求离心率取值范围—常见6法
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1双曲线离心率求法 在双曲线中,1c e a =>,c e a ===== 方法一、直接求出a c ,或求出a 与b 的比值,以求解e1.已知双曲线22221x y a b -=的一条渐近线方程为43y x =,则双曲线的离心率为 . 2.已知双曲线22212x y a -=(a >)的两条渐近线的夹角为3π,则双曲线的离心率为 .3.已知1F 、2F 是双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的两焦点,以线段12F F 为边作正三角形12MF F ,若边1MF 的中点在双曲线上,则双曲线的离心率是 .4.设双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的右焦点为F ,右准线l 与两条渐近线交于P 、Q 两点,如果PQF ∆是直角三角形,则双曲线的离心率=e .5.已知双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的右焦点为F ,若过点F 且倾斜角为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 .6.设1a >,则双曲线22221(1)x y a a -=+的离心率e 的取值范围是 . 7.已知以双曲线C 的两个焦点及虚轴的两个端点为原点的四边形中,有一个内角为60,则双曲线C 的离心率为 .8.已知双曲线的渐近线方程为125y x =±,则双曲线的离心率为 . 9.过双曲线12222=-by a x 的一个焦点的直线交双曲线所得的弦长为2a ,若这样的直线有且仅有两条,则离心率为 .10.双曲线两条渐近线的夹角等于90,则它的离心率为 .方法二、构造,a c 的齐次式,解出e1.过双曲线22221x y a b-=((0,0)a b >>)的左焦点且垂直于x 轴的直线与双曲线相交于M 、N 两点,以MN 为直径的圆恰好过双曲线的右顶点,则双曲线的离心率等于________.2.设1F 和2F 为双曲线22221x y a b-=(0,0a b >>)的两个焦点, 若1F 、2F ,(0,2)P b 是正三角形的三个顶点,则双曲线的离心率为________.3.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________.方法三、寻找特殊图形中的不等关系或解三角形1.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________.2.双曲线22221,(0,0)x y a b a b-=>>的两个焦点为12,F F ,若P 为其上一点,且12||2||PF PF =,则双曲线离心率的取值范围为________.3.设12,F F 分别是双曲线22221x y a b-=的左、右焦点,若双曲线上存在点A ,使1290F AF ∠=,且12||3||AF AF =,则双曲线离心率为________.4.双曲线22221x y a b-=(0a >,0b >)的左、右焦点分别是12,F 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________.5.如图,1F 和2F 分别是双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>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2F AB ∆是等边三角形,则双曲线的离心率为________.6.设点P 是双曲线22221(0,0)x y a b a b -=>>右支上的任意一点,12,F F 分别是其左右焦点,离心率为e ,若12||||PF e PF =,此离心率的取值范围为________.方法四、双曲线离心率取值范围问题例1.(本题需要使用双曲线的第二定义解决)已知双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的左、右焦点分别为12(,0),(,0)F c F c -,若双曲线上存在一点P 使1221sin sin PF F a PF F c∠=∠,则该双曲线的离心率的取值范围是 .例2.