭圆E :()222210x y a b a b +=>>的左,右焦点,点A ,B 分别是椭圆E 的右顶点和上顶点,若直线4 / 14AB 上存在点P ,使得12PF PF ⊥,则椭圆C 的离心率e 的取值范围是______.【答案】 【解析】12PF PF ⊥,即P 在以12F F 为直径的圆上,即222x y c +=.直线AB :1x ya b+=,即0bx ay ab +-=,圆心到直线的距离d c =≤,即422430a a c c -+≤,即4231001e e e -+≤<<,,所以解得1e >≥故答案为:1,1)2. 变式1、(2020届浙江省高中发展共同体高三上期末)已知椭圆()222210x y a b a b+=>>的内接ABC ∆的顶点B 为短轴的一个端点,右焦点F ,线段AB 中点为K ,且2CF FK =,则椭圆离心率的取值范围是___________.【答案】⎛ ⎝⎭【解析】由题意可设()0,B b ,(),0F c ,线段AB 中点为K ,且2CF FK =, 可得F 为ABC ∆的重心,设()11,A x y ,()22,C x y , 由重心坐标公式可得,1203x x c ++=,120y y b ++=,即有AC 的中点(),M x y ,可得12322x x c x +==,1222y y by +==-,5 / 14由题意可得点M 在椭圆内,可得2291144c a +<,由c e a =,可得213e <,即有03e <<.故答案为:⎛ ⎝⎭. 变式2、(2020届浙江省“山水联盟”高三下学期开学)设椭圆M 的标准方程为22221(0)x y a b a b +=>>,若斜率为1的直线与椭圆M相切同时亦与222:()C x y b b +-=(b 为椭圆的短半轴)相切,记椭圆的离心率为e ,则2e =__________.【答案】32- 【解析】设切线方程为y x m =+,代入椭圆方程可得:()2222222220ba x a mx a m ab +++-=.因为相切2220,m a b ∆=∴=+,由直线y x m =+与圆C 相切,,(1b m b =∴=+,或(1b -(舍去).则有2222(1b a b +=+,因为222b a c =-,所以可得22231)2,)2a c e -==∴.故答案为:32-. 题型三、椭圆的方程6 / 14例3、【2019年高考全国Ⅰ卷理数】已知椭圆C 的焦点为121,01,0F F -(),(),过F 2的直线与C 交于A ,B 两点.若22||2||AF F B =,1||||AB BF =,则C 的方程为A .2212x y +=B .22132x y += C .22143x y +=D .22154x y += 【答案】B【解析】法一:如图,由已知可设2F B n =,则212,3AF n BF AB n ===, 由椭圆的定义有121224,22a BF BF n AF a AF n =+=∴=-=.在1AF B △中,由余弦定理推论得22214991cos 2233n n n F AB n n +-∠==⋅⋅.在12AF F △中,由余弦定理得2214422243n n n n +-⋅⋅⋅=,解得n =.22224,312,a n a b a c ∴==∴=∴=-=-=∴所求椭圆方程为22132x y +=,故选B .法二:由已知可设2F B n =,则212,3AF n BF AB n ===,7 / 14由椭圆的定义有121224,22a BF BF n AF a AF n =+=∴=-=.在12AF F △和12BF F △中,由余弦定理得2221222144222cos 4422cos 9n n AF F n n n BF F n⎧+-⋅⋅⋅∠=⎨+-⋅⋅⋅∠=⎩, 又2121,AF F BF F ∠∠互补,2121cos cos 0AF F BF F ∴∠+∠=,两式消去2121cos cos AF F BF F ∠∠,,得223611n n +=,解得2n =.22224312,a n a b a c ∴==∴=∴=-=-=∴所求椭圆方程为22132x y +=,故选B .变式1、【2020届江苏省南通市高三下学期3月开学考试】若椭圆22221x y a b+=的焦点在x 轴上,过点(1,12)作圆22+=1x y 的切线,切点分别为A,B ,直线AB 恰好经过椭圆的右焦点和上顶点,则椭圆方程是【答案】22154x y +=【解析】∵点(1,12)在圆外,过点(1,12)与圆相切的一条直线为x =1,且直线AB 恰好经过椭圆的右焦点和上顶点,∴椭圆的右焦点为(1,0),即c =1,设点P(1,12),连接OP ,则OP ⊥AB ,∵k OP =12,∴k AB =-2.又直线AB 过点(1,0),∴直线AB 的方程为2x +y -2=0,∵点(0,b)在直线AB 上,∴b =2,又c =1,∴a 2=5,故椭圆方程是25x +24y =1.