内容正文:
专题02 双曲线的六大常考题型
题型一:双曲线的定义及应用
题型二:求双曲线的方程
题型三:双曲线的焦点三角形问题
题型四:双曲线的简单几何性质
题型五:双曲线的实际应用
题型六:与双曲线有关的创新题(数学文化题、新定义题等)
题型一:双曲线的定义及应用
1.双曲线两个焦点,焦距为8,为曲线上一点,,则( )
A.1 B.1或9 C.9 D.3
【答案】C
【详解】由题意可得,即,又,即,
由双曲线的定义可得,解得或9,
又,所以.
故选:C.
2.已知双曲线的上、下焦点分别为,过的直线与双曲线的上支交于A,B两点,若,则的周长为( )
A.14 B.12 C.10 D.8
【答案】B
【详解】如图,由题意可得,的周长为,
由双曲线的定义可得,又,
所以,
所以的周长为12.
故选:B.
3.已知双曲线的左、右焦点分别为,,为的右支上一点,为的中点,为线段上一点,若(为坐标原点),则( )
A.4 B.2 C.1 D.
【答案】C
【详解】如图,连接,
由题意可知,
因为为坐标原点,为的中点,
所以,,
则.
故选:C
4.与圆及圆都内切的圆的圆心在( )
A.椭圆上 B.双曲线的左支上
C.双曲线的右支上 D.抛物线上
【答案】B
【详解】圆的圆心为,半径为,
圆的标准方程为,圆心为,半径为,
如下图所示:
设所求圆的圆心为,半径为,
由圆与圆的位置关系可得,,
所以,,
所以,圆心的轨迹是以、分别为左、右焦点的双曲线的左支,
故选:B.
5.已知,,为坐标原点,点是圆上任意一点,点是圆外一点,若,,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由题意知,圆的半径,延长交直线于点,连接,
因为,且,所以,且为中点,
所以,且,
因此,,
所以点在以,为焦点的双曲线上,
设的方程为,可知,所以,
又,则,所以的方程为,即,
又点是圆外一点,
所以,即,故所求轨迹方程为.
故选:B
6.过椭圆右焦点F的圆与圆O:外切,则该圆直径FQ的端点Q的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由椭圆,得椭圆半焦距,即有,则椭圆的左焦点为,
设以FQ为直径的圆的圆心为C,如图,
由圆O与圆C外切,得,又,,
则,
因此Q的轨迹是以、F为焦点,实轴长的双曲线的右支,即,,
所以双曲线方程:.
故选:C
7.如图所示,是双曲线右支在第一象限内一点,分别为其左、右焦点,为右顶点,圆是的内切圆,设圆与分别切于点,当圆的面积为时,直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由题意可知,,,
所以,
设,
则,
即,
设圆C的半径为,因为圆C的面积为,则,
因为,所以,
于是,
因为是的角平分线,
所以,
所以,即直线的斜率为.
故选:D.
8.已知是双曲线的右焦点,是左支上一点,是圆上一点,则的最小值为 .
【答案】
【详解】设双曲线的左焦点为,连接,.
由题知,实轴长,
由双曲线定义知,,
则,
当P,D,三点共线时,取得最小值,
且最小值为.
9.已知双曲线E:的左焦点为F,点M是E右支上的动点,点N是圆上的动点,则的最大值为 .
【答案】
【详解】设双曲线E:的右焦点为,则,.
由双曲线定义可得,即.
,
当且仅当三点共线时,取得最大值.
∵点N是圆上的动点,
∴圆心设为,半径,
,.
题型二:双曲线的标准方程
10.已知双曲线的一条渐近线的倾斜角为,且的焦距为,则的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】由条渐近线的倾斜角为,可知,故,
又和,
解得,故双曲线方程为,
故选:A
11.已知双曲线与双曲线有共同的渐近线,双曲线的两个焦点分别为,点为上的一点,且,则双曲线的方程为( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】D
【详解】由题意易知.
当焦点在轴上时,可设双曲线的方程为,则,解得,所以,双曲线的方程为;
当焦点在轴上时,可设双曲线的方程为,则,解得,所以,双曲线的方程为.