已知双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的右焦点为F ,若过点F 且倾斜角为60的直线与双曲线右支有且只有一个交点,则此双曲线的离心率的取值范围是 .例 4.已知点P 在双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的右支上,双曲线两焦点为12,F F ,2221||||PF PF 最小值是8a ,则此双曲线的离心率的取值范围是 . 例 5.双曲线2222222211x y y x a b b a-=-=与的离心率分别是12,,e e 则12e e +的最小值为 .与准线有关的题目1.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 .2.已知双曲线)0( 1222>=-a y ax 的一条准线为23=x ,则该双曲线的离心率为 . 3.设点P 在双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的左支上,双曲线两焦点为12,F F ,已知1PF 是点P 到左准线l 的距离d 和2PF 的比例中项,则此双曲线的离心率的取值范围是 .4.已知双曲线22221x y a b -=(0,0)a b >>的左、右焦点分别为1F 、2F ,P 是准线上一点,且12PF PF ⊥,124PF PF ab =,则双曲线的离心率是_______.。
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。
离心率的五种求法离心率是圆锥曲线中的一个重要的几何性质,在高考中频繁出现. 椭圆的离心率10<<e ,双曲线的离心率1>e ,抛物线的离心率1=e . 一、直接求出,a c ,求解e 已知标准方程或,a c 易求时,可利用离心率公式c e a=来求解。
例1. 过双曲线C :)0b (1by x 222>=-的左顶点A 作斜率为1的直线l ,若l 与双曲线M 的两条渐近线分别相交于点B 、C ,且|AB|=|BC|,则双曲线M 的离心率是( )A. 10B. 5C.310D. 25分析:这里的1,a c ==2b ,即可利用定义求解。
解:易知A (-1,0),则直线l 的方程为1x y +=。
直线与两条渐近线bx y -=和bx y =的交点分别为B )1b b ,1b 1(++-、C )1b b,1b 1(--,又|AB|=|BC|,可解得9b 2=,则10c =故有10ace ==,从而选A 。
二、变用公式)c e a =双曲线,)c e a ==椭圆,整体求出e例2. 已知双曲线22221(0,0)x y a b a b -=>>的一条渐近线方程为43y x =,则双曲线的离心率为( ) A.35 B. 34C.45D.23 分析:本题已知b a=34,不能直接求出a 、c ,可用整体代入套用公式。
解:因为双曲线的一条渐近线方程为43y x =,所以 43b a =,则53c e a ===,从而选A 。
1.设双曲线(a >0,b >0)的渐近线与抛物线21y x =+相切,则该双曲线的离心率等于( C )A. C. D.解:由题双曲线的一条渐近线方程为,代入抛物线方程整理得,因渐近线与抛物线相切,所以,即224b a =e ∴===2.过双曲线的右顶点作斜率为的直线,该直线与双曲线的两条渐近线的交点分别为.若12AB BC =uur uu u r,则双曲线的离心率是 ( )A .B .C .D . 答案:C【解析】对于,则直线方程为,直线与两渐近线的交点为B ,C ,,,222,4AB BC a b =∴=uur uu u r 因此 ,即224b a =,e ∴===3.过椭圆()的左焦点作轴的垂线交椭圆于点,为右焦点,若,则椭圆的离心率为( ) A . B . C . D .【解析】因为,再由有即2223b a =从而可得e ∴===B三、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 。
圆锥曲线专题 求离心率的值师生互动环节讲课内容:历年高考或模拟试题关于离心率的求值问题分类精析与方法归纳点拨。
