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平面解析几何是高中数学的重要内容之一,离心率是圆锥曲线的基本量,圆锥曲线离心率的取值与曲线形状之间的联系,在高考题中时常出现,因此,在教学中应对这一问题引起足够的重视。
例1 已知F1,F2,是双曲线的两个焦点,PQ是经过F1且垂直于实轴的弦,若△PQF2是等腰三角形,则双曲线的离心率是( )。
(A)( B )
(C) (D)
解析:设双曲线
则F1(-c,0),F2(c,0),P(-c, )。
由 及
可得即
解得 (舍)或
故选B
【点拨】椭圆双曲线的离心率是c与a的齐次比 ,因此求离心率的一个重要途径是得到关于a、c的齐次等式,寻找a、c之间的关系,然后转化成关于e的方程。由于本题是客观题,学生可用排除法解题。当离心率 时,为等轴双曲线,此时2|PF1|=|PF2|,当变化到|PF1|=|PF2|时,双曲线的开口增大,离心率也增大,故可排除A,C,D,选B。最后求离心率。上述方法是本人教学中的一点体会,仅供参考。
例2 已知F1,F2是椭圆的两个焦点,P是椭圆上一点,∠F1PF2=60°,求椭圆离心率的范围。
解析:设椭圆方程为
则 |PF1|=|PF2|=
在△F1PF2中,cos60°=
解得
因为
所以
解得
【点拨】 解决圆锥曲线离心率问题,有时根据圆锥曲线中焦半径及性质方可求出。
例3 已知椭圆 左右定点分别为点A,B,如果椭圆上存在一点Q,使得∠AQB=120°.求椭圆的离心率e的取值范围。
解析:(方法一)由椭圆的对称性设( )
则
所以° ∠AQB
因为 代入上式整理,得
所以
(方法二) 以AB为弦,含120°角的弓形上半椭圆的交点除A,B两点外至多有两个,至少有一个,且关于y轴对称。所以定点D(0,b)在弓形弧内。
即∠AOB=120°∠ODB 60°
所以
所所以
【点拨】 在解析几何里,角度转化为点的不等式或不等式,往往用正切表示较为简单,用正余弦定理则适合长度的转化,具体解题时尽可能先考虑几何性质,运用数行结合的方法简化计算。
以上介绍了求圆锥曲线离心率的方法,求圆锥曲线时应仔细审题,分析已知条件和曲线的特性,这样就能很快地解决此类问题。
例4 设椭圆的左顶点为 ,若椭圆上存在一点 ,使 ( 为原点)。求椭圆离心率的范围。
解析:设 由 知 在以 为直径的圆上。
即 代入椭圆方程,得
解得 或
当 , 与 重合,不满足题意,舍去。故 点横坐标为
在椭圆上,
即.
【点拨】 本题考查了椭圆的几何性质,直线垂直关系,不等式等方面的综合知识。条件 ,往往有两种应用:一是利用 ,找直线的斜率关系;二是 点在以 为直径的圆上,问题转化为求圆与椭圆公共的条件,可通过联合方程组解得。
例5 已知椭圆 的左,右焦点分别为 ,且 ,点 在椭圆上, , ,则椭圆的离心率 是( )
(A)( B )
(C) (D)
解析:由可得 ,
故
整理得:
两边同除以 得
故选 .
例6已知椭圆的长,短轴端点分别各A,B,从此椭圆上一点m(在x轴上方)向x轴作垂线,恰好通过椭圆的左焦点 ,向量 和 是共线向量,求椭圆的离心率 .
解析: ,则
, 与 是共线向量.
故 .
【点拨】 求椭圆的离心率,有时渗透向量知识,因此,如何恰当的利用向量关系和椭圆几何性质,是解上述两个题的关键.
(陕西省洋县城关中学)
例1 已知F1,F2,是双曲线的两个焦点,PQ是经过F1且垂直于实轴的弦,若△PQF2是等腰三角形,则双曲线的离心率是( )。
(A)( B )
(C) (D)
解析:设双曲线
则F1(-c,0),F2(c,0),P(-c, )。
由 及
可得即
解得 (舍)或
故选B
【点拨】椭圆双曲线的离心率是c与a的齐次比 ,因此求离心率的一个重要途径是得到关于a、c的齐次等式,寻找a、c之间的关系,然后转化成关于e的方程。由于本题是客观题,学生可用排除法解题。当离心率 时,为等轴双曲线,此时2|PF1|=|PF2|,当变化到|PF1|=|PF2|时,双曲线的开口增大,离心率也增大,故可排除A,C,D,选B。最后求离心率。上述方法是本人教学中的一点体会,仅供参考。
例2 已知F1,F2是椭圆的两个焦点,P是椭圆上一点,∠F1PF2=60°,求椭圆离心率的范围。
解析:设椭圆方程为
则 |PF1|=|PF2|=
在△F1PF2中,cos60°=
解得
因为
所以
解得
【点拨】 解决圆锥曲线离心率问题,有时根据圆锥曲线中焦半径及性质方可求出。
例3 已知椭圆 左右定点分别为点A,B,如果椭圆上存在一点Q,使得∠AQB=120°.求椭圆的离心率e的取值范围。
解析:(方法一)由椭圆的对称性设( )
则
所以° ∠AQB
因为 代入上式整理,得
所以
(方法二) 以AB为弦,含120°角的弓形上半椭圆的交点除A,B两点外至多有两个,至少有一个,且关于y轴对称。所以定点D(0,b)在弓形弧内。
即∠AOB=120°∠ODB 60°
所以
所所以
【点拨】 在解析几何里,角度转化为点的不等式或不等式,往往用正切表示较为简单,用正余弦定理则适合长度的转化,具体解题时尽可能先考虑几何性质,运用数行结合的方法简化计算。
以上介绍了求圆锥曲线离心率的方法,求圆锥曲线时应仔细审题,分析已知条件和曲线的特性,这样就能很快地解决此类问题。
例4 设椭圆的左顶点为 ,若椭圆上存在一点 ,使 ( 为原点)。求椭圆离心率的范围。
解析:设 由 知 在以 为直径的圆上。
即 代入椭圆方程,得
解得 或
当 , 与 重合,不满足题意,舍去。故 点横坐标为
在椭圆上,
即.
【点拨】 本题考查了椭圆的几何性质,直线垂直关系,不等式等方面的综合知识。条件 ,往往有两种应用:一是利用 ,找直线的斜率关系;二是 点在以 为直径的圆上,问题转化为求圆与椭圆公共的条件,可通过联合方程组解得。
例5 已知椭圆 的左,右焦点分别为 ,且 ,点 在椭圆上, , ,则椭圆的离心率 是( )
(A)( B )
(C) (D)
解析:由可得 ,
故
整理得:
两边同除以 得
故选 .
例6已知椭圆的长,短轴端点分别各A,B,从此椭圆上一点m(在x轴上方)向x轴作垂线,恰好通过椭圆的左焦点 ,向量 和 是共线向量,求椭圆的离心率 .
解析: ,则
, 与 是共线向量.
故 .
【点拨】 求椭圆的离心率,有时渗透向量知识,因此,如何恰当的利用向量关系和椭圆几何性质,是解上述两个题的关键.
(陕西省洋县城关中学)