内容正文:
第四节 双曲线
课标解读
1.了解双曲线的实际背景,感受双曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用.
2.掌握双曲线的定义、标准方程及简单几何性质.
[对应学生用书P183]
知识点一 双曲线的概念
1.定义:一般地,如果F1,F2是平面内的两个定点,a是一个正常数,且2a<|F1F2|,则平面上满足||PF1|-|PF2||=2a的动点P的轨迹称为双曲线,其中,两个定点F1,F2称为双曲线的焦点,|F1F2|称为双曲线的焦距.
2.集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
(1)当2a<|F1F2|时,集合P表示的点的轨迹是双曲线;
(2)当2a=|F1F2|时,集合P表示的点的轨迹是两条射线;
(3)当2a>|F1F2|时,集合P表示的点不存在.
知识点二 双曲线的标准方程和几何性质
标准方程
-=1(a>0,b>0)
-=1(a>0,b>0)
图象
性质
范围
x≥a或x≤-a,y∈R
x∈R,y≤-a或y≥a
对称性
对称轴:坐标轴,对称中心:原点
顶点
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)
渐近线
y=±x
y=±x
离心率
e=,e∈(1,+∞),其中c=
实虚轴
线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|=2a,线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|=2b;a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长
a,b,c的关系
c2=a2+b2
1.等轴双曲线
(1)定义:中心在原点,以坐标轴为对称轴,实半轴长与虚半轴长相等的双曲线叫做等轴双曲线.
(2)性质:a=b;e=;渐近线互相垂直;等轴双曲线上任意一点到中心的距离是它到两焦点距离的等比中项.
2.共轭双曲线
(1)定义:如果一条双曲线的实轴和虚轴分别是另一条双曲线的虚轴和实轴,那么这两条双曲线互为共轭双曲线.
(2)性质:它们有共同的渐近线;它们的四个焦点共圆;它们的离心率的倒数的平方和等于1.
一、辨析正误(在括号内打“√”或“×”)
(1)方程-=1(mn>0)表示焦点在x轴上的双曲线.( × )
(2)双曲线-=λ(m>0,n>0,λ≠0)的渐近线方程是±=0.( √ )
(3)等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于.( √ )
(4)若双曲线-=1(a>0,b>0)与-=1(a>0,b>0)的离心率分别是e1,e2,则+=1.( √ )
二、版本互鉴
1.(人教A版选择性必修第一册P127 T10改编)已知平面内两定点A(-5,0),B(5,0),动点M满足|MA|-|MB|=6,则点M的轨迹方程是( )
A.-=1 B.-=1(x≥4)
C.-=1 D.-=1(x≥3)
答案:D
2.(人教B版选择性必修第一册P148 练习B T1改编)已知双曲线C过椭圆+=1的焦点,且以椭圆的顶点为焦点,则双曲线的方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
答案:B
3.(苏教版选择性必修第一册P99 T8改编)若双曲线-=1(a>0,b>0)的一条渐近线经过点(3,-4),则此双曲线的离心率为( )
A. B.
C. D.
答案:D
4.(人教B版选择性必修第一册P156 习题26A T4改编)已知中心在原点的双曲线的一个焦点是F1(-4,0),一条渐近线方程是3x-2y=0,则此双曲线的标准方程是________.
答案:-=1
5.(北师大版选择性必修第一册P66 T3改编)已知双曲线C:-=1,则C的右焦点的坐标为________;C的焦点到其渐近线的距离是________.
答案:(3,0)
6.(苏教版选择性必修第一册P99 T8改编)设双曲线的方程为-=1(a>0,b>0),过点(a,0),(0,b)的直线的倾斜角为150°,则双曲线的离心率为________.
答案:
[对应学生用书P184]
考点 双曲线的标准方程 (自悟通)
1.(多选)已知双曲线的渐近线方程为y=±x,实轴长为4,则该双曲线的标准方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
AB 解析:设双曲线方程为-=1(m≠0).又2a=4,∴a2=4,当m>0时,2m=4,m=2;当m<0时,-m=4,m=-4.故所求双曲线的标准方程为-=1或-=1.
