内容正文:
核心素养测评(时间:45分钟 分值:80分)
五十八 双曲线
基础保分练
一、单选题
1.(5分)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)
【解析】选D.由双曲线的定义知,点M的轨迹是双曲线的右支,故排除A,C.
又由题意可知c=5,a=3,所以b==4,
故点M的轨迹方程为-=1(x≥3).
2.(5分)双曲线-=λ(λ>0)的离心率为( )
A. B.
C.或 D.
【解析】选B.因为λ>0,所以-=1,
所以双曲线焦点在x轴上,所以a2=2λ,b2=4λ,c2=a2+b2=6λ,
所以离心率为===.
3.(5分)双曲线2y2-x2=1的渐近线方程是( )
A.y=±x B.y=±2x
C.y=±x D.y=±x
【解析】选C.依题意知,双曲线-x2=1的焦点在y轴上,实半轴长a=,虚半轴长b=1,
所以双曲线2y2-x2=1的渐近线方程是y=±x.
4.(5分)(2024·武汉模拟)已知双曲线-=1的离心率为2,则a=( )
A.-1 B.1 C.-3 D.3
【解析】选A.由题意可知,双曲线-=1的焦点在x轴上,故该双曲线的离心率为e==2,得a=-1.
5.(5分)经过点M(2,2)且与双曲线-=1有相同渐近线的双曲线方程是( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
【解析】选D.由题意,可设所求的双曲线方程为-=λ(λ≠0),
点M(2,2)在双曲线方程上,
所以-=λ,解得λ=-6,
故所求的双曲线方程是-=1.
6.(5分)已知圆C1:(x+3)2+y2=1,圆C2:(x-3)2+y2=9,动圆M同时与圆C1和圆C2相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为( )
A.x2-=1
B.-y2=1
C.x2-=1(x≤-1)
D.x2-=1(x≥1)
【解析】选C.设动圆M的半径为r,
由动圆M同时与圆C1和圆C2相外切,
得|MC1|=1+r,|MC2|=3+r,
|MC2|-|MC1|=2<6,
所以动圆圆心M的轨迹是以点C1(-3,0)和C2(3,0)为焦点的双曲线的左支,
且2a=2,解得a=1,
又c=3,则b2=c2-a2=8,
故动圆圆心M的轨迹方程为x2-=1(x≤-1).
二、多选题
7.(5分)(2025·唐山模拟)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.|+|≥2
【解析】选CD.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点在双曲线哪支上并不确定,故A错误;
对于B选项,焦点在y轴上的双曲线C的渐近线方程为y=±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|===≥(当且仅当x=0时取等号),因为O为F1F2的中点,所以|+|=|2|=2||≥2,故D正确.
8.(5分)(2025·南京调研)已知双曲线C:mx2+ny2=1,其焦点(0,10)到渐近线的距离为6,则下列说法正确的是( )
A.+=100
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.双曲线C上的点到焦点距离的最小值为2
【解析】选BCD.由双曲线C的焦点(0,10)到渐近线的距离为6,可得双曲线C的焦点在y轴上,
设双曲线C的标准方程为-=1(a>0,b>0),
则双曲线C的半焦距c=10,虚半轴长b=6,
所以a2=c2-b2=100-36=64,
得双曲线C的标准方程为-=1.
对于A,m=-,n=,
所以+=-36+64=28,A错误;
对于B,双曲线C的渐近线方程为y=±x=±x,B正确;
对于C,双曲线C的离心率e===,C正确;
对于D,双曲线C上的所有点中,上、下顶点到相应焦点的距离最小,
所以最小值为c-a=10-8=2,D正确.
三、填空题
9.(5分)已知双曲线的两个焦点分别为F1(-5,0),F2(5,0),双曲线上一点P与F1,F2的距离差的绝对值等于6,则双曲线的标准方程为-=1.
【解析】设双曲线标准方程为
-=1(a>0,b>0),
由2c=10,2a=6,得c=5,a=3.
因此b2=c2-a2=16,
所以双曲线的标准方程为-=1.
10.(5分)(2024·石家庄模拟)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,实轴长为4,过F2的直线与双曲线C的右支交于A,B两点,若|AB|是|AF1|和|BF1|的等差中项,则△ABF1的周长为24.
