【2020届】高考数学圆锥曲线专题复习:圆锥曲线中离心率及其范围的求解专题(教师版)
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微专题3:圆锥曲线的离心率问题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。
对离心率的考查集中代表了就是对圆锥曲线基本性质的考查,因此它在高考小题中出现的频率很高,需要重点掌握。
主要题型有两类:求离心率;求离心率范围题型一 求离心率知识梳理:1、离心率公式:ce a=(其中c 为圆锥曲线的半焦距)变式有: 椭圆e =c a = 2c 2a = |F 1F 2||PF 1+PF 2| = sinF 1PF 2sinPF 2F 1+sinPF 1F 2 或者e =c a = √1−b 2a 2∈(0,1)双曲线e =c a = 2c 2a = |F 1F 2||PF 1−PF 2| = sinF 1PF 2sinPF 2F 1− sinPF 1F 2或者e =c a =1+b 2a2∈(1,+∞) 2、圆锥曲线中,,a b c 的几何性质及联系3、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) 方法一:利用几何性质求离心率【例1-1】设M 为椭圆22221(0)x y a b a b+=>>上一点,F 1、F 2为椭圆的焦点,若∠MF 1F 2=75°,∠MF 2F 1=15°,求椭圆的离心率 【解析】 在△MF 1F 2中,由正弦定理得12122112||||2sin sin sin MF MF cF MF MF F MF F ==∠∠∠,即12||||2sin 90sin15sin 75MF MF c ==︒︒︒∴2|1||2|2sin 90sin15sin 75sin15sin 75c MF MF a +==︒︒+︒︒+︒,∴1sin15sin 75c e a ===︒+︒【例1-2】设12,F F 分别是椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的左、右焦点,点P 在椭圆C 上,线段1PF 的中点在y 轴上,若1230PF F ∠=,则椭圆的离心率为( )A .33 B .36C .13D .16思路:本题存在焦点三角形12PF F ,由线段1PF 的中点在y 轴上,O 为12F F 中点可得2PF y ∥轴,从而212PF F F ⊥,又因为1230PF F ∠=,则直角三角形12PF F 中,1212::2:1:3PF PF F F =,且12122,2a PF PF c F F =+=,所以12122323F F c c e a a PF PF ∴====+ 规律方法: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【变式1】设21F F ,分别为双曲线)0,0(12222>>=-b a b y a x 的左、右焦点,双曲线上存在一点P 使得,49||||,3||||2121ab PF PF b PF PF =⋅=+则该双曲线的离心率为 A.34 B.35 C.49D.3 思路:条件与焦半径相关,所以联想到122PF PF a -=,进而与,49||||,3||||2121ab PF PF b PF PF =⋅=+找到联系,计算出,a b 的比例,从而求得e 解:122PF PF a -=()()221212124PF PF PFPF PF PF ∴+--=⋅即22229499940b a ab b ab a -=⇒--=29940b b a a ⎛⎫∴-⋅-= ⎪⎝⎭ 解得:13b a =-(舍)或43b a =::3:4:5a b c ∴= 53c e a ∴== 【变式2】椭圆()222102312x y b b +=<<与渐近线为20x y ±=的双曲线有相同的焦点12,F F ,P 为它们的一个公共点,且1290F PF ∠=,则椭圆的离心率为________思路:本题的突破口在于椭圆与双曲线共用一对焦点,设122F F c =,在双曲线中,''''1::2:1:52b a bc a =⇒=,不妨设P 在第一象限,则由椭圆定义可得:1243PF PF +=,由双曲线定义可得:'12425PF PF a c -==,因为1290F PF ∠=,222124PF PF c ∴+=而()()2222121212=2PF PF PF PF PF PF ++-+代入可得:2216488105c c c +=⇒= 306c e a ∴==方法二:利用坐标运算【例2】如图所示,已知双曲线()222210x y a b a b-=>>的右焦点为F ,过F 的直线l 交双曲线的渐近线于,A B 两点,且直线l 的倾斜角是渐近线OA 倾斜角的2倍,若2AF FB =,则该双曲线的离心率为( ) A.324 B. 233 C. 305 D. 52思路:本题没有焦半径的条件,考虑利用点的坐标求解,则将所涉及的点坐标尽力用,,a b c 表示,再寻找一个等量关系解出,,a b c 的关系。
