椭圆
[知识梳理]
1.椭圆的定义
平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.
集合P={M|+=2a},=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数.
(1)若a>c,则集合P为椭圆;
(2)若a=c,则集合P为线段;
(3)若a<c,则集合P为空集.
2.椭圆的标准方程和几何性质
标准方程 +=1(a>b>0) +=1(a>b>0) 图形 性质 范围 -a≤x≤a,
-b≤y≤b-b≤x≤b,
-a≤y≤a 对称性 对称轴:坐标轴,对称中心:(0,0) 顶点 A1(-a,0),A2(a,0),
B1(0,-b),B2(0,b) A1(0,-a),A2(0,a),
B1(-b,0),B2(b,0) 轴 长轴A1A2的长为2a,短轴B1B2的长为2b 焦距 =2c 性质 离心率 e=,e(0,1) a,b,c
的关系 c2=a2-b2 .思维辨析(在括号内打“√”或“×”).
(1)平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数的点的轨迹是椭圆.()
(2)椭圆上一点P与两焦点F1,F2构成PF1F2的周长为2a+2c(其中a为椭圆的长半轴长,c为椭圆的半焦距).()
(3)椭圆的离心率e越大,椭圆就越圆.()
(4)椭圆既是轴对称图形,又是中心对称图形.()
()平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数的点的轨迹是椭圆.()
()方程mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)表示的曲线是椭圆.()
()+=1(a≠b)表示焦点在y轴上的椭圆.()
()椭圆+=1(a>b>0)的长轴长等于a.()
()椭圆上的点到焦点的距离的最小值为a-c.()
()椭圆的离心率e越小,椭圆越圆.()
答案:(1)错误.由椭圆的定义知,当该常数大于时,其轨迹才是椭圆,而常数等于时,其轨迹为线段F1F2,常数小于时,不存在图形.
(2)正确.由椭圆的定义得+=2a,又=2c,所以++=2a+2c.
(3)错误.因为离心率e===,所以e越大,则越小,椭圆就越扁.
(4)正确.由椭圆的对称性知其关于原点中心对称也关于两坐标轴对称.
(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×()√()×
(8)×()√()√
二.考点突破
考点一椭圆的定义及标准方程
(1)已知椭圆C:+=1,M,N是坐标平面内的两点,且M与C的焦点不重合.若M关于C的焦点的对称点分别为A,B,线段MN的中点在C上,则|AN|+|BN|=(B)
A.4 B.8
C.12 D.16
解析:设MN的中点为D,椭圆C的左、右焦点分别为F1,F2,
如图,连接DF1,DF2,因为F1是MA的中点,D是MN的中点,所以F1D是MAN的中位线,则|DF1|=|AN|,同理|DF2|=|BN|,所以|AN|+|BN|=2(|DF1|+|DF2|),因为D在椭圆上,所以根据椭圆的定义知|DF1|+|DF2|=4,所以|AN|+|BN|=8.
(2)过点(,-),且与椭圆+=1有相同焦点的椭圆的标准方程为+=1.
解析:方法一椭圆+=1的焦点为(0,-4),(0,4),即c=4.
由椭圆的定义知,2a=+,
解得a=2.
由c2=a2-b2可得b2=4,
所求椭圆的标准方程为+=1.
方法二所求椭圆与椭圆+=1的焦点相同,
其焦点在y轴上,且c2=25-9=16.
设它的标准方程为+=1(a>b>0).
c2=16,且c2=a2-b2,故a2-b2=16.
又点(,-)在所求椭圆上,
+=1,
即+=1.
由得b2=4,a2=20,
所求椭圆的标准方程为+=1.
1.椭圆定义的应用技巧
(1)椭圆定义的应用主要有:求椭圆的标准方程,求焦点三角形的周长、面积及弦长、最值和离心率等.
(2)通常定义和余弦定理结合使用,求解关于焦点三角形的周长和面积问题.
2.椭圆方程的求解方法
(1)求椭圆的标准方程多采用定义法和待定系数法.