故选:D
12.已知A,B为实数,则“”是“为双曲线方程”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【详解】当表示双曲线时,均不为0.
若双曲线的焦点在轴上,则其标准方程为:,此时,,所以,所以
若双曲线的焦点在轴上,则其标准方程为:,此时,,所以,所以
当时,若则表示焦点在轴上的双曲线,
若则表示焦点在轴上的双曲线.
所以“”是“为双曲线方程”的充要条件.
故选:C.
13.(多选)已知曲线:,下列说法正确的是( )
A.若,则是焦点在轴上的椭圆
B.若,则是圆,其半径为
C.若,则是双曲线
D.若,,则是两条直线
【答案】CD
【详解】当时,由得,,所以曲线表示焦点在轴上的椭圆,A选项错误;
当时,曲线可化为,得,此时曲线是圆,半径为,B选项错误;
当时,曲线可化为,此时曲线是双曲线,C选项正确;
当,时,曲线可化为,得,此时曲线是两条直线,D选项正确;
故选:CD.
14.已知椭圆与双曲线有相同的焦点,,离心率分别为,,点P为椭圆与双曲线在第一象限的公共点,且,若,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】椭圆中,,双曲线的实半轴长,
在三角形中,
,
所以
,
所以,
即,
所以,由题焦点在轴上,
故双曲线方程为,
故选:D.
题型三:双曲线的焦点三角形问题
15.已知为坐标原点,双曲线的左、右焦点分别为,,以线段为直径的圆与在第一象限内的交点为.若,则点到直线的距离为( )
A. B.1 C. D.2
【答案】C
【详解】依题意,,双曲线的半焦距,
由,得,则,而,
于是,即,解得,而点是线段中点,
所以点到直线的距离为.
故选:C
16.已知,分别是双曲线:的左、右焦点,为上一点,,且的面积等于,则( )
A. B.6 C. D.3
【答案】A
【详解】由余弦定理得
,
∴,
∴,∴(负值已舍去).
故选:A.
17.设,为曲线:的左,右两个焦点,是曲线:与的一个交点,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由曲线:的方程可得 ,,
由椭圆的定义可得.
又曲线:的焦点和曲线的焦点相同,不妨设在双曲线右支上,
双曲线的定义可得.,,
在中,由余弦定理可得,
,
的面积为.
故选:A
18.已知为双曲线的左、右焦点,点在上,,则的面积为 .
【答案】2
【详解】由得,所以.
不妨设点在第一象限,则,故
∵,∴,
∴,即,
∴,
.
19.已知双曲线是上的任意一点.
(1)设点的坐标为,求的最小值;
(2)若分别为双曲线的左、右焦点,,求的面积.
【详解】(1)
设点的坐标为,
则,
因为,所以当时,取得最小值.
(2)由双曲线的定义知①,
由余弦定理得②,
根据①②可得,所以.
题型四:双曲线的简单几何性质
20.记为双曲线的右焦点,则的渐近线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由于为双曲线的右焦点,故,所以,
故渐近线方程为,
故选:B
21.已知双曲线的离心率为,其一条渐近线被圆截得的线段长为,则实数的值为
A.3 B.1 C. D.2
【答案】D
【详解】由题可得:c=,即有a=b,渐近线方程为y=±x,圆(x-m)2+y2=4(m>0)的圆心为(m,0),半径为2,可得圆心到直线的距离为d=,则直线被圆截得的弦长为,解得m=2(-2舍去),故选D.
22.已知等轴双曲线的左、右焦点分别为,半焦距为,过点的直线与的两条渐近线从左到右 依次交于两点,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题意得的渐近线方程为,得(为坐标原点),
由,得,则,
所以.
故选:C
23.已知双曲线:的焦距为10,左、右焦点分别为,,过点作斜率不为0的直线与双曲线的左、右支分别交于,两点.若的内切圆与直线相切于点H,且,则双曲线的渐近线方程为( ).
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】设的内切圆分别切,于点,,
则,,,
因为,所以,
得,
所以,即,①
因为,所以,
即,②,
所以①+②,得,得,
因为,所以,所以,
所以双曲线:的渐近线方程为,
即.