2020年高考数学 圆锥曲线篇圆锥曲线离心率的求法经典回顾1、已知点为椭圆上任意一点,、分别为椭圆的左、右焦点,为△的内心,若成立,则λ的值为【解析】试题分析:设△的内切圆的半径为r ,为△的内心,,所以∴=+|,|21||21||212121F F PF r PF r λ |,|||||2121F F PF PF λ=+因为为椭圆上任意一点,、分别为椭圆的左、右焦点,由椭圆的定义得a PF PF 2||||21=+,得2222,22ba ab a a -=∴-⨯=λλ.考点:三角形面积的计算及三角形内心的性质. 离心率求值 焦点三角形中2、在ABC △中,90A ∠=o,3tan 4B =.若以A B ,为焦点的椭圆经过点C ,则该椭圆的离心率e = .[解析]=+====BC AC ABe k BC k AC k AB ,5,3,4123、已知21,F F 为椭圆的两个焦点,P 为椭圆上一点,若3:2:1::211221=∠∠∠PF F F PF F PF ,则此椭圆的离心率为 _________.[解析] 13- [三角形三边的比是2:3:1]4、在ABC △中,3,2||,300===∠∆ABC S AB A .若以A B ,为焦点的椭圆经过点C ,则该椭圆的离心率e = .【解题思路】由条件知三角形可解,然后用定义即可求出离心率 [解析] 3sin ||||21=⋅=∆A AC AB S ABC , 32||=∴AC ,2cos ||||2||||||22=⋅-+=A AC AB AC AB BCP 22221(0)x y a b a b+=>>1F 2F I 12PF F 1212PIF PIF F IF S S S λ∆∆∆+=22a b-12PF F I 12PF F 1212PIF PIF F IF S S S λ∆∆∆+=P 22221(0)x y a b a b+=>>1F 2F2132322||||||-=+=+=BC AC AB e 【名师指引】(1)离心率是刻画椭圆“圆扁”程度的量,决定了椭圆的形状;反之,形状确定,离心率也随之确定(2)只要列出c b a 、、的齐次关系式,就能求出离心率(或范围) (3)“焦点三角形”应给予足够关注5、已知1F ,2F 是椭圆和双曲线的公共焦点,P 是它们的一个公共点,且321π=∠PF F ,椭圆的离心率为1e ,双曲线的离心率2e ,则=+222131e e . 【答案】4 【解析】试题分析:不妨设椭圆的标准方程为:2222111x y a b += ,双曲线的标准方程为:2222221x y a b -=公共焦点()()12,0,,0F c F c - ,则有:2222221122,a b c c a b =+=+在12PF F ∆中,因为321π=∠PF F ,由余弦定理得:222121212122cos PF PF PF PF F PF F F +-⋅∠=所以,222121212PF PF PF PF F F +-⋅= 所以,22121212()3PF PF F F PF PF +-=⋅22121212()PF PF F F PF PF --=-⋅即:2222112212443,44a c PF PF a c PF PF -=-=-所以,()2222221212223131a a a c a c c c ⎛⎫-=--⇒-=-- ⎪⎝⎭2222121211131314e e e e ⎛⎫⇒-=--⇒+= ⎪⎝⎭ 所以,答案应填:4.考点:1、椭圆的定义、标准方程与简单几何性质;2、双曲线的定义、标准方程与简单几何性质.6、设1e ,2e 分别为具有公共焦点1F 与2F 的椭圆和双曲线的离心率,P 为两曲线的一个公共点,且满足021=⋅PF PF ,则2212221)(e e e e +的值为 2 [解析] .用好定义 设a PF PF 2||||21=+,m PF PF 2||||21=-,m a PF +=∴||1,m a PF -=||2,2224)()(c m a m a =-++21122221222=+∴=+∴e e c m a 位置关系 7、如图所示,椭圆中心在原点,F 是左焦点,直线1AB 与BF 交于D,且ο901=∠BDB ,则椭圆的离心率为[解析] B .=⇒=-⇒-=-⋅e ac c a c b a b 221)(215- 8、在平面直角坐标系中,椭圆2222x y a b+=1( a b >>0)的焦距为2,以O 为圆心,a 为半径的圆,过点2,0a c ⎛⎫⎪⎝⎭作圆的两切线互相垂直,则离心率e = .[解析]=⇒=e a c a 22229、椭圆的左焦点为,若关于直线的对称点是椭圆上的点,则椭圆的离心率为( ) A .B .C .D .【答案】D .【解析】 试题分析:设关于直线的对称点的坐标为,则,所以 ,,将其代入椭圆方程可得,化简可得,解得,故应选.考点:1、椭圆的定义;2、椭圆的简单几何性质;2222:1(0)x y C a b a b+=>>F F 30x y +=A C C 1231-331-(,0)F c -30x y +=A(m,n)(3)13022nm c m c n ⎧⋅-=-⎪⎪+⎨-⎪⋅+=⎪⎩2c m =3c n =22223441c ca b +=42840e e -+=31e =-D10、已知F 2,F 1是双曲线的上,下两个焦点,点F 2关于渐近线的对称点恰好落在以F 1为圆心,|OF 1|为半径的圆上,则双曲线的离心率为( ) A .2 B . C .3 D .【答案】A 【解析】试题分析:设点F 2关于渐近线的对称点为,由已知得,解得,又以F 1为圆心,|OF 1|为半径的圆的方程为,把点M 的坐标代入上式得,又,所以,解得。
专题6 圆锥曲线离心率及范围问题离心率在圆锥曲线问题中有着重要应用,它的变化会直接导致曲线类型和形状的变化,同时它又是圆锥曲线统一定义中的三要素之一.有关求解圆锥曲线离心率的试题在历年高考试卷中均有出现.关于圆锥曲线离心率(范围)问题处理的主体思想是:建立关于一个,,a b c的方程(或不等式),然后再解方程或不等式,要注意的是建立的方程或不等式应该是齐次式.一般建立方程有两种办法:○1利用圆锥曲线的定义解决;○2利用题中的几何关系来解决问题。
另外,不能忽略了圆锥曲线离心率的自身限制条件(椭圆、双曲线离心率的取值范围不一致),否则很容易产生增根或者扩大所求离心率的取值范围.一、圆锥曲线的离心率方法1:利用定义法求离心率知识储备:椭圆和双曲线的第一定义。
