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小议离心率问题,优秀专业论文

时间:2022-06-28 14:45:03 来源:网友投稿

下面是小编为大家整理的小议离心率问题,优秀专业论文,供大家参考。

小议离心率问题,优秀专业论文

 

 小议离心率问题 平面上到一个定点 F 的距离和它到一条定直线 l 的距离之比是一个常数 e 的点的轨迹是圆锥曲线,其中点 F 是它的焦点,直线 l 是它的准线,比值 e 是它的离心率.对于给定的圆锥曲线,其 e 是确定的常数,但依据 e 取值范围的不同,所对应的曲线及形状也将发生改变. 当   0,1 e 时,对应的曲线是椭圆.固定 a ,若 e 越大且越接近于 1,则 c 越接近 a ,从而2 2a c  b= 越小,即短轴   2b 越短,因此椭圆越扁;反之, e 越小且越接近于 0, c 越接近于 0,从而 b 越接近于 a ,此时椭圆就越接近于圆.当 1 e 时,对应的曲线是抛物线.当  1, e  时,对应的曲线是双曲线.以焦点在 x 轴上的双曲线为例,由221c bea a   ,若 e 越大,ba也越大,渐近线by xa  的斜率的绝对值也越大,此时双曲线的形状就变得开阔;反之,双曲线就变得扁狭. 本人根据自己的教学经历及探索,简要归纳了 e 在圆锥曲线中的一些应用:

 一、 直接求出 , a c ,求解 e 或构造 , a c 的齐次式,解出 e

 例 1 1 椭圆经过原点,且焦点为   0 , 11F 、   0 , 32F ,则其离心率为(

 )

 解:由   0 , 11F 、   0 , 32F 知 1 3 2   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 ace . 例 例 2 设双曲线 12222 byax( b a   0 )的半焦距为 c ,直线 L 过   0 , a ,   b , 0 两点.已知原点到直线的距离为 c43,则双曲线的离心率为(

  ) 解:由已知,直线 L 的方程为 0    ab ay bx ,由点到直线的距离公式,得cb aab432 2,又2 2 2b a c   , ∴23 4 c ab  ,两边平方,得  4 2 2 23 16 c a c a   ,整理得 0 16 16 32 4   e e ,得 42 e 或342 e ,又 b a   0

 ,∴ 2 12222 2222   abab aace ,∴ 42 e ,∴ 2  e . 习 习 题 (1)椭圆的焦距、短轴长、长轴长构成一个等比数列,则椭圆的离心率为()。

 (2)设椭圆2 22 21( 0)x ya ba b    的两个焦点分别为1 2, F F ,点 P 在椭圆上,且

 1 20 PF PF   ,1 2tan 2 PF F   ,则该椭圆的离心率为()。

 (3)双曲线虚轴的一个端点为 M ,两个焦点分别为1 2, F F ,1 2120 FMF  ,则双曲线的离心率为()。

 二、 构建关于 e 的不等式 或利用判别式  的符号, 求 e 的取值范围

 例 3 3 双曲线2 22 21 ( 1, 0)x ya ba b    的焦距为 2c ,直线 l 过点 ( , 0) a 和 (0, ) b ,且点(1, 0) 到直线 l 的距离与点 ( 1, 0)  到直线 l 的距离之和45s c  .求双曲线的离心率 e 的取值范围.

 解:直线 l 的方程为 1  byax,即

 0 bx ay ab    . 由点到直线的距离公式,且 1  a ,得到点(1,0)到直线 l 的距离2 21) 1 (b aa bd , 同理得到点(-1,0)到直线 l 的距离2 22) 1 (b aa bd . .2 22 22 1cabb aabd d s   

  由 ,54 2,54ccabc s   得

  即

 . 2 52 2 2c a c a  

  于是得2 25 1 2 e e   ,即4 24 25 25 0 e e    . 解不等式,得

 . 5452  e

 由于 , 0 1  e 所以 e 的取值范围是552e   . 例 例 4 设双曲线222: 1( 0xC y aa   )

 与直线 1 l x y   :

 相交于不同两点 , A B ,求双曲线 C的离心率 e 的取值范围。

 解:由22211x yxya   

 得 2 2 2 2(1 ) 2 2 0 a x a x a    

 24 2 21 04 8 (1 ) 0aa a a        , 解得 0 2 1 a a    且

 又221 11aea a  622e e    且

 所以6( , 2) ( 2, )2e    。

 习题

 (1)椭圆 12222 byax( 0  b a )的焦点为1F 、2F ,两条准线与 x 轴的交点分别为 M 、N ,若2 12 F F MN  ,则该椭圆离心率的取值范围是( )

 (2)设双曲线 ) 0 , 0 ( 12222    b abyax的渐近线与抛物线21 y x   相切,则该双曲线的离心率等于( )

 三、利用221bea  研究 e

  例 例 6 过双曲线 ) 0 , 0 ( 12222    b abyax的右焦点 F 作渐近线by xa 的垂线,垂足为 M ,交双曲线的左、右两支分别于 , A B 两点,求双曲线离心率 e 的取值范围。

 解:由题意知,MFakb 

  由于直线 MF 与双曲线两支均有交点,所以MFbka  ,即 a bb a  

 ,即2 2b a  ,亦即221ba ,故221 2bea   ,所以 2, e  。

 习题 (1)

 双曲线 ) 0 , 0 ( 12222    b abyax的一条渐近线方程为45y x  ,则双曲线的离心率为(

 )

 (2)

 双曲线2 21 0 tx y    的一条渐近线与直线 2 1 0 x y    垂直,则双曲线的离心率为(

 )

 (3)

 已知双曲线 12222 byax( 0 , 0   b a )的右焦点为 F ,若过点 F 且倾斜角为060 的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是(

  )

 综上可知,离心率 e 在圆锥曲线中的应用非常广泛,虽风格各异,但也有异曲同工之处。这就要求我们教师在教学中注意总结方法,结合相关题型,使学生能够针对性地练习,举一反三,灵活应用,把握住知识点的融汇贯通,做到熟能生巧,左右逢源,那么学生在解决有关离心率的问题时,就会得心应手,满怀信心,挥洒自如。

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