
?考點21雙曲線(核心考點講與練)
1.雙曲線的定義
平面內(nèi)與兩個定點F1,F(xiàn)2的距離差的絕對值等于常數(shù)(小于|F1F2|且大于零)的點的軌跡叫雙曲線.這兩個定點叫雙曲線的焦點,兩焦點間的距離叫焦距.其數(shù)學(xué)表達式:集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c為常數(shù)且a>0,c>0:
(1)若ac時,則集合P為空集.
2.雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程和幾何性質(zhì)
標(biāo)準(zhǔn)方程
-=1(a>0,b>0)
-=1(a>0,b>0)
圖 形
性
質(zhì)
范圍
x≥a或x≤-a,y∈R
x∈R,y≤-a或y≥a
對稱性
對稱軸:坐標(biāo)軸;對稱中心:原點
頂點
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)
漸近線
y=±x
y=±x
離心率
e=,e∈(1,+∞)
實虛軸
線段A1A2叫做雙曲線的實軸,它的長度|A1A2|=2a;線段B1B2叫做雙曲線的虛軸,它的長度|B1B2|=2b;a叫做雙曲線的實半軸長,b叫做雙曲線的虛半軸長
a,b,c的關(guān)系
c2=a2+b2
1.(1)在應(yīng)用雙曲線定義時,要注意定義中的條件,搞清所求軌跡是雙曲線,還是雙曲線的一支.若是雙曲線的一支,則需確定是哪一支.
(2)在“焦點三角形”中,正弦定理、余弦定理、雙曲線的定義是經(jīng)常使用的知識點.另外,還經(jīng)常結(jié)合||PF1|-|PF2||=2a,運用平方的方法,建立它與|PF1||PF2|的聯(lián)系.
2.與雙曲線幾何性質(zhì)有關(guān)問題的解題策略
在研究雙曲線的性質(zhì)時,實半軸、虛半軸所構(gòu)成的直角三角形是值得關(guān)注的一個重要內(nèi)容;雙曲線的離心率涉及的也比較多.由于e=是一個比值,故只需根據(jù)條件得到關(guān)于a,b,c的一個關(guān)系式,利用b2=c2-a2消去b,然后變形求e,并且需注意e>1.
3.圓錐曲線的弦長
(1)圓錐曲線的弦長
直線與圓錐曲線相交有兩個交點時,這條直線上以這兩個交點為端點的線段叫作圓錐曲線的弦(就是連接圓錐曲線上任意兩點所得的線段),線段的長就是弦長.
(2)圓錐曲線的弦長的計算
設(shè)斜率為k(k≠0)的直線l與圓錐曲線C相交于A,B兩點,A(x1,y1),B(x2,y2),則|AB|==|x1-x2|= ·|y1-y2|.(拋物線的焦點弦長|AB|=x1+x2+p=,θ為弦AB所在直線的傾斜角).
雙曲線的定義
一、單選題
1.(2022·廣東潮州·二模)若點P是雙曲線上一點,,分別為的左、右焦點,則“”是“”的(???????).
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
【答案】A
【分析】根據(jù)雙曲線的定義和充分不必要條件的定義可得答案.
【詳解】由題意可知,,,,
若,則,或1(舍去),
若,,或13,
故“”是“”的充分不必要條件.
故選:A.
2.(2022·天津河西·一模)已知雙曲線的左、右焦點分別為、,c是雙曲線C的半焦距,點A是圓上一點,線段交雙曲線C的右支于點B,,,則雙曲線C的離心率為(???????).
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根據(jù)已知及雙曲線的定義,可把用a表示,再用勾股定理推出,在中,利用勾股定理建立a,c的關(guān)系式即可求出離心率.
【詳解】如下圖,由題意可知,由雙曲線定義可知,
易得,由勾股定理可得,在中,再由勾股定理得,所以.
故選:A.
3.(2022·遼寧沈陽·二模)已知雙曲線的兩個焦點為、,點M,N在C上,且,,則雙曲線C的離心率為(???????)
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根據(jù),,由雙曲線對稱性可知,直線與交于y軸上一點P,且為等腰直角三角形,可得的坐標(biāo),分別求出,再根據(jù)雙曲線的定義即可得出答案.
【詳解】解:因為,,
由雙曲線對稱性可知,直線與交于y軸上一點P,
且為等腰直角三角形,
所有,
如圖,則,,,
所以,,
則,即,
則.
故選:D.
4.(2022·湖南永州·三模)已知雙曲線的左、右焦點分別為、,為坐標(biāo)原點,點在雙曲線的右支上,(為雙曲線的半焦距),直線與雙曲線右支交于另一個點,,則雙曲線的離心率為(???????)
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根據(jù)雙曲線的定義,結(jié)合直角三角形的相關(guān)性質(zhì)可得解.
【詳解】
如圖所示,
由,,得,
,
設(shè),
由雙曲線定義得,
所以,,,
又,即,解得,
所以,,
又,即,即,
所以離心率,
故選:D.
二、多選題
5.(2022·山東泰安·二模)已知雙曲線C:的離心率為,且其右頂點為,左,右焦點分別為,,點P在雙曲線C上,則下列結(jié)論正確的是(???????)
A.雙曲線C的方程為
B.點A到雙曲線C的漸近線的距離為
C.若,則
D.若,則的外接圓半徑為
【答案】ABD
【分析】由離心率為,右頂點為求出雙曲線方程,再利用點到直線的距離,雙曲線的定義及性質(zhì)依次判斷4個選項即可.
【詳解】由離心率為,右頂點為可得,,故雙曲線C的方程為,A正確;
雙曲線的漸近線為,故點A到雙曲線C的漸近線的距離為,B正確;
由雙曲線的定義,,則或10,C錯誤;
,則,的外接圓半徑為,D正確.
故選:ABD.
6.(2022·河北唐山·二模)雙曲線具有如下光學(xué)性質(zhì):如圖,是雙曲線的左、右焦點,從右焦點發(fā)出的光線m交雙曲線右支于點P,經(jīng)雙曲線反射后,反射光線n的反向延長線過左焦點.若雙曲線C的方程為,下列結(jié)論正確的是(???????)
A.若,則
B.當(dāng)n過時,光由所經(jīng)過的路程為13
C.射線n所在直線的斜率為k,則
D.若,直線PT與C相切,則
【答案】CD
【分析】對于A:判斷出,由定義和勾股定理聯(lián)立方程組即可求得;對于B:利用雙曲線的定義直接求得;對于C:先求出雙曲線的漸近線方程,由P在雙曲線右支上,即可得到n所在直線的斜率的范圍;對于D:設(shè)直線PT的方程為.利用相切解得,進而求出.即可求出.
【詳解】對于A:若,則.
因為P在雙曲線右支上,所以.由勾股定理得:
二者聯(lián)立解得:.故A錯誤;
對于B:光由所經(jīng)過的路程為.
故B錯誤;
對于C:雙曲線的方程為.設(shè)左、右頂點分別為A、B.如圖示:
當(dāng)與同向共線時,的方向為,此時k=0,最小.
因為P在雙曲線右支上,所以n所在直線的斜率為.即.
故C正確.
對于D:設(shè)直線PT的方程為.
,消去y可得:.
其中,即,解得
代入,有,解得:x=9.
由P在雙曲線右支上,即,解得:(舍去),所以.
所以.
故D正確
故選:CD
7.(2022·重慶八中模擬預(yù)測)已知點,,若某直線上存在點P,使得,則稱該直線為“好直線”,下列直線是“好直線”的是(???????)
A. B. C. D.
【答案】BD
【分析】由題意,點P應(yīng)該是在雙曲線 上,即“好直線”就是與雙曲線有交點的直線.
【詳解】由題意, ,雙曲線的方程為,
“好直線”就是與雙曲線有交點的直線,
對于A,聯(lián)立方程 ,解得 無解,故A不是“好直線”;
對于B,聯(lián)立方程 ,解得 , ,故B是“好直線”;
對于C,聯(lián)立方程 ,解得 ,無解,故C不是“好直線”;
對于D,聯(lián)立方程 ,解得 ,???,即直線 與雙曲線有交點,
故D是“好直線”;
故選BD.
三、填空題
8.(2022·遼寧葫蘆島·一模)已知雙曲線G的方程,其左、右焦點分別是,,已知點P坐標(biāo)為,雙曲線G上點,滿足,則______.
【答案】8
【分析】設(shè)的內(nèi)切圓與三邊分別相切于,利用切線長相等求得內(nèi)切圓圓心橫坐標(biāo)為,又由得在的平分線上,進而得到即為內(nèi)心,應(yīng)用雙曲線的定義求得面積差即可.
【詳解】
如圖,設(shè)的內(nèi)切圓與三邊分別相切于,可得,又由雙曲線定義可得,則,又,解得,則點橫坐標(biāo)為,即內(nèi)切圓圓心橫坐標(biāo)為.
又,可得,化簡得,即,
即是的平分線,由于,,可得即為的內(nèi)心,且半徑為2,則.
故答案為:8.
【點睛】本題關(guān)鍵點在于先利用切線長定理求得內(nèi)切圓圓心橫坐標(biāo)為,再由得到在的平分線上,結(jié)合的橫坐標(biāo)為進而得到即為內(nèi)心,利用雙曲線定義及面積公式即可求解.
四、解答題
9.(2022·全國·模擬預(yù)測)雙曲線的左、右焦點分別為,,焦距等于8,點M在雙曲線C上,且,的面積為12.