方法技巧:一般情况题中出现圆锥曲线上的点与焦点联系在一起时,尽量转化为定义去考虑,会更简单!例1.(2015年浙江15题)椭圆22221x ya b+=(0a b>>)的右焦点(),0F c关于直线by xc=的对称点Q在椭圆上,则椭圆的离心率是.法一:(当时网上的主流解法)大家上网看到的基本上就是这种解法,此方法入手很容易,但是后期的运算量会很大,并且此题高次方程的因式分解要求很高(对大部分学生来说高次方程分解本来就是一个盲区)。
【解析】设左焦点为1F ,由F 关于直线by x c=的对称点Q 在椭圆上, 得到OM QF ⊥且M 为QF 中点,又O 为F 1F 的中点,所以OM 为中位线,且1F Q QF ⊥。
由点到线的距离公式计算得到:,bc MF a=再由tan b FOM c ∠=得到:2c OM a =. 所以2,bcQF a=212c QF a =, 据椭圆定义:12QF QF a +=得到:2222bc c a a a+=,化简得: b c =,即22e =.通过比较我们发现法二(定义法)计算过程更加简洁,不易出错。
我在给学生讲题的时候学生经常会问我,哪个时候用定义法,其实大家只要看到有曲线上的点和焦点有联系时,就可以往定义法多思考一些。
圆锥曲线八种解题方法、七种常规题型和性质(有相应例题详解) 总论:常用的八种方法1、定义法2、韦达定理法3、设而不求点差法4、弦长公式法5、数形结合法6、参数法(点参数、K 参数、角参数)7、代入法中的顺序8、充分利用曲线系方程法七种常规题型(1)中点弦问题(2)焦点三角形问题(3)直线与圆锥曲线位置关系问题(4)圆锥曲线的有关最值(范围)问题 (5)求曲线的方程问题1.曲线的形状已知--------这类问题一般可用待定系数法解决。
2.曲线的形状未知-----求轨迹方程(6) 存在两点关于直线对称问题 (7)两线段垂直问题常用的八种方法1、定义法(1)椭圆有两种定义。
第一定义中,r 1+r 2=2a 。
第二定义中,r 1=ed 1 r 2=ed 2。
(2)双曲线有两种定义。
第一定义中,a r r 221=-,当r 1>r 2时,注意r 2的最小值为c-a :第二定义中,r 1=ed 1,r 2=ed 2,尤其应注意第二定义的应用,常常将 半径与“点到准线距离”互相转化。
(3)抛物线只有一种定义,而此定义的作用较椭圆、双曲线更大,很多抛物线问题用定义解决更直接简明。
2、韦达定理法因直线的方程是一次的,圆锥曲线的方程是二次的,故直线与圆锥曲线的问题常转化为方程组关系问题,最终转化为一元二次方程问题,故用韦达定理及判别式是解决圆锥曲线问题的重点方法之一,尤其是弦中点问题,弦长问题,可用韦达定理直接解决,但应注意不要忽视判别式的作用。
3、设而不求法解析几何的运算中,常设一些量而并不解解出这些量,利用这些量过渡使问题得以解决,这种方法称为“设而不求法”。
设而不求法对于直线与圆锥曲线相交而产生的弦中点问题,常用“点差法”,即设弦的两个端点A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),弦AB 中点为M(x 0,y 0),将点A 、B 坐标代入圆锥曲线方程,作差后,产生弦中点与弦斜率的关系,这是一种常见的“设而不求”法,具体有:(1))0(12222>>=+b a b y a x 与直线相交于A 、B ,设弦AB 中点为M(x 0,y 0),则有02020=+k b y a x 。
圆锥曲线之轨迹方程的求法(一)【复习目标】□1. 了解曲线与方程的对应关系,掌握求曲线方程的一般步骤;□2. 会用直接法、定义法、相关点法(坐标代换法)求方程。
【基础练习】1.到两坐标轴的距离相等的动点的轨迹方程是( )A .y x =B .||y x =C .22y x =D .220x y +=2.已知点(,)P x y 4,则动点P 的轨迹是( )A .椭圆B .双曲线C .两条射线D .以上都不对3.设定点1(0,3)F -、2(0,3)F ,动点P 满足条件129(0)PF PF a a a+=+>,则点P 的轨迹( ) A .椭圆 B .线段 C. 不存在 D .椭圆或线段4.动点P 与定点(1,0)A -、(1,0)B 的连线的斜率之积为1-,则P 点的轨迹方程为______________.【例题精选】一、直接法求曲线方程根据题目条件,直译为关于动点的几何关系,再利用解析几何有关公式(两点距离公式、点到直线距离公式、夹角公式等)进行整理、化简。
即把这种关系“翻译”成含x ,y 的等式就得到曲线的轨迹方程了。
例1.已知ABC ∆中,2,AB BC m AC==,试求A 点的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形.练习:已知两点M (-1,0)、N (1,0),且点P 使MP MN ,PM PN ,NM NP 成公差小于零的等差数列。
点P 的轨迹是什么曲线?二定义法若动点轨迹满足已知曲线的定义,可先设定方程,再确定其中的基本量,求出动点的轨迹方程。
例1.⊙C :22(16x y +=内部一点0)A 与圆周上动点Q 连线AQ 的中垂线交CQ 于BQ R A P o yx P ,求点P 的轨迹方程.例2.设动点(,)(0)P x y x ≥到定点1(,0)2F 的距离比它到y 轴的距离大12。
记点P 的轨迹为曲线C 求点P 的轨迹方程;练习.若动圆与圆1)2(:221=++y x C 相外切,且与直线1=x 相切,则动圆圆心轨迹方程是 .三代入法有些问题中,其动点满足的条件不便用等式列出,但动点是随着另一动点(称之为相关点)而运动的。
圆锥曲线离心率范围四种题型椭圆的离心率的范围是高考的要点,其主假如列出 a, b,c 的不等式, 从而求出离心率的范围。
此中列不等式是这类题目的要点,下边我们说以下不等式的几种方法。
