- 直线与双曲线的位置关系
- 共211题
已知双曲线方程为2x2-y2=2 .
(1) 过定点P(2 ,1) 作直线交双曲线于P1,P2两点,当点P(2 ,1) 是弦P1P2 的中点时,求此直线方程.
(2) 过定点Q(1 ,1) 能否作直线l ,使l 与此双曲线相交于Q1,Q2两点,且Q 是弦Q1Q2的中点?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:设y=kx-2k+1.
由消y并化简,得(2-k2)x2+2k(2k-1)x-4k2+4k-3=0.
设直线与双曲线的交点P1(x1,y1),P2(x2,y2).
当2-k2≠0即k2≠2时,
有
又点P(2,1)是弦P1P2的中点,
,解得k=4.
当 k=4时
Δ=4k2 (2k-1)2-4(2-k2) (-4k2+4k-3)=56×5>0,
当k2=2即时,
与渐近线的斜率相等,
即的直线l与双曲线不可能有两个交点,
综上所述,所求直线方程为y=4x-7.
(2)假设这样的直线l存在,设Q1(x1,y1),Q2(x2,y2),
则有
∴x1+x2=2,y1+y2=2,
且两式相减,得
∴2(x1-x2)(x1+x2)-(y1-y2) (y1+y2)=0,
∴2(x1-x2)-(y1-y2)=0.
若直线Q1Q2⊥QX,则线段Q1Q2的中点不可能是点Q(1,1),
所以直线Q1Q2有斜率,于是
∴直线Q1Q2的方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1.
由得2x2-(2x-1)2=2, 即2x2-4x+3 =0,
∴Δ=16-24 <0.
这就是说,直线l与双曲线没有公共点,因此这样的直线不存在.
已知圆M经过点,并且与直线
相切,圆心M的轨迹为曲线w.
(1)求w的方程
(2)若过点的直线l与曲线w交与PQ两点,PQ中点的横坐标为
,求线段 PQ的长度.
正确答案
解:(1)过点M作MN垂直直线线于N.
依题意得|MN|=|AM|
所以动点M的轨迹为是以A(,0)为焦点,直线x=﹣
为准线的抛物线,
即曲线w的方程是y2=6x
(2)依题意,直线l1,l2的斜率存在且不为0,
设直线l的方程为x=ky+,化简得y2﹣6ky﹣9=0
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则
x1+x2=5
∴|PQ|=|PA|+|AQ|=+x2
=x1+x2+3=8
已知F1(﹣2,0),F2(2,0),点P满足||PF1|﹣|PF2||=2,记点P的轨迹为E.
(1)求轨迹E的方程;
(2)若过点F2的直线l交轨迹E于P、Q两不同点.设点M(﹣1,0),问:当直线l 绕点F2 转动的时候,是否都有=0?请说明理由.
正确答案
解:(1)∵F2(﹣2,0),F2(2,0),点P满足||PF1|﹣|PF2||=2,
∴c=2,a=1,b2=3,
∴点P的轨迹E的方程为:.
(2)①若l的斜率存在,设l的方程为:y=k(x﹣2),
由,
消y得:(3﹣k2)x2+4k2x﹣4k2﹣3=0,
∵l与曲线交于不同点P,Q,
∴,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则
,
,
,
∵M(﹣1,0),
∴
=(k2+1)x1x2﹣(2k2﹣1)(x1+x2)+1+4k2=0.
②若直线l的斜率存在,则P(2,3),Q(2,﹣3),M(﹣1,0),
∴成立,故当直线l绕点F2旋转时,均有
.
已知F1(﹣2,0),F2(2,0),点P满足||PF1|﹣|PF2||=2,记点P的轨迹为E.
(1)求轨迹E的方程;
(2)若过点F2的直线l交轨迹E于P、Q两不同点.设点M(m,0),问:是否存在实数m,使得直线 l 绕点F2 无论怎样转动,都有=0成立?若存在,求出实数m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵点P满足||PF1|﹣|PF2||=2,
∴点P的轨迹是以F1,F2为焦点的双曲线.
∵F2(﹣2,0),F2(2,0),∴c=2
∵a=1,∴b2=c2﹣a2=3
∴轨迹方程为;
(2)假设存在点M(m,0),使得无论怎样转动,都有=0成立
当直线l的斜率存在时,
设直线方程为y=k(x﹣2),P(x1,y1),Q(x2,y2),
与双曲线方程联立消y得(k2﹣3)x2﹣4k2x+4k2+3=0,
∴
解得k2>3.
∵=(x1﹣m)(x2﹣m)+k2(x1﹣2)(x2﹣2)
=(k2+1)x1x2﹣(2k2+m)(x1+x2)+m2+4k2
=
=.
∵,
∴3(1﹣m2)+k2(m2﹣4m﹣5)=0对任意的k2>3恒成立,
∴,
解得m=﹣1.
∴当m=﹣1时,.
当直线l的斜率不存在时,由P(2,3),Q(2,﹣3)及M(﹣1,0)知结论也成立,
综上,当m=﹣1时,.
某电厂冷却塔的外形是如图所示双曲线的一部分绕其中轴(即双曲线的虚轴)旋转所成的曲面,其中A、A′是双曲线的顶点,C、C′是冷却塔上口直径的两个端点,B、B′是下底直径的两个端点,已知AA′=14m,CC′=18m,BB′=22m,塔高20m.
(Ⅰ)建立坐标系并写出该双曲线方程;
(Ⅱ)求冷却塔的容积(精确到10m3,塔壁厚度不计,π取3.14).
正确答案
(I)如图建立直角坐标系xOy,AA′在x轴上,AA′的中点为坐标原点O,CC′与BB′平行于x轴.
设双曲线方程为-
=1(a>0,b>0),则a=
AA′=7.
又设B(11,y1),C(9,y2),
因为点B、C在双曲线上,所以有-
=1,①
-
=1,②
由题意知y2-y1=20.③
由①、②、③得y1=-12,y2=8,b=7.
故双曲线方程为-
=1;
(II)由双曲线方程得x2=y2+49.
设冷却塔的容积为V(m3),则V=πx2dy=π
(
y2+49)dy=π(
y3+49y)
,
∴V≈4.25×103(m3).
答:冷却塔的容积为4.25×103(m3).
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