(1)求雙曲線C的方程;
(2)雙曲線C的左、右頂點分別為A,B,過的斜率不為的直線l與雙曲線C交于P,Q兩點,連接AQ,BP,求證:直線AQ與BP的交點恒在一條定直線上.
【答案】(1)(2)證明見解析
【分析】(1)根據(jù)直角三角形的面積公式以及雙曲線的定義求出可得雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)直線l的方程為,聯(lián)立直線與橢圓方程,消去得關(guān)于的一元二次方程,利用韋達定理得到和,用點斜式表示出直線AQ與直線BP的方程,聯(lián)立求解交點,然后結(jié)合根與系數(shù)的關(guān)系求得交點的橫坐標(biāo)為定值即可得解.
(1)依題意,由雙曲線的對稱性不妨設(shè),,
因為,所以有,
則,,
所以,得,
所以,
所以雙曲線C的方程為.
(2)由題意得,,,易知直線l的斜率不等于.
設(shè)直線l的方程為,,,則.
由消去x整理得,
則,
則,.
(用點斜式表示出直線AQ與直線BP的方程,聯(lián)立求解交點,然后結(jié)合根與系數(shù)的關(guān)系求得交點的橫坐標(biāo))
直線AQ的方程:,直線BP的方程:,
令,得.
因為,,所以,
展開整理得,
即,
即,
即,
即,
所以.所以直線AQ與BP的交點恒在定直線上.
【點睛】關(guān)鍵點點睛:用點斜式表示出直線AQ與直線BP的方程,聯(lián)立求解交點,然后結(jié)合根與系數(shù)的關(guān)系求得交點的橫坐標(biāo)是解題關(guān)鍵.
10.(2022·福建漳州·一模)已知雙曲線的左?右焦點分別為,,點是右支上一點,若I為的內(nèi)心,且.
(1)求的方程;
(2)點A是在第一象限的漸近線上的一點,且軸,在點P處的切線l與直線相交于點M,與直線相交于點N.證明:無論點P怎么變動,總有.
【答案】(1);(2)證明見解析.
【分析】(1)根據(jù)三角形面積公式及雙曲線定義化簡可得,求出即可得出方程;
(2)利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線斜率并化簡可得,求出切線及切線與直線的交點,利用兩點間距離公式并結(jié)合雙曲線方程化簡可得.
(1)設(shè)的內(nèi)切圓半徑為r,
則,
因為,
所以,
即,可得,
所以,
由雙曲線的定義和幾何性質(zhì),得,
又,解得,
所以的方程為.
(2)由題意可知,直線l的斜率存在,設(shè)直線l的方程為.
由可得
由題意知.
若點P在雙曲線右支的上半支上,則
所以,故
因為, 所以,
若點P在雙曲線右支的下半支上,則
同理可得
綜上,,代入直線l的方程得,
即,
由,可得,
所以直線l的方程為, 即
因為直線的方程為x=2,
所以直線l與直線的交點,
直線l與直線的交點
所以,
,
即得證.
雙曲線的幾何性質(zhì)
1.(2021“四省八?!备呷蠈W(xué)期期中質(zhì)量檢測)過雙曲線(,)的右焦點作雙曲線漸近線的垂線段,垂足為,線段與雙曲線交于點,且滿足,則雙曲線離心率等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用漸近線的斜率,求出,,進而利用相似和求出點點A的坐標(biāo),代入到雙曲線方程中,得到關(guān)于的方程,求出離心率即可
【詳解】因為雙曲線漸近線方程為,所以,如圖,在直角三角形中,,,又因為
故,,過、A分別作的垂線,垂足分別為、,
則由得:,又,故,
,故可得點A的坐標(biāo)為,
所以,整理得,解得,
故選:.
2.(2021安徽省安慶市懷寧中學(xué)高三上學(xué)期模擬)若雙曲線的一條漸近線與直線相互垂直,則雙曲線的兩個焦點與虛軸的一個端點構(gòu)成的三角形的面積為( )
A. B. C. 6 D. 8
【答案】B
【分析】先求出m,再求出焦點坐標(biāo)和短軸頂點坐標(biāo),直接求面積即可.
【詳解】因為雙曲線的一條漸近線與直線相互垂直,
所以,解得:m=9.
雙曲線的兩個焦點為,虛軸的一個端點.
所以三角形的面積為.
故選:B
直線與雙曲線的位置關(guān)系
1..(江西省南昌市灣里區(qū)第一中學(xué)等六校聯(lián)考)已知雙曲線C:(a> 0,b> 0)的離心率為,實軸長為2.
(1)求雙曲線的焦點到漸近線的距離;
(2)若直線y=x+m被雙曲線CC截得的弦長為,求m的值.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)根據(jù)已知計算雙曲線的基本量,得雙曲線焦點坐標(biāo)及漸近線方程,再用點到直線距離公式得解.
(2)直線方程代入雙曲線方程,得到關(guān)于的一元二次方程,運用韋達定理弦長公式列方程得解.
(1)雙曲線離心率為,實軸長為2,
,,解得,,
,
所求雙曲線C的方程為;
∴雙曲線C的焦點坐標(biāo)為,漸近線方程為,即為,
∴雙曲線的焦點到漸近線的距離為.
(2)設(shè),,
聯(lián)立,,,
,.
,
,
解得.
2.(2021河北省部分名校高二上學(xué)期期中)在①雙曲線的焦點在軸上,②雙曲線的焦點在軸上這兩個條件中任選一個,補充在下面問題中,并作答.
已知雙曲線的對稱軸為坐標(biāo)軸,且經(jīng)過點,.
(1)求雙曲線的方程;
(2)若雙曲線與雙曲線的漸近線相同,______,且的焦距為4,求雙曲線的實軸長.
注:若選擇兩個條件分別解答,按第一個解答計分.
【答案】(1) (2)答案不唯一,具體見解析
【分析】(1)設(shè)雙曲線的方程為,將點A、B的坐標(biāo)代入計算即可;
(2)由(1)可得雙曲線的漸近線方程,若選①則設(shè)雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為,進而可得a、b、c的關(guān)系式,計算即可;若選②則設(shè)雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為,同理計算即可.
【小問1詳解】
設(shè)雙曲線的方程為,
則,解得,
所以雙曲線的方程為;
【小問2詳解】
雙曲線的漸近線方程為.
選①,設(shè)雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為,
所以解得,.
所以雙曲線的實軸長為2.
選②,設(shè)雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為
所以,解得,,
所以雙曲線的實軸長為.
1.(2021年全國高考甲卷)點到雙曲線的一條漸近線的距離為( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】首先確定漸近線方程,然后利用點到直線距離公式求得點到一條漸近線的距離即可.
【詳解】由題意可知,雙曲線的漸近線方程為:,即,
結(jié)合對稱性,不妨考慮點到直線的距離:.
故選:A.
2.(2021年全國高考乙卷)已知雙曲線的一條漸近線為,則C的焦距為_________.
【答案】4
【分析】將漸近線方程化成斜截式,得出的關(guān)系,再結(jié)合雙曲線中對應(yīng)關(guān)系,聯(lián)立求解,再由關(guān)系式求得,即可求解.
【詳解】由漸近線方程化簡得,即,同時平方得,又雙曲線中,故,解得(舍去),,故焦距.
故答案為:4.
【點睛】本題為基礎(chǔ)題,考查由漸近線求解雙曲線中參數(shù),焦距,正確計算并聯(lián)立關(guān)系式求解是關(guān)鍵.
3.(2020年全國統(tǒng)一高考(新課標(biāo)Ⅰ))設(shè)是雙曲線的兩個焦點,為坐標(biāo)原點,點在上且,則的面積為( )
A. B. 3 C. D. 2
【答案】B
【分析】由是以P為直角直角三角形得到,再利用雙曲線的定義得到,聯(lián)立即可得到,代入中計算即可.
【詳解】由已知,不妨設(shè),
則,因為,
所以點在以為直徑的圓上,
即是以P為直角頂點的直角三角形,
故,
即,又,
所以,
解得,所以
故選:B
【點晴】本題考查雙曲線中焦點三角形面積的計算問題,涉及到雙曲線的定義,考查學(xué)生的數(shù)學(xué)運算能力,是一道中檔題.
4.(2021年全國新高考Ⅰ卷)在平面直角坐標(biāo)系中,已知點、,點的軌跡為.
(1)求的方程;
(2)設(shè)點在直線上,過的兩條直線分別交于、兩點和,兩點,且,求直線的斜率與直線的斜率之和.
【答案】(1);(2).
【分析】(1) 利用雙曲線的定義可知軌跡是以點、為左、右焦點雙曲線的右支,求出、的值,即可得出軌跡的方程;
(2)方法一:設(shè)出點的坐標(biāo)和直線方程,聯(lián)立直線方程與曲線C的方程,結(jié)合韋達定理求得直線的斜率,最后化簡計算可得的值.
【詳解】(1) 因為,
所以,軌跡是以點、為左、右焦點的雙曲線的右支,
設(shè)軌跡的方程為,則,可得,,
所以,軌跡的方程為.
(2)[方法一] 【最優(yōu)解】:直線方程與雙曲線方程聯(lián)立
如圖所示,設(shè),
設(shè)直線的方程為.
聯(lián)立,
化簡得.
則.
故.
則.
設(shè)的方程為,同理.
因為,所以,
化簡得,
所以,即.
因為,所以.
[方法二] :參數(shù)方程法
設(shè).設(shè)直線的傾斜角為,
則其參數(shù)方程為,
聯(lián)立直線方程與曲線C的方程,
可得,
整理得.