(2)利用定义法求椭圆方程,要注意条件2a>|F1F2|;利用待定系数法要先定形(焦点位置),再定量,也可把椭圆方程设为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)的形式.
(1)(2019·济南调研)已知两圆C1:(x-4)2+y2=169,C2:(x+4)2+y2=9,动圆在圆C1内部且和圆C1相内切,和圆C2相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为(D)
A.-=1 B.+=1
C.-=1 D.+=1
解析:设圆M的半径为r,
则|MC1|+|MC2|=(13-r)+(3+r)=16>8=|C1C2|,
所以M的轨迹是以C1,C2为焦点的椭圆,
且2a=16,2c=8,故所求的轨迹方程为+=1.
(2)设F1,F2分别是椭圆E:x2+=1(0<b<1)的左、右焦点,过点F1的直线交椭圆E于A,B两点.若|AF1|=3|F1B|,AF2x轴,则椭圆E的方程为x2+y2=1.
解析:设点B的坐标为(x0,y0).
x2+=1,
F1(-,0),F2(,0).
AF2⊥x轴,设点A在x轴上方,
则A(,b2).
|AF1|=3|F1B|,=3,
(-2,-b2)=3(x0+,y0).
x0=-,y0=-.
点B的坐标为.
将B代入x2+=1,
得b2=.
椭圆E的方程为x2+y2=1.
考点二椭圆的几何性质
求椭圆离心率(范围)
(2019·泉州模拟)设F1,F2分别是椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点,点P在椭圆C上,若线段PF1的中点在y轴上,PF1F2=30°,则椭圆的离心率为(A)
A. B.
C. D.
解析:如图,设PF1的中点为M,连接PF2.
因为O为F1F2的中点,所以OM为PF1F2的中位线,所以OMPF2,
所以PF2F1=MOF1=90°,
因为PF1F2=30°,所以|PF1|=2|PF2|.
由勾股定理得|F1F2|==|PF2|,
由椭圆定义得2a=|PF1|+|PF2|=3|PF2|,
即a=,2c=|F1F2|=|PF2|,
即c=,
则e==·=.
【条件探究1】若将本典例条件“点P在椭圆C上,若线段PF1的中点在y轴上,PF1F2=30°”改为“过左焦点F1作x轴的垂线交椭圆于点P,F1PF2=60°”,求椭圆的离心率.
解:由题意,可设P.
因为在RtPF1F2中,|PF1|=,|F1F2|=2c,F1PF2=60°,所以=.
又因为b2=a2-c2,所以c2+2ac-a2=0,
即e2+2e-=0,
解得e=或e=-,
又因为e(0,1),所以e=.
【条件探究2】若将本典例条件“线段PF1的中点在y轴上,PF1F2=30°”变为“P到两焦点的距离之比为21”,则椭圆的离心率的取值范围为.
解析:设P到两个焦点的距离分别是2k,k,
根据椭圆定义可知3k=2a,
又结合椭圆的性质可知,椭圆上的点到两个焦点距离之差的最大值为2c,即k≤2c,
所以2a≤6c,即e≥.
又因为0<e<1,所以≤e<1.
故椭圆的离心率的取值范围为.
根据椭圆性质求最值问题
已知点F1,F2分别是椭圆+=1的左、右焦点,点M是该椭圆上的一个动点,那么|+|的最小值是(C)
A.4 B.6
C.8 D.10
解析:设M(x0,y0),F1(-3,0),F2(3,0).
则=(-3-x0,-y0),=(3-x0,-y0),
所以+=(-2x0,-2y0),
|+|===,
因为点M在椭圆上,所以0≤y≤16,
所以当y=16时,|+|取最小值为8.
1.利用椭圆几何性质的注意点及技巧
(1)注意椭圆几何性质中的不等关系
在求与椭圆有关的一些范围问题时,经常用到x,y的范围,离心率的范围等不等关系.
(2)利用椭圆几何性质的技巧
求解与椭圆几何性质有关的问题时,理清顶点、焦点、长轴、短轴等基本量的内在联系.
