- 双曲线
- 共4042题
已知定点A(﹣1,0),F(2,0),定直线l:x=,不在x轴上的动点P与点F的距离是它到直线l的距离的2倍.设点P的轨迹为E,过点F的直线交E于B、C两点,直线AB、AC分别交l于点M、N.
(Ⅰ)求E的方程;
(Ⅱ)试判断以线段MN为直径的圆是否过点F,并说明理由.
正确答案
解:(I)设P(x,y),则化简得x2﹣
=1(y≠0);
(II)①当直线BC与x轴不垂直时,设BC的方程为y=k(x﹣2)(k≠0)
与双曲线x2﹣=1联立消去y得
(3﹣k2)x2+4k2x﹣(4k2+3)=0
由题意知3﹣k2≠0且△>0
设B(x1,y1),C(x2,y2),则
y1y2=k2(x1﹣2)(x2﹣2)=k2[x1x2﹣2(x1+x2)+4]=k2(+4)=
因为x1、x2≠﹣1
所以直线AB的方程为y=(x+1)
因此M点的坐标为()
,
同理可得
因此=
=0
②当直线BC与x轴垂直时,直线方程为x=2,则B(2,3),C(2,﹣3)
AB的方程为y=x+1,
因此M点的坐标为(),
同理可得
因此=0
综上=0,即FM⊥FN
故以线段MN为直径的圆经过点F.
已知双曲线C:的两个焦点为M(-2,0),N(2,0),点P(3,
)在曲线C上,
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)记O为坐标原点,过点Q(0,2)的直线l与双曲线C相交于不同的两点E、F,若△OEF的面积为2,求直线l的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)依题意,由a2+b2=4,得双曲线方程为(0<a2<4),
将点(3,)代入上式,
得,解得a2=18(舍去)或a2=2,
故所求双曲线方程为。
(Ⅱ)依题意,可设直线l的方程为y=kx+2,
代入双曲线C的方程并整理,得(1-k2)x2-4kx-6=0,
∵直线l与双曲线C相交于不同的两点E、F,
∴,
∴k∈,
设E(x1,y1),F(x2,y2),则由①式得x1+x2=,
于是|EF|=
=,
而原点O到直线l的距离d=,
∴SΔOEF=,
若SΔOEF=2,即
,
解得k=±,满足②,
故满足条件的直线l有两条,其方程分别为y=。
双曲线,一焦点到其相应准线的距离为
,过点A(0,-b),B(a,0)的直线与原点的距离为
。
(1)求该双曲线的方程;
(2)是否存在直线与双曲线交于相异两点C,D,使得C,D两点都在以A为圆心的同一个圆上,若存在,求出直线方程;若不存在说明理由。
正确答案
解:(1)因为焦点到其相应准线的距离为,所以,
,
又因为过点A(0,-b)B(a,0)的直线与原点的距离为,
可设直线方程为,
由点到直线的距离公式得,
解得:,b=1,
所以双曲线方程为。
(2)假设存在直线与双曲线交于相异两点C,D,使得C,D两点都在以A为圆心的同一个圆上,
则,化简,得
,
所以,,
因为C,D两点都在以A为圆心的同一个圆上;所以有|AC|=|AD|,
所以直线CD的中点坐标为,
因为AM⊥CD,
所以,解得
,
所以,直线的方程为。
已知定点A(1,0),定直线l:x=5,动点M(x,y)
(1)若M到点A的距离与M到直线l的距离之比为,试求M的轨迹曲线C1的方程;
(2)若曲线C2是以C1的焦点为顶点,且以C1的顶点为焦点,试求曲线C2的方程;
(3)是否存在过点F(,0)的直线m,使其与曲线C2交得弦|PQ|长度为8呢?
若存在,则求出直线m的方程;若不存在,试说明理由.
正确答案
(1)∵定点A(1,0),定直线l:x=5,
动点M(x,y),M到点A的距离与M到直线l的距离之比为,
∴根据椭圆定义:M的轨迹为椭圆,其中c=1,e==
,
∴a=∴b=
=2∴则C1轨迹方程为:
.