故选:D.
24.斜率为1的直线与双曲线交于两点,点是上的一点,满足,,的重心分别为,的外心为.记直线的斜率为.若,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C.3 D.
【答案】A
【详解】取的中点为,因为的重心为,且在中线上,
所以,由中点弦有,
所以,所以,又因为,
所以,所以,
又由,得的外心为为的中点,
所以由中点弦有,所以,即,
由有,所以,
所以,
故选:A.
25.已知双曲线的左、右焦点分别为,,过的直线与的左、右支分别交于,两点,且,,其中为坐标原点,则的离心率为( )
A.5 B. C.4 D.
【答案】D
【详解】
由题意得,而后根据题意可知,,
在中,得,
从而,即.
故答案为:.
26.已知双曲线(,均为正整数)的左、右焦点分别为,,O为坐标原点,P为C右支上一点,的周长为25,O到直线,的距离分别为,,若,则C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设,因为,所以①,
由双曲线的定义得②,
由①②得,.
因为与的面积相等,所以,又,
则,
所以,整理得,因为,
所以,又因为为正整数,所以,又且为正整数,
经验证得,,,
所以,所以的渐近线的方程为.
故选:B
27.已知双曲线的右焦点、左顶点分别为,过点且倾斜角为的直线交的两条渐近线分别于点.若为等边三角形,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C. D.
【答案】A
【详解】
设过点且倾斜角为的直线为,
与双曲线的渐近线联立可得:, ,
同理与双曲线的渐近线联立可得:, ,
由为等边三角形,则的中点坐标为,
由题意可得:,
即,
,
,
,
,
所以解得,
故选:A.
28.已知双曲线,点、是右支上任意两点,且,则的取值范围是 .
【答案】
【详解】设,则,则或为锐角,如下图,
设点为双曲线的渐近线在第一象限内的一点,
设点为双曲线的渐近线在第四象限内的一点,
由题意知,,则,解得.
29.已知是双曲线上的点,则的最小值为 .
【答案】
【详解】解法1:由,得,
令,则,,,,
因此,当且仅当时取等号,
所以的最小值为.
解法2:设,依题意,方程组有实数解,
即关于的一元二次方程有实根,
因此,解得,
所以的最小值为.
故答案为:
30.已知双曲线的一个焦点为为坐标原点,点在双曲线上运动,以为直径的圆过点,且恒成立,则的离心率的取值范围为 .
【详解】设,直线:,
因为以为直径的圆过点,所以,即,
联立,整理得,且,
,,则,
所以;整理得,
即由到直线:的距离,又,
即,而,
因为,即,所以,
又,所以.故答案为:
题型五:双曲线的实际应用
31.如图,一个玩具由矩形竖屏,底面圆盘及斜杆构成,竖屏垂直于圆盘且固定不动,圆盘可以转动,斜杆以恰当的方式固定在圆盘上,可随着圆盘转动.当竖屏上的孔隙形状是合适的双曲线的一支时,斜杆可以自由穿过竖屏的孔隙,所以这个玩具被称为曲线狭缝玩具.若斜杆与圆盘所成角的大小为,斜杆与过底面圆心且与底面垂直的边的距离为1cm,则合适孔隙的曲线线方程可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】已知斜杆与圆盘所成角为,那么斜杆与竖屏(即与竖屏所在平面)所成角为.
则渐近线与轴正方向夹角为,所以渐近线斜率,
双曲线的标准方程为:,可知,所以.
所以双曲线的方程为,
观察选项,只有满足.
故选:B.
32.2025春节档国产影片《哪吒之魔童闹海》接连破全球票房记录,影片中哪吒与敖丙是不可分割的二人组,其中敖丙的武器“盘龙冰锤”相撞后形成了如图所示的曲线,可以用来表示数学上特殊的曲线.如图所示的曲线C过坐标原点O,C上的点到两定点,()的距离之积为定值.当时,C上第一象限内的点P满足的面积为,则( )
A.6 B. C. D.
