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高中数学
人教A版(2019)
选择性必修 第一册
第三章 圆锥曲线的方程
本章复习与测试
专题强化练7 离心率及其取值范围练习-《精讲精练》26版高中同步新教材数学人教A版(2019)选择性必修第一册
文档属性
名称
专题强化练7 离心率及其取值范围练习-《精讲精练》26版高中同步新教材数学人教A版(2019)选择性必修第一册
格式
docx
文件大小
107.2KB
资源类型
试卷
版本资源
人教A版(2019)
科目
数学
更新时间
2025-08-15 11:23:33
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文档简介
专题强化练7 离心率及其取值范围
1.已知F1,F2分别为椭圆E:+=1(a>b>0)的两个焦点,P是椭圆E上的点,PF1⊥PF2,且sin∠PF2F1=3sin∠PF1F2,则椭圆E的离心率为( )
A. B. C. D.
2.设椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点M,N在C上(M位于第一象限),且点M,N关于原点O对称,若|MN|=|F1F2|,2|MF2|=|NF2|,则椭圆C的离心率为( )
A. B. C. D.
3.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,若椭圆C上恰好有6个不同的点P,使得△PF1F2为等腰三角形,则椭圆C的离心率e的取值范围是( )
A. B.
C. D.∪
4.已知双曲线-=1(a>0,b>0),A1,A2是实轴端点,F是右焦点,B(0,b)是虚轴端点,若在线段BF上(不含端点)存在不同的两点Pi=(1,2),使得△PiA1A2(i=1,2)构成以A1A2为斜边的直角三角形,则双曲线的离心率e的取值范围是( )
A. B.
C. D.
5.已知F1,F2分别是双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,过F1作双曲线C的渐近线y=x的垂线,垂足为P,且与双曲线C的左支交于点Q,若OQ∥PF2(O为坐标原点),则双曲线的离心率为( )
A.+1 B. C.2 D.
6.已知椭圆+=1(a>b>0)的右焦点为F(c,0),上顶点为A(0,b),直线x=上存在一点P满足(+)·=0,则椭圆的离心率的取值范围为( )
A. B.
C. D.
7.已知椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2的直线与椭圆交于A,B两点,P为AB的中点,4|F1P|=|AB|,tan∠APF1=,则该椭圆的离心率为( )
A. B.
C. D.
8.已知椭圆E:+=1(a>b>0),过左焦点F且不与x轴垂直的直线l交E于P,Q两点,若直线x=-上存在点T,使得△PQT是等边三角形,则E的离心率的取值范围是( )
A. B.
C. D.
9.已知F1,F2为椭圆E和双曲线C的公共焦点,P是它们的一个公共点,e1,e2分别为它们的离心率.若∠F1PF2=60°,则+的最大值为( )
A. B.
C. D.
10.已知椭圆+=1(b>a>0)内有一点(1,1),以这一点为中点的弦所在的直线方程为y=-2x+3,则椭圆的离心率为 .
11.已知P为双曲线-=1(a>0,b>0)的右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,若M为△PF1F2的内心,且=+,则双曲线的离心率为 .
12.已知椭圆C:+=1(a>b>0),A是椭圆C的右顶点,O为坐标原点,若在椭圆C位于第一象限的部分上存在一点P,使AP⊥OP,则椭圆的离心率的取值范围是 .
13.已知双曲线E:-=1(a>0,b>0),A,B,F分别为双曲线的左、右顶点及右焦点,P为双曲线的右支上异于B的动点,过F作直线AP的垂线交BP于点Q,设点Q的横坐标为t,则当最大时,双曲线E的离心率为 .
14.瑞士著名数学家欧拉在1765年证明了定理:三角形的外心、重心、垂心依次位于同一条直线,且重心到外心的距离是重心到垂心距离的一半,后人称这条直线为“欧拉线”.已知直线l与y轴、双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线的三个不同交点构成集合M,且M恰为某三角形的外心、重心、垂心所构成的集合,若l的斜率为-1,则该双曲线的离心率可以是①,②,③,④,⑤中的 (填序号).
15.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,斜率为的直线l经过左焦点F1且交C于A,B两点(点A在第一象限内),设△AF1F2的内切圆半径为r1,△BF1F2的内切圆半径为r2,若=3,求椭圆的离心率.
答案与分层梯度式解析
专题强化练7 离心率及其取值范围
1.B 2.C 3.D 4.B 5.B 6.C 7.B 8.D
9.D
1.B 由题意及正弦定理得|PF1|=3|PF2|,令|PF1|=3|PF2|=3n,则3n+n=2a,又PF1⊥PF2,所以9n2+n2=4c2,可得a2=4c2,所以椭圆的离心率e===.故选B.
