高考数学圆锥曲线中离心率及其范围的求解专题(教师版)

1、圆锥曲线中离心率及其范围的求解专题【高考要求】1熟练掌握三种圆锥曲线的定义、标准方程、几何性质，并灵活运用它们解决相关的问题。2掌握解析几何中有关离心率及其范围等问题的求解策略；3灵活运用教学中的一些重要的思想方法（如数形结合的思想、函数和方程的思想、分类讨论思想、等价转化的思想学）解决问题。【热点透析】与圆锥曲线离心率及其范围有关的问题的讨论常用以下方法解决：（ 1）结合定义利用图形中几何量之间的大小关系；（ 2）不等式（组）求解法：利用题意结合图形（如点在曲线内等）列出所讨论的离心率（ a,b,c）适合的不等式（组） ，通过解不等式组得出离心率的变化范围；（ 3）函数值域求解法：把所讨论的

2、离心率作为一个函数、一个适当的参数作为自变量来表示这个函数，通过讨论函数的值域来求离心率的变化范围。（ 4）利用代数基本不等式。代数基本不等式的应用，往往需要创造条件，并进行巧妙的构思；（ 5）结合参数方程，利用三角函数的有界性。直线、圆或椭圆的参数方程，它们的一个共同特点是均含有三角式。因此，它们的应用价值在于： 通过参数简明地表示曲线上点的坐标； 利用三角函数的有界性及其变形公式来帮助求解范围等问题；（6）构造一个二次方程，利用判别式 0。2.解题时所使用的数学思想方法。（ 1）数形结合的思想方法。一是要注意画图，草图虽不要求精确，但必须正确，特别是其中各种量之间的大小和位置关系不能倒置；

3、二是要会把几何图形的特征用代数方法表示出来，反之应由代数量确定几何特征，三要注意用几何方法直观解题。（ 2）转化的思想方汉。 如方程与图形间的转化、 求曲线交点问题与解方程组之间的转化，实际问题向数学问题的转化，动点与不动点间的转化。（ 3）函数与方程的思想，如解二元二次方程组、方程的根及根与系数的关系、求最值中的一元二次函数知识等。（ 4）分类讨论的思想方法，如对椭圆、双曲线定义的讨论、对三条曲线的标准方程的讨论等。【题型分析】1. 已知双曲线 C1x2y21(a0,b 0)F1 、 F2，抛物线 C2 的顶点在原点，:2b2的左、右焦点分别为a准线与双曲线 C1 的左准线重合，若双曲线C1

4、 与抛物线 C2 的交点 P 满足 PF2F1F2 ，则双曲线 C1 的离心率为（）A 2B3C232 2D3解：由已知可得抛物线的准线为直线xa2， 方程为 y24a2x ；cc圆锥曲线的相关离心率问题共 12 页本页为第 - 1 -页由双曲线可知P(c, b2) ， (b2)24a2c ， b22a2b22 ， e212 ， e3 aaca22椭圆x2y21 （ ab0 ）的两个焦点分别为F 、 F2 ，以 F1、 F2 为边作正三角形，若椭圆恰a 2b2好平分三角形的另两边，则椭圆的离心率e为（ B ）31B3 1C 4( 23 )D32A24解析：设点 P 为椭圆上且平分正三角形一边的

5、点，如图，y由平面几何知识可得| PF2 |:| PF1 |:| F1F2 |1:3 : 2，P所以由椭圆的定义及ec得：aOxF1F22c| F1F2 |23 1 ，故选 Be3 12a | PF1 | | PF2 |变式提醒 ：如果将椭圆改为双曲线，其它条件不变，不难得出离心率e31 3. （ 09浙江理）过双曲线x2y 21(a0,b0) 的右顶点 A 作斜率为1的直线，该直线与双曲线a2b2uuur1 uuur的两条渐近线的交点分别为B,C 若 AB2BC ，则双曲线的离心率是()A2B3C5D10【 解 析 】 对 于 A a,0， 则 直 线 方 程 为 xya0 ， 直 线 与

6、两 渐 近 线 的 交 点 为 B ， C ，a2aba2abuuur2a2b2a2buuurababB, C(,) ， BC (22 ,2b2 ), AB,，a b a ba b a ba baa b a buuuruuur4a2b2 ,因此 2 ABBC,e5 答案： C4. （ 09江西理）过椭圆x2y21(ab0 ) 的左焦点F1 作 x 轴的垂线交椭圆于点P ， F2 为右焦点，a2b2若 F1PF260o ，则椭圆的离心率为 （） A2B3C1D12323【解析】因为P(c, b2) ，再由F1PF260o 有 3b22a, 从而可得 ec3，故选 Baaa35.（08 陕西理）双

