内容正文:
2.2 双曲线的简单几何性质
[基础达标练]
1.已知双曲线x
2
16-
y2
m=1
的一条渐近线方
程为x-4y=0,其虚轴长为 ( )
A.16 B.8 C.2 D.1
2.(2023全国甲卷(理))已知双曲线x
2
a2
-y
2
b2
=1(a>0,b>0)的离心率为 5,其
中一条渐近线与圆(x-2)2+(y-3)2
=1交于A,B 两点,则|AB|= ( )
A.15 B.
5
5 C.
2 5
5 D.
4 5
5
3.设F1,F2 是双曲线C:
x2
a2
-y
2
b2
=1(a>
0,b>0)的左、右焦点,O 是坐标原点.
过点F2 作C 的一条渐近线的垂线,垂
足为P.若|PF1|= 6|OP|,则C 的离
心率为 ( )
A.5 B.2 C.3 D.2
4.(多选)若双曲线C 的一个焦点F(5,
0),P 是双曲线上一点,且渐近线方程
为y=±43x
,则下列结论正确的是
( )
A.C的方程为x
2
9-
y2
16=1
B.C的离心率为54
C.焦点到渐近线的距离为3
D.|PF|的最小值为2
5.设O 为坐标原点,直线x=a与双曲线
C:x
2
a2
-y
2
b2
=1(a>0,b>0)的两条渐近
线分别交于D,E 两点.若△ODE 的面
积为8,则C的焦距的最小值为 ( )
A.4 B.8 C.16 D.32
6.(2023高考北京卷)已知双曲线C 的
焦点为(-2,0)和(2,0),离心率为 2,
则C的方程为 .
7.已知双曲线C:x
2
4-
y2
m=1
的开口比等轴
双曲线的开口更开阔,则实数m的取值范
围是 .
8.已知双曲线的方程是16x2-9y2=144.
(1)求双曲线的焦点坐标、离心率和渐
近线方程;
(2)设F1 和F2 是双曲线的左、右焦点,
点P 在双曲线上,且|PF1||PF2|=
32,求∠F1PF2 的大小.
703
第二章 圆锥曲线
[能力提升练]
9.(多选)将离心率为e1 的双曲线C1 的实
半轴长a和虚半轴长b(a≠b)同时增加
m(m>0)个单位长度,得到离心率为e2
的双曲线C2,则 ( )
A.对任意的a,b,e1<e2
B.当a>b时,e1<e2
C.对任意的a,b,e1>e2
D.当a<b时,e1>e2
10.(多选)已知双曲线x
2
a2
-y
2
b2
=1(a>0,b
>0)的右焦点为F1(2 6,0),点A 坐
标为(0,1),点P 为双曲线左支上的动
点,且△APF1 的周长不小于14,则双
曲线C的离心率可能为 ( )
A.3 B.2 C.5 D.3
11.设双曲线x
2
a2
-y
2
b2
=1(a>0,b>0)的右焦
点是F,左、右顶点分别是A1,A2,过点F
作x轴的垂线与双曲线交于B,C两点,
若A1B⊥A2C,则该双曲线的渐近线的斜
率为 .
12.已知双曲线的中心在原点,焦点F1,F2
在坐标轴上,离心率为 2,且过点(4,
- 10),
(1)求双曲线的方程;
(2)若点 M(a,0)为x 轴上一定点,P
为双曲线右支上一点,求线段PM 长
的最小值.
[素养培优练]
13.(多选)把方程x|x|4 +y|y|=1
表示的
曲线作为函数y=f(x)的图象,则下
列结论正确的有 ( )
A.函数f(x)的图象不经过第三象限
B.函数f(x)在R上单调递增
C.函数f(x)的图象上的点到坐标原
点的距离的最小值为1
D.函数g(x)=2f(x)+x不存在零点
14.已知双曲线x
2
3-
y2
b2
=1的右焦点为(2,0).
(1)求双曲线的方程;
(2)求双曲线的渐近线与直线x=-2
围成的三角形的面积.
