2021版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 平面解析幾何 第7講 雙曲線教學(xué)案 理 北師大版
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1、第7講 雙曲線 一、知識(shí)梳理 1.雙曲線的定義 平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離的差的絕對(duì)值等于非零常數(shù)(小于|F1F2|)的點(diǎn)的軌跡叫做雙曲線,這兩個(gè)定點(diǎn)叫做雙曲線的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離叫做雙曲線的焦距. 集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c為常數(shù)且a>0,c>0. (1)當(dāng)2a<|F1F2|時(shí),P點(diǎn)的軌跡是雙曲線. (2)當(dāng)2a=|F1F2|時(shí),P點(diǎn)的軌跡是兩條射線. (3)當(dāng)2a>|F1F2|時(shí),P點(diǎn)不存在. 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
2、 性質(zhì) 范圍 x≥a或x≤-a,y∈R y≤-a或y≥a,x∈R 對(duì)稱性 對(duì)稱軸:坐標(biāo)軸,對(duì)稱中心:原點(diǎn) 頂點(diǎn) 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(shí)虛軸 線段A1A2叫做雙曲線的實(shí)軸,它的長|A1A2|=2a;線段B1B2叫做雙曲線的虛軸,它的長|B1B2|=2b;a叫做雙曲線的實(shí)半軸長,b叫做雙曲線的虛半軸長 a、b、c的關(guān)系 c2=a2+b2(c>a>0,c>b>0) 3.等軸雙曲線及性質(zhì) (1)等軸雙曲線:實(shí)軸長和虛軸長相等的雙曲線叫做等軸雙曲線,其標(biāo)準(zhǔn)
3、方程可寫作:x2-y2=λ(λ≠0). (2)等軸雙曲線?離心率e=?兩條漸近線y=±x互相垂直. 常用結(jié)論 1.雙曲線的焦點(diǎn)到其漸近線的距離為b. 2.若P是雙曲線右支上一點(diǎn),F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為雙曲線的左、右焦點(diǎn),則|PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a. 3.同支的焦點(diǎn)弦中最短的為通徑(過焦點(diǎn)且垂直于長軸的弦),其長為,異支的弦中最短的為實(shí)軸,其長為2a. 4.設(shè)P,A,B是雙曲線上的三個(gè)不同的點(diǎn),其中A,B關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,直線PA,PB斜率存在且不為0,則直線PA與PB的斜率之積為. 5.P是雙曲線上不同于實(shí)軸兩端點(diǎn)的任意一點(diǎn),F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為雙曲線的左、右焦點(diǎn),則
4、S△PF1F2=b2·,其中θ為∠F1PF2. 二、教材衍化 1.若雙曲線-=1(a>0,b>0)的焦點(diǎn)到其漸近線的距離等于實(shí)軸長,則該雙曲線的離心率為________. 解析:由題意知焦點(diǎn)到其漸近線的距離等于實(shí)軸長,雙曲線的漸近線方程為±=0,即bx±ay=0, 所以2a==b. 又a2+b2=c2,所以5a2=c2. 所以e2==5,所以e=. 答案: 2.經(jīng)過點(diǎn)A(3,-1),且對(duì)稱軸都在坐標(biāo)軸上的等軸雙曲線方程為________. 解析:設(shè)雙曲線的方程為-=±1(a>0), 把點(diǎn)A(3,-1)代入,得a2=8(舍負(fù)), 故所求方程為-=1. 答案:-=1 3.
5、以橢圓+=1的焦點(diǎn)為頂點(diǎn),頂點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲線方程為________. 解析:設(shè)要求的雙曲線方程為-=1(a>0,b>0),由橢圓+=1,得焦點(diǎn)為(±1,0),頂點(diǎn)為(±2,0).所以雙曲線的頂點(diǎn)為(±1,0),焦點(diǎn)為(±2,0).所以a=1,c=2,所以b2=c2-a2=3,所以雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程為x2-=1. 答案:x2-=1 一、思考辨析 判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”) (1)平面內(nèi)到點(diǎn)F1(0,4),F(xiàn)2(0,-4)距離之差的絕對(duì)值等于8的點(diǎn)的軌跡是雙曲線.( ) (2)橢圓的離心率e∈(0,1),雙曲線的離心率e∈(1,+∞).( ) (3)方
6、程-=1(mn>0)表示焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線.( ) (4)等軸雙曲線的漸近線互相垂直,離心率等于.( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ 二、易錯(cuò)糾偏 (1)忽視雙曲線的定義; (2)忽視雙曲線焦點(diǎn)的位置; (3)忽視雙曲線的漸近線與離心率的關(guān)系. 1.平面內(nèi)到點(diǎn)F1(0,4),F(xiàn)2(0,-4)的距離之差等于6的點(diǎn)的軌跡是________. 解析:由|PF1|-|PF2|=6<|F1F2|=8,得a=3,又c=4,則b2=c2-a2=7,所以所求點(diǎn)的軌跡是雙曲線-=1的下支. 答案:雙曲線-=1的下支 2.坐標(biāo)原點(diǎn)為對(duì)稱中心,兩坐標(biāo)軸為對(duì)稱軸的雙曲線
7、的一條漸近線的傾斜角為,則雙曲線的離心率為________. 解析:若雙曲線的焦點(diǎn)在x軸上,設(shè)雙曲線的方程為-=1,則漸近線的方程為y=±x,由題意可得=tan =,b=a,可得c=2a,則e==2;若雙曲線的焦點(diǎn)在y軸上,設(shè)雙曲線的方程為-=1,則漸近線的方程為y=±x,由題意可得=tan =,a=b,可得c=a,則e=.綜上可得e=2或e=. 答案:2或 3.若雙曲線-=1(a>0,b>0)的一條漸近線經(jīng)過點(diǎn)(3,-4),則此雙曲線的離心率為________. 解析:由條件知y=-x過點(diǎn)(3,-4),所以=4,即3b=4a,所以9b2=16a2,所以9c2-9a2=16a2,所以2
8、5a2=9c2,所以e=. 答案: 雙曲線的定義(多維探究) 角度一 利用定義求軌跡方程 已知圓C1:(x+3)2+y2=1和圓C2:(x-3)2+y2=9,動(dòng)圓M同時(shí)與圓C1及圓C2相外切,則動(dòng)圓圓心M的軌跡方程為____________. 【解析】 如圖所示,設(shè)動(dòng)圓M與圓C1及圓C2分別外切于點(diǎn)A和點(diǎn)B.根據(jù)兩圓外切的條件,得 |MC1|-|AC1|=|MA|, |MC2|-|BC2|=|MB|, 因?yàn)閨MA|=|MB|,所以 |MC1|-|AC1|=|MC2|-|BC2|, 即|MC2|-|MC1|=|BC2|-|AC1|=2,所以點(diǎn)M到兩定
9、點(diǎn)C1、C2的距離的差是常數(shù)且小于|C1C2|=6. 又根據(jù)雙曲線的定義,得動(dòng)點(diǎn)M的軌跡為雙曲線的左支(點(diǎn)M與C2的距離大,與C1的距離小), 其中a=1,c=3,則b2=8. 故點(diǎn)M的軌跡方程為x2-=1(x≤-1). 【答案】 x2-=1(x≤-1) 角度二 利用定義解決“焦點(diǎn)三角形”問題 已知F1,F(xiàn)2為雙曲線C:x2-y2=2的左,右焦點(diǎn),點(diǎn)P在C上,|PF1|=2|PF2|,則cos∠F1PF2=________. 【解析】 由雙曲線的定義有 |PF1|-|PF2|=|PF2|=2a=2, 所以|PF1|=2|PF2|=4, 則cos∠F1PF2= ==.
10、【答案】 【遷移探究1】 (變條件)將本例中的條件“|PF1|=2|PF2|”改為“∠F1PF2=60°”,求△F1PF2的面積是多少? 解:不妨設(shè)點(diǎn)P在雙曲線的右支上,則|PF1|-|PF2|=2a=2,在△F1PF2中,由余弦定理,得 cos∠F1PF2==, 所以|PF1|·|PF2|=8, 所以S△F1PF2=|PF1|·|PF2|sin 60°=2. 【遷移探究2】 (變條件)將本例中的條件“|PF1|=2|PF2|”改為“·=0”,求△F1PF2的面積是多少? 解:不妨設(shè)點(diǎn)P在雙曲線的右支上,則 |PF1|-|PF2|=2a=2,由于·=0, 所以⊥,所以在△F
11、1PF2中,有 |PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2, 即|PF1|2+|PF2|2=16,所以|PF1|·|PF2|=4, 所以S△F1PF2=|PF1|·|PF2|=2. 角度三 利用定義求解最值問題 若雙曲線-=1的左焦點(diǎn)為F,點(diǎn)P是雙曲線右支上的動(dòng)點(diǎn),A(1,4),則|PF|+|PA|的最小值是( ) A.8 B.9 C.10 D.12 【解析】 由題意知,雙曲線-=1的左焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為(-4,0),設(shè)雙曲線的右焦點(diǎn)為B,則B(4,0),由雙曲線的定義知|PF|+|PA|=4+|PB|+|PA|≥4+|AB|=4+=4+5=9,當(dāng)且僅當(dāng)A
12、,P,B三點(diǎn)共線且P在A,B之間時(shí)取等號(hào). 所以|PF|+|PA|的最小值為9. 【答案】 B 雙曲線定義的應(yīng)用 (1)判定滿足某條件的平面內(nèi)動(dòng)點(diǎn)的軌跡是否為雙曲線,進(jìn)而根據(jù)要求可求出曲線方程. (2)在“焦點(diǎn)三角形”中,常利用正弦定理、余弦定理,經(jīng)常結(jié)合||PF1|-|PF2||=2a,運(yùn)用平方的方法,建立|PF1|與|PF2|的關(guān)系. [提醒] 在應(yīng)用雙曲線定義時(shí),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. 1.(2020·河南非凡聯(lián)盟4月聯(lián)考)已知雙曲線C:-=1(a>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,一條漸
13、近線與直線4x+3y=0垂直,點(diǎn)M在C上,且|MF2|=6,則|MF1|=( ) A.2或14 B.2 C.14 D.2或10 解析:選C.由題意知=,故a=4,則c=5.由|MF2|=6<a+c=9,知點(diǎn)M在C的右支上,由雙曲線的定義知|MF1|-|MF2|=2a=8,所以|MF1|=14. 2.(2020·河北廊坊省級(jí)示范學(xué)校聯(lián)考)設(shè)F1,F(xiàn)2分別為雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),過F1的直線交雙曲線C的左支于A,B兩點(diǎn),且|AF2|=3,|BF2|=5,|AB|=4,則△BF1F2的面積為________. 解析:因?yàn)閨AF2|=3,|BF2|=5, |
14、AF2|-|AF1|=2a,|BF2|-|BF1|=2a, 所以|AF2|+|BF2|-|AB|=4a=3+5-4=4, 所以a=1,所以|BF1|=3,又|AF2|2+|AB|2=|BF2|2, 所以∠F2AB=90°,所以sin B=, 所以S△BF1F2=×5×3×sin B=×5×3×=. 答案: 雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程(師生共研) (1)(一題多解)與橢圓+y2=1共焦點(diǎn)且過點(diǎn)P(2,1)的雙曲線方程是( ) A.-y2=1 B.-y2=1 C.-=1 D.x2-=1 (2)(一題多解)若雙曲線的漸近線方程為y=±x,且經(jīng)過點(diǎn)(4,),則雙曲
15、線的方程為________. 【解析】 (1)法一:橢圓+y2=1的焦點(diǎn)坐標(biāo)是(±,0).設(shè)雙曲線方程為-=1(a>0,b>0),所以-=1,a2+b2=3,解得a2=2,b2=1,所以所求雙曲線方程是-y2=1. 法二:設(shè)所求雙曲線方程為+=1(1<λ<4),將點(diǎn)P(2,1)的坐標(biāo)代入可得+=1,解得λ=2(λ=-2舍去),所以所求雙曲線方程為-y2=1. (2)法一:因?yàn)殡p曲線的漸近線方程為y=±x, 所以可設(shè)雙曲線的方程為x2-4y2=λ(λ≠0). 因?yàn)殡p曲線過點(diǎn)(4,),所以λ=16-4×()2=4, 所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-y2=1. 法二:因?yàn)闈u近線y=x過點(diǎn)(4,
16、2),而<2, 所以點(diǎn)(4,)在漸近線y=x的下方,在y=-x的上方(如圖). 所以雙曲線的焦點(diǎn)在x軸上,故可設(shè)雙曲線方程為-=1(a>0,b>0). 由已知條件可得解得 所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-y2=1. 【答案】 (1)B (2)-y2=1 (1)求雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程的答題模板 (2)利用待定系數(shù)法求雙曲線方程的常用方法 ①與雙曲線-=1共漸近線的方程可設(shè)為-=λ(λ≠0); ②若雙曲線的漸近線方程為y=±x,則雙曲線的方程可設(shè)為-=λ(λ≠0); ③若雙曲線過兩個(gè)已知點(diǎn),則雙曲線的方程可設(shè)為+=1(mn<0)或mx2+ny2=1(mn<0). 1.(
17、2020·安陽模擬)過雙曲線-=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn)F(c,0)作其漸近線y=x的垂線,垂足為M,若S△OMF=4(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),則雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為( ) A.-=1 B.-=1 C.-=1 D.-=1 解析:選C.由題意易得解得 所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-=1,故選C. 2.過雙曲線C:-=1的右頂點(diǎn)作x軸的垂線,與C的一條漸近線相交于點(diǎn)A.若以C的右焦點(diǎn)F為圓心、半徑為4的圓經(jīng)過A,O兩點(diǎn)(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),則雙曲線C的方程為( ) A.-=1 B.-=1 C.-=1 D.-=1 解析:選A.因?yàn)闈u近線y=x與直線x=a交于點(diǎn)A(a,b),c=4且=4,
18、解得a2=4,b2=12,因此雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-=1. 3.經(jīng)過點(diǎn)P(3,2),Q(-6,7)的雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為________. 解析:設(shè)雙曲線的方程為mx2+ny2=1(mn<0),因?yàn)樗箅p曲線經(jīng)過點(diǎn)P(3,2),Q(-6,7),所以解得故所求雙曲線方程為-=1. 答案:-=1 雙曲線的幾何性質(zhì)(多維探究) 角度一 求雙曲線的焦點(diǎn)(距)、實(shí)、虛軸長 已知離心率為的雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,M是雙曲線C的一條漸近線上的點(diǎn),且OM⊥MF2,O為坐標(biāo)原點(diǎn),若S△OMF2=16,則雙曲線的實(shí)軸長是( ) A.32 B.
19、16 C.84 D.4 【解析】 由題意知F2(c,0),不妨令點(diǎn)M在漸近線y=x上,由題意可知|F2M|==b,所以|OM|==a.由S△OMF2=16,可得ab=16,即ab=32,又a2+b2=c2,=,所以a=8,b=4,c=4,所以雙曲線C的實(shí)軸長為16.故選B. 【答案】 B 角度二 求雙曲線的漸近線方程 (1)(2020·福建廈門一模)已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的一個(gè)焦點(diǎn)為F,點(diǎn)A,B是C的一條漸近線上關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn),以AB為直徑的圓過F且交C的左支于M,N兩點(diǎn),若|MN|=2,△ABF的面積為8,則C的漸近線方程為( ) A.y=±x B.y
20、=±x C.y=±2x D.y=±x (2)過雙曲線-=1(a>0,b>0)的左焦點(diǎn)F作圓O:x2+y2=a2的兩條切線,切點(diǎn)為A,B,雙曲線的左頂點(diǎn)為C,若∠ACB=120°,則雙曲線的漸近線方程為( ) A.y=±x B.y=±x C.y=±x D.y=±x 【解析】 (1)設(shè)雙曲線的另一個(gè)焦點(diǎn)為F′,由雙曲線的對(duì)稱性,可得四邊形AFBF′是矩形, 所以S△ABF=S△ABF′, 即bc=8, 由可得y=±, 則|MN|==2,即b2=c, 所以b=2,c=4, 所以a==2, 所以C的漸近線方程為y=±x, 故選B. (2)如圖所示,連接OA,OB,
21、 設(shè)雙曲線-=1(a>0,b>0)的焦距為2c(c>0),則C(-a,0),F(xiàn)(-c,0). 由雙曲線和圓的對(duì)稱性知,點(diǎn)A與點(diǎn)B關(guān)于x軸對(duì)稱,則∠ACO=∠BCO=∠ACB=×120°=60°. 因?yàn)閨OA|=|OC|=a,所以△ACO為等邊三角形,所以∠AOC=60°. 因?yàn)镕A與圓O相切于點(diǎn)A,所以O(shè)A⊥FA, 在Rt△AOF中,∠AFO=90°-∠AOF=90°-60°=30°,所以|OF|=2|OA|,即c=2a, 所以b===a, 故雙曲線-=1(a>0,b>0)的漸近線方程為 y=±x,即y=±x. 【答案】 (1)B (2)A 角度三 求雙曲線的離心率(或范
22、圍) (2019·高考全國卷Ⅱ)設(shè)F為雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),以O(shè)F為直徑的圓與圓x2+y2=a2交于 P,Q兩點(diǎn).若|PQ|=|OF|,則C的離心率為( ) A. B. C.2 D. 【解析】 如圖,由題意,知以O(shè)F為直徑的圓的方程為+y2=①,將x2+y2=a2記為②式,①-②得x=,則以O(shè)F為直徑的圓與圓x2+y2=a2的相交弦所在直線的方程為x=,所以|PQ|=2.由|PQ|=|OF|,得2=c,整理得c4-4a2c2+4a4=0,即e4-4e2+4=0,解得e=,故選A. 【答案】 A 與雙曲線幾何性質(zhì)有關(guān)問題的解題策略
23、 (1)求雙曲線的離心率(或范圍):依據(jù)題設(shè)條件,將問題轉(zhuǎn)化為關(guān)于a,c的等式(或不等式),解方程(或不等式)即可求得. (2)求雙曲線的漸近線方程:依據(jù)題設(shè)條件,求雙曲線中a,b的值或a與b的比值,進(jìn)而得出雙曲線的漸近線方程. (3)求雙曲線方程:依據(jù)題設(shè)條件,求出a,b的值或依據(jù)雙曲線的定義,即可求雙曲線的方程. (4)求雙曲線焦點(diǎn)(焦距)、實(shí)虛軸的長:依題設(shè)條件及a,b,c之間的關(guān)系求解. 1.(2019·高考全國卷Ⅲ)雙曲線C:-=1的右焦點(diǎn)為F,點(diǎn)P在C的一條漸近線上,O為坐標(biāo)原點(diǎn).若|PO|=|PF|,則△PFO的面積為( ) A. B. C.2 D.3
24、 解析:選A.不妨設(shè)點(diǎn)P在第一象限,根據(jù)題意可知c2=6,所以|OF|=. 又tan∠POF==,所以等腰三角形POF的高h(yuǎn)=×=,所以S△PFO=××=. 2.(2020·廣東汕尾一模)已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0),F(xiàn)是雙曲線C的右焦點(diǎn),A是雙曲線C的右頂點(diǎn),過F作x軸的垂線,交雙曲線于M,N兩點(diǎn).若tan∠MAN=-,則雙曲線C的離心率為( ) A.3 B.2 C. D. 解析:選B.由題意可知 tan∠MAN=-=, 解得tan∠MAF=3, 可得=3,可得c2+2a2-3ac=0,e2+2-3e=0, 因?yàn)閑>1,所以解得e=2. 故選B.
25、[基礎(chǔ)題組練] 1.“k<9”是“方程+=1表示雙曲線”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 解析:選A.因?yàn)榉匠蹋?表示雙曲線,所以(25-k)(k-9)<0,所以k<9或k>25, 所以“k<9”是“方程+=1表示雙曲線”的充分不必要條件,故選A. 2.雙曲線-=1(a>0,b>0)的離心率為,則其漸近線方程為( ) A.y=±x B.y=±x C.y=±x D.y=±x 解析:選A.法一:由題意知,e==,所以c=a,所以b==a,所以=,所以該雙曲線的漸近線方程為y=±x=±x,故選A. 法二
26、:由e===,得=,所以該雙曲線的漸近線方程為y=±x=±x,故選A. 3.(2020·廣東揭陽一模)過雙曲線-=1(a>0,b>0)的兩焦點(diǎn)且與x軸垂直的直線與雙曲線的四個(gè)交點(diǎn)組成一個(gè)正方形,則該雙曲線的離心率為( ) A.-1 B. C. D.2 解析:選B.將x=±c代入雙曲線的方程得y2=?y=±,則2c=,即有ac=b2=c2-a2,由e=,可得e2-e-1=0,解得e=(舍負(fù)).故選B. 4.設(shè)雙曲線-=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn)是F,左、右頂點(diǎn)分別是A1,A2,過F作A1A2的垂線與雙曲線交于B,C兩點(diǎn).若A1B⊥A2C,則該雙曲線的漸近線方程為( ) A.
27、y=±x B.y=±x C.y=±x D.y=±x 解析:選C. 如圖,不妨令B在x軸上方,因?yàn)锽C過右焦點(diǎn)F(c,0),且垂直于x軸,所以可求得B,C兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為,.又A1,A2的坐標(biāo)分別為(-a,0),(a,0). 所以=,=. 因?yàn)锳1B⊥A2C,所以·=0, 即(c+a)(c-a)-·=0, 即c2-a2-=0, 所以b2-=0,故=1,即=1. 又雙曲線的漸近線的斜率為±, 故該雙曲線的漸近線的方程為y=±x. 5.(2020·河北衡水三模)過雙曲線-=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn)F(,0)作斜率為k(k<-1)的直線與雙曲線過第一象限的漸近線垂直,
28、且垂足為A,交另一條漸近線于點(diǎn)B,若S△BOF=(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),則k的值為( ) A.- B.-2 C.- D.- 解析:選B.由題意得雙曲線過第一象限的漸近線方程為y=-x,過第二象限的漸近線的方程為y=x,直線FB的方程為y=k(x-),聯(lián)立方程得?x=,所以y=,所以S△BOF=|OF|×|yB|=××=. 令=,得k=-2或k=(舍).故選B. 6.(2020·黃山模擬)過雙曲線E:-=1(a>0,b>0)的左焦點(diǎn)(-,0),作圓(x-)2+y2=4的切線,切點(diǎn)在雙曲線E上,則E的離心率等于( ) A.2 B. C. D. 解析:選B.設(shè)圓的圓心為G,雙曲
29、線的左焦點(diǎn)為F.由圓的方程(x-)2+y2=4,知圓心坐標(biāo)為G(,0),半徑R=2,則FG=2. 設(shè)切點(diǎn)為P, 則GP⊥FP,PG=2,PF=2+2a, 由|PF|2+|PG|2=|FG|2, 即(2+2a)2+4=20, 即(2+2a)2=16,得2+2a=4,a=1,又c=, 所以雙曲線的離心率e==,故選B. 7.設(shè)F為雙曲線-=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn),若線段OF的垂直平分線與雙曲線的漸近線在第一象限內(nèi)的交點(diǎn)到另一條漸近線的距離為|OF|,則雙曲線的離心率為( ) A.2 B. C.2 D.3 解析:選B.雙曲線-=1(a>0,b>0)的漸近線方程為y=±
30、x,線段OF的垂直平分線為直線x=,將x=代入y=x,則y=,則交點(diǎn)坐標(biāo)為, 點(diǎn)到直線y=-x,即bx+ay=0的距離d==|OF|=,得c=2b=2,即4a2=3c2, 所以雙曲線的離心率e==,故選B. 8.已知雙曲線C:-y2=1,O為坐標(biāo)原點(diǎn),F(xiàn)為C的右焦點(diǎn),過F的直線與C的兩條漸近線的交點(diǎn)分別為M,N.若△OMN為直角三角形,則|MN|=( ) A. B.3 C.2 D.4 解析:選B.因?yàn)殡p曲線-y2=1的漸近線方程為y=±x,所以∠MON=60°.不妨設(shè)過點(diǎn)F的直線與直線y=x交于點(diǎn)M,由△OMN為直角三角形,不妨設(shè)∠OMN=90°,則∠MFO=60°,又直線M
31、N過點(diǎn)F(2,0),所以直線MN的方程為y=-(x-2), 由得所以M,所以|OM|==,所以|MN|=|OM|=3,故選B. 9.(2020·湛江模擬)設(shè)F為雙曲線E:-=1(a,b>0)的右焦點(diǎn),過E的右頂點(diǎn)作x軸的垂線與E的漸近線相交于A,B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),四邊形OAFB為菱形,圓x2+y2=c2(c2=a2+b2)與E在第一象限的交點(diǎn)是P,且|PF|=-1,則雙曲線E的方程是( ) A.-=1 B.-=1 C.-y2=1 D.x2-=1 解析:選D.雙曲線E:-=1的漸近線方程為y=±x, 因?yàn)樗倪呅蜲AFB為菱形, 所以對(duì)角線互相垂直平分,所以c=2a,∠AO
32、F=60°, 所以=. 則有 解得P. 因?yàn)閨PF|=-1, 所以+=(-1)2,解得a=1, 則b=, 故雙曲線E的方程為x2-=1. 故選D. 10.已知雙曲線-=1(b>0)的左頂點(diǎn)為A,虛軸長為8,右焦點(diǎn)為F,且⊙F與雙曲線的漸近線相切,若過點(diǎn)A作⊙F的兩條切線,切點(diǎn)分別為M,N,則|MN|=( ) A.8 B.4 C.2 D.4 解析:選D.因?yàn)殡p曲線-=1(b>0)的虛軸長為8, 所以2b=8,解得b=4, 因?yàn)閍=3, 所以雙曲線的漸近線方程為y=±x,c2=a2+b2=25,A(-3,0),所以c=5,所以F(5,0), 因?yàn)椤袴與
33、雙曲線的漸近線相切, 所以⊙F的半徑為=4, 所以|MF|=4, 因?yàn)閨AF|=a+c=3+5=8, 所以|AM|==4, 因?yàn)镾四邊形AMFN=2×|AM|·|MF|=|AF|·|MN|, 所以2××4×4=×8|MN|, 解得|MN|=4,故選D. 11.(2020·開封模擬)過雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn)F作圓x2+y2=a2的切線FM(切點(diǎn)為M),交y軸于點(diǎn)P,若=2,則雙曲線的離心率為( ) A. B. C. D.2 解析:選B.設(shè)P(0,3m),由=2,可得點(diǎn)M的坐標(biāo)為,因?yàn)镺M⊥PF,所以·=-1,所以m2=c2,所以M,由|OM|2+|
34、MF|2=|OF|2,|OM|=a,|OF|=c得,a2++=c2,a2=c2,所以e==,故選B. 12.過雙曲線-=1(a>0,b>0)的左焦點(diǎn)且垂直于x軸的直線與雙曲線交于A,B兩點(diǎn),D為虛軸上的一個(gè)端點(diǎn),且△ABD為鈍角三角形,則此雙曲線離心率的取值范圍為( ) A.(1,) B.(,) C.(,2) D.(1,)∪(,+∞) 解析:選D.設(shè)雙曲線:-=1(a>0,b>0)的左焦點(diǎn)為F1(-c,0), 令x=-c,可得y=±,可設(shè)A,B. 又設(shè)D(0,b),可得=,=, =,=. 由△ABD為鈍角三角形,可得∠DAB為鈍角或∠ADB為鈍角. 當(dāng)∠DAB為鈍角時(shí),
35、可得·<0,即為0-·<0,化為a>b,即有a2>b2=c2-a2.可得c2<2a2,即e=<.又e>1,可得1
36、1(a>0,b>0)的左焦點(diǎn)F1作圓x2+y2=a2的切線交雙曲線的右支于點(diǎn)P,且切點(diǎn)為T,已知O為坐標(biāo)原點(diǎn),M為線段PF1的中點(diǎn)(點(diǎn)M在切點(diǎn)T的右側(cè)),若△OTM的周長為4a,則雙曲線的漸近線方程為________. 解析:連接OT,則OT⊥F1T, 在直角三角形OTF1中,|F1T|===b. 設(shè)雙曲線的右焦點(diǎn)為F2,連接PF2,M為線段F1P的中點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn), 所以O(shè)M=PF2, 所以|MO|-|MT|=|PF2|- =(|PF2|-|PF1|)+b=×(-2a)+b=b-a. 又|MO|+|MT|+|TO|=4a,即|MO|+|MT|=3a, 故|MO|=,|MT|
37、=,
由勾股定理可得a2+=,即=,
所以漸近線方程為y=±x.
答案:y=±x
15.已知M(x0,y0)是雙曲線C:-y2=1上的一點(diǎn),F(xiàn)1,F(xiàn)2是雙曲線C的兩個(gè)焦點(diǎn).若·<0,則y0的取值范圍是________.
解析:由題意知a=,b=1,c=,
設(shè)F1(-,0),F(xiàn)2(,0),
則=(--x0,-y0),=(-x0,-y0).
因?yàn)椤?0,
所以(--x0)(-x0)+y<0,
即x-3+y<0.
因?yàn)辄c(diǎn)M(x0,y0)在雙曲線C上,
所以-y=1,即x=2+2y,
所以2+2y-3+y<0,所以- 38、=1(a>0,b>0)的左、右兩個(gè)焦點(diǎn),若直線y=x與雙曲線C交于P,Q兩點(diǎn),且四邊形PF1QF2為矩形,則雙曲線的離心率為________.
解析:由題意可得,矩形的對(duì)角線長相等,將直線y=x代入雙曲線C方程,可得x=±,所以·=c,所以2a2b2=c2(b2-a2),即2(e2-1)=e4-2e2,所以e4-4e2+2=0.因?yàn)閑>1,所以e2=2+,所以e=.
答案:
[綜合題組練]
1.過雙曲線-=1(a>0,b>0)的左焦點(diǎn)F(-c,0)作圓O:x2+y2=a2的切線,切點(diǎn)為E,延長FE交雙曲線于點(diǎn)P,若E為線段FP的中點(diǎn),則雙曲線的離心率為( )
A. B.
C 39、.+1 D.
解析:選A.
法一:如圖所示,不妨設(shè)E在x軸上方,F(xiàn)′為雙曲線的右焦點(diǎn),連接OE,PF′,
因?yàn)镻F是圓O的切線,所以O(shè)E⊥PE,又E,O分別為PF,F(xiàn)F′的中點(diǎn),所以|OE|=|PF′|,又|OE|=a,所以|PF′|=2a,根據(jù)雙曲線的性質(zhì),|PF|-|PF′|=2a,所以|PF|=4a,所以|EF|=2a,在Rt△OEF中,|OE|2+|EF|2=|OF|2,即a2+4a2=c2,所以e=,故選A.
法二:連接OE,因?yàn)閨OF|=c,|OE|=a,OE⊥EF,所以|EF|=b,設(shè)F′為雙曲線的右焦點(diǎn),連接PF′,因?yàn)镺,E分別為線段FF′,F(xiàn)P的中點(diǎn),所以|PF| 40、=2b,|PF′|=2a,所以|PF|-|PF′|=2a,所以b=2a,所以e==.
2.(2020·漢中模擬)設(shè)F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0)是雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左,右焦點(diǎn),點(diǎn)P是C右支上異于頂點(diǎn)的任意一點(diǎn),PQ是∠F1PF2的平分線,過點(diǎn)F1作PQ的垂線,垂足為Q,O為坐標(biāo)原點(diǎn),則|OQ|( )
A.為定值a
B.為定值b
C.為定值c
D.不確定,隨P點(diǎn)位置變化而變化
解析:選A.延長F1Q,PF2交于點(diǎn)M,則三角形PF1M為等腰三角形,可得Q為F1M的中點(diǎn),由雙曲線的定義可得|PF1|-|PF2|=|F2M|=2a,由三角形中位線定理可得|OQ|=|F 41、2M|=a,故選A.
3.以橢圓+=1的頂點(diǎn)為焦點(diǎn),焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的雙曲線C,其左、右焦點(diǎn)分別是F1,F(xiàn)2.已知點(diǎn)M的坐標(biāo)為(2,1),雙曲線C上的點(diǎn)P(x0,y0)(x0>0,y0>0)滿足=,則S△PMF1-S△PMF2=( )
A.2 B.4
C.1 D.-1
解析:選A.由題意,知雙曲線方程為-=1,|PF1|-|PF2|=4,由=,可得=,即F1M平分∠PF1F2.
又結(jié)合平面幾何知識(shí)可得,△F1PF2的內(nèi)心在直線x=2上,所以點(diǎn)M(2,1)就是△F1PF2的內(nèi)心.
故S△PMF1-S△PMF2=×(|PF1|-|PF2|)×1=×4×1=2.
4.(2019·高 42、考全國卷Ⅰ)已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,過F1的直線與C的兩條漸近線分別交于A,B兩點(diǎn).若=,·=0,則C的離心率為________.
解析:通解:因?yàn)椤ぃ?,所以F1B⊥F2B,如圖.
所以|OF1|=|OB|,所以∠BF1O=∠F1BO,所以∠BOF2=2∠BF1O.因?yàn)椋剑渣c(diǎn)A為F1B的中點(diǎn),又點(diǎn)O為F1F2的中點(diǎn),所以O(shè)A∥BF2,所以F1B⊥OA,因?yàn)橹本€OA,OB為雙曲線C的兩條漸近線,所以tan ∠BF1O=,tan ∠BOF2=.因?yàn)閠an ∠BOF2=tan(2∠BF1O),所以=,所以b2=3a2,所以c2-a2=3a2, 43、即2a=c,所以雙曲線的離心率e==2.
優(yōu)解:因?yàn)椤ぃ?,所以F1B⊥F2B,
在Rt△F1BF2中,|OB|=|OF2|,所以∠OBF2=∠OF2B,又=,所以A為F1B的中點(diǎn),所以O(shè)A∥F2B,所以∠F1OA=∠OF2B.又∠F1OA=∠BOF2,所以△OBF2為等邊三角形.由F2(c,0)可得B,因?yàn)辄c(diǎn)B在直線y=x上,所以c=·,所以=,所以e==2.
答案:2
5.已知雙曲線C:-y2=1,直線l:y=kx+m與雙曲線C相交于A,B兩點(diǎn)(A,B均異于左、右頂點(diǎn)),且以線段AB為直徑的圓過雙曲線C的左頂點(diǎn)D,則直線l所過定點(diǎn)為________.
解析:設(shè)A(x1,y1),B 44、(x2,y2),
聯(lián)立
得(1-4k2)x2-8kmx-4(m2+1)=0,
所以Δ=64m2k2+16(1-4k2)(m2+1)>0,x1+x2=>0,x1x2=<0,所以y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2=.
因?yàn)橐跃€段AB為直徑的圓過雙曲線C的左頂點(diǎn)D(-2,0),所以kAD·kBD=-1,
即·=-1,
所以y1y2+x1x2+2(x1+x2)+4=0,
即+++4=0,
所以3m2-16mk+20k2=0,解得m=2k或m=.
當(dāng)m=2k時(shí),l的方程為y=k(x+2),直線過定點(diǎn)(-2,0),與已知矛盾;
當(dāng)m=時(shí),l的 45、方程為y=k,直線過定點(diǎn),經(jīng)檢驗(yàn)符合已知條件.
故直線l過定點(diǎn).
答案:
6.已知P為雙曲線C:-=1(a>0,b>0)右支上的任意一點(diǎn),經(jīng)過點(diǎn)P的直線與雙曲線C的兩條漸近線分別相交于A,B兩點(diǎn).若點(diǎn)A,B分別位于第一、四象限,O為坐標(biāo)原點(diǎn),當(dāng)=時(shí),△AOB的面積為2b,則雙曲線C的實(shí)軸長為________.
解析:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),P(x,y),由=,得(x-x1,y-y1)=(x2-x,y2-y),
則x=x1+x2,y=y(tǒng)1+y2,
所以-=1.
由題意知A在直線y=x上,B在y=-x上,則y1=x1,y2=-x2.
所以-=1,即b2(x1+x2)2-a2(x1-x2)2=a2b2,
化簡得:a2=x1x2,
由漸近線的對(duì)稱性可得sin∠AOB=sin 2∠AOx
====.
所以△AOB的面積為|OA||OB|sin∠AOB=··sin∠AOB
=··
=x1x2···
=a2··[1+()2]=ab=2b,解得a=.所以雙曲線C的實(shí)軸長為.
答案:
26
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