双曲线知识点总结例题
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(二)双曲线知识点及巩固复习
1.双曲线的定义
如果平面内一个动点到两定点距离之差的绝对值等于正的常数(小于两定点间的距离),那么动点的轨迹是双曲线
若一个动点到两定点距离之差等于一个常数,常数的绝对值小于两定点间的距离,那么动点的轨迹是双曲线的一支
F1,F2为两定点,P为一动点,(1)若||PF1|-|PF2||=2a
①0<2a<|F1F2|则动点P的轨迹是
②2a=|F1F2|则动点P的轨迹是
③2a=0则动点P的轨迹是
(2)若|PF1|-|PF2|=2a
①0<2a<|F1F2|则动点P的轨迹是
②2a=|F1F2|则动点P的轨迹是
③2a=0则动点P的轨迹是
2.双曲线的标准方程
3.双曲线的性质
(1)焦点在x轴上的双曲线
标准方程
x,y的范围
顶点焦点对称轴对称中心
实半轴的长虚半轴的长焦距
离心率e=范围e越大双曲线的开口越e越小双曲线的开口越
准线渐近线焦半径公式|PF1|=|PF2|=(F1,F2分别为双曲线的左右两焦点,P为椭圆上的一点)
焦点在y轴上的双曲线
标准方程
x,y的范围
顶点焦点对称轴对称中心
实半轴的长虚半轴的长焦距
离心率e=范围e越大双曲线的开口越e越小双曲线的开口越
准线渐近线焦半径公式|PF1|=|PF2|=(F1,F2分别为双曲线的下上两焦点,P为椭圆上的一点)
1.等轴双曲线:特点①实轴与虚轴长相等②渐近线互相垂直③离心率为
2.共轭双曲线:以已知双曲线的虚轴为实轴,实轴为虚轴的双曲线叫原双曲线的共轭双曲线
特点①有共同的渐近线②四焦点共圆
双曲线的共轭双曲线是
6.双曲线系
(1)共焦点的双曲线的方程为(0<k<c2,c为半焦距)
(2)共渐近线的双曲线的方程为
例题
在运用双曲线的定义时,应特别注意定义中的条件“差的绝对值”,弄清是指整条双曲线,还是双曲线的哪一支
考点1、双曲线定义
例1、已知动圆M与圆C1:(x+4)2+y2=2外切,与圆C2:(x-4)2+y2=2内切,求动圆圆心M的轨迹方程
【例2】若椭圆与双曲线有相同的焦点F1,F2,P是两条曲线的一个交点,则|PF1|·|PF2|的值是()
A. B. C. D.
【例3】已知双曲线与点M(5,3),F为右焦点,若双曲线上有一点P,使最小,则P点的坐标为
考点2、求双曲线的方程
求双曲线标准方程的方法
1.定义法,根据题目的条件,若满足定义,求出相应a、b、c即可求得方程.
2.待定系数法
(2)待定系数法求双曲线方程的常用方法
①与双曲线-=1有共同渐近线的双曲线方程可表示为-=t(t≠0);
②若双曲线的渐近线方程是y=±x,则双曲线的方程可表示为-=t(t≠0);③与双曲线-=1共焦点的方程可表示为-=1(-b2<k<a2);
④过两个已知点的双曲线的标准方程可表示为+=1(mn<0);
⑤与椭圆+=1(a>b>0)有共同焦点的双曲线方程可表示为+=1(b2<λ<a2).
例4、求下列条件下的双曲线的标准方程.
(1)与双曲线-=1有共同的渐近线,且过点(-3,2);
(2)与双曲线-=1有公共焦点,且过点(3,2).
1.在双曲线的标准方程中,若x2的系数是正的,那么焦点在x轴上;如果y2的系数是正的,那么焦点在y轴上,且对于双曲线,a不一定大于b.
2.若不能确定双曲线的焦点在哪条坐标轴上,可设双曲线方程为:mx2+ny2=1(mn<0),以避免分类讨论.
考点3、双曲线的几何性质
双曲线的几何性质与代数中的方程、平面几何的知识联系密切,解题时要深刻理解确定双曲线的形状、大小的几个主要特征量,如a、b、c、e的几何意义及它们的相互关系,充分利用双曲线的渐近线方程,简化解题过程
例5、(12分)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右顶点为A,x轴上有一点Q(2a,0),若C上存在一点P,使·=0,求此双曲线离心率的取值范围.
