重庆八中离心率求法专题研究教师版

2023-11-15·19页·863 K

重庆八中离心率求法专题研究

【知识梳理】

c

1.离心率公式:e=(其中c为圆锥曲线的半焦距)

a

(1)椭圆:e(0,1)

(2)双曲线:e(1,+)

(3)离心率是圆锥曲线的一个重要几何性质,一方面刻画了椭圆,双曲线的形状,另一方面也体现了参数a,c

之间的联系。

2.求离心率的方法:求椭圆和双曲线的离心率主要围绕寻找参数a,b,c的比例关系(只需找出其中两个参数

的关系即可),方法通常有两个方向:

(1)利用几何性质:如果题目中存在焦点三角形(曲线上的点与两焦点连线组成的三角形),那么可考虑寻求

焦点三角形三边的比例关系,进而两条焦半径与a有关,另一条边为焦距,从而可求解。

(2)利用坐标运算:如果题目中的条件难以发掘几何关系,那么可考虑将点的坐标用a,b,c进行表示,再利用

条件列出等式求解。

3.离心率的范围问题:在寻找不等关系时通常可从以下几个方面考虑:

(1)题目中某点的横坐标(或纵坐标)是否有范围要求:例如椭圆与双曲线对横坐标的范围有要求。如果问

题围绕在“曲线上存在一点”;则可考虑该点坐标用a,b,c表示,且点坐标的范围就是求离心率范围的突破

口。

(2)若题目中有一个核心变量,则可以考虑离心率表示为某个变量的函数,从而求该函数的值域即可(构造

函数)。

(3)通过一些不等关系得到关于a,b,c的不等式,进而解出离心率。

注:在求解离心率范围时要注意圆锥曲线中对离心率范围的初始要求:

椭圆:e(0,1),双曲线:e(1,+)

4.求椭圆或双曲线的离心率的值或取值范围,一般要尽快的列出与a,b,c有关的方程或不等式,然后消去b,

转化为关于a,c的齐次方程或不等式,就能进一步解决问题.(求双曲线的渐近线的斜率的值或取值范围可

借鉴此方式)

求值的问题主要是利用题中的等量关系,列出与a,b,c有关的方程.

求范围的问题相对复杂一些,主要是找出与a,b,c有关的不等关系,列出不等式或建立函数关系.【适当注

意椭圆的焦半径|PF|[a-c,a+c],双曲线的焦半径|PF|c-a或|PF|c+a以及双曲线的浙近线的

斜率能否起作用;还有点在曲线上,坐标有限制:方程组或方程有解(判别式法;三角形中的边角不等关系.】

5.解析几何的题中有时给出一些较复杂的向量关系式,首先应该考虑直接运用向量的相关知识(几何意义)

化简,直接坐标化化简一般较繁琐!

【方法归类】

一.由特征量建立a,b,c的关系(特殊三角形、等量关系转换a,b,c的齐

次式等)

22

xy222

1.过双曲线C:-=1(a>0,b>0)的一个焦点作圆x+y=a的两条切线,切点分别为A,B.若

a2b2

AOB=120(O是坐标原点),则双曲线C的离心率为()

35

A.B.2C.D.3

22

a1c

【解析】sin30==,e==2.

c2a

【答案】B

x2y2

2.设F,F为双曲线-=1(a>0,b>0)的两个焦点,若F,F,P(0,2b)是正三角形的三个顶点,则双

12a2b212

曲线的离心率为()

35

A.B.2C.D.3

82

2b22222222

【解析】3=tan60=,4b=3c4c-4a=3cc=4a,e=4

c

【答案】B

x2y2

3.从椭圆+=1(a>b>0)上一点P向x轴作垂线,垂足恰为左焦点F,A是椭圆与x轴正半轴的

a2b21

交点,B是椭圆与y轴正半轴的交点,且ABOP(O是坐标原点),则该椭圆的离心率是()

2123

A.B.C.D.