2.(2023·江苏赣榆高级中学模拟)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的焦距为2,点P(2,1)在C的一条渐近线上,则C的方程为( )
A.x2-=1 B.-y2=1
C.-=1 D.-=1
B 解析:因为焦距为2,故半焦距为,故a2+b2=5.因为P(2,1)在一条渐近线上,故×2=1,解得a=2,b=1,故双曲线C的方程为-y2=1.故选B.
3.已知左、右焦点分别为F1,F2的双曲线C:-=1(a>0)上一点P到左焦点F1的距离为6,点O为坐标原点,点M为PF1的中点,若|OM|=5,则双曲线C的渐近线方程为( )
A.y=±2x B.y=±x
C.y=±x D.y=±4x
A 解析:由|OM|=5,得|PF2|=10>6,
∴点P在双曲线左支上,故|PF1|-|PF2|=-4=-2a,
∴a=2,得双曲线的方程为-=1,
∴双曲线C的渐近线方程为y=±2x.
4.已知双曲线E与双曲线-=1共渐近线且经过点P(2,3),则双曲线E的标准方程为__________,顶点坐标为____________.
答案:-=1 (0,6),(0,-6) 解析:根据题意,设所求双曲线E的方程为-=λ(λ≠0).又由双曲线经过点P(2,3),得-=λ,即λ=-4,所以双曲线E的方程为-=-4,其标准方程为-=1,顶点坐标为(0,6),(0,-6).
求双曲线的标准方程的方法
(1)定义法:由题目条件判断出动点轨迹是双曲线,由双曲线定义,确定2a,2b或2c,从而求出a2,b2,写出双曲线方程.
(2)待定系数法:先确定焦点在x轴上还是y轴上,设出标准方程,再由条件确定a2,b2的值,即“先定型,再定量”,如果焦点位置不好确定,可将双曲线方程设为-=λ(λ≠0),再根据条件求λ的值.
考点 双曲线的定义及应用 (精研通)
【例1】 (1)已知圆C1:(x-4)2+y2=25,圆C2:(x+4)2+y2=1,动圆M与C1,C2都外切,则动圆圆心M的轨迹方程为( )
A.-=1(x<0) B.-=1(x>0)
C.-=1(x<0) D.-=1(x>0)
(2)已知F1,F2为双曲线C:x2-y2=2的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则△F1PF2的面积为________.
答案:(1)A (2)2 解析:(1)设动圆M的半径为r.由题意知,|MC1|=r+5,|MC2|=r+1,则|MC1|-|MC2|=4<|C1C2|=8,所以点M的轨迹是以C1,C2为焦点的双曲线的左支,且a=2,c=4,则b2=12,则动圆圆心M的轨迹方程为-=1(x<0).故选A.
(2)不妨设点P在双曲线的右支上,则|PF1|-|PF2|=2a=2.
在△F1PF2中,由余弦定理,得cos ∠F1PF2==,
∴|PF1|·|PF2|=8,∴S△F1PF2=|PF1|·|PF2|·sin 60°=2.
在本例(2)中,若将“∠F1PF2=60°”改为“1·2=0”,则△F1PF2的面积为________.
答案:2 解析:不妨设点P在双曲线的右支上,
则|PF1|-|PF2|=2a=2.∵1·2=0,∴1⊥2,
∴在△F1PF2中,有|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,
即|PF1|2+|PF2|2=16,∴|PF1|·|PF2|=4,
∴S△F1PF2=|PF1|·|PF2|=2.
(1)①抓住“焦点三角形PF1F2”中的数量关系是求解的关键;②利用定义求动点的轨迹方程,要分清是差的绝对值为常数,还是差为常数,即是双曲线还是双曲线的一支.
(2)利用双曲线定义求方程,要注意三点:①距离之差的绝对值;②2a<|F1F2|;③焦点所在坐标轴的位置.
1.设双曲线C:-=1的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与双曲线C交于M,N两点,其中M在左支上,N在右支上.若∠F2MN=∠F2NM,则|MN|=( )
A.8 B.4
C.8 D.4
C 解析:由∠F2MN=∠F2NM可知,|F2M|=|F2N|,
由双曲线定义可知,|MF2|-|MF1|=4,|NF1|-|NF2|=4,
两式相加,得|NF1|-|MF1|=|MN|=8.
2.(2023·广东普宁华侨中学模拟)过双曲线x2-=1的左焦点F1作一条直线l交双曲线左支于P,Q两点,若|PQ|=10,F2是双曲线的右焦点,则△PF2Q的周长是________.
