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文档简介

专题01椭圆定义与性质及其综合问题

目录

第一部分研·考情精析锁定靶心高效备考

第二部分理·方法技巧梳理知识总结技巧与方法

第三部分攻·题型速解典例精析+变式巩固

【题型01】椭圆的定义和方程

【题型02】椭圆中的几何性质(光学性质)

【题型03】椭圆中的焦点三角形

【题型04】椭圆的离心率

【题型05】点差法(中点弦公式)

【题型06】定义法求轨迹方程(椭圆)

【题型07】利用定义求距离和、差的最值

【题型08】椭圆的离心率范围

【题型09】椭圆中的面积问题

【题型10】椭圆中的向量问题

【题型11】椭圆中的斜率问题

【题型12】椭圆中的图形问题

【题型13】椭圆中的定比分点

【题型14】椭圆中的定点、定线问题

第四部分练·决胜冲刺精选好题+通关训练

椭圆是高考数学解析几何核心考点,题型覆盖选择、填空、解答题,整体解析结合

占20—28分。考向聚焦四大核心:一是定义应用,常结合焦点三角形求周长、轨迹方程

或线段最值;二是标准方程求解,以待定系数法为主,需判断焦点位置;三是几何性质,

考向聚焦

离心率为必考重点,结合a,b,c关系求解;四是综合应用,直线与椭圆联立是解答题核心,

常与韦达定理、弦长、面积、定点定值等结合,难度中等偏上。复习需强化定义与性质

基础,熟练运算技巧。

椭圆解题的关键能力,一是定义活用能力,能快速用椭圆定义转化线段关系,破解焦

点三角形、轨迹问题。二是代数运算能力,熟练联立直线与椭圆方程,结合韦达定理简化

关键能力

计算,攻克弦长、面积等综合题。三是性质迁移能力,掌握a,b,c,e的关系,精准求解离心

率。四是数形结合能力,以形助数,快速定位最值、定点定值问题的突破口。

椭圆备考需立足基础,先吃透定义、标准方程及a、b、c、e的核心关系,熟练定义法、

待定系数法求轨迹方程。针对离心率、焦点三角形等高频考点,归纳解题模型,强化训练。

备考策略直线与椭圆综合题是难点,需熟练联立方程、活用韦达定理,掌握弦长、面积、定点

定值的解题套路,提升代数运算与数形结合能力。定期刷高考真题,总结易错点,规避计

算失误。

方法技巧01选填的常用方法

圆选填专题的解题方法可围绕定义、方程、性质、综合应用四大模块总结,核心思路是数形结合+代数运

算,具体如下:

1、定义法

核心是活用椭圆的第一定义(|PF1||PF2|2a2c),常用于求轨迹方程、焦点三角形的周长或边长最值。

2、待定系数法

求解椭圆标准方程的核心方法,分两步:

先判断焦点位置(x轴或y轴),设对应标准方程;

再结合已知条件(过定点、a,b,c关系、离心率等)列方程,解出a,b。

若焦点位置不确定,可设统一方程mx2ny21(m0,n0)简化计算。

3、离心率求解法

eb

离心率e1()2,关键是建立a,b,c的齐次关系式:

aa

(1)几何法:结合焦点三角形、椭圆顶点、直线与椭圆位置关系,用勾股定理、余弦定理等推导;

c

(2)代数法:由已知条件转化为的方程,消去b(利用b2a2c2)。

a

4、焦点三角形解法

结合定义+余弦定理+面积公式:F1PF2

222

由定义得|PF1||PF2|2a,由余弦定理得|F1F2||PF1||PF2|2|PF1||PF2|cos;

1

面积公式:S|PF||PF|sinc|y|b2tan(ac)r,(r为焦点三角形内切圆半径)

21202

焦半径:|PF1|aex0,|PF2|aex0

xacos

5、椭圆参数方程:,其中为参数.

ybsin

6、中点弦公式

x2y2b2

(1)已知A,B是椭圆C:1(ab0)上的两个点,M为AB重点,则kk.

a2b2ABOMa2

x2y2

(2)已知M,N是椭圆C:1(ab0)(xa)上的两动点,P是椭圆上异于M,N的一点,

a2b2

b2

若M,N两点关于原点对称kk.