設(shè),
由根與系數(shù)的關(guān)系得.
設(shè)直線的傾斜角為,,
同理可得
由,得.
因為,所以.
由題意分析知.所以,
故直線的斜率與直線的斜率之和為0.
[方法三]:利用圓冪定理
因為,由圓冪定理知A,B,P,Q四點共圓.
設(shè),直線的方程為,
直線的方程為,
則二次曲線.
又由,得過A,B,P,Q四點的二次曲線系方程為:
,
整理可得:
,
其中.
由于A,B,P,Q四點共圓,則xy項的系數(shù)為0,即.
【整體點評】(2)方法一:直線方程與二次曲線的方程聯(lián)立,結(jié)合韋達定理處理圓錐曲線問題是最經(jīng)典的方法,它體現(xiàn)了解析幾何的特征,是該題的通性通法,也是最優(yōu)解;
方法二:參數(shù)方程的使用充分利用了參數(shù)的幾何意義,要求解題過程中對參數(shù)有深刻的理解,并能夠靈活的應(yīng)用到題目中.
方法三:圓冪定理的應(yīng)用更多的提現(xiàn)了幾何的思想,二次曲線系的應(yīng)用使得計算更為簡單.
一、單選題
1.(2022·重慶八中模擬預(yù)測)某中心接到其正東、正西、正北方向三個觀測點的報告;正西、正北兩個觀測點同時聽到了一聲巨響,正東觀測點聽到的時間比其它兩觀測點晚2s,已知各觀測點到該中心的距離是680m,則該巨響發(fā)生在接報中心的(???????)處(假定當(dāng)時聲音傳播的速度為340m/s,相關(guān)各點均在同一平面上)
A.西偏北45°方向,距離340m B.東偏南45°方向,距離340m
C.西偏北45°方向,距離170m D.東偏南45°方向,距離170m
【答案】A
【分析】建立平面直角坐標(biāo)系,由條件確定該巨響發(fā)生的軌跡,聯(lián)立方程組求其位置.
【詳解】如圖,
以接報中心為原點,正東、正北方向為軸、軸正向,建立直角坐標(biāo)系.設(shè)分別是西、東、北觀測點,則
設(shè)為巨響為生點,由 同時聽到巨響聲,得,故在的垂直平分線上,的方程為,因點比點晚聽到爆炸聲,故,
由雙曲線定義知點在以為焦點的雙曲線左支上,
依題意得
故雙曲線方程為,將 代入上式,得 ,即
故 .
故巨響發(fā)生在接報中心的西偏北距中心處.
故選:A.
2.(2022·山東淄博·模擬預(yù)測)雙曲線的離心率為(???????)
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由方程已知a、b,再結(jié)合求c,代入離心率.
【詳解】∵雙曲線,則
可得:
∴
故選:D.
3.(2022·全國·模擬預(yù)測(理))已知雙曲線E:的離心率為,若有一直線過E的右頂點A且與一條漸近線平行,交y軸于點B,則△OAB的面積是(???????)
A.2 B. C.4 D.
【答案】A
【分析】由離心率先求出的值,得出漸近線的方程,得出過點與漸近線平行直線,從而得出點 的坐標(biāo),求出三角形的面積
【詳解】雙曲線E:的離心率為,解得
所以E的右頂點A,雙曲線E的漸近線方程為
設(shè)過點的直線與漸近線平行,則其方程為,則
所以
故選:A
4.(2022·山東濟寧·二模)過雙曲線C:的左焦點F作圓的切線,設(shè)切點為A,直線FA交直線于點B,若,則雙曲線C的漸近線方程為(???????)
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根據(jù)題意得到直線的方程,和直線聯(lián)立求出點的橫坐標(biāo),再利用等面積得到點的縱坐標(biāo),由求得點的縱坐標(biāo),利用點的縱坐標(biāo)相等即可計算
【詳解】因為直線FA交直線于點B,直線與圓切于點,
所以,
因為,所以,
在中,,
所以直線的方程為,
由,得即點的橫坐標(biāo)為,
在中,根據(jù)等面積可得,
因為,所以,
因為
所以,
所以,
所以,
所以,所以,所以,
所以漸近線方程為,
故選:B
5.(2022·天津南開·一模)已知雙曲線的與拋物線的一個交點為M.若拋物線的焦點為F,且,則雙曲線的焦點到漸近線的距離為(???????)
A. B.2 C. D.
【答案】D
【分析】根據(jù)題意求出為M的坐標(biāo)代入雙曲線求出,利用點到直線距離公式可求雙曲線的焦點到漸近線的距離.
【詳解】根據(jù)題意,設(shè),因為,且,
所以,代入到拋物線中,得,
所以,將代入到雙曲線中,得,即,
設(shè)雙曲線的焦點,漸近線為,即,
所以雙曲線的焦點到漸近線的距離為,
故選:D.