2.求椭圆的离心率问题的一般思路
求椭圆的离心率或其范围时,一般是依据题设得出一个关于a,b,c的等式或不等式,即可得离心率或离心率的范围.
(1)(2019·湖南湘东五校联考)已知椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,P是椭圆上一点,PF1F2是以F2P为底边的等腰三角形,且60°<PF1F2<120°,则该椭圆的离心率的取值范围是(B)
A. B.
C. D.
解析:由题意可得,|PF2|2=|F1F2|2+|PF1|2-2|F1F2|·|PF1|cosPF1F2=4c2+4c2-2·2c·2c·cosPF1F2,即|PF2|=2c·,所以a==c+c·,又60°<PF1F2<120°,-<cosPF1F2<,所以2c<a<(+1)c,则<<,即<e<.故选B.
(2)(2019·山东烟台模拟)已知F(2,0)为椭圆+=1(a>b>0)的右焦点,过F且垂直于x轴的弦长为6,若A(-2,),点M为椭圆上任一点,则|MF|+|MA|的最大值为8+.
解析:设椭圆的左焦点为F′,
由椭圆的右焦点为F(2,0),得c=2,
又过F且垂直于x轴的弦长为6,
即=6,则==3,解得a=4,
所以|MF|+|MA|=8-|MF′|+|MA|=8+|MA|-|MF′|,
当M,A,F′三点共线时,|MA|-|MF′|取得最大值,(|MA|-|MF′|)max=|AF′|=,
所以|MF|+|MA|的最大值为8+.
考点三直线与椭圆
弦及中点弦问题
已知椭圆+y2=1,过点P且被P点平分的弦所在直线的方程为2x+4y-3=0__.
解析:设弦的两端点为A(x1,y1),B(x2,y2),中点为
M(x0,y0),则有两式作差得
+(y2-y1)(y2+y1)=0,因为x2+x1=2x0,y2+y1=2y0,=kAB,代入后求得kAB=-=-,所以弦所在的方程为y-=-,即2x+4y-3=0.
【结论探究】在本典例中求过A(2,1)的直线l被椭圆截得的弦的中点轨迹方程.
解:设弦的端点为P(x1,y1),Q(x2,y2),其中点是M(x,y).
-得=-=-,
所以-=,
化简得x2-2x+2y2-2y=0(包含在椭圆+y2=1内部的部分).
直线与椭圆的位置关系
(2019·山西八校联考)如图,设椭圆的中心为原点O,长轴在x轴上,上顶点为A,左、右焦点分别为F1,F2,线段OF1,OF2的中点分别为B1,B2,且AB1B2是面积为4的直角三角形.
(1)求该椭圆的离心率和标准方程;
(2)过B1作直线l交椭圆于P,Q两点,使得PB2QB2,求直线l的方程.
解:(1)设所求椭圆的标准方程为+=1(a>b>0),右焦点为F2(c,0).
因为AB1B2是直角三角形,且|AB1|=|AB2|,
所以B1AB2=90°,
因此|OA|=|OB2|,得b=.
由c2=a2-b2得4b2=a2-b2,
故a2=5b2,c2=4b2,
所以离心率e==.
在RtAB1B2中,OAB1B2,
故SAB1B2=·|B1B2|·|OA|=|OB2|·|OA|=·b=b2.
由题设条件SAB1B2=4得b2=4,
所以a2=5b2=20.
因此所求椭圆的标准方程为+=1.
(2)由(1)知B1(-2,0),B2(2,0).
由题意知直线l的斜率存在且不为0,
故可设直线l的方程为x=my-2,代入椭圆方程并整理得(m2+5)y2-4my-16=0.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),
则y1+y2=,y1·y2=-,
又=(x1-2,y1),=(x2-2,y2),
所以·=(x1-2)(x2-2)+y1y2=(my1-4)(my2-4)+y1y2=(m2+1)y1y2-4m(y1+y2)+16=--+16=-,
由PB2QB2,得·=0,
即16m2-64=0,解得m=±2.
所以满足条件的直线l有两条,其方程分别为x+2y+2=0和x-2y+2=0.
