- 直线与双曲线的位置关系
- 共211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=。
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
)。
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