答案:24 解析:由题意,得|PF2|-|PF1|=2,|QF2|-|QF1|=2.∵|PF1|+|QF1|=|PQ|=10,∴|PF2|+|QF2|-10=4,∴|PF2|+|QF2|=14,∴△PF2Q的周长是|PF2|+|QF2|+|PQ|=14+10=24.
考点 双曲线的简单几何性质 (精研通)
考法1 求双曲线的渐近线
【例2】 (1)(2023·全国甲卷)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的离心率为,C的一条渐近线与圆(x-2)2+(y-3)2=1交于A,B两点,则|AB|=( )
A. B.
C. D.
(2)(2021·新高考Ⅱ卷)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0),离心率e=2,则双曲线C的渐近线方程为____________.
答案:(1)D (2)y=±x 解析:(1)根据双曲线的离心率e==,得c=a,
即c2=5a2,即a2+b2=5a2,所以b2=4a2,=4,
所以双曲线的渐近线方程为y=±2x,易知渐近线y=2x与圆相交.
通解 由得5x2-16x+12=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=,x1x2=.所以|AB|=|x1-x2|==.
优解 圆心(2,3)到渐近线y=2x的距离d==,
所以|AB|=2=2=.
(2)∵e==2,∴c=2a.又c2=a2+b2,∴4a2=a2+b2,b=a,
∴双曲线C的渐近线方程为y=±x=±x.
(1)求双曲线的渐近线方程的关键是根据双曲线的几何性质列出a,b,c的关系式,但要分清双曲线的焦点在哪个坐标轴上.
(2)双曲线-=1(a>0,b>0)的渐近线y=±x的斜率k=±与离心率e的关系为k2==e2-1.
考法2 双曲线的离心率问题
【例3】 (1)(2023·新课标Ⅰ卷)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2.点A在C上,点B在y轴上,⊥,=-,则C的离心率为________.
(2)(2022·浙江卷)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的左焦点为F,过点F且斜率为的直线交双曲线于点A(x1,y1),交双曲线的渐近线于点B(x2,y2)且x1<0<x2.若|FB|=3|FA|,则双曲线的离心率是________.
答案:(1) (2) 解析:(1)方法一 由题意可知,F1(-c,0),F2(c,0),
设A(x1,y1),B(0,y0),所以=(x1-c,y1),=(-c,y0),
因为=-,所以即所以A.
=,=(c,y0),因为⊥,所以·=0,
即c2-y=0,解得y=4c2.
因为点A在双曲线C上,所以-=1,
又y=4c2,所以-=1,即-=1,
化简得=,所以e2=1+=,所以e=.
方法二 由方法一得A,y=4c2,
所以|AF1|====,
|AF2|====,
由双曲线的定义可得|AF1|-|AF2|=2a,即-=2a,
即c=a,所以双曲线的离心率e===.
方法三 由=-可得A,B,F2三点共线,且F2在线段AB上,不妨令点A在第一象限,则点B在y轴负半轴上,易得|F2A|=|F2B|.设|F2B|=3m(m>0),则|F2A|=2m,所以|F1B|=|F2B|=3m,|AB|=5m,由⊥可得∠AF1B=90°,所以|AF1|==4m,所以2a=|AF1|-|AF2|=2m,即a=m.过F1作F1D⊥AB,垂足为D,则|AB|·|F1D|=|F1A|·|F1B|,即×5m×|F1D|=×4m×3m,所以|F1D|= m,所以|BD|== m,所以|F2D|=m,则|F1F2|==m=2c,即c=m,所以e==.
(2)如图所示,过点F且斜率为的直线AB:y=(x+c),渐近线l:y=x,解方程组
得B(,),由|FB|=3|FA|,得A(-,),而点A在双曲线上,则-=1,解得=,所以离心率e=.
1.求双曲线离心率或其取值范围问题的解题思路
(1)求a,b,c的值,由==1+直接求e.
(2)列出含有a,b,c的齐次方程(或不等式),借助b2=c2-a2消去b,然后转化成关于e的方程(或不等式)求解,注意e的取值范围.
2.双曲线-=1(a>0,b>0)的渐近线的斜率k与离心率e的关系
当k>0时,k====;当k<0时,k=-=-.