(2)∵C1轨迹方程为:,
∴C1的焦点为:(1,0),(﹣1,0),
C1的顶点为:(,0),(﹣
,0)
由题意可知:C2为双曲线则a′=1,c'=,则b′=
=2,
∴C2轨迹方程为:x2﹣=1.
(3)当直线m的斜率不存在时,m的方程为:x=,
它与C2:x2﹣=1交于P(
,﹣4)和Q(
),得到得弦|PQ|=8.
当直线m的斜率存在时,m的方程为y=k(x﹣),联立方程组
,
消去y,整理得,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
,∴弦|PQ|长度为8,
∴=8,解得k=
,
∴直线m的方程为x=或y=
(x﹣
).
已知两定点F1(-,0),F2(
,0),满足条件
=2的点P的轨迹是曲线E,直线y=kx-1与曲线E交于A、B两点,
(Ⅰ)求k的取值范围;
(Ⅱ)如果,且曲线E上存在点C,使
,求m的值和△ABC的面积S。
正确答案
解:(Ⅰ)由双曲线的定义可知,曲线E是以为焦点的双曲线的左支,
且,易知b=1,
故曲线E的方程为,
设,由题意建立方程组
,
消去y,得,
又已知直线与双曲线左支交于两点A,B,
有,解得
,
(Ⅱ)∵
,
依题意得,
整理后得,
∴,
但,
∴,
故直线AB的方程为,
设,由已知
,得
,
∴,
又,
∴点,
将点C的坐标代入曲线E的方程,得,得m=±4,
但当m=-4时,所得的点在双曲线的右支上,不合题意;
∴m=4,点C的坐标为,
C到AB的距离为,
∴△ABC的面积。
已知点A(﹣1,0),B(1,0),动点P(x,y)满足:PA与PB的斜率之积为3.设动点P的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
(2)记点F(﹣2,0),曲线E上的任意一点C(x1,y1)满足:x1<﹣1,x1≠﹣2且y1>0.
①求证:∠CFB=2∠CBF;
②设过点C的直线x=my+b与轨迹E相交于另一点D(x2,y2)(x2<﹣1,y2<0),若∠FCB与∠FDB互补,证明代数式3m2﹣4b的值为定值,并求出此定值.
正确答案
解:(1)∵点A(﹣1,0),B(1,0),动点P(x,y),
∴ ,
,
∵PA与PB的斜率之积为3,
∴ ,x≠±1,
∴ .
(2)①设∠CFB=α,∠CBF=β,β为锐角,
则tanα= ,tanβ=
,
,
∴tan2β= =
=
=tanα.
②由题意C(x1,y1),y1>0,D(x2,y2),y2<0,
联立 ,得(3m2﹣1)y2+6mby+3b2﹣3=0,
则△=12(b2+3m2﹣1)>0, ,
,
∵k= ,∴
,∴3m2﹣1<0,
故 ,
设∠DFB=γ,∠DBF=θ,
∵ ,tan
,
,
∴tan2θ= =
=﹣
=tanγ,
∵2θ∈(0,π),γ∈(0,π),
∴γ=2θ,即∠DFB=2∠DBF,
∵α,2β∈(0,π),
∴由(2)①得α=2β,即∠CFB=2∠CBF,
又∠DFB=2∠DBF,
∴∠FCB与∠FDB互补,即∠FCB+∠FDB=π,
∴2π﹣3∠CBF﹣3∠DBF=π,则 ,
由到角公式,得 =
, ∴
=
,
即 ,
∴3m2﹣1=4b+4,
∴3m2﹣4b=5(定值).
