思维之锥
例谈椭圆双曲线离心率取值范围的求法
435200
湖北省阳新县高级中学邹生书
求离心率取值范围问题有两种题型,即显示约束条件和隐藏约束条件两种题型.两种解题方向,即以“形”为主的解题的方向和以“数”为主的解题方向.两种求取值范围的方法,即解不等式法和函数值域法.下面举例说明.
.‘.P≥譬,又P<1,...譬≤e<1,应选D
J
')
点评:以“形”为解题方向,从线段人手,用
垂线段最短列不等式.
例1:(07,湖南)设Fl、F2分别是椭圆≮+
a。
..2
L
一2
例2:双曲线与一等一1的右焦点作渐近线
“’
【,Z
一2
..2
y一旦z的垂线与双曲线左、右两支都相交,则
“
y--,,一l(n>b>O)左右焦点,若在其右准线上D。
存在点P,使线段PFl的中垂线过Fz,则椭圆的
离心率的取值范围是(
瓜
双曲线的离心率e的取值范围是(
A.1<e<2C.e>√2解:如图,。.’直线z与双曲线左右两支相交
.。.a>p,又p>
90。,口、口∈(90。,180。)
.。.tana>tariff,
)
B.1<e<√2D.P>2
)
E
EE
A(o,等)&(o,譬)c.[譬,1)DI[掣,1)
解:‘.‘点F2在线段PFl的中垂线上
...Fl
’Y
F2一P&又PF2
一2
≥RH.。.F1R≥F2H
‘’硬
≮”乡¥
P
}寸x
即2f≥竺二一f...3f2≥
C
即一导>一旦,...a2
<62,即n2<f2一口2,
,
口2.・.矿=芸≥i1
.・.c2>2a2,...P2一乓>2
以。
中学生比拟的,但是,从题设上可以看出美国的数学教育还是非常重视逻辑运算的,重视反证的使用,他们的许多数学选择题都注重通过举反例来判断结果.我们中国的中学几何教学重视对学生逻辑推理能力的培养,重视几何问题中作图、证明、计算的训练,我们中学阶段就进行了完善的立体几何的教学,大部分学生在中
学阶段就形成了较强的空问图形感知能力以及
低的教学要求.他们热衷于解决实际问题、有趣问题,满足于探究特殊事例,所获知识不系统、不一般.过于讲究实用而轻视理论的探讨,使学
生在经历一定的发展之后很难跃入新的水平.
由于文化背景的影响,中国数学教育较多系统化、机械化,这里的机械指大量重复练习,学生的理论知识、解决问题能力的基本功非常强,但缺乏情境化、活动化,这里的活动指学生个体的思维活动,缺乏疑问精神、创造精神的教育,不利于学生在后续的个人发展中提高解决实际问题的能力.因此,我想我们数学教育工作者应从这些GRE试题中得到启示,借鉴美国数学教育中提倡学生疑问、辩论、反驳、自信的精神以及
注重学生个体的思维发展,使我们的学生不仅
证明计算的能力,只是我们的学生举例、反证能力不强,缺乏疑问精神,思维不够发散,在这一点卜,我想我们可以借鉴美国数学教育中提倡
学生疑问、辩论、反驳、自信的精神.
受篇幅限制,我不能对GRE中所有的数学
试题一一举例,只能挑选这几个比较有特色的问题以供大家来参考.综上所述,与中国学生面对较高的学习要求相反,荚国学生面对的是过
具备扎实的理论基本功,也具备学以致用的实
际应用能力.
万方数据
32匍两
上海中学数学・2008年第2期
...e>√2故应选C.
点评:以“形”为解题方向.从角人手,用正切函数的单调性列不等式.
例3:椭圆与+百y-=l的左、右焦点分别为
F。、Fz,P为椭圆上的任意一点,向量两才、两专
的数量积的最大值的取值范围是[c2,3c2],则离心率的取值范围是()
A.[÷,÷]
B.[÷,譬]
C.[等,1]D.[÷,1]
解:设P(z,y),‘.’点P在椭圆上,
...等+苦=1,...y2—62一笔z2
两.两:帘.蔚一(卅叫).
(z—fI,y)=工2+yZ—f2=≯十62一百0-≯一C2=与z2+护一f”.。0≤z2≤口2...当z2=日2
时两・砑专最大值为bz,依题意,C2≤62≤3c2
即f2≤口2一c2≤3c2,...2cz≤a2≤4c2,
.・.百1≤爰≤÷即丢ez≤虿1.・.÷≤e≤譬,
故应选B
点评:此题属显示约束条件题型,以“数”为解题方向,从向量数量积的坐标运算入手,用曲线上点的坐标的范围求数量积的最大值,再根据最大值的范围列不等式.
