专题强化四 直线与椭圆的位置关系必刷30道题-2022-2023学年高二数学《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破系列(人教A版2019选择性必修第一册).docx
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1、专题强化四:直线与椭圆的位置关系必刷 30 道题 一、单选题 1如图,椭圆222:104xyMaa 的左顶点为 AO,为坐标原点,BC、两点在 M 上,若四边形OABC 为平行四边形,且45OAB,则 a 的值为()A2 3B2 2C4D 132设椭圆22:14xCy 的左右焦点为1F 2F,P 是椭圆C 上的动点,则下列结论正确的是()A离心率22e B|2PF的最大值为 3C12PF F 面积的最大值为2 3D12|PFPF的最小值为 23过点11,2M 的直线 l 与椭圆2222xy交于 A,B 两点,设线段 AB 中点为 M,设直线 l 的斜率为110kk,直线 OM 的斜率为2k,则
2、12k k 的值为()A12B2C 12D24已知椭圆222116xyb(04b)的左、右焦点分别为1F,2F,过1F 的直线交椭圆于,A B两点,若22BFAF的最大值为 10,则b 的值是()A 2B 6C2 2D2 35已知 P 为椭圆2212524xy 上任意一点,EF 为圆22:(1)4Nxy任意一条直径,则 PE PF的取值范围为()A8,12B12,20C12,32D32,406已知椭圆221043xyxy,其中1F、2F 为椭圆的左、右焦点,O 为坐标原点过1F 的直线 1l 与过2F 的直线 2l 交于点 N,线段1F N 的中点为 M,线段1F N 的垂直平分线 MP 与
3、2l 的交点 P(第一象限)在椭圆上,则 OM 的取值范围是()A0,1B0,3C1,3D1,27已知斜率为k 且不经过原点的直线l 与椭圆22:197xyC 相交于,A B两点,若 M 为线段 AB 的中点,且 M 在 y 轴上,则 k ()A 1B1C2D08已知椭圆22:194xyC 的左焦点为 F,点 M 在椭圆C 上且位于第一象限,O 为坐标原点,若线段MF 的中点 N满足0NF NO,则直线 MF 的方程为()A33 50 xyB22 50 xyC50 xyD250 xy9设12,F F 分别是椭圆22194xy 的左、右焦点,点 P 为椭圆上任意一点,则使得121PF PF 成立
4、的点 P 的个数为()A1B2C3D410若点 A,F 分别是椭圆22143xy 的左顶点和左焦点,过点 F 的直线交椭圆于 M,N 两点,记直线,AM AN 的斜率为12,k k,其满足12111kk,则直线 MN 的斜率为A2B 43C 65D 12 二、多选题 11已知椭圆221:1,2xCyF为C 的左焦点,直线 xm与C 交于,A B两点(点A 在第一象限),直线1AF 与椭圆C 的另一个交点为 E,则()A22e B当1m 时,1F AB 的面积为22C11112 2AFEFD1F AB 的周长的最大值为3 212椭圆22:14xCy 的左、右焦点分别为1F,2F,O 为坐标原点,
5、则以下说法正确的是()A过点2F 的直线与椭圆C 交于,A B两点,则1ABF 的周长为 8B椭圆C 上不存在点 P,使得120PF PFC直线 22210mxym 与椭圆C 恒有公共点D P 为椭圆C 上一点,Q为圆221xy 上一点,则点 P,Q的最大距离为 313已知椭圆2222:1(0)xyCabab的左,右两焦点分别是1F,2F,其中122F Fc.直线:Rl yk xck与椭圆交于 A,B 两点.则下列说法中正确的有()A2ABF的周长为4aB当0k 时,若 AB 的中点为 M,则22OMbkkaC若212=3AF AFc,则椭圆的离心率的取值范围是5 1,52D若223bca,则
6、椭圆的离心率12e 14椭圆22:14xCy 的左、右焦点分别为1F,2F,O 为坐标原点,以下说法正确的是()A椭圆 C 的离心率为 12B椭圆 C 上存在点 P,使得120PF PFC过点2F 的直线与椭圆 C 交于 A,B 两点,则1ABF 的周长为 8D若 P 为椭圆22:14xCy 上一点,Q 为圆221xy 上一点,则点 P,Q 的最大距离为 215已知椭圆222:124xyCaa 的焦点为1F、2F,点 2,3A在椭圆C 的内部,点 M 在椭圆C 上,则()A4a B椭圆C 的离心率的取值范围为30,2C存在点 M 使得12MFMFD221232MFMF16已知 F 为椭圆 C:
7、221168xy 的左焦点,直线 l:=y kx 0k 与椭圆 C 交于 A,B 两点,AEx轴,垂足为 E,BE 与椭圆 C 的另一个交点为 P,则()A8AFBFB14AFBF的最小值为 2C直线 BE 的斜率为 12 kDPAB为钝角 三、填空题 17过点2,1M的直线l 与椭圆221168xy 相交于,A B两点,且 M 恰为,A B中点,则直线l 的方程为_.18已知椭圆的方程为22143xy,左、右焦点分别为1F,2F,经过点1F 的一条直线与椭圆交于 A,B 两点.若直线AB 的倾斜角为 4,则弦长 AB 为_.19已知椭圆 E:2212xy 的左焦点为 F,过点 P(2,t)作
8、椭圆 E 的切线 PA、PB,切点分别是 A、B,则三角形ABF 面积最大值为_.20已知椭圆22221(0)xyabab的离心率为33,过椭圆的右焦点且斜率为 12 的直线与椭圆交于 AB,两点,则AOB(其中O 为原点)的形状为_.21如图,A、B 为椭圆222210 xyabab 的两个顶点,过椭圆的右焦点 F 作 x 轴的垂线与其交于点 C,若 ABOC(O为坐标原点),则直线 AB 的斜率为_.22已知椭圆22:14xCy,过点(0,4)D的直线l 与椭圆C 交于不同两点,M N(M 在,D N 之间),有以下四个结论:若 DNDM,则 的取值范围是513;若 A 椭圆C 的右顶点,
9、且MAN的角平分线是 x 轴,则直线l 的斜率为 2;若以 MN 为直径的圆过原点O,则直线l 的斜率为 2 5;若2xxyy,椭圆C 变成曲线 E,点,M N 变成,M N,曲线 E 与 y 轴交于点,P Q,则直线 PN与QM 的交点必在一条定直线上.其中正确的序号是_.23已知点1,0Q在椭圆 C:2212yx 上,过点,0P m作直线交椭圆 C 于点,A BABQ的垂心为T,若垂心T在 y 轴上则实数m 的取值范围是_24已知椭圆221164xy 的左顶点为 A,过 A 作两条弦 AM、AN 分别交椭圆于 M、N 两点,直线 AM、AN 的斜率记为12,k k,满足122kk ,则直线
10、 MN 经过的定点为_ 四、解答题 25已知椭圆2222:10 xyCabab的左、右焦点分别为1F、2F,离心率为33,过点1F 的直线l 交椭圆C 于 A,B 两点,AB 的中点坐标为12 4,77(1)求椭圆C 的标准方程;(2)求2AF B 的面积26已知椭圆2222:1(0)xyEabab的左,右焦点分别为12,F F,且12,F F 与短轴的两个端点恰好为正方形的四个顶点,点23,22P在 E 上(1)求 E 的方程;(2)过点2F 作互相垂直的两条直线分别交 E 于点 A,B 和 C,D,求四边形 ACBD面积的取值范围.27已知椭圆C:22221xyab(0ab)的左右焦点分别
11、为1,0Fc,2,0F c,,M N 分别为左右顶点,直线l:1xty 与椭圆C 交于,A B两点,当3t3 时,A 是椭圆的上顶点,且12AF F的周长为6(1)求椭圆C 的方程;(2)设直线,AM BN 交于点Q,证明:点Q在定直线上(3)设直线,AM BN 的斜率分别为12,k k,证明:12kk 为定值28已知椭圆2222:1(0)xyEabab的左右焦点分别为12,F F,下顶点为 M,直线2MF 与 E 的另一个交点为 P,连接1PF,若1PMF 的周长为4 2,且12PF F的面积为313b.(1)求椭圆 E 的标准方程;(2)若直线:1l ykxm m 与椭圆 E 交于,A B
12、两点,当m 为何值时,MAMB恒成立?29已知点 B A、分别是椭圆22:143xy 的左、右顶点,过的右焦点 F 作直线l 交于,M N 两点,(1)设直线,AM AN BM 的斜率分别为123,k k k,求12k k 和23kk 的值;(2)若直线,AM AN 分别交椭圆的右准线于,P Q 两点,证明:以 PQ 为直径的圆经过定点.30如图,已知椭圆 E 的右焦点为()2 1,0F,P,Q为椭圆上的两个动点,2PQF 周长的最大值为 8.()求椭圆 E 的标准方程;()直线l 经过2F,交椭圆 E 于点 A,B,直线m 与直线l 的倾斜角互补,且交椭圆 E 于点 M,N,24MNAB,求
