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重点培优练5 圆锥曲线中的离心率问题
[总体概览] 圆锥曲线中的离心率问题是高考的热点题型,对圆锥曲线中已知特征关系的转化是解决此类问题的关键,相关平面几何关系的挖掘应用也可使问题的求解更简洁.
1.(2025·新高考Ⅰ卷)已知双曲线C的虚轴长是实轴长的倍,则C的离心率为( )
A. B.2
C. D.2
D [依题意知2b=×2a,又c2=a2+b2,所以c2=a2+(a)2=8a2,即c=2a,故e=2.故选D.]
2.(2025·天津卷)双曲线=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,以右焦点F2为焦点的抛物线y2=2px(p>0)与双曲线在第一象限的交点为P,若|PF1|+|PF2|=3|F1F2|,则双曲线的离心率e=( )
A.2 B.5
C. D.
A [由题意知c=,所以抛物线方程为y2=4cx.
因为|PF1|+|PF2|=3|F1F2|,|F1F2|=2c,
所以|PF1|+|PF2|=6c,又点P在双曲线上且在第一象限,由双曲线的定义可得|PF1|-|PF2|=2a,所以|PF1|=3c+a,|PF2|=3c-a,如图所示,过点P作抛物线准线的垂线,垂足为P′,因为点P在抛物线上,所以|PF2|=|PP′|=xP+c=3c-a,
所以xP=2c-a,yP==
=2,把点P的坐标代入抛物线方程,可得(2)2=4c(2c-a),化简得=2.故选A.]
3.(2025·广州二模)已知椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2的直线与C相交于A,B两点,且|AF1|=|AB|,|BF1|=a,则C的离心率为( )
A. B.
C. D.
D [设|AF1|=m,由椭圆的定义可得|AF2|=2a-m,
又因为|AF1|=|AB|,所以|BF2|=m-|AF2|=2m-2a,
再由椭圆的定义可得|BF1|+|BF2|=2a,
而|BF1|=a,所以2m-2a+a=2a,
可得m=a,|AF2|=a,
在△ABF1中,由余弦定理的推论可得
cos A=
==,
在△AF1F2中,由余弦定理的推论可得
cos A=,
即=,整理可得3c2=a2,
解得e==.
故选D.]
题后反思:此类题型的一般方法是利用圆锥曲线的定义,以及余弦定理或勾股定理,构造关于a,b,c的方程或不等式(组)求解,要注意椭圆、双曲线离心率自身的范围.
4.(多选)已知双曲线C:=1,则( )
A.λ的取值范围是(-6,3)
B.C的焦点可在x轴上也可在y轴上
C.C的焦距为6
D.C的离心率e的取值范围为(1,3)
AC [对于A,∵=1表示双曲线,
∴(λ+6)(3-λ)>0,解得-6<λ<3,故A正确;
对于B,由A项可得-6<λ<3,故λ+6>0,3-λ>0,
∴C的焦点只能在x轴上,故B错误;
对于C,设C的焦距为2c(c>0),则c2=λ+6+3-λ=9,
∴c=3,即焦距2c=6,故C正确;
对于D,离心率e=,
∵-6<λ<3,
∴0<<3,
∴e的取值范围是(1,+∞),故D错误.故选AC.]
5.椭圆=1(a>b>0)上存在一点P满足F1P⊥F2P,F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B.
C. D.
D [当点P位于短轴的端点时,∠F1PF2最大,
要使椭圆=1(a>b>0)上存在一点P满足F1P⊥F2P,
只要∠F1PF2最大时大于等于即可,
即当点P位于短轴的端点时,∠OPF1,
所以sin ∠OPF1=sin =,
又椭圆的离心率e∈(0,1),
所以椭圆的离心率的取值范围是.]
6.[学科内综合](2025·渭南三模)如图,在圆锥SO中,AB为底面圆O的直径,过SB的中点M与SO平行作平面截圆锥,得到截面与圆锥侧面的交线是双曲线的一部分.若SO=OB,则该双曲线的离心率为( )
A. B.
C. D.
C [如图,设OB=2m(m>0),该曲线与圆锥的底面圆周交于点H,P,因为SO=OB=2m,
所以SB=SA=AB=4m,
即△SAB为等边三角形,
又M为SB的中点,取OB的中点Q,过S作SN∥AB,交直线MQ于点N,过点N作y轴∥HP,
以直线QN为x轴,N为坐标原点,建立平面直角坐标系,
设双曲线方程为=1(a>0,b>0,x<0),
所以a=MN=m,又HP⊥OB,
所以PQ===m,
则点P(-2m,m),所以=1,
解得b=m(负值舍去),
所以双曲线的离心率e====.
故选C.]
7.已知椭圆C:=1(a>b>0),点F1,F2为椭圆C的左、右焦点,在椭圆C上存在点P,使·=2c2,则椭圆的离心率的取值范围是 .
[设P(x,y),则·=x2+y2-c2,
∴x2+y2=3c2,
∴点P在以原点为圆心,c为半径的圆上,该圆与椭圆C有交点,
∴bca,则e,解得e.]
题后反思:利用几何图形中几何量的大小,例如线段的长度、角的大小等,构造几何量之间的关系求离心率范围.
8.已知P为椭圆=1(a>b>0)上一点,F1,F2为椭圆焦点,且|PF1|=3|PF2|,则椭圆离心率的取值范围是 .
[由P为椭圆=1(a>b>0)上一点,|PF1|+|PF2|=2a.
又|PF1|=3|PF2|,
所以|PF2|=,
又a-c|PF2|a+c,即a-ca+c.
即得c,即e<1.]
题后反思:利用圆锥曲线的性质,如:椭圆的最大角,通径,三角形中的边角关系,曲线上的点到焦点距离的范围等,建立不等式(组)求离心率范围.
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