例6、【活学活用】3.(2012北京期末检测)若双曲线-=1(a>0,b>0)的两个焦点分别为F1、F2,P为双曲线上一点,且|PF1|=3|PF2|,则该双曲线的离心率e的取值范围是________.
【例7】直线过双曲线的右焦点,斜率k=2.若与双曲线的两个交点分别在左右两支上,则双曲线的离心率e 的范围是()
A.e>
B.1<e<
C.1<e<
D.e>
【例8】设为双曲线上的一点,是该双曲线的两个焦点,若
,则的面积为()A.B. C.D.
【评注】解题中发现△PF1F2是直角三角形,是事前
不曾想到的吧?可是,这一美妙的结果不是每个考生都能
临场发现的.
将最美的结果隐藏在解题过程之中以鉴别考生的思维
能力,这正是命题人的高明之处.
渐近线——双曲线与直线相约天涯
对于二次曲线,渐近线为双曲线所独有.双曲线的许多特性围绕着渐近线而展开.
双曲线的左、右两支都无限接近其渐近线而又不能与其相交,这一特有的几何性质不仅很好地界定了双曲线的范围.由于处理直线问题比处理曲线问题容易得多,所以这一性质被广泛应用于有关解题之中.
【例9】过点(1,3)且渐近线为的双曲线方程是
【评注】在双曲线中,令即为其渐近线.根据这一点,可以简洁地设待求双曲线为,而无须考虑其实、虚轴的位置.
共轭双曲线——虚、实易位的孪生弟兄
将双曲线的实、虚轴互易,所得双曲线方程为:.这两个双曲线就是互相共轭的双曲线.它们有相同的焦距而焦点的位置不同;它们又有共同的渐近线而为渐近线所界定的范围不一样;它们的许多奇妙性质在解题中都有广泛的应用.
【例10】两共轭双曲线的离心率分别为,证明:=1.
设而不求——与借舟弃舟同理
减少解析几何计算量的有效方法之一便是设而不求.请看下例:
【例11】双曲线的一弦中点为(2,1),则此弦所在的直线方程为()
A. B. C. D.
“设而不求”具体含义是:在解题中我们希望得到某种结果而必须经过某个步骤,只要有可能,可以用虚设代替而不必真地去求它.
但是,“设而不求”的手段应当慎用.不问条件是否成熟就滥用,也会出漏子.请看:
【例12】在双曲线上,是否存在被点M(1,1)平分的弦?如果存在,求弦所在的直线方程;如不存在,请说明理由.
如果不问情由地利用“设而不求”的手段,会有如下解法:
练习
1.(2011安徽高考)双曲线2x2-y2=8的实轴长是()
A.2B.2C.4D.4
2.(2011山东高考)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线均和圆C:x2+y2-6x+5=0相切,且双曲线的右焦点为圆C的圆心,则该双曲线的方程为()
A.-=1
B.-=1
C.-=1
D.-=1
3.(2012嘉兴测试)如图,P是双曲线-y2=1右支(在第一象限内)上的任意一点,A1,A2分别是左、右顶点,O是坐标原点,直线P A1,PO,P A2的斜率分别为k1,k2,k3,则斜率之积k1k2k3的取值范围是()
A.(0,1)B.(0,)C.(0,)D.(0,)
4.(金榜预测)在平面直角坐标系xOy中,已知△ABC的顶点A(-5,0)和C(5,0),顶点B在双曲线-=1上,则为()
A.B.C.D.
5.P为双曲线-=1的右支上一点,M、N分别是圆(x+5)2+y2=4和(x-5)2+y2=1上的点,则|PM|-|PN|的最大值为()
A.6B.7C.8D.9
6.(2012南宁模拟)已知点F1,F2分别是双曲线的两个焦点,P为该曲线上一点,若△PF1F2为等腰直角三角形,则该双曲线的离心率为()
A.+1
B.+1C.2D.2
7.方程+=1表示双曲线.那么m的取值范围是________.
8.(2012大连测试)在双曲线4x2-y2=1的两条渐近线上分别取点A和B,使得|OA|·|OB|=15,其中O为双曲线的中心,则AB中点的轨迹方程是________.
9.双曲线-=1(a>0,b>0)的离心率是2,则的最小值是________.
10(2012肇庆模拟)已知中心在原点的双曲线C的一个焦点是F1(-3,0),一条渐近线的方程是x-2y=0.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若以k(k≠0)为斜率的直线l与双曲线C相交于两个不同的点M,N,且线段MN的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为,求k的取值范围.
11.(文用)已知中心在原点的双曲线C的右焦点为(2,0),右顶点为(,0).
(1)求双曲线C的方程;
(2)若直线:y=kx+m(k≠0,m≠0)与双曲线C交于不同的两点M、N,且线段MN的垂直平分线过点A(0,-1),求实数m的取值范围.
12已知中心在原点,顶点A1、A2在x轴上,离心率e=的双曲线过点P(6,6)(1)求双曲线方程(2)动直线l经过△A1PA2的重心G,与双曲线交于不同的两点M、N,问是否存在直线l,使G平分线段MN,证明你的结论
13.已知双曲线,问过点A(1,1)能否作直线,使与双曲线交于P、Q两点,并且A为线段PQ 的中点?若存在,求出直线的方程,若不存在,说明理由。
14已知点N(1,2),过点N的直线交双曲线于A、B两点,且(1)求直线AB的方程;(2)若过N的直线l交双曲线于C、D两点,且,那么A、B、C、D四点是否共圆?为什么?
(二)双曲线知识点及巩固复习
1.双曲线的定义
如果平面内一个动点到两定点距离之差的绝对值等于正的常数(小于两定点间的距离),那么动点的轨迹是双曲线
若一个动点到两定点距离之差等于一个常数,常数的绝对值小于两定点间的距离,那么动点的轨迹是双曲线的一支
F 1,F
2
为两定点,P为一动点,(1)若||PF
1
|-|PF
2
||=2a
①0<2a<|F
1F
2
|则动点P的轨迹是
②2a=|F
1F
2
|则动点P的轨迹是
③2a=0则动点P的轨迹是
(2)若|PF
1|-|PF
2
|=2a
①0<2a<|F
1F
2
|则动点P的轨迹是
②2a=|F
1F
2
|则动点P的轨迹是
③2a=0则动点P的轨迹是
2.双曲线的标准方程
3.双曲线的性质
(1)焦点在x轴上的双曲线
标准方程
x,y的范围
顶点焦点对称轴对称中心
实半轴的长虚半轴的长焦距
离心率e=范围e越大双曲线的开口越e越小双曲线的开口越
准线渐近线焦半径公式|PF
1|=|PF
2
|=(F
1
,F
2
分别为双曲线的左右两焦点,P为椭圆上的一
点)
焦点在y轴上的双曲线
标准方程
x,y的范围
顶点焦点对称轴对称中心
实半轴的长虚半轴的长焦距
离心率e=范围e越大双曲线的开口越e越小双曲线的开口越
准线渐近线焦半径公式|PF
1|=|PF
2
|=(F
1
,F
2
分别为双曲线的下上两焦点,P为椭圆上的一点)
3.等轴双曲线:特点①实轴与虚轴长相等②渐近线互相垂直③离心率为
4.共轭双曲线:以已知双曲线的虚轴为实轴,实轴为虚轴的双曲线叫原双曲线的共轭双曲线
特点①有共同的渐近线②四焦点共圆
双曲线的共轭双曲线是
6.双曲线系
(3)共焦点的双曲线的方程为(0<k<c2,c为半焦距)
共渐近线的双曲线的方程为
考点1。
双曲线的定义及应用
在运用双曲线的定义时,应特别注意定义中的条件“差的绝对值”,弄清是指整条双曲线,还是双曲线的哪一支
考点1、双曲线定义
例1、已知动圆M与圆C1:(x+4)2+y2=2外切,与圆C2:(x-4)2+y2=2内切,求动圆圆心M 的轨迹方程
【自主解答】设动圆M的半径为r,则由已知
|MC1|=r+,|MC2|=r-,
∴|MC1|-|MC2|=2.
又C1(-4,0),C2(4,0),∴|C1C2|=8,∴2<|C1C2|.
根据双曲线定义知,点M的轨迹是以C1(-4,0)、C2(4,0)为焦点的双曲线的右支.∵a=,c=4,∴b2=c2-a2=14,∴点M的轨迹方程是:-=1(x≥).
