(3)紧扣定义是解题的一个基本出发点,涉及弦中点的问题常常用“点差法”解决,往往会更简单。
【举一反三】
椭圆+=1的离心率为,则k的值为( )
A.-21B.21C.-或21D.或21
【答案】C
热点题型三直线与椭圆的位置关系
例3.若F1、F2分别是椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,P是该椭圆上的一个动点,且|PF1|+|PF2|=4,|F1F2|=2。
(1)求出这个椭圆的方程;
(2)是否存在过定点N(0,2)的直线l与椭圆交于不同的两点A、B,使⊥(其中O为坐标原点)?
若存在,求出直线l的斜率k;若不存在,说明理由。
【解析】
(1)依题意,得2a=4,2c=2,所以a=2,c=,
∴b==1。
∴椭圆的方程为+y2=1。
∴Δ=(16k)2-4(1+4k2)×12=16(4k2-3)>0,得k2>。
①
x1+x2=-,x1x2=,∵⊥,∴·=0,
∴·=x1x2+y1y2
=x1x2+(kx1+2)(kx2+2)
=x1x2+k2x1x2+2k(x1+x2)+4
=(1+k2)x1x2+2k(x1+x2)+4
=(1+k2)·+2k+4
==0,∴k2=4。
②
由①②可知k=±2,所以,存在斜率k=±2的直线l符合题意。
【提分秘籍】
1.直线与椭圆位置关系判断的步骤
(1)联立直线方程与椭圆方程。
(2)消元得出关于x(或y)的一元二次方程。
(3)当Δ>0时,直线与椭圆相交;当Δ=0时,直线与椭圆相切;当Δ<0时,直线与椭圆相离。
2.直线与椭圆相交时的常见问题的处理方法
涉及问题
处理方法
弦长
根与系数的关系、弦长公式
(直线与椭圆有两交点)
中点弦或弦的中点
点差法(结果要检验)
【举一反三】
在直角坐标系xOy中,点P到两点(0,-)、(0,)的距离之和等于4,设点P的轨迹为C,直线y=kx+1与C交于A、B两点。
(1)写出C的方程;
(2)若⊥,求k的值。
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),其坐标满足
消去y并整理得(k2+4)x2+2kx-3=0。
其中Δ=4k2+12(k2+4)>0恒成立。
故x1+x2=-,x1x2=-。
若⊥,即x1x2+y1y2=0。
而y1y2=k2x1x2+k(x1+x2)+1,
于是x1x2+y1y2=---+1=0,
化简得-4k2+1=0,所以k=±。
1.【2016高考新课标1文数】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,则该椭圆的离心率为()
(A)(B)(C)(D)
【答案】B
【解析】如图,在椭圆中,,
在中,,且,代入解得
,所以椭圆的离心率为,故选B.
2.[2016高考新课标Ⅲ文数]已知为坐标原点,是椭圆:
的左焦点,分别为的左,右顶点.为上一点,且轴.过点的直线与线段交于点,与轴交于点.若直线经过的中点,则的离心率为()
(A)(B)(C)(D)
【答案】A
3.【2016高考新课标2文数】已知是椭圆:
的左顶点,斜率为的直线交与,两点,点在上,
.
(Ⅰ)当时,求的面积;
(Ⅱ)当时,证明:
.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ).
【解析】
(Ⅱ)将直线的方程代入得
.
由得,故.
由题设,直线的方程为,故同理可得.
由得,即.
设,则是的零点,,所以在单调递增.又,因此在有唯一的零点,且零点在内,所以.
4.【2016高考北京文数】(本小题14分)
已知椭圆C:
过点A(2,0),B(0,1)两点.
(I)求椭圆C的方程及离心率;
(Ⅱ)设P为第三象限内一点且在椭圆C上,直线PA与y轴交于点M,直线PB与x轴交于点N,求证:
四边形ABNM的面积为定值.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)见解析.
【解析】(Ⅰ)由题意得,,.
所以椭圆C的方程为.
又,
所以离心率.
令,得,从而.
所以四边形ABNM的面积
.
从而四边形ABNM的面积为定值.
5.【2016高考山东文数】(本小题满分14分)
已知椭圆C:
(a>b>0)的长轴长为4,焦距为2.
(I)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过动点M(0,m)(m>0)的直线交x轴与点N,交C于点A,P(P在第一象限),且M是线段PN的中点.过点P作x轴的垂线交C于另一点Q,延长线QM交C于点B.
(i)设直线PM、QM的斜率分别为k、k',证明为定值.