PMPNa2

7、焦半径倾斜式及焦比公式:过左焦点,倾斜角为的直线交椭圆于P,Q两点;

22|PF|

bb11

|PF1|,|QF1|,若,(1),则焦比公式:|ecos|.

accosaccos|QF1|1

方法技巧02解答题的常用方法

线与椭圆综合问题解法:

核心步骤是联立方程+韦达定理,适用于弦长、面积、定点定值、最值问题:

y

设直线方程(斜率存在设ykxm,斜率不存在设xx0),与椭圆方程联立,消去x或得一元二次方

程;

利用判别式0确定参数范围,由韦达定理得x1x2、x1x2;

1

(1)弦长和面积:弦长公式|AB|(1k2)[(xx)24xx],或面积公式S×底×高求解;

12122

(2)向量问题:利用点的坐标表示向量,包括直径所对的圆周角为直角进行向量数量积为零;

(3)斜率问题:利用点的坐标表示斜率,包括三点共线时利用斜率的差为零,角度相等时,角度的其中一

边平行于x或y时,将角度转化为倾斜角的关系,利用斜率的和,差,乘积为定值求解;

(4)图形问题:利用向量和斜率求解三角形的形状,包括:等腰,等边,直角,钝角三角形;平行四边形

对角线互相平分,利用中点坐标进行求解;矩形,菱形,正方形在平行四边形上进行垂直和长度的求解即

可.

(5)定点、定线问题:利用题目所给的翻译条件,构建等式,从而将直线ykxm中用k表示m即可证

明定点坐标;利用直线的交轨法,消参的方法,进行定直线的证明.

题型01椭圆的定义和方程

典|例|精|析

x2y2

典例1.已知曲线C:1,设p:2t3,q:曲线C是焦点在x轴上的椭圆,则p是q的()

6tt2

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

【答案】A

【分析】首先得到曲线C是焦点在x轴上的椭圆的充要条件是2t4,再进一步判断即可.

6t0

【详解】曲线C是焦点在x轴上的椭圆的充要条件是t20,即2t4.

6tt2

所以当2t3时,2t4成立,所以p是q的充分条件,

反之当2t4时,2t3不一定成立.所以p是q的充分不必要条件.

故选:A.

x2y2

典例2.已知F1,F2是椭圆1的两个焦点,P是该椭圆上的任意一点,则PF1PF2的最大值是()

259

A.9B.16

25

C.25D.

2

【答案】C

【分析】由椭圆的定义和基本不等式求解即可

【详解】根据椭圆的定义可知PF1PF210,

2

PFPF

根据基本不等式可知12,

PF1PF225

2

当且仅当PF1PF25时取等,

所以PF1PF2最大值为25,

故选:C.

混淆椭圆第一定义的条件,忽略2a2c,误判轨迹。设方程时忽视焦点位置,漏设mx2ny21的

统一形式。计算中混淆a,b,c关系,记错a2b2c2,离心率公式误用。

变|式|巩|固

x2y2

变式1.曲线C:1,则“1m3”是“曲线C表示椭圆”的()

m13m

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

【答案】B

【分析】根据椭圆的标准方程,曲线C表示椭圆求解m的取值范围,再根据充分条件、必要条件进行判断

即可.

m10

x2y2

【详解】若曲线C:1表示椭圆,则3m0,解得1m2或2m3,

m13m

m13m

则“1m3”是“曲线C表示椭圆”的必要不充分条件.

故选:B.

x2y2

变式2.已知椭圆C:1ab0的左、右焦点为F13,0,F23,0,且过右焦点F2的直线l交椭

a2b2

圆于A、B两点,AF1B的周长为20,则椭圆C的离心率为()

33

A.B.

105

43

C.D.

52

【答案】B

【分析】根据椭圆定义利用焦点三角形的周长列出方程,求出a5,根据焦点坐标求出c3,即可求出离

心率.

【详解】因为AF1B的周长为20,所以ABAF1BF1AF2BF2AF1BF120,

由椭圆定义可知:4a20,即a5,

c3

又因为c3,所以椭圆C的离心率为.

a5

故选:B.

