离心率的取值范围 同步讲义--北师大版(2019)数学选必修1(含解析)

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名称 离心率的取值范围 同步讲义--北师大版(2019)数学选必修1(含解析)
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文件大小 2.3MB
资源类型 试卷
版本资源 北师大版(2019)
科目 数学
更新时间 2025-07-18 15:58:41

文档简介

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求离心率的取值范围----找a,b,c有关齐次不等式
根据题中已知条件中的不等关系。
两个重要不等关系。
如果能求出一条焦半径(用含a,b,c的字母表示),则根据焦半径的有界性,椭圆 ,双曲线的焦半径有最小值,但要结合左右支以及左右焦点具体分析最小值是还是。由此构造齐次不等式,求出e的范围。
如果能求出曲线上的一点的横坐标,可以根据坐标的有界性构造不等式,其中椭圆
其他隐藏的不等关系,三角形两边之和大于第三边等。
与顶角有关的e的问题
在椭圆上存在一点P使得= , .
思考:如果改为存在两点P或者三点P,使得= ,可以得出什么结论?
所有使得=的点均在椭圆内部,
在椭圆外存在一点P使得= , .
交轨法:
特 征:适用于在曲线上存在一点P使得 xxx 成立,求的取值范围。
解题方法:根据使得 xxx 成立的条件求出动点P的轨迹方程,又因为点P为椭圆上一点,则求出的轨迹方程和椭圆要有交点,据此画出两者相交的图像并找出相交所要满足的不等关系。
双曲线可以结合渐近线的斜率,求的取值范围
根据交点的个数比较直线斜率与渐近线斜率的大小关系,找出齐次不等式。
【题型一】根据题中已知条件中的不等关系
【例1】已知椭圆的右焦点为.短轴的一个端点为,直线交椭圆于,两点.若,点到直线的距离不小于,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】取椭圆的左焦点,连接,,则根据对称性有,,故为平行四边形,,,点到的距离,,
由,故.
故选:A.
【例2】设椭圆的右焦点为,椭圆上的两点,关于原点对称,且满足,,则椭圆的离心率的取值范围为( )
B. C. D.
【答案】B
【详解】如图所示:设椭圆的左焦点,由椭圆的对称性可知,四边形为平行四边形,
又,即,所以四边形为矩形,,
设,,在直角中,,,
得,所以,令,得,
又,得,所以,
所以 ,即,所以
所以椭圆的离心率的取值范围为,
故选:B
【例3】已知椭圆上一点A关于原点的对称点为点B,F为其右焦点,若,设,且,则该椭圆的离心率e的取值范围是___________.
【详解】椭圆上点A关于原点的对称点为点B,F为其右焦点,设左焦点为,
连接,则四边形为矩形.
根据椭圆的定义:,则.

,∴,则,∴,∴椭圆离心率e的取值范围.
故答案为:
【例4】已知点分别是双曲线的左、右焦点,过点且垂直于x轴的直线与双曲线交于A,B两点,若是锐角三角形,则该双曲线离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】由题意知,若如下图示,则,,∴,,
令,则有,
是锐角三角形,有,得∴,而可知:的范围
故选:D
变式1已知点、是椭圆的左、右焦点,点P是椭圆上位于第一象限内的一点,经过点P与的内切圆圆心I的直线交x轴于点Q,且,,则该椭圆的离心率取值范围为 .
变式2 已知双曲线的左、右焦点分别为,,是双曲线右支上一点,且,,则当时,双曲线的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
变式3 如图,椭圆的中心在原点,长轴在x轴上.以、为焦点的双曲线交椭圆于C、D、、四点,且.椭圆的一条弦AC交双曲线于E,设,当时,双曲线的离心率的取值范围为 .