一、依据圆锥曲线中所隐含的不等关系列式例 1:已知椭圆x 2y 2 1( ab 0) 的左右焦点分别是F 1 ( ,0), F 2 ( ,0)a 2b 2c c ,若椭圆上存在点 P (异于长轴的端点) ,使得 csin PF 1 F 2 a sin PF 2 F 1 ,则该椭圆的离心率的范围是 _________.c sin PF 2 F 1 PF 1 sin PF 2 F 1解: 由已知得 esin PF 1F 2 , 由正弦定理得sinPF 1F 2aPF 2 PF 12a PF 2PF 22a 2因此 ePF 2,从而 a。
PF 2c又由于 a cPF 2 a c 且 0 e 1 ,解得离心率范围是 ( 21,1) 。
变式训练 1:设椭圆x 2y 2 1(ab 0) 的两焦点为 F 1 , F 2 ,若在其右准线上存在一a 2b 2点 P ,使得线段 PF 1 的中垂线过点 F 2 ,求椭圆离心率的范围。
变式训练 2:双曲线x 2y 2 1(a 0, b 0) 的两个焦点为 F 1 , F 2 ,若 P 为其上一点, a 2b 2且 PF 1 2 PF 2 ,则双曲线离心率的取值范围。
变式训练 3:双曲线x 2y 2 1(a 0, b 0) 的两个焦点为 F 1, F 2 ,若 P 为右支上一点,a 2b 2且PF 1 4 PF 2 ,则双曲线离心率的取值范围。
二、相关存在性问题求离心率例 2:设 P 是椭圆 x2y 2 1( a b 0) 上的一点, F 1, F 2 是椭圆的左右焦点,已知a 2b 2F 1 PF 2 60o ,求椭圆离心率的范围。
剖析:要想使得存在椭圆上的一点P ,知足F 1 PF 2 60o ,也就是要求当点 P 在椭圆上运动时, ( F 1PF 2 ) min 60o ,( F 1PF 2 )max 60o 即可。
问题33求圆锥曲线离心率或离心率范围一、考情分析离心率的范围问题是高考的热点问题,各种题型均有涉及,因联系的知识点较多,且处理的思路和方法比较灵活,关键在于如何找到不等关系式,从而得到关于离心率的不等式,进而求其范围.很多同学掌握起来比较困难,本文就解决本类问题常用的处理方法和技巧加以归纳二、经验分享离心率是椭圆的重要几何性质,是高考重点考查的一个知识点,这类问题一般有两类:一类是根据一定的条件求椭圆的离心率;另一类是根据一定的条件求离心率的取值范围,无论是哪类问题,其难点都是建立关于a,b, c的关系式(等式或不等式),并且最后要把其中的b用a, c表示,转化为关于离心率e的关系式,这是化解有关椭圆的离心率问题难点的根本方法.2.要解决双曲线中有关求离心率或求离心率范围的问题,应找好题中的等量关系或不等关系,构造出关于a, c的齐次式,进而求解.(2)要注意对题目中隐含条件的挖掘,如对双曲线上点的几何特征 1 PF|+ 1 P日>2 C的运用三、知识拓展2 21.在求椭圆务+与=1(a Ab >0 )离心率范围时常用的不等关系:x兰a,y^b , a — c^FP^a + c,a bb兰OP兰a (P为椭圆上一点)2.在双曲线务岭=1a 0,b 0中,e=2=,1b,a2 b2 a Y 匕丿四、题型分析(一)借助平面几何图形中的不等关系根据平面图形的关系,如三角形两边之和大于第三边、折线段大于或等于直线段、对称的性质中的最值等得到不等关系,然后将这些量结合曲线的几何性质用a,b,c进行表示,进而得到不等式,从而确定离心率的范围.【例1】已知两定点A -1,0和B 1,0,动点P x,y在直线l: ^x 3上移动,椭圆C以代B为焦点且经过点P,则椭圆C的离心率的最大值为()A. 5B C.2、5D2后5555【答案】A【解析】A -1,0关于直线丨:y =x 3的对称点为A -3,2 ,连接AB交直线I于点P,则椭圆C的长轴长的最小值为AB =2 5,所以椭圆C的离心率的最大值为° = I -5 ,故选A.1 1 a 岳5【点评】求解本题的关键是利用对称性求距离的最小值2 2【小试牛刀】已知椭圆G :冷•占“(a ■ b ■ 0)与圆C2:x2 y^b2,若在椭圆G上存在点P,使得由点a bP所作的圆C2的两条切线互相垂直,则椭圆G的离心率的取值范围是()AI B -今弓C •日)D详‘1)【答案】C【解析】椭圆上长轴端点向圆外两条切线PA,PB,则两切线形成的角.APB最小,若椭圆C i上存在点P令切线互相垂直,则只需.APB _ 900,即? - ■ APO _ 450,炸前450诗,解得U e_2,即°_手,而°:::e ",彳池"即e曰)(二)借助题目中给出的不等信息根据试题本身给出的不等条件,如已知某些量的范围,存在点或直线使方程成立,厶的范围等,进一步得到离心率的不等关系式,从而求解.2 2【例2】已知椭圆^2 ^7 =1(a b 0)上一点A关于原点O的对称点为B, F为其右焦点,若AF _ BF ,a b设"BF—且一药厂则椭圆离心率的取值范围是——【答案】【解析】左焦点为 F i .连结AF i ,BF i 可得四边形AF i BF 是矩形,所以AO =0F =0B = c .所以AB = 2c 又AF _ BF ,所以.AF = 2csin , BF = 2ccos 、f .又因为 AF^ BF , AF 1 AF = 2a .所以【点评】本题的关键是利用椭圆的定义建立等量关系式2csin t ' 2ccos : = 2a ,然后借助已知条件五,4,利用三角函数的图象求解离心率的范围 【百校联盟 2018届TOP202018届高三三月联考】•已知平行四边形ABCD 内接于椭圆【答案】A D.B 关于原点对称,设 D X 0,y ° , B -x °,-y ° , A X, y , - k AD2csin :亠2ccos :=2a ・即 a sin 匚::cos :、、2 sin( )4r n jr "I.因为,一,所以_12 4今―云吩亍门.所以子、;甞 故填.63y —y 。