22

xy22

变式3.已知F1,F2是椭圆C:1的两个焦点,点P在C上,则PFPF的取值范围是()

4312

A.1,16B.4,10

C.8,10D.8,16

【答案】C

22222

【分析】根据椭圆定义得到r1r24,将PF1PF2整理为2r128,然后根据r1范围求PF1PF2

得范围即可.

22222

【详解】设PF1r1,PF2r2,则r1r22a4,PF1PF2r14r12r128,又

22

,所以当时,22,当时,

1acr1ac3r12PF1PF28r13PF1PF210.

minmax

故选:C.

题型02椭圆中的几何性质(光学性质)

典|例|精|析

π

典例1.如图所示,用一个与圆柱底面成0角的平面截圆柱,截口曲线是一个椭圆,F1,F2为

2

π

该椭圆的焦点,P为椭圆上任意一点.若圆柱的底面圆半径为1,,则下列结论不正确的是()

3

A.椭圆的长轴长为4

3

B.椭圆的离心率为

2

C.满足F1PF290的点P共有4个

D.PF1PF2的最大值为8

【答案】D

【分析】根据给定图形,求出椭圆长、短半长轴a、b,再逐项计算、判断作答.

【详解】设椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,半焦距为c,

椭圆长轴在圆柱底面上的投影为圆柱底面圆直径,

π2

则由截面与圆柱底面成锐二面角,得2a4,故A选项正确;

3cos

c3

显然a2,2b2,解得b1,则ca2b23,离心率e,故B选项正确;

a2

以椭圆的对称中心O为圆心,3为半径作圆,由bc,可知与椭圆有4个交点,所以满足F1PF290的

点P共有4个,故C选项正确;

由椭圆定义,可得PF1PF22a4,根据不等式,可得PF1PF22PF1PF2,解得PF1PF24,

当且仅当PF1PF22时,PF1PF2取得最大值4,故D选项错误.

故选:D.

典例2.如图,一种电影放映灯的反射镜面是旋转椭圆面(椭圆绕其对称轴旋转一周形成的曲面)的一部

分,过对称轴的截口BAC是椭圆的一部分,灯丝位于椭圆的一个焦点F1上,片门位于另一个焦点F2上,由

9

椭圆一个焦点F1发出的光线,经过旋转椭圆面反射后集中到另一个焦点F.已知BFFF,BF,

211215

AF11,则光从焦点F1出发经镜面反射后到达焦点F2经过的路径长为()

A.5B.10C.6D.9

【答案】B

9

【分析】根据椭圆的定义可得光从焦点F出发经镜面反射后到达焦点F经过的路径长为2a,再根据BF,

1215

AF11,求出a即可得解.

【详解】图,以F1F2的中点为坐标原点建立平面直角坐标系,

x2y2

设椭圆的方程为1ab0,F1c,0,

a2b2

c2y2b2

当xc时,1,解得y,

a2b2a

9b29

因为BF1F1F2,BF1,所以,

5a5

9

所以b2a2c2a,①

5

又因AF11,

所以ac1,②

由①②解得a5,

所以光从焦点F1出发经镜面反射后到达焦点F2经过的路径长为2a10.

故选:B.

c

一是混淆a,b,c的关系,记错b2a2c2,或把离心率e与双曲线公式混淆;二是忽略离心率范

a

围0e1,计算后未验证取值合理性。三是几何性质应用时,误将椭圆顶点、焦点坐标写反,尤其焦点

在y轴上的方程,易把a2,b2位置弄混。四是光学性质理解偏差,不清楚“从一焦点发出的光线经椭圆反

射后必过另一焦点”的本质,无法结合定义解决反射类轨迹问题。

变式1.若椭圆C的中心为坐标原点、焦点在y轴上;顺次连接C的两个焦点、一个短轴顶点构成等边三角

形,顺次连接C的四个顶点构成四边形的面积为43,则C的方程为()

y2x2y2y2

A.1B.1

4362

y2x2y2x2

C.1D.1

8486

【答案】A

a2c

1

【分析】由题可知,2a2b43,解之即可得a和b的值,从而求得椭圆的方程;

2

222

abc

y2x2

【详解】设椭圆的标准方程为1(ab0),

a2b2

a2c

1

由题可知,2a2b43,解得a2,b3,

2

222

abc

y2x2

故椭圆的标准方程为1.

