- 2021-05-13 发布 |
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文档介绍
高中数学 高考数学离心率题型总结
高中数学 高考数学离心率题型总结 求解含直角三角形的椭圆离心率 二.典例剖析: 例.若椭圆短轴端点为满足,求椭圆离心率。 分析:利用椭圆半焦距、短半轴长的相等关系即,得到 的结论。 变 式1.在椭圆上有一点(除短轴端点外),若,求椭圆离心率取值范围。 分析:点P在椭圆上 ;点P在以O为圆心,OP为半径的圆上,所以得到c>b,进而得到的结论。 变 式2. 满足的所有点P都在椭圆内,求椭圆离心率取值范围。 分析:满足的所有点P都在椭圆内以O为圆心,OP为半径的圆都在椭圆内,进而得到的结论。 变 式3.过椭圆右焦点的直线交椭圆于两点且满足,若,求该椭圆离心率。 分析:在前面例题1和变式的基础上,将线段拉长和椭圆交于点,此时内含于椭圆的直角三角形发生了一些变化。求解离心率问题不能套用前面的方法了,此时必须抓住椭圆定义式和直角三角形相关性质。解题思路和解题方法都发生了迁移,题目难度有了一定的提升。在解题思维的迁移上,通过分析和探讨,把难度分解,把梯子放下来,让学生通过理性的分析,清晰思维过程,通过细致解答获得正确答案,进而获得成功的喜悦感,激发其学习兴趣。 设则,在中利用勾股定理便可获解。 变 式4:过椭圆右焦点的直线交椭圆于两点,满足,若,求该椭圆离心率。 分析:设 则,,所以,不能利用勾股定理,利用余弦定理便可解出。 备选练习题: 1、过椭圆左焦点的直线垂直于轴且交椭圆于点,若,求该椭圆的离 心率。 2、设M为椭圆上一点, ,为椭圆的焦点,如果 ,求椭圆的离心率。 求解离心率范围问题的几种思维策略 求圆锥曲线离心离的取值范围,是常见的一类问题。解题的关键是如何构造出关于离心率e的不等式。本文通过一例,给出求解这类问题的几种思维策略。 题 设椭圆的左、右焦点分别为,如果椭圆上存在点P,使,求离心率e的取值范围。 解法1:利用曲线范围 设P(x,y),又知,则 将这个方程与椭圆方程联立,消去y,可解得 解法2:利用二次方程有实根 由椭圆定义知 解法3:利用三角函数有界性 记 解法4:利用焦半径 由焦半径公式得 解法5:利用基本不等式 由椭圆定义,有 平方后得 解法6:巧用图形的几何特性 由,知点P在以为直径的圆上。 又点P在椭圆上,因此该圆与椭圆有公共点P 故有 离心率的五种求法 椭圆的离心率,双曲线的离心率,抛物线的离心率. 一、直接求出、,求解 已知圆锥曲线的标准方程或、易求时,可利用率心率公式来解2012年5月6日星期日决。 例1:已知双曲线()的一条准线与抛物线的准线重合,则该双曲线的离心率为( ) A. B. C. D. 解:抛物线的准线是,即双曲线的右准线,则,解得,,,故选D 变式练习1:若椭圆经过原点,且焦点为、,则其离心率为( ) A. B. C. D. 解:由、知 ,∴,又∵椭圆过原点,∴,,∴,,所以离心率.故选C. 变式练习2:如果双曲线的实半轴长为2,焦距为6,那么双曲线的离心率为( ) A. B. C. D 解:由题设,,则,,因此选C 变式练习3:点P(-3,1)在椭圆()的左准线上,过点且方向为的光线,经直线反射后通过椭圆的左焦点,则这个椭圆的离心率为( ) A B C D 解:由题意知,入射光线为,关于的反射光线(对称关系)为,则解得,,则,故选A 二、构造、的齐次式,解出 根据题设条件,借助、、之间的关系,构造、的关系(特别是齐二次式),进而得到关于的一元方程,从而解得离心率。 例2:已知、是双曲线()的两焦点,以线段为边作正三角形,若边的中点在双曲线上,则双曲线的离心率是( ) A. B. C. D. 解:如图,设的中点为,则的横坐标为,由焦半径公式, 即,得,解得 (舍去),故选D 变式练习1:设双曲线()的半焦距为,直线过,两点.已知原点到直线的距离为,则双曲线的离心率为( ) A. B. C. D. 解:由已知,直线的方程为,由点到直线的距离公式,得, 又, ∴,两边平方,得,整理得, 得或,又 ,∴,∴,∴,故选A 变式练习2:双曲线虚轴的一个端点为,两个焦点为、,,则双曲线的离心率为( ) A B C D 解:如图所示,不妨设,,,则 ,又, 在中, 由余弦定理,得, 即,∴, ∵,∴,∴,∴,∴,故选B 三、采用离心率的定义以及椭圆的定义求解 例3:设椭圆的两个焦点分别为、,过作椭圆长轴的垂线交椭圆于点,若为等腰直角三角形,则椭圆的离心率是________。 解: 四、根据圆锥曲线的统一定义求解 例4:设椭圆()的右焦点为,右准线为,若过 且垂直于轴的弦的长等于点到的距离,则椭圆的离心率是 . 解:如图所示,是过且垂直于轴的弦,∵于,∴为到准线的距离,根据椭圆的第二定义, 变式练习:在给定椭圆中,过焦点且垂直于长轴的弦长为,焦点到相应准线的距离为,则该椭圆的离心率为( ) A B C D 解: 五、构建关于的不等式,求的取值范围 例5:设,则二次曲线的离心率的取值范围为( ) A. B. C. D. 另:由,,得,, ∴,∴ ∵,∴,∴,∴,故选D 例6:如图,已知梯形中,,点分有向线段所成的比为,双曲线过、、三点,且以、为焦点.当时,求双曲线离心率的取值范围。 解:以的垂直平分线为轴,直线为轴,建立如图所示的直角坐标系,则轴.因为双曲线经过点、,且以、为焦点,由双曲线的对称性知、关于轴对称.依题意,记,,,其中为双曲线的半焦距,是梯形的高. 由定比分点坐标公式得,,设双曲线的方程为,则离心率,由点、在双曲线上,所以,将点的坐标代入双曲线方程得① 将点的坐标代入双曲线方程得② 再将①、②得,∴③ ④ 将③式代入④式,整理得,∴,由题设得: ,解得,所以双曲线的离心率的取值范围为 配套练习 1. 设双曲线()的离心率为,且它的一条准线与抛物线的准线重合,则此双曲线的方程为( ) A. B. C. D. 2.已知椭圆的长轴长是短轴长的2倍,则椭圆的离心率等于( ) A. B. C. D. 3.已知双曲线的一条渐近线方程为,则双曲线的离心率为( ) A B C D 4.在给定椭圆中,过焦点且垂直于长轴的弦长为,焦点到相应准线的距离为1,则该椭圆的离心率为A B C D 5.在给定双曲线中,过焦点垂直于实轴的弦长为,焦点到相应准线的距离为,则该双曲线的离心率为( ) A B C D 6.如图,和分别是双曲线()的两个焦点,和是以为圆心,以 为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且是等边三角形,则双曲线的离心率为( ) A B C D 7. 设、分别是椭圆()的左、右焦点,是其右准线上纵坐标为(为半焦距)的点,且,则椭圆的离心率是( ) A B C D 8.设、分别是双曲线的左、右焦点,若双曲线上存在点,使,且,则双曲线离心率为( ) A B C D 9.已知双曲线()的右焦点为,若过点且倾斜角为的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是( ) A B C D 10.