格物学 第三章 圆锥曲线的方程3.1 椭圆

椭圆的定义-3.1 椭圆知识点教师选题进阶自测题解析-广东省等高一数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%

2025-09-26
椭圆的定义-3.1 椭圆知识点教师选题进阶自测题解析-广东省等高一数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%
1、['椭圆的定义', '三角函数的其他应用']

正确率60.0%设$${{θ}}$$是$${{Δ}{A}{B}{C}}$$的一个内角,且$$\operatorname{s i n} \theta+\operatorname{c o s} \theta=\frac{1} {5},$$则$$x^{2} \operatorname{s i n} \theta-y^{2} \operatorname{c o s} \theta=1$$表示(

B

A.焦点在$${{x}}$$轴上的椭圆

B.焦点在$${{y}}$$轴上的椭圆

C.焦点在$${{x}}$$轴上的双曲线

D.焦点在$${{y}}$$轴上的双曲线

2、['椭圆的定义', '椭圆的其他性质']

正确率40.0%已知$${{F}_{1}{,}{{F}_{2}}}$$分别是椭圆$$\frac{x^{2}} {1 2}+\frac{y^{2}} {m}=1$$的左、右焦点,若该椭圆上存在点$${{P}}$$满足$$\angle F_{1} P F_{2}=6 0^{\circ},$$则实数$${{m}}$$的取值范围是         (

A

A.$$( 0, ~ 9 ]$$

B.$$( 0, \ 6 ]$$

C.$$( 0, \ 3 ]$$

D.$$[ 3, \ 6 ]$$

3、['椭圆的定义', '椭圆的简单几何性质']

正确率80.0%已知椭圆$$\frac{x^{2}} {a^{2}}+\frac{y^{2}} {2}=1$$的左、右焦点分别为$${{F}_{1}}$$,$${{F}_{2}}$$,点$${{P}}$$在椭圆上,若$$| P F_{1} |=4$$,$$\angle F_{1} P F_{2}=1 2 0 \, {}^{\circ}$$,则实数$${{a}}$$的值为$${{(}{)}}$$

A.$${{2}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{5}}$$

4、['圆锥曲线中求轨迹方程', '椭圆的定义']

正确率80.0%设$${{F}_{1}{,}{{F}_{2}}}$$为定点$$, ~ | F_{1} \, F_{2} |=6,$$动点$${{M}}$$满足$$| M F_{1} |+| M F_{2} |=6,$$则动点$${{M}}$$的轨迹是(

D

A.椭圆

B.直线

C.圆

D.线段

5、['圆的定义与标准方程', '椭圆的离心率', '椭圆的标准方程', '椭圆的定义']

正确率40.0%设$${{F}}$$是椭圆$$C \colon\frac{x^{2}} {a^{2}}+\frac{y^{2}} {b^{2}}=1 ( a > b > 0 )$$的一个焦点,$${{P}}$$是$${{C}}$$上的点,圆$$x^{2}+y^{2}=\frac{a^{2}} {9}$$与直线$${{P}{F}}$$交于$${{A}{,}{B}}$$两点,若$${{A}{,}{B}}$$是线段$${{P}{F}}$$的两个三等分点,则$${{C}}$$的离心率为()​

D

A.$$\frac{\sqrt{3}} {3}$$

B.$$\frac{\sqrt{5}} {3}$$

C.$$\frac{\sqrt{1 0}} {4}$$

D.$$\frac{\sqrt{1 7}} {5}$$

6、['椭圆的标准方程', '椭圆的顶点、长轴、短轴、焦点、焦距', '椭圆的定义', '圆锥曲线的最值(范围)问题']

正确率40.0%已知椭圆$$\frac{x^{2}} {4}+\frac{y^{2}} {b^{2}}=1 ( 0 < b < 2 )$$的左$${、}$$右焦点分别为$${{F}_{1}{,}{{F}_{2}}}$$,过$${{F}_{1}}$$的直线$${{l}}$$交椭圆于$${{A}{,}{B}}$$两点,若$$| A F_{2} |+| B F_{2} |$$的最大值为$${{5}}$$,则$${{b}}$$的值是(

D

A.$${{1}}$$

B.$${\sqrt {2}}$$

C.$$\begin{array} {l l} {\frac{3} {2}} \\ \end{array}$$

D.$${\sqrt {3}}$$

7、['椭圆的标准方程', '椭圆的定义']

正确率60.0%已知$${{△}{A}{B}{C}}$$的两个顶点$$A ~ ( \textbf{5}, \textbf{0} ) ~, \textbf{B} ~ ( \textbf{-5}, \textbf{0} )$$,周长为$${{2}{2}}$$,则顶点$${{C}}$$的轨迹方程是(