1.弦及弦中点问题的解决方法
(1)根与系数的关系:直线与椭圆方程联立,消元,利用根与系数的关系表示中点;(2)点差法:利用弦两端点适合椭圆方程,作差构造中点、斜率.
2.解决直线与椭圆的位置关系的相关问题,其常规思路是先把直线方程与椭圆方程联立,消元、化简,然后应用根与系数的关系建立方程,解决相关问题.
3.设直线与椭圆的交点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|==
(k为直线斜率).
提醒:(1)设直线方程时,应注意讨论斜率不存在的情况.
(2)利用公式计算直线被椭圆截得的弦长是在方程有解的情况下进行的,不要忽略判别式.
(2019·郑州测试)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,以椭圆的四个顶点为顶点的四边形的面积为8.
(1)求椭圆C的方程;
(2)如图,斜率为的直线l与椭圆C交于A,B两点,点P(2,1)在直线l的左上方.若APB=90°,且直线PA,PB分别与y轴交于点M,N,求线段MN的长度.
解:(1)由题意知解得
所以椭圆C的方程为+=1.
(2)设直线l:y=x+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,得消去y,化简整理,得x2+2mx+2m2-4=0.
则由Δ=(2m)2-4(2m2-4)>0,得-2<m<2.
由根与系数的关系得,x1+x2=-2m,x1x2=2m2-4,
因为kPA=,kPB=,
所以kPA+kPB=+=
,
上式中,分子=(x2-2)+(x1-2)
=x1x2+(m-2)(x1+x2)-4(m-1)
=2m2-4+(m-2)(-2m)-4(m-1)=0.
所以kPA+kPB=0.
因为APB=90°,所以kPA·kPB=-1,
则kPA=1,kPB=-1.
所以PMN是等腰直角三角形,
所以|MN|=2xP=4.
1.(2018·全国卷)已知F1,F2是椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点,A是C的左顶点,点P在过A且斜率为的直线上,PF1F2为等腰三角形,F1F2P=120°,则C的离心率为(D)
A. B.C. D.
解析:由题意易知直线AP的方程为y=(x+a),
直线PF2的方程为y=(x-c).
联立得y=(a+c),
如图,过P向x轴引垂线,垂足为H,则PH=(a+c).
因为PF2H=60°,PF2=F1F2=2c,PH=(a+c),
所以sin60°===,
即a+c=5c,即a=4c,
所以e==.故选D.
2.(2017·全国卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A1,A2,且以线段A1A2为直径的圆与直线bx-ay+2ab=0相切,则C的离心率为(A)
A. B.C. D.
解析:以线段A1A2为直径的圆的方程为x2+y2=a2,该圆与直线bx-ay+2ab=0相切,
=a,即2b=,
a2=3b2,a2=b2+c2,=,e==.
3.(2016·全国卷)已知O为坐标原点,F是椭圆C:+=1(a>b>0)的左焦点,A,B分别为C的左,右顶点.P为C上一点,且PFx轴.过点A的直线l与线段PF交于点M,与y轴交于点E.若直线BM经过OE的中点,则C的离心率为(A)
A. B.C. D.
解析:由题意知过点A的直线l的斜率存在且不为0,故可设直线l的方程为y=k(x+a),当x=-c时,y=k(a-c),当x=0时,y=ka,所以M(-c,k(a-c)),E(0,ka).如图,设OE的中点为N,则N,由于B,M,N三点共线,所以kBN=kBM,即=,所以=,即a=3c,所以e=.故选A.
4.(2018·全国卷)已知斜率为k的直线l与椭圆C:+=1交于A,B两点,线段AB的中点为M(1,m)(m>0).
(1)证明:k<-;
(2)设F为C的右焦点,P为C上一点,且++=0.证明:||,||,||成等差数列,并求该数列的公差.
解:(1)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),
则+=1,+=1.
两式相减,并由=k得+·k=0.
由题设知=1,=m,
于是k=-.
由题设得0<m<,故k<-.
(2)由题意得F(1,0).设P(x3,y3),则
(x3-1,y3)+(x1-1,y1)+(x2-1,y2)=(0,0).