椭圆()的焦点为、,两条准线与轴的交点分别为、,若,则该椭圆离心率的取值范围是( ) A. B. C. D. 答案: 1.由可得故选D 2.已知椭圆的长轴长是短轴长的2倍,∴ ,椭圆的离心率,选D。 3.双曲线焦点在x轴,由渐近线方程可得,故选A 4.不妨设椭圆方程为(a>b>0),则有,据此求出e= 5.不妨设双曲线方程为(a>0,b>0),则有,据此解得e=,选C 6.解析:如图,和分别是双曲线的两个焦点,和是以为圆心,以为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且△是等边三角形,连接AF1,∠AF2F1=30°,|AF1|=c,|AF2|=c,∴ ,双曲线的离心率为,选D。 7.由已知P(),所以化简得. 8.设F1,F2分别是双曲线的左、右焦点。若双曲线上存在点A,使∠F1AF2=90º,且|AF1|=3|AF2|,设|AF2|=1,|AF1|=3,双曲线中,,∴ 离心率,选B。 9.双曲线的右焦点为F,若过点F且倾斜角为的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则该直线的斜率的绝对值小于等于渐近线的斜率,∴ ≥,离心率e2=,∴ e≥2,选C 10.椭圆的焦点为,,两条准线与轴的交点分别为,若,,,则,该椭圆离心率e≥,选D 离心率取值范围求法 求离心率的取值范围涉及到解析几何、平面几何、代数等多个知识点,综合性强方法灵活,解题关键是挖掘题中的隐含条件,构造不等式。 一、利用均值不等式 例1 已知点在双曲线的右支上,双曲线两焦点为,最小值是,求双曲线离心率的取值范围。 解析:,由均值定理知:当且仅当时取得最小值,又所以,则。 二、利用平面几何性质 例2 设点P在双曲线的右支上,双曲线两焦点,,求双曲线离心率的取值范围。 解析:由双曲线第一定义得:,与已知联立解得: ,由三角形性质得:解得:。 点评:求双曲线离心率的取值范围时可利用平面几何性质,如“直角三角形中斜边大于直角边”、“三角形两边之和大于第三边”等构造不等式。 三、利用数形结合 例3 (同例2) 解析:由例2可知: ,点P在双曲线右支上由图1可知: ,,即,两式相加得:,解得:。 四、利用双曲线性质 例4 设点P在双曲线的左支上,双曲线两焦点为,已知是点P到左准线的距离和的比例中项,求双曲线离心率的取值范围。 解析:由题设得:。由双曲线第二定义得:,由焦半径公式得:,则,即,解得。 点评:求双曲线离心率取值范围时可先求出双曲线上一点的坐标,再利用性质:若点在双曲线的左支上则;若点在双曲线的右支上则。 五、利用已知参数的范围 例5 (2000年全国高考题)已知梯形ABCD中,,点E分有向线段所成的比为,双曲线过C、D、E三点,且以A、B为焦点,当时,求双曲线离心率的取值范围。 解析:如图2建立平面直角坐标系,设双曲线方程为,设其中是梯形的高,由定比分点公式得,把C、E两点坐标分别代入双曲线方程得,,两式整理得,从而建立函数关系式,由已知得,,解得。 六、利用直线与双曲线的位置关系 例6 已知双曲线与直线:交于P、Q两个不同的点,求双曲线离心率的取值范围。 解析:把双曲线方程和直线方程联立消去得:时,直线与双曲线有两个不同的交点则,,即且,所以,即且。 七、利用点与双曲线的位置关系 例7 已知双曲线上存在P、Q两点关于直线对称,求双曲线离心率的取值范围。 解析:设,弦PQ中点为M,由点差法求得,当点M在双曲线内部时,整理得:无解;当点M在双曲线外部时,点M应在两渐近线相交所形成的上下区域内,由线性规划可知:,即,则,所以。 