每日一题[393]椭圆中的等腰三角形

椭圆$C$:$\dfrac {x^2}{a^2}+\dfrac {y^2}{b^2}=1(a>b>0)$的左、右焦点分别为$F_1$、$F_2$,若椭圆$C$上恰好有$6$个不同的点$P$,使得$\triangle F_1F_2P$为等腰三角形,则椭圆$C$的离心率的取值范围是_____.


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正确答案是$\left(\dfrac 13,\dfrac 12\right )\cup\left(\dfrac 12,1\right )$.

 $\triangle PF_1F_2$的一边长为$2c$,另外两边为椭圆的焦半径,考虑三边中哪条边为等腰三角形的底边,以此探究何时可以得到等腰三角形.

①如果底边为$F_1F_2$,则点$P$为短轴的两个顶点,得到两个不同的点;

②如果$F_1F_2$不为底边,不妨考虑以$PF_2$为底边(以$PF_1$为底边的情况完全相同),此时$PF_1=F_1F_2=2c$.故椭圆上能找到两点,使得$PF_1=2c$,由焦半径的取值范围知$$2c\in[a-c,a+c],$$又$P,F_1,F_2$三点不共线,故$2c\ne a-c$,解得$e>\dfrac 13$.

屏幕快照 2016-02-03 下午4.18.17

最后,我们需要考虑,①②中得到的点$P$是否一定是不同的点?

事实上,当等腰$\triangle PF_1F_2$是等边三角形时,上面的六个点会重合成两个点,此时$a=2c$,不满足题意,故$e\ne\dfrac 12$.

综上知,$\dfrac 13<e<1$,且$e\ne \dfrac 12$.

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