43

故选:A.

变式2.法国数学家加斯帕尔·蒙日发现:与椭圆相切的两条垂直切线的交点的轨迹是以椭圆中心为圆心的

x2y2

圆.我们通常把这个圆称为该椭圆的蒙日圆.已知椭圆C:1(ab0)的蒙日圆方程为

a2b2

x2y2

x2y2a2b2,现有椭圆C:1的蒙日圆上一个动点M,过点M作椭圆C的两条切线,与该蒙日

a216

圆分别交于P,Q两点,若MPQ面积的最大值为34,则椭圆C的长轴长为()

A.32B.42

C.62D.82

【答案】C

【分析】由题意可知PQ为圆x2y2a216的一条直径,利用勾股定理得出

222

MPMQPQ4(a216),再利用基本不等式即可求即解.

【详解】椭圆C的蒙日圆的半径为a2b2a216.

因为MPMQ,所以PQ为蒙日圆的直径,

222

所以PQ2a216,所以MPMQPQ4(a216).

22

MPMQ

因为MPMQ2(a216),当MPMQ2a216时,等号成立,

2

1

所以MPQ面积的最大值为:MPMQa216.

2

由MPQ面积的最大值为34,得a21634,得a32,

故椭圆C的长轴长为62.

故选:C

变式3.椭圆、双曲线、抛物线这些圆锥曲线都有焦点.焦点,顾名思义,就是光线的聚集点,这说明圆

锥曲线与光有着紧密的联系,圆锥曲线具有丰富的光学性质.例如,从椭圆的一个焦点发出的光线经过椭

x2y2

圆反射后会经过另外一个焦点,设F1,F2分别是椭圆1ab0的左、右焦点,从焦点F1发出的

a2b2

光线先后经过椭圆上的A,B两点反射后回到焦点F1.若AF1F1F2,ABBF1,则椭圆的离心率为()

12

A.B.

33

173173

C.D.

42

【答案】D

【分析】根据已知条件,设出BF1m,写出其他线段的代数式,利用三角形相似,得出关于a,b,c的关系式,

进而求出离心率.

【详解】如图,由题意知AF1F1F22c,

所以AF22aAF12a2c.

设BF1m,所以BF22am,

又ABBF1,所以2a2c2amm,

得m2ac,所以BF12ac,BF2c.

方法一:对于等腰三角形AF1F2和ABF1,因为F2AF1F1AB,

AFAF

△∽△212a2c2c

故AF1F2ABF1,故,即,

F1F2BF12c2ac

化简得c23ac2a20,

173

即e23e20,解得e(负数舍去).

2

方法二:易知cosAF2F1cosBF2F10,

22222

2a2c2c2c2cc22ac

则有0.

22a2c2c22cc

173

化简得:c23ac2a20,即e23e20,解得e(负数舍去).

2

故选:D.

题型03椭圆的焦点三角形

典|例|精|析

x2y2

典例1.已知椭圆C:1ab0的左、右焦点分别为F1,F2,过原点的直线与C交于P,Q两点,

a2b2

1

PFQF0,且△PFQ的面积为a2,则C的离心率是()

1122

23

A.B.

22

13

C.D.

23

【答案】A

2

【分析】依题意可得PF1QF1,根据对称性可知四边形PF1QF2为矩形,从而得到PF1PF2a,再由椭

圆的定义PF1PF22a,即可求出PF1、PF2,再在RtPF1F2中利用勾股定理得到a、c的关系,即可

求出离心率.

【详解】不妨假设P在第一象限,因为PF1QF10,所以PF1QF1.由图形的对称性知四边形PF1QF2为矩

形,

11

因为△PFQ的面积为a2,所以PFF的面积为a2,

22122

11

所以PFPFa2,即PFPFa2.

212212

又因为PF1PF22a,所以PF1a,PF2a,

△22222c2

在RtPF1F2中,aa(2c),则a2c,所以e.

a2

故选:A.

