题目
在平面直角坐标系 中,若椭圆 上存在两点 、,使得 ,且 ,则 的离心率的取值范围是 __。
参考解答
解析:
记 。由 且 ,可设
将 、 的坐标分别代入椭圆方程,得
解一:消去
将 两边除以 ,再与 相加:
即
所以
由椭圆的几何性质,椭圆上的点到中心的距离介于短半轴与长半轴之间,故
于是
把 代入左端:
代入右端:
两个不等式给出同一个条件
所以
即
又 ,故
解二:斜率法
当直线 的斜率存在时,设
把 代入椭圆方程,得 ,故
同理
两式相加取倒数并通分:
(当 斜率不存在时,、,直接验证该式同样成立。)
又 ,代入得
与解一完全一致,之后由 得 ,同样得到 。
补充说明:
一是左端点可以取到:当 时取 ,则
此时 且 ,两点都在椭圆上,故 能取到。
二是右端点取不到:椭圆要求 ,故 ,从而 。
三是解一中的条件 之所以成立,是因为椭圆上点到中心的距离的取值范围恰为 (在短轴端点取 ,在长轴端点取 )。
四是原解析的"法二"(由 得 )与本解殊途同归:由 、 消去 解出
其非负性同样给出 。
答案: