3.2 习题课 圆锥曲线的离心率课件2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
2026-08-09
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普通
摘要:
该高中数学课件聚焦圆锥曲线离心率,系统讲解定义方程法、正余弦定理法、几何性质法等求法及范围问题,通过例题导入衔接椭圆与双曲线知识,搭建递进式学习支架帮助学生构建知识脉络。
其亮点在于以典型例题为载体,结合数学思维与数学眼光,如用椭圆定义求周长、双曲线中正弦定理推理等,解析步骤清晰且反思感悟提炼方法。学生能提升逻辑推理与问题解决能力,教师可借助结构化内容高效开展教学。
内容正文:
圆锥曲线的离心率
第三章 §3.2 习题课
学习目标
1.掌握圆锥曲线的离心率的求法.(重点)
2.会求圆锥曲线的离心率的最值及范围问题.(难点)
内容索引
01
02
05
03
利用正、余弦定理求离心率
利用图形的几何性质求离心率
随堂演练
利用圆锥曲线的定义或方程求离心率
04
课时对点练
01
利用圆锥曲线的定义或方程求离心率
(1)已知椭圆C:+y2=1(a>1)的左、右焦点分别为F1,F2,过点F1的直线l与C交于A,B两点,若△ABF2的周长为12,则C的离心率为
A. B. C. D.
√
例1
解析:
依题意及椭圆的定义可知△ABF2的周长为|AB|+|AF2|+|BF2|=|AF2|+|BF2|+|AF1|+|BF1|=4a=12,
则a=3,又b=1,所以c==2,
则离心率e==.
5
(2)已知F1,F2分别是双曲线E:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,P是以线段F1F2为直径的圆与该双曲线的一个交点,且∠PF1F2=2∠PF2F1,则双曲线E的离心率是
A.+1 B.+1
C. D.
√
6
解析:
因为P是以F1F2为直径的圆与双曲线的一个交点,所以∠F1PF2=90°,故∠PF1F2+∠PF2F1=90°,
又∠PF1F2=2∠PF2F1,所以∠PF2F1=30°,∠PF1F2=60°.
在Rt△PF1F2中,∠PF2F1=30°,|F1F2|=2c,所以|PF1|=c,|PF2|=c.
根据双曲线的定义得||PF2|-|PF1||=2a,即|c-c|=2a,即(-1)c=2a,
所以e===+1.
7
根据椭圆或双曲线的定义,求出a,c或列出关于a,c的等式,得到关于e的方程,进而求出e.
反思感悟
8
已知焦点在x轴上的椭圆C:+=1,以原点为圆心,椭圆短半轴长为半径的圆与直线y=x+4相交,则C的离心率的取值范围是
A. B.
C. D.
跟踪训练1
√
9
解析:
依题意,b>=2,又椭圆焦点在x轴上,则a=3,b<3,则2<b<3,
因此C的离心率e==∈,
即C的离心率的取值范围为.
10
02
利用正、余弦定理求离心率
(1)过椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点F1,F2作倾斜角分别为30°和60°的两条直线l1,l2.若两条直线的交点P恰好在椭圆上,则椭圆的离心率为
A. B.-1 C. D.
例2
√
12
解析:
由题意知,在△PF1F2中,∠F1PF2=30°,
由正弦定理可得=
==,
所以=,
所以该椭圆的离心率
e===
=
==.
13
(2)设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过坐标原点的直线与C交于A,B两点,|F1B|=2|F1A|,·=4a2,则C的离心率为
A. B.2 C. D.
√
14
解析:
由双曲线的对称性可知|F1A|=|F2B|,|F1B|=|F2A|,则四边形AF1BF2为平行四边形,
令|F1A|=|F2B|=m,则|F1B|=|F2A|=2m,
由双曲线定义可知|F2A|-|F1A|=2a,故有2m-m=2a,即m=2a,
即|F1A|=|F2B|=m=2a,|F1B|=|F2A|=4a,
·=||||cos∠AF2B=4a×2acos∠AF2B=4a2,
则cos∠AF2B=,
因为∠AF2B∈(0,π),所以∠AF2B=,故∠F2BF1=,
则有cos∠F2BF1===-,
即=-,即-=-,则e2=7,由e>1,故e=.
15
如果已知条件中涉及三角形中的一些角度和长度的信息,可以借助正、余弦定理来得到a,c的齐次式.
反思感悟
16
已知椭圆C:+=1(a>b>0)的焦点分别为F1,F2,过F1的直线与C交于P,Q两点,若|PF1|=2|QF1|,|PQ|=|QF2|,则椭圆C的离心率为
A. B. C. D.
跟踪训练2
√
解析:
设|QF1|=t,则|PF1|=2t,|QF2|=|PQ|=2t+t=3t,
由|PF1|+|PF2|=|QF1|+|QF2|=2a,可得|PF2|=2t,a=2t,
所以|PF1|=|PF2|=a,
在△PQF2中,由余弦定理可得cos∠QPF2==,
在△PF1F2中,由余弦定理可得(2c)2=a2+a2-2×a×a×,即c2=,e=.
17
03
利用图形的几何性质求离心率
(1)椭圆+=1(a>b>0)的两个焦点分别为F1(-c,0),F2(c,0),点M是椭圆上一点,且满足·=0.则椭圆的离心率e的取值范围为
A. B.
C. D.
例3
√
19
解析:
设N为短轴端点,当∠F1NF2≥90°时,必存在点M,使·=0,如图,
此时∠ONF2≥45°,
所以tan∠ONF2==≥1,
所以c2≥b2=a2-c2,即≥,
即e=≥,又e∈(0,1),
所以椭圆的离心率e的取值范围为.
20
(2)设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,O为坐标原点,以OF为直径的圆与双曲线的两条渐近线分别交于A,B两点(异于原点),若|AB|=b,则双曲线C的离心率为
A. B.2 C. D.3
√
21
解析:
双曲线C:-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,
由对称性不妨设点A在第一象限,又|AB|=b,
则点A的纵坐标为,又点A在直线y=x上,
则点A的横坐标为,所以A.
所以直线AB方程为x=,又圆心坐标为,
所以|AB|=2=b,
化简可得c2-ac=0,
又c>0,所以c=a,所以离心率e==.
22
解析几何的本质是几何,将数量关系转化为几何关系,根据平面图形的几何性质求离心率的值或范围.
反思感悟
23
已知F1,F2为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的两个焦点,以F1F2为直径的圆与C在第一象限的交点为P,若|PF1|=3|PF2|,则C的离心率为
A. B.
C. D.
跟踪训练3
√
24
解析:
由双曲线的定义,可得|PF1|-|PF2|=2a,因为|PF1|=3|PF2|,可得|PF1|=3a,|PF2|=a,
由以F1F2为直径的圆与C在第一象限的交点为P,可得PF1⊥PF2,
则满足|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,
可得(3a)2+a2=4c2,即10a2=4c2,
可得=,
所以双曲线的离心率e==.
25
课堂小结
1.知识清单:
(1)圆锥曲线的离心率的求法.
(2)圆锥曲线的离心率的取值范围.
2.方法归纳:直接法和齐次式法.
3.常见误区:忽略离心率的范围导致出错.
26
04
随堂演练
1
2
3
4
1.在平面直角坐标系中,双曲线的中心在坐标原点,焦点在y轴上,一条渐近线的方程为2x-y=0,则它的离心率为
A. B. C. D.2
√
解析:
因为双曲线的中心在坐标原点,焦点在y轴上,一条渐近线的方程为2x-y=0,
可得=2,即=,所以双曲线的离心率为e===.
2.已知F1,F2分别是双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,P为双曲线右支上一点,∠F1PF2=60°,∠F1PF2的平分线PA交x轴于点A,=3,则该双曲线的离心率为
A. B. C. D.3
1
2
3
4
√
1
2
3
4
解析:
由∠F1PF2的平分线PA交x轴于点A,=3,得==3,
而|PF1|-|PF2|=2a,则|PF1|=3a,|PF2|=a,
在△F1PF2中,∠F1PF2=60°,由余弦定理得cos∠F1PF2==,
整理得3a2=10a2-4c2,即c2=a2,则e==,
所以该双曲线的离心率为.
1
2
3
4
3.已知椭圆+=1(a>b>0)的一条弦所在的直线方程是x-y+5=0,弦的中点坐标是M(-4,1),则椭圆的离心率是
A. B. C. D.
√
解析:
设直线与椭圆交点为A(x1,y1),B(x2,y2),分别代入椭圆方程,由点差法可知yM=-xM,代入M(-4,1),解得=,e==.
1
2
3
4
4.若椭圆上存在点P,使得点P到椭圆两个焦点的距离之比为2∶3,则该椭圆离心率e的取值范围是
A. B.
C. D.
√
1
2
3
4
解析:
由题可设点P到椭圆两个焦点的距离分别为2m,3m(m>0),
则2m+3m=2a,解得m=a,
因为点P到椭圆焦点的距离的取值范围是[a-c,a+c],
则即
得c≥a,所以e≥,又0<e<1,故≤e<1,
所以该椭圆的离心率e的取值范围是.
