内容正文:
3.2.2.1 双曲线的简单几何性质
题型一 双曲线的简单几何性质 2
题型二 由几何性质求标准方程 7
题型三 双曲线的渐近线问题 13
题型四 双曲线的焦点三角形 21
题型五 双曲线有界性的有关应用 27
题型六 双曲线的离心率及其范围 33
课时精练 40
【基础回顾】
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51
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知识点 1: 双曲线的简单几何性质
标准方程
图形
焦点
的关系
范围
或
或
对称性
关于 轴、 轴对称,关于原点中心对称
顶点
轴
实轴长 ,虚轴长 ; 实半轴长 ,虚半轴长
离心率
越大,双曲线开口就越开阔. 所以离心率可以用来表示双曲线开口的大小程度.
渐近线方程
知识点 2: 双曲线的渐近线
(1)已知双曲线方程求渐近线方程:
若双曲线方程为 ,则其渐近线方程为
已知双曲线方程,将双曲线方程中的“常数”换成“0”,然后因式分解即得渐近线方程.
(2)已知渐近线方程求双曲线方程:
若双曲线渐近线方程为 ,则可设双曲线方程为 ,根据已知条件,求出 即可.
(3)与双曲线 有公共渐近线的双曲线:
与双曲线 有公共渐近线的双曲线方程可设为
知识点 3: 等轴双曲线
在双曲线中,若 ,则双曲线的长轴和短轴相等,即等轴双曲线,故等轴双曲线可设为 .
等轴双曲线的性质有:
(1)离心率:等轴双曲线的离心率为: ;
(2)渐近线:①等轴双曲线的渐近线为: ,故等轴双曲线的渐近线互相垂直,且倾斜角分别为 和 .
知识点 4: 焦点三角形面积的求法
方法 1: 结合余弦定理
①根据双曲线的定义,求出 ;
② 利用余弦定理表示出 、 、 之间满足的关系式;
③通过配方,利用整体的思想求出 的值,通过余弦定理可得
④ 利用公式 求得面积.
方法 2: 利用公式 求得面积;
方法 3: 若双曲线中焦点三角形的顶角 ,则面积 ,结论适用于选择或填空题.
知识点 5: 点到焦点的距离的有界性
双曲线右支上一动点到右焦点的距离范围为 ,动点在右端点取得最小值 . 双曲线左支上一动点到右焦点的距离范围为 ,动点在左端点取得最小值 .
题型一 双曲线的简单几何性质
1.已知双曲线的右焦点为,其一条渐近线过点,则的实轴长为( )
A.2 B. C.3 D.
【答案】D
【分析】依题意可得,结合渐近线方程求出,,即可得解.
【详解】由右焦点为得,所以,
又因为的一条渐近线过点,所以,所以,
所以的实轴长.
2.双曲线的右顶点到其渐近线的距离为( )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据题意得到右顶点为,及其中一条渐近线方程,再利用点到直线的距离公式计算.
【详解】解:双曲线,则右顶点为,
由对称性,不妨取其中一条渐近线,方程为,即,
则右顶点到其渐近线的距离为.
3.已知双曲线,下列说法正确的是( )
A.的取值范围为
B.双曲线的焦点可能在轴上
C.双曲线的焦距为
D.双曲线的两条渐近线可能垂直
【答案】D
【分析】根据双曲线标准方程的条件确定的取值范围,再根据的取值范围判断焦点位置、焦距以及渐近线的性质.
【详解】由题意,,解得,故A选项错误.
,且,所以双曲线的焦点不可能在轴上,只能在轴上,B选项错误.
双曲线,其中,,,焦距,C选项错误.
双曲线的渐近线方程为.
,解得,当时,双曲线的两条渐近线垂直,D选项正确.
故选:D
4.双曲线的焦距是4,其渐近线与圆相切,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据焦距可得,根据相切关系以及点到直线的距离公式即可求解.
【详解】由题意可得,得.
因为双曲线的渐近线与圆相切,
所以,得,又,
解得,
所以双曲线的方程为.
故选:A
5.已知双曲线的一条渐近线与直线平行,且双曲线过点,则双曲线的实轴长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据直线与直线平行,求得与之间的等量关系,再根据点在曲线上得到与之间的另一个等量关系,解方程组.