2.C 依题意作图如下,
由于|MN|=|F1F2|,并且线段MN,F1F2互相平分,
∴四边形MF1NF2是矩形,其中∠F1MF2=,
设|MF2|=x,则|MF1|=2a-x,
在Rt△F1MF2中,根据勾股定理,得|MF1|2+=|F1F2|2,即(2a-x)2+x2=4c2,整理得x2-2ax+2b2=0,
∵点M位于第一象限,∴|MF1|>|MF2|,即x
由2|MF2|=|NF2|,得|MN|=3|MF2|,即3(a-)=2c,整理得7c2+6ac-9a2=0,即7e2+6e-9=0,解得e=,∵0
名师点睛 解决圆锥曲线的离心率问题的两种办法:①若易求得a,c,则直接利用e=求解;②利用题中的几何关系得到关于a,c的齐次方程或齐次不等式,进而转化为关于e的方程或不等式并求解.
3.D 设椭圆C的上、下顶点分别为P1,P2,则△P1F1F2与△P2F1F2均为等腰三角形.
由题知,椭圆C上恰有6个不同的点P,使得△PF1F2为等腰三角形,所以在四个象限内各有一点P,使得△PF1F2为等腰三角形,根据椭圆的对称性,只考虑第一象限的情况即可.
①令|PF1|=|F1F2|=2c,如图1所示,由图可得a<|PF1|
②令|PF2|=|F1F2|=2c,如图2所示,由图可得a-c<|PF2|
综上可得,离心率e的取值范围是∪.故选D.
图1
图2
4.B 由题意知,F(c,0),B(0,b),则直线BF的方程为bx+cy-bc=0,
∵在线段BF上(不含端点)存在不同的两点Pi(i=1,2),使得△PiA1A2(i=1,2)构成以线段A1A2为斜边的直角三角形,∴以A1A2为直径的圆与线段BF有两个交点,∴原点O到直线BF的距离小于=a,即
1,∴1
容易判断只有a
,∴
5.B 因为OQ∥PF2,O是F1F2的中点,所以Q为F1P的中点,
因为PF1⊥OP,所以点F1(-c,0)到渐近线y=x的距离d=|PF1|==b,
又|F1O|=c,所以cos∠PF1O==,
连接QF2,易知|QF1|=|PF1|=,则由双曲线的定义可知|QF2|=|QF1|+2a=+2a,
在△QF1F2中,由余弦定理的推论,得cos∠QF1F2==,整理,得a=b,所以双曲线的离心率e===,故选B.
6.C 设P,则+=+(-c,b)=,=,
由(+)·=0,可得·+(y+b)(y-b)=0,可得-2a2-b2=-y2≤0,
即a4-2a2c2-(a2-c2)c2≤0,即e4-3e2+1≤0,
解得≤e2≤,即≤e≤,由于椭圆的离心率小于1,所以≤e<1,故选C.
7.B 不妨设|AB|=2x,x>0,此时|AP|=|BP|=x,因为4|F1P|=|AB|,所以|F1P|=x,
因为tan∠APF1=>0,所以∠APF1为锐角,可得cos∠APF1=,在△AF1P中,由余弦定理得
|AF1|===x,
所以|AF1|2+|AP|2=|PF1|2,则△AF1P为直角三角形,且∠F1AP=90°,
此时|BF1|===x,而△AF1B的周长l=4a=x+x+2x,解得x=a,所以|AF1|=x=a,|AF2|=2a-|AF1|=a,
则|F1F2|=a=2c,可得e=.故选B.
8.D 由已知得点F(-c,0),设直线PQ的方程为x=my-c,其中m≠0,点P(x1,y1),Q(x2,y2),
联立可得(a2+b2m2)y2-2b2cmy-b4=0,
则Δ=4b4c2m2+4b4(a2+b2m2)=4a2b4(m2+1)>0,
由根与系数的关系可得y1+y2=,y1y2=-,
所以|PQ|=·=,
设线段PQ的中点为M(x0,y0),
则y0==,x0=my0-c=-c=-,
因为△PQT为等边三角形,所以TM⊥PQ,且直线TM的斜率为-m,
所以|TM|=·=,
且tan==,故|TM|=|PM|,
即=,整理可得=∈(0,),所以<<1.故选D.