考法3 与双曲线有关的最值、范围问题
【例4】 已知M(x0,y0)是双曲线C:-y2=1上的一点,F1,F2是双曲线C的两个焦点.若1·2<0,则y0的取值范围是( )
A.(-,) B.(-,)
C.(-,) D.(-,)
A 解析:由题意知a=,b=1,c=,设F1(-,0),F2(,0),
则1=(--x0,-y0),2=(-x0,-y0).
因为1·2<0,所以(--x0)(-x0)+y<0,即x-3+y<0.
因为点M(x0,y0)在双曲线C上,
所以-y=1,即x=2+2y,
所以3y-1<0,所以-<y0<.
与双曲线有关的取值范围问题的解题思路
(1)若条件中存在不等关系,则借助此关系直接变换求解.
(2)若条件中没有不等关系,要善于发现隐含的不等关系或借助曲线中的不等关系来解决.
已知双曲线C:-=1(a>0,b>0),若存在过右焦点F的直线与双曲线交于A,B两点,且=3,则双曲线离心率的最小值为( )
A. B.
C.2 D.2
C 解析:因为过右焦点F的直线与双曲线C相交于A,B两点,且=3,
故直线与双曲线相交只能交于左、右两支,即点A在左支,点B在右支,
设A(x1,y1),B(x2,y2),右焦点F(c,0)(c>0).
因为=3,所以c-x1=3(c-x2),3x2-x1=2c.
因为x1≤-a,x2≥a,所以-x1≥a,3x2≥3a,故3x2-x1≥4a,即2c≥4a,≥2,即e≥2,
当且仅当A,B分别为双曲线的左、右顶点时等号成立.所以双曲线离心率的最小值为2.
分级练(54) 双曲线
分级一 提能强化
1.已知点F1(-3,0)和F2(3,0),动点P到F1,F2的距离之差为4,则点P的轨迹方程为( )
A.-=1(y>0) B.-=1(x>0)
C.-=1(y>0) D.-=1(x>0)
B 解析:由题设知点P的轨迹方程是焦点在x轴上的双曲线的右支,
设其方程为-=1(x>0,a>0,b>0),由题设知c=3,a=2,b2=9-4=5,
所以点P的轨迹方程为-=1(x>0).
2.(2022·山东日照三模)下列双曲线中,焦点在y轴上,且渐近线互相垂直的是( )
A.y2-x2=4 B.-y2=1
C.-x2=1 D.x2-y2=1
A 解析:由于双曲线的焦点在y轴上,所以选项B,D不满足题意,选项A中双曲线的渐近线为y=±x,两渐近线的斜率乘积为-1,所以两渐近线互相垂直,所以选项A满足题意;选项C中双曲线的渐近线为y=±x,两渐近线的斜率乘积不为-1,所以两渐近线不互相垂直,所以选项C不满足题意.故选A.
3.(2022·山东菏泽二模)已知双曲线E:-=1的一条渐近线方程为3x+2y=0,则下列说法正确的是( )
A.E的焦点到渐近线的距离为2 B.m=6
C.E的实轴长为6 D.E的离心率为
D 解析:依题意可得=,得m=9,故B错误;b==3,a=2,c==,所以E的焦点到渐近线的距离为=3,故A错误;因为a=2,所以E的实轴长为2a=4,故C错误;E的离心率为====,故D正确.故选D.
4.(2023·湖北襄阳五中模拟)已知双曲线-=1的左顶点与抛物线y2=2px(p>0)的焦点的距离为4,且双曲线的一条渐近线与抛物线的准线的交点坐标为(-2,1),则双曲线的方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-y2=1 D.-=1
C 解析:由题意得解得所以双曲线的方程为-y2=1,故选C.
5.(多选)(2023·湖南益阳模拟)在平面直角坐标系xOy中,双曲线C:-=1(a>0)的离心率为,则( )
A.C的右顶点坐标为(2,0) B.C的焦距为4
C.C的渐近线方程为y=±x D.直线y=3x与C有两个交点
ABC 解析:双曲线的虚半轴长b=4,半焦距c=,离心率==,得a=2,则c=2,双曲线C的右顶点为(2,0),A选项正确;双曲线的焦距为2c=4,B选项正确;双曲线的渐近线方程为y=±x=±2x,C选项正确;直线y=3x过原点,且斜率为3,大于渐近线的斜率2,所以直线y=3x与双曲线没有交点,D选项错误.故选ABC.