7、曲线x2y21 a 0 b 0F1，F2F130oa2b2（，）的左、右焦点分别是，过作倾斜角为圆锥曲线的相关离心率问题共 12 页本页为第 - 2 -页的直线交双曲线右支于M 点，若 MF2 垂直于 x 轴，则双曲线的离心率为（B）A 6B 3C 23D36. （ 08 浙江理） 若双曲线 x 2y 21 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 （ D）a 2b2（ A）3（B）5（ C） 3（ D） 57. （ 08 全国一理）在 ABC 中， AB BC， cos B7C ，则若以 A，B 为焦点的椭圆经过点 318该椭圆的离心率 e88. （ 10 辽宁文） 设双

8、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（）（ A） 2（B） 3（C）31（ D）5122解析：选 D.不妨设双曲线的焦点在x 轴上，设其方程为：x2y 21(a0,b0)，a2b2则一个焦点为 F (c,0), B(0, b)一条渐近线斜率为：b ，直线 FB 的斜率为：b ，b( b )1，acacb2acc 2a2ac0，解得 ec5 1.a29. （ 10 全国卷 1 理）已知 F 是椭圆 C的一个焦点， B 是短轴的一个端点，线段BF 的延长线交uuuruuurC 于点 D，且 BF 2 FD ，则 C 的离心

9、率为 _解析：答案：33如图，设椭圆的标准方程为x2 y 21(a 0) 不妨设B为上顶点，F为右焦点，设( ，) 由a 2b2bD xyuuuruuurcbxcyBF2FD，得 (2() ， )，c2( x c) ，解得x3c2， ( 3c， b ) 即b2 ybD2y22圆锥曲线的相关离心率问题共 12 页本页为第 - 3 -页( 3 c)2(b) 2c21c3由D在椭圆上得：221， .a2b223e3aa3b2c2uuruur【解析 1】如图， | BF |a ,作 DD1y 轴于点 D1, 则由 BF2FD ，得3| OF | BF |2,所以 | DD 1 |3 |OF |3 c

10、, 即 xD3c,由椭圆的第二定义得| DD1 | | BD | 3222| FD |e(a23ca3c2c)2a2又由 | BF |2 | FD | , 得 a 2a 3c2 ,e3a3【解 析 2 】设椭 圆 方程为 第一标 准形 式 x2y21 ，设 D x2 , y2， F 分 BD 所成的 比为 2 ，a2b2xc02x2x233b 2 y2y23 ycb3 0 bb ，代入1 22 xc2 c; yc1 22229 c21 b21，e34 a24 b2310.（ 07 全国2理）设F1， F2 分别是双曲线x2y2的左、右焦点，若双曲线上存在点A ，使a2b2F1 AF290o 且

11、 AF13 AF2，则双曲线的离心率为（B） A5B1022C15D52-AF2 = 2 AF2= 2a2c10? AF1?2 ?a? e解 22?102?( AF1 ) + ( AF2 ) = (2 c)11. 椭圆 x2y21(a0,b0) 的左焦点为F，若过点 F 且倾斜角为o 的直线与椭圆交于 A、B 两点a2b245且 F 分向量 BA 的比为 2/3，椭圆的离心率e 为:。本题通法是设直线方程，将其与椭圆方程联立，借助韦达定理将向量比转化为横坐标的比。思路简单，运算繁琐。下面介绍两种简单解法。解法（一）：设点 A xA , yA，B xB , yB，由焦半径公式可得aexA3 ，a

12、exB2圆锥曲线的相关离心率问题共 12 页本页为第 - 4 -页则 2(a exA )3(aexB ) ，变形 2(a exA aexB ) a exB ，所 以2 (xB)a exB因 为 直 线倾 斜 角 为o， 所 以 有22， 所 以452e?ABABe xA252e5提示：本解法主要运用了圆锥曲线焦半径公式，借助焦半径公式将向量比转化为横坐标的关系。焦半径是圆锥曲线中的重要线段，巧妙地运用它解题，可以化繁为简，提高解题效率。一般来说，如果题目中涉及的弦如果为焦点弦，应优先考虑焦半径公式。解法（二）：BE112BF?ABee5AD1 AF1 ? 3 ABee5AC2 AB2ADBEA