803
选择性必修第一册
(2)由(1)知,双曲线渐近线为y=x,倾斜角为45°
∵直线AB 过F2 且倾斜角为60°
∴A,B 均在双曲线的右支上
∴|BF1|-|BF2|=2,|AF1|-|AF2|=2
∴|AF1|+|BF1|=4+|AF2|+|BF2|=4+|AB|
设直线AB 方程为:y= 3(x- 2)
代入双曲线方程得:2x2-6 2x+7=0
∴|AB|= 1+3 (3- 2)2-4=4
∴△F1AB 的周 长 为:|AF1|+|BF1|+|AB|=4+
2|AB|=12
9.D [双曲线8x2-y2=8可化为标准方程x2-y
2
8=1
,所
以a=1,c=3,|F1F2|=2c=6.因为点P 在该双曲线上,
且△PF1F2 是等腰三角形,所以|PF1|=|F1F2|=6,或
|PF2|=|F1F2|=6,当|PF1|=6时,根据双曲线的定
义有|PF2|=|PF1|-2a=6-2=4,所以△PF1F2 的周
长为6+6+4=16;同理当|PF2|=6时,△PF1F2 的周
长为6+6+8=20.]
10.A [设内切圆的圆心为M(x,
y),设圆 M 与三角形的边分别
切于T,Q,S,
如图所示:连接 MS,MT,MQ,
由内切圆的性质可得:|F2T|
=|F2S|,|AT|=|AQ|,|BS|
=|BQ|,
所以|AF2|-|AQ|=|AF2|
-|AT|=|F2T|,|BF2|-|BQ|=|BF2|-|BS|
=|F2S|,
所以|AF2|-|AQ|=|BF2|-|BQ|,
由双曲线的定义可知:|AF2|-|AF1|=|BF2|-|BF1|
=2a,
所以可得Q,F1 重合,所以|TF2|=2a=4,
所以r=|MT|=|TF2|tan
∠AF2B
2 =
4 3
3 .
]
11.解析:(1)设点 M(3,1)的中心投影点的坐标为 N(x,
y),|OM
→
|= (3)2+12=2,|ON
→
|=12
,因此ON
→
=
1
4OM
→
=14
(3,1)= 3
4
,1
4
æ
è
ç
ö
ø
÷,所以 N 3
4
,1
4
æ
è
ç
ö
ø
÷;
(2)双曲线x
2
3-y
2=1的渐近线方程为:y=± 1
3
x⇒y
=± 33x
,因此其中一条渐近线的倾斜角为 π
6
,由中心
投影点的定义可知:中心投影点构成的曲线是圆x2+
y2=14
夹在两渐近线之间的两段圆弧,所以曲线长度
为2×2×π6×
1
2=
π
3.
答案: 3
4
,1
4
æ
è
ç
ö
ø
÷ π3
12.解:(1)设观察员可能出现的位置的所在点为P(x,y),
因为A 点接收到信号的时间比B 点接收到信号的时间
早40
v0
秒,
故|PB|-|PA|=40v0
×v0=40<|AB|=60.
故点P 的坐标满足双曲线的定义,设双曲线方程为x
2
a2
-y
2
b2
=1(a>0,b>0,x<0)
由题可知2a=40,2c=60,解得b2=c2-a2=500,
故点P 的轨迹方程为x
2
400-
y2
500=1
(x<0).
(2)因为A(-30,0),C(0,30),设AC 的垂直平分线方
程为y=kx,由k× 30-00-(-30)=-1
,得k=-1,则AC
的垂直平分线方程为y=-x.
联立 x
2
400-
y2
500=1
(x<0),可 得x2= 2000,故x=
-20 5,y=20 5.
故观察员遇险地点坐标为 -20 5,20 5( ) 与检测中心
O 的距离为 (-20 5)2+(20 5)2=20 10km.
(3)设轨迹上一点为P(x,y),
则|PC|= x2+(y-30)2= x2+y2-60y+900
又因为x
2
400-
y2
500=1
,可得x2=45y
2+400,
代入可得:|PC|= 95y
2-60y+1300=
9
5 y-
50
3( )
2
+800≥ 800=20 2,
当且仅当y=503
时,取得最小值20 2.故扫描半径r至
少是20 2km.
13.BC [因为双曲线C:x
2
16-
y2
9 =1
,所以c= 16+9=
5.又因为S△PF1F2=
1
2
2c|yP|=
1
2×10×|yP|=20
,
所以|yP|=4,所以选项 A 错误;将|yP|=4代入C:
x2
16
-y
2
9=1
得x
2
16-
42
9 =1
,即|xP|=
20
3.
由对称性,不妨
取P 的坐标为 203
,4( ) ,可知|PF2|= 203-5( )
2
+42
=133.
由双曲线定义可知|PF1|=|PF2|+2a=
13
3+8
=373
,
所以|PF1|+|PF2|=
13
3+
37
3=
50
3
,所以选项B正确;
在△PF1F2 中,|PF1|=
37
3 >2c=10>|PF2|=
13
3.