策略一:根据定义式求离心率的值在椭圆或双曲线中,如果能求出c a 、的值,可以直接代公式求离心率;如果不能得到ca 、的值,也可以通过整体法求离心率:椭圆中221ab ac e -==;双曲线中221a b a c e +==.所以只要求出ab值即可求离心率. 例1.(2010年全国卷2)己知斜率为1的直线l 与双曲线C :()2222100x y a b a b-=>,>相交于D B 、两点,且BD 的中点为)3,1(M ,求曲线C 的离心率.解析:如图,设),(),(2211y x D y x B 、,则1221221=-b y a x ① 1222222=-by a x ② ①-②整理得0))(())((2212122121=+--+-b y y y y a x x x x ③又因为)3,1(M 为BD 的中点,则6,22121=+=+y y x x ,且21x x ≠,代入③得13222121==--=a b x x y y k BD,解得322=ab ,所以231122=+=+=a b e .方法点拨:此题通过点差法建立了关于斜率与a b 的关系,解得22ab 的值,从而整体代入求出离心率e .当然此题还可以通过联立直线与曲线的方程,根据韦达定理可得),(21b a x x ϕ=+,2),(=b a ϕ或者),(21b a y y ω=+,6),(=b a ω从而解出22a b 的值,最后求得离心率.【同类题型强化训练】1.(呼市二中模拟)已知中心在原点,焦点在x 轴上的双曲线的渐近线方程为032=±y x ,则双曲线的离心率为( ). 313.A 213.B 315.C 210.D 2.(衡水中学模拟)已知中心在原点,焦点在x 轴上的一椭圆与圆222)1()2(r y x =-+-交于B A 、两点,AB 恰是该圆的直径,且直线AB 的斜率21-=k ,求椭圆的离心率.3.(母题)已知双曲线)0(1:22>=-m y m x C ,双曲线上一动点P 到两条渐近线的距离乘积为21,求曲线C 的离心率. 【强化训练答案】1.答案:由双曲线焦点在x 上,则渐近线方程0=±ay bx ,又题设条件中的渐近线方程为032=±y x ,比较可得32=a b ,则313941122=+=+=a b e .2.答案:设椭圆方程为)0(12222>>=+b a by a x ,),(),,(2211y x B y x A ,则1221221=+b y a x ① 1222222=+by a x ② ①-②整理得0))(())((2212122121=+-++-b y y y y a x x x x ③因为AB 恰是该圆的直径,故AB 的中点为圆心)1,2(,且21x x ≠则2,42121=+=+y y x x ,代入③式整理得2221212ab x x y y k -=--=直线AB 的斜率21-=k ,所以21222-=-=a b k ,解得4122=a b所以离心率23411122=-=-==a b a c e .3.答案:曲线C 的渐近线方程分别为0:1=+y m x l 和0:2=-y m x l ,设),(00y x P ,则 点),(00y x P 到直线1l 的距离m y m x d ++=1001,点),(00y x P 到直线2l 的距离my m x d +-=1002,mmy x my m x y m x d d +-=+-⋅+=⋅11220000021因为),(00y x P 在曲线C 上,所以m my x =-2020,故21121=+=⋅m m d d ,解得1=m 所以2=e .策略二:构造c a ,的关系式求离心率根据题设条件,借助c b a ,,之间的关系,沟通c a 、的关系(特别是齐次式),进而得到关于e 的一元方程,从而解方程得出离心率e .例 2.已知21,F F 是双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的两焦点,以线段21F F 为边作正三角形21F MF ,若边1MF 的中点P 在双曲线上,求双曲线的离心率.解析:如图1,1MF 的中点为P ,则点P 的横坐标为2c-.由c F F PF ==21121, 焦半径公式a ex PF p --=1有a ca c c --⨯-=)2(,即02222=--ac a c 有0222=--e e解得31+=e ,或31-=e (舍去).方法点拨:此题根据条件构造关于c a ,的齐次式,通过齐次式结合离心率的定义ace =整理成关于e 的一元方程,从而解出离心率的值.注意解出的结果要做验证,取符合离心率的范围的结果:),1(),1,0(+∞∈∈双曲线椭圆e e . 【同类题型强化训练】1.(2011新课标)已知直线l 过双曲线C 的一个焦点,且与C 的对称轴垂直,l 与C 交于A 、B 两点,||AB 为C 的实轴长的2倍,则C 的离心率为( ).A 2.B 3.C 2 .D 32.