变式2、(泰州期末)如图,在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,P 为椭圆上一点(在x 轴上方),连结PF 1并延长交椭圆于另一点Q ,若点P 的坐标为 (1,32),且△PQF 2的周长为8,则椭圆C 的方程为 .8 / 14【答案】x 24+y 23=1【解析】 因为△PQF 2的周长为4a ,所以,a =2,把P 的坐标为 (1,32)代入椭圆C ,得219144b +=,所以,23b =,椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.变式3、在平面直角坐标系中,椭圆22221(0)x y a b a b +=>>椭圆的左、右焦点分别为,.已知和3(,)2e 都在椭圆上,其中e 为椭圆的离心率,则椭圆E 的方程为 .【答案】.【解析】 由题设知,,由点在椭圆上,得222211e a b+=,21b =,所以,.由点3(,)2e 在椭圆上,得22223()21e ab +=, 42440a a -+=,22a =.题型四、椭圆中点的求解例4、(2019泰州期末)如图,在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的左顶点为A ,点B 是椭圆C 上异于左、右顶点的任一点,P 是AB 的中点,过点B 且与AB 垂直的直线与直线OP 交于点Q.已知椭圆C 的离心率为12,点A 到右准线的距离为6.xoy 1(0)F c -,2(0)F c ,(1)e ,2212x y +=222==c a b c e a +,(1)e ,22=1c a -xOyPF 1F 2Q9 / 14(1) 求椭圆C 的标准方程;(2) 设点Q 的横坐标为x 0,求x 0的取值范围.【解析】 (1) 由题意得c a =12,a 2c +a =6,解得a =2,c =1,所以b =a 2-c 2=3,所以椭圆C 的标准方程为x 24+y 23=1.(4分)(2) 解法1设B(m ,n),则m 24+n 23=1.因为A(-2,0),AB ⊥BQ ,所以直线BQ 的方程为y =-m +2n(x -m)+n ,因为P 是AB 的中点,所以P(m -22,n 2),所以直线OP 的方程为y =nm -2x ,联立直线BQ ,OP 的方程得-m +2n (x -m)+n =nm -2x ,(8分)解得x 0=(m -2)(m 2+2m +n 2)m 2-4+n 2,由m 24+n 23=1得n 2=-34(m 2-4),代入上式化简得x 0=m +6,(14分) 因为-2<m<2,所以4<x 0<8.(16分)解法2 设直线AB 的方程为y =k(x +2),k ≠0.将y =k(x +2)代入椭圆方程x 24+y 23=1得(4k 2+3)x 2+16k 2x +16k 2-12=0,解得x B =-8k 2+64k 2+3,所以y B =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫-8k 2+64k 2+3+2=12k 4k 2+3, 则直线BQ 的方程为y -12k 4k 2+3=-1k (x --8k 2+64k 2+3),10 / 14因为P 是AB 的中点,则x P =x A +x B 2=-2+-8k 2+64k 2+32=-8k 24k 2+3,y P =12y B =6k4k 2+3,所以直线OP 的斜率为6k4k 2+3-8k 24k 2+3=-34k ,则直线OP 的方程为y =-34k x ,(8分)联立直OP ,BQ 的方程得x 0=16k 2+244k 2+3=4+124k 2+3,(14分)因为4k 2+3>3,所以0<124k 2+3<4,4<4+124k 2+3<8,即4<x 0<8.(16分)解后反思 直线和椭圆相交求范围(最值)问题,第(2)问解法1设出关键点B 的坐标(m ,n),建立关于点中参数m ,n 的目标函数,进一步转化为函数法或不等式法来解决;解法2通常设出直线的方程,并与椭圆方程联立,进而转化关于x 或y 的一元二次方程,通过根与系数关系,运用设而不求的思想,得到点的坐标,建立关于线中参数m 的目标函数,进一步转化为函数法或不等式法来解决. 这两种解法都较常见. 解法1参量多一点,但运用得当,也很方便,这里解法1在建立目标函数后就显得很简单,解法2参量少目标集中. 变式1、(2019苏州期末)如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知焦点在x 轴上,离心率为12的椭圆E 的左顶点为A ,点A 到右准线的距离为6. (1) 求椭圆E 的标准方程;(2) 过点A 且斜率为32的直线与椭圆E 交于点B ,过点B 与右焦点F 的直线交椭圆E 于M 点,求M 点的坐标.【解析】:(1)设椭圆方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0),半焦距为c ,因为椭圆的离心率为12,所以c a =12,即a =2c ,11 / 14又因为A 到右准线的距离为6,所以a +a 2c =3a =6,(2分)解得a =2,c =1,(4分) 所以b 2=a 2-c 2=3,所以椭圆E 的标准方程为x 24+y 23=1.(6分)(2) 直线AB 的方程为y =32(x +2),由⎩⎨⎧y =32(x +2),x 24+y23=1,得x 2+3x +2=0,解得x =-2或x =-1. 