由(1)及题设得x3=3-(x1+x2)=1,
y3=-(y1+y2)=-2m<0.
又点P在C上,所以m=,
从而P,||=,
于是||=
==2-.
同理,||=2-.
所以||+||=4-(x1+x2)=3.
故2||=||+||,
即||,||,||成等差数列.
设该数列的公差为d,则2|d|=|||-|||
=|x1-x2|
=.
将m=代入得k=-1,
所以l的方程为y=-x+,代入C的方程,并整理得
7x2-14x+=0.
故x1+x2=2,x1x2=,
代入解得|d|=.
所以该数列的公差为或-.
课时跟踪检测][A基础题——
1.椭圆mx2+ny2+mn=0(m<n<0)的焦点坐标是()
A.(0,±) B.(±,0)
C.(0,±) D.(±,0)
解析:选C化为标准方程是+=1,
m<n<0,0<-n<-m.
焦点在y轴上,且c==.
2.与椭圆9x2+4y2=36有相同焦点,且短轴长为2的椭圆的标准方程为()
A.+=1 B.x2+=1
C.+y2=1D.+=1
解析:选B椭圆9x2+4y2=36可化为+=1,可知焦点在y轴上,焦点坐标为(0,±),
故可设所求椭圆方程为+=1(a>b>0),则c=.
又2b=2,即b=1,所以a2=b2+c2=6,
则所求椭圆的标准方程为x2+=1.
3.已知P为椭圆+=1上的一点,M,N分别为圆(x+3)2+y2=1和圆(x-3)2+y2=4上的点,则|PM|+|PN|的最小值为()
A.5 B.7
C.13 D.15
解析:选B由题意知椭圆的两个焦点F1,F2分别是两圆的圆心,且|PF1|+|PF2|=10,从而|PM|+|PN|的最小值为|PF1|+|PF2|-1-2=7.
4.已知椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,右顶点为A,点B在椭圆上,且BFx轴,直线AB交y轴于点P.若=2,则椭圆的离心率是()
A. B.
C. D.
解析:选D=2,||=2||.又PO∥BF,==,即=,e==.
5.(2019·长沙一模)椭圆的焦点在x轴上,中心在原点,其上、下顶点和两个焦点恰为边长是2的正方形的顶点,则椭圆的标准方程为()
A.+=1B.+y2=1
C.+=1D.+=1
解析:选C由条件可知b=c=,a=2,所以椭圆的标准方程为+=1.故选C.
6.已知F1,F2分别是椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点,若椭圆C上存在点P,使得线段PF1的中垂线恰好经过焦点F2,则椭圆C离心率的取值范围是()
A. B.
C. D.
解析:选C如图所示,线段PF1的中垂线经过F2,|PF2|=|F1F2|=2c,即椭圆上存在一点P,使得|PF2|=2c.a-c≤2c≤a+c.e=.
[B题——
1.(2019·武汉模拟)曲线+=1与曲线+=1(k<9)的()
A.长轴长相等 B.短轴长相等
C.离心率相等 D.焦距相等
解析:选D曲线+=1表示焦点在x轴上的椭圆,其长轴长为10,短轴长为6,焦距为8,离心率为.曲线+=1(k<9)表示焦点在x轴上的椭圆,其长轴长为2,短轴长为2,焦距为8,离心率为.对照选项,知D正确.故选D.
2.(2019·德阳模拟)设P为椭圆C:+=1上一点,F1,F2分别是椭圆C的左、右焦点,且PF1F2的重心为点G,若|PF1||PF2|=34,那么GPF1的面积为()
A.24 B.12
C.8 D.6
解析:选CP为椭圆C:+=1上一点,|PF1||PF2|=34,|PF1|+|PF2|=2a=14,|PF1|=6,|PF2|=8,又|F1F2|=2c=2=10,易知PF1F2是直角三角形,SPF1F2=|PF1|·|PF2|=24,
PF1F2的重心为点G,S△PF1F2=3SGPF1,GPF1的面积为8,故选C.
3.斜率为1的直线l与椭圆+y2=1相交于A,B两点,则|AB|的最大值为()
A.2B.