【例1】若椭圆与双曲线有相同的焦点F1,F2,P是两条曲线的一个交点,则|PF1|·|PF2|的值是()
A. B. C. D.
【解析】椭圆的长半轴为
双曲线的实半轴为
,故选A.
【评注】严格区分椭圆与双曲线的第一定义,是破解本题的关键.
【例2】已知双曲线与点M(5,3),F为右焦点,若双曲线上有一点P,使最小,则P点的坐标为
【分析】待求式中的是什么?是双曲线离心率的
倒数.由此可知,解本题须用双曲线的第二定义.
【解析】双曲线的右焦点F(6,0),离心率
右准线为.作于N,交双曲线右支于P,
连FP,则.此时
为最小.
在中,令,得取.所求P点的坐标为.
考点2、求双曲线的方程
求双曲线标准方程的方法
1.定义法,根据题目的条件,若满足定义,求出相应a、b、c即可求得方程.
2.待定系数法
(2)待定系数法求双曲线方程的常用方法
①与双曲线-=1有共同渐近线的双曲线方程可表示为-=t(t≠0);
②若双曲线的渐近线方程是y=±x,则双曲线的方程可表示为-=t(t≠0);③与双曲线-=1共焦点的方程可表示为-=1(-b2<k<a2);
④过两个已知点的双曲线的标准方程可表示为+=1(mn<0);
⑤与椭圆+=1(a>b>0)有共同焦点的双曲线方程可表示为+=1(b2<λ<a2).
例2、求下列条件下的双曲线的标准方程.
(1)与双曲线-=1有共同的渐近线,且过点(-3,2);
(2)与双曲线-=1有公共焦点,且过点(3,2).
【自主解答】(1)解法一:经检验知双曲线焦点在x轴上,故设双曲线的方程为-=1,由题意,得解得a2=,b2=4,
所以双曲线的方程为-=1.
(2)解法一:设双曲线方程为-=1,由题意易求c=2,又双曲线过点(3,2),∴-=1.又∵a2+b2=(2)2,∴a2=12,b2=8.-=1.
解法二:设所求双曲线方程为-=λ(λ≠0),将点(-3,2)代入得λ=.
所以双曲线方程为-=,即-=1.
解法二:设双曲线方程为-=1,且16-k>0,4+k>0.
将点(3,2)代入得k=4,且满足上面的不等式,所以双曲线方程为-=1.
1.在双曲线的标准方程中,若x2的系数是正的,那么焦点在x轴上;如果y2的系数是正的,那么焦点在y轴上,且对于双曲线,a不一定大于b.
2.若不能确定双曲线的焦点在哪条坐标轴上,可设双曲线方程为:mx2+ny2=1(mn<0),以避免分类讨论.
考点3、双曲线的几何性质
双曲线的几何性质与代数中的方程、平面几何的知识联系密切,解题时要深刻理解确定双曲线的形状、大小的几个主要特征量,如a、b、c、e的几何意义及它们的相互关系,充分利用双曲线的渐近线方程,简化解题过程
例3、(12分)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右顶点为A,x轴上有一点Q(2a,0),若C上存在一点P,使·=0,求此双曲线离心率的取值范围.
【规范解答】设P点坐标为(x,y),
则由·=0,得AP⊥PQ,
即P点在以AQ为直径的圆上,
∴(x-)2+y2=()2.①又P点在双曲线上,得-=1.②
(a2+b2)x2-3a3x+2a4-a2b2=0.
即[(a2+b2)x-(2a3-ab2)](x-a)=0.6分
当x=a时,P与A重合,不符合题意,舍去当x=时,满足题意的P点存在,需x=>a,化简得a2>2b2,即3a2>2c2,<.10分∴离心率e=∈(1,).12分
例4、【活学活用】3.(2012北京期末检测)若双曲线-=1(a>0,b>0)的两个焦点分别为F1、F2,P为双曲线上一点,且|PF1|=3|PF2|,则该双曲线的离心率e的取值范围是________.解析:依题意得,
由此解得|PF2|=a≥c-a,即c≤2a,e=≤2,
即该双曲线的离心率不超过2.
又双曲线的离心率大于1,
因此该双曲线的离心率e的取值范围是(1,2].