圆锥曲线的几何性质1.求解曲线的离心率:求椭圆、双曲线的离心率,关键是根据已知条件确定a ,b ,c 的等量关系,然后把b 用a ,c 代换,求c a 的值;在双曲线中由于221()b e a=+,,求离心率的范围问题关键是确立一个关于a ,b ,c 的不等式,再根据a ,b ,c 的关系消掉b 得到关于a ,c 的不等式,由这个不等式确定a ,c 的关系. 2.求解特定字母取值范围问题的常用方法:(1)构造不等式法:根据题设条件以及曲线的几何性质(如:曲线的范围、对称性、位置关系等),建立关于特定字母的不等式(或不等式组),然后解不等式(或不等式组),求得特定字母的取值范围.(2)构造函数法:根据题设条件,用其他的变量或参数表示欲求范围的特定字母,即建立关于特定字母的目标函数,然后研究该函数的值域或最值情况,从而得到特定字母的取值范围.(3)数形结合法:研究特定字母所对应的几何意义,然后根据相关曲线的定义、几何性质,利用数形结合的方法求解.3.圆锥曲线中的最值问题:一是利用几何方法,即通过利用曲线的定义、几何性质以及平面几何中的定理、性质等进行求解; 二是利用代数方法,即把要求最值的几何量或代数表达式表示为某个(些)参数的函数(解析式),然后利用函数方法、不等式方法等进行求解.考点一 圆锥曲线的离心率问题例1.(2020·福建厦门高三期末)已知双曲线()2222:100x y a b a bΓ--=>>,的右焦点为F ,过原点的直线l 与双曲线Γ的左、右两支分别交于A B ,两点,延长BF 交右支于点,若AF FB ⊥,3CF FB =,则双曲线Γ的离心率是( ) AB .32 C .53 D例2.(2020·安徽安庆高三期末)已知1,F 2F 分别是双曲线2222:1x y C a b-=(0,0)a b >>的左、右焦点,直线l 过1F ,且l 与一条渐近线平行,若2F 到l 的距离大于a ,则双曲线C 的离心率的取值范围为( )A.)+∞ B. C.⎫+∞⎪⎪⎝⎭ D.⎛ ⎝⎭C(2020·福建漳州质检)已知1F 、2F 为双曲线()2222:10,0x yC a b a b-=>>的左、右焦点,过右焦点2F 的直线l ,交的左、右两支于A 、B 两点,若B 为线段2AF 的中点且1BF l ⊥,则双曲线的离心率为( ) A .4 B .5 C .6D .7(2020·河南许昌质检)已知斜率为13的直线l 经过双曲线22221y x a b-=的上焦点F ,且与双曲线的上、下两支都相交,则双曲线的离心率e 的取值范围是( ) A.1e <<B.1e <<C.e > D.e > 考点二 与圆锥曲线有关的最值问题例3.(2020·黑龙江哈尔滨三中高三期末)一个工业凹槽的轴截面是双曲线的一部分,它的方程是[]221,1,10y x y -=∈,在凹槽内放入一个清洁钢球(规则的球体),要求清洁钢球能擦净凹槽的最底部,则清洁钢球的最大半径为( )A .1B .2C .3D .2.5例4.(2020·浙江嘉兴一中高三期末)已知A ,B 是椭圆:2213y x +=短轴的两个端点,点O 为坐标原点,点P 是椭圆上不同于A ,B 的动点,若直线PA ,PB 分别与直线4x =-交于点M ,N ,则OMN ∆面积的最小值为( ) A.B.C.D.CC C C(2020·山西运城高三期末)已知1F ,2F 为椭圆2214x y +=的左、右焦点,P 是椭圆上异于顶点的任意一点,点Q 是12F PF ∆内切圆的圆心,过1F 作1F M PQ ⊥于M ,O 为坐标原点,则||OM 的取值范围为( )A .()0,1B .(C .(D .((2020·广东惠州三调)已知F 是抛物线2y x =的焦点,点A ,B 在该抛物线上且位于x 轴的两侧,2OA OB ⋅=(其中O 为坐标原点),则ABO ∆与AFO ∆面积之和的最小值是( )A .2B .3C D考点三 圆锥曲线综合问题典例5.(2020·武邑县教育局教研室高三期)设椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的左焦点为F ,在x 轴上F 的右侧有一点A ,以FA 为直径的圆与椭圆在x 轴上方部分交于M N 、两点,则||||||FM FN FA +的值为( )AB C D例6.(2020·安徽六安示范高中质检)已知抛物线24x y =-的焦点为F ,A 是抛物线上异于坐标原点的任意一点,以F 为圆心,AF 为半径的圆交y 轴负半轴于点B .平行于AB 的直线l 与抛物线相切于点D ,设A ,D 两点的横坐标分别为A x 和D x ,则A D x x ⋅=( )A .-4B .2C .-2D .4【举一反三】(2020·安徽淮南一模)已知双曲线22214x y b-=()0b >的左右焦点分别为1F 、2F ,过点2F 的直线交双曲线右支于A 、B 两点,若1ABF ∆是等腰三角形,且120A ∠=︒.则1ABF ∆的周长为( )A 8B .)41-C 8+D .)22(2020·四川南充适应性考试)已知14m <<,1F ,2F 为曲线22:144x y C m +=-的左、右焦点,点P 为曲线与曲线22:11E y x m -=-在第一象限的交点,直线l 为曲线在点P 处的切线,若三角形12F PF 的内心为点M ,直线1F M 与直线l 交于N 点,则点M ,N 横坐标之差为( ) A .1- B .2-C .3-D .随m 的变化而变化课后练习1.(2020·辽宁高三月考)已知双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的两条渐近线分别为直线1l 与2l ,若点A ,B 为直线1l 上关于原点对称的不同两点,点M 为直线2l上一点,且AM BM k k ⋅=,则双曲线C 的离心率为( ) A .1BC .2D2.(2020·河北高三期末)椭圆2222:11x y C a a +=-与抛物线24y x =在第一象限相交于点12,,P F F 为椭圆的左、右焦点.