C. D.
解析:选C设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),直线l的方程为y=x+t,
由消去y,得5x2+8tx+4(t2-1)=0,
则x1+x2=-t,x1x2=.
|AB|=|x1-x2|
=·
=·
=·,
当t=0时,|AB|max=.4.(2019·贵阳摸底)P是椭圆+=1(a>b>0)上的一点,A为左顶点,F为右焦点,PFx轴,若tanPAF=,则椭圆的离心率e为()
A.B.
C. D.
解析:选D不妨设点P在第一象限,因为PFx轴,所以xP=c,将xP=c代入椭圆方程得yP=,即|PF|=,则tanPAF===,结合b2=a2-c2,整理得2c2+ac-a2=0,两边同时除以a2得2e2+e-1=0,解得e=或e=-1(舍去).故选D.
5.(2019·长郡中学选拔考试)已知椭圆C:+=1(a>b>0)与圆D:x2+y2-2ax+a2=0交于A,B两点,若四边形OADB(O为原点)是菱形,则椭圆C的离心率为()
A.B.
C. D.
解析:选B由已知可得圆D:(x-a)2+y2=a2,圆心D(a,0),则菱形OADB对角线的交点的坐标为,将x=代入圆D的方程得y=±,不妨设点A在x轴上方,即A,代入椭圆C的方程可得+=1,所以a2=b2=a2-c2,解得a=2c,所以椭圆C的离心率e==.
6.(2019·沙市中学测试)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,双曲线x2-y2=1的渐近线与椭圆C有4个交点,以这4个交点为顶点的四边形的面积为8,则椭圆C的方程为()
A.+=1B.+=1
C.+=1D.+=1
解析:选C由题意知双曲线x2-y2=1的渐近线方程为y=±x,由椭圆的对称性可知以这4个交点为顶点的四边形是正方形,由四边形的面积为8,知正方形的边长为2,所以点(,)在椭圆上,所以+=1.
又椭圆的离心率为,
所以=,所以a2=2b2.
由得a2=6,b2=3,所以椭圆C的方程为+=1.故选C.
7.(2019·安阳模拟)已知F1,F2分别是椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,P为椭圆上一点,且·(+)=0(O为坐标原点),若||=||,则椭圆的离心率为()
A.-B.
C.-D.
解析:选A以OF1,OP为邻边作平行四边形,根据向量加法的平行四边形法则,由·(+)=0知,此平行四边形的对角线垂直,即此平行四边形为菱形,||=||,F1PF2是直角三角形,即PF1PF2.设|PF2|=x,则|PF1|=x,结合椭圆的性质和三角形勾股定理可得e===-.故选A.
8.(2019·西宁复习检测)在平面直角坐标系xOy中,P是椭圆+=1上的一个动点,点A(1,1),B(0,-1),则|PA|+|PB|的最大值为()
A.5 B.4
C.3 D.2
解析:选A椭圆的方程为+=1,a2=4,b2=3,c2=1,B(0,-1)是椭圆的一个焦点,设另一个焦点为C(0,1),如图所示,根据椭圆的定义知,|PB|+|PC|=4,|PB|=4-|PC|,|PA|+|PB|=4+|PA|-|PC|≤4+|AC|=5.
9.已知点P是椭圆+=1(x≠0,y≠0)上的动点,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,O是坐标原点,若M是F1PF2的平分线上一点,且·=0,则||的取值范围是()
A.[0,3) B.(0,2)
C.[2,3) D.(0,4]解析:选B如图,延长F1M交PF2的延长线于点G.
·=0,⊥.
又MP为F1PF2的平分线,
|PF1|=|PG|,且M为F1G的中点.
O为F1F2的中点,OM綊F2G.
|F2G|=||PF2|-|PG||=||PF1|-|PF2||,
||=|2a-2|PF2||=|4-|PF2||.
4-2<|PF2|<4或4<|PF2|<4+2,
||∈(0,2).