例4:椭圆与+万y-=l(口>b>o)上一点
P,使么OPA=90。,O为坐标原点,A为右顶点,则椭圆的离心率的取值范围是()
A(譬,,虿/g)B(譬,1)c(扣D.(。'1)解:设P(x,力,
y
。..么CPA=90。.。.点P在以(M为直径的圆上,其方程
/一为:b一号)z+62=手,即
撼~
\~’选夕8’
≯+,一a.Tc=0①,又点
P在椭圆上,每+-5=1②
由①、②消去y,得c2一一日3z+n2b2—0
此方程有两个根,它们分别是圆与椭圆交点A、P的横坐标XA、zP
・.。张一口,由根与系数关系得,XAXP一华,
...
‘’
3■r,..zp2丁义
<n,≮n,
万
方数据...铲>舻,...孑一乓>{'..圮>霉,又P<1,
霉2式,得l口+改+z≯£二卜—0乓—Lo;
PF誊z篱,由焦半径公
o
。I
I
r2
一竺-一
12
rl
a
—
/l
\
...以+甜+z尘一
f
S
’
2(er—n).・.3口一竺:ex一;
\∥7\
I
(e一1)x又e>l,z≥a
c
.’.3n旦≥(e—1)n,两边都除以a,
f
1
得3一二≥e~l,.’.e2—4e+1≤0
e
又e>1.。.1<e≤2+,/g,故选D.
点评:以“数”为解题方向,从焦半径公式人手,用曲线上点的坐标范围列不等式.
法2:‘..PFl+d=2PFz,由第二定义,得
霉一∥.d:土PF2
a
e
1
代入上式得,PFl+1--PFz=2PFz
①e
又由第一定义,得PFl一PF2=2a
②
由①、②消去PFl,得2∞=(P一1)PF2,又PFz≥c一口
...2以≥(e—1)(c—a),两边都除以a,得
2P≥(e一1)2即82—4P+1≤0
.‘.2√3≤e≤2+√3,又e>1,.’.1<e≤
2+厢
点评:以“形”为解题方向,从焦半径人手,根据两种定义,列出关于两条焦半径的方程组,求出焦半径,再用焦半径范围列不等式.
例6:已知椭圆c:与+育y-一1(n>b>o),
a。
o。
长轴两端点为A、B.如果C上存在一点Q,使
思维之锥
《j尹33
么AQB=120。,求椭圆y
离心率e的取值范围.
P
法1:’.。么艘B≥
么A邓=120。...么APO
钐巅一
x
≥60。...tan么APO≥
"\i/_一
tan60。,即芋≥怕
...a≥届...口2≥3bz=3(az—C2)...3c2≥2az,
.・e2:了C2≥导,g≥√-46-又P<1
.’.掣≤P<1.
点评:以“形”为解题方向,从角人手,用正切函数单调性列不等式.
法2:设Q(x,y),则与+百y-=1
.。.≯一口2=一鲁3,2由两角差的正切公式,得:
矿—L—jL
:下掣一:粤:一攀:tanl20*:据2南2万蒡2丽。刮3‘
tan,A.五t:28=丛1+ha"ha。‘。z—a
ix-ra.TIx+a
-Ji-a
...2abz=怕f2Y又Y≤b,...2口62≤√3f2b,
.‘.2口6≤√3c2
两边平方,得4a262≤3c4,4a2(口2一f2)≤3c4
.’.3f4+4azC2—4a4≥0
两边都除以口4,得3e4+4ez一4≥0
.’.(P2+2)(3e2—2)≥0,.‘.P2≥-。y,
...P≥霉,又P<1,...霉≤e<1
点评:以“数”为解题方向,从两角差的正切
公式人手,用曲线上的点的坐标范围列下等式.
例7:(2000年,全国,理22)已知梯形
ABCD中,f
AB
f--7--2
CD
f,点E分有向线段
A、B为焦点,当÷≤A≤÷时,求双曲线离心率
e的取值范围.
分析:此题已知it的范围,求率心率e的取值范围,属显示约束条件题型,其解题程序是先根据条件求e与A的等量关系式,然后分离参数,若能求出A一厂(e),则用A的取值范围列不等式求解;若能求出e=厂(A),则求此函数的值
域即可.