【答案】B
【详解】由原点在曲线上,则,
设,则,
所以,则,
所以,
由,且,可得,
所以,易知是曲线与以直径的圆的交点,
联立,且在第一象限,可得,
所以.
故选:B
33.某飞船返回舱顺利到达地球后,为了及时将航天员安全救出,地面指挥中心在返回舱预计到达区域安排了三个救援中心(记为、、),在的正东方向,相距;在的北偏西方向,相距;为航天员的着陆点.某一时刻,接收到的求救信号,由于、两地比距远,后、两个救援中心才同时接收到这一信号.已知该信号的传播速度为,则在处测得的方向角为( )
A.北偏东 B.北偏东 C.北偏西 D.北偏西
【答案】A
【详解】因为、同时接到信号,所以,,则点在线段的垂直平分线上,
因为、比处同时晚收到信号,所以有,
从而在以、为焦点的双曲线的右支上,所以,,,则,
如图,以线段的中点为坐标原点,的垂直平分线为轴,正东方向为轴的正方向,
建立如下图所示的平面直角坐标系,
则、,,
所以,双曲线的方程为,
线段的垂直平分线的方程为,即,
联立,解得,即点,
从而,所以,直线的倾斜角为,
则在处测得的方向角为北偏东,
故选:A.
34.如图,某市在城市东西方向主干道边有两个景点,,它们距离城市中心的距离均为,是正北方向主干道边上的一个景点,且距离城市中心的距离为3km,为改善市民出行,准备规划道路建设,规划中的道路如图所示,道路MN段上的任意一点到景点的距离比到景点的距离都多4km,其中道路起点到东西方向主干道的距离为6km,线路NP段上的任意一点到的距离都相等,以为原点、线段AB所在直线为轴建立平面直角坐标系xOy.
(1)求道路的曲线方程;
(2)现要在上建一站点,使得到景点的距离最近,问如何设置站点的位置?(即确定点的坐标)
【详解】(1)根据题意,线路段上的任意一点到景点的距离比到景点的距离都多,
则线路所在的曲线是以定点为左右焦点的双曲线的右支上,
且,所以,
所以方程为,
又点纵坐标为6,代入方程可得M点横坐标为,
所以道路所在的曲线方程为,
又由线路段上的任意一点到的距离都相等,则线路所在的曲线为
以为圆心,为半径的圆,其方程为,
故道路曲线方程为段:为,
段:.
(2)当点在线路上,设,
又由,则,
由(1)可得,则,
可得当时,有最小值,且,
当点在线路上,设,
又由,则,
由(1)可得,则,
可得当时,有最小值,且,
因为,所以有最小值为,此时,则,
则点的坐标为,此时到的距离最小.
题型六:与双曲线有关的创新题(数学文化题、新定义题等)
35.已知双曲线,对于点,若上存在两个点、,使得为线段的中点,则称为的一个“”点,下列各点中,是的“”点的为( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【详解】设点、,若轴,则线段的中点在轴上,
对于A选项,若为的一个“”点,则,可得,
此时,轴或过原点,
若轴,则直线的方程为,但直线与双曲线无公共点,
若过原点,则线段的中点为原点,不合乎题意,A不满足条件;
对于B选项,由题意可知直线的斜率存在,若为的一个“”点,
则,
因为,这两个等式作差可得,
即,则,
直线的方程为,即,
此时,直线过原点,则、关于原点对称,与假设矛盾,B不满足条件;
对于C选项,由题意可知直线的斜率存在,若为的一个“”点,
则,
因为,这两个等式作差可得,
即,则,
直线的方程为,即,
联立可得,,合乎题意;
对于D选项,由题意可知直线的斜率存在,若为的一个“”点,
则,
因为,这两个等式作差可得,
即,则,
直线的方程为,即,
联立可得,,D满足条件.
故选:CD.
36.我国南北朝时期的数学家祖暅提出了计算体积的祖暅原理:“幂势既同,则积不容异”,其意思可描述为:夹在两个平行平面之间的两个几何体,被平行于这两个平面的任意平面所截,如果截得的两个截面的面积总相等,那么这两个几何体的体积相等.如图,阴影部分是由双曲线与它的渐近线以及直线所围成的图形,将此图形绕轴旋转一周,得到一个旋转体,则这个旋转体的体积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】双曲线的渐近线为,
设直线交双曲线及其渐近线分别于及,如图,
由,得,
由,得,
线段绕轴旋转一周得到一个旋转体的一个截面,
它是一个圆环,其内径,外径,
此圆环面积为
因此此旋转体垂直于轴的任意一截面面积都为,旋转体的高为,
而底面圆半径为2,高为的圆柱垂直于轴的任意一截面面积都为,
由祖暅原理知,此旋转体的体积等于底面圆半径为2,高为的圆柱的体积为.
故选:B
37.(多选)随着我国航天科技的快速发展,双曲线镜的特性使得它在天文观测中具有重要作用,双曲线的光学性质是:从双曲线的一个焦点发出的光线,经双曲线反射后,反射光线的反向延长线经过双曲线的另一个焦点.由此可得,过双曲线上任意一点的切线平分该点与两焦点连线的夹角.已知分别为双曲线的左,右焦点,过C右支上一点作直线l交x轴于,交y轴于点N,则( )
A.C的渐近线方程为
B.过点作,垂足为H,则
C.点N的坐标为
D.四边形面积的最小值为
【答案】ABD
【详解】对于A项,由已知可得,,所以双曲线的渐近线方程为,故A项正确;
对于B项,如图,
,且满足,所以直线的方程为,
联立化简得,由于,
即为双曲线的切线.由双曲线的光学性质可知,平分,
延长与的延长线交于点.
则垂直平分,即点为的中点.
又是的中点,所以,
故B项正确;
对于C项,设,则,整理可得.
又,所以有,所以有,
解得,所以点的坐标为,故C项错误;
,
当且仅当,即时,等号成立.
所以,四边形面积的最小值为,故D项正确.
故选:ABD
38.(多选)公元前 300 年前后,欧几里得撰写的《几何原本》是最早有关黄金分割的论著,书中描述:把一条线段分割为两部分,使较大部分与全长的比值等于较小部分与较大的比值, 则这个比值即为“黄金分割比”, 把离心率为 “黄金分割比” 倒数的双曲线叫做 “黄金双曲线”. 黄金双曲线 的一个顶点为,与不在轴同侧的焦点为,的一个虚轴端点为,为双曲线任意一条不过原点且斜率存在的弦, 为中点. 设双曲线的离心率为, 则下列说法中,错误的有( )
A.
B.
C.
D.若, 则恒成立
【答案】D
【详解】由为黄金分割双曲线可得,即,对两边同除以可得,则,A正确;
变形得,,
,,
所以,又,
所以,,所以,
所以,所以, B正确;
设,,,将坐标代入双曲线方程可得,
,作差后整理可得,即
所以,故C正确;
设直线,则直线,将代入双曲线方程,
可得,则,,将换成即得 ,
则与,的值有关,故D错误,
故选:D.
39.年月,欧内斯特·卢瑟福在《哲学》杂志上发表论文.在这篇论文中,他描述了用粒子轰击厚的金箔时拍摄到的运动情况.在进行这个实验之前,卢瑟福希望粒子能够通过金箔,就像子弹穿过雪一样,事实上,有极小一部分粒子从金箔上反弹.如图显示了卢瑟福实验中偏转的粒子遵循双曲线一支的路径,则该双曲线的离心率为 ;如果粒子的路径经过点,则该粒子路径的顶点距双曲线的中心 cm.
【答案】
【详解】由题意可知双曲线的一条渐近线方程为,
即可得,因此离心率为;
设双曲线的方程为,将代入计算可得,
解得;
所以该粒子路径的顶点距双曲线的中心cm.
40.已知为坐标平面内一定点,A为平面上的任意点,向量,点A绕着点逆时针旋转角后得到点,则,我们称该过程为平面上点的旋转,对平面上的任一点做旋转,则称其为平面的旋转变换.平面上的某二次曲线能够通过旋转变成反比例函数图象,我们称该二次曲线为“反比例曲线”.
