椭圆离心率的解法一、 运用几何图形中线段的几何意义。
基础题目:如图,O 为椭圆的中心,F 为焦点,A 为顶点,准线L 交OA 于B ,P 、Q 在椭圆上,PD ⊥L 于D ,QF ⊥AD 于F,设椭圆的离心率为e ,则①e=|PF ||PD |②e=|QF ||BF |③e=|AO ||BO |④e=|AF ||BA |⑤e=|FO ||AO |评:AQP 为椭圆上的点,根据椭圆的第二定义得,①②④。
∵|AO |=a,|OF |=c,∴有⑤;∵|AO |=a,|BO |= a2c∴有③。
题目1:椭圆x2 a2 +y2b2 =1(a>b >0)的两焦点为F1 、F2 ,以F1F2为边作正三角形,若椭圆恰好平分正三角形的两边,则椭圆的离心率e ?思路:A 点在椭圆外,找a 、b 、c 的关系应借助椭圆,所以取AF2 的中点B ,连接BF1 ,把已知条件放在椭圆内,构造△F1BF2分析三角形的各边长及关系。
解:∵|F1F2|=2c |BF1|=c |BF2|=3c c+3c=2a ∴e=c a= 3-1变形1:椭圆x2 a2 +y2b2=1(a>b >0)的两焦点为F1 、F2 ,点P 在椭圆上,使△OPF1 为正三角形,求椭圆离心率?解:连接PF2 ,则|OF2|=|OF1|=|OP |,∠F1PF2 =90°图形如上图,e=3-1变形2: 椭圆x2 a2 +y2b2 =1(a>b >0)的两焦点为F1 、F2 ,AB 为椭圆的顶点,P 是椭圆上一点,且PF1 ⊥X 轴,PF2 ∥AB,求椭圆离心率?解:∵|PF1|=b2a|F2 F1|=2c |OB |=b |OA |=a PF2 ∥AB ∴|PF1| |F2 F1|= ba 又 ∵b=a2-c2∴a2=5c2 e=55点评:以上题目,构造焦点三角形,通过各边的几何意义及关系,推导有关a 与c 的 方程式,推导离心率。
二、运用正余弦定理解决图形中的三角形题目2:椭圆x2 a2 +y2b2 =1(a>b >0),A 是左顶点,F 是右焦点,B 是短轴的一个顶点,∠ABF=90°,求e?解:|AO |=a |OF |=c |BF |=a |AB |=a2+b2a2+b2+a2 =(a+c)2 =a2+2ac+c2 a2-c2-ac=0 两边同除以a2 e2+e-1=0 e=-1+ 5 2 e=-1-52(舍去)变形:椭圆x2 a2 +y2 b2 =1(a>b >0),e=-1+ 52, A 是左顶点,F 是右焦点,B 是短轴的一个顶点,求∠ABF ?点评:此题是上一题的条件与结论的互换,解题中分析各边,由余弦定理解决角的问题。
答案:90° 引申:此类e=5-12的椭圆为优美椭圆。
性质:1、∠ABF=90°2、假设下端点为B1 ,则ABFB1 四点共圆。
3、焦点与相应准线之间的距离等于长半轴长。
总结:焦点三角形以外的三角形的处理方法根据几何意义,找各边的表示,结合解斜三角形公式,列出有关e 的方程式。
题目3:椭圆x2 a2 +y2b2 =1(a>b >0),过左焦点F1 且倾斜角为60°的直线交椭圆与AB 两点,若|F1A |=2|BF1|,求e?解:设|BF1|=m 则|AF2|=2a-am |BF2|=2a-m在△AF1F2 及△BF1F2 中,由余弦定理得:⎩⎨⎧a2 –c2=m(2a-c) 2(a2-c2)=m(2a+c) 两式相除:2a-c 2a+c =12 ⇒e=23题目4:椭圆x2 a2 +y2b2 =1(a>b >0)的两焦点为F1 (-c ,0)、F2 (c,0),P 是以|F1F2|为直径的圆与椭圆的一个交点,且 ∠PF1F2 =5∠PF2F1 ,求e?分析:此题有角的值,可以考虑正弦定理的应用。
解:由正弦定理:|F1F2|sin F1PF2 = |F1P |sin F1F2P = |PF2|sin PF1F2根据和比性质:|F1F2|sin F1PF2 = |F1P |+|PF2|sinF1F2P+sin PF1F2变形得: |F1F2| |PF2|+|F1P | =sin F1PF2sin F1F2P +sin PF1F2==2c 2a=e ∠PF1F2 =75°∠PF2F1 =15° e= sin90° sin75°+sin15° =63点评:在焦点三角形中,使用第一定义和正弦定理可知 e=sin F1PF2 sin F1F2P +sin PF1F2变形1:椭圆x2 a2 +y2b2 =1(a>b >0)的两焦点为F1 (-c ,0)、F2 (c,0),P 是椭圆上一点,且∠F1PF2 =60°,求e 的取值范围? 分析:上题公式直接应用。
解:设∠F1F2P=α,则∠F2F1P=120°-αe=sin F1PF2 sin F1F2P +sin PF1F2 = sin60°sin α+sin(120°-α)= 1 2sin(α+30°)≥12 ∴12≤e<1变形2:已知椭圆x24+ y2 4t2 =1 (t>0) F1F2 为椭圆两焦点,M 为椭圆上任意一点(M 不与长轴两端点重合)设∠PF1F2 =α,∠PF2F1 =β若13 <tan α 2< tan β2 <12 ,求e 的取值范围?分析:运用三角函数的公式,把正弦化正切。