【详解】双曲线的渐近线方程为,
因为其中一条与直线平行,且直线的斜率为,
所以2,即,
因为双曲线过点,所以,即,
,,
所以双曲线的实轴长.
6.已知双曲线的左、右焦点分别为,,过且斜率为的直线交双曲线的右支于点,交轴于点,为的中点,的外接圆的半径为,则双曲线的虚轴长为 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先根据通径长公式求,再根据直线的斜率和三角形外接圆半径列式,结合双曲线中的关系可求的值,最后双曲线的虚轴长为,可得结论.
【详解】如图:
因为为的中点,为的中点,所以,
根据通径的长度公式,可得.
又因为直线的斜率为,所以,.
由 .
又的外接圆半径为4,所以 .
由 .
所以双曲线的虚轴长为:.
故选:C
7.已知双曲线的实轴长等于虚轴长的2倍,则的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先得到方程,求出,得到双曲线方程和渐近线方程.
【详解】由题意得,解得,
,故渐近线方程为.
故选:C
8.(多选)已知双曲线的实轴长是虚轴长的3倍,则的值可能是( )
A. B.2 C. D.12
【答案】BD
【分析】分焦点在轴,轴两种情况讨论,求解即可.
【详解】当双曲线的焦点在轴上时,,则,解得;
当双曲线的焦点在轴上时,,则,解得.
故选:BD
9.(多选)已知双曲线的左、右焦点分别为,过点作垂直于轴的直线交于A,B两点,若直线的斜率是的周长是36,则下列选项中正确的是( )
A.的虚轴长为2 B.的渐近线方程为
C.的面积为48 D.的外接圆半径为
【答案】BCD
【分析】通过直线轴与双曲线交点、直线斜率、双曲线定义及周长建立方程组,解得后验证各选项,从而确定正确答案.
【详解】如图,设,直线,
由,得,则,
由直线的斜率是,得,
由双曲线定义得,
由的周长是36,得,
即,故,而,
代入得,解得,
所以双曲线方程为,
对于A,双曲线方程为,所以的虚轴长为,A错误;
对于B,因为,所以的渐近线方程为,B正确;
对于C,,所以,C正确;
对于D,由题意得,
所以的外接圆半径为,D正确.
10.(多选)已知双曲线,过点的直线与.交于两点,则( )
A.的实轴长为2
B.的离心率为2
C.点到的两条渐近线的距离之积为3
D.点可能是线段的中点
【答案】BC
【分析】根据双曲线的定义、性质、直线与双曲线的关系逐项计算判断即可.
【详解】由题意知,所以的实轴长为,离心率,故A错误,B正确;
设,所以,所以点到的两条渐近线的距离之积为,故C正确;
显然直线的斜率存在,设直线的方程为,,
由得,即,
则,若点是线段的中点,则,则,
解得,此时,矛盾.
所以点不可能是线段的中点,故D错误.
题型二 由几何性质求标准方程
1.以直线为渐近线且过点的双曲线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由双曲线的渐近线为直线,设该双曲线方程为,
由该双曲线过点,得,解得,
所以所求双曲线方程为,即.
2.已知双曲线的右焦点为F,焦距为2c,过F的直线与双曲线的一条渐近线垂直且交于点A,FA的延长线与直线交于点B,的面积为,O为原点,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据锐角三角函数定义,结合渐近线的倾斜角、勾股定理、三角形面积公式进行求解即可.
【详解】设直线与横轴的交点为,
根据双曲线的对称性,设双曲线的一条渐近线方程为,
在直角中,设,
因为,
即,于是,
因为的面积为,
所以,
,
所以由,
所以双曲线的方程为.
3.若以直线为渐近线的双曲线经过点,则该双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据渐近线设双曲线方程为,再根据点即可求解.
【详解】由题意得:设以直线为渐近线的双曲线的方程为,
又双曲线过点,所以,
所以双曲线为.
4.已知双曲线的虚轴长为为上一点,过点向的两条渐近线作垂线,垂足分别为,则双曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】先得到和渐近线方程,并设点,则,由点到直线距离公式得到方程,求出,得到双曲线方程.
【详解】由题意得,解得,
双曲线渐近线方程为,即,
设点,则,即,
则到两渐近线方程的距离分别为,
所以,
解得,
故双曲线方程为.