4222

b2

【解析】解法一(代数法)AB=(-a,b)OP=-c,

a

2

b2222221

ABOB-a=-cbb=ca-c=ca-2ce=

a2

b2

ba

解法二(几何法)=tan=tan=b=c

ac

【答案】C

x2y2

4.已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F,短轴的一个端点为M,直线l:3x-4y=0交椭圆E

a2b2

4

于A,B两点.若|AF|+|BF|=4,点M到直线l的距离不小于,则椭圆E的离心率的取值范围是

5

()

3333

A.0B.0C.1D.1

2424

【解析】由l:3x-4y=0榸及椭圆均关于原点对称,

连接AF1,BF1得AF1BF4=|AF|+|BF|=|AF|+AF14=2aa=2.

4b4222cc3

又d=b1b=4-c1c3e==.

55a22

【答案】A

22

xy222

5.设F是椭圆+=1(a>0,b>0)的左焦点,若椭圆上存在点P,使得直线PF与圆x+y=b相

a2b2

2

切,当直线PF的倾斜角为时,此椭圆的离心率是

3

()

272523

A.B.C.D.

7522

【解析】PF:y=-3(x+c)3x+y+3c=0

d=3c=b3c2=4b2=4a2-4c2

2

4a2=7c2

e2=4

7

【答案】A

6.设椭圆C的两个焦点是F1,F2,过点F1的直线与椭圆C交于P,Q.若PF2=F1F2,且3PF1=4QF1,则

椭圆的离心率为.

【解析】不妨令PF1=4,QF1=3

2a-4=2C

222222

(2a-3)=(3+2)+DF2=5+(2c)-2

2a-4=2c

由,推出

(2a-3)2=21+4c2

利用3PF1=4QF1利用条件+作垂线勾服三角形

(2c+1)2=21+4c2c=5,a=7

25

b=24,e=

7

【答案】5

7

二.回代点的坐标(点在圆锥曲线上)建立a,b,c的关系

7.已知F是椭圆C的一个焦点,B是短轴的一个端点,线段BF的延长线交C于点D,且BF=2FD,则椭

圆C的离心率为.

【解析】解法一(向量外D点坐标)

BF=(c,-b),FD=(x-c,y)

c

x=22

c=2x-2c23bxy

Dc,-代回+=1

22

-b=2yy=-b22ab

2

9c2

4192321

+=1e=e=

a24443

解法二(几何法)

3b22224

2:1Dc,-(c+a)y-2bcy-b=0

22

B(x1,y1),D(x2,y2)y1=-2y2

解法三(不对称问题--线性关系)

lBF:x=-by+c

椭:b2x2+a2y2-a2b2=0

4

1(y1+y2)4c222421

-==222b(c+a)=8ce=

2y1y2-b(c+a)3

【答案】3

3

x2y2

8.已知过椭圆+=1(a>0,b>0)的左顶点A(-a,0)作直线l交y轴于点P,交椭圆于点Q,若

a2b2

AOP是等腰三角形,且PQ=2QA,则椭圆的离心率为.

【解析】PQ=(x,y-a),QA=(-a-x,-y)

PQ=2QA(x,y-a)=2(-a-x,-y)

x=-2a

x=-2a-2x32a

Q-a,回代椭圆

y-a=-2yy=a33

3

2222

4aa2a-b14

+=1=5e==1-=

99b2b2a255

【答案】25

5

x2y2

9.双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F(-c,0),F(c,0),M,N两点在双曲线C上,且

a2b212

MNF1F2,F1F2=4|MN|,线段F1N交双曲线C于点Q,且F1Q=QN,则双曲线C的离心率为

.

c

【解析】x=

N4

222

22xN2ec

y=b-1=b-1N,be-1

Na216416

3b2

中点Q-c,e-1

8216

2

921e

回代点Qe--1=1

84416

e2=6

【答案】6

三.由线段长(范围)、点的坐标范围建立a,b,c的关系

(三角形中边角关系、焦点三角形、焦半径范围、椭圆或双曲线中的点的横纵坐标范围等)

x2y23a

10.设F、F是椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,P为直线x=上一点,FPF是底角为30

12a2b2212

的等偠三角形,则E的离心率为()

1234

A.B.C.D.