22

典例2.(多选)设F1,F2为椭圆C:x2y2的左,右焦点,P为椭圆C上一点且在第一象限.若PF1F2的

面积为14,则下列说法正确的是()

4

A.PF1F2的周长为222B.以F1F2为直径的圆经过点P

114

.点的坐标为.直线的斜率为14

CP,DPF1

246

【答案】ACD

【分析】先将椭圆方程转化为标准方程,求出a、b、c的值,再根据椭圆定义、三角形面积公式、圆的标准

方程、直线斜率公式逐一分析选项即可.

x2

【详解】已知椭圆C的方程为x22y22,两边同时除以2可得y21,

2

22222

由此,a2,a2,b1,b1,cab1,c1,F1F22c2;

对于A,根据椭圆的定义,椭圆上任意一点到两焦点距离之和等于2a,

因此PF1F2的周长为F1F2PF1PF22c2a222,选项A正确;

对于B,设点P的坐标为(xp,yp)(xp0,yp0),

1114

则SFFy2yy,

PF1F2212p2pp4

222

14xp142xp14xp121

将y代入椭圆方程得()1,1,,xp,

p424216284

11114

解得xp或xp(舍),因此点P的坐标为(,),

2224

22

F1,F2两点的中点为原点O,可得以F1F2为直径的圆的方程为xy1,

11411411418

将P的坐标(,)代入圆的方程的左边得()2()21,

242441616

因此以F1F2为直径的圆不经过点P,选项B错误;

114

对于C,由选项B的分析过程可得点P的坐标为,,选项C正确;

24

114

对于D,点P的坐标为(,),点F1的坐标为(1,0),

24

1414

0

14

则直线PF的斜率为44,选项D正确.

113

(1)6

22

故选:ACD.

1

公式混淆:记混面积公式,误用S|PF||PF|sin,或记错简洁公式S=b2tan的形式,漏掉

2122

b2或写错半角关系。

条件遗漏:计算时忽略椭圆定义|PF1||PF2|2a与余弦定理的结合,无法由角度推导出

|PF1||PF2|的值。

参数混用:将椭圆中b2a2c2与双曲线的b2c2a2混淆,代入数值时出错,导致面积计算结果

偏差。

22

xy△

变式1.设F1,F2为椭圆C:1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限,若MF1F2为等腰三角

3620

形,则MF1F2的面积为()

A.315B.12

C.415D.16

【答案】C

【分析】由椭圆标准方程可得a6,b25,c4,根据题意得MF1F1F22c或MF2F1F22c,结

合图形,利用椭圆的定义求出MF1F2的三边长,即可求得其面积

x2y2

【详解】由椭圆C:1可得a6,b25,c4,

3620

因M为C上一点且在第一象限,则MF1MF2

由MF1F2为等腰三角形,则可得MF1F1F22c或MF2F1F22c,

当MF1F1F22c8时,MF22aMF11284,

1

此时△MFF的面积为:48222415;

122

当MF2F1F22c8时,MF12aMF21284MF2,不合题意,舍去.

综上,可得MF1F2的面积为415.

故选:C.

22

xyπ△

变式2.设椭圆1ab0的焦点为F1,F2,P是椭圆上的一点,且F1PF2,若F1PF的外接

a2b23

圆和内切圆的半径分别为R,r,当R3r时,椭圆的离心率为()

13

A.B.

25

45

C.D.

53

【答案】B

【分析】先表示出F1PF的外接圆与内切圆半径,根据R3r构造齐次式,求椭圆的离心率.

【详解】如图:

2c

△2R23c

F1PF的外接圆半径:π.

sinR

33

tt2a

124

设,,所以2

PF1t1PF2t222π2t1t2b.

t1t22t1t2cos4c3

3

1π3

所以Sttsinb2.

F1PF221233

13b2

又S2a2cr,所以r.

F1PF223ac

2

23c3b2

由R3r得3b2cac.

3ac

又b2a2c2,所以5c22ac3a205c22ac3a20e15e30,

3

又e0,1,所以e.

5

故选:B

x2y2

变式3.(多选)设椭圆C:1的左、右焦点分别为F1,F2,坐标原点为O.若椭圆C上存在一

84

点P,使得OP7,则下列说法正确的有()

3

A.cosFPFB.PFPF5

12512

C.F1PF2的面积为2D.F1PF2的内切圆半径为21

【答案】ACD

【分析】根据已知求出P点坐标,根据两点间距离公式分布求出PF1,PF2,在F1PF2中利用余弦定理可判

定A,利用向量数量积公式可判定B,三角形面积公式可判定C,根据等面积法可判定D.

