内容正文:
第八章 平面解析几何
第七节 圆锥曲线的综合问题
第❷课时 范围问题
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分级练(58)
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第八章 平面解析几何
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圆锥曲线中的范围问题是高考的热点和难点,主要涉及两个类型:一是以圆锥曲线定义与几何性质为背景的求范围问题;二是以直线与圆锥曲线的位置关系、弦长、面积等知识为背景的求范围问题.
考法1 构造不等式求范围问题
【例1】已知F1,F2是椭圆C: eq \f(x2,a2) + eq \f(y2,b2) =1(a>b>0)的两个焦点,P为C上的点,O为坐标原点.
(1)若△POF2为等边三角形,求C的离心率;
(2)如果存在点P,使得PF1⊥PF2,且△F1PF2的面积等于16,求b的值和a的取值范围.
解:(1)连接PF1(图略).由△POF2为等边三角形可知,在△F1PF2中,∠F1PF2=90°,|PF2|=c,|PF1|= eq \r(3) c,
所以2a=|PF1|+|PF2|=( eq \r(3) +1)c,
故C的离心率e= eq \f(c,a) = eq \r(3) -1.
(2)由题意可知,满足条件的点P(x,y)存在当且仅当 eq \f(1,2) |y|·2c=16, eq \f(y,x+c) · eq \f(y,x-c) =-1, eq \f(x2,a2) + eq \f(y2,b2) =1,
即c|y|=16,① x2+y2=c2,② eq \f(x2,a2) + eq \f(y2,b2) =1.③
由②③及a2=b2+c2,得y2= eq \f(b4,c2) .
又由①知y2= eq \f(162,c2) ,故b=4.
由②③及a2=b2+c2,得x2= eq \f(a2,c2) (c2-b2),所以c2≥b2,即a2=b2+c2≥2b2=32,故a≥4 eq \r(2) .
当b=4,a≥4 eq \r(2) 时,存在满足条件的点P.
所以b=4,a的取值范围为[4 eq \r(2) ,+∞).
考法2 构造函数求范围问题
【例2】已知椭圆C: eq \f(x2,a2) + eq \f(y2,b2) =1(a>b>0)的焦距为2,且过点(1, eq \f(\r(2),2) ).
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点M(2,0)的直线交椭圆C于A,B两点,P为椭圆C上一点,O为坐标原点,且满足 eq \o(OA,\s\up16(→)) + eq \o(OB,\s\up16(→)) =t eq \o(OP,\s\up16(→)) ,其中t∈( eq \f(2\r(6),3) ,2),求|AB|的取值范围.
解:(1)依题意,得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a2=b2+1,,\f(1,a2)+\f(1,2b2)=1,)) 解得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a2=2,,b2=1,)) ∴椭圆C的方程为 eq \f(x2,2) +y2=1.
(2)由题意可知,直线AB的斜率存在,设其方程为y=k(x-2).
由 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=k(x-2),,\f(x2,2)+y2=1)) 得(1+2k2)x2-8k2x+8k2-2=0,
∴Δ=8(1-2k2)>0,解得k2< eq \f(1,2) .
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2= eq \f(8k2,1+2k2) ,x1x2= eq \f(8k2-2,1+2k2) ,y1+y2=k(x1+x2-4)=- eq \f(4k,1+2k2) .
由 eq \o(OA,\s\up16(→)) + eq \o(OB,\s\up16(→)) =t eq \o(OP,\s\up16(→)) ,得P( eq \f(8k2,t(1+2k2)) , eq \f(-4k,t(1+2k2)) ),代入椭圆C的方程,得t2= eq \f(16k2,1+2k2) .
由 eq \