2345

33

【解析】a-c=pFsin30=ce=

224

【答案】C

x2y2a2

11.(线段长不等式)设F,F分别是椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,若在直线x=上存在P,

12a2b2c

使线段PF1的中垂线过点F2,则椭圆离心率的取值范围是()

2323

A.0,B.0,C.,1D.,1

2323

2

a2221

【解析】解法一:|P2||QF|2c-ca3ce

2c3

2222

a22aa

解法二:P,mm=(2c)--c02c-c

ccc

【答案】D

x2y2

12.(焦半径范围)椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F(-c,0),F(c,0),若椭圆上存在一点P,

a2b212

ac

使=,则离心率的取值范围为.

sinPF1F2sinPF2F1

【答案】(2-1,1)

x2y2

13.(焦半径范围)双曲线-=1(a>b>0)的两个焦点为F,F,若P为其上一点,且PF=2PF,则

a2b21212

双曲线离心率的取值范围为()

A.(1,3)B.(1,3]C.(3,+)D.[3,+)

r1-r2=2ar=2a

【解析】2

r=4a

r1=2r21

PF2QF22ac-a3ace3

【答案】B

x2y2

14.(焦半径范围)点P是双曲线-=1(a>0,b>0)左支上的一点,其右焦点为F(c,0),若M为线段

a2b2

c

FP的中点,且M到坐标原点的距离为,则双曲线的离心率e的取值范围是()

8

445

A.(1,8]B.1,C.,D.(2,3]

333

c4

【解析】pFQFc-ae

1143

【答案】B

xy

15.(横坐标范围)已知椭圆C:+=1(a>b>0),点M,N分别是椭圆C半长轴OA,OA的中点,若椭

a2b212

圆C上存在点P满足4PMPN=a2,则此椭圆离心率的取值范围是.

a2aa

【解析】解法一(点范围)=pMPN=--x,-y-x,-y

4200200

2222

a2a22a2x0

=x-+yx-+b1-

404004a2

21

22e

2a2a222

x0=-b20,a2e<1

2ca22

a

2

2

22aa21

解法er(几何法)由解法一x+y=,又P轨与椭圆有交点be

00222

2

【答案】,1

2

xy

16.(点横坐标范围)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的右顶点A(a,0),其上存在一点P,使得APO=

a2b2

90,求椭圆的离心率的取值范围.

【解析】解法一:点P(x0,y0)在OA为直径的圆上,又在椭圆C上,则有:

22

x-a+y2=aa2-b2-ab2

0202

x2y2

0+0=1(2)1-a1-a

a2b2

222322

代入中a-bx0-ax0+ab=0

222

a-bx0-abx0-a=0又x0

2

ab22

x=(0,a)a>2b

0a2-b2

2221

a<2ce>,0

2

2

2

解法二:OPAP=0

0=x0,y0x0-a,y0

2

222b22

=x-ax+y又y=a-x

0000a20

2

2b22

=x-ax+a-x

00a20

222322

0=a-bx-ax0+ab

下面同法一(略)

四.由几何关系转换建立a,b,c的关系

x2y2

17.已知F、F是双曲线-=1(a>0,b>0)的两焦点,以线段FF为边作正三角形MFF,若边MF

12a2b212121

的中点在双曲线上,则双曲线的离心率是()

3+1

A.4+23B.3-1C.D.3+1

2

【解析】MF1F2NF2=3C

定义一|N2|-|NF1=2a

2

即3c-c=2ae==3+1

3-1

【答案】D

222

xy22a

18.过双曲线-=1(a>0,b>0)的左焦点F(-c,0)(c>0),作圆:x+y=的切线,切点为E,延

a2b24

1

长FE交双曲线右支于点P,若OE=(OF+OP),则双曲线的离心率为.

2

【解析】r2=pF2=2OE=a

r1=r2+2a=3a

2222225

Rtr+r=(2c)10a=4ce=

122

【答案】10

2

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