13、C1 ? 3AB1 ? 2AB2 ABe 5e 522e512. （ 10 辽宁理） (20)（本小题满分12 分）x2y21(a b 0) 的左焦点为 F，过点 F 的直线与椭圆C 相交于 A， B 两点，直线 l设椭圆 C：b2a2uuuruuur的倾斜角为 60o , AF2FB.椭圆 C 的离心率；解：设 A( x1 , y1), B( x2 , y2 ) ，由题意知y1 0， y2 0.（）直线 l 的方程为y3( xc) ，其中 ca2 b2.y3( x c),得 (3a2b2 ) y22 3b2 cy3b4联立 x2y210a2b2圆锥曲线的相关离心率问题共 12 页本页为第 -

14、 5 -页22uuuruuur解得 y13b (c2a), y23b (c2a)2 y2 .因为 AF2FB ，所以 y13a2b23a2b2即3b2 (c 2a)2 ?3b2 (c2a)得离心率3a2b23a2b2c2. 6 分e3a13. 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=2,则椭圆离心率的范围是_.x2y 2解析：设椭圆方程为a2b2 =1( a b 0),以 OA 为直径的圆： x2ax+y2=0, 两式联立消 y得 a 2b2x2 ax+b2=0.即 e2x2 ax+b2=0,该方程有一解x2,一解为 a,由韦达定理 x2=a a,0a 2e

15、2x2 a，即 0 a a a2 e 1.e22答案：2 e 1214. 在椭圆x2y21(ab0)M， F1 , F2 是椭圆的两个焦点，若MF 1MF222b2上有一点2b ，a椭圆的离心率的取值范围是;解析 : 由椭圆的定义，可得MF 1MF22a 又 MF 1MF2 2b2，所以 MF 1 , MF2是方程 x22ax2b20的两根，由(2a) 242b20 ， 可得 a22b2 ，即 a22(c2a2 )所以 ec2，所以椭圆离心率的取值范围是2 ,1)a2215. （ 08湖南）若双曲线x2y21（ a0,b0）上横坐标为3a 的点到右焦点的距离大于它到左准线的a2b22距离，则双

16、曲线离心率的取值范围是A.(1,2)解析由题意可知B.(2,+ )C.(1,5)D. (5,+ )( 3 a a2 )e ( 3 aa2 ) 即 3 e 131 解得 e2 故选 B.2c2c22ex2y21(a b 0) 的焦点为F1 ， F2 ，两条准线与x 轴的交点分别为M ，N ，16.（ 07 北京）椭圆b2a2圆锥曲线的相关离心率问题共 12 页本页为第 - 6 -页若 MNF1F2，则该椭圆离心率的取值范围是（）1，2 1，2，(0(01)21)222解析 由题意得 2a222c e2故选 D.c217.（ 07 湖南）设 F1， F2分别是椭圆x2y21（ a b0 ）的左、右

17、焦点，若在其右准线上存在 P,a2b2使线段 PF1 的中垂线过点 F2 ，则椭圆离心率的取值范围是（）A (0，2B ，3C2，D.3，(021)1)233分析 通过题设条件可得PF22c ，求离心率的取值范围需建立不等关系，如何建立？PF1 的中垂线过点 F2 ， PF22c ，又点 P 在右准线上，a2解析：线段PF2cca2c33e1 ，故选 D.即 2cc 33ca点评 建立不等关系是解决问题的难点，而借助平面几何知识相对来说比较简便.x2y211 、 2, 若 P 为其上一点， 且|1|=2|2 |,18. （ 08 福建理）双曲线a2b2（a 0,b 0）的两个焦点为 FFPFP

18、F则双曲线离心率的取值范围为（B）A.(1,3)B.1,3C.(3,+)D.3,分析求双曲线离心率的取值范围需建立不等关系，题设是双曲线一点与两焦点之间关系应想到用双曲线第一定义 .如何找不等关系呢？利用第二定义及焦半径判断x0 3 a解析： |PF1|=2|PF 2 |, |PF 1|PF2|=|PF 2|= 2a ，|PF 2| ca 即 2a c a 3a c所以双曲线离心率的取值范围为1e 3，故选 B.解 2如图 2 所示，设 PF2m ，F1 PF2(0) ，2cm2(2 m)24m2 cos54cos .em2a当点 P 在右顶点处有. 1cos1， e1,3 .圆锥曲线的相关离

19、心率问题共 12 页本页为第 - 7 -页选 B.小结本题通过设角和利用余弦定理，将双曲线的离心率用三角函数的形式表示出来，通过求角的余弦值的范围，从而求得离心率的范围.点评：本题建立不等关系是难点，如果记住一些双曲线重要结论（双曲线上任一点到其对应焦点的距离不小于 c a ）则可建立不等关系使问题迎刃而解.uuuuruuuur19. （08江西理）已知 F1 、 F2 是椭圆的两个焦点，满足MF1MF20 的点 M 总在椭圆内部，则椭圆离心率的取值范围是（C）A (0,1)B12D 2(0, C (0,),1)222解据 题 意 可 知 ， F1 M F2 是 直 角 ， 则 垂 足 M 的

