邓满囤. 求解离心率范围问题的若干方法
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离心率求解技巧离心率是描述椭圆轨道形状的一个重要参数,它可以用来衡量椭圆离圆形的程度。
在太空科学和航天工程中,离心率的求解是一个基本的问题。
下面将介绍一些离心率求解的技巧。
一、基本概念离心率是椭圆轨道焦点与椭圆形心之间的距离与椭圆长轴的比值。
换句话说,离心率表示椭圆形状的扁平度。
当离心率为0时,椭圆退化为圆形;当离心率为1时,椭圆退化为抛物线;当离心率大于1时,椭圆退化为双曲线。
二、离心率的求解求解离心率的基本思路是通过已知的轨道参数来计算。
根据Kepler定律,可以利用动量守恒定律和能量守恒定律来推导椭圆轨道的离心率。
1. 动量守恒定律根据动量守恒定律,可以得到以下公式:m * (V * r) = h,其中m表示物体的质量,V表示物体在轨道上的速度,r表示物体距离轨道中心的距离,h表示动量守恒常数。
当物体距离轨道中心的距离最小时(即椭圆轨道的近地点),动量守恒常数h可以表示为:h = m * (Vmin * rmin),其中Vmin表示物体在近地点的速度,rmin表示物体在近地点的距离。
2. 能量守恒定律根据能量守恒定律,可以得到以下公式:E = (1/2) * m * V^2 - G * M * m / r,其中E表示物体的总能量,G表示万有引力常数,M 表示天体的质量。
当物体距离轨道中心的距离最远时(即椭圆轨道的远地点),能量守恒常数E可以表示为:E = (1/2) * m * Vmax^2 - G * M * m / rmax,其中Vmax表示物体在远地点的速度,rmax表示物体在远地点的距离。
3. 离心率的求解根据动量守恒定律和能量守恒定律,可以得到以下公式:Vmin * rmin = Vmax * rmax,以及Vmin^2 * rmin = Vmax^2 * rmax + 2 * G * M / (1 - e),其中e表示椭圆轨道的离心率。
将上述两个公式联立求解,可以解得椭圆轨道的离心率e。
离心率的求值或取值范围问题【方法技巧】方法1 定义法解题模板:第一步 根据题目条件求出,a c 的值 第二步 代入公式ce a=,求出离心率e . 方法2 方程法解题模板:第一步 设出相关未知量;第二步 根据题目条件列出关于,,a b c 的方程; 第三步 化简,求解方程,得到离心率.方法3 借助平面几何图形中的不等关系解题模板:第一步 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,第二步 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, 第三步 解不等式,确定离心率的范围.方法4 借助题目中给出的不等信息解题模板:第一步 找出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,∆的范围等;第二步 列出不等式,化简得到离心率的不等关系式,从而求解.方法5 借助函数的值域求解范围解题模板:第一步 根据题设条件,如曲线的定义、等量关系等条件建立离心率和其他一个变量的函数关系式;第二步 通过确定函数的定义域;第三步 利用函数求值域的方法求解离心率的范围.【应用举例】【例题1】若椭圆经过原点,且焦点分别为12(0,1),(0,3)F F ,则其离心率为( )A .34 B .23 C .12 D .14【答案】C 【解析】试题分析:根据椭圆定义,原点到两焦距之和为2a=1+2,焦距为2c=2,所以离心率为12. 考点:椭圆的定义. 【难度】较易【例题2】点P (-3,1,过点P 且方向为a =(2,-5)的光线经直线y=-2反射后通过椭圆的左焦点,则此椭圆离心率为( )【答案】A 【解析】试题分析:因为给定点P (-3,1根据光线的方向为a =(2,-5)y=-2与入射光线的斜率互为相反数可知焦点的坐标为(1,0),因此可知 A 考点:本试题考查了椭圆性质的知识点。
点评:解决该试题的关键是利用椭圆的反射原理得到直线斜率的特点,结合平面反射光线与入射光线的斜率互为相反数,得到c 的值,同时得到a,b,c 的关系式,进而得到结论,属于基础题。
求离心率的范围问题求离心率范围的方法 一、建立不等式法:1.利用曲线的范围建立不等关系。
2.利用线段长度的大小建立不等关系。
F 1,F 2为椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,P 为椭圆上的任意一点,PF 1|∈[a -c ,a +c ];F 1,F 2为双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点,P 为双曲线上的任一点,|PF 1|≥c -a .3.利用角度长度的大小建立不等关系。
4.利用题目不等关系建立不等关系。
5. 利用判别式建立不等关系。
6.利用与双曲线渐近线的斜率比较建立不等关系。
7.利用基本不等式,建立不等关系。
二、函数法:1. 根据题设条件,如曲线的定义、等量关系等条件建立离心率和其他一个变量的函数关系式;2.通过确定函数的定义域;3.利用函数求值域的方法求解离心率的范围.练习利用曲线的范围建立不等关系1.F 1,F 2是椭圆x 2a 2+y2b 2=1(a>b>0)的左、右焦点,若椭圆上存在点P ,使∠F 1PF 2=90°,求椭圆的离心率的取值范围.2.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∠OPA = , 则椭圆离心率的范围是_________.3.设12,F F 为椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的左、右焦点,且12||2F F c =,若椭圆上存在点P 使得212||||2PF PF c ⋅=,则椭圆的离心率的最小值为( )A .12B .13 C.2 D.32π4.5.设F 1(-c ,0),F 2(c ,0)分别是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,若在直线x =a 2c上存在点P ,使线段PF 1的中垂线过点F 2,则椭圆离心率的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,22 B.⎝⎛⎦⎥⎤0,33 C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫22,1 D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫33,1 6.已知点()()000,P x y x a ≠±在椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>上,若点M 为椭圆C 的右顶点,且PO PM ⊥(O为坐标原点),则椭圆C 的离心率e 的取值范围是( )A .⎛ ⎝⎭B .()0,1C .⎫⎪⎪⎝⎭D .⎛ ⎝⎭利用线段长度的大小建立不等关系7. 设点P 在双曲线)0b ,0a (1by a x 2222>>=-的右支上,双曲线两焦点21F F 、,|PF |4|PF |21=,求双曲线离心率的取值范围。