圆锥曲线中的离心率问题
离心率是圆锥曲线的一个重要元素,它的变化会直接导致曲线形状甚至是类型的变化,求圆锥曲线的离心率及其取值范围是近几年高考的热点,这类问题所涉及的知识点较多,综合性强,解法灵活,内涵丰富,具有极好的素养评价功能.
题型一圆锥曲线离心率
[典例1](1)(2024·达州期末)“不以规矩,不能成方圆”出自《孟子·离娄章句上》.“规”指圆规,“矩”是指相互垂直的长短两条直尺构成的方尺,是古人用来测量、画图的工具.如图,现有一椭圆经某同学以“矩”量之得|F1P|=6cm,|F1Q|=2cm,其中F1为椭圆的左焦点,PQ经过坐标原点O,则该椭圆的离心率为()
A.12 B.
C.104 D
(2)(2024·苏州三模)在平面直角坐标系Oxy中,过点P(-3,0)的直线l与双曲线C:x2a2-y2b2=1(a0,b0)的两条渐近线相交于A,B两点,若线段AB的中点是M(1
A.3 B.3
C.102 D
(3)(2025·佛山市顺德区模拟)已知椭圆C:y2a2+x2b2=1(ab0)的上、下焦点分别为F2,F1,点P在椭圆上且位于第三象限,满足∠PF1F2=120°,∠PF1F2的角平分线与PF2相交于点Q,若PQ=
A.35 B
C.19-25
(1)C(2)D(3)C[(1)根据椭圆的对称性可知|PF1|+|QF1|=2a,
所以2a=8,得a=4,又QF1⊥PF1,所以PF12+QF12
即62+22=4c2,解得c=10,故椭圆的离心率为e=ca=104.故选
(2)由题意可设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB:y=k(x+3),双曲线C的渐近线方程为y=±bax,联立y=kx+3,y=bax
联立y=kx+3,y=-bax,
因为AB的中点为M(1,3),所以3kba-k+3k-ba-k=2,3kbb-
(3)因为PQ=25PF2,则PQ
由角平分线的性质可得PF1F1
因为|F1F2|=2c,
所以|PF1|=43c
由椭圆的定义可知|PF2|=2a-|PF1|=2a-43c
在△PF1F2中,∠PF1F2=120°,
由余弦定理可得|PF2|2=|F1F2|2+|PF1|2-2|F1F2|·|PF1|cos∠PF1F2,
即2a-43c2=(2c)2+43c2-2
整理可得5e2+4e-3=0,解得e=-2±19
因为e∈(0,1),所以e=19-25.故选C
反思领悟本例(1)直接求出a,c,利用公式e=ca求解;本例(2)由a与b的关系,利用变形公式e=1+b2a2注意椭圆的离心率e=1-b
巩固迁移1(1)设F1,F2分别为双曲线x2a2-y2b2=1(a0,b0)的左、右焦点,双曲线上存在一点P使得|PF1|+|PF2|=3b,|PF1|·|PF2
A.43 B.
C.94 D.
(2)(2024·南京市江宁区二模)设F1,F2分别为椭圆E:x2a2+y2b2=1(ab0)的左、右焦点,P为椭圆上一点,直线F1P与以F2为圆心、OF2为半径的圆切于点Q(O为坐标原点),且F1Q
A.32 B.
C.12 D
(1)B(2)B[(1)因为P是双曲线x2a2-y2b2=1(a0,b0)上一点,所以||PF1|-|PF2||=2a,又|PF1|+|PF2|=3b,所以PF1+PF22-PF1-PF22=9b2-4a2,所以4|PF1|·|PF2|=9b2-4a2,又因为|PF1|·|PF2|=94ab,所以有9ab=9b2-4a2,即9ba2-9ba-4=0,解得ba=-13(舍去)或ba
(2)由题意,|F2Q|=c,|F1F2|=2c,
因为直线F1P与以F2为圆心、OF2为半径的圆相切,所以∠F2QF1=90°,
因此由勾股定理可知|F1Q|=4c2-c
又F1Q=3QP,所以|QP|=33c,因此|F1P|=3c+33c
由勾股定理可得|PF2|=3c29+
根据椭圆定义,|PF1|+|PF2|=2a?433c+233c=2a?e=
故选B.]
题型二圆锥曲线离心率的取值范围
[典例2](1)(2024·武汉市江汉区月考)已知双曲线C:x2a2-y2b2=1(a0,b0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2的直线与双曲线的右支交于A,B两点,若△ABF
A.62,+∞
C.1,62
(2)设F1,F2分别是椭圆x2a2+y2b2=1(ab0)的左、右焦点,若在直线x=a2c上存在点P
A.0,22
C.22,1
(3)设双曲线C:x2a2-y2=1(a0)与直线l:x+y=1相交于两个不同的点A,B,则双曲线C的离心率e
(1)D(2)