同一骨架 2025 年中科大少年班入围考 第 9 题 · P009790
把距离先平方并限制在参数曲线或椭圆上,两题都能消去一个坐标,化成有界单变量函数。原参数或坐标范围要同步保留;端点与内部点对应的几何对象数可能不同。
一题求距离的上下端并在最后开正根,另一题用距离平方的水平根数判断圆与椭圆的交点,内部纵坐标还各对应两个点。
设椭圆的方程为 ()。已知任意以点 为圆心的圆与椭圆至多只有三个公共点,求椭圆离心率的取值范围。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
把圆的半径平方在椭圆上写成纵坐标 的二次函数;四个交点恰好对应两个内部纵坐标根。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
椭圆上一点到 的距离平方为
对每个 ,椭圆上有两个关于 轴对称的点。因此,若某条水平线 在 内有两个不同根,相应圆就有四个公共点。
抛物线 的顶点横坐标为
当 时,,故 在 上单调,每个半径至多对应 一个内部纵坐标,公共点不超过三个。若 ,则 ,且 ;取 ,方程在 内有两个根,得到四个公共点,矛盾。 所以 。离心率
随 递增,故
时顶点在端点 ,内部仍无两个不同根,故右端点可以取到; 排除 。
同心圆与二次曲线的交点计数,可把距离平方限制在曲线上并研究其一维单调性。
须把圆椭圆交点按纵坐标成对计数,并将不出现四点等价于距离平方二次函数顶点不在内部。
同一骨架 2025 年中科大少年班入围考 第 9 题 · P009790
把距离先平方并限制在参数曲线或椭圆上,两题都能消去一个坐标,化成有界单变量函数。原参数或坐标范围要同步保留;端点与内部点对应的几何对象数可能不同。
一题求距离的上下端并在最后开正根,另一题用距离平方的水平根数判断圆与椭圆的交点,内部纵坐标还各对应两个点。
已记下,谢谢!