变式4 如图,椭圆的中心在坐标原点顶点分别是,焦点分别为,延长与交于点,若为钝角,则此椭圆的离心率的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【题型二】焦半径的有界性
【例5】椭圆的两个焦点与F1、F2,若P为其上一点,则,则椭圆离心离的取值范围为_____________.
【详解】试题分析:设P点的横坐标为x,∵,∴根据椭圆的第二定义,可得a+ex=2(a-ex)
∴3ex=a;∵x≤a,∴ex≤ea∴a≤ea,∴e≥;∵0<e<1,∴e[,1)
【例6】已知双曲线的左 右焦点分别为.若双曲线的右支上存在点,使,则双曲线的离心率的取值范围为___________.
【详解】依题意,点在双曲线的右支,P不与双曲线顶点重合,在中,由正弦定理得:
,因,于是得,
而点P在双曲线M的右支上,即,从而有,
点P在双曲线M的右支上运动,并且异于顶点,于是有,
因此,而,整理得,即,
解得,又,故有,
所以双曲线M的离心率的取值范围为.
故答案为:
【例7】已知,分别为双曲线的左、右焦点,若存在过的直线分别交双曲线的左、右支于,两点,使得,则双曲线的离心率的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【详解】在和中,由,可得,
即有,即为
.
,
.
故选:.
变式5 已知椭圆的左右焦点分别为F1,F2,离心率为e,若椭圆上存在点P,使得,则该离心率e的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式6 已知,分别是椭圆的左、右焦点.若椭圆上存在点,使得线段的垂直平分线恰好经过焦点,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式7 已知椭圆的右焦点为,直线与轴的交点为,在椭圆上存在点满足线段的垂直平分线过点,则椭圆离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【题型三】利用其他隐藏条件的有界性
【例8】已知是椭圆的左焦点,直线与该椭圆相交于两点,是坐标原点,是线段的中点,线段的中垂线与轴的交点在线段上.该椭圆离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】设的中点为,中垂线与轴交于点,设,,
由得:,
,,,
,,直线方程为:,
令,解得:,即,
在线段上,,整理可得:,即,
又椭圆离心率,,即椭圆离心率的取值范围为.
故选:A.
【例9】已知,分别是椭圆的左 右焦点,是椭圆上一点(异于左 右顶点),若存在以为半径的圆内切于,则椭圆的离心率的取值范围是________.
【详解】的面积关系可得:,即,
即,整理为: ,两边同时除以,
得且,解得:;故答案为:
变式8 已知,分别是双曲线的左、右焦点,点在双曲线右支上且不与顶点重合,过作的角平分线的垂线,垂足为.若,则该双曲线离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.以上均不对
【题型四】与顶角有关的e的问题
【例10】已知分别是椭圆的左、右焦点,椭圆上不存在点使,则椭圆的离心率的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】椭圆上不存在点使,即在椭圆上任意点使.
根据焦点三角形的性质,当时,最大,
取,又,,,所以,即椭圆的离心率为:.
故选:C.
【例11】已知,是椭圆的两个焦点,满足的点总在椭圆内部,则椭圆离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为,所以点的轨迹是以焦距为直径的圆,
又满足的点总在椭圆内部,∴,
故选:B.
变式9 已知椭圆:,椭圆的左、右焦点分别为,,是椭圆上的任意一点,且满足,则椭圆离心率的取值范围是(  )
A. B. C. D.
变式10 已知F是椭圆的一个焦点,若直线与椭圆相交于A,B两点,且,记椭圆的离心率为e,则的取值范围是___________.
【题型五】存在一点使得...成立---交轨法
【例12】已知,是椭圆的左、右焦点,若椭圆C上存在一点P使得,则椭圆C的离心率e的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【详解】设,则,,
由,,化为,,
整理得,,,解得.
故选B
【例13】已知椭圆的左右焦点为,若椭圆上恰好有6个不同的点,使得为等腰三角形,则椭圆C的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】显然,是短轴端点时,,满足为等腰三角形,因此由对称性,还有四个点在四个象限内各有一个,设是第一象限内使得为等腰三角形的点,
若,则,又,消去整理得:
,解得(舍去)或,
同得,所以,即,
若,则,又,消去整理得:
,解得或,
舍去.所以,所以,即,
时,,是等边三角形,只能是短轴端点,只有2个,不合题意.
综上,的范围是.
故选:D.
【例14】如图,椭圆的左、右焦点分别为、,点A,B分别是椭圆的右顶点和上顶点,若直线AB上存在点P,使得,则椭圆离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】由已知直线的方程为,若直线AB上存在点P使得,
则以点为圆心为半径的圆总和线段有公共点,即点到直线的距离小于等于,
所以,即,又,
所以,即,且,解得.
故选:D.
变式11 若椭圆()和圆,(为椭圆的半焦距).有四个不同的交点,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式12 已知双曲线的左、右焦点分别是,若双曲线上存在点使得,则双曲线的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
变式13已知椭圆与圆若在椭圆上存在点P,过P作圆的切线PA,PB,切点为A,B使得则椭圆的离心率的取值范围是_____.
变式14已知双曲线的左 右焦点分别为,,若双曲线上存在点P使,则离心率的取值范围是__________.
【例15】 如图,在中,已知,其内切圆与AC边相切于点D,且,延长BA到E,使,连接CE,设以E,C为焦点且经过点A的椭圆的离心率为,以E,C为焦点且经过点A的双曲线的离心率为,则的取值范围是 .
【答案】
【详解】如图以的中点为原点直角坐标系,设分别是与圆的切点,
由圆的切线性质得,
设,所以,,
在中,,
以为焦点经过点的双曲线的离心率为,
以为焦点经过点的椭圆的离心率为,则,
在中,设,所以,,
由余弦定理可得,
所以,所以,得,
由对勾函数的单调性可得函数在上单调递增,
所以.故答案为:.
变式1 变式2 变式3 变式4 变式5 变式6 变式7 变式8 变式9
C D A C B B B
变式10 变式11 变式12 变式13 变式14
A B
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变式1 变式2 变式3 变式4 变式5 变式6 变式7 变式8 变式9
C D A C B B B
变式10 变式11 变式12 变式13 变式14
A B
求离心率的取值范围----找a,b,c有关齐次不等式
根据题中已知条件中的不等关系。
两个重要不等关系。
如果能求出一条焦半径(用含a,b,c的字母表示),则根据焦半径的有界性,椭圆 ,双曲线的焦半径有最小值,但要结合左右支以及左右焦点具体分析最小值是还是。由此构造齐次不等式,求出e的范围。
如果能求出曲线上的一点的横坐标,可以根据坐标的有界性构造不等式,其中椭圆
其他隐藏的不等关系,三角形两边之和大于第三边等。
与顶角有关的e的问题
在椭圆上存在一点P使得= , .
思考:如果改为存在两点P或者三点P,使得= ,可以得出什么结论?
所有使得=的点均在椭圆内部,
在椭圆外存在一点P使得= , .
交轨法:
特 征:适用于在椭圆上存在一点P使得 xxx 成立,求的取值范围。
解题方法:根据使得 xxx 成立的条件求出动点P的轨迹方程,又因为点P为椭圆上一点,则求出的轨迹方程和椭圆要有交点,据此画出两者相交的图像并找出相交所要满足的不等关系。
双曲线可以结合渐近线的斜率,求的取值范围
根据交点的个数比较直线斜率与渐近线斜率的大小关系,找出齐次不等式。
【题型一】根据题中已知条件中的不等关系
【例1】已知椭圆的右焦点为.短轴的一个端点为,直线交椭圆于,两点.若,点到直线的距离不小于,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】取椭圆的左焦点,连接,,则根据对称性有,,故为平行四边形,,,点到的距离,,
由,故.
故选:A.
【例2】设椭圆的右焦点为,椭圆上的两点,关于原点对称,且满足,,则椭圆的离心率的取值范围为( )
B. C. D.
【答案】B
【详解】如图所示:设椭圆的左焦点,由椭圆的对称性可知,四边形为平行四边形,
又,即,所以四边形为矩形,,
设,,在直角中,,,
得,所以,令,得,
又,得,所以,
所以 ,即,所以
所以椭圆的离心率的取值范围为,
故选:B
【例3】已知椭圆上一点A关于原点的对称点为点B,F为其右焦点,若,设,且,则该椭圆的离心率e的取值范围是___________.
【详解】椭圆上点A关于原点的对称点为点B,F为其右焦点,设左焦点为,
连接,则四边形为矩形.
根据椭圆的定义:,则.