(1)证明曲线是“反比例曲线”,并求出旋转后的反比例函数图象的表达式.
(2)证明:“双曲线是‘反比例曲线’”的充要条件是“该双曲线是等轴双曲线”.
(3)若存在双曲线是“反比例曲线”,过原点的直线交该双曲线于点,将绕点旋转至能在双曲线的渐近线上找到点,点满足,以此类推,过点作斜率为的直线交双曲线于点,将绕点旋转至能在双曲线的渐近线上找到点,点满足.在中,设底边上的高为,求.
【详解】(1)由题,在旋转变换公式中取,旋转变换后的坐标为.
得
则,将其代入,得,
化简得,
故曲线是“反比例曲线”,所求反比例函数图象的表达式为;
或在旋转变换公式中取,旋转变换后的坐标为.
得
则,将其代入,得,
化简得,
故曲线是“反比例曲线”,所求反比例函数图象的表达式为,
综上,反比例函数图象的表达式为或.
(2)必要性:根据旋转的坐标变换公式,得,所以,
代入得,
化简得,
“双曲线是‘反比例曲线’”,
所以,解得,故该双曲线是等轴双曲线,必要性成立;
充分性:由等轴双曲线定义可知,即,
代入(1)中的旋转变换公式,得,化简得,
故该双曲线是“反比例曲线”.
综上所述,“双曲线是‘反比例曲线’”的充要条件是“该双曲线是等轴双曲线”.
(3)由(2)可知,双曲线的方程可进一步表示为,
因为旋转变换的角度不影响最终的结果,故本题取,
且旋转变换后得到的反比例函数图象的表达式为,即.
设经过旋转变换后,
因为是等腰三角形,所以,
根据反比例函数定义可得.
故且.
从点向轴作垂线交于点,向轴作垂线交于点,
设矩形的面积为,因为,
当时,.
由于,,故当时,
,
因为,所以,从而.
以此类推,
,
因为,
所以,可得.
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专题02 双曲线的六大常考题型
题型一:双曲线的定义及应用
题型二:求双曲线的方程
题型三:双曲线的焦点三角形问题
题型四:双曲线的简单几何性质
题型五:双曲线的实际应用
题型六:与双曲线有关的创新题(数学文化题、新定义题等)
题型一:双曲线的定义及应用
1.双曲线两个焦点,焦距为8,为曲线上一点,,则( )
A.1 B.1或9 C.9 D.3
2.已知双曲线的上、下焦点分别为,过的直线与双曲线的上支交于A,B两点,若,则的周长为( )
A.14 B.12 C.10 D.8
3.已知双曲线的左、右焦点分别为,,为的右支上一点,为的中点,为线段上一点,若(为坐标原点),则( )
A.4 B.2 C.1 D.
4.与圆及圆都内切的圆的圆心在( )
A.椭圆上 B.双曲线的左支上
C.双曲线的右支上 D.抛物线上
5.已知,,为坐标原点,点是圆上任意一点,点是圆外一点,若,,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
6.过椭圆右焦点F的圆与圆O:外切,则该圆直径FQ的端点Q的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,是双曲线右支在第一象限内一点,分别为其左、右焦点,为右顶点,圆是的内切圆,设圆与分别切于点,当圆的面积为时,直线的斜率为( )
A. B. C. D.
8.已知是双曲线的右焦点,是左支上一点,是圆上一点,则的最小值为 .
9.已知双曲线E:的左焦点为F,点M是E右支上的动点,点N是圆上的动点,则的最大值为 .