八、利用非负数性质 例8 已知过双曲线左焦点的直线交双曲线于P、Q两点,且(为原点),求双曲线离心率的取值范围。 解析:设,过左焦点的直线方程:,代入双曲线方程得:,由韦达定理得:, ,由OP⊥OQ得,即:,解得:,因为,所以,则,所以。 由椭圆离心率求法探讨最大角的应用 例:设椭圆的左、右焦点分别为,如果椭圆上存在点P,使,求离心率e的取值范围。 常见解法有: 解法1:利用曲线范围 设P(x,y),又知,则 将这个方程与椭圆方程联立,消去y,可解得 解法2:利用基本不等式 由椭圆定义,有,平方后得 解法3:利用最大角范围 由已知可知椭圆的最大角范围为,所以 又 很显然第三种解法最为简单,但是什么是最大角呢?它又如何使用呢?由椭圆的两个焦点和短轴的一个顶点组成的三角形称为该椭圆的“特征三角形”,如图:即是。当p为椭圆上任意一点时,则当P在位置时,最大。此时 在中, 最大角还可以快速解决一些其他问题: 1.为上的一点,则为直角的点有_____个. 2.上有4个点使为直角,则的范围是_________. 总结: , 综合应用椭圆的对称性,上面的两个问题就很好解决,第一题中由于,故满足题意的P点有两个,第二题中由于M点有四个,故最大角应该大于,此时,即 再回到开始时的例题若改为:如果椭圆上存在点P,使 ,则离心率e的取值范围又是多少?此时最大角范围应该,则,又,所以。 双曲线离心率的取值范围 一、利用双曲线性质 例1设点P在双曲线的左支上,双曲线两焦点为,已知是点P到左准线的距离和的比例中项,求双曲线离心率的取值范围。 2 设点P在双曲线的右支上,双曲线两焦点,,求双曲线离心率的取值范围。 3(同例2)2可知:P在双曲线右支上由图1可知:,,即,两式相加得:,解得:。 4 已知点在双曲线的右支上,双曲线两焦点为,最小值是,求双曲线离心率的取值范围。 5(2000年全国高考题)已知梯形ABCD中,,点E分有向线段所成的比为,双曲线过C、D、E三点,且以A、B为焦点,当时,求双曲线离心率的取值范围。 2建立平面直角坐标系,设双曲线方程为,设其中是梯形的高,由定比分点公式得,把C、E两点坐标分别代入双曲线方程得,,两式整理得,从而建立函数关系式,由已知得,,解得。6已知双曲线 与直线:交于P、Q两个不同的点,求双曲线离心率的取值范围。 7已知双曲线上存在P、Q两点关于直线对称,求双曲线离心率的取值范围。PQ中点为M,由点差法求得,当点M在双曲线内部时,整理得:无解;当点M在双曲线外部时,点M应在两渐近线相交所形成的上下区域内,由线性规划可知:,即,则,所以。 8 已知过双曲线左焦点的直线交双曲线于P、Q两点,且(为原点),求双曲线离心率的取值范围。OP⊥OQ得,即:,解得:,因为,所以,则,所以。 二、利用平面几何性质 ,由三角形性质得:解得:。 点评: 三、利用数形结合 ,点 四、利用均值不等式 例 解析:, 椭圆离心率的解法 椭圆的几何性质中,对于离心率和离心率的取值范围的处理,同学们很茫然,没有方向性。题型变化很多,难以驾驭。以下,总结一些处理问题的常规思路,以帮助同学们理解和解决问题。 一、 运用几何图形中线段的几何意义。 基础题目:如图,O为椭圆的中心,F为焦点,A为顶点,准线L交OA于B,P、Q在椭圆上,PD⊥L于D,QF⊥AD于F,设椭圆的离心率为e,则①e=②e=③e=④e= ⑤e= D B F OBBB A P Q 评:AQP为椭圆上的点,根据椭圆的第二定义得,①②④。 ∵|AO|=a,|OF|=c,∴有⑤;∵|AO|=a,|BO|= ∴有③。 题目1:椭圆 +=1(a>b >0)的两焦点为F1 、F2 ,以F1F2为边作正三角形,若椭圆恰好平分正三角形的两边,则椭圆的离心率e? B A F2 F1 思路:A点在椭圆外,找a、b、c的关系应借助椭圆,所以取AF2 的中点B,连接BF1 ,把已知条件放在椭圆内,构造△F1BF2分析三角形的各边长及关系。 解:∵|F1F2|=2c |BF1|=c |BF2|=c c+c=2a ∴e= = -1 变形1:椭圆 +=1(a>b >0)的两焦点为F1 、F2 ,点P在椭圆上,使△OPF1 为正三角形,求椭圆离心率? OOOOOOOOOOOOOOOOOOO P F1 F2 F2F22 解:连接PF2 ,则|OF2|=|OF1|=|OP|,∠F1PF2 =90°图形如上图,e=-1 变形2: 椭圆 +=1(a>b >0)的两焦点为F1 、F2 ,AB为椭圆的顶点,P是椭圆上一点,且PF1 ⊥X轴,PF2 ∥AB,求椭圆离心率?B A F2 F1 P O 解:∵|PF1|= |F2 F1|=2c |OB|=b |OA|=a PF2 ∥AB ∴= 又 ∵b= ∴a2=5c2 e= 点评:以上题目,构造焦点三角形,通过各边的几何意义及关系,推导有关a与c的 方程式,推导离心率。 二、运用正余弦定理解决图形中的三角形 题目2:椭圆 +=1(a>b >0),A是左顶点,F是右焦点,B是短轴的一个顶点,∠ABF=90°,求e? F B A O 解:|AO|=a |OF|=c |BF|=a |AB|= a2+b2+a2 =(a+c)2 =a2+2ac+c2 a2-c2-ac=0 两边同除以a2 e2+e-1=0 e= e=(舍去) 变形:椭圆 +=1(a>b >0),e=, A是左顶点,F是右焦点,B是短轴的一个顶点,求∠ABF? 点评:此题是上一题的条件与结论的互换,解题中分析各边,由余弦定理解决角的问题。答案:90° 引申:此类e=的椭圆为优美椭圆。 性质:1、∠ABF=90°2、假设下端点为B1 ,则ABFB1 四点共圆。3、焦点与相应准线之间的距离等于长半轴长。 总结:焦点三角形以外的三角形的处理方法根据几何意义,找各边的表示,结合解斜三角形公式,列出有关e的方程式。 题目3:椭圆 +=1(a>b >0),过左焦点F1 且倾斜角为60°的直线交椭圆与AB两点,若|F1A|=2|BF1|,求e? 解:设|BF1|=m 则|AF2|=2a-am |BF2|=2a-m 在△AF1F2 及△BF1F2 中,由余弦定理得:两式相除 =e= 题目4:椭圆 +=1(a>b >0)的两焦点为F1 (-c,0)、F2 (c,0),P是以|F1F2|为直径的圆与椭圆的一个交点,且 ∠PF1F2 =5∠PF2F1 ,求e? 分析:此题有角的值,可以考虑正弦定理的应用。 解:由正弦定理: = = 根据和比性质: = 变形得: == ==e ∠PF1F2 =75°∠PF2F1 =15° e= = 点评:在焦点三角形中,使用第一定义和正弦定理可知 e= 变形1:椭圆 +=1(a>b >0)的两焦点为F1 (-c,0)、F2 (c,0),P是椭圆上一点,且∠F1PF2 =60°,求e的取值范围? 分析:上题公式直接应用。 解:设∠F1F2P=α,则∠F2F1P=120°-α e=== ≥ ∴≤e<1 变形2:已知椭圆+ =1 (t>0) F1F2 为椭圆两焦点,M为椭圆上任意一点(M不与长轴两端点重合)设∠PF1F2 =α,∠PF2F1 =β若查看更多