故选:A
5.已知双曲线的虚轴长为2,离心率为,则其方程是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据双曲线的离心率求得,利用虚轴长求得,进而求得,从而求得双曲线的方程.
【详解】双曲线的离心率,,
双曲线的虚轴长为,所以,
所以双曲线的方程为.
故选:C
6.已知双曲线的虚轴长为,两个顶点分别为椭圆的两个焦点,则的标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】设双曲线的标准方程为,根据题意求出、的值,由此可得出双曲线的标准方程.
【详解】由题,设双曲线的标准方程为,则,可得,
又因为双曲线的两个顶点分别为椭圆的两个焦点,则,
因此,双曲线的标准方程为.
故选:A.
7.已知双曲线中心在原点,一顶点坐标为,且渐近线方程为,则其标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】由顶点位置可假设双曲线方程,结合顶点坐标和渐近线方程可求得,由此可得结果.
【详解】双曲线顶点在轴上,可设其方程为,
顶点坐标为,渐近线方程为,即,
,解得:,双曲线方程为:.
故选:A.
8.(多选)已知双曲线的焦距为4,则下列条件能使的方程为的是( )
A.的离心率为 B.的渐近线方程为
C.的实轴长为 D.是上的点
【答案】AD
【分析】根据双曲线的方程以及双曲线的几何性质,对选项逐一判断即可.
【详解】由题可知,,即,因此.
双曲线方程,等价于.
对于A:若的离心率,解得,
又因为,故,符合题意,故A正确;
对于B:若的渐近线方程为,则,即,
又因为,易解得,与题意不符,故B错误;
对于C:若的实轴长为,即,则,与题意不符,故C错误;
对于D:将代入,可得,又因为,
联立,可得,整理得:,解得或(舍去,因为),又因为,故,符合题意,故D正确.
故选:AD.
9.(多选)若双曲线的实轴长为6,焦距为10,右焦点为,则下列结论正确的是( )
A.的焦点到渐近线的距离为4 B.的离心率为
C.上的点到距离的最小值为2 D.过的最短的弦长为
【答案】AC
【分析】根据题意,可知,再根据求得,从而得出双曲线的右焦点为 ,渐近线方程为,根据点到直线的距离公式即可求出焦点到渐近线的距离,即可判断A选项;直接求出离心率可知B选项错误;当双曲线上的点为其右顶点时,此时双曲线上的点到的距离最小,即可判断C选项;过点且斜率为零的直线与双曲线的交点为,可得出过的最短的弦长,即可判断D选项.
【详解】解:由题意知,,即,
因为,所以,解得:,
所以右焦点为 ,双曲线的渐近线方程为,
对于A: 到渐近线的距离为,故A正确;
对于B:因为,所以双曲线的离心率为,故B错误;
对于C:当双曲线上的点为其右顶点时,此时双曲线上的点到的距离最小为,故C正确;
对于D:过点且斜率为零的直线与双曲线的交点为,此时为过点的最短弦为,故D错误.
故选:AC.
10.(多选)已知双曲线,为双曲线上一点,过点的切线为,双曲线的左右焦点,到直线的距离分别为,,则( )
A.
B.直线与双曲线渐近线的交点为,,则,,,四点共圆
C.该双曲线的共轭双曲线的方程为
D.过的弦长为5的直线有且只有1条
【答案】AB
【分析】对于A中,求得切线的方程,结合点到直线的距离公式,可判定A正确
对于B中,联立方程组,分别求得坐标,结合斜率公式,可判定B正确,根据共轭双曲线的定义,可判定C错误;结合实轴长和通径,可判定D错误.
【详解】由题意,双曲线的焦点坐标为,,
对于A中,由双曲线的性质,可得切线的方程为,即,
则,
所以A正确
对于B中,联立方程组,可得,
又由,可得,
,,
,
,
则
,
∴,,
∴,,,四点共圆,B正确.
对于C中,双曲线的共轭双曲线为,所以C错误
对于D中,由双曲线,可得,则,
可得,且通经长,所以过的弦长为5的直线有3条,所以D错误.
故选:AB.
【点睛】方法点拨:联立方程组,求得点,,结合斜率公式和倾斜角的定义,判定得到四点共面是解答的关键.
题型三 双曲线的渐近线问题
1.已知点,,,中有3个点在双曲线上,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据双曲线对称性可知点,,在双曲线上,代入点可得,即可得渐近线方程.
【详解】根据双曲线对称性可知点,,在双曲线上,
则,解得,
且双曲线的焦点在x轴上,所以双曲线的渐近线方程为.
2.已知双曲线(,)的左、右焦点分别为,,点P在C的右支上,且,若的中点在C的第一、三象限内的渐近线上,则C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设的中点为M,设,结合双曲线定义与正弦定理计算可得,再利用余弦定理可列出与、、有关齐次等式,即可得其渐近线方程.
【详解】设的中点为M,又O是的中点,则,则,
设,则,
在中,由正弦定理得,
则,得,
在中,由余弦定理得,
则,即,
结合,整理得,
所以C的渐近线方程为.
3.已知过原点的直线与双曲线的左、右两支分别交于点,,点是双曲线的左焦点,若,则双曲线的渐近线方程是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由双曲线的定义表示,再使用余弦定理表示和,由互补建立等量关系,结合双曲线参数关系即可求解.
【详解】由题意得在双曲线左支上,则,
因为,则,且,
则,
,
因为,
则,
即,
整理得,即,
在双曲线中有,即,
联立,整理得,即,
所以双曲线的渐近线方程为.
4.已知双曲线的左、右焦点分别为,,焦距为,直线与双曲线的右支交于点,若的内切圆半径为,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据双曲线的定义和内切圆的性质可得,设,则内切圆的圆心为,利用点到直线的距离公式建立关于的方程,解得,结合渐近线的概念即可求解.
【详解】因为左焦点,,所以直线过点,
由双曲线的定义知,设内切圆与各边的切点为,
则,,,
所以,设,
则,解得.
又内切圆的半径为,所以内切圆的圆心为,
因为直线过点,设圆心到直线的距离为,
则,解得,
又,所以,所以双曲线的渐近线方程为.
故选:A
5.过双曲线:()的右焦点作渐近线的垂线,垂足为,若点关于点的对称点恰好落在双曲线上,则双曲线的渐近线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】首先将直线和其中一条渐近线方程联立,求出点的坐标,再根据中点坐标公式求出对称点的坐标,最后由于对称点恰好落在双曲线上,将的坐标代入双曲线的方程即可求解.
【详解】
如图所示,已知双曲线,其右焦点为,其中,
不妨设过右焦点作渐近线的垂线,垂足为,则直线的方程为,
联立方程组,解得,所以点的坐标为,其中为线段的中点,
设点的坐标为,由中点坐标公式得,解得,所以点的坐标为,
又因为点在双曲线上,则,结合,化简得,即,
因此双曲线的渐近线为,故B正确.
6.设双曲线的右焦点为,且在一条渐近线上的投影为点,若的内切圆与的实轴切于点,且,则的渐近线方程是( )
A. B.或
C.或 D.
【答案】D
【详解】双曲线:的右焦点,根据双曲线的性质,右焦点坐标是,,渐近线方程是
取一条渐近线的方程为,则在的投影为点,可得,
因为是直角三角形,所以
由此可得,的内切圆半径,
内切圆与的实轴切于点,则,由此可得,
因为,所以,代入可得,化简可得,
把代入,可得,化简可得,
两边同时除以,可得,
令, 代入可得,
由此可得,,
因为,所以,,
因此双曲线的渐近线方程为.
7.已知双曲线的左顶点为,过的直线与的右支交于点,若线段的中点在圆上,且,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设线段的中点为,双曲线的右顶点为,连接,则可得,然后在中利用余弦定理求得,则,从而可表示出,代入双曲线方程化简可求出渐近线方程.
【详解】设线段的中点为,双曲线的右顶点为,左右焦点为,连接,
因为线段的中点在圆上,所以,
所以≌,所以,
因为,所以,
在中,由余弦定理得,
因为,所以,
所以,过作轴于,则,
所以,
所以,得,即,
所以双曲线的渐近线方程为;
故选:B
8.(多选)已知双曲线:()的上、下焦点分别为,,下顶点为,是双曲线上第一象限内的动点.当时,的面积为3,则下列说法正确的是( )
A.双曲线的离心率
B.双曲线的渐近线方程为
C.若过点作双曲线的切线与渐近线交于,两点,则的最小值为4
D.
【答案】AD
【分析】选项A,焦点三角形的相关性质,结合双曲线的定义,得到基本量的关系选项B,考查焦点在轴上,渐近线方程.选项D,设点坐标,利用正切值建立坐标与角的关系,两个角的正切值相等,限定范围,得到结论. 选项C,特殊点求解的值计算判断C.
【详解】对于A:由双曲线定义得 ,平方得 ,
在 中由余弦定理得, ,
代入 ,整理得 ,即 ,
的面积,
得 ,即,
又因为,所以,则离心率 ,A正确;
对于选项B:焦点在轴的双曲线渐近线为 ,得 ,B错误;
对于选项D:,设 ,满足 ,
设,,则 ,
代入 ,化简得 ,
设,同理得 ,且 ,故 ,即,D正确;
对于选项C:设点为双曲线C上任意一点,过点P的直线与双曲线C的两条渐近线分别交于M,N两点,
设,因为,则.
又可得双曲线渐近线方程为:,将渐近线方程与直线方程联立,
可得或,
则,.
则,则的最小值不是4,C选项错误.
9.(多选)已知双曲线:(,)的离心率为,点为双曲线上一动点,且双曲线的焦点到渐近线的距离为1,则下列说法正确的是( )
A.双曲线的渐近线方程为
B.
C.若,则的面积为1
D.若的面积为,则为钝角三角形
【答案】ACD
【分析】利用离心率与点到直线距离公式可求出双曲线的方程,即可得A、B;结合双曲线定义与三角形面积公式计算可得C;利用面积可得,从而可得点坐标,再求出、、后即可得D.
【详解】双曲线:的渐近线方程为,焦点坐标为,
则由双曲线的焦点到渐近线的距离为1,可得 ,
由,则,即有,
解得,则,故双曲线的方程为;
对A:由双曲线的方程为,则渐近线方程为,故A正确;
对B:由双曲线的方程为,故,故B错误;
对C:设,,则,
由有 ,
又 ,故,
则,故C正确;
对D:由,则,
故有,解得,由对称性,不妨取,
则有 , ,
又 ,故中最大角为,
由,故为钝角,
即为钝角三角形,故D正确.
10.(多选)已知、分别是双曲线的左、右焦点,点是上任意一点,为坐标原点,则下列结论正确的有( )
A.的离心率为 B.点到的两条渐近线的距离之积为
C.若,则 D.
【答案】ACD
【分析】根据双曲线方程得出计算离心率判断A,应用点到直线距离计算判断B,应用垂直关系计算判断C,应用向量关系结合余弦定理计算判断D.
【详解】由双曲线化为标准方程形式:可得:,
对于A选项:的离心率,故A正确;
对于B选项:的两条渐近线方程为:,
设,则点到两条渐近线的距离分别为,
所以,故B错误;
对于C选项:
因为且点为的中点,所以,故C正确;
对于D选项:因为为的中点,可得,两边平方结合余弦定理得出
,
又因为,
所以,故D正确;
题型四 双曲线的焦点三角形
1:焦点三角形的周长问题
2:焦点三角形的夹角问题
3:公式法求焦点三角形面积
4: 已知焦点三角形顶角求面积
若双曲线中焦点三角形的顶角 ,则面积 ,结论适用于选择或填空题.
1.设 分别是双曲线 的上、下焦点,双曲线上的点 满足 ,则 的面积等于( )
A. B.12 C. D.6
【答案】D
【分析】根据双曲线定义可得,进而得,即可利用面积公式求解.
【详解】由可得,故,
又,故,即,
故的面积为,
故选:D
2.设双曲线:的左、右焦点分别为,,为双曲线上一点,且,若的面积为3,则( )
A.2 B.3 C. D.
【答案】A
【分析】根据已知条件,结合双曲线的定义和性质,即可得出答案.
【详解】由双曲线C:,
可得,∴.
∵,
∴.
假设在双曲线右支上,
则两边平方得,
∴,
又∵ 的面积为 3,
∴,即.
故选:A.
3.已知双曲线的左、右焦点分别为为的渐近线上一点.若的面积为,则的离心率为( )
A. B.2 C. D.
【答案】B
【分析】利用向量的线性运算再来求数量积,可得,再利用底边为的焦半径三角面积,可求出高为,从而可得一条渐近线的斜率,则即可解得离心率.
【详解】
不妨设点在第一象限内,为坐标原点,
由,得.
由的面积为,结合三角形面积公式得:点到轴的距离为,
所以的一条渐近线的倾斜角为,其斜率为,
因此的离心率.
故选:B.
4.双曲线的左、右焦点,是双曲线上一点,且.则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由双曲线的定义结合,解得,又,可求的面积.
【详解】因为双曲线的左、右焦点,是双曲线上一点,
由,又有,所以.
由,为等腰三角形,则底边上的高,
.
故选:B
5.已知点是双曲线:的右支上一点,、是双曲线的左、右焦点,的面积为20,则点的横坐标为( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】D
【分析】根据题意,由条件可得,代入计算,即可得到,再代入双曲线方程即可得到结果.
【详解】
因为双曲线:,则有,不妨设,,
由的面积为20,可得,其中,则,
将代入双曲线方程,可得.
故选:D
6.已知双曲线的左、右焦点分别为,点是双曲线上一点,若的面积为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】不妨设在右支上,则,利用余弦定理及面积公式得到,从而得解.
【详解】双曲线,则、,所以,不妨设在右支上,
则,,
由余弦定理,
即,
又,
,
所以,即,
所以,又,所以,
则.
故选:C
7.已知双曲线,点为其两个焦点,点为双曲线上一点,若,则三角形的面积为( )
A.2 B. C. D.
【答案】D
【分析】利用三角形面积公式、余弦定理,结合双曲线的性质可得,即可求面积.
【详解】设,则,
而 ,且,
所以,
故,
故选:D.
8.(多选)已知 分别为双曲线的左、右焦点,过 的直线交 的右支于 两点,若,,则( )
A. B.
C.的渐近线方程为 D.的面积为
【答案】AD
【详解】对于A,双曲线,则,
不妨设点在第一象限,由双曲线定义可知,
因为,所以,,故A正确;
对于B,因为,,
所以,
故,所以,故B错误;
对于C,由B可知,,
因为,所以,所以,即,
所以,即,
所以的渐近线方程为,故C错误;
对于D,由余弦定理可得,
,
所以,故D正确.
9.(多选)已知是双曲线:右支上一点,,分别是的左、右焦点,为坐标原点,,则()
A.的离心率为2 B.的渐近线方程为
C. D.的面积为3
【答案】AC
【详解】
由题意得,,,即,,.
焦点,,离心率,渐近线方程为,所以A对、B错;
设,则,又,所以,解得或(舍去),所以或,
所以,C对;
,高为,面积,D错.
10.(多选)已知 分别为双曲线的左、右焦点,过 的直线交 的右支于 两点,若,,则( )
A. B.
C.的渐近线方程为 D.的面积为
【答案】ABD
【分析】根据双曲线定义计算可判断A;根据计算可判断B;根据双曲线定义结合B可得,再根据双曲线渐近线方程计算可判断C;根据三角形面积公式计算可判断D.
【详解】对于A,双曲线,则,
不妨设点在第一象限,由双曲线定义可知,
因为,所以,,故A正确;
对于B,因为,,
所以,
故,所以,故B正确;
对于C,由B可知,,
因为,所以,所以,即,
所以,即,
所以的渐近线方程为,故C错误;
对于D,由余弦定理可得,
,
所以,故D正确.
题型五 双曲线有界性的有关应用
对于焦点在 轴上的双曲线, 取值范围是 或 . 对于焦点在 轴上的双曲线, 取值范围是 或 .
双曲线右支上一动点到右焦点的距离范围为 ,动点在右端点取得最小值 . 双曲线左支上一动点到右焦点的距离范围为 ,动点在左端点取得最小值 .
1.已知双曲线的离心率为,左、右焦点为,,为双曲线上的一个动点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先根据条件求出双曲线方程和焦点坐标,然后表示出,结合的范围求出最小值即可.
【详解】双曲线的离心率为.
,解得,
又,.
设点, 则且.
.
的最小值为.
故选:
2.已知,,点满足,为坐标原点,则直线的斜率的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】因为,所以点轨迹是以、为焦点的双曲线的右支,
由题意得:且,即得,,
所以双曲线为,其中,
设直线的方程为,联立,消去得,
因,则,即得,则,解得:.
