横看成岭侧成峰,多种思维离心率
——2019年全国卷Ⅰ理第16题

2019-10-11 05:47浙江省宁海县知恩中学何起红
中学数学杂志 2019年19期
关键词:渐近线双曲线直角三角形

☉浙江省宁海县知恩中学 何起红

求解离心率是圆锥曲线中最常见的一种题型,一直是高考的热点问题之一,也是历年数学高考、竞赛中比较常见的一类问题.此类问题往往小巧玲珑,常考常新,变化较大.解决圆锥曲线的离心率的关键是寻找椭圆或双曲线中参数a、c所满足的关系式,根据题设条件可灵活运用圆锥曲线的定义与几何性质、解三角形知识、直线的方程、直线的斜率、平面几何的性质等进行综合分析与处理,从而得以解决离心率的求值及取值范围等与离心率有关的问题.

一、真题在线

例(2019·全国卷Ⅰ理·16)已知双曲线1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,过F1的直线与双曲线C的两条渐近线分别交于A,B两点.若,则C的离心率为______.

二、多解思维

思维角度1.解析几何角度

利用解析几何知识,通过点的坐标、直线的方程、直线的交点及直线的位置关系等建立关系式来破解.

方法1:(交点坐标法)由题可知双曲线C的渐近线方程为

结合A是F1B的中点,可得,整理可得c4-5a2c2+4a4=0,即e4-5e2+4=0,解得e=2(其中e=±1,e=-2舍去).

故填答案:2.

方法2:(坐标法1)由题可知双曲线C的渐近线方程为

结合直角三角形的性质可得|OB|=|OF1|=c.

故填答案:2.

方法3:(坐标法2)由题可知双曲线C的渐近线方程为

结合直角三角形的性质可得|OB|=|OF1|=c.

而F1(-c,0),由F1B⊥OA,可得,则有b2=a(a+c)=c2-a2,整理可得c2-ac-2a2=0,即e2-e-2=0,解得e=2(其中e=-1舍去).

故填答案:2.

思维角度2.平面几何角度

利用平面几何知识,通过直角三角形的性质、等边三角形的性质、等面积法思维等建立关系式来破解.

方法4:(等边三角形法)由题可知双曲线C的渐近线方程为

所以∠F1OA=∠F1F2B.

结合渐近线的对称性∠F1OA=∠BOF2,则有∠F1F2B=∠BOF2.

结合直角三角形的性质可知|OB|=|OF2|.

利用∠F1F2B=∠BOF2与|OB|=|OF2|,可知△BOF2为等边三角形,则∠BOF2=60°.

故填答案:2.

方法5:(等面积法)由题可知双曲线C的渐近线方程为

而|OF1|=c,可得|OA|=a,因此有|AB|=|F1A|=b,|F2B|=2|OA|=2a,|F1B|=2b.

结合直角三角形的性质可得|OB|=|OF1|=c.

设点B到x轴的距离为h,利用等面积法有|F1B|·|F2B|=|F1F2|·h,可得

结合xB2+yB2=|OB|2,则有,整理可得4a2=c2,即

故填答案:2.

思维角度3.三角函数角度

利用三角函数知识,通过三角函数的定义、三角恒等变换公式及两直线的夹角公式等建立关系式来破解.

方法6:(夹角公式法)由题可知双曲线C的渐近线方程为

而|OF1|=c,可得|OA|=a,所以|AB|=|F1A|=b.

结合直角三角形的性质可得|OB|=|OF1|=c.

故填答案:2.

三、解后反思

在平时做题时,不能满足于把题目解决出来就可以了,还应该尽量思考不同的解法,从不同角度加以切入,并比较不同方法之间的异同点,从而归纳出常见解法与优异解法.通过不断追求一题多解,一题多思,对思维品质的追求与提升有很好的帮助,这比单纯地追求数量的“刷题”显得更为重要.

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