三道典型以双曲线渐近线为出题角度的离心率求值问题

摘要:题目设置为过x轴上某一定点的直线与双曲线渐近线交于两点,条件中常有这条直线的斜率或以共线形式出现的向量数乘,这种有两种常规思考方向,一是利用在渐近线上的点代入渐近线方程,但前提不能是用该条渐近线求出的点坐标,否则就没意义了,二是考虑渐近线的倾斜角或斜率,但具体

这是高三近期复习时遇到的问题,若双曲线不是以焦点三角形,而是以渐近线为出题角度求解离心率的值该如何思考。
题目设置为过x轴上某一定点的直线与双曲线渐近线交于两点,条件中常有这条直线的斜率或以共线形式出现的向量数乘,这种有两种常规思考方向,一是利用在渐近线上的点代入渐近线方程,但前提不能是用该条渐近线求出的点坐标,否则就没意义了,二是考虑渐近线的倾斜角或斜率,但具体还得根据所给条件灵活选用。
条件中的直线很有特点,直线与x轴的交点恰好与点P对称,本题与双曲线本身无关,只考虑渐近线,最直接的做法是直线与两条渐近线联立求出A,B两点坐标后求其中点M,再利用MP的斜率已知即可求出e的值。选择本题是因为有学生直接暴力求出A,B两点的横纵坐标,但根据题目可知OQ=OM=OP,所以这P,Q,M三点均在以原点为圆心以m为半径的圆上,可将直线与圆联立求出点M的横坐标,另外直线与其中一条渐近线联立可求出A点横坐标,B点横坐标只需将A点横坐标中的a替换为-a即可,无需再求,这样做可简化很多非必要计算过程,再把A,B两点横坐标和M点横坐标等价即可。
整体代入是一种简化计算量的常用方法,圆锥曲线最忌讳暴力求解。
本题容易想到的方法是直线与渐近线联立求出A点坐标,再利用OA=OF1长度相等即可得到离心率的值,但这么做计算量明显偏大。本题已知直线的斜率,根据OA=OF1可知,三角形OAF1为等腰三角形,∠AOF2的角度为∠AF1O的2倍,利用已知直线的斜率可求出AO所在渐近线倾斜角的正切值,即可求出离心率。本题若求A点坐标,无需通过直线与渐近线联立,和上题类似,A,F1,F2三点到O点距离相同,则三点均在以原点为圆心以c为半径的圆上,直线与圆联立更容易求解A点坐标,再根据AF1的斜率即可求出离心率的值。
本题中用到了一些结论,可知FM=b,另外可直接写出M点坐标,利用向量可求出N点坐标,将N点坐标代入双曲线方程中整理即可求出e的值,但这样仅限于理论,点M坐标很繁琐,点N更为繁琐,代入双曲线方程中较难处理。
本题存在焦点三角形,已知FM=b,则NF=3b,利用定义可表示出NF',又因为直线NF的斜率可用a/b表示,因此可求出∠NFO的余弦值,在三角形NFF'中利用余弦定理可求离心率的值。
最后一个题是高二学生问到的一个题目:题目很明显需要求M的轨迹,在圆中A为定点,BC为弦且AB⊥AC,并不能直接用几何法看出BC中点的轨迹是什么,这是用直接法,设出点M的坐标找到一个关于M坐标的等式即可,BC为弦很容易想到原点到M的连线与BC垂直,即满足OM²+BM²=OB²,其中点B也为定点,利用直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半将BM替换成MA即可。

来源:向上教育

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