3.已知双曲线E:的左、右焦点分别为,,右顶点为A,过点的直线与y轴交于点M,与E的右支交于点N(异于点A),若,E的渐近线斜率为k,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设,,,即可表示出点的坐标,再根据,从而得到,再利用两点间的斜率公式得到点N横坐标,再根据N在双曲线右支即可得到a,b间的关系,再根据双曲线的渐近线斜率为,进而即可求得的取值范围.
【详解】设,,,
由,则直线的方程为,
令,得,所以.
因为,所以,即.
又,所以.
因为点N在E的右支上,所以,即,
又,所以,即.
因为E的渐近线斜率,
所以,即,解得,
所以的取值范围是.
故选:D.
4.设是双曲线的两个焦点,为坐标原点,点在上且,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用坐标计算,再利用进行消元,解关于的不等式.
【详解】点在上,则,且或,
因,则,,
则,
解得,故或.
故选:B
5.设双曲线的右焦点为,上一点到轴的距离为,则点的横坐标为( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
【答案】D
【分析】利用双曲线方程求得右焦点坐标,设,结合已知可得,求解即可.
【详解】由双曲线,可得,则,其右焦点为,
设,因为上一点到轴的距离为,
所以,所以,
又,所以,所以,
所以,所以,解得或,
又或,所以,即点的横坐标为.
故选:D.
6.已知双曲线的焦点分别是、,点P在双曲线C上,则下列结论正确的是( )
A.的最大值为4 B.的最大值为2
C.的最小值为 D.的最小值为
【答案】D
【分析】设出点的坐标,结合双曲线的范围,利用数量积的坐标运算求解即可.
【详解】根据题意,的坐标为,设点的坐标为,则,
故,
又,故 ,
又,故当时,取得最小值,且其没有最大值,
故的最小值为,无最大值.
故选:D
7.双曲线的离心率是2,左右焦点分别为为双曲线左支上一点,则的最大值是( )
A. B.2 C.3 D.4
【答案】C
【分析】结合焦半径公式讨论分式函数的最大值.
【详解】由焦半径公式得,,则当时,.
故选:C.
8.(多选)已知双曲线的离心率为,则( )
A.
B.双曲线的焦点坐标为和
C.点在双曲线上
D.若为双曲线的右焦点,为双曲线右支上任意一点,则
【答案】AD
【分析】对于A,根据离心率公式得到方程,求出;对于B,求出焦点坐标为和;对于C,代入可得,从而得到点不在双曲线;对于D,根据双曲线性质得到D正确.
【详解】对于A,由,可得,故A正确;
对于B,由于,故焦点坐标为和,故B错误;
对于C,由,可得点不在双曲线上,故C错误;
对于D,由双曲线的性质,有,,故D正确.
故选:AD.
9.(多选)已知双曲线的离心率为,其左、右焦点分别为,,点在的右支上,直线与交于另一点,的中点为,为坐标原点,则下列说法错误的是( )
A.存在点,使得直线的斜率为2
B.存在点,使得
C.存在点,使得
D.存在点,使得点的横坐标为
【答案】ABD
【分析】对于A,找到渐近线斜率即可判断;对于B,利用,求出A点的横坐标,然后结合条件检验即可判断;对于C,将转化成两点间距离公式,求出A点的横坐标在符合题目范围内即可判断;对于D,利用点差法得,进而判断出不存在点使得等式成立.
【详解】设点,,,,
由题知离心率,解得,
故有,双曲线C的渐近线为,
对于A选项,如果存在点,使得直线的斜率为2,
直线与渐近线平行,不会与双曲线有两个交点,故A错误;
对于B选项: ,,若,即,
可得,即:(①),
而位于双曲线右支上,其中,
故有:,即:(②),
联立①②两个等式可得:,又,此时,由选项A可知不合题意,故B选项错误;
对于C选项:由,即:,化简得:,由点在的右支上可知:,故存在点,使得,故C选项正确;
对于D选项:设,,,
而,代入化简得:,而,
故,可知不存在这样的点M使等式成立,
故不存在点,使得点的横坐标为,故D选项错误.
下面为证明:,
的中点为,根据中点坐标公式可知,故,
,故,
而,两点均位于双曲线上,故: (③)
(④),用③减④得:,
化简得,故,证毕.