【解析】由|AB|是|AF1|和|BF1|的等差中项得|F1A|+|F1B|=2|AB|,
根据双曲线的定义知|AF1|-|AF2|=2a,|BF1|-|BF2|=2a,
两式相加得|AF1|+|BF1|-|AB|=4a,即|AB|=4a,所以|AF1|+|BF1|=8a,
故△ABF1的周长为12a,因为2a=4,所以△ABF1的周长为24.
四、解答题
11.(10分)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)与双曲线-=1有相同的渐近线,且经过点M(,-).
(1)求双曲线C的方程;
【解析】(1)在双曲线-=1中,a'=2,b'=,
则渐近线方程为y=±x=±x,
因为双曲线C:-=1与双曲线-=1有相同的渐近线,所以=,
所以方程可化为-=1,
又双曲线C经过点M(,-),代入方程得
-=1,解得a=1,故b=,
所以双曲线C的方程为x2-=1.
(2)求双曲线C的实轴长、离心率、焦点到渐近线的距离.
【解析】(2)由(1)知双曲线C的方程为x2-=1,
因为a=1,b=,c=,
所以实轴长2a=2,离心率为e==,
设双曲线C的一个焦点为(-,0),一条渐近线方程为y=x,
所以焦点到渐近线的距离d==.
12.(10分)已知双曲线-=1的左、右焦点分别为F1,F2.
(1)若点M在双曲线上,且·=0,求M点到x轴的距离;
【解析】(1)不妨设M在双曲线的右支上,M点到x轴的距离为h,
因为·=0,所以MF1⊥MF2.
设|MF1|=m,|MF2|=n,
由双曲线的定义知m-n=2a=8.①
在Rt△F1MF2中,
由勾股定理得m2+n2=(2c)2=80,②
由①②得mn=8.
因为=mn=4=×2ch,所以h=.
即M点到x轴的距离为.
(2)若双曲线C与已知双曲线有相同的焦点,且过点(3,2),求双曲线C的方程.
【解析】(2)设双曲线C的方程为
-=1(-4<λ<16).
因为双曲线C过点(3,2),
所以-=1,
解得λ=4或λ=-14(舍去),
所以双曲线C的方程为-=1.
创新提分练
13.(5分)如图是一座等轴双曲线形拱桥,现拱顶离水面5 m,水面宽度AB=30 m.若水面下降5 m,则水面宽度约为(结果精确到0.1 m)(参考数值:≈2.24)( )
A.43.8 m B.44.8 m
C.52.3 m D.53.0 m
【解析】选B.如图建系,不妨设水面下降5 m时水面宽度为MN.因为拱桥为等轴双曲线形,所以设其方程为y2-x2=a2(a>0,y<0),则C(0,-a).
因为|AB|=30,|CD|=5,
所以B(15,-a-5).将B(15,-a-5)代入方程y2-x2=a2得(-a-5)2-152=a2,解得a=20.
所以双曲线方程为y2-x2=400(y<0).
当水面下降5 m时,yN=-a-5-5=-30,
代入方程y2-x2=400,得xN=10.
所以|MN|=2xN=20≈44.8.
故水面宽度约为44.8 m.
14.(5分)已知F1,F2分别为双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,且|F1F2|=,点P为双曲线右支上一点,I为△PF1F2内心,若=+λ,则λ的值为( )
A. B.
C. D.
【解题策略】作IA⊥F1F2,IB⊥PF2,IC⊥F1P,可得IA=IB=IC=r,可以将=+λ,转换为PF1=PF2+λF1F2,结合双曲线的定义以及|F1F2|=即可求解.
【解析】选C.如图所示:由题意知I为△PF1F2的内心,
作IA⊥F1F2,IB⊥PF2,IC⊥F1P,△PF1F2内切圆半径为r,所以IA=IB=IC=r,又因为=+λ,即r·PF1=r·PF2+λ·r·F1F2,化简得PF1=PF2+λF1F2,
由双曲线定义可知PF1-PF2=2a=λ·(2c),
因此有λ=;又因为|F1F2|=,
且|F1F2|=2c以及c2=a2+b2,
联立并化简得a2+ac-c2=0,即+-1=0,
解得λ==或λ=(舍去,因为λ=>0).
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