- 双曲线
- 共4042题
在平面直角坐标系xOy中,点P(x,y)为动点,已知点A(,0),B(
,0),直线PA与PB的斜率之积为定值
,
(Ⅰ)求动点P的轨迹E的方程;
(Ⅱ)若F(1,0),过点F的直线l交轨迹E于M,N两点,以MN为对角线的正方形的第三个顶点恰在y轴上,求直线l的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,整理得
,
所以所求轨迹E的方程为;
(Ⅱ)当直线l与x轴重合时,与轨迹E无交点,不合题意;
当直线l与x轴垂直时,l:x=1,此时,
以MN为对角线的正方形的另外两个顶点坐标为,不合题意;
当直线l与x轴既不重合,也不垂直时,不妨设直线l:y=k(x-1)(k≠0),
M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点,
由消y得(2k2+1)x2-4k2x+2k2-2=0,
由得
,
所以,
则线段MN的中垂线m的方程为,
整理得直线m:,
则直线m与y轴的交点,
注意到以MN为对角线的正方形的第三个顶点恰在y轴上,当且仅当RM⊥RN,
即,
,①
由,②
将②代入①解得k=±1,即直线l的方程为y=±(x-1);
综上,所求直线l的方程为x-y-1=0或x+y-1=0。
设点P(x0,y0)在直线x=m(y≠±m,0<m<1)上,过点P作双曲线x2-y2=1的两条切线PA、PB,切点为A、B,定点M(,0),
(1)求证:三点A、M、B共线;
(2)过点A作直线x-y=0的垂线,垂足为N,试求△AMN的重心G所在曲线方程。
正确答案
解:(1)设,
由已知得到,且
,
设切线PA的方程为:,
由得
,
从而,
解得,
因此PA的方程为:,
同理PB的方程为:,
又在PA、PB上,所以
,
即点都在直线
上,
又也在直线
上,
所以三点A、M、B共线。
(2)垂线AN的方程为:,
由得垂足
,
设重心G(x,y),
所以,解得
,
由,可得
,
即为重心G所在曲线方程。
如图,直线l1:y=kx(k>0)与直线l2:y=-kx之间的阴影区域(不含边界)记为W,其左半部分记为W1,右半部分记为W2,
(Ⅰ)分别用不等式组表示W1和W2;
(Ⅱ)若区域W中的动点P(x,y)到l1,l2的距离之积等于d2,求点P的轨迹C的方程;
(Ⅲ)设不过原点O的直线l与(Ⅱ)中的曲线C相交于M1,M2两点,且与l1,l2分别交于M3,M4两点,求证△OM1M2的重心与△OM3M4的重心重合。
正确答案
解:(Ⅰ),
;
(Ⅱ)直线l1:kx-y=0(k>0),直线l2:kx+y=0,
由题意得,即
,
由P(x,y)∈W,知,
所以,
所以动点P的轨迹C的方程为。
(Ⅲ)当直线l与x轴垂直时,可设直线l的方程为x=a(a≠0),
由于直线l,曲线C关于x轴对称,且l1与l2关于x轴对称,
于是M1M2,M3M4的中点坐标都为(a,0),
所以△OM1M2,△OM3M4的重心坐标都为,即它们的重心重合;
当直线l与x轴不垂直时,设直线l的方程为y=mx+n(n≠0),
由得
,
由直线l与曲线C有两个不同交点,可知,
且,
设的坐标分别为
,
则,
设的坐标分别为
,
由得
,
从而,
所以,
所以,
于是△OM1M2的重心与△OM3M4的重心也重合。
已知双曲线C: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
(Ⅰ)解:由题意得,解得a=1,
,
所以b2=c2-a2=2,
所以双曲线C的方程为。
(Ⅱ)证明:点P(x0,y0) (x0y0≠0)在圆x2+y2=2上,
圆在点P(x0,y0)处的切线l的方程为,
化简得x0x+y0y=2,
由及
得
,
因为切线l与双曲线C交于不同的两点A、B,且,
所以,且
,
设A、B两点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),
则,
因为,
且
,
所以∠AOB的大小为90°.
附加题:设不等式组表示的平面区域为D,区域D内的动点P到直线x+y=0和直线x-y=0的距离之积为2。
(1)记点P的轨迹为曲线C,则曲线C的方程为_______;
(2)在(1)的前提下,若过点,斜率是k的直线l与曲线C交于A、B两点,记|AB|=f(x),则线段AB的长f(x)=_______;
(3)在(2)的前提下,若以线段AB为直径的圆与y轴相切,则直线l的斜率k的值为_______。
正确答案
解:(1)由题意可知,平面区域D如图阴影所示,
设动点为P(x,y),则,即
,
由P∈D知x+y>0,x-y<0,即x2-y2<0,
所以y2-x2=4(y>0),
即曲线C的方程为=1(y>0);
(2)设,
则以线段AB为直径的圆的圆心为,
因为直线AB过点F(2,0),
所以设直线AB的方程为y=k(x-2),
代入双曲线方程=1(y>0)得,k2(x-2)2-x2=4,
即(k2-1)x2-4k2x+(8k2-4)=0,
因为直线与双曲线交于A,B两点,所以k≠±1,
所以
所以|AB|=
=
=f(k);
(3),
所以|AB|=|x1+x2|=||,
化简得:k4+2k2-1=0,
解得k2=-1(k2=-
-1不合题意,舍去),
由,
又由于y>0,所以-1<k<,
所以k=-。
设动点P到点A(-1,0)和B(1,0)的距离分别为d1和d2,∠APB=2θ,且存在常数λ(0<λ<1),使得d1d2sin2θ=λ,
(1)证明:动点P的轨迹C为双曲线,并求出C的方程;
(2)过点B作直线交双曲线C的右支于M、N两点,试确定λ的范围,使=0,其中点O为坐标原点.
