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离心率的五种求法

离心率的五种求法
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离心率的五种求法

椭圆的离心率10<e ,抛物线的离心率1=e . 一、直接求出a 、c ,求解e

已知圆锥曲线的标准方程或a 、c 易求时,可利用率心率公式a

c

e =

来解决。 例1:已知双曲线1222

=-y a

x (0>a )的一条准线与抛物线x y 62-=的准线重合,则该双曲线的离心

率为( )

A.

23 B. 23 C. 2

6

D. 332

解:抛物线x y 62

-=的准线是23=x ,即双曲线的右准线2

3122=-==c c c a x ,则02322=--c c ,

解得2=c ,3=

a ,3

3

2=

=

a c e ,故选D

变式练习1:若椭圆经过原点,且焦点为()0,11F 、()0,32F ,则其离心率为( )

A.

43 B. 32 C. 21 D. 4

1 解:由()0,11F 、()0,32F 知 132-=c ,∴1=c ,又∵椭圆过原点,∴1=-c a ,3=+c a ,∴2=a ,

1=c ,所以离心率2

1

==a c e .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.

23 B. 26 C. 2

3 D 2 解:由题设2=a ,62=c ,则3=c ,2

3

==

a c e ,因此选C 变式练习3:点P (-3,1)在椭圆122

22=+b

y a x (0>>b a )的左准线上,过点P 且方向为()5,2-=的

光线,经直线2-=y 反射后通过椭圆的左焦点,则这个椭圆的离心率为( )

A

33 B 31 C 22

D 2

1 解:由题意知,入射光线为()32

5

1+-

=-x y ,关于2-=y 的反射光线(对称关系)为0525=+-y x ,则??

???=+-=0

553

2

c c a 解得3=a ,1=c ,则33==a c e ,故选A

二、构造a 、c 的齐次式,解出e

根据题设条件,借助a 、b 、c 之间的关系,构造a 、c 的关系(特别是齐二次式),进而得到关于e 的一元方程,从而解得离心率e 。

例2:已知1F 、2F 是双曲线122

22=-b

y a x (0,0>>b a )的两焦点,以线段21F F 为边作正三角形21F MF ,

若边1MF 的中点在双曲线上,则双曲线的离心率是( )

A. 324+

B.

13- C.

2

1

3+ D. 13+ 解:如图,设1MF 的中点为P ,则P 的横坐标为2

c

-,由焦半径公式

a ex PF p --=1,

即a c a c c -??? ??-?-=2,得0222

=-??? ??-??? ??a c a c ,解得 31+==a

c

e (31-舍去),故选D

变式练习1:设双曲线122

22=-b

y a x (b a <<0)的半焦距为c ,直线L 过()0,a ,()b ,0两点.已知原点到

直线的距离为

c 4

3

,则双曲线的离心率为( ) A. 2 B. 3 C.

2 D.

3

3

2 解:由已知,直线L 的方程为0=-+ab ay bx ,由点到直线的距离公式,得

c b a ab 4

32

2=

+, 又2

22b a c +=, ∴234c ab =

,两边平方,得()

4222316c a c a =-,整理得01616324=+-e e ,

得42

=e 或3

42

=e ,又b a <<0 ,∴212

2222222>+=+==a b a b a a c e ,∴42

=e ,∴2=e ,故选A 变式练习2:双曲线虚轴的一个端点为M ,两个焦点为1F 、2F ,0

21120=∠MF F ,则双曲线的离心率为( )

A

3 B

26 C 3

6

D 33

解:如图所示,不妨设()b M ,0,()0,1c F -,()0,2c F ,则

2221b c MF MF +==,又c F F 221=,

在21MF F ?中, 由余弦定理,得2

12

2

12221212cos MF MF F F MF MF MF F ?-+=

∠,

即(

)(

)

(

)

2

22

22222421b

c c b c b c +-+++=-,∴212222-=+-c b c b ,

∵2

2

2

a c

b -=,∴2122

22-=--a

c a ,∴2223c a =,∴232

=e ,∴26=e ,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1F 、2F ,过2F 作椭圆长轴的垂线交椭圆于点P ,若21PF F ?为等腰直角三角形,则椭圆的离心率是________。 解:121

21222222221-=+=+=+===

c

c c

PF PF c a c a c e

四、根据圆锥曲线的统一定义求解

例4:设椭圆122

22=-b

y a x (0,0>>b a )的右焦点为1F ,右准线为1l ,若过1

F 且垂直于x 轴的弦的长等于点1F 到1l 的距离,则椭圆的离心率是

.

解:如图所示,AB 是过1F 且垂直于x 轴的弦,∵1l AD ⊥于D ,∴AD 为1F 到准线1l 的距离,根据椭

圆的第二定义,2

121

1===

AD AB AD AF e 变式练习:在给定椭圆中,过焦点且垂直于长轴的弦长为2,焦点到相应准线的距离为1,则该椭圆的

离心率为( ) A

2 B

22 C 21 D 4

2

解:2

2

1222=

=

=

AD

AF e 五、构建关于e 的不等式,求e 的取值范围 例5:设??

?

??∈4,

0πθ,则二次曲线1tan cot 22=-θθy x 的离心率的取值范围为( ) A. 21 B. ???? ??22,21 C. ???

? ??2,22 D. ()+∞,2 另:由1tan cot 2

2

=-θθy x ,??

? ??∈4,

0πθ,得θtan 2=a ,θcot 2

=b , ∴θθcot tan 2

2

2

+=+=b a c ,∴θθθ

θ2222

cot 1tan cot tan +=+=

=a

c e ∵??