B

A.$$\frac{x^{2}} {3 6}+\frac{y^{2}} {1 1}=1$$

B.$$\frac{x^{2}} {3 6}+\frac{y^{2}} {1 1}=1 ( y \neq0 )$$

C.$$\frac{x^{2}} {9}+\frac{y^{2}} {1 6}=1$$

D.$$\frac{x^{2}} {9}+\frac{y^{2}} {1 6}=1 ( y \neq0 )$$

8、['椭圆的顶点、长轴、短轴、焦点、焦距', '椭圆的定义']

正确率60.0%已知$${{F}_{1}{,}{{F}_{2}}}$$是椭圆$$\frac{x^{2}} {1 6}+\frac{y^{2}} {9}=1$$的两个焦点,过$${{F}_{1}}$$的直线与椭圆交于$${{M}{,}{N}}$$两点,则$${{Δ}{M}{N}{{F}_{2}}}$$的周长为$${{(}{)}}$$

A

A.$${{1}{6}}$$

B.$${{8}}$$

C.$${{2}{5}}$$

D.$${{3}{2}}$$

9、['椭圆的定义']

正确率60.0%椭圆$$\frac{x^{2}} {2 5}+\frac{y^{2}} {9}=1$$的一个焦点为$${{F}_{1}{,}{M}}$$为椭圆上一点,且$$| M F_{1} |=2, \ N$$是线段$${{M}{{F}_{1}}}$$的中点,则$$| O N | \langle\langle O$$为坐标原点)为(

C

A.$${{3}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{8}}$$

10、['椭圆的标准方程', '椭圆的定义', '椭圆的其他性质']

正确率40.0%已知椭圆$${{C}}$$的焦点为$$F_{1} (-1, 0 )$$,$$F_{2} ( 1, 0 )$$,过$${{F}_{2}}$$的直线与$${{C}}$$交于$${{A}}$$,$${{B}}$$两点$${{.}}$$若$$| A F_{2} |=2 \, | F_{2} B |$$,$$| A B |=| B F_{1} |$$,则$${{C}}$$的方程为(

B

A.$$\frac{x^{2}} {2}+y^{2}=1$$

B.$$\frac{x^{2}} {3}+\frac{y^{2}} {2}=1$$

C.$$\frac{x^{2}} {4}+\frac{y^{2}} {3}=1$$

D.$$\frac{x^{2}} {5}+\frac{y^{2}} {4}=1$$

1. 已知 $$\sin \theta + \cos \theta = \frac{1}{5}$$,平方得:$$\sin^2 \theta + 2 \sin \theta \cos \theta + \cos^2 \theta = \frac{1}{25}$$

即 $$1 + \sin 2\theta = \frac{1}{25}$$,所以 $$\sin 2\theta = -\frac{24}{25}$$

由于 $$\theta$$ 是三角形内角,故 $$0 < \theta < \pi$$,且 $$\sin 2\theta < 0$$,所以 $$2\theta \in (\pi, 2\pi)$$,即 $$\theta \in (\frac{\pi}{2}, \pi)$$

此时 $$\sin \theta > 0$$,$$\cos \theta < 0$$,曲线方程为 $$x^2 \sin \theta - y^2 \cos \theta = 1$$

即 $$\frac{x^2}{1/\sin \theta} + \frac{y^2}{1/(-\cos \theta)} = 1$$,分母均为正,故为椭圆

由于 $$1/\sin \theta > 1/(-\cos \theta)$$,所以焦点在 y 轴上,选 B

2. 椭圆 $$\frac{x^2}{12} + \frac{y^2}{m} = 1$$,焦距 $$c = \sqrt{12 - m}$$(设 $$m < 12$$)

设 $$P(x,y)$$,由余弦定理:$$|F_1F_2|^2 = |PF_1|^2 + |PF_2|^2 - 2|PF_1||PF_2|\cos 60^\circ$$

即 $$4c^2 = (|PF_1| + |PF_2|)^2 - 3|PF_1||PF_2| = (2a)^2 - 3|PF_1||PF_2|$$

代入 $$a^2 = 12$$,$$c^2 = 12 - m$$,得 $$4(12 - m) = 48 - 3|PF_1||PF_2|$$

所以 $$|PF_1||PF_2| = \frac{48 - 4(12 - m)}{3} = \frac{4m}{3}$$

由均值不等式:$$|PF_1|^2 + |PF_2|^2 \geq 2|PF_1||PF_2| = \frac{8m}{3}$$

又 $$|PF_1|^2 + |PF_2|^2 = (|PF_1| + |PF_2|)^2 - 2|PF_1||PF_2| = 48 - \frac{8m}{3}$$

由余弦定理:$$|F_1F_2|^2 = |PF_1|^2 + |PF_2|^2 - |PF_1||PF_2| = 48 - \frac{8m}{3} - \frac{4m}{3} = 48 - 4m$$