10.已知F1(-c,0),F2(c,0)为椭圆+=1的两个焦点,P在椭圆上且满足·=c2,则此椭圆离心率的取值范围是()
A. B.
C. D.
解析:选B设P(x,y),则+=1,y2=b2-x2,-a≤x≤a,=(-c-x,-y),=(c-x,-y).
所以·=x2-c2+y2=x2+b2-c2=x2+b2-c2.
因为-a≤x≤a,所以b2-c2≤·≤b2.
所以b2-c2≤c2≤b2.
所以2c2≤a2≤3c2.
所以≤≤.故选B.
11.设e是椭圆+=1的离心率,且e=,则实数k的值是________.
解析:当k>4时,有e==,解得k=;当0<k<4时,有e==,解得k=.故实数k的值为或.
答案:或
12.(2019·湖北稳派教育联考)已知椭圆+=1(a>b>0)的半焦距为c,且满足c2-b2+ac<0,则该椭圆的离心率e的取值范围是________.
解析:c2-b2+ac<0,c2-(a2-c2)+ac<0,即2c2-a2+ac<0,2-1+<0,即2e2+e-1<0,解得-1<e<.又0<e<1,0<e<.椭圆的离心率e的取值范围是.
答案:
13.如图,椭圆的中心在坐标原点O,顶点分别是A1,A2,B1,B2,焦点分别为F1,F2,延长B1F2与A2B2交于P点,若B1PA2为钝角,则此椭圆的离心率的取值范围为______.
解析:设椭圆的方程为+=1(a>b>0),B1PA2为钝角可转化为,所夹的角为钝角,则(a,-b)·(-c,-b)<0,即b2<ac,则a2-c2<ac,故2+-1>0,即e2+e-1>0,解得e>或e<,又0<e<1,所以<e<1.
答案:
14.(2019·辽宁联考)设F1,F2分别是椭圆+=1的左、右焦点,P为椭圆上任一点,点M的坐标为(6,4),则|PM|+|PF1|的最大值为________.
解析:在椭圆+=1中,a=5,b=4,c=3,所以焦点坐标分别为F1(-3,0),F2(3,0).根据椭圆的定义得|PM|+|PF1|=|PM|+(2a-|PF2|)=10+(|PM|-|PF2|).
|PM|-|PF2|≤|MF2|,当且仅当P在直线MF2上时取等号,当点P与图中的点P0重合时,有(|PM|-|PF2|)max==5,此时得|PM|+|PF1|的最大值,为10+5=15.
答案:15
15.(2019·武汉调研)设O为坐标原点,动点M在椭圆C:+y2=1(a>1,a)上,过O的直线交椭圆C于A,B两点,F为椭圆C的左焦点.
(1)若FAB的面积的最大值为1,求a的值;
(2)若直线MA,MB的斜率乘积等于-,求椭圆C的离心率.
解:(1)SFAB=|OF|·|yA-yB|≤|OF|==1,所以a=.
(2)由题意可设A(x0,y0),B(-x0,-y0),M(x,y),则+y2=1,+y=1,
kMA·kMB=·====-=-,
所以a2=3,所以a=,所以c==,
所以椭圆的离心率e===.
16.(2019·广东七校联考)已知动点M到定点F1(-2,0)和F2(2,0)的距离之和为4.
(1)求动点M的轨迹C的方程;
(2)设N(0,2),过点P(-1,-2)作直线l,交C于不同于N的两点A,B,直线NA,NB的斜率分别为k1,k2,求k1+k2的值.
解:(1)由椭圆的定义,可知点M的轨迹是以F1,F2为焦点,4为长轴长的椭圆.由c=2,a=2,得b=2.故动点M的轨迹C的方程为+=1.
(2)当直线l的斜率存在时,设其方程为y+2=k(x+1),
由得(1+2k2)x2+4k(k-2)x+2k2-8k=0.Δ=[4k(k-2)]2-4(1+2k2)(2k2-8k)>0,则k>0或k<-.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-,x1x2=.
从而k1+k2=+==2k-(k-4)=4.
当直线l的斜率不存在时,得A,B.所以k1+k2=4.
综上,恒有k1+k2=4.
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