浙江省诸暨市三都中学311800
《2017年浙江省普通高考考试说明》对双曲线的考试要求是了解双曲线的定义、标准方程、几何图形及简单几何性质,了解直线与双曲线的位置关系。双曲线中基本知识的考查中常常涉及到双曲线基本量(a、b、c之间)的关系以及双曲线的渐近线,特别是双曲线的离心率。双曲线的离心率解题关键是挖掘出题中的隐含条件,巧用定义和性质,从而避开大量计算,达到化繁为简、化难为易的目的。
一、利用定义和比例性质求双曲线的离心率
双曲线的离心率是焦距与实轴长的比,解题时可根据已知条件找到e=的关系,从而利用定义来求出双曲线的离心率。
例1.已知F1、F2分别是双曲线-=1(a>0,b>0)的左右焦点,点P是双曲线右支上一点,O为坐标原点。若|PF2|∶|PO|∶|PF1|=1∶2∶4,则双曲线的离心率为()。
A.2B.3C.2D.5
解析:依条件有:|PF1|-|PF2|=2a,|PF1|=4|PF2|,得|PF2|=,|PF1|=,从而有|PO|=2|PF2|=。又2PO=PF1+PF2,且F1F2=PF2-PF1,两式分别平方并相加得4PO+F1F2=2PF2+2PF1,即2×+2c2=+,得c2=2a2,故离心率e=2。
例2.设F1、F2分别是双曲线-=1(a>0,b>0)的左右焦点,双曲线上存在一点P,使得|PF1|+|PF2|=3b,|PF1|·|PF2|=ab,则该双曲线的离心率为()。
A.B.C.D.3
解析:不妨设P是双曲线右支上一点,根据双曲线的定义|PF1|-|PF2|=2a,又|PF1|+|PF2|=3b,可得|PF1|=,|PF2|=,代入|PF1|·|PF2|=ab可计算得9b2-9ab-4a2=0,即3b=4a,故离心率e=。
点评:本题是2014年重庆高考题,主要考查学生对双曲线定义的理解,结合定义可以快速求出|PF1|、|PF2|。从整体上来讲本题属于中等难度。在高中阶段,我们接触到的都是标准的双曲线-=1(a>0,b>0)的离心率e=,其它形式的双曲线的离心率的求值问题应该根据定义来进行求解。
李士锜认为:“学习一个数学概念、原理、法则,如果在心理上能组织起适当的有效的认知结构,并使之成为个人内部的知识网络的一部分,那么就说明是理解了。”在高三备考复习时,教师要引导学生回归教材和夯实基础,要重视对概念的学习,对教材中的知识点理解透彻,做到融会贯通、学以致用。
二、利用平面几何性质求双曲线的离心率
例3.已知点P在以F1、F1为左右焦点的双曲线-=1(a>0,b>0)的右支上,过P作y轴的垂线,垂足为Q,若四边形F1F2PQ为菱形,则该双曲线的离心率为()。
解析:由题意知四边形F1F2PQ的边长为2c,由QF1=2c,OF1=C,在直角三角形OQF1中∠QF1O=,所以∠PF2F1=。由余弦定理可得PF1=23c,则2a=PF1-PF2=23c-2c,所以e====。
点评:本题把双曲线的问题放在菱形中考查,掌握菱形和三角形的相关性质是解决本题的基础,利用性质和双曲线的定义计算出2a=PF1-PF2是本题的关键。
很多时候学生往往有种思维定势,我们平常的大量练习中常常引导学生找到双曲线基本量(a、b、c之间)的关系来求离心率e=。例2中解题时学生容易求出P(c,3c),将它代入-=1来求出离心率。整个代数运算相对来说比较复杂,运算过程中出现了四次齐次方程4c4-8a2c2+a4=0,不仅花费的时间较多,而且容易出错。如果此时学生能够巧用性质,那就可以节省大量的时间。
例4.已知F1、F2分别是双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,若双曲线左支上存在点P与点F2关于直线y=x对称,则该双曲线的离心率为()。
A.2B.C.2D.5
分析:双曲线的焦点到渐近线的距离为b,本题可抓住对称性,构造中位线,结合双曲线的定义求出离心率。
解析:点F2到渐近线的距离为b,由对称性可得PF2=2b。记直线y=x与直线PF2的交点为Q,在直角三角形QOF2中,QF2=b,OF2=c,所以OQ=a。由于OQ是三角形PF2F2的中位线,则PF1=2,所以2a=PF2-PF1=2b-2a,则b=2a,即e==5。
点评:本题的解答充分利用了对称性,通过构造中位线,利用勾股定理,借助双曲线的定义快速地解决了离心率问题。这就要求学生能够善于观察。解题时有部分学生会考虑通过对称,求出P(,),代入曲线方程得到-=1,经过化简整理可以得到c2=5a2,整个解答计算繁琐容易出错,整体来说不是最佳的解题方法。
双曲线的离心率问题一直是高考考查的热点,一般会出现在选择题和填空题,学生在解题时要善于探究题干背后的几何图形,掌握定义,活用性质,从而避开大量计算,减少失误,最终感受解题的乐趣。