若22PF =,则椭圆的离心率是( )A .12 BC .34 D13.(2020·河南高三期末)已知F 1,F 2为双曲线22221x y a b-=(a >0,b >0)的左、右焦点,以F 1F 2为直径的圆与双曲线右支的一个交点为P ,PF 1与双曲线相交于点Q ,且|PQ |=2|QF 1|,则该双曲线的离心率为( ) AB .2CD4.(2020·陕西高三期末)已知双曲线2222:1x y C a b-=(0,0)a b >>的两个焦点分别为1F ,2F ,以12F F 为直径的圆交双曲线于P ,Q ,M ,N 四点,且四边形PQMN 为正方形,则双曲线的离心率为( ) A.2BC.2+ DC C CC C C5.(2020·辽河油田第二高级中学高三月考)已知直线()0y kx k =≠与双曲线()222210,0x y a b a b-=>>交于,A B 两点,以AB 为直径的圆恰好经过双曲线的右焦点F ,若ABF ∆的面积为24a ,则双曲线的离心率为ABC .2D6.(2020·石嘴山市第三中学高三期末)已知双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b -=>>的左、右焦点分别为12(,0),(,0)F c F c -,P 是双曲线右支上一点,且212PF F F =.若直线1PF 与圆222x y a +=相切,则双曲线的离心率为( ) A .43B .53C .2D .37.(2020·天津高三期末)抛物线22y px =(0)p >的焦点与双曲线22221x y a b-=(0,0)a b >>的右焦点F重合,且相交于A ,B 两点,直线AF 交抛物线于另一点,且与双曲线的一条渐近线平行,若1||||2AF FC =,则双曲线的离心率为( )ABC .2D .38.(2020·甘肃高三期末)F 为双曲线22221x y a b-=(0,0)a b >>右焦点,,M N 为双曲线上的点,四边形OFMN 为平行四边形,且四边形OFMN 的面积为bc ,则双曲线的离心率为( )A .2 B.CDB .2eC .eD .2eCC。
圆锥曲线中离心率及其范围的求解专题【高考要求】1.熟练掌握三种圆锥曲线的定义、标准方程、几何性质,并灵活运用它们解决相关的问题。
2.掌握解析几何中有关离心率及其范围等问题的求解策略;3.灵活运用教学中的一些重要的思想方法(如数形结合的思想、函数和方程的思想、分类讨论思想、等价转化的思想学)解决问题。
【热点透析】与圆锥曲线离心率及其范围有关的问题的讨论常用以下方法解决:(1)结合定义利用图形中几何量之间的大小关系;(2)不等式(组)求解法:利用题意结合图形(如点在曲线内等)列出所讨论的离心率(a,b,c )适合的不等式(组),通过解不等式组得出离心率的变化范围;(3)函数值域求解法:把所讨论的离心率作为一个函数、一个适当的参数作为自变量来表示这个函数,通过讨论函数的值域来求离心率的变化范围。
(4)利用代数基本不等式。
代数基本不等式的应用,往往需要创造条件,并进行巧妙的构思;(5)结合参数方程,利用三角函数的有界性。
直线、圆或椭圆的参数方程,它们的一个共同特点是均含有三角式。
因此,它们的应用价值在于:① 通过参数θ简明地表示曲线上点的坐标;② 利用三角函数的有界性及其变形公式来帮助求解范围等问题; (6)构造一个二次方程,利用判别式∆≥0。
2.解题时所使用的数学思想方法。
(1)数形结合的思想方法。
一是要注意画图,草图虽不要求精确,但必须正确,特别是其中各种量之间的大小和位置关系不能倒置;二是要会把几何图形的特征用代数方法表示出来,反之应由代数量确定几何特征,三要注意用几何方法直观解题。
(2)转化的思想方汉。
如方程与图形间的转化、求曲线交点问题与解方程组之间的转化,实际问题向数学问题的转化,动点与不动点间的转化。
(3)函数与方程的思想,如解二元二次方程组、方程的根及根与系数的关系、求最值中的一元二次函数知识等。
(4)分类讨论的思想方法,如对椭圆、双曲线定义的讨论、对三条曲线的标准方程的讨论等。
【题型分析】1. 已知双曲线22122:1(0,0)x y C a b a b-=>>的左、右焦点分别为1F 、2F ,抛物线2C 的顶点在原点,准线与双曲线1C 的左准线重合,若双曲线1C 与抛物线2C 的交点P 满足212PF F F ⊥,则双曲线1C 的离心率为( )ABCD .解:由已知可得抛物线的准线为直线2a x c =-,∴ 方程为224a y x c=;由双曲线可知2(,)b P c a ,∴ 2224()b a c a c =⨯,∴ 222222b b a a =⇒=,∴ 212e -=,3e =. 2.椭圆22221x y a b+=(0a b >>)的两个焦点分别为F 、2F ,以1F 、2F 为边作正三角形,若椭圆恰好平分三角形的另两边,则椭圆的离心率e 为 ( B )A .312+ B .31- C .4(23)- D .324+ 解析:设点P 为椭圆上且平分正三角形一边的点,如图,由平面几何知识可得2112||:||:||32PF PF F F =,所以由椭圆的定义及cea=得: 1212||2312||||31F F c e a PF PF ====-++,故选B . 变式提醒:如果将椭圆改为双曲线,其它条件不变,不难得出离心率31e =+.3. (09浙江理)过双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的右顶点A 作斜率为1-的直线,该直线与双曲线的两条渐近线的交点分别为,B C .