6.(2022·天津河?xùn)|·一模)已知雙曲線的焦點為,,拋物線的準(zhǔn)線與交于M,N兩點,且三角形為正三角形,則雙曲線的離心率為(???????)
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由題意可得,因為三角形為正三角形,可得:,即可求出雙曲線的離心率.
【詳解】拋物線化為標(biāo)準(zhǔn)方程得:,所以的準(zhǔn)線方程為,焦點坐標(biāo)為,由,解得:,則,因為三角形為正三角形,所以,所以,即,解得:.
故選:A.
二、多選題
7.(2022·遼寧·建平縣實驗中學(xué)模擬預(yù)測)已知?分別為雙曲線的左?右焦點,點M為雙曲線右支上一點,設(shè),則下列說法正確的是(???????)
A.線段長度的最小值為
B.線段長度的最小值為
C.若當(dāng)時,(O為坐標(biāo)原點)恰好為等邊三角形,則雙曲線C的離心率為
D.當(dāng)時,若直線與圓相切,則雙曲線C的漸近線的斜率的絕對值為
【答案】ACD
【分析】根據(jù)雙曲線焦半徑和通徑的性質(zhì)可判斷AB;根據(jù)可判斷C;設(shè)與圓相切于A,連接OA,則OA⊥;過作于點B,根據(jù)幾何關(guān)系求出、,從而求出,再求出,根據(jù)可求,從而可求雙曲線漸近線的斜率絕對值,從而判斷D.
【詳解】當(dāng)M為雙曲線右頂點時,線段長度的最小值為,故A正確;
當(dāng)x軸時,線段長度的最小值為或(與離心率有關(guān)),故B錯誤;
對于C,若當(dāng)時,為等邊三角形,
則,,,
∴離心率,故C正確;
對于D,如圖,設(shè)與圓相切于A,連接OA,則OA⊥;過作于點B,
則,,,,,.
∵M在雙曲線上,∴,即,
∴,則雙曲線漸近線斜率的絕對值為,故D正確.
故選:ACD.
8.(2022·江蘇·新沂市第一中學(xué)模擬預(yù)測)已知雙曲線的左右焦點分別為F1,F(xiàn)2,右頂點為A,M為OA的中點,P為雙曲線C右支上一點且,且,則(???????)
A.C的離心率為2 B.C的漸近線方程為
C.PM平分 D.
【答案】ACD
【分析】在直角三角形中,利用列出關(guān)于a、b、c的齊次式求出離心率,從而判斷A;根據(jù)離心率求出漸近線方程,從而判斷B;根據(jù)是否相等即可判斷PM是否平分,從而判斷C;根據(jù)、的比例關(guān)系,利用平面向量的線性運算即可表示用表示,從而判斷D.
【詳解】由可知,
由得,,
即,即,即,∴,故A正確;
由,∴雙曲線漸近線為,故B錯誤;
由,﹒
則,,
∴;
∵,,∴,
∴,∴根據(jù)角平分線的性質(zhì)可知PM平分,故C正確;
,,
,故D正確;
故選:ACD.
【點睛】本題主要考察與雙曲線的焦半徑和焦點三角形有關(guān)的性質(zhì),考察構(gòu)造關(guān)于a、b、c的齊次式求離心率的方法,考察利用角平分線的性質(zhì),考察了向量的線性運算,解題時需數(shù)形結(jié)合,合理運用圖形的幾何關(guān)系.
9.(2022·江蘇·沭陽如東中學(xué)模擬預(yù)測)已知直線y=kx(k≠0)與雙曲線交于A,B兩點,以AB為直徑的圓恰好經(jīng)過雙曲線的右焦點F,若三角形ABF的面積為,則以下正確的結(jié)論有(?????)
A.雙曲線的離心率為2 B.雙曲線的離心率為
C.雙曲線的漸近線方程為y=±2x D.
【答案】BCD
【分析】設(shè)出,得到方程組,求出,或,從而得到離心率,及漸近線方程,利用余弦定理及同角三角函數(shù)關(guān)系得到傾斜角的正切值,從而求出斜率.
【詳解】以為直徑的圓過右焦點,以為直徑的圓:
設(shè),則,,
∴
解得:,或,所以,即A錯誤,B正確.
漸近線方程C正確.
D選項,不妨設(shè),且點B在第一象限,則
,此時同理可得:當(dāng)時,
D正確,
故選:BCD.
10.(2022·重慶·二模)已知雙曲線的左、右頂點分別為,,左、右焦點分別為,,點是雙曲線的右支上一點,且三角形為正三角形(為坐標(biāo)原點),記,的斜率分別為,,設(shè)為的內(nèi)心,記,,的面積分別為,,,則下列說法正確的是(???????)
