已知椭圆C1C_{1}:x2a2+y2b2=1(a>b>0)\dfrac{x^{2}}{a^{2}}{+}\dfrac{y^{2}}{b^{2}}{=}1(a{>}b{>}0)和双曲线C2C_{2}:x2−y23=1x^{2}{-}\dfrac{y^{2}}{3}{=}1有共同的焦点F1F_{1},F2F_{2},点PP是C1C_{1}、C2C_{2}的交点,若△F1PF2{\triangle}F_{1}PF_{2}是锐角三角形,则椭圆C1C_{1}离心率ee的取值范围是 ()()
A. (12,1)(\dfrac{1}{2}{,}1)
B. (0,277)(0{,}\dfrac{2\sqrt{7}}{7})
C. (12,277)(\dfrac{1}{2}{,}\dfrac{2\sqrt{7}}{7})
D. (277,1)(\dfrac{2\sqrt{7}}{7}{,}1)

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的

完整解法

1. 确定双曲线和椭圆的焦点参数

由双曲线 C2:x2−y23=1C_2: x^2 - \dfrac{y^2}{3} = 1 的方程可知:
a22=1,b22=3a_2^2 = 1, b_2^2 = 3,其半焦距为 c=a22+b22=1+3=2c = \sqrt{a_2^2 + b_2^2} = \sqrt{1 + 3} = 2。
因为椭圆 C1C_1 与双曲线 C2C_2 有共同的焦点 F1,F2F_1, F_2,所以椭圆的半焦距 c=2c = 2。
由椭圆性质得 b2=a2−c2=a2−4b^2 = a^2 - c^2 = a^2 - 4(其中 a>2a > 2)。

2. 联立方程组求交点 $P$ 的坐标关系

设交点 P(x0,y0)P(x_0, y_0) 在第一象限(即 x0>0,y0>0x_0 > 0, y_0 > 0),联立 C1C_1 与 C2C_2 的方程:
{x02a2+y02b2=1x02−y023=1\begin{cases} \dfrac{x_0^2}{a^2} + \dfrac{y_0^2}{b^2} = 1 \\ x_0^2 - \dfrac{y_0^2}{3} = 1 \end{cases}
由双曲线方程得 y02=3(x02−1)y_0^2 = 3(x_0^2 - 1),代入椭圆方程得:
x02a2+3(x02−1)a2−4=1\dfrac{x_0^2}{a^2} + \dfrac{3(x_0^2 - 1)}{a^2 - 4} = 1
整理得:
x02(1a2+3a2−4)=1+3a2−4x_0^2 \left( \dfrac{1}{a^2} + \dfrac{3}{a^2 - 4} \right) = 1 + \dfrac{3}{a^2 - 4}
x02⋅4(a2−1)a2(a2−4)=a2−1a2−4x_0^2 \cdot \dfrac{4(a^2 - 1)}{a^2(a^2 - 4)} = \dfrac{a^2 - 1}{a^2 - 4}
因为 a>2a > 2,可化简得:
x02=a24,y02=3(a2−4)4x_0^2 = \dfrac{a^2}{4}, \quad y_0^2 = \dfrac{3(a^2 - 4)}{4}

3. 利用 $\angle F_1PF_2$ 为锐角确定离心率的上限

在 △F1PF2\triangle F_1PF_2 中,若 ∠F1PF2\angle F_1PF_2 是锐角,则 cos⁡∠F1PF2>0\cos \angle F_1PF_2 > 0,即 PF1⃗⋅PF2⃗>0\vec{PF_1} \cdot \vec{PF_2} > 0。
已知 F1(−2,0),F2(2,0)F_1(-2, 0), F_2(2, 0),则:
PF1⃗⋅PF2⃗=(−2−x0)(2−x0)+(−y0)(−y0)=x02+y02−4>0\vec{PF_1} \cdot \vec{PF_2} = (-2-x_0)(2-x_0) + (-y_0)(-y_0) = x_0^2 + y_0^2 - 4 > 0
即 x02+y02>4x_0^2 + y_0^2 > 4。
代入 x02,y02x_0^2, y_0^2 的表达式得:
a24+3(a2−4)4>4  ⟹  a2−3>4  ⟹  a2>7\dfrac{a^2}{4} + \dfrac{3(a^2 - 4)}{4} > 4 \implies a^2 - 3 > 4 \implies a^2 > 7
因为 a>0a > 0,所以 a>7a > \sqrt{7}。
则椭圆的离心率 e=ca=2a<27=277e = \dfrac{c}{a} = \dfrac{2}{a} < \dfrac{2}{\sqrt{7}} = \dfrac{2\sqrt{7}}{7}。

4. 利用其余两角为锐角确定离心率的下限并求出最终范围

由于点 P(x0,y0)P(x_0, y_0) 在第一象限,显然 ∠PF1F2\angle PF_1F_2 为锐角。
要使 ∠PF2F1\angle PF_2F_1 为锐角,点 PP 的横坐标 x0x_0 必须满足 0<x0<c0 < x_0 < c,即 x0<2x_0 < 2。
代入 x0=a2x_0 = \dfrac{a}{2} 得:
a2<2  ⟹  a<4\dfrac{a}{2} < 2 \implies a < 4
因此 e=ca=2a>24=12e = \dfrac{c}{a} = \dfrac{2}{a} > \dfrac{2}{4} = \dfrac{1}{2}。
综上所述,椭圆离心率 ee 的取值范围是 (12,277)\left(\dfrac{1}{2}, \dfrac{2\sqrt{7}}{7}\right)。
故选 C。

答案

C

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1过双曲线CC:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0) \dfrac {x^{2}}{a^{2}}- \dfrac {y^{2}}{b^{2}} =1(a > 0 , b > 0)的左焦点FF且斜率为12 \dfrac {1}{2}的直线ll与双曲线…
  2. 2如图,两个椭圆x225+y29=1\dfrac{{x}^{2}}{25}+ \dfrac{{y}^{2}}{9}=1、y225+x29=1\dfrac{{y}^{2}}{25}+ \dfrac{{x}^{2}}{9}=1内部重叠区域的边界记为曲线CC…
  3. 3若点AA的坐标是(4,2)(4,2),FF是抛物线y2=2xy^{2}=2x的焦点,点PP在抛物线上移动,为使得∣PA∣+∣PF∣|PA|+|PF|取得最小值,则PP点的坐标是()() A. (1,2)(1,2) B. (2,1)(2,1)…
  4. 4已知三个实数22,mm,88构成一个等比数列,则圆锥曲线x2m+y22=1 \dfrac {x^{2}}{m}+ \dfrac {y^{2}}{2}=1的离心率为()() A. 22 \dfrac { \sqrt {2}}{2}…
  5. 5已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0) \dfrac {x^{2}}{a^{2}}+ \dfrac {y^{2}}{b^{2}}=1(a > b > 0),F1F_{1}和F2F_{2}是椭圆的左、右焦点,过F1F_{1}的直线交椭圆于A(x1,y1)A(x_{1},y_{1})…