解;根据上题结论e=sin F1PF2 sin F1F2P +sin PF1F2 =sin(α+β)sin α+sin β =2sin α+β 2 cosα+β2 2sin α+β 2 cos α-β2= cos α 2cos β 2 -sin α 2 sin β2cos α 2cos β 2 +sin α 2 sin β 2=1- tan α 2 tan β21- tan α 2 tan β2=e∵13<1-e 1+e <12 ∴13<e<12三、 以直线与椭圆的位置关系为背景,用设而不求的方法找e 所符合的关系式.题目5:椭圆x2 a2 +y2b2 =1(a>b >0),斜率为1,且过椭圆右焦点F 的直线交椭圆于A 、B 两点,→OA +→OB 与→a =(3,-1)共线,求e?法一:设A(x1,y1) ,B(x2,y2)⎩⎨⎧b2x2+a2y2=a2b2 y=x-c(a2+b2)x2-2a2cx+a2c2-a2b2=0x1+x2=2a2c a2+b2 y1+y2=2a2c a2+b2-2c=-2b2ca2+b2→OA +→OB =(x1+x2,y1+y2)与(3,-1)共线,则 -(x1+x2)=3(y1+y2)既 a2=3b2 e=63法二:设AB 的中点N ,则2→ON =→OA +→OB ⎩⎪⎨⎪⎧x12a2+ y12 b2 =1 ①x22a2+ y22b2 =1 ②① -② 得: y1-y2x1-x2 =- b2a2 x1 +x2 y1+y2 ∴1=- b2a2 (-3) 既a2=3b2 e=63四、 由图形中暗含的不等关系,求离心率的取值范围。
题目6:椭圆x2 a2 +y2 b2 =1(a>b >0)的两焦点为F1 (-c ,0)、F2 (c,0),满足→MF 1·→MF 2 =0的点M 总在椭圆内部,则e 的取值范围?分析:∵→MF 1·→MF 2 =0∴以F1F2 为直径作圆,M 在圆O 上,与椭圆没有交点。
解:∴c<ba2=b2+c2 >2c2 ∴0<e<22题目7:椭圆x2 a2 +y2b2 =1(a>b >0)的两焦点为F1 (-c ,0)、F2 (c,0),P 为右准线L 上一点,F1P 的垂直平分线恰过F2 点,求e 的取值范围?分析:思路1,如图F1P 与 F2M 垂直,根据向量垂直,找a 、b 、c 的不等关系。
思路2:根据图形中的边长之间的不等关系,求e 解法一:F1 (-c ,0) F2 (c,0) P(a2c ,y0 ) M( a2c -c 2 ,y0 2 )既( b22c , y0 2 ) 则→PF 1 =-( a2c +c, y0 ) →MF 2 =-( b22c -c, y0 2) →PF 1·→MF 2 =0(a2c +c, y0 ) ·( b22c -c, y0 2 )=0 (a2c +c)·( b22c -c)+ y022=0 a2-3c2≤0 ∴33≤e<1 解法2:|F1F2|=|PF2|=2c|PF2|≥a2c -c 则2c ≥a2c -c 3c ≥a2c3c2≥a2 则33≤e<1设椭圆的左、右焦点分别为F F 12、,如果椭圆上存在点P ,使,求离心率e 的取值范围。
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解法3:利用三角函数有界性记解法4:利用焦半径由焦半径公式得解法5:利用基本不等式 由椭圆定义,有 平方后得解法6:巧用图形的几何特性 由,知点P 在以为直径的圆上。
又点P 在椭圆上,因此该圆与椭圆有公共点P故有离心率的五种求法椭圆的离心率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已知圆锥曲线的标准方程或a 、c 易求时,可利用率心率公式ace =来解决。
例1:已知双曲线1222=-y ax (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. 26 D. 332解:抛物线x y 62-=的准线是23=x ,即双曲线的右准线23122=-==c c c a x ,则02322=--c c ,解得2=c ,3=a ,332==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. 41 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21==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. 23 D 2 解:由题设2=a ,62=c ,则3=c ,23==a c e ,因此选C 变式练习3:点P (-3,1)在椭圆12222=+by 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( )A33 B 31 C 22D 21 解:由题意知,入射光线为()3251+-=-x y ,关于2-=y 的反射光线(对称关系)为0525=+-y x ,则⎪⎩⎪⎨⎧=+-=05532c ca 解得3=a ,1=c ,则33==a c e ,故选A 1.已知椭圆的长轴长是短轴长的2倍,则椭圆的离心率等于22.已知椭圆两条准线间的距离是焦距的2倍,则其离心率为22 3.若椭圆经过原点,且焦点为)0,3(),0,1(21F F ,则椭圆的离心率为21 4.已知矩形ABCD ,AB =4,BC =3,则以A 、B 为焦点,且过C 、D 两点的椭圆的离心率为12。