【例5】直线过双曲线的右焦点,斜率k=2.若与双曲线的两个交点分别在左右两支上,则双曲线的离心率e 的范围是()
A.e>
B.1<e<
C.1<e<
D.e>
【分析】就题论题的去解这道题,确实难以下手,那就
考虑转换吧.其一,直线和双曲线的两支都有交点不好掌握,
但是和两条渐近线都有交点却很好掌握.其二,因为已知直线
的斜率为2,所以双曲线的两条渐近线中,倾斜角为钝角的
渐近线肯定与之相交,只须考虑倾斜角为锐角的渐近线也与
之相交.故有如下妙解.
【解析】如图设直线的倾斜角为α,双曲线渐近线
的倾斜角为β.显然。
当β>α时直线与双曲线的两
个交点分别在左右两支上.由
.
∵双曲线中,故取e>.选D.
【例6】设为双曲线上的一点,是该双曲线的两个焦点,若,则的面积为()
A.B. C.D.
【解析】双曲线的实、虚半轴和半焦距分别是:.设;
于是
,
故知△PF1F2是直角三角形,∠F1PF2=90°.
∴.选B.
【评注】解题中发现△PF1F2是直角三角形,是事前
不曾想到的吧?可是,这一美妙的结果不是每个考生都能
临场发现的.
将最美的结果隐藏在解题过程之中以鉴别考生的思维
能力,这正是命题人的高明之处.
渐近线——双曲线与直线相约天涯
对于二次曲线,渐近线为双曲线所独有.双曲线的许多特性围绕着渐近线而展开.
双曲线的左、右两支都无限接近其渐近线而又不能与其相交,这一特有的几何性质不仅很好地界定了双曲线的范围.由于处理直线问题比处理曲线问题容易得多,所以这一性质被广泛应用于有关解题之中.
【例7】过点(1,3)且渐近线为的双曲线方程是
【解析】设所求双曲线为
点(1,3)代入:.代入(1):
即为所求.
【评注】在双曲线中,令即为其渐近线.根据这一点,可以简洁地设待求双曲线为,而无须考虑其实、虚轴的位置.
共轭双曲线——虚、实易位的孪生弟兄
将双曲线的实、虚轴互易,所得双曲线方程为:.这两个双曲线就是互相共轭的双曲线.它们有相同的焦距而焦点的位置不同;它们又有共同的渐近线而为渐近线所界定的范围不一样;它们的许多奇妙性质在解题中都有广泛的应用.
【例8】两共轭双曲线的离心率分别为,证明:=1.
【证明】双曲线的离心率;
双曲线的离心率.
∴.
考点5、直线与双曲线位置关系
设而不求——与借舟弃舟同理
减少解析几何计算量的有效方法之一便是设而不求.请看下例:
【例9】双曲线的一弦中点为(2,1),则此弦所在的直线方程为()
A. B. C. D.
【解析】设弦的两端分别为.则有:
.
∵弦中点为(2,1),∴.故直线的斜率.
则所求直线方程为:,故选C.
“设而不求”具体含义是:在解题中我们希望得到某种结果而必须经过某个步骤,只要有可能,可以用虚设代替而不必真地去求它.
但是,“设而不求”的手段应当慎用.不问条件是否成熟就滥用,也会出漏子.请看:
【例10】在双曲线上,是否存在被点M(1,1)平分的弦?如果存在,求弦所在的直线方程;如不存在,请说明理由.
如果不问情由地利用“设而不求”的手段,会有如下解法:
【错解】假定存在符合条件的弦AB,其两端分别为:A(x1,y1),B(x2,y2).那么:
.
∵M(1,1)为弦AB的中点,
∴
故存在符合条件的直线AB,其方程为:.
这个结论对不对呢?我们只须注意如下两点就够了:
其一:将点M(1,1)代入方程,发现左式=1-<1,故点M(1,1)在双曲线的外部;其二:所求直线
AB的斜率,而双曲线的渐近线为.这里,说明所求直线不可能与双曲线相交,当然所得结论也是荒唐的.
问题出在解题过程中忽视了直线与双曲线有公共点的条件.
【正解】在上述解法的基础上应当加以验证.由
这里,故方程(2)无实根,也就是所求直线不合条件.
此外,上述解法还疏忽了一点:只有当时才可能求出k=2.若.说明这时直线与双曲线只
有一个公共点,仍不符合题设条件.
结论;不存在符合题设条件的直线.