9.D 不妨设椭圆E的方程是+=1(a1>b1>0),双曲线C的方程是-=1(a2>0,b2>0),F1,F2分别为椭圆E的左、右焦点,P在第一象限内,
由椭圆及双曲线的定义可得|PF1|+|PF2|=2a1,
|PF1|-|PF2|=2a2,∴|PF1|=a1+a2,|PF2|=a1-a2,
在△F1PF2中,由余弦定理可得,(2c)2=(a1+a2)2+(a1-a2)2-2(a1+a2)(a1-a2)cos 60°,
即4c2=+3,∴4=+,
由柯西不等式得≥,故≤×4=,即+≤,当且仅当=,即e1=,e2=时取等号.故选D.
知识延伸 柯西不等式
若a,b,c,d都是实数,则(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,当且仅当ad=bc时等号成立.
10.答案
解析 设以(1,1)为中点的弦所在的直线与椭圆的两个交点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
则=1,=1,由题意可得=-2,
将A,B的坐标代入椭圆方程,得作差可得=-,整理可得=-·=-,即-2=-,则b2=2a2,所以椭圆的离心率e===.
11.答案 2
解析 设内切圆的半径为r,如图,
由=+及三角形内切圆的性质可得,|PF1|×r=|PF2|×r+×|F1F2|×r,
∴|PF1|=|PF2|+|F1F2|,
∴|PF1|-|PF2|=|F1F2|,
又P是双曲线的右支上一点,∴2a=|F1F2|=c,∴e==2.
12.答案
解析 ∵AP⊥OP,∴点P在以AO为直径的圆上,
∵O(0,0),A(a,0),∴以AO为直径的圆的方程为+y2=,即x2+y2-ax=0,由消去y,得(b2-a2)x2+a3x-a2b2=0.
设P(m,n),0
∴m+a=,ma=,∴m=.∵0
,
又∵e∈(0,1),∴椭圆的离心率e的取值范围为.
13.答案 2
解析 由题意可得A(-a,0),B(a,0),易知直线AP的斜率存在,设为k,且k≠0,则直线AP的方程为y=k(x+a),与双曲线方程联立,消去y,可得(b2-a2k2)x2-2k2a3x-a4k2-a2b2=0,则-a·xP=,
解得xP=,所以yP=k(xP+a)=,
设过F(,0)且与直线AP垂直的直线为l1,则其方程为y=-(x-),
由题意可得Q为直线l1与直线BP的交点,
直线BP的方程为y=(x-a)=(x-a),
与直线l1的方程联立,可解得t=,
则==,
令q=(q>1),则==-++1=-+,
易知当q=2,即=时,取得最大值,为,
此时双曲线E的离心率e===2.
14.答案 ①③⑤
解析 易知双曲线的渐近线方程为y=±x,由题可设直线l的方程为y=-x+t(t>0),直线l与y轴的交点为A,与渐近线y=x,y=-x的交点分别为B,C.
对于y=-x+t,令x=0,可得y=t,则A(0,t),
联立可得B,联立可得C.
由题可知,若A,B,C依次为三角形的外心、重心、垂心,
则=,则=,整理得a=2b,则e===;
若A,C,B依次为三角形的外心、重心、垂心,则=,则=,整理得a=-2b,不成立;
若B,A,C依次为三角形的外心、重心、垂心,则=,则-=,整理得b=3a,则e===;
若B,C,A依次为三角形的外心、重心、垂心,则=,则-=-·,整理得a=-5b,不成立;
若C,A,B依次为三角形的外心、重心、垂心,则=,则-=,整理得b=-3a,不成立;
若C,B,A依次为三角形的外心、重心、垂心,则=,则-=-·,整理得a=5b,则e===.
故答案为①③⑤.
15.解析 如图所示,由椭圆的定义可得|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a.
设△AF1F2的面积为S1,△BF1F2的面积为S2,因为=3,
所以==,
即=-=3,即yA=-3yB.
易得直线l:x=2y-c,联立椭圆与直线l的方程,可得消去x,可得(a2+4b2)y2-4b2cy-b4=0,
所以yA+yB=,yA·yB=.
令-=λ,则2-====,
又λ=3,故2-=-=,即e2=,故e=,即椭圆的离心率为.
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同课章节目录
第一章 空间向量与立体几何
1.1 空间向量及其运算
1.2 空间向量基本定理
1.3 空间向量及其运算的坐标表示
1.4 空间向量的应用
第二章 直线和圆的方程
2.1 直线的倾斜角与斜率
2.2 直线的方程
2.3 直线的交点坐标与距离公式
2.4 圆的方程
2.5 直线与圆、圆与圆的位置
第三章 圆锥曲线的方程
3.1 椭圆
3.2 双曲线
3.3 抛物线
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