05
课时对点练
答案
1
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6
7
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10
11
12
对一对
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D B B B C B ABD BD
题号 9 10
答案
11.
答案
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5
6
7
8
9
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11
12
(1)由|AF|=9,|OB|=3,
则a+c=9,b=3,
由b==3,则(a+c)(a-c)=9,
可得a-c=1,
解得a=5,所以椭圆C的标准方程为+=1.
(2)由+=1,
则A(-a,0),B(0,b),F(c,0),
11.
答案
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12
所以直线AB的斜率k1==,
直线BF的斜率k2==-,
由AB⊥BF,则k1k2=-1,即b2=ac,
由b2=a2-c2,则a2-c2=ac,
则1-e2=e,由e=∈(0,1),解得e=,
所以椭圆C的离心率为.
答案
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12
设双曲线的方程为-=1(a>0,b>0),
则离心率e=.
由题意可知CD⊥y轴.
∵双曲线经过C,D,且以A,B为焦点,
由双曲线的对称性知C,D关于y轴对称.
依题意,记A(-c,0),C,E(x0,y0),
其中c=|AB|为双曲线的半焦距,h是梯形的高.
12.
答案
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12
由定比分点坐标公式得x0=,y0=.
∵点C,E在双曲线上,
∴将点C的坐标代入双曲线方程得-=1, ①
将点E的坐标代入双曲线方程得-=1. ②
再将e=代入①得-=1,
∴=-1, ③
12.
答案
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12
将e=代入②,
得-=1. ④
将③式代入④式,
整理得e2(1-λ)=1+2λ,
∴λ=1-.
由题设≤λ≤,
12.
答案
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11
12
得≤1-≤,
解得≤e≤.
∴双曲线离心率的取值范围是[,].
12.
一、单项选择题
1.已知焦点在x轴上的椭圆C:+=1(a>0)的长轴长为4,则其离心率为
A. B. C. D.
√
答案
1
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12
解析:
由题意得2a=4,b2=4,所以a=2,
所以c===2,
所以椭圆C的离心率e===.
2.已知F1,F2是双曲线C的两个焦点,P为C上一点,∠F1PF2=60°,且sin∠PF2F1=2sin∠PF1F2,则C的离心率为
A.2 B. C. D.3
√
答案
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解析:
由正弦定理得=,所以==2,
即|PF1|=2|PF2|,由双曲线的定义可得|PF1|-|PF2|=|PF2|=2a,
所以|PF2|=2a,|PF1|=4a.
因为∠F1PF2=60°,由余弦定理可得4c2=16a2+4a2-2×4a·2a·cos 60°,
整理可得c2=3a2.
所以e2==3,即e=.
3.设F1,F2是双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,点M在双曲线C上,且满足MF2⊥F1F2,sin∠MF1F2=,则双曲线C的离心率为
A. B. C. D.2
答案
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√
答案
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12
解析:
由MF2⊥F1F2,sin∠MF1F2==,可得|MF1|=5|MF2|,
由双曲线定义可知|MF1|-|MF2|=2a,
所以|MF1|=,|MF2|=,|F1F2|=2c,
在Rt△MF1F2中,由勾股定理可得=+(2c)2,可得c2=a2,
故e==.
4.F1,F2是双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,若双曲线上存在点P,满足·=-a2,则双曲线离心率的取值范围为
A.[,+∞) B.[,+∞)
C.(1,] D.(1,]
√
答案
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解析:
方法一 由题意,不妨取点P为右支上的点,设|PF1|=m,|PF2|=n,∠F1PF2=θ,
根据双曲线的定义知,m-n=2a,
当P不为右支上的顶点时,在△F1PF2中,由余弦定理可得,cos θ=
,当P为右支上的顶点时,也满足上式,
由·=-a2可得mncos θ=-a2,即m2+n2=4c2-2a2,
又m≥a+c,n≥c-a,∴(c+a)2+(c-a)2≤4c2-2a2⇒c2≥2a2,
即e2≥2,∴e≥.
答案
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解析:
方法二 O为坐标原点,·=(+)·(+)=(+)·(-)
=||2-||2=||2-c2=-a2,
∴||2=c2-a2,
又||2∈[a2,+∞),
∴c2-a2≥a2,
∴c2≥2a2,
∴e2≥2,
∴e≥.