,∴,则,∴,∴椭圆离心率e的取值范围.
故答案为:
【例4】已知点分别是双曲线的左、右焦点,过点且垂直于x轴的直线与双曲线交于A,B两点,若是锐角三角形,则该双曲线离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】由题意知,若如下图示,则,,∴,,
令,则有,
是锐角三角形,有,得∴,而可知:的范围
故选:D
变式1已知点、是椭圆的左、右焦点,点P是椭圆上位于第一象限内的一点,经过点P与的内切圆圆心I的直线交x轴于点Q,且,,则该椭圆的离心率取值范围为 .
【详解】如图,连接,,I是的内心,可得,分别是和的角平分线,
在中,由正弦定理得:,在中,由正弦定理得:,
因为,所以,
又因为,所以,同理可得:,由比例关系可知,,又,所以,,因此,又,所以.
故答案为:
变式2 已知双曲线的左、右焦点分别为,,是双曲线右支上一点,且,,则当时,双曲线的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】由题意可设,则,则由双曲线的定义得①.
由得,即②.
由①②得.
易知函数在上单调递增,则当时,,
所以,即,
故选:C.
变式3 如图,椭圆的中心在原点,长轴在x轴上.以、为焦点的双曲线交椭圆于C、D、、四点,且.椭圆的一条弦AC交双曲线于E,设,当时,双曲线的离心率的取值范围为 .