(ii)求直线AB的斜率的最小值.
【答案】(Ⅰ).(Ⅱ)(i)见解析;(ii)直线AB的斜率的最小值为.
(Ⅱ)(ⅰ)设,
由M(0,m),可得
所以直线PM的斜率,
直线QM的斜率.
此时.
所以为定值–3.
由,可得,
所以.
同理.
所以,
,
所以
由,可知k>0,
所以,等号当且仅当时取得.
此时,即,符号题意.
所以直线AB的斜率的最小值为.
6.【2016高考天津文数】(设椭圆()的右焦点为,右顶点为,已知,其中为原点,为椭圆的离心率.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设过点的直线与椭圆交于点(不在轴上),垂直于的直线与交于点,与轴交于点,若,且,求直线的斜率.
【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)
(Ⅱ)解:
设直线l的斜率为,则直线的方程为,
设,由方程组消去,
整理得,解得,或,
由题意得,从而,
由(Ⅰ)知,,设,有,,
由,得,所以,
解得,因此直线的方程为,
设,由方程组消去,解得,
在中,,
7.【2016高考四川文科】(本小题满分13分)
已知椭圆E:
的一个焦点与短轴的两个端点是正三角形的三个顶点,点在椭圆E上.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)设不过原点O且斜率为的直线l与椭圆E交于不同的两点A,B,线段AB的中点为M,直线OM与椭圆E交于C,D,证明:
.
【答案】
(1);
(2)证明详见解析.
【解析】
(Ⅰ)由已知,a=2b.
又椭圆过点,故,解得.
所以椭圆E的方程是.
(Ⅱ)设直线l的方程为,,
由方程组得,①
方程①的判别式为,由,即,解得.
由①得.
1.【2015高考广东,文8】已知椭圆()的左焦点为,则()
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】由题意得:
,因为,所以,故选C.
2.【2015高考福建,文11】已知椭圆的右焦点为.短轴的一个端点为,直线交椭圆于两点.若,点到直线的距离不小于,则椭圆的离心率的取值范围是()
A.B.C.D.
【答案】A
3.【2015高考浙江,文15】椭圆()的右焦点关于直线的对称点在椭圆上,则椭圆的离心率是.
【答案】
【解析】设关于直线的对称点为,则有,解得,所以在椭圆上,即有,解得,所以离心率.
4.【2015高考安徽,文20】设椭圆E的方程为点O为坐标原点,点A的坐标为,点B的坐标为(0,b),点M在线段AB上,满足直线OM的斜率为.
(Ⅰ)求E的离心率e;
(Ⅱ)设点C的坐标为(0,-b),N为线段AC的中点,证明:
MNAB.
【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)详见解析.
(Ⅱ)证:
由是的中点知,点的坐标为,可得.
又,从而有
由(Ⅰ)得计算结果可知所以,故.
5.【2015高考北京,文20】(本小题满分14分)已知椭圆,过点且不过点的直线与椭圆交于,
两点,直线与直线交于点.
(I)求椭圆的离心率;
(II)若垂直于轴,求直线的斜率;
(III)试判断直线与直线的位置关系,并说明理由.
【答案】(I);(II)1;(III)直线与直线平行.
【解析】
(Ⅰ)椭圆的标准方程为.
所以,,.
所以椭圆的离心率.
(Ⅱ)因为过点且垂直于轴,所以可设,.
直线的方程为.
令,得.
所以直线的斜率.
(Ⅲ)直线与直线平行.证明如下:
当直线的斜率不存在时,由(Ⅱ)可知.
又因为直线的斜率,所以.
当直线的斜率存在时,设其方程为.
设,,则直线的方程为.
令,得点.
,
所以.
所以.
综上可知,直线与直线平行.
6.【2015高考湖南,文20】(本小题满分13分)已知抛物线的焦点F也是椭圆
的一个焦点,与的公共弦长为,过点F的直线与相交于两点,与相交于两点,且与同向.
(I)求的方程;
(II)若,求直线的斜率.
【答案】(I);(II).
联立①②得,故的方程为。
(II)如图,设
因与同向,且,
所以,从而,即,于是
③
,⑤
将④、⑤代入③,得。
即
所以,解得,即直线的斜率为
7.【2015高考山东,文21】平面直角坐标系中,已知椭圆:
的离心率为,且点(,)在椭圆上.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设椭圆:
,为椭圆上任意一点,过点的直线交椭圆于两点,射线交椭圆于点.
(i)求的值;
(ii)求面积的最大值.
【答案】(I)