且
cos∠PF2F1 =
|PF2|2+|F1F2|2-|PF1|2
2|PF2||F1F2|
= - 513<
0,则∠PF2F1 为钝角,所以△PF1F2 为钝角三角形,选
项 C 正 确; 由 余 弦 定 理 得 cos∠F1PF2 =
|PF1|2+|PF2|2-|F1F2|2
2|PF1||PF2|
=319481≠
1
2
,∠F1PF2 ≠
π
3
,所以选项 D错误.]
14.B [∵椭圆是封闭的,总可以找到满足题意的 M 点,使
得|MP||MQ|=1 成 立,故 ① 正 确,在 双 曲 线 中,
|PM|max→+∞,而|QM|min是个固定值,则无法对任意
的P∈C,都存在Q∈C,使得|PM||QM|=1,故②错误.]
2.2 双曲线的简单几何性质
1.C [由题意 m4 =
1
4
,得m=1,所以虚轴长为2.]
2.D [双曲线C:x
2
a2
-y
2
b2
=1(a>0,b>0)的离心率为 5,
可得c= 5a,所以b=2a,
所以双曲线的渐近线方程为:y=±2x,
一条渐近线与圆(x-2)2+(y-3)2=1交于A,B 两点,
圆的圆心(2,3),半径为1,
圆的圆心到直线y=2x的距离为:|4-3|
1+4
=1
5
,
所以|AB|=2 1-15=
4 5
5 .
]
493
选择性必修第一册
3.C [设渐近线的方程为bx-ay=0,则直线PF2 的方程
为 ax + by - ac = 0.由
ax+by-ac=0,
bx-ay=0,{ 可 得
P a
2
c
,ab
c( ).由 F1 (-c,0)及|PF1|= 6|OP|,得
a2
c+c( )
2
+ abc( )
2
= 6× a
2
c( )
2
+ abc( )
2
,化简可
得3a2=c2,即e= 3.]
4.AD [双曲线C的一个焦点F(5,0),且渐近线方程为y
=±43x
,可得c=5,焦点坐标在x轴上,
所以b
a =
4
3
,因为c=5,所以b=4,a=3,所以C 的方程
为x
2
9-
y2
16=1
,A正确;
离心率为e=53
,B不正确;焦点到渐近线的距离为d=
4×5
42+32
=4,C 不正确;|PF|的最小值为c-a=2,D
正确.]
5.B [不妨设D 位于第一象限.双曲线的渐近线方程为y
=±bax
,分别与x=a联立,可得D(a,b),E(a,-b),则
|DE|=2b.∴S△ODE=
1
2×2b×a=ab=8.
∴c2=a2+b2≥2ab=16,当且仅当a=b=2 2时,等号成
立.∴c2 的最小值为16.∴c的最小值为4,∴C 的焦距
的最小值为2×4=8.]
6.解析:令双曲线C的实半轴、虚半轴长分别为a,b,显然
双曲线C的中心为原点,焦点在x轴上,其半焦距c=2,
由双曲线C的离心率为 2,得ca = 2
,解得a= 2,则b
= c2-a2= 2,
所以双曲线C的方程为x
2
2-
y2
2=1.
答案:x
2
2-
y2
2=1
7.解析:因为等轴双曲线的离心率为 2,且双曲线C 的开
口比等轴双曲线更开阔,所以双曲线C:x
2
4-
y2
m=1
的离
心率e> 2,即4+m4 >2.
所以m>4.
答案:(4,+∞)
8.解:(1)由16x2-9y2=144得x
2
9-
y2
16=1
,所以a=3,b=4,
c=5,所以焦点坐标F1(-5,0),F2(5,0),离心率e=
5
3
,
渐近线方程为y=±43x.
(2)由双曲线的定义可知||PF1|-|PF2||=6,
cos∠F1PF2=
|PF1|2+|PF2|2-|F1F2|2
2|PF1||PF2|
=
(|PF1|-|PF2|)2+2|PF1||PF2|-|F1F2|2
2|PF1||PF2|
=36+64-10064 =0
,则∠F1PF2=90°.
9.BD [e1= 1+
b2
a2
,e2= 1+
(b+m)2
(a+m)2
.不妨令e1<e2,
化简得b
a <
b+m
a+m
(m>0),得bm<am,得b<a.所以 AC
错误;当b>a时,有ba >
b+m
a+m
,即e1>e2;当b<a时,有
b
a <
b+m
a+m
,即e1<e2,所以BD正确.]