20、 轨 迹 是 以 焦 距 为 直 径 的 圆 . 所 以c bc2b2a2c2e21. 又 e(0,1) ，所以 e (0,2) . 选 C.22小结本题是最常见的求离心率范围的问题，其方法就是根据已知条件，直接列出关于a，b， c 间的不等量关系，然后利用， b， c 间的平方关系化为关于， c 的齐次不等式，除以a2aa即为关于离心率 e 的一元二次不等式，解不等式，再结合椭圆或双曲线的离心率的范围，就得到了离心率的取值范围.x2y21,(a0,b0) 的左，右焦点分别为F1, F2 ,点 P 在双曲线的右支20. （ 04 重庆）已知双曲线b2a2上，且 | PF1 | 4 | PF2|

21、 ,则此双曲线的离心率e 的最大值为： ()45C2D7AB333 |PF1 |=4PF2|, |PF1| |PF2|=3|PF 2 |= 2a ， |PF2|c2ac5aca 即a 533所以双曲线离心率的取值范围为1 e，故选 B.3x2y2221. 已知 F1，F2 分别为1(a0, bPF1a2b20) 的左、右焦点，P 为双曲线右支上任一点， 若PF2的最小值为8a ，则该双曲线的离心率的取值范围是（）A(1,2B (1,3C2,3 D3,)PF12PF2 )24a2(2a4a24a24a8a ，欲使最小值为 8a解析PF2PF2，需右支PF2PF2上存在一点P，使 PF22a ，而

22、 PF2 ca 即 2aca 所以 1e3 .圆锥曲线的相关离心率问题共 12 页本页为第 - 8 -页22. 已知椭圆x2y21(a b0) 右顶为 A,点 P 在椭圆上， O 为坐标原点，且OP 垂直于 PA，椭圆的a2b2离心率 e 的取值范围是 ;。x02y021解：设 P 点坐标为（ x0 , y0）,则有 a2b2x02ax0y020消去 y02 得 (a2b2 )x02a3x0a2 b20 若利用求根公式求x0 运算复杂，应注意到方程的一个根为 a,由根与系数关系知ax0a2b2x0ab2由 0x0a得2e 1a2 b2a22b223. 椭 圆 G ：x2y21(ab0) 的 两

23、 焦 点 为 F1 (c,0), F2 (c,0) ， 椭 圆 上 存 在 点 M 使a2b2uuuuvuuuuv0 .求椭圆离心率 e 的取值范围F1MF2 M；uuuuvuuuuv0x2y2c2 解析 设 M (x, y), F1MF2M222将 y2b2b2x2代入得 x2a2abQ 0x2a2求得2e 1.a22点评： x2y21(ab0) 中 xa ，是椭圆中建立不等关系的重要依据，在求解参数范围问题中经a2b2常使用，应给予重视 .24. （ 06 福建）已知双曲线x2y21(a 0,b0) 的右焦点为F，若过点 F 且倾斜角为60 的直线与a2b2双曲线的右支有且只有一个交点，则

24、此双曲线离心率的取值范围是（A） (1,2（B） (1,2)（ C） 2,)（D） (2,)解析欲使过点 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，则该直线的斜率的绝对值小于等于渐近线的斜率b ，b 3 ，即 b3a 即 c2a23a2 c24a2 即 e 2故选 C.aa25. （ 04 全国）设双曲线C： x2y 21( a0)与直线 l : xy 1 相交于两个不同的点 A、B.求双a 2曲线 C 的离心率e 的取值范围：解析由 C 与 l 相交于两个不同的点，故知方程组圆锥曲线的相关离心率问题共 12 页本页为第 - 9 -页x2y21,a2.消去 y 并整理得有两个不同的实数解x y1.（ 1 a2）x2+2a2x 2a2=0.1 a20.解得 0a2且 a1.所以8a2 (1a2 )4a40.双曲线的离心率： e1a211 Q 0a2且 a 1, e6 且 e2aa22所以双曲线的离心率取值范围是(6 ,2) U (2,)2总结：在求解圆锥曲线离心率取值范围时，一定要认真分析题设条件，合理建立不等关系，把握好圆锥曲线的相关性质，记住一些常见结论、不等关系，在做题时不断总结，择优解题.尤其运用数形结合时要注意焦点的位置等 .26设F1，F2分别是椭