(2008浙江)若双曲线12222=-b y 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( ).A 3 .B 5 .C 3 .D 5 【同类题型强化训练答案】1.答案:依据题意a aa c AB 22222=-=,解得2=e .2.答案:依据题意2:3)(:)(22=-+c a c c a c ,整理得223a c =,所以3==ace .策略三:根据圆锥曲线的统一定义求离心率(第二定义)由圆锥曲线的第二定义,知离心率e 是动点到焦点的距离和动点到准线的距离之比,适用于条件含有焦半径的圆锥曲线问题,即e dMF =.例3.(2010年辽宁卷)设椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的左焦点为F ,过点F 的直线与椭圆C相交于B A ,两点,直线l 的倾斜角为︒60,2AF FB =,求椭圆C 的离心率.解法一:作椭圆的左准线B A '',过A 作B A ''的垂线,垂足为A ';过B 作B B '的垂线,垂足为B '.过B 作A A '的垂线,垂足为M .如图2.由图,由椭圆的第二定义,则e A A AF ='e AF A A ='⇒,e B B BF ='e BFB B ='⇒ 12::==''e BF e AF B B A A B B A A '='⇒2 且A A BM '⊥,所以M 是A A '的中点又因为直线l 的倾斜角为︒60,即︒=∠=∠60AFx BAM , 所以在BAM Rt ∆中,A A AM AB '==2,故3232=⋅='=AB AB A A AF e . 解法二:设1122(,),(,)A x y B x y ,由题意知10y <,20y >.直线l 的方程为 3()y x c =-,其中22c a b =-联立22223(),1y x c x y ab ⎧=-⎪⎨+=⎪⎩得22224(3)2330a b y b cy b ++-=解得221222223(2)3(2),33b c a b c a y y a b a b -+--==++因为2AF FB =,所以122y y -=.即 2222223(2)3(2)233b c a b c a a b a b +--=⋅++得离心率 23c e a ==. 方法点拨:该题对于课标地区选择第二种代数法处理,对于自主命题对圆锥曲线的第二定义要求的地区,两种方法都可以给学生讲讲。
求离心率取值范围的八种方法安徽省太和县第八中学离心率是圆锥曲线的一个重要性质,在近几年高考中频繁出现,而求离心率的取值范围又是较为复杂的一种,下面介绍八种求离心率的方法,供大家参考。
一:利用圆锥曲线的几何性质求解例1:在给定椭圆中,焦点到相应准线的距离不小于1.则该椭圆的离心率的取值范围是( )A1) B (0C (0,2) D(2,1)22b a∴2b=2a 又∵2a c c -≥1 ∴2a -2c ≥c ∴2b ≥ca ≥c ∴c a≤即e ∈(0) 故选C二:利用题中变量的范围求解例3:过椭圆C:22221(0)x y a b a b +=>>的左顶点A 的斜率K 的直线交椭圆C 于另一个点B ,且点B 在x 轴上的射影恰好为右焦点1F ,若1132K <<,则椭圆离心率的取值范围是( ) A (19,44) B (2,13) C (12,23) D (10,2)解析:由题意:点B (2,b c a ),∴2b a Kc a=+=1a c e a -=- ∴11132e <-< ∴1223e << 故选C.例4:设1a >,则双曲线22221(1)x y a a -=+的离心率e 的取值范围是( )2)) C.(2,5)解析:22222222111()1(1)c b a a e a a a a++===+=++ ∵1a> ∴101a << ∴1112a<+< ∴225e <<e << 故选B.三:利用图形的几何特点求解例5:如果双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>右支上总存在到双曲线的中心与右焦点距离相等的两个相异点,则双曲线离心率的取值范围是( )A.(1,2)B.(2,+∞)C.(]1,2D.[2,+∞)解析:依题意:到双曲线的中心O 与右焦点F 的距离相等的点是线段OF 的中垂线l ,则l 应与双曲线的右支交于不同两点,故2ca >, ∴2ce a=>。
关于椭圆离心率设椭圆得左、右焦点分别为,如果椭圆上存在点P,使,求离心率e 得取值范围。
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又由,知则可得这样,与是方程的两个实根,因此∠=︒+===--+-=F PF PF PF F F c PF PF a c PF PF u au a c 12122212221222122229042220||||||||||()||||()解法3:利用三角函数有界性 记||sin ||sin ||sin ||||sin sin ||||||||sin sin sin cos cosPF PF F F PF PF F F PF PF a F F c e c a 121212121212902211222122βααβαβαβαβαβ==︒⇒++=+====+=+-=-又,,则有解法4:利用焦半径 由焦半径公式得||||||||||PF a ex PF a ex PF PF F F a cx e x a cx e x c a e x c x c a e P x y x a x a 12122212222222222222222222224220=+=-+=+++-+=+==-≠±≤<,又由,所以有即,又点(,)在椭圆上,且,则知,即解法5:利用基本不等式 由椭圆定义,有 平方后得42228212221212221222a PF PF PF PF PF PF F F c =++⋅≤+==||||||||(||||)||解法6:巧用图形得几何特性 由,知点P在以为直径得圆上。
又点P 在椭圆上,因此该圆与椭圆有公共点P 故有演练一、直接求出或求出a与b得比值,以求解。
在椭圆中,,1、已知椭圆得长轴长就是短轴长得2倍,则椭圆得离心率等于_____2、已知椭圆两条准线间得距离就是焦距得2倍,则其离心率为_____3、若椭圆经过原点,且焦点为,则椭圆得离心率为____4、已知矩形ABCD,AB=4,BC=3,则以A、B为焦点,且过C、D两点得椭圆得离心率为___5、若椭圆短轴端点为满足,则椭圆得离心率为___6、、已知则当mn取得最小值时,椭圆得得离心率为____7、椭圆得焦点为,,两条准线与轴得交点分别为,若,则该椭圆离心率得取值范围就是_________8、已知F1为椭圆得左焦点,A、B分别为椭圆得右顶点与上顶点,P为椭圆上得点,当PF1⊥F1A,PO∥AB(O为椭圆中心)时,椭圆得离心率为___________9、P就是椭圆+=1(a>b>0)上一点,就是椭圆得左右焦点,已知椭圆得离心率为_____10、已知就是椭圆得两个焦点,P就是椭圆上一点,若,则椭圆得离心率为_______11、在给定椭圆中,过焦点且垂直于长轴得弦长为,焦点到相应准线得距离为1,则该椭圆得离心率为_______二、构造得齐次式,解出1.已知椭圆得焦距、短轴长、长轴长成等差数列,则椭圆得离心率就是____2.以椭圆得右焦点F2为圆心作圆,使该圆过椭圆得中心并且与椭圆交于M、N两点,椭圆得左焦点为F1,直线MF1与圆相切,则椭圆得离心率就是_____3.以椭圆得一个焦点F为圆心作一个圆,使该圆过椭圆得中心O并且与椭圆交于M、N两点,如果∣MF∣=∣MO∣,则椭圆得离心率就是_____4.设椭圆得两个焦点分别为F1、、F2,过F2作椭圆长轴得垂线交椭圆于点P,若△F1PF2为等腰直角三角形,则椭圆得离心率就是_____5.已知F1、F2就是椭圆得两个焦点,过F1且与椭圆长轴垂直得直线交椭圆于A、B两点,若△ABF2就是正三角形,则这个椭圆得离心率就是_____三、寻找特殊图形中得不等关系或解三角形。
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。
目录题型一:椭圆离心率的求值 2方法一:定义法求离心率 2方法二:运用通径求离心率 3方法三:运用e=e=1+k2λ-1λ+1求离心率 4方法四:运用e=c a=sin(α+β)sinα+sinβ求离心率 4方法五:运用k OM⋅k AB=-b2a2求离心率 5方法六:运用正弦定理、余弦定理、三角函数求离心率 6方法七:运用相似比求离心率 6方法八:求出点的坐标带入椭圆方程建立等式 7方法九:运用几何关系求离心率 7题型二:双曲线离心率的求解 9方法一:定义法关系求离心率 10方法二:运用渐近线求离心率 10方法三:运用e=1+k2λ-1λ+1求离心率 11方法四:运用e=c a=sin(α+β)sinα-sinβ求离心率 11方法五:运用结论k OM•k AB=b2a2求离心率 12方法六:运用几何关系求离心率 13题型三:椭圆、双曲线离心率综合运用 15题型四:根据已知不等式求离心率的取值范围 17题型五:根据顶角建立不等式求离心率范围 