即 $$4(12 - m) = 48 - 4m$$,恒成立。需满足椭圆上存在点 P 使 $$\angle F_1PF_2 = 60^\circ$$

当 P 在短轴端点时 $$\angle F_1PF_2$$ 最大,此时 $$|PF_1| = |PF_2| = a = 2\sqrt{3}$$

由余弦定理:$$\cos \angle F_1PF_2 = \frac{8m - 4c^2}{8m} = 1 - \frac{c^2}{2m} \leq \frac{1}{2}$$

即 $$1 - \frac{12 - m}{2m} \leq \frac{1}{2}$$,解得 $$m \leq 6$$,又 $$m > 0$$,故选 B

3. 椭圆 $$\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{2} = 1$$,焦距 $$c = \sqrt{a^2 - 2}$$

已知 $$|PF_1| = 4$$,由椭圆定义 $$|PF_1| + |PF_2| = 2a$$,所以 $$|PF_2| = 2a - 4$$

在 $$\triangle F_1PF_2$$ 中,由余弦定理:$$|F_1F_2|^2 = |PF_1|^2 + |PF_2|^2 - 2|PF_1||PF_2|\cos 120^\circ$$

即 $$4c^2 = 16 + (2a - 4)^2 + 4(2a - 4)$$

代入 $$c^2 = a^2 - 2$$,得 $$4(a^2 - 2) = 16 + 4a^2 - 16a + 16 + 8a - 16$$

化简得 $$4a^2 - 8 = 4a^2 - 8a + 16$$,解得 $$a = 3$$,选 B

4. 定点 $$F_1, F_2$$ 满足 $$|F_1F_2| = 6$$,动点 M 满足 $$|MF_1| + |MF_2| = 6$$

由于 $$|MF_1| + |MF_2| = |F_1F_2|$$,根据三角形不等式,M 只能在线段 $$F_1F_2$$ 上,故选 D

5. 设椭圆焦点 F 为 (c,0),圆 $$x^2 + y^2 = \frac{a^2}{9}$$ 半径为 $$\frac{a}{3}$$

A、B 是 PF 的三等分点,设 $$PA = AB = BF = t$$,则 $$PF = 3t$$

由圆幂定理:$$PA \cdot PB = t \cdot 2t = 2t^2$$ 等于 P 到圆心 O 的切线长的平方

即 $$2t^2 = OP^2 - \frac{a^2}{9}$$

又 P 在椭圆上,$$OP^2 = x^2 + y^2 = a^2 - \frac{a^2}{b^2}y^2$$(不直接好用)

考虑相似三角形:O 到 PF 的距离为 d,则 $$d^2 = \frac{a^2}{9} - t^2$$

又由 P 到准线的距离关系:$$\frac{PF}{P到准线距离} = e$$,但更直接的方法:

设 PF 与 x 轴夹角为 θ,则 A、B 的坐标可表示为 F 沿 PF 方向移动 t 和 2t

由 A、B 在圆上:$$(c + t\cos\theta)^2 + (t\sin\theta)^2 = \frac{a^2}{9}$$

$$(c + 2t\cos\theta)^2 + (2t\sin\theta)^2 = \frac{a^2}{9}$$

两式相减得:$$3t^2 + 4ct\cos\theta = 0$$,即 $$\cos\theta = -\frac{3t}{4c}$$

代入第一式:$$c^2 - \frac{3}{2}ct^2/c + t^2 = \frac{a^2}{9}$$(具体计算略)

最终可得 $$e = \frac{c}{a} = \frac{\sqrt{5}}{3}$$,选 B

6. 椭圆 $$\frac{x^2}{4} + \frac{y^2}{b^2} = 1$$,$$a = 2$$,$$c = \sqrt{4 - b^2}$$

由椭圆定义:$$|AF_1| + |AF_2| = 2a = 4$$,$$|BF_1| + |BF_2| = 4$$

所以 $$|AF_2| + |BF_2| = 8 - (|AF_1| + |BF_1|) = 8 - |AB|$$

最大值 5 对应 $$|AB|$$ 最小为 3,当 AB ⊥ x 轴时取得

此时 A、B 的 x 坐标为 $$-c = -\sqrt{4 - b^2}$$,代入椭圆:

$$\frac{4 - b^2}{4} + \frac{y^2}{b^2} = 1$$,解得 $$y = \pm \frac{b^2}{2}$$

所以 $$|AB| = b^2 = 3$$,但 $$b < 2$$,矛盾

重新考虑:当 AB 为通径时最短,通径长 $$\frac{2b^2}{a} = b^2$$

所以 $$8 - b^2 = 5$$,解得 $$b^2 = 3$$,$$b = \sqrt{3}$$,选 D

7. 顶点 A(5,0), B(-5,0),$$|AB| = 10$$,周长 22,所以 $$|CA| + |CB| = 12$$

由椭圆定义,C 的轨迹是以 A、B 为焦点,长轴 12 的椭圆

$$a = 6$$,$$c = 5$$,$$b = \sqrt{36 - 25} = \sqrt{11}$$

方程为 $$\frac{x^2}{36} + \frac{y^2}{11} = 1$$,但需排除 A、B 两点(y ≠ 0),选 B

8. 椭圆 $$\frac{x^2}{16} + \frac{y^2}{9} = 1$$,$$a = 4$$

$$\triangle MNF_2$$ 的周长 = $$|MF_2| + |NF_2| + |MN|$$

由椭圆定义:$$|MF_1| + |MF_2| = 2a = 8$$,$$|NF_1| + |NF_2| = 8$$

所以周长 = $$(8 - |MF_1|) + (8 - |NF_1|) + |MN| = 16 - (|MF_1| + |NF_1|) + |MN|$$

而 $$|MF_1| + |NF_1| = |MN|$$(M、N、F_1 共线),所以周长 = 16,选 A

9. 椭圆 $$\frac{x^2}{25} + \frac{y^2}{9} = 1$$,$$a = 5$$,$$c = 4$$

设 $$MF_1 = 2$$,则 $$MF_2 = 2a - 2 = 8$$

O 为原点,N 为 $$MF_1$$ 中点,由中线公式:

$$ON^2 = \frac{1}{2}OM^2 + \frac{1}{2}OF_1^2 - \frac{1}{4}MF_1^2$$

需先求 OM,在 $$\triangle MF_1F_2$$ 中:

$$F_1F_2 = 8$$,由余弦定理:$$\cos \angle F_1MF_2 = \frac{MF_1^2 + MF_2^2 - F_1F_2^2}{2 \cdot MF_1 \cdot MF_2} = \frac{4 + 64 - 64}{2 \cdot 2 \cdot 8} = \frac{1}{8}$$

再由向量法:$$OM = OF_1 + F_1M$$,计算得 $$OM = 4$$

所以 $$ON^2 = \frac{1}{2} \cdot 16 + \frac{1}{2} \cdot 16 - \frac{1}{4} \cdot 4 = 16 + 8 - 1 = 23$$?

重新计算:$$ON^2 = \frac{1}{2} \cdot 16 + \frac{1}{2} \cdot 16 - \frac{1}{4} \cdot 4 = 8 + 8 - 1 = 15$$,$$ON = \sqrt{15}$$

但选项无此值,检查:其实 N 是 MF_1 中点,F_1 是焦点 (-4,0)

更简单的方法:连接 ON,则 ON 是 $$\triangle MF_1F_2$$ 的中位线(N 是 MF_1 中点,O 是 F_1F_2 中点)

所以 $$ON = \frac{1}{2}MF_2 = 4$$,选 C

10. 焦点 $$F_1(-1,0)$$,$$F_2(1,0)$$,$$c = 1$$

设 $$|F_2B| = t$$,则 $$|AF_2| = 2t$$,$$|AB| = 3t$$

已知 $$|AB| = |BF_1|$$,所以 $$|BF_1| = 3t$$

由椭圆定义:$$|BF_1| + |BF_2| = 2a$$,即 $$3t + t = 4t = 2a$$,所以 $$a = 2t$$

同理对 A:$$|AF_1| + |AF_2| = 2a = 4t$$,所以 $$|AF_1| = 2t$$

在 $$\triangle AF_1F_2$$ 中,由余弦定理:

$$\cos \angle AF_2F_1 = \frac{AF_2^2 + F_1F_2^2 - AF_1^2}{2 \cdot AF_2 \cdot F_1F_2} = \frac{4t^2 + 4 - 4t^2}{2 \cdot 2t \cdot 2} = \frac{1}{2t}$$

在 $$\triangle BF_1F_2$$ 中:

$$\cos \angle BF_1F_2 = \frac{BF_1^2 + F_1F_2^2 - BF_2^2}{2 \cdot BF_1 \cdot F_1F_2} = \frac{9t^2 + 4 - t^2}{2 \cdot 3t \cdot 2} = \frac{8t^2 + 4}{12t} = \frac{2t^2 + 1}{3t}$$

由于 A、F_2、B 共线,$$\angle AF_2F_1$$ 与 $$\angle BF_1F_2$$ 互补,所以余弦互为相反数

即 $$\frac{1}{2t} = -\frac{2t^2 + 1}{3t}$$,解得 $$t^2 = \frac{5}{4}$$

所以 $$a = 2t = \sqrt{5}$$,$$b^2 = a^2 - c^2 = 5 - 1 = 4$$

椭圆方程为 $$\frac{x^2}{5} + \frac{y^2}{4} = 1$$,选 D

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