则B 点的坐标为⎝⎛⎭⎫-1,32.(9分) 由题意,右焦点F(1,0),所以直线BF 方程为y =-34(x -1),(11分)由⎩⎨⎧y =32(x +2),x 24+y 23=1,得7x2-6x -13=0,解得x =-1或x =137,(13分) 所以,点M 坐标为⎝⎛⎭⎫137,-914.(14分)1、【2019年高考北京卷理数】已知椭圆2222 1x y a b+=(a >b >0)的离心率为12,则A .a 2=2b 2B .3a 2=4b 2C .a =2bD .3a =4b12 / 14【答案】B【解析】椭圆的离心率2221,2c e c a b a ===-,化简得2234a b =, 故选B.2、【2019年高考全国Ⅰ卷理数】设12F F ,为椭圆C :22+13620x y =的两个焦点,M 为C 上一点且在第一象限.若12MF F △为等腰三角形,则M 的坐标为___________.【答案】(【解析】由已知可得2222236,20,16,4a b c a b c ==∴=-=∴=,11228MF F F c ∴===,∴24MF =.设点M 的坐标为()()0000,0,0x y x y >>,则121200142MF F S F F y y =⋅⋅=△,又12014,42MF F S y =⨯=∴=△,解得0y =,22013620x ∴+=,解得03x =(03x =-舍去), M的坐标为(.3、【2018年高考浙江卷】已知点P (0,1),椭圆24x +y 2=m (m >1)上两点A ,B 满足AP =2PB ,则当m =___________时,点B 横坐标的绝对值最大. 【答案】5【解析】设11(,)A x y ,22(,)B x y ,由2AP PB =得122x x -=,1212(1)y y -=-,13 / 14所以1223y y -=-,因为A ,B 在椭圆上,所以22114x y m +=,22224x y m +=,所以22224(23)4x y m +-=,所以224x +22324()m y -=,与22224x y m +=对应相减得234m y +=,2221(109)44x m m =--+≤, 当且仅当5m =时取最大值.4、【2020届江苏省南通市高三下学期3月开学考试】若椭圆22221x y a b+=的焦点在x 轴上,过点(1,12)作圆22+=1x y 的切线,切点分别为A,B ,直线AB 恰好经过椭圆的右焦点和上顶点,则椭圆方程是【答案】22154x y +=【解析】∵点(1,12)在圆外,过点(1,12)与圆相切的一条直线为x =1,且直线AB 恰好经过椭圆的右焦点和上顶点,∴椭圆的右焦点为(1,0),即c =1,设点P(1,12),连接OP ,则OP ⊥AB ,∵k OP =12,∴k AB =-2.又直线AB 过点(1,0),∴直线AB 的方程为2x +y -2=0,∵点(0,b)在直线AB 上,∴b =2,又c =1,∴a 2=5,故椭圆方程是25x +24y =1.5、(2017·全国卷)已知椭圆C :22221x y a b+=(a >b >0)的左,右顶点分别为A 1,A 2,且以线段A 1A 2为直径的圆与直线20bx ay ab -+=相切,则椭圆C 的离心率为 .【答案】3614 / 14【解析】 以线段12A A 为直径的圆是222x y a +=,直线20bx ay ab -+=与圆相切,所以圆心到直线的距离d a ==,223a b =,即()22222323a a c a c =-⇒=,即2223c a = ,所以,椭圆C的离心率c e a == 6、 设1F ,2F 是椭圆E :()222210x y a b a b +=>>的左,右焦点,P 为直线l :53a x =上一点,△21F PF 是底角为30︒的等腰三角形,则椭圆E 的离心率为 .【答案】56【解析】 设直线l 与x 轴交于点A ,由题意得,∠PF 2F 1=120°,∠PF 2A =60°,AF 2=53ac -, 所以,PF 2=2AF 2=103a -2c= F 1F 2=2c ,56c e a ==,所以,椭圆E 的离心率为56. 7、(2017无锡期末) 设点P 是有公共焦点F 1,F 2的椭圆C 1与双曲线C 2的一个交点,且PF 1⊥PF 2,椭圆C 1的离心率为e 1,双曲线C 2的离心率为e 2,若e 2=3e 1,则e 1=________. 【答案】53【解析】不妨设F 1,F 2分别是左、右焦点,椭圆的长半轴为a 1,双曲线的实半轴为a 2,P为椭圆与双曲线在第一象限内的交点,则根据椭圆和双曲线的定义可得⎩⎪⎨⎪⎧PF 1+PF 2=2a 1,PF 1-PF 2=2a 2,解得⎩⎪⎨⎪⎧PF 1=a 1+a 2,PF 2=a 1-a 2.因为PF 1⊥PF 2,所以PF 21+PF 22=F 1F 22,即(a 1+a 2)2+(a 1-a 2)2=(2c )2,化简得a 21+a 22=2c 2,所以⎝⎛⎭⎫a 1c 2+⎝⎛⎭⎫a 2c 2=2,即1e 21+1e 22=2,又因为e 2=3e 1,所以e 21=59,故e 1=53.。