【答案】
【详解】设,则设,(其中为双曲线的半焦距,为C.到轴的距离),
,则,即,

即点坐标为,
设双曲线的方程为,将代入方程,得①,
将,E代入①式,整理得,
消去,得,所以,
由于.所以,故,
又椭圆的焦点在x轴上,所以点在圆内,即,
所以,所以,,
所以,所以;
综上.
故答案为:
变式4 如图,椭圆的中心在坐标原点顶点分别是,焦点分别为,延长与交于点,若为钝角,则此椭圆的离心率的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】由题意,设椭圆的长半轴、短半轴、半焦距分别为,,,则,,
因为就是与的夹角,所以与的夹角为钝角,所以,即,
又,所以,两边同时除以,得,即,
解得或,又,所以,所以椭圆离心率的取值范围为,
故选:D.
【题型二】焦半径的有界性
【例5】椭圆的两个焦点与F1、F2,若P为其上一点,则,则椭圆离心离的取值范围为_____________.
【详解】试题分析:设P点的横坐标为x,∵,∴根据椭圆的第二定义,可得a+ex=2(a-ex)
∴3ex=a;∵x≤a,∴ex≤ea∴a≤ea,∴e≥;∵0<e<1,∴e[,1)
【例6】已知双曲线的左 右焦点分别为.若双曲线的右支上存在点,使,则双曲线的离心率的取值范围为___________.
【详解】依题意,点在双曲线的右支,P不与双曲线顶点重合,在中,由正弦定理得:
,因,于是得,
而点P在双曲线M的右支上,即,从而有,
点P在双曲线M的右支上运动,并且异于顶点,于是有,
因此,而,整理得,即,
解得,又,故有,
所以双曲线M的离心率的取值范围为.
故答案为:
【例7】已知,分别为双曲线的左、右焦点,若存在过的直线分别交双曲线的左、右支于,两点,使得,则双曲线的离心率的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【详解】在和中,由,可得,
即有,即为
.
,
.
故选:.
变式5 已知椭圆的左右焦点分别为F1,F2,离心率为e,若椭圆上存在点P,使得,则该离心率e的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】令 ,则根据椭圆的焦半径公式可得 ,
所以根据题意可得 ,整理可得 ,所以 ,
因为P在椭圆上,所以 ,即,
因为 ,所以,即 ,解得 ,
而椭圆离心率范围为 ,故 .
故选:A
变式6 已知,分别是椭圆的左、右焦点.若椭圆上存在点,使得线段的垂直平分线恰好经过焦点,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为线段的垂直平分线恰好经过焦点,所以,
当点位于椭圆的左顶点时,最大为;当点位于椭圆的右顶点时,最小为;
所以,可得,所以,
故选:C
变式7 已知椭圆的右焦点为,直线与轴的交点为,在椭圆上存在点满足线段的垂直平分线过点,则椭圆离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】由题意,椭圆上存在点P,使得线段AP的垂直平分线过点F,
即F点到P点与A点的距离相等即|FA|=