13、证:直线m 与直线l 的交点T 在定直线上.参考答案:1A【分析】由题意可得直线OC 的方程为:=y x,联立222=+=14y xxya,解得:Cx,同理联立222=+=14y x axya,解得Bx 根据|OACBa,即CBxxa化简即可得出【详解】四边形OABC 为平行四边形,45OAB,直线OC 的方程为:=y x,联立222=+=14y xxya,解得:224Caxa,同理联立222=+=14y x axya,化为:223424240axa xaa即 23440axaaxa,解得3244Baaxa,|OACBa,3222444aaaaaa,解得212a,即2 3a,故选:A2D【分析
14、】根据椭圆方程求出 a、b、c,即可判断 A,设(,)P x y 根据二次函数的性质判断 BD,由1 21|22PF FSyc判断 C.【详解】因为椭圆22:14xCy,所以24a,21b ,所以2a,1b ,223cab,所以13,0F,23,0F,32cea,故 A 错误;设(,)P x y,所以23,PFxy,所以222222223343312 3434443xxPFxyxxx,因为 22x,所以当2x 时,22max74 3PF,即2 max23PF,故 B 错误;因为1 211|2|2 33|22PF FSycyy,又 11y 剟,所以当1y 时,即 P 在短轴的顶点时12PF F面
15、积的取得最大值,1 2max3 13PF FS,故 C 错误;对于 D:22212322214xPFPFPOxy,因为 22x,所以231144x,所以1224PFPF,故 D 正确;故选:D3A【分析】假设出 A,B 两点坐标,代入椭圆方程,两式相减求出1k,已知 M 坐标求出2k,最后相乘即可得出答案.【详解】设 11,A x y,22,B xy,联立方程22112222+2=2+2=2xyxy两式相减得1212112122()xxyykyyxx,所以11k ,212k ,121=2k k.故选:A4D【分析】根据椭圆的几何性质求解.【详解】2222416,16BFAFABaBFAFAB,
16、根据椭圆的几何性质可知,当 ABx轴时,AB 有最小值,此时22BFAF的最大值为 10,此时在222116xyb 中,令,xc 则24by ,所以2min264bAB,所以b 的值是2 3.故选:D.5C【分析】由题意可得圆心(1,0)N恰好是椭圆的右焦点,将 PE PF化简得24NP,由椭圆的性质可知,NPac ac,从而可求出 PE PF的取值范围【详解】由2212524xy,得2225,24ab,则5,2 6,1abc,圆22:(1)4Nxy的圆心(1,0)N恰好是椭圆的右焦点,圆的半径为 2,因为 PE PFNENPNFNP2NE NFNPNENFNP2cos0NENFNP 24NP
17、 ,因为 P 为椭圆2212524xy 上任意一点,N 为椭圆的右焦点,所以,NPac ac,即4,6NP,所以216,36NP,所以2412,32NP,所以 PE PF的取值范围为12,32,故选:C6A【分析】根据椭圆的定义、三角形的中位线、线段的中垂线对 OM 转化,用点 P 的坐标表示,通过点 P 在第一象限的范围即可求得.【详解】如图所示,因为点 P 在 y 轴右边,因为 PM 是1F N 的垂直平分线,所以1FMMN,由中位线定理可得212OMF N,设点 0000,0,0P x yxy,由两点间的距离公式得,()()()20222222220100000212xac xPFxcy
18、xcbcxaa exa=+=+-=+=+,同理可得20PFaex,又 PM 是1F N 的垂直平分线,所以1PFPN,即221202F NPNPFPFPFex,且12F F N 中OM 是中位线,所以2012OMF Nex,在椭圆中01,022ex=,所以01OM.故选:A7D【分析】根据中点弦的问题求解即可.【详解】解:设 11,A x y,22,B xy,00(,)M xy,所以,22112222197197xyxy,两式相减得22221212097xxyy,所以,12121212097xxxxyyyy若 M 在 y 轴上,则120 xx因为l 不经过原点,所以120yy,所以120yy,