练习
1.(2011安徽高考)双曲线2x2-y2=8的实轴长是()
A.2B.2
C.4D.4
解析:2x2-y2=8化为标准形式:-=1,∴a2=4.∴a=2.∴实轴长2a=4.
2.(2011山东高考)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线均和圆C:x2+y2-6x+5=0相切,且双曲线的右焦点为圆C的圆心,则该双曲线的方程为()
A.-=1
B.-=1
C.-=1
D.-=1
解析:由题意得,-=1(a>0,b>0)的两条渐近线方程为y=±x,
即bx±ay=0,又圆C的标准方程为:(x-3)2+y2=4,半径为2,圆心坐标为(3,0).
∴a2+b2=32=9,且=2,解得a2=5,b2=4.∴该双曲线的方程为-=1.
3.(2012嘉兴测试)如图,P是双曲线-y2=1右支(在第一象限内)上的任意一点,A1,
A2分别是左、右顶点,O是坐标原点,直线P A1,PO,P A2的斜率分别为k1,k2,k3,则
斜率之积k1k2k3的取值范围是()
A.(0,1)B.(0,)C.(0,)D.(0,)
解析:设P(x,y),则∈(0,),且x2-4=4y2(x>0,y>0),∴k1k2k3==∈(0,).
4.(金榜预测)在平面直角坐标系xOy中,已知△ABC的顶点A(-5,0)和C(5,0),顶点B在双曲线-=1上,则为()
A.B.C.D.
解析:由题意得a=4,b=3,c=5.A、C为双曲线的焦点,∴||BC|-|BA||=8,|AC|=10.
由正弦定理得===.
5.P为双曲线-=1的右支上一点,M、N分别是圆(x+5)2+y2=4和(x-5)2+y2=1上的点,则|PM|-|PN|的最大值为()
A.6B.7C.8D.9
解析:易知两圆圆心为F1(-5,0),F2(5,0).由双曲线方程知a=3,b=4,则c =5,故两圆心恰好为双曲线的两个焦点.
|PM|-|PN|的最大值为如图所示的情况,
即|PM|-|PN|≤|PF1|+|F1M|-(|PF2|-|NF2|)=|PF1|+2-|PF2|+1=2a+3=2×3+3=9.
6.(2012南宁模拟)已知点F1,F2分别是双曲线的两个焦点,P为该曲线上一点,若△PF1F2为等腰直角三角形,则该双曲线的离心率为()
A.+1
B.+1
C.2D.2
解析:不妨设P点在双曲线的右支上,
则|PF1|-|PF2|=2a.
∵△PF1F2是等腰直角三角形,
∴只能是∠PF2F1=90°,∴|PF2|=|F1F2|=2c,
∴|PF1|=2a+|PF2|=2a+2c,∴(2a+2c)2=2·(2c)2,
即c2-2ac-a2=0,两边同除以a2,得e2-2e-1=0.∵e>1,∴e=+1.
7.方程+=1表示双曲线.那么m的取值范围是________.
解析:注意分两种情况.一是实轴在x轴上,二是实轴在y轴上.依题意有或得m>3或-3<m<2.
8.(2012大连测试)在双曲线4x2-y2=1的两条渐近线上分别取点A和B,使得|OA|·|OB|=15,其中O为双曲线的中心,则AB中点的轨迹方程是________.
解析:双曲线4x2-y2=1的两条渐近线方程为2x±y=0,设A(m,2m),B(n,-2n),AB中点M(x,y),则即所以4x2-y2=4mn.
由|OA|·|OB|=×=|m|×|n|=15,得|mn|=3,
所以AB中点的轨迹方程是4x2-y2=±12,即-=±1.
9.双曲线-=1(a>0,b>0)的离心率是2,则的最小值是________.
解析:=2⇒=4⇒a2+b2=4a2⇒3a2=b2,则==a+≥2=,
当a=,即a=时取最小值.
10(2012肇庆模拟)已知中心在原点的双曲线C的一个焦点是F1(-3,0),一条渐近线的方程是x-2y=0.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若以k(k≠0)为斜率的直线l与双曲线C相交于两个不同的点M,N,且线段MN的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为,求k的取值范围.