18题型六:根据焦半径范围求离心率范围 19题型七:题型七根据渐近线求离心率的取值范围 21离心率问题的7种题型15种方法1离心率问题的7种题型15种方法求离心率常用公式椭圆公式1:e =ca 公式2:e =1-b 2a2证明:e =c a=c 2a 2=a 2−b 2a 2=1-b 2a 2公式3:已知椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),两焦点分别为F 1,F 2,设焦点三角形PF 1F 2,∠PF 1F 2=α,∠PF 2F 1=β,则椭圆的离心率e =sin (α+β)sin α+sin β证明:∠PF 1F 2=α,∠PF 2F 1=β,由正弦定理得:F 1F 2 sin (180o −α−β)=PF 2 sin α=PF 1sin β由等比定理得:F 1F 2 sin (α+β)=PF 1 +PF 2 sin α+sin β,即2c sin (α+β)=2a sin α+sin β∴e =c a =sin (α+β)sin α+sin β。
求解离心率的范围问题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.一、【知识储备】求离心率的方法离心率是刻画圆锥曲线几何特点的一个重要尺度.常用的方法:(1)直接求出a 、c ,求解e :已知标准方程或a 、c 易求时,可利用离心率公式ace =来求解; (2)变用公式,整体求出e :以椭圆为例,如利用e ===e == (3)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,构造出a 、c 的齐次式,进而得到关于e 的方程,通过解方程得出离心率e 的值. 二、求解离心率的范围的方法1 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】 已知椭圆的中心在O ,右焦点为F ,右准线为l ,若在l 上存在点M ,使线段OM 的垂直平分线经过点F ,则椭圆的离心率的取值范围是_____________.【答案】:⎪⎪⎭⎫⎢⎣⎡1,22 x【点评】离心率的范围实质为一个不等式关系,如何构建这种不等关系可以利用方程和垂直平分线性质构建.利用题设和平面几何知识的最值构建不等式往往使问题简单化.【牛刀小试】已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b+=>>与圆2222:C x y b +=,若在椭圆1C 上存在点P ,使得由点P 所作的圆2C 的两条切线互相垂直,则椭圆1C 的离心率的取值范围是______________.【答案】2[,1)2【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1C 上存在点P 令切线互相垂直,则只需090APB ∠≤,即045APO α=∠≤, ∴02sin sin 452b a α=≤=,解得222a c ≤,∴212e ≥,即22e ≥,而01e <<, ∴212e ≤<,即2[2e ∈. 2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,∆的范围等,进一步得到离心率的不等关系式,从而求解.Bo F 1FAxy【例2】 已知椭圆22221(0)x y a b a b+=>>上一点A 关于原点O 的对称点为,B F 为其右焦点,若,AF BF ⊥设,ABF α∠=且,,124ππα⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦则椭圆离心率的取值范围是 . 【答案】26[,]23【点评】本题的关键是利用椭圆的定义建立等量关系式2sin 2cos 2c c a αα+=,然后借助已知条件,,124ππα⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦利用三角函数的图象求解离心率的范围. 【牛刀小试】过椭圆C :)0(12222>>=+b a b y a x 的左顶点A 且斜率为k 的直线交椭圆C 于另一个点B ,且点B在x 轴上的射影恰好为右焦点F ,若31<k <21, 则椭圆的离心率的取值范围是.