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        圓錐曲線離心率的取值范圍問題的求解方法

        2020-03-02 06:50:22武增明
        數(shù)理化解題研究 2020年4期
        關(guān)鍵詞:利用方法

        武增明

        (云南省玉溪第一中學(xué) 653100)

        求圓錐曲線的離心率的取值范圍的問題,是圓錐曲線中的一類重要的問題,這類問題涉及多個(gè)知識(shí)點(diǎn),綜合性強(qiáng),解法靈活且多種多樣.學(xué)生在解答這類問題時(shí),許多同學(xué)感到不知從何入手.這類問題主要涉及到函數(shù)與方程、數(shù)形結(jié)合、轉(zhuǎn)化與化歸等數(shù)學(xué)思想方法.解決這類問題的關(guān)鍵是,如何挖掘?qū)ふ覇栴}中的不等關(guān)系,構(gòu)造出關(guān)于a,b,c的不等式;如何挖掘?qū)ふ覇栴}中的變量,建立離心率e關(guān)于題設(shè)中變量的函數(shù).本文試圖通過實(shí)例對如何構(gòu)造出關(guān)于a,b,c的不等式和如何建立離心率e關(guān)于題設(shè)中變量的函數(shù),將問題轉(zhuǎn)化為解關(guān)于離心率e的不等式,求以離心率e為函數(shù)值的函數(shù)的值域問題,作一些歸納、總結(jié)、探析,以饗讀者.

        一、利用圓錐曲線的范圍,建立關(guān)于a,b,c的不等式

        先運(yùn)用方程思想,用a,b,c表示出圓錐曲線上點(diǎn)的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo),然后利用圓錐曲線的范圍建立關(guān)于a,b,c的不等式,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為關(guān)于離心率e的不等式,解此關(guān)于離心率e的不等式,問題獲解.

        二、利用已知條件中的參數(shù)表示出圓錐曲線的離心率,建立函數(shù)關(guān)系式

        先利用已知條件中的參數(shù)表示出圓錐曲線的離心率,即將離心率轉(zhuǎn)化為參數(shù)的函數(shù),進(jìn)而將問題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的值域問題,然后注意到參數(shù)的范圍,求出函數(shù)的值域,從而問題獲解.

        三、利用三角函數(shù)的范圍,建立關(guān)于a,b,c的不等式

        先運(yùn)用方程思想,用a,b,c表示出變量角α的正弦或余弦,然后利用三角函數(shù)的范圍(有界性)建立關(guān)于a,b,c的不等式,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為關(guān)于離心率e的不等式,解此關(guān)于離心率e的不等式,問題獲解.

        四、利用已知條件中的不等式或范圍,建立關(guān)于a,b,c的不等式

        充分考慮已知條件中的不等式或范圍與a,b,c的關(guān)系,由此去建立關(guān)于a,b,c的不等式,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為關(guān)于離心率e的不等式,解此關(guān)于離心率e的不等式,問題獲解.

        五、利用判別式,建立關(guān)于a,b,c的不等式

        若直線與圓錐曲線有兩個(gè)不同的交點(diǎn),則將直線方程與圓錐曲線方程聯(lián)立后,判別式大于零,由此建立關(guān)于a,b,c的不等式,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為關(guān)于離心率e的不等式,解此關(guān)于離心率e的不等式,問題獲解.

        例5斜率為2的直線過中心在原點(diǎn)且焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線的右焦點(diǎn),與雙曲線的兩個(gè)交點(diǎn)分別在左、右兩支上,則雙曲線離心率的取值范圍是( ).

        六、利用均值不等式,建立關(guān)于a,b,c的不等式

        利用均值不等式,建立關(guān)于a,b,c的不等式,進(jìn)而得關(guān)于離心率e的不等式,問題獲解.

        評注解答本題的關(guān)鍵是利用均值不等式,尋找到a,b,c之間的不等關(guān)系式,從而獲解.

        七、利用三角形性質(zhì),建立關(guān)于a,b,c的不等式

        利用三角形任意兩邊之和大于第三邊,任意兩邊之差小于第三邊,同時(shí)注意到等號是否會(huì)成立,由此建立關(guān)于a,b,c的不等式,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為關(guān)于離心率e的不等式,解此關(guān)于離心率e的不等式,問題獲解.

        評注根據(jù)三角形中恒有“兩邊之和大于第三邊”這一簡單的性質(zhì),是建立a,b,c之間的不等關(guān)系式的關(guān)鍵.

        八、利用漸近線的性質(zhì),建立關(guān)于a,b,c的不等式

        利用幾何方法、漸近線的幾何特性,建立關(guān)于a,b,c的不等式,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為離心率e的不等式,解此關(guān)于離心率e的不等式,問題獲解.

        A. (1,2] B. (1,2) C. [2,+∞) D. (2,+∞)

        解析此題可以用代數(shù)方法求解,即將直線與雙曲線方程聯(lián)立,根據(jù)判別式就可確定離心率的取值范圍.但計(jì)算比較繁瑣,因此考慮用幾何方法,利用漸近線的幾何特性,去求離心率的取值范圍.

        評注漸近線控制著雙曲線的形狀,這與離心率控制著雙曲線的形狀有著異曲同工之妙,知道了這點(diǎn),許多求雙曲線離心率的取值范圍的問題就可以利用漸近線的性質(zhì)來很快且輕松地解決了.

        圓錐曲線的離心率的取值范圍問題的求解方法,并非僅有上面介紹的8種方法,這8種方法僅是基本的、重要的、常見的、常用的方法,除此之外還有數(shù)形結(jié)合法、參數(shù)法等等,并且這些方法并非彼此孤立,在很多時(shí)候需要綜合運(yùn)用才能解決問題.限于篇幅,其它方法在此不再贅述,留給讀者在學(xué)習(xí)中探究.但是,若能掌握這8種方法,可以說,解決這類問題就沒有問題了.

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