若12AB BC =,则双曲线的离心率是 ( ) A 2 B 3 C 5 D 10【解析】对于(),0A a ,则直线方程为x y a +-=,直线与两渐近线的交点为B ,C ,22,,(,)a ab a ab B C a b a b a b a b ⎛⎫- ⎪++--⎝⎭,22222222(,),,a b a b ab ab BC AB a b a b a b a b ⎛⎫=-=- ⎪--++⎝⎭, 因此222,4,5ABBC a b e =∴=∴= C4. (09江西理)过椭圆22221x y a b+=(0a b >>)的左焦点1F 作x 轴的垂线交椭圆于点P ,2F 为右焦点,若1260F PF ∠=,则椭圆的离心率为( ) A .B .C .12D .13【解析】因为2(,)b P c a-±,再由1260F PF ∠=有232,b a a =从而可得c e a == B 5.(08陕西理)双曲线22221x y a b-=(0a >,0b >)的左、右焦点分别是12F F ,,过1F 作倾斜角为30的直线交双曲线右支于M 点,若2MF 垂直于x 轴,则双曲线的离心率为( B )AB CD 6.(08浙江理)若双曲线12222=-by a x 的两个焦点到一条准线的距离之比为3:2,则双曲线的离心率是(D )(A )3 (B )5 (C )3 (D )57.(08全国一理)在ABC △中,AB BC =,7cos 18B =-.若以A B ,为焦点的椭圆经过点C ,则该椭圆的离心率e = .388.(10辽宁文)设双曲线的一个焦点为F ,虚轴的一个端点为B ,如果直线FB 与该双曲线的一条渐近线垂直,那么此双曲线的离心率为( )(A (B (C (D 解析:选D.不妨设双曲线的焦点在x 轴上,设其方程为:22221(0,0)x y a b a b -=>>,则一个焦点为(,0),(0,)F c B b 一条渐近线斜率为:b a ,直线FB 的斜率为:b c -,()1b ba c∴⋅-=-,2b ac ∴= 220c a ac --=,解得c e a ==9.(10全国卷1理)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C 的离心率为________.解析:★答案★:33如图,设椭圆的标准方程为22x a +22y b=1(a >b >0)不妨设B 为上顶点,F 为右焦点,设D (x ,y ).由BF =2FD ,得(c ,-b )=2(x -c ,y ),即2()2c x c b y =-⎧⎨-=⎩,解得322c x by ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,D (32c ,-2b ).由D 在椭圆上得:22223()()22b c a b -+=1, ∴22c a=13,∴e =ca33.【解析133如图,22||BF b c a =+=, 作1DD y ⊥轴于点D 1,则由BF 2FD =,得 1||||2||||3OF BF DD BD ==,所以133||||22DD OF c ==,即32D c x =,由椭圆的第二定义得2233||()22a c c FD e a c a=-=-又由||2||BF FD =,得232,c a a a =-33e ⇒=【解析2】设椭圆方程为第一标准形式22221x y a b+=,设()22,D x y ,F 分 BD 所成的比为2,222230223330;122212222c c c c y b x b y b bx x x c y y -++⋅-=⇒===⇒===-++,代入222291144c b a b +=,33e ⇒=10. (07全国2理)设12F F ,分别是双曲线2222x y a b-的左、右焦点,若双曲线上存在点A ,使1290F AF ∠=且123AF AF =,则双曲线的离心率为( B ) ABCD解122222122210()()(2)10AF AF AF a aeAF AF c 11. 椭圆22221(0,0)x y a b a b+=>>的左焦点为F ,若过点F 且倾斜角为45o的直线与椭圆交于A 、B 两点且F 分向量BA 的比为2/3,椭圆的离心率e 为: 。
本题通法是设直线方程,将其与椭圆方程联立,借助韦达定理将向量比转化为横坐标的比。
思路简单,运算繁琐。
下面介绍两种简单解法。
解法(一):设点A(),A A x y ,B (),B B x y ,由焦半径公式可得32A B a ex a ex +=+,则2()3()A B a ex a ex +=+,变形2()A B B a ex a ex a ex +--=+,所以2()A B B e x x a ex -=+因为直线倾斜角为45o,所以有225e AB ,所以e =提示:本解法主要运用了圆锥曲线焦半径公式,借助焦半径公式将向量比转化为横坐标的关系。
焦半径是圆锥曲线中的重要线段,巧妙地运用它解题,可以化繁为简,提高解题效率。
一般来说,如果题目中涉及的弦如果为焦点弦,应优先考虑焦半径公式。
解法(二):1125BE BF AB e e ==•1135AD AF AB e e ==•AC ==AD BE AC-==131255AB AB e e •-•=e =12. (10辽宁理)(20)(本小题满分12分)设椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的左焦点为F ,过点F 的直线与椭圆C 相交于A ,B 两点,直线l 的倾斜角为60o ,2AF FB =.椭圆C 的离心率 ;解:设1122(,),(,)A x y B x y ,由题意知1y <0,2y >0.(Ⅰ)直线l 的方程为)y x c =-,其中c =联立2222),1y x c x y ab ⎧=-⎪⎨+=⎪⎩得22224(3)30a b y cy b ++-=解得12y y ==因为2AF FB =,所以122y y -=. 