A. B.雙曲線的離心率為
C. D.
【答案】ABD
【分析】對于A,先求出點坐標(biāo),求出和的坐標(biāo),即可計算;對于B,將點坐標(biāo)代入雙曲線的方程,建立與的齊次方程即可求出離心率;對于C,代斜率的坐標(biāo)計算公式化簡可求,對于D,分別化簡,,,結(jié)合與的數(shù)量關(guān)系即可判斷
【詳解】
因為為正三角形,所以
所以,
所以
故A正確
將點坐標(biāo)代入雙曲線方程可得
即
即
即
即
設(shè)(),則
解之得:或(舍)
所以,所以
故B正確
故C錯誤
設(shè)的內(nèi)切圓半徑為,則,,
所以,即,故D正確
故選:ABD
三、填空題
11.(2022·廣東韶關(guān)·二模)過雙曲線的一個焦點且與x軸垂直的直線,交該雙曲線的兩條漸近線于P,Q兩點,則|PQ|=_________.
【答案】
【分析】由題意可知曲線為等軸雙曲線,結(jié)合等軸雙曲線的性質(zhì)可得答案.
【詳解】由題意可知,,,,雙曲線是等軸雙曲線,則兩條漸近線的夾角是90°,因為在直角三角形中,斜邊中線是斜邊一半,故.
故答案為:
12.(2022·湖北武漢·二模)如圖,發(fā)電廠的冷卻塔外形是由雙曲線的一部分繞其虛軸所在直線旋轉(zhuǎn)所得到的曲面,該冷卻塔總高度為70米,水平方向上塔身最窄處的半徑為20米,最高處塔口半徑25米,塔底部塔口半徑為米,則該雙曲線的離心率為___________.
【答案】
【分析】以冷卻塔的軸截面的最窄處所在的直線為軸,垂直平分線為軸建立平面直角坐標(biāo)系,設(shè)雙曲線的方程為,由題意求出可得答案.
【詳解】如圖,以冷卻塔的軸截面的最窄處所在的直線為軸,垂直平分線為軸建立平面直角坐標(biāo)系,設(shè)雙曲線的方程為,由題意知,所以,
,,
所以,解得,
所以,
所以.
故答案為:.
13.(2022·海南海口·模擬預(yù)測)在直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線C:的焦點為F,雙曲線E:的右頂點為線段OF的中點,E與C交于A,B兩點.若F是△ABO的重心,則E的離心率為______.
【答案】2
【分析】由題意求出拋物線的焦點為F,得到則E的右頂點為(1,0),即a=1,根據(jù)F是△ABO的重心,可得直線AB的方程為x=3,進一步求出A,B坐標(biāo),代入雙曲線得到,解得,最終求出離心率.
【詳解】設(shè)雙曲線E的半焦距為c(c>0).
由題意可知:拋物線的焦點為F(2,0),則E的右頂點為(1,0),
所以a=1,由F是△ABO的重心,可得直線AB的方程為x=3,
可知,,
代入雙曲線方程得到,
解得,
所以,
所以離心率.
故答案為:2.
14.(2022·江西·二模(理))已知雙曲線C:的左焦點為,點P在圓:上,若線段FP恰好被C的一條漸近線垂直平分,則C的離心率為___________.
【答案】2
【分析】先求得圓的圓心和半徑,根據(jù)三角形是等邊三角形求得直線的斜率,從而求得漸近線的斜率,進而求得雙曲線的離心率.
【詳解】,,圓心為,半徑為,
圓心為C的右焦點,,
不妨設(shè)點P在第一象限,三角形是等邊三角形,則,
所以直線PF的斜率,
從而,,故C的離心率.
故答案為:
15.(2022·內(nèi)蒙古通遼·二模(理))雙曲線的漸近線與圓相切,則雙曲線E的離心率為______.
【答案】2
【分析】列方程得到關(guān)于雙曲線E的a、c的等式,即可求得雙曲線E的離心率.
【詳解】圓的圓心(2,0),半徑為1
雙曲線的漸近線
因為雙曲線E的漸近線與圓C相切,所以,則.
故答案為:2
四、解答題
16.(2022·山東濰坊·二模)已知M,N為橢圓和雙曲線的公共頂點,,分別為和的離心率.
(1)若.
(?。┣蟮臐u近線方程;
(ⅱ)過點的直線l交的右支于A,B兩點,直線MA,MB與直線相交于,兩點,記A,B,,的坐標(biāo)分別為,,,,求證:;
(2)從上的動點引的兩條切線,經(jīng)過兩個切點的直線與的兩條漸近線圍成三角形的面積為S,試判斷S是否為定值?若是,請求出該定值;若不是,請說明理由.