10.ABC [由 右 焦 点 为F1(2 6,
0),点A 的坐标为(0,1),|AF1|
= 24+1=5,
△APF1 的周长不小于14,即周长
的最小值不小于14,可得|PA|+
|PF1|的最小值不小于 9,又F2
为双曲线的左焦点,可得|PF1|
=|PF2|+2a,|PA|+|PF1|=
|PA|+|PF2|+2a,
当A,P,F2 三点共线时,|PA|+|PF2|+2a取最小值
5+2a,所以5+2a≥9,即a≥2,因为c=2 6,可得e=
c
a ≤ 6.
]
11.解析:不妨设点B 在第一象限,则A1(-a,0),
B c,b
2
a( ) ,A2 (a,0),C c,-
b2
a( ) ,所 以 A1B
→
=
a+c,b
2
a( ) ,A2C
→
= c-a,-b
2
a( ).因 为A1B
→
⊥A2C
→,所
以A1B
→A2C
→
=0,所以c2-a2-b
4
a2
=0,整理得b
2
a2
=1,
即b
a =1
,所以渐近线的斜率为±1.]
答案:±1
12.解:(1)因为e= 2,则双曲线的实轴、虚轴相等,
所以可设双曲线方程为x2-y2=λ(λ≠0),
因为双曲线过点(4,- 10),所以16-10=λ,即λ=6,
所以双曲线方程为x2-y2=6.
(2)设 P(x,y)(x≥ 6),|PM|= (x-a)2+y2 =
2x2-2ax+a2-6(x≥ 6),
令f(x)=2x2-2ax+a2-6=2(x-a2
)2+a
2
2-6
(x≥6),
①当a2≤ 6
,即a≤2 6时,当x= 6时,f(x)min=(6
-a)2,|PM|min=|6-a|
②当a2> 6
,即a>2 6时,当x=a2
时,f(x)min=
a2
2-
6,|PM|min=
a2
2-6
13.ACD [由题意,方程x|x|4 +y|y|=1
,
当x≥0,y≥0时,x
2
4+y
2=1,表示椭圆在第一象限的
部分;
当x>0,y<0时,x
2
4-y
2=1,表示双曲线在第四象限
的部分;
当x<0,y>0时,-x
2
4 +y
2=1,表示双曲线在第二象
限的部分;
当x<0,y<0时,-x
2
4-y
2=1,此时不成立,舍去,其
图象如图所示,可得该函数的图象不经过第三象限,所
以 A是正确的;由函数的图象可得,该函数在 R为单调
递减函数,所以B不正确;
由图 象 可 得,函 数f(x)的
图象上的点P 到原点的距
离的最小的点在x≥0,y≥
0的图象上,
设点P(x,y),则点P 满足
x≥0,y≥0时,x
2
4+y
2=1,
即y2=1-x
2
4
593
参考答案
则|PO|= x2+y2 = x2+1-x
2
4 =
3
4x
2+1,当x
=0时,|PO|min=1,所以 C正确;
令g(x)=0,可得2f(x)+x=0,即f(x)=-12x
,
则函数g(x)=2f(x)+x的零点,即为函数y=f(x)与
y=-12x
的交点,
又由直线y=-12x
为双曲线x
2
4-y
2=1和-x
2
4 +y
2
=1渐近线,
所以直线y=-12x
与函数y=f(x)没有交点,即函数
g(x)=2f(x)+x不存在零点,
所以 D是正确的.]
14.解:(1)∵双曲线的右焦点坐标为(2,0),且双曲线方程
为x
2
3-
y2
b2
=1,
∴c2=a2+b2=3+b2=4,∴b2=1,
∴双曲线的方程为x
2
3-y
2=1.
(2)∵a= 3,b=1,
∴双曲线的渐近线方程为y=± 33x
,
令x=-2,则y=±2 33 .
设直线x=-2与双曲线的渐近线的交点为A,B,
则|AB|=43 3
,记双曲线的渐近线与直线x=-2围
成的三角形的面积为S,
则S=12×
4
3 3×2=
4
3 3.
§3 抛物线
3.1 抛物线及其标准方程
1.A [因为点(1,1)在直线x+2y=3上,故所求点的轨迹
是过点(1,1)且与直线x+2y=3垂直的直线.]
2.B [由5=p2
得p=10.又焦点在y轴正半轴上,即方程
形式为x2=2py,所以x2=20y.]