法1:以直线AB为z轴,线段AB的垂直平分线为y轴,建立直角坐标系,如图所示:
万
方数据设A(一f,0),
c(号,^)'E(xo,Yo)
’..麓一A虎,由定
比分点坐标公式,得
动。—T矿2
一f+A・号
瓦而,’3'o
cL^一ZJ
2
Ah
r丙t
设_j双曲线方程为篆一矿22—1,则离心率e一
詈,。..点c、E在双曲线上
.・._e2一譬一1一百一万一
①u
兰4(尝苦1)z—Fbl・笙b2=1
‘
、A+7
A+
②…
由①得笞=譬+l代入②,整理得了e2(4—
4a)=1+2a’...A=l一≯3砭,・.‘了2e’十二
o
≤z≤÷,
o
所以双曲线的离心率的取值范围是E万,厕
...了2≤A一万毛≤百3,解得万≤A≤,/i-d
点评:以“数”为解题方向,从方程入手,求出A=八e),再用A的范围列不等式求e的范围.
法2:]-ffjf去:l,得z。=衾砉吾爸,由焦半径公
式得I
ACf=I
n+exc
I一口+“。=n+等
AE
I=Ia-t-红。l一一a—Fz。=
一口一P.雾导婪又...茗:.=【芘,...1一口一P‘瓦再可义’m2^EL…l
AEAE
l:
2南I
两边都除以n得,一1一P2‘赫一
AC
1...一e・黼=南c口+号,
fb(,+专ez,,解得ez一等等一一z+高,又’..号≤A≤丢’...ez一一2+高在A∈
[寺,}]上单调递增・
n
n
当A一号时,eZmin一7,当A=T。时,蠡x=
10,...7≤口2≤10...万≤e≤v/而
点评:以“形”为解题方向,从焦半径公式人手,求出92一,(.:I)再求此函数值域就可求出
e的范闱.
赢所成的比为A,双曲线过c、D、E三点,且以
例谈椭圆双曲线离心率取值范围的求法
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
邹生书
湖北省阳新县高级中学,435200上海中学数学
SCHOOL MATHEMATICS IN SHANGHAI2008(2)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shzxsx200802018.aspx
思维之锥
例谈椭圆双曲线离心率取值范围的求法
435200
湖北省阳新县高级中学邹生书
求离心率取值范围问题有两种题型,即显示约束条件和隐藏约束条件两种题型.两种解题方向,即以“形”为主的解题的方向和以“数”为主的解题方向.两种求取值范围的方法,即解不等式法和函数值域法.下面举例说明.
.‘.P≥譬,又P<1,...譬≤e<1,应选D
J
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点评:以“形”为解题方向,从线段人手,用
垂线段最短列不等式.
例1:(07,湖南)设Fl、F2分别是椭圆≮+
a。
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一2
例2:双曲线与一等一1的右焦点作渐近线
“’
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存在点P,使线段PFl的中垂线过Fz,则椭圆的
离心率的取值范围是(
瓜
双曲线的离心率e的取值范围是(
A.1<e<2C.e>√2解:如图,。.’直线z与双曲线左右两支相交
.。.a>p,又p>
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中学生比拟的,但是,从题设上可以看出美国的数学教育还是非常重视逻辑运算的,重视反证的使用,他们的许多数学选择题都注重通过举反例来判断结果.我们中国的中学几何教学重视对学生逻辑推理能力的培养,重视几何问题中作图、证明、计算的训练,我们中学阶段就进行了完善的立体几何的教学,大部分学生在中
学阶段就形成了较强的空问图形感知能力以及
低的教学要求.他们热衷于解决实际问题、有趣问题,满足于探究特殊事例,所获知识不系统、不一般.过于讲究实用而轻视理论的探讨,使学
生在经历一定的发展之后很难跃入新的水平.
由于文化背景的影响,中国数学教育较多系统化、机械化,这里的机械指大量重复练习,学生的理论知识、解决问题能力的基本功非常强,但缺乏情境化、活动化,这里的活动指学生个体的思维活动,缺乏疑问精神、创造精神的教育,不利于学生在后续的个人发展中提高解决实际问题的能力.因此,我想我们数学教育工作者应从这些GRE试题中得到启示,借鉴美国数学教育中提倡学生疑问、辩论、反驳、自信的精神以及
注重学生个体的思维发展,使我们的学生不仅
证明计算的能力,只是我们的学生举例、反证能力不强,缺乏疑问精神,思维不够发散,在这一点卜,我想我们可以借鉴美国数学教育中提倡
学生疑问、辩论、反驳、自信的精神.