5.关于椭圆有如下结论:“过椭圆+=1(a>b>0)上一点P(x0,y0)作该椭圆的切线,切线方程为+=1.”设椭圆C:+=1(a>b>0)的左焦点为F,右顶点为A,过F且垂直于x轴的直线与C的一个交点为M,过M作椭圆的切线l,若切线l与直线AM的倾斜角互补,则C的离心率为
A. B. C. D.
答案
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答案
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12
解析:
由题意可知A(a,0),F(-c,0),
将x=-c代入椭圆方程可得y=±,
不妨设M,
则切线l:+=1,即y=ex+a,
又直线AM的斜率kAM==-=e-1,
切线l的斜率为e,
由题意可知e-1+e=0,则e=.
6.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点A在C的左支上,AF2交C的右支于点B,若∠F1AB=∠F1BA=30°,则双曲线C的离心率为
A. B. C. D.
答案
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解析:
如图,取AB的中点M,连接F1M,因为∠F1AB=∠F1BA
=30°,故|AF1|=|F1B|,F1M⊥AB,
设|BF2|=x,由双曲线的定义得|AF1|=|F1B|=|BF2|+2a=x+
2a, ①
|AF2|=|AF1|+2a=x+4a,所以|AB|=|AF2|-|BF2|=4a,|AM|=|BM|=2a,
在△AMF1中,|F1M|=|AM|tan 30°=a,
|F1B|=|AF1|=2|F1M|=a,代入①式可得,x=a-2a.
答案
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12
解析:
所以|MF2|=|BM|+x=2a+a-2a=a,
在Rt△F1F2M中,+=4c2,
解得e===,
则双曲线C的离心率为.
二、多项选择题
7.已知椭圆C1:+=1(a>b>0)与双曲线C2:-=1的离心率分别为e1,e2,且C2的一条渐近线的斜率大于,则
A.+=2 B.e1可能等于
C.e2可能等于 D.e2可能等于
答案
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√
√
√
答案
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12
解析:
由题意得=,=,则+==2,所以A正确;
C2的渐近线方程为y=±x,则<<1,
所以0<e1=<,<e2=<,<,<<,所以
B,D正确,C错误.
8.过双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点F2作双曲线一条渐近线的垂线,垂足为A,且与另一条渐近线交于点B,若|AF2|=|BF2|,则双曲线C的离心率可能是
A.3 B. C. D.
答案
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12
√
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答案
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12
解析:
方法一 如图①,当=时,设∠F2OA=α,
则∠AOB=2α,双曲线的渐近线方程为y=±x,
所以tan α=,在Rt△OAF2中,tan α==,
设|AF2|=bt,|OA|=at,t>0,因为|AF2|2+|OA|2=|OF2|2,
所以(bt)2+(at)2=c2,又c2=a2+b2,所以t=1,所以|OA|=a,|AF2|=b,
则|BF2|=3b,则|AB|=4b,则tan 2α==,且tan 2α==.
所以=,结合c2=a2+b2,得c2=a2,则e===.
答案
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12
解析:
如图②,当=时,
设∠F2OA=α,∠AOB=β,双曲线的左焦点为F1,
则∠F2OB=α+β,∠F1OB=π-(α+β)=α,
在Rt△OAF2中,tan α==,
设|AF2|=bt,|OA|=at,t>0,
因为|AF2|2+|OA|2=|OF2|2,
所以(bt)2+(at)2=c2,
又c2=a2+b2,所以t=1,
答案
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12
解析:
所以|OA|=a,|AF2|=b,则|BF2|=3b,
则|AB|=2b,在Rt△OAB中,tan β==,
所以tan∠F1OB=tan[π-(α+β)]=-tan(α+β)
=-=-=,
又tan∠F1OB=tan α,则=,结合c2=a2+b2,
得c2=3a2,则e==.
综上所述,双曲线C的离心率为或.
答案
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解析:
方法二 不妨设直线BF2垂直于双曲线的一条渐近线y=x,则直线BF2的方程为y=-(x-c),
由可得yA=,
由可得yB=.
由图①得yA>0,yB<0,
答案
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12
解析:
所以=,即=-,
所以=,又b2=c2-a2,所以=,即e=.
由图②得yA>0,yB>0,
所以=,即=,
又b2=c2-a2,
所以=3,所以e=.
综上,双曲线C的离心率为或.
三、填空题
9.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的上顶点为B,两个焦点分别为F1,F2,
线段BF2的垂直平分线过点F1,则椭圆的离心率为 .