6.(多选)(2023·山东省威海二模)已知双曲线E:-=1(b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F1且斜率为的直线l与E的右支交于点P,若∠F1PF2=,则( )
A.双曲线E的离心率为
B.双曲线E的渐近线方程为y=±x
C.点P到直线x=1的距离为2
D.以双曲线E的实轴为直径的圆与l相切
ACD 解析:由双曲线方程可知,a2=3,
设∠PF1F2=θ,则tan θ=,那么cos θ=,sin θ=,
如图,作PA⊥x轴,垂足为点A,设|PA|=h,|PF2|=x,则|PF1|=x+2,
所以=sin =,sin θ==,
两式联立解得x=2,即|PF2|=2,|PF1|=2+2,
在△PF1F2中,由余弦定理,
可得4c2=(2+2)2+(2)2-2×(2+2)×2×cos ,
4c2=36,得c=3,
所以双曲线E的离心率e===,故A正确;
b==,所以双曲线E的渐近线方程为y=±x=±x,故B错误;
直线l的方程为y=(x+3),与双曲线方程-=1联立,
得x2-2x-7=0,解得x=1±2,因为点P在双曲线的右支上,
所以点P的横坐标为1+2,P到直线x=1的距离为2,故C正确;
以实轴为直径的圆的圆心为原点,半径为,
原点到直线l的距离d==,故D正确.
故选ACD.
7.已知椭圆C1和双曲线C2有相同的左、右焦点F1,F2,若C1,C2在第一象限内的交点为P,且满足∠POF2=2∠PF1F2,设e1,e2分别是C1,C2的离心率,则e1,e2的关系是( )
A.e1e2=2 B.e+e=2
C.e+e1e2+e=2 D.e+e=2ee
D 解析:因为∠POF2=∠PF1F2+∠F1PO,∠POF2=2∠PF1F2,所以∠PF1F2=∠F1PO,所以OF1=OP=OF2=c,所以PF1⊥PF2,
记椭圆半长轴长为a1,双曲线半实轴长为a2,PF1=m,PF2=n,
则由椭圆和双曲线定义可得:m+n=2a1…①
m-n=2a2…②
①2+②2可得2(m2+n2)=4(a+a),
由勾股定理知,m2+n2=4c2,代入上式可得2c2=a+a,
整理得+=2,即+=2,所以e+e=2ee,故选D.
8.(2022·全国甲卷)若双曲线y2-=1(m>0)的渐近线与圆x2+y2-4y+3=0相切,则m=________.
答案: 解析:双曲线y2-=1(m>0)的渐近线为y=±,即x±my=0,不妨取x+my=0,圆x2+y2-4y+3=0,即x2+(y-2)2=1,所以圆心为(0,2),半径r=1,依题意,圆心(0,2)到渐近线x+my=0的距离d==1,解得m=或m=-(舍去).
9.(2022·河北衡水模拟)已知双曲线C的焦点在y轴上,渐近线方程为y=±x,则C的离心率为________.
答案: 解析:由题意,设双曲线C的方程为-=1(a>0,b>0).因为渐近线方程为y=±x,所以=,所以双曲线C的离心率e====.
10.(2023·山东烟台模拟)在平面直角坐标系xOy中,F为双曲线C:-=1的一个焦点,过点F的直线l与C的一条渐近线垂直.若l与C有且仅有一个交点,则C的离心率为________.
答案: 解析:如图,不妨设F为右焦点,直线l与渐近线y=x垂直,要使l与C有且仅有一个交点,则l与另一条渐近线不相交,即l与另一条渐近线平行,则两条渐近线互相垂直,即=1,则离心率为==.
分级二 知能探究
11.(2023·江苏南京师大附中模拟)已知点A,B是双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右顶点,过点B作倾斜角为的直线l交C于点P,点M是线段AP的中点.若|OM|=|OA|,则该双曲线的离心率为( )
A. B.
C.2 D.+1
A 解析:易得O是线段AB的中点,又点M是线段AP的中点,如图所示,则OM∥PB,又|OM|=|OA|,则|AB|=|PB|=2a,作PQ⊥x轴于点Q,又∠PBQ=,则|BQ|=a,|PQ|=a,则P(2a,a),代入C可得-=1,解得b2=a2,故离心率为==.故选A.
12.(多选)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的焦点在圆O:x2+y2=13上,圆O与双曲线C的渐近线在第一、二象限分别交于点M,N,点E(0,a)满足++=0(其中O为坐标原点),则( )
A.双曲线C的一条渐近线方程为3x-2y=0
B.双曲线C的离心率为
C.||=1
D.△OMN的面积为6
ABD 解析:如图,设双曲线C的焦距为2c=2,MN与y轴交于点P,由题意可知|OM|=c=,则P(0,b),
由++=0得点E为△OMN的重心,
可得|OE|=|OP|,即a=b,==,
所以a=2,b=3,e=.双曲线C的渐近线方程为3x±2y=0,||=2,
M的坐标为(2,3),S△OMN=×4×3=6,故选ABD.
13.(多选)(2022·河北唐山三模)已知F1,F2为双曲线C:-x2=1的两个焦点,P为双曲线C上任意一点,则( )
A.|PF1|-|PF2|=2
B.双曲线C的渐近线方程为y=±x
C.双曲线C的离心率为
D.|1+2|≥2
CD 解析:双曲线C:-x2=1焦点在y轴上,a=,b=1,c==2.对于A选项,||PF1|-|PF2||=2a=2,而P点在哪支上并不确定,故A错误;对于B选项,焦点在y轴上的双曲线渐近线方程为y=±x=±x,故B错误;对于C选项,e===,故C正确;对于D选项,设P(x,y),则|PO|===≥(x=0时等号成立),因为O为F1F2的中点,所以|1+2|=|2|=2||≥2,故D正确.故选CD.
14.(2022·全国甲卷)记双曲线C:-=1(a>0,b>0)的离心率为e,写出满足条件“直线y=2x与C无公共点”的e的一个值________.
答案:2(满足1<e≤皆可) 解析:双曲线C:-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,结合渐近线的特点,只需0<≤2,即≤4,可满足条件“直线y=2x与C无公共点”,所以e==≤=,
又因为e>1,所以1<e≤,故e的一个值为2(满足1<e≤皆可).
15.(2022·福建莆田三模)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F.圆O:x2+y2=a2与双曲线C的渐近线在第一象限交于点P,直线FP与双曲线C交于点Q,且=,则双曲线C的离心率为________.
答案: 解析:如图所示,设双曲线的左焦点为F1,
设直线OP的倾斜角为θ,则tan θ=,得cos θ=,由题意可知|OP|=a,P为QF的中点,则|QF1|=2a,则双曲线的定义有|QF|-|QF1|=2a,从而|PF|=2a,所以在△POF中,由余弦定理得cos θ==,整理得5a2=c2,从而得e=.
16.(2023·湖北七市联考)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F(3,0),点N的坐标为(0,2),点M为双曲线C左支上的动点,且△MNF的周长不小于20,则双曲线C的离心率的取值范围为________.
答案:(1,] 解析:设双曲线C的左焦点为F′,连
接MF′,F′N(图略),则|MF|-|MF′|=2a,即|MF|=|MF′|+2a,故|MF|+|MN|=|MF′|+|MN|+2a≥|F′N|+2a,当且仅当N,M,F′三点共线时等号成立.由F(3,0),F′(-3,0),N(0,2)可得|F′N|=|FN|==7,故△MNF的周长为|MN|+|MF|+|NF|≥|F′N|+2a+|NF|=14+2a.依题意,△MNF周长的最小值14+2a≥20,解得a≥3,所以双曲线C的离心率e=≤=.又e>1,可得1<e≤.
分级三 素能创新
17.数学与建筑的结合造就建筑艺术品,南非双曲线建筑物惊艳世界(如图).若将此建筑物外形弧线的一段近似看成焦点在y轴上的双曲线-=1(a>0,b>0)上支的一部分,且上焦点到上顶点的距离为2,到渐近线距离为2,则此双曲线的离心率为( )
A.2 B.3
C.2 D.2
B 解析:由双曲线-=1(a>0,b>0)的上焦点到上顶点的距离为2,到渐近线距离为2,可得解得所以双曲线的离心率为e==3.
学科网(北京)股份有限公司
$$