受篇幅限制,我不能对GRE中所有的数学
试题一一举例,只能挑选这几个比较有特色的问题以供大家来参考.综上所述,与中国学生面对较高的学习要求相反,荚国学生面对的是过
具备扎实的理论基本功,也具备学以致用的实
际应用能力.
万方数据
32匍两
上海中学数学・2008年第2期
...e>√2故应选C.
点评:以“形”为解题方向.从角人手,用正切函数的单调性列不等式.
例3:椭圆与+百y-=l的左、右焦点分别为
F。、Fz,P为椭圆上的任意一点,向量两才、两专
的数量积的最大值的取值范围是[c2,3c2],则离心率的取值范围是()
A.[÷,÷]
B.[÷,譬]
C.[等,1]D.[÷,1]
解:设P(z,y),‘.’点P在椭圆上,
...等+苦=1,...y2—62一笔z2
两.两:帘.蔚一(卅叫).
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即f2≤口2一c2≤3c2,...2cz≤a2≤4c2,
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例4:椭圆与+万y-=l(口>b>o)上一点
P,使么OPA=90。,O为坐标原点,A为右顶点,则椭圆的离心率的取值范围是()
A(譬,,虿/g)B(譬,1)c(扣D.(。'1)解:设P(x,力,
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/一为:b一号)z+62=手,即
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P在椭圆上,每+-5=1②
由①、②消去y,得c2一一日3z+n2b2—0
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点评:以“数”为解题方向,从焦半径公式人手,用曲线上点的坐标范围列不等式.
法2:‘..PFl+d=2PFz,由第二定义,得
霉一∥.d:土PF2
a
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1
代入上式得,PFl+1--PFz=2PFz
①e
又由第一定义,得PFl一PF2=2a
②
由①、②消去PFl,得2∞=(P一1)PF2,又PFz≥c一口
...2以≥(e—1)(c—a),两边都除以a,得
2P≥(e一1)2即82—4P+1≤0
.‘.2√3≤e≤2+√3,又e>1,.’.1<e≤
2+厢
点评:以“形”为解题方向,从焦半径人手,根据两种定义,列出关于两条焦半径的方程组,求出焦半径,再用焦半径范围列不等式.
例6:已知椭圆c:与+育y-一1(n>b>o),
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o。
长轴两端点为A、B.如果C上存在一点Q,使
思维之锥
《j尹33
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点评:以“形”为解题方向,从角人手,用正切函数单调性列不等式.
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两边平方,得4a262≤3c4,4a2(口2一f2)≤3c4
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点评:以“数”为解题方向,从两角差的正切
公式人手,用曲线上的点的坐标范围列下等式.
例7:(2000年,全国,理22)已知梯形
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A、B为焦点,当÷≤A≤÷时,求双曲线离心率
e的取值范围.
分析:此题已知it的范围,求率心率e的取值范围,属显示约束条件题型,其解题程序是先根据条件求e与A的等量关系式,然后分离参数,若能求出A一厂(e),则用A的取值范围列不等式求解;若能求出e=厂(A),则求此函数的值
域即可.
法1:以直线AB为z轴,线段AB的垂直平分线为y轴,建立直角坐标系,如图所示:
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方数据设A(一f,0),
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比分点坐标公式,得
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设_j双曲线方程为篆一矿22—1,则离心率e一
詈,。..点c、E在双曲线上
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4a)=1+2a’...A=l一≯3砭,・.‘了2e’十二
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所以双曲线的离心率的取值范围是E万,厕
...了2≤A一万毛≤百3,解得万≤A≤,/i-d
点评:以“数”为解题方向,从方程入手,求出A=八e),再用A的范围列不等式求e的范围.
法2:]-ffjf去:l,得z。=衾砉吾爸,由焦半径公
式得I
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当A一号时,eZmin一7,当A=T。时,蠡x=
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点评:以“形”为解题方向,从焦半径公式人手,求出92一,(.:I)再求此函数值域就可求出
e的范闱.
赢所成的比为A,双曲线过c、D、E三点,且以
例谈椭圆双曲线离心率取值范围的求法
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
邹生书
湖北省阳新县高级中学,435200上海中学数学
SCHOOL MATHEMATICS IN SHANGHAI2008(2)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shzxsx200802018.aspx