2016屆高三數(shù)學(xué)人教A版一輪復(fù)習(xí)基礎(chǔ)鞏固強(qiáng)化:第8章 第5節(jié)雙曲線
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1、第八章 第五節(jié)
一、選擇題
1.(文)(2014·廣東文)若實數(shù)k滿足0 2、.
2.(文)(2014·河北石家莊第二次質(zhì)檢)已知F是雙曲線-=1(a>0)的右焦點,O為坐標(biāo)原點,設(shè)P是雙曲線C上一點,則∠POF的大小不可能是( )
A.15° B.25°
C.60° D.165°
[答案] C
[解析] 雙曲線的漸近線方程為±=0,兩漸近線的斜率k=±=±,漸近線的傾斜角分別為30°,150°,所以∠POF的大小不可能是60°.
(理)已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的漸近線方程為y=±x,若頂點到漸近線的距離為1,則雙曲線的方程為( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
[答案] A
[解析] 由漸近線方程為y=±x知 3、,=,
∴a=b,①
又頂點到漸近線距離為1,
∴=1,②
由①②得,a=2,b=,∴選A.
3.(文)(2013·保定調(diào)研)已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的一條漸近線方程是y=x,它的一個焦點在拋物線y2=48x的準(zhǔn)線上.則雙曲線的方程為( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
[答案] B
[解析] 由題意可知解得
所以選B.
(理)(2014·甘肅蘭州、張掖診斷)已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,以|F1F2|為直徑的圓與雙曲線漸近線的一個交點為(3,4),則此雙曲線的方程為( )
A.-=1 B.-=1
4、
C.-=1 D.-=1
[答案] C
[解析] 因為以|F1F2|為直徑的圓與雙曲線漸近線的一個交點為(3,4),所以c=5,=,又c2=a2+b2,所以a=3,b=4,所以以此雙曲線的方程為-=1.
4.(2014·山東煙臺一模)雙曲線C1的中心在原點,焦點在x軸上,若C1的一個焦點與拋物線C2:y2=12x的焦點重合,且拋物線C2的準(zhǔn)線交雙曲線C1所得的弦長為4,則雙曲線C1的實軸長為( )
A.6 B.2
C. D.2
[答案] D
[解析] 設(shè)雙曲線C1的方程為-=1(a>0,b>0).
由已知,拋物線C2的焦點為(3,0),準(zhǔn)線方程為x=-3,即雙曲線中c= 5、3,a2+b2=9,又拋物線C2的準(zhǔn)線過雙曲線的焦點,且交雙曲線C1所得的弦長為4,所以=2,與a2+b2=9聯(lián)立,得a2+2a-9=0,解得a=,故雙曲線C1的實軸長為2,故選D.
5.(2013·廣東六校聯(lián)考)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知△ABC的頂點A(-5,0)和C(5,0),若頂點B在雙曲線-=1上,則為( )
A. B.
C. D.
[答案] C
[解析] 設(shè)△ABC中角A、B、C所對的邊分別是a、b、c,
由正弦定理得=,
由雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程和定義可知,A、C是雙曲線的焦點,且|AC|=10,||BC|-|AB||=8.
所以=,故選C.
6.(文)(2 6、014·江西贛州四校聯(lián)考)已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的左焦點為F1,左、右頂點分別為A1,A2,P為雙曲線上任意一點,則分別以線段PF1,A1A2為直徑的兩個圓的位置關(guān)系為( )
A.相交 B.相切
C.相離 D.以上情況都有可能
[答案] B
[解析] 設(shè)以線段PF1,A1A2為直徑的兩圓的半徑分別為r1,r2,若P在雙曲線左支上,如圖所示,則|O2O|=|PF2|=(|PF1|+2a)=|PF1|+a=r1+r2,即圓心距為兩圓半徑之和,兩圓外切.若P在雙曲線右支上,同理求得|OO1|=r1-r2,故此時兩圓內(nèi)切.綜上,兩圓相切,故選B.