3.C [由抛物线的标准方程得准线方程为x=-p2.
因为准线与圆相切,圆的方程为(x-3)2+y2=16,所以
3+p2=4
,所以p=2.]
4.A [点Q(2,-1)在抛物线内部,
如图所示.
由抛物线 的 定 义 知,抛 物 线 上 的
点P 到点F 的距离等于点P 到
准线x=-1的距离,过点Q 作x
=-1的 垂 线,与 抛 物 线 交 于 点
K,则点K 为所求,当y=-1时,
x=14
,∴P 为 14
,-1( ).]
5.B [如图所示,在正方体ABCD
-A1B1C1D1 中,作PQ⊥AD,垂
足为Q,
则PQ⊥ 平 面 ADD1A1,过 Q 作
QR ⊥ A1D1,则 A1D1 ⊥ 平 面
PQR,则 PR 为 点 P 到 直 线
A1D1 的距离,由题意得|PR|2-
|PQ|2=|RQ|2 =1,由 已 知 得
|PR|2-|PM|2=1,所以|PQ|=
|PM|,即P 到点M 的距离等于P 到AD 的距离,所以根
据抛物线的定义可得,点P 的轨迹是抛物线.]
6.解析:圆M 的圆心为(1,2),代入4x+ay2=0得a=-1,将
抛物线C的方程化为标准方程得y2=4x,故其焦点坐标
为(1,0).
答案:(1,0)
7.解析:抛物线标准方程为x2=-4y,其焦点坐标为(0,-1),
准线方程为y=1,则MF的长度等于点 M 到准线y=1的
距离,从而点 M 到两定点F,E 的距离之和的最小值为
点E(1,-3)到直线y=1的距离.即最小值为4.
答案:4
8.解:(1)由准线方程为y=3知,抛物线的焦点在y 轴负
半轴上,且p
2=3
,则p=6,故所求抛物线的标准方程为
x2=-12y.
(2)∵点P(-2 2,4)在第二象限,∴设所求抛物线的标
准方程为y2=-2px(p>0)或x2=2py(p>0).若抛物
线的标准方程为y2=-2px(p>0),则由42=-2p×
(-2 2),解得p=2 2;若 抛 物 线 的 标 准 方 程 为x2=
2py(p>0),则由(-2 2)2=2p×4,解得p=1.
∴所求抛物线的标准方程为y2=-4 2x或x2=2y.
(3)由焦点到准线的距离为 2,得p= 2,故所求抛物线
的标准方程为y2=2 2x 或y2=-2 2x 或x2=2 2y
或x2=-2 2y.
9.A [如图所示,动点P 到l2:x=
-1的距离可转化为|PF|,由图
可知,
距离和 的 最 小 值 即 F 到 直 线l1
的距离d= |4+6|
42+(-3)2
=2.]
10.AD [由已知得抛 物 线 的 焦 点
F p2
,0( ) ,设 点 M(x0,y0),则AF
→
= p2
,-2( ) ,AM
→
= y
2
0
2p
,y0-2( ).
由已知得AF
→
AM
→
=0,即y20-8y0+16=0,
因 而 y0 = 4,M
8
p
,4( ).由 | MF | = 5,得
8
p-
p
2( )
2
+16=5.
又p>0,解得p=2或p=8.故C 的方程为y2=4x 或
y2=16x.]
11.解析:由x2=2py(p>0)得焦点F 0,p2( ) ,准线l为y
=-p2
,
所以可求得抛物线的准线与双曲线x
2
3-
y2
3=1
的交点
A - 12+p
2
2
,-p2
æ
è
ç
ö
ø
÷,B 12+p
2
2
,-p2
æ
è
ç
ö
ø
÷,所 以
|AB|= 12+p2,则|AF|=|AB|= 12+p2,
所以 p
|AF|=sin
π
3
,即 p
12+p2
= 32
,解得p=6.
答案:6
12.解:(1)如图,
易知抛物线的焦点为 F(1,0),
准线方程是x=-1.由抛物 线
的定义知,点P 到直线x=-1
的距离等于点P 到焦点F 的距
离.于是问题转化为在抛物线上
求一点P,使点P 到点A(-1,
1)的距离与点P 到F(1,0)的距
离之和最小.显然,连接AF,AF
与抛物线的交点即为点P,故最小值为 22+12= 5,
即点P 到点A(-1,1)的距离与点P 到直线x=-1的
距离之和的最小值为 5.
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选择性必修第一册