解:(1)设双曲线C的方程为-=1(a>0,b>0),由题设得5解得
所以双曲线C的方程为:
(2)设直线l的方程为:-=1.y=kx+m(k≠0),
则点M(x1,y1),N(x2,y2)的坐标满足方程组得-=1,
整理得(5-4k2)x2-8kmx-4m2-20=0.此方程有两个不等实根,于是5-4k2≠0,
且Δ=(-8km)2+4(5-4k2)(4m2+20)>0,整理得m2+5-4k2>0.③
由根与系数的关系可知线段MN的中点坐标(x0,y0)满足x0==,y0=kx0+m=,从而线段MN的垂直平分线的方程为y-=-(x-).
此直线与x轴,y轴的交点坐标分别为
(,0),(0,),由题设可得||·||=,
整理得m2=,k≠0.将上式代入③式得+5-4k2>0,
整理得(4k2-5)(4k2-|k|-5)>0,k≠0,解得0<|k|<或|k|>.
所以k的取值范围是(-∞,-)∪(-,0)∪(0,)∪(,+∞).
10.(文用)已知中心在原点的双曲线C的右焦点为(2,0),右顶点为(,0).
(1)求双曲线C的方程;
(2)若直线:y=kx+m(k≠0,m≠0)与双曲线C交于不同的两点M、N,且线段MN的垂直平分线过点A(0,-1),求实数m的取值范围.
解:(1)设双曲线方程为-=1(a>0,b>0).由已知得a=,c=2.
又a2+b2=c2,得b2=1.故双曲线C的方程为-y2=1.
(2)联立整理得,(1-3k2)x2-6kmx-3m2-3=0.
∵直线与双曲线有两个不同的交点,∴
可得m2>3k2-1且k2≠.①设M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点为B(x0,y0),
则x1+x2=,x0==,y0=kx0+m=.
由题意,AB⊥MN,∵k AB==-(k≠0,m≠0).
整理得3k2=4m+1.②将②代入①,得m2-4m>0,∴m<0或m>4.
又3k2=4m+1>0(k≠0),即m>-.∴m的取值范围是(-,0)∪(4,+∞).
11已知中心在原点,顶点A1、A2在x轴上,离心率e=的双曲线过点P(6,6)(1)求双曲线方程(2)动直线l经过△A1PA2的重心G,与双曲线交于不同的两点M、N,问是否存在直线l,使G平分线段MN,证明你的结论
解(1)如图,设双曲线方程为=1由已知得,解得a2=9,b2=12所
以所求双曲线方程为=1
(2)P、A1、A2的坐标依次为(6,6)、(3,0)、(-3,0),∴其重心G的坐标为(2,2)
假设存在直线l,使G(2,2)平分线段MN,设M(x1,y1),N(x2,y2)则有
,∴k l=∴l的方程为
y=(x-2)+2,由,消去y,整理得x2-4x+28=0∵Δ=16-4×28<0,∴所求直线l不存在
12.已知双曲线,问过点A(1,1)能否作直线,使与双曲线交于P、Q两点,并且A为线段PQ的中点?若存在,求出直线的方程,若不存在,说明理由。
错解设符合题意的直线存在,并设、
则(1)得因为A(1,1)为线段PQ的中点,所以将(4)、(5)代入(3)得
若,则直线的斜率所以符合题设条件的直线存在。
其方程为剖析在(3)式成立的前提下,由(4)、(5)两式可推出(6)式,但由(6)式不能推出(4)(5)两式,故应对所求直线进行检验,上述错解没有做到这一点,故是错误的。
应在上述解题的基础上,再由
得根据,说明所求直线不存在。
13已知点N(1,2),过点N的直线交双曲线于A、B两点,且(1)求直线AB的方程;(2)若过N的直线l交双曲线于C、D两点,且,那么A、B、C、D四点是否共圆?为什么?
解:(1)设直线AB:代入得(*)
令A(x1,y1),B(x2,y2),则x1、x2是方程的两根∴且
∵∴N是AB的中点∴
∴k=1∴AB方程为:y=x+1
(2)将k=1代入方程(*)得或由得,∴,∵∴CD垂直平分AB∴CD所在直线方程为
即代入双曲线方程整理得令,及CD中点则
,,∴,
|CD|=,,即A、B、C、D到M距离相等∴A、B、C、D四点共圆
世上没有一件工作不辛苦,没有一处人事不复杂。
不要随意发脾气,谁都不欠你的。