(理)如圖在正方體AB 7、CD-A1B1C1D1中,當(dāng)動點M在底面ABCD內(nèi)運(yùn)動時,總有:D1A=D1M,則動點M在面ABCD內(nèi)的軌跡是( )上的一段弧.( )
A.圓 B.橢圓
C.雙曲線 D.拋物線
[答案] A
[解析] 因為滿足條件的動點在底面ABCD內(nèi)運(yùn)動時,動點的軌跡是以D1D為軸線,以D1A為母線的圓錐,與平面ABCD的交線即圓的一部分.故選A.
二、填空題
7.(文)已知中心在原點,焦點在x軸上的雙曲線的一條漸近線為mx-y=0,若m為集合{1,2,3,4,5,6,7,8,9}中任意一個值,則使得雙曲線的離心率大于3的概率是________.
[答案]
[解析] 由題意知雙曲 8、線方程可設(shè)為m2x2-y2=1,從而e=>3,∵m>0,∴m>2,故所求概率是,故填.
(理)(2014·浙江)設(shè)直線x-3y+m=0(m≠0)與雙曲線-=1(a>0,b>0)的兩條漸近線分別交于點A,B,若點P(m,0)滿足|PA|=|PB|,則該雙曲線的離心率是________.
[答案]
[解析] 聯(lián)立漸近線與直線方程可解得A(,),B(,),則kAB=,設(shè)AB的中點為E,由|PA|=|PB|,可知AB的中點E與點P兩點連線的斜率為-3,∴+=6,化簡得4b2=a2,所以e=.
8.(2014·溫州十校聯(lián)考)過雙曲線-=1(a>0,b>0)的左焦點F作圓x2+y2=a2的兩條切 9、線,記切點分別為A、B,雙曲線的左頂點為C,若∠ACB=120°,則雙曲線的離心率e=________.
[答案] 2
[解析] 連接OA,根據(jù)題意以及雙曲線的幾何性質(zhì),|FO|=c,|OA|=a,而∠ACB=120°,∴∠AOC=60°,又FA是圓O的切線,故OA⊥FA,在Rt△FAO中,容易得到|OF|=2a,∴e==2.
9.(文)(2013·北京大興模擬)已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的左頂點與拋物線y2=2px(p>0)的焦點的距離為4,且雙曲線的一條漸近線與拋物線的準(zhǔn)線的交點坐標(biāo)為(-2,-1),則雙曲線的焦距為________.
[答案] 2
[解析] 由解得
10、
由題意得得
又已知+a=4,故a=2,b=1,c==.
所以雙曲線的焦距2c=2.
(理)(2014·深圳調(diào)研)已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)與橢圓+=1有相同的焦點,且雙曲線C的漸近線方程為y=±2x,則雙曲線C的方程為________.
[答案] x2-=1
[解析] 易得橢圓的焦點為(-,0),(,0),
∴,∴a2=1,b2=4,
∴雙曲線C的方程為x2-=1.
三、解答題
10.(文)已知雙曲線的中心在原點,焦點F1、F2在坐標(biāo)軸上,離心率為,且過點(4,-).
(1)求雙曲線的方程;
(2)若點M(3,m)在雙曲線上,求證:·=0;
(3)在(2) 11、的條件下,求△F1MF2的面積.
[解析] (1)∵e=,
∴可設(shè)雙曲線方程為x2-y2=λ(λ≠0),
∵雙曲線過點(4,-),∴16-10=λ,即λ=6,
∴雙曲線方程為-=1.
(2)證明:法1:由(1)可知,雙曲線中a=b=,
∴c=2,
∴F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),
∴kMF1=,kMF2=,
kMF1·kMF2==,
∵點M(3,m)在雙曲線上,∴m2=3,
∴kMF1·kMF2=-1,∴MF1⊥MF2,即·=0.
法2:∵=(-2-3,-m),
=(2-3,-m),
∴·=(-2-3)×(2-3)+m2=-3+m2,
∵點M在雙曲線上,
∴ 12、9-m2=6,即m2-3=0,∴·=0.
(3)∵△F1MF2的底邊長|F1F2|=4,△F1MF2的高h(yuǎn)=|m|=,
∴S△F1MF2=6.
(理)(2013·銅陵一模)若雙曲線E:-y2=1(a>0)的離心率等于,直線y=kx-1與雙曲線E的右支交于A,B兩點.
(1)求k的取值范圍;
(2)若|AB|=6,點C是雙曲線上一點,且=m(+),求k,m的值.
[解析] (1)由得
故雙曲線E的方程為x2-y2=1.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
由
得(1-k2)x2+2kx-2=0.①
∵直線與雙曲線右支交于A,B兩點,
故
即
所以1 13、)由①得x1+x2=,x1x2=,
∴|AB|=·
=2=6,
整理得28k4-55k2+25=0,
∴k2=或k2=.
又1 14、雙曲線的離心率等于( )
A.2 B.
C. D.
[答案] B
[解析] 雙曲線與拋物線x2=8y的公共焦點F的坐標(biāo)為(0,2),由題意知(,2)在雙曲線上,于是,得a2=3,b2=1,故e==,故選B.
(理)(2013·安徽皖南八校聯(lián)考)設(shè)F1,F(xiàn)2分別是雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點,若雙曲線的右支上存在一點P,使·=0,且△F1PF2的三邊長構(gòu)成等差數(shù)列,則此雙曲線的離心率為( )
A. B.
C.2 D.5
[答案] D
[解析] 設(shè)|PF1|=m,|PF2|=n,且m>n,|F1F2|=2c,由題可知△F1PF2為直角三角形且F1F2為斜 15、邊.由雙曲線的幾何性質(zhì)和直角三角形的勾股定理得
由①③得
代入②得(2c-2a)2+(2c-4a)2=4c2,整理得c2-6ac+5a2=0,等式兩邊同時除以a2得e2-6e+5=0,解得e=5或e=1.因為雙曲線的離心率e>1,所以e=5.
12.(2014·重慶理)設(shè)F1,F(xiàn)2分別為雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點,雙曲線上存在一點P使得|PF1|+|PF2|=3b,|PF1|·|PF2|=ab,則該雙曲線的離心率為( )
A. B.
C. D.3
[答案] B
[解析] 由雙曲線的定義得||PF1|-|PF2||=2a,
又|PF1|+|PF2|=3b,所 16、以(|PF1|+|PF2|)2-(|PF1|-|PF2|)2=9b2-4a2,即4|PF1|·|PF2|=9b2-4a2,又4|PF1|·|PF2|=9ab,因此9b2-4a2=9ab,即9()2--4=0,則(+1)(-4)=0,解得=(=-舍去),則雙曲線的離心率e=.
13.(2014·湖北文)設(shè)a,b是關(guān)于t的方程t2cosθ+tsinθ=0的兩個不等實根,則過A(a,a2),B(b,b2)兩點的直線與雙曲線-=1的公共點的個數(shù)為( )
A.0 B.1
C.2 D.3
[答案] A
[解析] 關(guān)于t的方程t2cosθ+tsinθ=0的兩個不等實根為0,-t 17、anθ(tanθ≠0),∴A(0,0),B(-tanθ,tan2θ),則過A,B兩點的直線方程為y=-xtanθ,雙曲線-=1的漸近線方程為y=±xtanθ,所以直線y=-xtanθ與雙曲線沒有公共點,故選A.
14.(文)若原點O和點F(-2,0)分別為雙曲線-y2=1(a>0)的中心和左焦點,點P為雙曲線右支上的任意一點,則·的取值范圍為( )
A.[3-2,+∞) B.[3+2,+∞)
C.[-,+∞) D.[,+∞)
[答案] B
[解析] ∵a2+1=22=4,∴a2=3,
∴雙曲線方程為-y2=1.
設(shè)P點坐標(biāo)為(x,y),則=(x,y),=(x+2,y),
18、∵y2=-1,∴·=x2+2x+y2
=x2+2x+-1=x2+2x-1=(x+)2-.
又∵x≥(右支上任意一點),
∴·≥3+2.故選B.
(理)設(shè)F1、F2分別是雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點,若雙曲線右支上存在一點P滿足|PF2|=|F1F2|,且cos∠PF1F2=,則雙曲線的漸近線方程為( )
A.3x±4y=0 B.3x±5y=0
C.4x±3y=0 D.5x±4y=0
[答案] C
[解析] 在△PF1F2中,由余弦定理得,
cos∠PF1F2=
===.所以|PF1|=c.
又|PF1|-|PF2|=2a,即c-2c=2a,所以c=a. 19、
代入c2=a2+b2得=±.
因此,雙曲線的漸近線方程為4x±3y=0.
二、填空題
15.(文)(2013·湖南)設(shè)F1,F(xiàn)2是雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的兩個焦點,若在C上存在一點P,使PF1⊥PF2,且∠PF1F2=30°,則C的離心率為________.
[答案]?。?
[解析] 由已知可得,|PF1|=2ccos30°=c,|PF2|=2csin30°=c,由雙曲線的定義,可得c-c=2a,則e===+1.
(理)(2014·山東日照模擬)已知F1,F(xiàn)2為雙曲線-=1(a>0,b>0)的焦點,過F2作垂直于x軸的直線交雙曲線于點P和Q.且△F1PQ為正三角形, 20、則雙曲線的漸近線方程為________.
[答案] y=±x
[解析] 設(shè)F2(c,0)(c>0),P(c,y0),
代入雙曲線方程得y0=±,
∵PQ⊥x軸,∴|PQ|=.
在Rt△F1F2P中,∠PF1F2=30°,
∴|F1F2|=|PF2|,即2c=·.
又∵c2=a2+b2,∴b2=2a2或2a2=-3b2(舍去),
∵a>0,b>0,∴=.
故所求雙曲線的漸近線方程為y=±x.
16.P為雙曲線x2-=1右支上一點,M、N分別是圓(x+4)2+y2=4和(x-4)2+y2=1上的點,則|PM|-|PN|的最大值為________.
[答案] 5
[解析] 雙 21、曲線的兩個焦點為F1(-4,0)、F2(4,0),為兩個圓的圓心,半徑分別為r1=2,r2=1,|PM|max=|PF1|+2,|PN|min=|PF2|-1,故|PM|-|PN|的最大值為(|PF1|+2)-(|PF2|-1)=|PF1|-|PF2|+3=5.
三、解答題
17.(文)(2013·江蘇泰州質(zhì)檢)已知點N(1,2),過點N的直線交雙曲線x2-=1于A,B兩點,且=(+).
(1)求直線AB的方程;
(2)若過N的另一條直線交雙曲線于C,D兩點,且·=0,那么A,B,C,D四點是否共圓?為什么?
[解析] (1)由題意知直線AB的斜率存在.
設(shè)直線AB:y=k(x-1 22、)+2,代入x2-=1得,
(2-k2)x2-2k·(2-k)x-(2-k)2-2=0.(*)
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1,x2是方程(*)的兩根,
∴2-k2≠0且x1+x2=.
∵=(+),∴N是AB的中點,∴=1,
∴k(2-k)=-k2+2,∴k=1,∴AB的方程為y=x+1.
(2)將k=1代入方程(*)得x2-2x-3=0,
∴x=-1或x=3,
不妨設(shè)A(-1,0),B(3,4).
∵·=0,∴CD垂直平分AB.
∴CD所在直線方程為y=-(x-1)+2,即y=3-x,
代入雙曲線方程整理得x2+6x-11=0,
令C(x3,y3),D( 23、x4,y4)及CD中點M(x0,y0),
則x3+x4=-6,x3·x4=-11,
∴x0==-3,y0=6,即M(-3,6).
|CD|=|x3-x4|
==4,
|MC|=|MD|=|CD|=2,
|MA|=|MB|=2,
即A,B,C,D到M的距離相等,∴A,B,C,D四點共圓.
(理)(2014·廣東肇慶一模)設(shè)雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的一個焦點坐標(biāo)為(,0),離心率e=,A,B是雙曲線上的兩點,AB的中點為M(1,2).
(1)求雙曲線C的方程;
(2)求直線AB的方程;
(3)如果線段AB的垂直平分線與雙曲線交于C,D兩點,那么A,B,C,D四點是否 24、共圓?為什么?
[解析] (1)依題意得解得a=1.
所以b2=c2-a2=3-1=2,
故雙曲線C的方程為x2-=1.
