每日一题[342]探索存在性

若椭圆或双曲线上存在点$P$,使得点$P$到两个焦点的距离之比为$2:1$,则称此椭圆或双曲线存在$K$点,下列曲线中存在$K$点的是(  )

A.$\dfrac {x^2}{16}+\dfrac {y^2}{15}=1$

B.$\dfrac {x^2}{25}+\dfrac {y^2}{24}=1$

C.${x^2}-\dfrac {y^2}{15}=1$

D.${x^2}- {y^2}=1$


69v58PICCki_1024

正确答案是 D.

 我们需要将“点$P$到两个焦点的距离之比为$2:1$”这一信息进行转化.

方案一 到两个定点的距离之比为$2:1$的点的轨迹为圆,因此原问题就是椭圆(或双曲线)与两个圆是否存在公共点的问题.事实上,圆的方程并不简单,暂时不考虑这个方案.

方案二 考虑椭圆(或双曲线)上的点到两个焦点的距离之比的取值范围.为了方便起见,考虑较大的比上较小的.

对于椭圆来说,这个比值的最小值为$1$,因为椭圆上一点到两个焦点的距离之和为定值,所以这个比值的最大值只需要考虑椭圆上一点到焦点的最大距离,显然为$a+c$,于是比值的范围为$$\left[1,\dfrac {a+c}{a-c}\right ].$$对于双曲线来说,设双曲线上的点到较近焦点的距离为$m$,则这个比值为$\dfrac {2a+m}{m}=\dfrac {2a}{m}+1$,因为$m\in[c-a,+\infty)$,所以比值的取值范围为$$\left(1,\dfrac {c+a}{c-a}\right ].$$各个选项在这个比值上的取值范围分别为$$\left[1,\dfrac 53\right],\left[1,\dfrac 32\right ],\left(1,\dfrac 53\right ],\left(1,\dfrac {\sqrt 2+1}{\sqrt 2-1}\right ],$$由此判断只有选项 D 满足要求.

方案三 由点$P$到两个焦点的距离之比为$2:1$计算出点$P$对应的焦半径,再根据焦半径的范围去估计椭圆或双曲线的离心率.

对于椭圆,由点$P$到两个焦点的距离之比为$2:1$知焦半径分别为$\dfrac {4a}{3}$与$\dfrac {2a}{3}$.而椭圆的焦半径的取值范围为$[a-c,a+c]$,所以有$\dfrac 23a\geqslant a-c$,解得$e\geqslant \dfrac 13$.

类似地考虑双曲线,可得$e\leqslant 3$.而各选项的离心率分别为$$\dfrac 14,\dfrac 15,4,\sqrt 2,$$故只有选项 D 符合要求.

满足某种条件的点$P$是否存在反应了椭圆或双曲线的某种性质,去直接探索这种性质说明了什么,而不是直接对选项进行分别计算,是解决这类问题的关键.同时,探索性质可能有多个不同的方案,结合问题本身选择合适的方案,也能有效地减少计算,看清问题本质.

此条目发表在每日一题分类目录,贴了, 标签。将固定链接加入收藏夹。

发表回复