答案
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答案
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解析:
方法一 如图,设BF2的垂直平分线与BF2交于点H,
由题意可得,F1(-c,0),F2(c,0),B(0,b),则H,
∴==,==-,
∵·=-1,
∴·=-1,化简得b2=3c2,
由a2=b2+c2,解得a2=4c2,
∴e2==,即e=.
答案
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解析:
方法二 由题意得|F1B|=|F1F2|,
即=2c,
又a2=b2+c2,
则a=2c,
故椭圆的离心率为=.
10.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,焦距为2c,P是椭圆C上一点(不在坐标轴上),Q是∠F1PF2的平分线与x轴的交点,
若|QF2|=4|OQ|(O为坐标原点),则椭圆离心率的取值范围是 .
答案
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答案
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解析:
∵|QF2|=4|OQ|,若Q,F2在O的同侧,如图,
则|QF2|=c,|QF1|=c,
∵PQ是∠F1PF2的平分线,
∴===,则|PF1|=|PF2|,
由|PF1|+|PF2|=|PF2|=2a,得|PF2|=,
由a-c<<a+c,得e=>,且0<e<1,
∴椭圆C离心率的取值范围是.
答案
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解析:
若Q,F2在O的异侧(图略),则|QF2|=c,|QF1|=c,
===,
则|PF2|=2|PF1|,得|PF2|=,∴a-c<<a+c,
得e=>,且0<e<1,
∴椭圆C离心率的取值范围是.
综上,椭圆C离心率的取值范围是.
四、解答题
11.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的中心为原点O,左顶点为A,上顶点为B,
右焦点为F.
(1)若|AF|=9,|OB|=3,求椭圆C的标准方程;
由|AF|=9,|OB|=3,
则a+c=9,b=3,
由b==3,则(a+c)(a-c)=9,
可得a-c=1,
解得a=5,所以椭圆C的标准方程为+=1.
解:
答案
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11.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的中心为原点O,左顶点为A,上顶点为B,
右焦点为F.
(2)若∠ABF=90°,求椭圆C的离心率.
由+=1,
则A(-a,0),B(0,b),F(c,0),
所以直线AB的斜率k1==,
直线BF的斜率k2==-,
由AB⊥BF,则k1k2=-1,即b2=ac,
解:
答案
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11.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的中心为原点O,左顶点为A,上顶点为B,
右焦点为F.
(2)若∠ABF=90°,求椭圆C的离心率.
由b2=a2-c2,则a2-c2=ac,
则1-e2=e,由e=∈(0,1),解得e=,
所以椭圆C的离心率为.
解:
答案
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12.如图,已知在梯形ABCD中,|AB|=2|CD|,点E分有向线段所成的比为λ,双曲线经过C,D,E三点,且以A,B为焦点.当≤λ≤时,求双曲线离心率e的取值范围.
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设双曲线的方程为-=1(a>0,b>0),
则离心率e=.
由题意可知CD⊥y轴.
∵双曲线经过C,D,且以A,B为焦点,
由双曲线的对称性知C,D关于y轴对称.
解:
12.如图,已知在梯形ABCD中,|AB|=2|CD|,点E分有向线段所成的比为λ,双曲线经过C,D,E三点,且以A,B为焦点.当≤λ≤时,求双曲线离心率e的取值范围.
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依题意,记A(-c,0),C,E(x0,y0),
其中c=|AB|为双曲线的半焦距,h是梯形的高.
由定比分点坐标公式得x0=,y0=.
∵点C,E在双曲线上,
∴将点C的坐标代入双曲线方程得-=1, ①
解:
12.如图,已知在梯形ABCD中,|AB|=2|CD|,点E分有向线段所成的比为λ,双曲线经过C,D,E三点,且以A,B为焦点.当≤λ≤时,求双曲线离心率e的取值范围.
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将点E的坐标代入双曲线方程得-=1. ②
再将e=代入①得-=1,
∴=-1, ③
将e=代入②,
解:
12.如图,已知在梯形ABCD中,|AB|=2|CD|,点E分有向线段所成的比为λ,双曲线经过C,D,E三点,且以A,B为焦点.当≤λ≤时,求双曲线离心率e的取值范围.
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得-=1. ④
将③式代入④式,
整理得e2(1-λ)=1+2λ,
∴λ=1-.
解:
12.如图,已知在梯形ABCD中,|AB|=2|CD|,点E分有向线段所成的比为λ,双曲线经过C,D,E三点,且以A,B为焦点.当≤λ≤时,求双曲线离心率e的取值范围.
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由题设≤λ≤,
得≤1-≤,
解得≤e≤.
∴双曲线离心率的取值范围是[,].
解:
THANKS
本课结束
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