【答案】(32,21)【解析】如图所示:2AF a c =+|,222a c BF a-=,()2222222tan a c BF a c a k BAF AF a c a a c --=∠===++, 又∵31<k <21,∴()221132a c a a c -<<+,∴2111312e e -<<+,解得1223e <<.3 借助函数的值域求解范围根据题设条件,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,通过确定函数的定义域后,利用函数求值域的方法求解离心率的范围.【例3】已知椭圆221:12x y C m n -=+与双曲线222:1x y C m n+=有相同的焦点,则椭圆1C 的离心率e 的取值范围为_________________. 【答案】2(,1)2【点评】本题根据题设“相同的焦点”建立等量关系,得到函数关系式21112e m =-+,进而根据m 的范围,借助反比例函数求解离心率的范围.【牛刀小试】已知两定点(2,0)A -和(2,0)B ,动点(,)P x y 在直线:3l y x =+上移动,椭圆C 以,A B 为焦点且经过点P ,则椭圆C 的离心率的最大值为______________.【答案】26【解析】由题意可知,2c =,由2c e a a==可知e 最大时需a 最小,由椭圆的定义||||2PA PB a +=,即使得||||PA PB +最小,如图,设(2,0)A -关于直线3y x =+的对称点(,)D x y ,由11202322y x y x -⎧⋅=-⎪⎪+⎨+-+⎪=+⎪⎩,可知(3,1)D -. 所以22||||||||||1526PA PB PD PB DB +=+≥=+=,即226a ≥,所以262a ≥,则2626c e a=≤=. 4 根据椭圆或双曲线自身的性质求范围在求离心率的范围时有时常用椭圆或双曲线自身的性质,如椭圆()2222100x y a b a b+=>>,中,a x a -≤≤,P 是椭圆上任意一点,则1a c PF a c -≤≤+等。
求离心率取值范围—常见6法
在圆锥曲线的诸多性质中,离心率经常渗透在各类题型中。
离心率是描述圆锥曲线“扁平程度”或“张口大小”的一个重要数据,在每年的高考中它常与“定义”、“焦点三角形”等联系在一起。
因此求离心率的取值范围,综合性强,是解析几何复习的一个难点。
笔者从事高中数学教学二十余载,积累了六种求解这类问题的通法,供同仁研讨。
一、利用椭圆上一点P(x,y)坐标的取值范围,构造关于a,b,c的不等式
例1 若椭圆上存在一点P,使,其中0为原点,
A为椭圆的右顶点,求椭圆离心率e的取值范围。
解:设为椭圆上一点,则
. ①因为,所以以OA为直径的圆经过点P,
所以
. ②联立①、②消去并整理得
当时,P与A重合,不合题意,舍去。
所以又,所以,
即得,即又,故的取值范围是
二、利用圆锥曲线的焦点和曲线上一点构成的“焦三角形”三边大小关系,构造关于a,b,c 不等式
例2 已知双曲线左、右焦点分别为F1、F2,左准线为,l P是双曲线左支上一点,并且,由双曲线第二定义得,所以. ①由又曲线第一定义得
②由①-②得
在中,所以
,
即.又,从而解得的取值范围是。
三、利用圆锥曲线的“焦三角形”+余弦定理+均值不等式
例3 设椭圆的两焦点为F1、F2,问当离心率E在什么范围内取值时,椭圆上存在点P,使=120°.
解:设椭圆的焦距为2c,由椭圆的定义知.
在中,由余弦定理得
==(
所以所以.
又,故的取值范围是
四、利用圆锥曲线的定义,结合完全平方数(式)非负的属性构造关于a,b,c的不等式
例4 如图1,已知椭圆长轴长为4,以y轴为准线,且左顶点在抛物线上,求椭圆离心率e的取值范围。
解:设椭圆的中心为,并延长交y轴于N,则=
因为,所以。
所以
所以椭圆离心率的取值范围为
五、将题中已知不等关系巧妙转化为关于a,b,c的不等式
例5 已知椭圆的两焦点为F1、F2,斜率为K的直线过右焦点F2,与椭圆交于A、B,与Y轴交于C,B为CF2的中点,若,求椭圆离心率
e的取值范围。
解:设F2(C,0),直线则,代入椭圆方程得.
又所以,所以,
解得因为,所以
解得,所以
六、利用圆锥曲线参数方程设点,结合正余弦函数的有界性,构造关于a,b,c的不等式
例6 若椭圆上存在一点P,使,其中O为原点,A为椭圆的右顶点,求椭圆离心率e的取值范围。
解:设P(),由,
得,
即(①
解得
当
因此要使①有解,需,
即.
又,故e的取值范围是
总之,求圆锥曲线的离心率范围首先从定义出发,利用圆锥曲线上点坐标的范围和焦三角形的三边大小关系,结合参数方程中三角函数有界性和均值不等式,有时也常常转化为
一元二次方程利用判别式或者完全平方数(式),具体问题具体对待,贵在划归转化。