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高中数学求离心率e值的解法初探

高中数学求离心率e值的解法初探

王晓云

高中常见的离心率问题无非三种。题型一:求离心率的值;题型二:求离心率的取值范围;题型三:与离心率有关的其他问题。本文仅处理第一类问题,下面就通过一些具体题目总结常见的解法。

一、定义法

根据新课标课本对于离心率的定义e=■,单解c,单解a,求出e值。

例.1l:x-2y+2=0直线过椭圆■+■=1(a>b>c)的左焦点F1和一个顶点B,则该椭圆的离心率为 。

解:由直线的截距可得c=2,b=1,则a=■,即e=■。

反思:在标准方程的背景下,椭圆的四个顶点及两个焦点均在坐标轴上,由此与直线的截距具有了对应关系,解题时注意其联系。

二、齐次式法

根据题设条件,建立基本量a、b、c之间的关系式,利用a2=b2+c2(椭圆)c2=a2+b2或(双曲线)转化构造a、c的关系(特别是齐二次式),进而得到关于e的一元方程,从而解出离心率e。

例2:设椭圆的两个焦点分别为F1,F2过F3作椭圆长轴的垂线交椭圆于点P,若△F1PF2为等腰直角三角形,则椭圆的离心率是 。

解:在等腰直角三角形中,PF2=F1F2即2c=■,

∴c2+2ac-a2=0即e2+2e-1=0

故所求e=■-1。

例3:设F1,F2为椭圆■+■=1(a>b>c)的两个焦点,P为直线x=■上的一点,若△F1PF2是底角为30°的等腰三角形,则椭圆的离心率是 。

解:设直线x=■与x轴的交点为M,在Rt△PF2M中,PF2=2C,F2M=■-c,由cos60°=■=■解得e=■。

反思:以三角形为依托求圆锥曲线的离心率的值,若在直角三角形中,常常利用两边一角建立三角函数关系式求解。

例4:已知B1,B2为椭圆短轴的两个端点,F1,F2是椭圆的两个焦点,若四边形B1F1B2F2为正方形,则椭圆的离心率为 。

解:如圖,在Rt△B2OF2中得b=c=■a解得e=■。

例5:已知F1、F2是双曲线■+■=1(a>0,b>c)的两个焦点,过F2作x轴的垂线交双曲线于点A、B,连接AF1和BF1,若△ABF1为正三角形,则双曲线的离心率为 。

解:在Rt△AF1F2中,tan30°=■=■=■

即■c2-2ac-■a2=0。

解得e=■。

反思:以三角形为依托求圆锥曲线的离心率的值,若三角形具有对称性常常割其半,在直角三角形中求解。

例6:已知F1、F2是双曲线■+■=1(a>0,b>c)的两焦点,以线段F1F2为边作正三角形MF1F2,若边MF1的中点在双曲线上,则双曲线的离心率为 。

解:如图,设MF1的中点为P,连接PF2

在Rt△PF1F2中,F1F2=2c,∠PF1F2=60°

则PF1=c,PF2=■c由双曲线的定义知■c-c=2a

解得e=■=1+■。

反思:以三角形为依托求圆锥曲线的离心率的值,若三角形是焦点三角形,常常利用定义建立基本量a、b、c之间的关系式。

例7:已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点,恰好是椭圆■+■=1(a>b>c)的右焦点F,且两条曲线的交点连线也过焦点F,则椭圆的离心率为 。

解:依题意得■=c,P=■即b2=2ac=a2-c2

故所求e=■-1。

反思:两种曲线同现求离心率e,要注意利用公有量建立方程组,消元得到基本量a、b、c之间的关系式。

在求解圆锥曲线离心率的值时,建立a、c之间的关系式是解题的关键。一定要认真分析题设条件,合理选择解题方法,把握好圆锥曲线的相关性质,记住一些常见结论,在做题时不断总结,择优解题。同时要注意运用数形结合思想、方程思想、转化化归等思想在其中的应用。■

(作者单位:甘肃金昌市金川集团有限公司第二高级中学)

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