19、12120yykxx故选:D8D【分析】设椭圆C 的右焦点为1F,利用中位线和向量垂直得1MFMF,从而得到点 M 为圆和椭圆的公共点,求出点 M 的坐标,计算直线 MF 的斜率,利用点斜式方程可得答案.【详解】设椭圆C 的右焦点为1F,(,)M x y(0,0 xy),0NF NO,NFNO,,N O分别是 MF 和1FF 的中点,1MFMF,由已知可得(5,0)F,1(5,0)F,(5,)(5,)0 xyxy,即225xy,由22221945xyxy得3 5 4 5(,)55M,4 51523 555MFk,直线 MF 的方程为1(5)2yx,即250 xy.故选:D.【点睛】本题考查椭圆
20、中的焦点三角形问题,考查方程思想、转化与化归思想,考查逻辑推理能力和运算求解能力,求解时注意坐标法的应用.9B【分析】设00,P xy,根据121PF PF 以及点 P 在椭圆上建立方程组,解得 P 坐标,即可知道点 P 的个数.【详解】设00,P xy,12,F F 分别为椭圆22194xy 的左、右焦点,点 P 为椭圆上任意一点,125,0,5,0FF,1002005,5,PFxyPFxy,121PF PF ,2000551xxy ,即22004xy,又00,P xy为椭圆上任意一点,2200194xy,联立得0002xy,或0002xy,使得121PF PF 成立的点 P 的个数为 2.
21、故选:B.10B【分析】根据直线 MN 斜率一定存在,设出直线方程,联立抛物线得到关于 x 的一元二次方程;由韦达定理表示出22121 2228412,4343kkxxx xkk;根据两个斜率满足12111kk,代入即可求得 k 的值【详解】点 A,F 分别是椭圆22143xy:的左顶点和左焦点所以椭圆的左焦点坐标为1,0F,左顶点坐标为 2,0A 由题意可知,直线 MN 的斜率一定存在,因为直线 MN 过椭圆左焦点,所以 MN 的直线方程可设为(1)yk x,1122,M x yN xy联立直线方程与椭圆方程22(1)143yk xxy,化简得2222438+412=0kxk xk所以221
22、21 2228412,4343kkxxx xkk 因为121212,22yykkxx代入12111kk,可得121212121212121223422221111x xxxxxxxyyk xk xk x xxx将22121 2228412,4343kkxxx xkk 代入22222222412823443431412814343kkkkkkkkk通过解方程可得43k 所以选 B【点睛】本题考查了直线与椭圆位置关系的综合应用,将直线方程与圆锥曲线方程联立,结合韦达定理解决相关问题是常见的方法,也是高考的重点难点,属于难题11AC【分析】对 A:由方程求,a b c,进而求cea;对 B:根据方程
23、结合题意运算求解;对 C:设直线1AF,利用两点间距离公式结合韦达定理运算求解;对 D:根据椭圆定义分析求解.【详解】由椭圆方程2212xy,得22 1 1c ,所以1,2ca,所以22cea,故 A 项正确;当1m 时,点121,2AF到 AB 的距离为 2,所以1F AB 的面积为 12222,故 B 项错误;因为点 A 在第一象限,所以直线1AF 的斜率一定存在,设直线1AF 的斜率为k,点 1122,A x yE xy,11,0F,则直线1:1AFyk x,联立方程22112yk xxy,得到22221 24220kxk xk22121222422,1212kkxxx xkk,11,A
24、 x y在椭圆上,则221112xy,即221112xy 22222111111112111222222xxAFxyxxx 同理12222EFx,于是111111222AFEFx1212121 222 221222242222xxxxxxx xx 2222222222242 42 4841 242248822421 21 2kkkkkkkkkkk222 442 222kk,故 C 项正确;设椭圆的右焦点为2F,当直线 xm经过椭圆的右焦点2F 时,1F AB 的周长为44 2a,如果不经过右焦点2F,则连接2AF,2BF,可知1F AB 的周长小于11224AFBFAFBFa,所以1F AB
25、的周长的最大值为4 2,故 D 项错误.故选:AC.12ACD【分析】根据椭圆的定义判断 A 正确;结合向量的数量积的坐标运算判断 B 错误;根据直线恒过定点以及点和椭圆的位置关系可知点在椭圆内,由此可判断 C 正确;结合两点间的距离公式可判断 D 正确.【详解】解:对于 A 选项:由椭圆的定义:121224AFAFBFBFa1ABF 的周长为:12112248AFBFABAFBFAFBFa,故 A 正确;对于 B 选项:设 P mn(,),则221(-22)4mnm,1(3,0)F,2(3,0)F1(3,)PFmn,2(3,)PFmn212(3)(3)0PF PFmmn 222314mnm