题型二:双曲线的标准方程
10.已知双曲线的一条渐近线的倾斜角为,且的焦距为,则的方程为( )
A. B.
C. D.
11.已知双曲线与双曲线有共同的渐近线,双曲线的两个焦点分别为,点为上的一点,且,则双曲线的方程为( )
A. B.
C.或 D.或
12.已知A,B为实数,则“”是“为双曲线方程”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
13.(多选)已知曲线:,下列说法正确的是( )
A.若,则是焦点在轴上的椭圆
B.若,则是圆,其半径为
C.若,则是双曲线
D.若,,则是两条直线
14.已知椭圆与双曲线有相同的焦点,,离心率分别为,,点P为椭圆与双曲线在第一象限的公共点,且,若,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
题型三:双曲线的焦点三角形问题
15.已知为坐标原点,双曲线的左、右焦点分别为,,以线段为直径的圆与在第一象限内的交点为.若,则点到直线的距离为( )
A. B.1 C. D.2
16.已知,分别是双曲线:的左、右焦点,为上一点,,且的面积等于,则( )
A. B.6 C. D.3
17.设,为曲线:的左,右两个焦点,是曲线:与的一个交点,则的面积为( )
A. B. C. D.
18.已知为双曲线的左、右焦点,点在上,,则的面积为 .
19.已知双曲线是上的任意一点.
(1)设点的坐标为,求的最小值;
(2)若分别为双曲线的左、右焦点,,求的面积.
题型四:双曲线的简单几何性质
20.记为双曲线的右焦点,则的渐近线方程为( )
A. B.
C. D.
21.已知双曲线的离心率为,其一条渐近线被圆截得的线段长为,则实数的值为
A.3 B.1 C. D.2
22.已知等轴双曲线的左、右焦点分别为,半焦距为,过点的直线与的两条渐近线从左到右 依次交于两点,且,则( )
A. B. C. D.
23.已知双曲线:的焦距为10,左、右焦点分别为,,过点作斜率不为0的直线与双曲线的左、右支分别交于,两点.若的内切圆与直线相切于点H,且,则双曲线的渐近线方程为( ).
A. B.
C. D.
24.斜率为1的直线与双曲线交于两点,点是上的一点,满足,,的重心分别为,的外心为.记直线的斜率为.若,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C.3 D.
25.已知双曲线的左、右焦点分别为,,过的直线与的左、右支分别交于,两点,且,,其中为坐标原点,则的离心率为( )
A.5 B. C.4 D.
26.已知双曲线(,均为正整数)的左、右焦点分别为,,O为坐标原点,P为C右支上一点,的周长为25,O到直线,的距离分别为,,若,则C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
27.已知双曲线的右焦点、左顶点分别为,过点且倾斜角为的直线交的两条渐近线分别于点.若为等边三角形,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C. D.
28.已知双曲线,点、是右支上任意两点,且,则的取值范围是 .
29.已知是双曲线上的点,则的最小值为 .
30.已知双曲线的一个焦点为为坐标原点,点在双曲线上运动,以为直径的圆过点,且恒成立,则的离心率的取值范围为 .
题型五:双曲线的实际应用
31.如图,一个玩具由矩形竖屏,底面圆盘及斜杆构成,竖屏垂直于圆盘且固定不动,圆盘可以转动,斜杆以恰当的方式固定在圆盘上,可随着圆盘转动.当竖屏上的孔隙形状是合适的双曲线的一支时,斜杆可以自由穿过竖屏的孔隙,所以这个玩具被称为曲线狭缝玩具.若斜杆与圆盘所成角的大小为,斜杆与过底面圆心且与底面垂直的边的距离为1cm,则合适孔隙的曲线线方程可能是( )
A. B.
C. D.
32.2025春节档国产影片《哪吒之魔童闹海》接连破全球票房记录,影片中哪吒与敖丙是不可分割的二人组,其中敖丙的武器“盘龙冰锤”相撞后形成了如图所示的曲线,可以用来表示数学上特殊的曲线.如图所示的曲线C过坐标原点O,C上的点到两定点,()的距离之积为定值.当时,C上第一象限内的点P满足的面积为,则( )
A.6 B. C. D.
