设椭圆 x^ 2 a^ 2 + y^ 2 b^ 2 =1(…——2019 高考数学第 19 题答案解析

2019_天津卷 (2019·文)

2019 天津 第 19 题 解答题 区分题
2019_天津卷 (2019·文)

19.

设椭圆 $\frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}=1(a>b>0)$ 的左焦点为 $F$ ,左顶点为 $A$ ,顶点为 $B$ 。已知 $\sqrt{3}|O A|=2|O B|$( $O$ 为原点)
(I)求椭圆的离心率;
(II)设经过点 $F$ 且斜率为 $\frac{3}{4}$ 的直线 $l$ 与椭圆在 $x$ 轴上方的交点为 $P$ ,圆 $C$ 同时与 $x$ 轴和直线 $l$ 相切,圆心 $C$ 在直线 $x=4$ 上,且 $O C / / A P$ ,求椭圆的方程.

参考答案(1)首先设椭圆的半焦距为 $c$ ,根据题意得到 $\sqrt{3} a=2 b$ ,结合椭圆中 $a, b, c$ 的关系,得到 $a^{2}=\left(\frac{\sqrt{3}}{2} a\right)^{2}+c^{2}$ ,化简得出 $\frac{c}{a}=\frac{1}{2}$ ,从而求得其离心率; (II)结合(I)的结论,设出椭圆的方程 $\frac{x^{2}}{4 c^{2}}+\frac{y^{2}}{3 c^{2}}=1$ ,写出直线的方程,两个方程联立,求得交点的坐标,利用直线与圆相切的条件,列出等量关系式,求得 $c=2$ ,从而得到椭圆的方程.

完整解析 · 逐步详解

【解答】
设椭圆 $\frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}=1(a>b>0)$ 的左焦点为 $F$ ,左顶点为 $A$ ,顶点为 $B$ 。已知 $\sqrt{3}|O A|=2|O B|$( $O$ 为原点)
(I)求椭圆的离心率;
(II)设经过点 $F$ 且斜率为 $\frac{3}{4}$ 的直线 $l$ 与椭圆在 $x$ 轴上方的交点为 $P$ ,圆 $C$ 同时与 $x$ 轴和直线 $l$ 相切,圆心 $C$ 在直线 $x=4$ 上,且 $O C / / A P$ ,求椭圆的方程.

【答案】(1)首先设椭圆的半焦距为 $c$ ,根据题意得到 $\sqrt{3} a=2 b$ ,结合椭圆中 $a, b, c$ 的关系,得到 $a^{2}=\left(\frac{\sqrt{3}}{2} a\right)^{2}+c^{2}$ ,化简得出 $\frac{c}{a}=\frac{1}{2}$ ,从而求得其离心率;
(II)结合(I)的结论,设出椭圆的方程 $\frac{x^{2}}{4 c^{2}}+\frac{y^{2}}{3 c^{2}}=1$ ,写出直线的方程,两个方程联立,求得交点的坐标,利用直线与圆相切的条件,列出等量关系式,求得 $c=2$ ,从而得到椭圆的方程.

## 【解析】

【分析】
(I)$\frac{1}{2}$ ;
(II)$\frac{x^{2}}{16}+\frac{y^{2}}{12}=1$ .

【详解】(1)解:设椭圆的半焦距为 $c$ ,由已知有 $\sqrt{3} a=2 b$ ,

又由 $a^{2}=b^{2}+c^{2}$ ,消去 $b$ 得 $a^{2}=\left(\frac{\sqrt{3}}{2} a\right)^{2}+c^{2}$ ,解得 $\frac{c}{a}=\frac{1}{2}$ ,
所以,椭圆的离心率为 $\frac{1}{2}$ .
(II)解:由(I)知,$a=2 c, b=\sqrt{3} c$ ,故椭圆方程为 $\frac{x^{2}}{4 c^{2}}+\frac{y^{2}}{3 c^{2}}=1$ ,
由题意,$F(-c, 0)$ ,则直线 $l$ 的方程为 $y=\frac{3}{4}(x+c)$ ,
点 $P$ 的坐标满足 $\left\{\begin{array}{l}\frac{x^{2}}{4 c^{2}}+\frac{y^{2}}{3 c^{2}}=1 \\ y=\frac{3}{4}(x+c)\end{array}\right.$ ,消去 $y$ 并化简,得到 $7 x^{2}+6 c x-13 c^{2}=0$ ,
解得 $x_{1}=c, x_{2}=-\frac{13 c}{7}$ ,
代入到 $l$ 的方程,解得 $y_{1}=\frac{3}{2} c, y_{2}=-\frac{9}{14} c$ ,
因为点 $P$ 在 $x$ 轴的上方,所以 $P\left(c, \frac{3}{2} c\right)$ ,
由圆心在直线 $x=4$ 上,可设 $C(4, t)$ ,因为 $O C / / A P$ ,
且由(1)知 $A(-2 c, 0)$ ,故 $\frac{t}{4}=\frac{\frac{3}{2} c}{c+2 c}$ ,解得 $t=2$ ,
因为圆 $C$ 与 $x$ 轴相切,所以圆的半径为 2 ,
又由圆 $C$ 与 $l$ 相切,得 $\frac{\left|\frac{3}{4}(4+c)-2\right|}{\sqrt{1+\left(\frac{3}{4}\right)^{2}}}=2$ ,解得 $c=2$ ,

所以椭圆的方程为:$\frac{x^{2}}{16}+\frac{y^{2}}{12}=1$ .
【点睛】本小题主要考查椭圆的标准方程和几何性质、直线方程、圆等基础知识,考查用代数方法研究圆锥曲线的性质,考查运算求解能力,以及用方程思想、数形结合思想解决问题的能力。

✅ 来源:2019年 · 天津 · 2019_天津卷 (2019·文) · 第 19 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

再练一道 · 同类压轴题

区分题
(本小题满分 13 分) 设椭圆 x^ 2 a^ 2 + y^ 2 b^ 2 =1(a>b>0…
2024 区分题 · 2024_新课标 I 卷 (2024)
已知 A(0,3) 和 P (3, 3 2 ) 为椭圆 C: x^ 2 a^ 2 + y^ 2…
2024 区分题 · 2024_北京卷 (2024)
已知椭圆方程 C: x^ 2 a^ 2 + y^ 2 b^ 2 =1(a>b>0),焦点和短轴…

同类专题与考点

椭圆高考真题 数形结合高考真题化归与转化高考真题坐标法高考真题 符号错误易错题忽略判别式易错题端点取等判断错误易错题

返回上层

数学全部真题2019年数学真题天津数学真题查看原卷:2019_天津卷 (2019·文)