橢圓離心率的解法總結

2021-12-24 15:33:43 字數 3180 閱讀 9918

橢圓的幾何性質中,對於離心率和離心率的取值範圍的處理,同學們很茫然,沒有方向性。題型變化很多,難以駕馭。以下,總結一些處理問題的常規思路,以幫助同學們理解和解決問題。

一、 運用幾何圖形中線段的幾何意義。

基礎題目:如圖,o為橢圓的中心,f為焦點,a為頂點,準線l交oa於b,p、q在橢圓上,pd⊥l於d,qf⊥ad於f,設橢圓的離心率為e,則①e=②e=③e=④e=

⑤e=評:aqp為橢圓上的點,根據橢圓的第二定義得,①②④。

∵|ao|=a,|of|=c,∴有⑤;∵|ao|=a,|bo|=∴有③。

題目1:橢圓+=1(a>b >0)的兩焦點為f1 、f2 ,以f1f2為邊作正三角形,若橢圓恰好平分正三角形的兩邊,則橢圓的離心率e?

思路:a點在橢圓外,找a、b、c的關係應借助橢圓,所以取af2 的中點b,連線bf1 ,把已知條件放在橢圓內,構造△f1bf2分析三角形的各邊長及關係。

解:∵|f1f2|=2c |bf1|=c |bf2|=c

c+c=2a ∴e= = -1

變形1:橢圓+=1(a>b >0)的兩焦點為f1 、f2 ,點p在橢圓上,使△opf1 為正三角形,求橢圓離心率?

解:連線pf2 ,則|of2|=|of1|=|op|,∠f1pf2 =90°圖形如上圖,e=-1

變形2: 橢圓+=1(a>b >0)的兩焦點為f1 、f2 ,ab為橢圓的頂點,p是橢圓上一點,且pf1 ⊥x軸,pf2 ∥ab,求橢圓離心率?

解:∵|pf1|= |f2 f1|=2c |ob|=b |oa|=a

pf2 ∥ab ∴= 又 ∵b=

∴a2=5c2 e=

點評:以上題目,構造焦點三角形,通過各邊的幾何意義及關係,推導有關a與c的方程式,推導離心率。

二、運用正餘弦定理解決圖形中的三角形

題目2:橢圓+=1(a>b >0),a是左頂點,f是右焦點,b是短軸的乙個頂點,∠abf=90°,求e?

解:|ao|=a |of|=c |bf|=a |ab|=

a2+b2+a2 =(a+c)2 =a2+2ac+c2 a2-c2-ac=0 兩邊同除以a2

e2+e-1=0 e= e= (捨去)

變形:橢圓+=1(a>b >0),e=, a是左頂點,f是右焦點,b是短軸的乙個頂點,求∠abf?

點評:此題是上一題的條件與結論的互換,解題中分析各邊,由餘弦定理解決角的問題。答案:90°

引申:此類e=的橢圓為優美橢圓。

性質:1、∠abf=90°2、假設下端點為b1 ,則abfb1 四點共圓。3、焦點與相應準線之間的距離等於長半軸長。

總結:焦點三角形以外的三角形的處理方法根據幾何意義,找各邊的表示,結合解斜三角形公式,列出有關e的方程式。

題目3:橢圓+=1(a>b >0),過左焦點f1 且傾斜角為60°的直線交橢圓與ab兩點,若|f1a|=2|bf1|,求e?

解:設|bf1|=m 則|af2|=2a-am |bf2|=2a-m

在△af1f2 及△bf1f2 中,由餘弦定理得:兩式相除=e=

題目4:橢圓+=1(a>b >0)的兩焦點為f1 (-c,0)、f2 (c,0),p是以|f1f2|為直徑的圓與橢圓的乙個交點,且

∠pf1f2 =5∠pf2f1 ,求e?

分析:此題有角的值,可以考慮正弦定理的應用。

解:由正弦定理: = =

根據和比性質:

= 變形得: ==

==e∠pf1f2 =75°∠pf2f1 =15°

e= =

點評:在焦點三角形中,使用第一定義和正弦定理可知

e=變形1:橢圓+=1(a>b >0)的兩焦點為f1 (-c,0)、f2 (c,0),p是橢圓上一點,且∠f1pf2 =60°,求e的取值範圍?

分析:上題公式直接應用。

解:設∠f1f2p=α,則∠f2f1p=120°-α

e===

≥ ∴≤e<1

變形2:已知橢圓+ =1 (t>0) f1f2 為橢圓兩焦點,m為橢圓上任意一點(m不與長軸兩端點重合)設∠pf1f2 =α,∠pf2f1 =β若分析:運用三角函式的公式,把正弦化正切。

解;根據上題結論e== ==

==e∵<< ∴三、 以直線與橢圓的位置關係為背景,用設而不求的方法找e所符合的關係式.

題目5:橢圓+=1(a>b >0),斜率為1,且過橢圓右焦點f的直線交橢圓於a、b兩點, +與=(3,-1)共線,求e?

法一:設a(x1,y1) ,b(x2,y2)

(a2+b2)x2-2a2cx+a2c2-a2b2=0

x1+x2= y1+y2=-2c=

+=(x1+x2,y1+y2)與(3,-1)共線,則

-(x1+x2)=3(y1+y2)既 a2=3b2 e=

法二:設ab的中點n,則2=+

① -② 得:

=- ∴1=- (-3) 既a2=3b2 e=

四、 由圖形中暗含的不等關係,求離心率的取值範圍。

題目6:橢圓+=1(a>b >0)的兩焦點為f1 (-c,0)、f2 (c,0),滿足1·2 =0的點m總在橢圓內部,則e的取值範圍?

分析:∵ 1·2 =0∴以f1f2 為直徑作圓,m在圓o上,與橢圓沒有交點。

解:∴c a2=b2+c2 >2c2 ∴0題目7:橢圓+=1(a>b >0)的兩焦點為f1 (-c,0)、f2 (c,0),p為右準線l上一點,f1p的垂直平分線恰過f2 點,求e的取值範圍?

分析:思路1,如圖f1p與 f2m 垂直,根據向量垂直,找a、b、c的不等關係。

思路2:根據圖形中的邊長之間的不等關係,求e

解法一:f1 (-c,0) f2 (c,0) p(,y0 ) m(,)

既(,) 則1 =-( +c, y0 )

2 =-( -c,) 1·2 =0

(+c, y0 ) ·(-c,)=0

(+c)·(-c)+ =0

a2-3c2≤0 ∴≤e<1

解法2:|f1f2|=|pf2|=2c

|pf2|≥-c 則2c≥-c 3c≥

3c2≥a2 則≤e<1

總結:對比兩種方法,不難看出法一具有代表性,可謂通法,而法二是運用了垂直平分線的幾何性質,巧妙的運用三角形邊的大小求解的妙法。所以垂直平分線這個條件經常在解析幾何**現,對於它的應用方法,值得大家注意。

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