即2= 得离心率23c e a ==. ……6分 13. A 是椭圆长轴的一个端点,O 是椭圆的中心,若椭圆上存在一点P ,使∠OP A =2π,则椭圆离心率的范围是_________. 解析:设椭圆方程为2222b y a x +=1(a >b >0),以OA 为直径的圆:x 2-ax +y 2=0,两式联立消y 得222a b a -x 2-ax +b 2=0.即e 2x 2-ax +b 2=0,该方程有一解x 2,一解为a ,由韦达定理x 2=2e a -a ,0<x 2<a ,即0<2e a -a <a 22⇒<e <1. ★答案★:22<e <1 14. 在椭圆22221(0)x y a b a b+=>>上有一点M ,12,F F 是椭圆的两个焦点,若2212MF MF b ⋅=,椭圆的离心率的取值范围是;解析: 由椭圆的定义,可得212MF MF a +=又2212MF MF b ⋅=,所以21,MF MF 是方程22220x ax b -+=的两根,由22(2)420a b ∆=--⨯≥, 可得222a b ≥,即2222()a c a ≥-所以c e a =≥ 15. (08湖南)若双曲线22221x y a b -=(a >0,b >0)上横坐标为32a的点到右焦点的距离大于它到左准线的距离,则双曲线离心率的取值范围是A.(1,2)B.(2,+∞)C.(1,5)D. (5,+∞)解析 由题意可知2233()()22a a a e a c c ->+即331122e e->+解得2e >故选B.16.(07北京)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12MN F F ≤2,则该椭圆离心率的取值范围是( )A.1(0]2,B.(0C.1[1)2,D.1)解析 由题意得2222a c c ≤⨯∴e ≥故选D.17.(07湖南)设12F F ,分别是椭圆22221x y a b+=(0a b >>)的左、右焦点,若在其右准线上存在,P 使线段1PF 的中垂线过点2F ,则椭圆离心率的取值范围是( )A .(0B .(0C .1)D.1)分析 通过题设条件可得22PF c =,求离心率的取值范围需建立不等关系,如何建立?解析:∵线段1PF 的中垂线过点2F , ∴22PF c =,又点P 在右准线上,∴22a PF c c ≥-即22a c c c ≥-∴c a ≥1e ≤<,故选D. 点评 建立不等关系是解决问题的难点,而借助平面几何知识相对来说比较简便.18. (08福建理)双曲线22221x y a b-=(a >0,b >0)的两个焦点为F 1、F 2,若P 为其上一点,且|PF 1|=2|PF 2|,则双曲线离心率的取值范围为(B )A.(1,3)B.(]1,3C.(3,+∞)D.[)3,+∞分析 求双曲线离心率的取值范围需建立不等关系,题设是双曲线一点与两焦点之间关系应想到用双曲线第一定义.如何找不等关系呢?利用第二定义及焦半径判断0x a解析:∵|PF 1|=2|PF 2|,∴|PF 1|-|PF 2|=|PF 2|=2a ,|PF 2|c a ≥-即2a c a ≥-∴3a c ≥所以双曲线离心率的取值范围为13e <≤,故选B.解2 如图2所示,设2PF m=,12(0)F PF θθπ∠=<≤,222(2)4cos 254cos 2m m m ce a θθ+-===-当点P 在右顶点处有θπ=.∵1cos 1θ-<≤,∴(]1,3e ∈.选B.小结 本题通过设角和利用余弦定理,将双曲线的离心率用三角函数的形式表示出来,通过求角的余弦值的范围,从而求得离心率的范围.点评:本题建立不等关系是难点,如果记住一些双曲线重要结论(双曲线上任一点到其对应焦点的距离不小于c a -)则可建立不等关系使问题迎刃而解.19.(08江西理)已知1F 、2F 是椭圆的两个焦点,满足120MF MF ⋅=的点M总在椭圆内部,则椭圆离心率的取值范围是(C )A .(0,1)B .1(0,]2C .2D .2[ 解 据题意可知,∠1F M2F 是直角,则垂足M 的轨迹是以焦距为直径的圆.所以2222212c b c b a c e <⇒<=-⇒<.又(0,1)e ∈,所以)22,0(∈e .选C.小结 本题是最常见的求离心率范围的问题,其方法就是根据已知条件,直接列出关于 a ,b ,c 间的不等量关系,然后利用a ,b ,c 间的平方关系化为关于a ,c 的齐次不等式,除以2a 即为关于离心率e 的一元二次不等式,解不等式,再结合椭圆或双曲线的离心率的范围,就得到了离心率的取值范围.20. (04重庆)已知双曲线22221,(0,0)x y a b a b-=>>的左,右焦点分别为12,F F ,点P 在双曲线的右支上,且12||4||PF PF =,则此双曲线的离心率e 的最大值为:( )A43 B 53 C 2 D 73∵|PF 1|=4PF 2|,∴|PF 1|-|PF 2|=3|PF 2|=2a ,|PF 2|c a ≥-即23a c a ≥-∴53a c ≥所以双曲线离心率的取值范围为513e <≤,故选B.21. 已知1F ,2F 分别为22221x y a b-= (0,0)a b >>的左、右焦点,P为双曲线右支上任一点,若212PF PF 的最小值为8a ,则该双曲线的离心率的取值范围是( ) A (1,2] B (1,3] C [2,3]D [3,)+∞解析222122222(2)4448PF a PF a PF a a a PF PF PF +==++≥=,欲使最小值为8a ,需右支上存在一点P ,使22PF a =,而2PF c a ≥-即2a c a ≥-所以13e <≤.22. 已知椭圆22221(0)x y a b a b+=>>右顶为A,点P 在椭圆上,O 为坐标原点,且OP 垂直于PA ,椭圆的离心率e 的取值范围是; 。