? ??∈4,0πθ,∴1cot 2>θ,∴22

>e ,∴2>e ,故选D

例6:如图,已知梯形ABCD 中,CD AB 2=,点E 分有向线段AC 所成的比为λ,双曲线过C 、D 、

E 三点,且以A 、B 为焦点.当

4

3

32≤≤λ时,求双曲线离心率e 的取值范围。 解:以AB 的垂直平分线为y 轴,直线AB 为x 轴,建立如图所示的直角坐标系

xoy ,则y CD ⊥轴.因为双曲线经过点C 、D ,且以A 、B 为焦点,由双曲线

的对称性知C 、D 关于y 轴对称.依题意,记()0,c A -,??

?

??h c C ,2,()00,y x E ,其中AB c 2

1

=

为双曲线的半焦距,h 是梯形的高. 由定比分点坐标公式得()()λλλλ+-=+?

+-=

122120c c

c x ,λ

λ+=10

h y ,设双曲线的方程为122

22=-b y a x ,则离

心率a

c

e =,由点C 、E 在双曲线上,所以,将点C 的坐标代入双曲线方程得

142222=-b h a c ① 将点E 的坐标代入双曲线方程得

111242

2222

2

=??? ??+-??

?

??+-λλλλb h a c ②

再将a

c

e =①、②得

14222=-b h e ,∴14222-=e b h ③ 111242

2222=??

?

??+-??? ??+-λλλλb h e ④ 将③式代入④式,整理得()λλ214442

+=-e ,∴2

312+-=e λ,由题设4332≤≤λ得: 4

3

231322≤+-≤e ,解得107≤≤e ,所以双曲线的离心率的取值范围为[]

10,7

配套练习

1. 设双曲线12222=-b

y a x (0,0>>b a )的离心率为3,且它的一条准线与抛物线x y 42

=的准线重合,

则此双曲线的方程为( )

A.

1241222=-y x B.

196482

2=-y x C. 13

232

2=-y x D. 1632

2=-y x

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 .

3

1

B .

3

3 C .

2

1 D .

2

3 3.已知双曲线12222=-b y a x 的一条渐近线方程为x y 3

4

=,则双曲线的离心率为( )

A

35 B 34 C 4

5

D 23 4.在给定椭圆中,过焦点且垂直于长轴的弦长为2,焦点到相应准线的距离为1,则该椭圆的离心率为

A

2 B

22 C 2

1

D 42 5.在给定双曲线中,过焦点垂直于实轴的弦长为2,焦点到相应准线的距离为2

1

,则该双曲线的离心率为( ) A

2

2

B 2

C 2

D 22

6.如图,1F 和2F 分别是双曲线122

22=-b

y a x (0,0>>b a )的两个焦点,A 和B 是以O 为圆心,以1OF

为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且AB F 2?是等边三角形,则双曲线的离心率为( )

A 3

B

5 C

2

5

D

13+

7. 设1F 、2F 分别是椭圆122

22=+b

y a x (0>>b a )的左、右焦点,P 是其右准线上纵坐标为c 3(c 为

半焦距)的点,且P F F F 221=,则椭圆的离心率是( )

A

213- B 21

C 215-

D 2

2

8.设1F 、2F 分别是双曲线12222=-b

y a x 的左、右焦点,若双曲线上存在点A ,使0

2190=∠AF F ,且

213AF AF =,则双曲线离心率为( )

A

2

5

B

2

10 C

2

15 D

5

9.已知双曲线12222=-b

y a x (0,0>>b a )的右焦点为F ,若过点F 且倾斜角为0

60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 []2,1 B ()2,1 C [)+∞,2 D ()+∞,2

10.椭圆122

22=+b

y a x (0>>b a )的焦点为1F 、2F ,两条准线与x 轴的交点分别为M 、N ,若

212F F MN ≤,则该椭圆离心率的取值范围是( )

A .??

? ??21,0

B .??

? ??22,0 C .??

?

???1,21

D .???

?

???1,22

答案:1.由c a

2

1a c =可得 3.a b c ==故选D

2.已知椭圆的长轴长是短轴长的2倍,∴ 2a b =,椭圆的离心率c e a =

=D 。

3.双曲线焦点在x 轴,由渐近线方程可得45

,33

b c e a a ===

=可得,故选A

4.不妨设椭圆方程为22221x y a b +=(a >b >0),则有2221b a c a c

=-=,据此求出e =22

5.不妨设双曲线方程为22221x y a b -=(a >0,b >0),则有

2221

2b a c a c =-=,据此解得e =2,选C 6.解析:如图,1F 和2F 分别是双曲线)0,0(122

22 b a b

r a x =-的两个焦点,A 和B 是以O 为圆心,以

1F O 为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,

且△AB F 2是等边三角形,连接AF 1,∠AF 2F 1=30°,|AF 1|=c ,

|AF 2|=3c ,∴ 21)a c =,双曲线的离心率为31+,选D 。

7.由已知P (c c a 3,2),所以222

)3()(2c c c a c +-=化简得220222=

=?=-a c e c a . 8.设F 1,F 2分别是双曲线22

221x y a b

-=的左、右焦点。若双曲线上存在点A ,使∠F 1AF 2=90o,且|AF 1|=3|AF 2|,

设|AF 2|=1,|AF 1|=3,双曲线中122||||2a AF AF =-=,2c ==,∴ 离心率

e =

,选B 。 9.双曲线22

221(0,0)x y a b a b

-=>>的右焦点为F ,若过点F 且倾斜角为60o 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

b a ,∴ b

a

≥3,离心率e 2=

222

22

c a b a a +=≥4,∴ e ≥2,选C 10.椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的焦点为1F ,2F ,两条准线与x 轴的交点分别为M N ,,若2||2a MN c =,

12||2F F c =,12MN F F 2≤,则22a c c

≤,该椭圆离心率e ≥22

,选D

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