33.某飞船返回舱顺利到达地球后,为了及时将航天员安全救出,地面指挥中心在返回舱预计到达区域安排了三个救援中心(记为、、),在的正东方向,相距;在的北偏西方向,相距;为航天员的着陆点.某一时刻,接收到的求救信号,由于、两地比距远,后、两个救援中心才同时接收到这一信号.已知该信号的传播速度为,则在处测得的方向角为( )
A.北偏东 B.北偏东 C.北偏西 D.北偏西
34.如图,某市在城市东西方向主干道边有两个景点,,它们距离城市中心的距离均为,是正北方向主干道边上的一个景点,且距离城市中心的距离为3km,为改善市民出行,准备规划道路建设,规划中的道路如图所示,道路MN段上的任意一点到景点的距离比到景点的距离都多4km,其中道路起点到东西方向主干道的距离为6km,线路NP段上的任意一点到的距离都相等,以为原点、线段AB所在直线为轴建立平面直角坐标系xOy.
(1)求道路的曲线方程;
(2)现要在上建一站点,使得到景点的距离最近,问如何设置站点的位置?(即确定点的坐标)
题型六:与双曲线有关的创新题(数学文化题、新定义题等)
35.已知双曲线,对于点,若上存在两个点、,使得为线段的中点,则称为的一个“”点,下列各点中,是的“”点的为( )
A. B. C. D.
36.我国南北朝时期的数学家祖暅提出了计算体积的祖暅原理:“幂势既同,则积不容异”,其意思可描述为:夹在两个平行平面之间的两个几何体,被平行于这两个平面的任意平面所截,如果截得的两个截面的面积总相等,那么这两个几何体的体积相等.如图,阴影部分是由双曲线与它的渐近线以及直线所围成的图形,将此图形绕轴旋转一周,得到一个旋转体,则这个旋转体的体积为( )
A. B. C. D.
37.(多选)随着我国航天科技的快速发展,双曲线镜的特性使得它在天文观测中具有重要作用,双曲线的光学性质是:从双曲线的一个焦点发出的光线,经双曲线反射后,反射光线的反向延长线经过双曲线的另一个焦点.由此可得,过双曲线上任意一点的切线平分该点与两焦点连线的夹角.已知分别为双曲线的左,右焦点,过C右支上一点作直线l交x轴于,交y轴于点N,则( )
A.C的渐近线方程为
B.过点作,垂足为H,则
C.点N的坐标为
D.四边形面积的最小值为
38.(多选)公元前 300 年前后,欧几里得撰写的《几何原本》是最早有关黄金分割的论著,书中描述:把一条线段分割为两部分,使较大部分与全长的比值等于较小部分与较大的比值, 则这个比值即为“黄金分割比”, 把离心率为 “黄金分割比” 倒数的双曲线叫做 “黄金双曲线”. 黄金双曲线 的一个顶点为,与不在轴同侧的焦点为,的一个虚轴端点为,为双曲线任意一条不过原点且斜率存在的弦, 为中点. 设双曲线的离心率为, 则下列说法中,错误的有( )
A.
B.
C.
D.若, 则恒成立
39.年月,欧内斯特·卢瑟福在《哲学》杂志上发表论文.在这篇论文中,他描述了用粒子轰击厚的金箔时拍摄到的运动情况.在进行这个实验之前,卢瑟福希望粒子能够通过金箔,就像子弹穿过雪一样,事实上,有极小一部分粒子从金箔上反弹.如图显示了卢瑟福实验中偏转的粒子遵循双曲线一支的路径,则该双曲线的离心率为 ;如果粒子的路径经过点,则该粒子路径的顶点距双曲线的中心 cm.
40.已知为坐标平面内一定点,A为平面上的任意点,向量,点A绕着点逆时针旋转角后得到点,则,我们称该过程为平面上点的旋转,对平面上的任一点做旋转,则称其为平面的旋转变换.平面上的某二次曲线能够通过旋转变成反比例函数图象,我们称该二次曲线为“反比例曲线”.
(1)证明曲线是“反比例曲线”,并求出旋转后的反比例函数图象的表达式.
(2)证明:“双曲线是‘反比例曲线’”的充要条件是“该双曲线是等轴双曲线”.
(3)若存在双曲线是“反比例曲线”,过原点的直线交该双曲线于点,将绕点旋转至能在双曲线的渐近线上找到点,点满足,以此类推,过点作斜率为的直线交双曲线于点,将绕点旋转至能在双曲线的渐近线上找到点,点满足.在中,设底边上的高为,求.
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