冷启动:把「焦点重合」翻译成一条等式
题面给的两条曲线都已经是标准形,焦点都在 x 轴上:
C1: m2x2+y2=1 (m>1),C2: n2x2−y2=1 (n>0).
先各自把半焦距读出来。C1 里 x2 的分母是 m2、y2 的分母是 1,
由 m>1 知 m2>1,所以长半轴是 m、短半轴是 1,半焦距 c1 满足
c12=m2−1.
C2 里 x2 的分母是 n2、y2 的分母是 1,半焦距 c2 满足
c22=n2+1.
这两条关系的加减号是反的,这是全题唯一的机关。 椭圆里 a 最大,
所以是「大的平方减小的平方」;双曲线里 c 最大,所以是两个平方相加。
「焦点重合」说的是这两个半焦距相等。把它记作 c>0,于是全题的出发点只有一句:
c2=m2−1=n2+1.
要判断的两件事——m 与 n 谁大、e1e2 与 1 谁大——都得从这一句里榨出来。

解法一:共焦点绑成一条等式,再把两个离心率之积平方
第一步:两条曲线的半焦距各写一遍,再让它们相等
椭圆 C1:m2x2+y2=1 中 m>1,故长半轴 m、短半轴 1,
半焦距的平方是 m2−1。双曲线 C2:n2x2−y2=1 中 n>0,
半焦距的平方是 n2+1。焦点重合意味着这两个平方相等,记这个公共的半焦距为 c>0:
c2=m2−1=n2+1.
第二步:作差,先把 m 与 n 的大小定下来
由 m2−1=n2+1 直接得
m2−n2=2>0,
即 m2>n2。题面已给 m>1>0 与 n>0,两个都是正数,
而正数上 t↦t2 严格递增,所以由 m2>n2 反推回去就是
m>n.
第三步:写出两个离心率
椭圆的离心率是半焦距比长半轴,双曲线的离心率是半焦距比实半轴,于是
e1=mc,e2=nc.
两者都是正数,故 e1e2=mnc2>0。
第四步:要和 1 比大小,先平方
e1e2 与 1 都是正数,而正数上平方保序,所以
e1e2>1⟺(e1e2)2>1.
平方之后 c 只以 c2 出现,而 c2 有两个现成的表达式可用:
(e1e2)2=m2c2⋅n2c2=m2n2(m2−1)(n2+1).
注意这里两个括号各取了一条关系式:分子左边的 c2 换成椭圆那条 m2−1,
右边的 c2 换成双曲线那条 n2+1。若两边都用同一条,后面就配不出常数。
第五步:把分子展开,m2−n2=2 正好接上
(m2−1)(n2+1)=m2n2+m2−n2−1=m2n2+2−1=m2n2+1.
所以
(e1e2)2=m2n2m2n2+1=1+m2n21>1.
配合第四步的等价关系,得 e1e2>1。
第六步:结账
两件事都定下来了:m>n,且 e1e2>1。四个选项里同时写着这两条的只有 A。
解法二:把 m、n 都换成公共的半焦距,只剩一个变量
第一步:仍从共焦点这一句出发
椭圆 C1:m2x2+y2=1 (m>1) 的半焦距平方是 m2−1,
双曲线 C2:n2x2−y2=1 (n>0) 的半焦距平方是 n2+1。
焦点重合,把这个公共的半焦距记作 c>0,则
c2=m2−1=n2+1.
这一条里有三个字母,但真正自由的只有一个。 下面就把 m、n 全挂到 c 上。
第二步:c 的取值范围先框出来
由 c2=n2+1 与 n>0 得 c2>1;又 c>0,故
c>1.
(顺带一句,这正说明双曲线的离心率 e2=nc 必大于 1、
椭圆的离心率 e1=mc 必小于 1,两者各在 1 的一边,
所以乘积到底落在哪边,光看单个是看不出来的,必须算。)
第三步:把 m、n 解出来
由 c2=m2−1 得 m2=c2+1;由 c2=n2+1 得 n2=c2−1。
两者都为正(前者显然,后者用了 c>1),且 m>0、n>0,故
m=c2+1,n=c2−1.
第四步:m>n 一眼可见
c2+1>c2−1,且两边都是正数,而 ⋅ 在正数上严格递增,所以
m=c2+1>c2−1=n.
顺带也解释了图上那条「n<c<m」:n2=c2−1<c2<c2+1=m2。
第五步:e1e2 只剩一个字母
e1e2=mc⋅nc=mnc2=(c2+1)(c2−1)c2=c4−1c2.
由 c>1 知 c4−1>0,根号有意义;又 c4−1<c4,
两边开方(正数上开方保序)得 c4−1<c2。
分子分母都是正数、分母比分子小,所以
e1e2=c4−1c2>1.
第六步:结账
m>n 与 e1e2>1 同时成立,选 A。
回头看:两条路各自强在哪儿
解法一是考场上的正解,不引入新字母,全程只做两次代数动作:作差得 m2−n2=2,
再把 (e1e2)2 通分展开。它的巧劲全在第四步那个「分子里两个 c2 各换一条关系式」——
一边换成 m2−1、一边换成 n2+1,展开后 m2−n2 恰好现身,2−1=1 落成常数。
解法二多写两个根号,换来的是只剩一个自由变量。一旦看清 m、n 都由 c 决定,
「谁大」和「积与 1 比」就都是单变量的显然事实,连展开都不必。
这条路还顺手给出了一个几何画面:n<c<m,即公共焦点落在双曲线顶点的外侧、椭圆顶点的内侧,
教学图上块画的就是这件事。
两条路都要提防同一个坑:椭圆是减、双曲线是加。若把 C2 的半焦距平方写成 n2−1,
则会得到 m2−n2=0,进而 m=n、e1e2=m2c2<1,
两个结论一起翻车,而且看上去还挺”自洽”,很难自查出来。
一句话记住这道题:共焦点就是一条等式 c2=m2−1=n2+1;
一减得 m2−n2=2 定出 m>n,一平方得 1+m2n21 定出 e1e2>1。