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則有
兩式相減得(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)·(y1+y2),
由題意得x1≠x2,x1+x2=2,y1+y2=4,
所以==1,即kAB=1.
故直線AB的方程為y=x+1.
(3)假設(shè)A,B,C,D四點共圓,且圓心為P.因為AB為圓P的弦,所以圓心P在AB的垂直平分線CD上.
又CD為圓P的弦且垂直平分AB,故圓心P為CD中點M.
下面只需證CD的中點M滿足|MA|=|MB|=|MC|=| 25、MD|即可.
由得A(-1,0),B(3,4).
由此可得直線CD方程:y=-x+3.
由
得C(-3+2,6-2),D(-3-2,6+2),
所以CD的中點M(-3,6).
因為|MA|==2,|MB|==2,
|MC|==2,|MD|==2,
所以|MA|=|MB|=|MC|=|MD|,
即A,B,C,D四點在以點M(-3,6)為圓心,2為半徑的圓上.
18.(文)已知雙曲線的中心在原點,焦點在x軸上,其漸近線與圓x2+y2-10x+20=0相切.過點P(-4,0)作斜率為的直線l,交雙曲線左支于A、B兩點,交y軸于點C,且滿足|PA|·|PB|=|PC|2.
(1) 26、求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)點M為雙曲線上一動點,點N為圓x2+(y-2)2=上一動點,求|MN|的取值范圍.
[解析] (1)設(shè)雙曲線的漸近線方程為y=kx,
因為漸近線與圓(x-5)2+y2=5相切,
則=,即k=±,
所以雙曲線的漸近線方程為y=±x.
設(shè)雙曲線方程為x2-4y2=m,將y=(x+4)代入雙曲線方程中整理得,3x2+56x+112+4m=0.
所以xA+xB=-,xAxB=.
因為|PA|·|PB|=|PC|2,點P、A、B、C共線,且點P在線段AB上,則(xP-xA)(xB-xP)=(xP-xC)2,即(xB+4)(-4-xA)=16.
所以4(xA 27、+xB)+xAxB+32=0.
于是4·(-)++32=0,解得m=4.
故雙曲線方程是x2-4y2=4,即-y2=1.
(2)設(shè)點M(x,y),圓x2+(y-2)2=的圓心為D,則x2-4y2=4,點D(0,2).
所以|MD|2=x2+(y-2)2=4y2+4+(y-2)2
=5y2-4y+8=5(y-)2+≥.
所以|MD|≥,
從而|MN|≥|MD|-≥.
故|MN|的取值范圍是[,+∞).
(理)已知斜率為1的直線l與雙曲線C:-=1(a>0,b>0)相交于B、D兩點,且BD的中點為M(1,3).
(1)求C的離心率;
(2)設(shè)C的右頂點為A,右焦點為F,|DF 28、|·|BF|=17,證明:過A、B、D三點的圓與x軸相切.
[解析] (1)由題意知,l的方程為:y=x+2,
代入C的方程并化簡得,
(b2-a2)x2-4a2x-4a2-a2b2=0.
設(shè)B(x1,y1),D(x2,y2),
則x1+x2=,x1·x2=-,①
由M(1,3)為BD的中點知=1,
故×=1,
即b2=3a2,②
故c==2a,
∴C的離心率e==2.
(2)由②知,C的方程為3x2-y2=3a2,
A(a,0),F(xiàn)(2a,0),x1+x2=2,x1·x2=-<0,
故不妨設(shè)x1≤-a,x2≥a,
|BF|===a-2x1,
|FD|===2x2-a,
|BF|·|FD|=(a-2x1)(2x2-a)
=-4x1x2+2a(x1+x2)-a2=5a2+4a+8.
又|BF|·|FD|=17,故5a2+4a+8=17,
解得a=1,或a=-.
故|BD|=|x1-x2|==6.
連接MA,則由A(1,0),M(1,3)知|MA|=3,
從而MA=MB=MD,∠DAB=90°,
因此以M為圓心,MA為半徑的圓過A、B、D三點,且在點A處與x軸相切,所以過A、B、D三點的圓與x軸相切.
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