正确答案
解:(1)在△PAB中,|AB|=2,即,
,
即(常数),
点P的轨迹C是以A,B为焦点,实轴长的双曲线,
方程为:.
(2)设,
①当MN垂直于x轴时,MN的方程为x=1,
M(1,1),N(1,-1)在双曲线上,
即,
因为0<λ<1,所以;
②当MN不垂直于x轴时,设MN的方程为y=k(x-1),
由得:
,
由题意知:,
所以,
于是:,
因为,且M,N在双曲线右支上,
所以,
由①②知,。
已知双曲线x2-y2=2的右焦点为F,过点F的动直线与双曲线相交与A、B两点,点C的坐标是(1,0)。
(1)证明·
为常数;
(2)若动点M满足(其中O为坐标原点),求点M的轨迹方程。
正确答案
解:由条件知,设
,
(1)当AB与x轴垂直时,可设点A,B的坐标分别为,
,
此时
当AB不与x轴垂直时,设直线AB的方程是
代入,有
则是上述方程的两个实根,
所以,
,
于是
综上所述,为常数-1。
(2)设,则
,
,
,
,
由得:
即
于是的中点坐标为
当AB不与x轴垂直时,,即
又因为A,B两点在双曲线上,
所以,
,两式相减得,
,
即
将代入上式,化简得
当AB与x轴垂直时,,求得
,也满足上述方程
所以点M的轨迹方程是。
已知双曲线C:的右焦点为F2,F2在C的两条渐近线上的射影分别为P、Q,O是坐标原点,且四边形OPF2Q是边长为2的正方形,
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)过F2的直线l交C于A、B两点,线段AB的中点为M,问|MA|=|MB|=|MO|是否能成立?若成立,求直线l的方程;若不成立,请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)依题意知C的两条渐近线相互垂直,且F2点到任一条渐近线的距离为2,
,
故双曲线C的方程为。
(Ⅱ)这样的直线不存在,证明如下:
当直线l的斜率不存在时,结论不成立;
当直线l斜率存在时,设其方程为,
并设、
,
由知
,
,
则,
故
这不可能;
综上可知,不存在这样的直线。
已知动圆P过点N(2,0)并且与圆M:(x+2)2+y2=4相外切,动圆圆心P的轨迹为W,过点N的直线与轨迹W交于A、B两点。
(Ⅰ)求轨迹W的方程;
(Ⅱ)若,求直线
的方程;
(Ⅲ)对于的任意一确定的位置,在直线x=
上是否存在一点Q,使得
,并说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)依题意可知,
∴,
∴点P的轨迹W是以M、N为焦点的双曲线的右支,
设其方程为,
则a=1,c=2,∴,
∴轨迹W的方程为。
(Ⅱ)当的斜率不存在时,显然不满足
,故
的斜率存在,
设的方程为
,
由得
,
又设,
则,
由①②③,解得:,
∵,
∴,
∴,
代入①②,得,
,
消去x1,得,即
,
故所求直线的方程为
。
(Ⅲ)问题等价于判断以AB为直径的圆是否与直线x=有公共点,若直线
的斜率不存在,则以AB为直径的圆为
,可知其与直线x=
相交;
若直线的斜率存在,则设直线
的方程为
,
,
由(Ⅱ)知且
,
又N(2,0)为双曲线的右焦点,双曲线的离心率e=2,
则,
设以AB为直径的圆的圆心为S,点S到直径x=的距离为d,则
,
∴,
∵,
∴,即
,即直线
与圆S相交,
综上所述,以线段AB为直径的圆与直线相交;
故对于的任意一确定的位置,在直线
上存在一点Q(实际上存在两点)使得
。
已知直线l的参数方程为:(t为参数),曲线C的极坐标方程为:p2cos2θ=1.
(Ⅰ)求曲线C的普通方程;
(Ⅱ)求直线l被曲线C截得的弦长。
正确答案
解:(Ⅰ)由曲线C:,
得,
化成普通方程为。①
(Ⅱ)解法一:把直线参数方程化为标准参数方程(t为参数),②
把②代入①,得,
整理,得,
设其两根分别为,则
,
从而弦长为。
解法二:把直线l的参数方程化为普通方程为,
代入,得
,
设l与C交于,
则,
∴。
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