【详解】法1:由题意得a22,F1F22c2844,则F1(2,0),F2(2,0).

由对称性可设P(x0,y0)(x00,y00),|PF1|m,|PF2|n,F1PF2,

x2y2

001

x06

由84,解得,又F1(2,0),F2(2,0),

22y01

x0y07

所以m(62)2121146,n(62)2121146,

所以mn11461146112(46)25.

由椭圆的定义得mn2a42,

222

在F1PF2中,由余弦定理,得|F1F2|mn2mncos,

即42(mn)22mn2mncos(42)22525cos,

3

解得cos,故A正确;

5

3

PFPFmncos53,故B错误;

125

1132

F1PF2的面积为Smnsin51()2,故C正确;

F1PF2225

1

设F1PF2的内切圆半径为r,由F1PF2的面积相等,得S(mnFF)r,

F1PF2212

1

即2(424)r,解得r21,故D正确.

2

故选:ACD.

法2:设|PF1|m,|PF2|n,F1PF2.易知a22,c842,

22

由极化恒等式,得PF1PF2OP|OF1|743,故B错误;

2222

由中线长定理得mn2(OP|OF1|)22,由椭圆定义得mn2a42,

所以(mn)2m2n22mn222mn32,所以mn5,

PFPF3

所以cos12,故A正确;

mn5

34114

由cos,得sin1cos2,所以Smnsin52,故C正确;

55F1PF2225

1

设F1PF2的内切圆半径为r,由F1PF2的面积相等,得S(mnFF)r,

F1PF2212

1

即2(424)r,解得r21,故D正确.

2

故选:ACD.

题型04椭圆的离心率

典|例|精|析

x2y2

典例1.已知椭圆C:1ab0的左右焦点分别为F1,F2,过右焦点F2的直线与C交于A,B两点,

a2b2

且BF22F2A,BF1AB,则椭圆C的离心率为()

55

A.B.

34

32

C.D.

55

【答案】A

a

【分析】设AFx,得BF2x,AF2ax,BF2a2x,在BAF中由勾股定理得x,在BFF

22111312

中由勾股定理列方程可得答案.

【详解】

设,因为,所以,

AF2xBF22F2ABF22x

由椭圆的定义可得AF12ax,BF12a2x,

△222

因为BF1AB,在BAF1中由勾股定理得9x2a2x2ax,解得

a

x

3

4a2a

所以BF,BF,

1323

4216225

在BF1F2中由勾股定理得aa4c,从而可得e.

993

故选:A

c

一是公式混淆,误将椭圆离心率e记成双曲线离心率e1,忽略椭圆0e1的范围,计算后未

a

验证结果合理性。二是“a、b、c关系用错”,将椭圆中b2a2c2与双曲线的b2c2a2混淆,推导齐次

式时出错。三是几何条件转化失误,比如焦点三角形、直线与椭圆相切等场景,无法正确提炼出a与c

的比例关系。四是焦点位置判断失误,焦点在y轴时仍套用x轴椭圆的参数关系。

变|式|巩|固

x2y2

变式1.已知椭圆C:1ab0中F1,F2分别为C的左,右焦点,点P为椭圆图像上的一点,

a2b2

π

FPF,且PF,FF,PF成等比数列,则椭圆的离心率为()

1231122

11

A.B.

42

13

C.D.

33

【答案】B

2

【分析】由椭圆的定义可得,由PF1,F1F2,PF2等比数列,得到F1F2=PF2PF1,再由余弦定理,求出

离心率.

【详解】由椭圆的定义可得,PF2+PF1=2a,

22

再由PF1,F1F2,PF2等比数列,得到PF2PF1=F1F2=4c,

222

πPF2+PF1F1F21

由余弦定理,cosF1PF2cos==

32PF2PF12

2

2222

则PF2+PF1F1F23PF2PF1,故4a4c12c,

c1

即e.

a2

故选:B.

x2y2

变式2.已知椭圆C:1(ab0)的上顶点为A,左、右焦点分别为F1、F2,连接AF2并延长交

a2b2

椭圆C于

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