【答案】(1)(?。?;(ⅱ)證明見解析(2)是定值,
【分析】(1)(?。└鶕?jù)橢圓和雙曲線的離心率公式求得,即可求出雙曲線的漸近線方程;
(ⅱ)直線AB的方程為,與雙曲線方程聯(lián)立,利用韋達定理求得,從而可求出,再根據(jù)直線的方程可求出,從而可求得,整理即可得證;
(2)設(shè)兩個切點,,直線的方程為,與橢圓方程聯(lián)立,根據(jù)求出,同理可求得直線的斜率,求出直線的方程,然后可求出直線與兩條漸近線的交點坐標(biāo),計算整理即可得出結(jié)論.
(1)解:由題意得,,
所以,
又,解得,
(?。┕孰p曲線的漸近線方程為,
(ⅱ)設(shè)直線AB的方程為,
則消元得,,,
且,所以,故,
又直線的方程為,
所以,同理,
所以
,
故;
(2)解:設(shè)兩個切點,,由題意知,斜率存在,
直線的方程為,
聯(lián)立由得,所以,
同理直線方程為,
由,過P點可得可得直線的方程為,
不妨設(shè),直線與雙曲線兩漸近線交于兩點,,
則圍成三角形的面積,
因P在雙曲線上,,
則為定值.
【點睛】本題考查了橢圓與雙曲線的綜合問題,考查了橢圓和雙曲線的性質(zhì),考查了橢圓和雙曲線中的定值問題,及橢圓中三角形的面積問題,計算量很大,對數(shù)據(jù)分析處理能力要求很高,屬于難題.
17.(2022·江蘇·南京市第一中學(xué)三模)雙曲線:經(jīng)過點,且漸近線方程為.
(1)求的值;
(2)若拋物線與C的右支交于點,證明:直線過定點.
【答案】(1)(2)證明見解析
【分析】(1)由雙曲線過點,且漸近線方程可求得答案;
(2)拋物線與雙曲線聯(lián)立,并設(shè)出,求出線的方程即可證明.
(1)由雙曲線過點,有,由漸近線方程為,有,可解得.
(2)由題意,拋物線與雙曲線聯(lián)立,,
因為拋物線與雙曲線的右支相交,因此要滿足.
設(shè),即,且,
所以有,可得.
而直線的斜率為,
所以直線的方程為,即,又因為,
所以直線的方程化簡為,所以其過定點.
18.(2022·河北秦皇島·二模)已知雙曲線的左?右焦點分別為,,虛軸長為,離心率為,過的直線與雙曲線的右支交于,兩點.
(1)求雙曲線的方程;
(2)已知,若的外心的橫坐標(biāo)為0,求直線的方程.
【答案】(1)(2)或
【分析】(1)根據(jù)虛軸長為,離心率為,由求解;
(2)當(dāng)直線的斜率不存在時,直線的方程為,根據(jù)外接圓的圓心的橫坐標(biāo)為0,得到判斷.當(dāng)直線的斜率存在時,設(shè)直線的方程為,與雙曲線方程聯(lián)立,根據(jù)直線與雙曲線的右支交于,兩點,求得k的范圍,設(shè)線段的中點為M,利用弦長公式和求解.
(1)由題知
因為,所以,
故雙曲線的方程為.
(2)由(1)知.
當(dāng)直線的斜率不存在時,直線的方程為,則,.
因為為等腰三角形,且外接圓的圓心的橫坐標(biāo)為0,
所以.
因為,,所以,故此時不合題意.
當(dāng)直線的斜率存在時,設(shè)直線的方程為,
聯(lián)立方程組得,
由
解得,即或.
設(shè),,則,,
因為,
所以線段的中點為,
且.
設(shè),因為在線段的垂直平分線上,所以,
得,即,故.
因為,且,
所以,
化簡得,
得或(舍去),
所以直線的方程為,
即直線的方程為或.
19.(2022·河北·模擬預(yù)測)已知雙曲線的左,右焦點分別為,.且該雙曲線過點.
(1)求C的方程;
(2)如圖.過雙曲線左支內(nèi)一點作兩條互相垂直的直線分別與雙曲線相交于點A,B和點C,D.當(dāng)直線AB,CD均不平行于坐標(biāo)軸時,直線AC,BD分別與直線相交于P.Q兩點,證明:P,Q兩點關(guān)于x軸對稱.
【答案】(1)(2)證明見解析
【分析】(1)根據(jù)已知條件,建立關(guān)于的方程組,求解方程組即可得答案;
(2)由題意,設(shè)直線的方程為,直線的方程為,點 ,聯(lián)立,由韋達定理可得,同理可得,由直線的方程可得,同理可得,然后計算即可得證.
(1)解:由已知可得,解得,
所以雙曲線C的方程為;
(2)證明:由題意,設(shè)直線的方程為,直線的方程為,點 ,
由,得 ,
則,得,
所以,
同理可得,其中滿足,
直線的方程為,令,得,
又,所以,即,
同理可得,
因為,
所以兩點關(guān)于軸對稱.
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