解得或(舍)又
故选:B
【题型三】利用其他隐藏条件的有界性
【例8】已知是椭圆的左焦点,直线与该椭圆相交于两点,是坐标原点,是线段的中点,线段的中垂线与轴的交点在线段上.该椭圆离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】设的中点为,中垂线与轴交于点,设,,
由得:,
,,,
,,直线方程为:,
令,解得:,即,
在线段上,,整理可得:,即,
又椭圆离心率,,即椭圆离心率的取值范围为.
故选:A.
【例9】已知,分别是椭圆的左 右焦点,是椭圆上一点(异于左 右顶点),若存在以为半径的圆内切于,则椭圆的离心率的取值范围是________.
【详解】的面积关系可得:,即,
即,整理为: ,两边同时除以,
得且,解得:.
故答案为:
变式8 已知,分别是双曲线的左、右焦点,点在双曲线右支上且不与顶点重合,过作的角平分线的垂线,垂足为.若,则该双曲线离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.以上均不对
【详解】,是双曲线的左右焦点,延长交于点,
由直角与全等,则,所以是的中点,
是的角平分线,,
又点在双曲线上,则,则,
又是的中点, 是的中位线,,即,
在中,,,,
由三角形两边之和大于第三边得:,
两边平方得:,即,
两边同除以并化简得:,解得:,又,,
在中,由余弦定理可知,,
在中,,即,
又,解得:,
又,,即, ,综上所述:.
故选:B.
【题型四】与顶角有关的e的问题
【例10】已知分别是椭圆的左、右焦点,椭圆上不存在点使,则椭圆的离心率的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】椭圆上不存在点使,即在椭圆上任意点使.
根据焦点三角形的性质,当时,最大,
取,又,,,所以,即椭圆的离心率为:.
故选:C.
【例11】已知,是椭圆的两个焦点,满足的点总在椭圆内部,则椭圆离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为,所以点的轨迹是以焦距为直径的圆,
又满足的点总在椭圆内部,∴,
故选:B.
变式9 已知椭圆:,椭圆的左、右焦点分别为,,是椭圆上的任意一点,且满足,则椭圆离心率的取值范围是(  )
A. B. C. D.
【详解】由已知得,设,则,
因为,所以,,即,
因为点P是椭圆上的任意一点,所以表示椭圆上的点到原点的距离的平方,
所以,所以,即,所以,
故选:B.
变式10 已知F是椭圆的一个焦点,若直线与椭圆相交于A,B两点,且,记椭圆的离心率为e,则的取值范围是___________.
【详解】设为椭圆的另一焦点,如图,连接,可得四边形为平行四边形,
又因为,所以.
在中,,
所以,
当且仅当时,等号成立,即,
又因为,所以,又因为,故.
故答案为:.
【题型五】存在一点使得...成立---交轨法
【例12】已知,是椭圆的左、右焦点,若椭圆C上存在一点P使得,则椭圆C的离心率e的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【详解】设,则,,
由,,化为,,
整理得,,,解得.
故选B
【例13】已知椭圆的左右焦点为,若椭圆上恰好有6个不同的点,使得为等腰三角形,则椭圆C的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】显然,是短轴端点时,,满足为等腰三角形,因此由对称性,还有四个点在四个象限内各有一个,设是第一象限内使得为等腰三角形的点,
若,则,又,消去整理得:
,解得(舍去)或,
同得,所以,即,
若,则,又,消去整理得:
,解得或,
舍去.
所以,所以,即,
时,,是等边三角形,只能是短轴端点,只有2个,不合题意.
综上,的范围是.
故选:D.
【例14】如图,椭圆的左、右焦点分别为、,点A,B分别是椭圆的右顶点和上顶点,若直线AB上存在点P,使得,则椭圆离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】由已知直线的方程为,若直线AB上存在点P使得,
则以点为圆心为半径的圆总和线段有公共点,即点到直线的距离小于等于,
所以,即,又,
所以,即,且,解得.
故选:D.
变式11 若椭圆()和圆,(为椭圆的半焦距).有四个不同的交点,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】由题意得 ,即,也即,选A.
变式12 已知双曲线的左、右焦点分别是,若双曲线上存在点使得,则双曲线的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】设,则,,,,

所以,所以,.
故选:B
变式13已知椭圆与圆若在椭圆上存在点P,过P作圆的切线PA,PB,切点为A,B使得则椭圆的离心率的取值范围是_____.
【详解】因为,所以(为坐标原点),所以,
因为,所以,所以,又,
所以,即,所以,又,所以.
故答案为:
变式14已知双曲线的左 右焦点分别为,,若双曲线上存在点P使,则离心率的取值范围是__________.
【详解】根据双曲线的性质可得,双曲线上存在点P使,
则渐近线的斜率,即,
因为离心率,所以,因为,所以离心率的取值范围为.
故答案为:
【例15】 如图,在中,已知,其内切圆与AC边相切于点D,且,延长BA到E,使,连接CE,设以E,C为焦点且经过点A的椭圆的离心率为,以E,C为焦点且经过点A的双曲线的离心率为,则的取值范围是 .
【答案】
【详解】如图以的中点为原点直角坐标系,设分别是与圆的切点,
由圆的切线性质得,
设,所以,,
在中,,
以为焦点经过点的双曲线的离心率为,
以为焦点经过点的椭圆的离心率为,则,
在中,设,所以,,
由余弦定理可得,
所以,所以,得,
由对勾函数的单调性可得函数在上单调递增,
所以.故答案为:.
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