已知椭圆C1的方程为,双曲线C2的左、右焦点分别是C1的左、右顶点,而C2的左、右顶点分别是C1的左、右焦点。
(1)求双曲线C2的方程;
(2)若直线l:y=kx+与双曲线C2恒有两个不同的交点A和B,且
>2(其中O为原点),求k的取值范围。
正确答案
解:(1)设双曲线C2的方程为
则a2=4-1=3,c2=4,
再由a2+b2=c2,得b2=1,
故C2的方程为。
(2)将代入
得(1-3k2)x2-6kx-9=0
由直线l与双曲线C2交于不同的两点,得
∴且k2<1 ①
设A(x1,y1),B(x2,y2)
则
∴x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+)(kx2+
)
=(k2+1)x1x2+k(x1+x2)+2=
又∵
得x1x2+y1y2>2
∴,即
解得 ②
由①②得
故k的取值范围为。
如图,动点M到两定点A(-1,0)、B(2,0)构成△MAB,且∠MBA=2∠MAB,设动点M的轨迹为C。
(1)求轨迹C的方程;
(2)设直线y=-2x+m与y轴交于点P,与轨迹C相交于点Q、R,且|PQ|<|PR|,求的取值范围。
正确答案
解:(1)设M的坐标为(x,y),显然有x>0,且y≠0 当∠MBA=90°时,点M的坐标为(2,±3)
当∠MBA≠90°时,x≠2,
由∠MBA=2∠MAB有tan∠MBA= ,
化简可得3x2-y2-3=0 而
点(2,±3)在曲线3x2-y2-3=0上
综上可知,轨迹C的方程为3x2-y2-3=0(x>1);
(2)直线y=-2x+m与3x2-y2-3=0(x>1)联立,
消元可得x2-4mx+m2+3=0①
∴①有两根且均在(1,+∞)内
设f(x)=x2-4mx+m2+3,
∴,
∴m>1,m≠2
设Q,R的坐标分别为(xQ,yQ),(xR,yR),
∵|PQ|<|PR|,
xR=2m+,xQ=2m-
,
∴=
=
∵m>1,且m≠2
∴,且
∴,且
∴的取值范围是(1,7)∪(7,7+4
)。
已知双曲线C:=1(a>0,b>0)的离心率为
,右准线方程为x=
(I)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)设直线l是圆O:x2+y2=2上动点P(x0,y0)(x0y0≠0)处的切线,l与双曲线C交于不同的两点A,B,证明∠AOB的大小为定值.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,,
解得a=1,c=,
b2=c2﹣a2=2,
∴所求双曲C的方程.
(Ⅱ)P(m,n)(mn≠0)在x2+y2=2上,
圆在点P(m,n)处的切线方程为y﹣n=﹣(x﹣m),
化简得mx+ny=2.
以及m2+n2=2得
(3m2﹣4)x2﹣4mx+8﹣2m2=0,
∵切L与双曲线C交于不同的两点A、B,且0<m2<2,
3m2﹣4≠0,且△=16m2﹣4(3m2﹣4)(8﹣2m2)>0,
设A、B两点的坐标分别(x1,y1),(x2,y2),
x1+x2=,x1x2=
.
∵,
且
=x1x2+[4﹣2m(x1+x2)+m2x1x2]
=+
[4﹣
+
]
=﹣
=0.
∴∠AOB的大小为900.
设圆C与两圆(x+)2+y2=4,(x﹣
)2+y2=4中的一个内切,另一个外切.
(1)求C的圆心轨迹L的方程;
(2)已知点M(,
),F(
,0),且P为L上动点,求||MP|﹣|FP||的最大值及此时点P的坐标.
正确答案
解:(1)两圆的半径都为2,两圆心为F1(﹣,0)、F2(
,0),
由题意得:|CF1|+2=|CF2|﹣2或|CF2|+2=|CF1|﹣2,
∴||CF2|﹣|CF1||=4=2a<|F1F2|=2=2c,
可知圆心C的轨迹是以原点为中心,焦点在x轴上,且实轴为4,焦距为2的双曲线,
因此a=2,c=,则b2=c2﹣a2=1,
所以轨迹L的方程为﹣y2=1;
(2)过点M,F的直线l的方程为y=(x﹣
),
即y=﹣2(x﹣),代入
﹣y2=1,
解得:x1=,x2=
,
故直线l与双曲线L的交点为T1(,﹣
),T2(
,
),
因此T1在线段MF外,T2在线段MF内,
故||MT1|﹣|FT1||=|MF|==2,
||MT2|﹣|FT2||<|MF|=2,
若点P不在MF上,则|MP|﹣|FP|<|MF|=2,
综上所述,|MP|﹣|FP|只在点T1处取得最大值2,
此时点P的坐标为(,﹣
).
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