26、,解得2 62,23m 椭圆C 上存在点 P,使得120PF PF,故 B 错误;对于 C 选项:直线 22212(1)210mxymm xy 恒过定点11,2221111422,故该定点在椭圆内,过该定点的直线和椭圆一定有交点,故 C 正确;对于 D 选项:设11()P xy,则 P 点到圆221xy 的圆心的距离2211=+POxy222111=444 3yyy111y ,故max=2POmaxmax=+1=3PQPO,故 D 正确.故选:ACD13CD【分析】对于 A,A,B,F2三点共线,不能构成三角形.即可判断;对于 B,利用点差法求出22OMbkka.即可判断;对于 C,利用坐标运
27、算得到222223bccac,求出5 1,52e.即可判断;对于 D,由223bca,求出12e.即可判断;【详解】对于 A,当 k=0 时,直线 l:y=k(x+c)与椭圆的两交点 A,B 与 F2在一直线上,不能构成三角形.故 A 错误;对于 B,设 A(x1,y1),B(x2,y2),1212,22xxyyM,可得12121212,OMkyyyyxxkxx由2222112222221,1xyxyabab 作差得:2221222212yybxxa,则有121212122212222122OMyybkyyyyxxxxkxxa.故 B 错误;对于 C,22222221211=,AF AFxyc
28、bc ac,则有222223bccac,可得:5 1,52e.故 C 正确;对于 D,由223bca,即222320aacc,解得:2ac(12ac 舍去),所以12e.故 D 正确.故选:CD14BC【分析】求得椭圆 C 的离心率判断选项 A;求得满足条件的点 P 判断选项 B;求得1ABF 的周长判断选项 C;求得点 P,Q 的最大距离判断选项 D.【详解】对于选项 A,因为24a,21b ,所以24 13 c,即3c,所以椭圆 C 的离心率32cea,故 A 错误;对于选项 B,设点,P x y 为椭圆22:14xCy 上任意一点,则点 P 的坐标满足2214xy,且 22x,又1(3,
29、0)F,2(3,0)F,所以1(3,)PFxy,2(3,)PFxy,因此22221233313244 xxPF PFxxyx,令2123204xPF PF,可得2 62,23x ,故 B 正确;对于选项 C,由椭圆的定义可得121224AFAFBFBFa,因此1ABF 的周长为111122|48AFBFABAFBFAFBFa,故 C 正确;对于选项 D,设点(,)P x y 为椭圆22:14xCy 上任意一点,由题意可得点(,)P x y 到圆221xy 的圆心的距离22222|4443POxyyyy,因为 11y ,所以|2PO 则maxmax|14013PQPO ,故 D 错误故选:BC1
30、5ACD【分析】利用点 A 在椭圆C 的内部可求得 a 的取值范围,可判断 A 选项;利用椭圆的离心率公式可判断 B 选项;求出点 M 的轨迹方程,判断点 M 的轨迹与椭圆的公共点,可判断 C 选项;利用两点间的距离公式可判断 D 选项.【详解】对于 A 选项,由已知可得24314a ,可得216a,则4a ,A 对;对于 B 选项,椭圆C 的离心率为222224431,12ccaeaaaa,B 错;对于 C 选项,设1F、2F 分别为椭圆C 的左、右焦点,则 214,0Fa、224,0Fa,记24ca,设点,M x y,1,F Mxc y,2,F Mxc y,因为12MFMF,则222120
31、FM F Mxcy,所以,点 M 在圆2224xya上,联立222222414xyaxya可得2222804aaxa,即圆2224xya与椭圆C 有公共点,C 对;对于 D 选项,22222222122222MFMFxcxcyxyc222222222224222448482 423242aya yayaaaaa ,D 对.故选:ACD.16AC【分析】对于 A,利用椭圆与=y kx的对称性可证得四边形 AF BF为平行四边形,进而得到8AFBF;对于 B,利用 A 中的结论及基本不等式“1”的妙用即可得到14AFBF的最小值;对于 C,由题意设各点的坐标,再由两点斜率公式即可得到12BEkk;
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