故选:ABD
10.(多选)在平面直角坐标系xOy中,已知曲线,点在曲线上,则下列结论正确的是( )
A.曲线关于原点对称 B.直线与曲线有2个公共点
C.点的纵坐标的取值范围是 D.的最大值为
【答案】AD
【分析】根据对称性、直线与曲线的交点、判别式等知识对选项进行分析,从而确定正确答案.
【详解】依题意,曲线,
点都满足方程,
所以曲线关于原点对称,A选项正确
由消去并化简得,
解得或,所以直线与曲线有3个公共点,B选项错误.
由整理得,
令,则有非负根,
而其对称轴,
所以,,
解得,所以C选项错误.
令,则,代入,
化简得,设.
由于的开口向上,对称轴为,
所以在上单调递增,
由解得(负根舍去),
所以的最大值为,所以的最大值为,D选项正确.
故选:AD
题型六 双曲线的离心率及其范围
1.已知双曲线:的一条渐近线与直线平行,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由题意知的一条渐近线的斜率为,所以,
所以的离心率.
2.已知双曲线 的右焦点为,为坐标原点,直线与双曲线的一条渐近线交于点,若,则的离心率为( )
A.2 B.3 C. D.
【答案】A
【详解】双曲线的渐近线为,直线与渐近线的交点坐标为,
则,依题意有即,
因为,于是可得,的离心率为.
3.已知双曲线:(,)的左、右焦点分别为、,过点作倾斜角为的直线与双曲线的右支交于点,线段的中点在以为直径的圆上,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据三角形的中位线性质及双曲线的定义可得.
【详解】依题意,如图,因为是的中点,是的中点,
所以是的中位线,因为,所以,
因为,因此是等腰三角形,
因为,所以,
所以,因为,所以,
所以.
4.双曲线:的右焦点为,过点且斜率为的直线与y轴交于点A,线段与E交于点B,若B为的中点,则E的离心率为( )
A. B. C. D.5
【答案】C
【分析】写出直线 方程,求出点与中点的坐标,再将点坐标代入双曲线方程,利用并令求解出,进而得到离心率.
【详解】记,则:,整理得,
则,因为为的中点,所以,
因为点B在双曲线E上,则,令,得,
化简得,又,则,故离心率.
5.如果一条双曲线的实轴与虚轴分别为另一条双曲线的虚轴与实轴,则这两条双曲线互为共轭双曲线,已知,互为共轭双曲线,且,的离心率分别为,,则的最大值是( )
A.1 B. C. D.
【答案】B
【分析】根据题意设,的标准方程,再用,表示出,,代入后,利用函数的单调性求出最大值.
【详解】设双曲线的标准方程为 ,,则双曲线的标准方程为 ,,
所以,,
所以,
设 ,则,
设 ,则,
令,解得,又因为,所以,
当时,,函数在上单调递增,
当时,,函数在上单调递减,
所以当,函数有最大值,
所以的最大值为.
6.双曲线的左、右焦点分别为,以为直径的圆与双曲线的渐近线在第一象限的交点为,为坐标原点,,垂足为,若,且,则双曲线的离心率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】C
【分析】由题意知,,再根据得,在上的投影向量为,进而求得,再根据建立的方程求解即可得答案.
【详解】因为为直径的圆与双曲线的渐近线在第一象限的交点为,所以,,
因为,垂足为,所以,
所以,即①,
因为,所以在上的投影向量为
因为,
所以,即,
所以②,
由①②知,
所以.
7.已知双曲线的左、右焦点分别为,过点的直线与双曲线的右支交于两点,连接,若,则双曲线的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由题意得,,,
又,则,
则,则,
在中,,故,
,则,
综上,双曲线的离心率的取值范围为.
8.(多选)已知双曲线: 的渐近线与圆:相切,记的左、右焦点分别为,,为上一点,且,与圆交于,两点,则( )
A.的离心率为2 B.的渐近线方程为
C. D.若,则
【答案】ABD
【分析】根据圆与双曲线渐近线相切得到,结合离心率公式及可判断选项A、B;根据,求出,进而求出,判断选项C;根据,得到,,,进而得到点,坐标,求出直线方程,结合垂径定理及点到直线的距离可判断选项D.
【详解】双曲线:的渐近线方程为,即.
圆:的圆心为,半径为.
由题意得,圆心到渐近线的距离,即,所以.
对于A:,故A正确.
对于B:,所以渐近线方程为,故B正确.
对于C:,,因为,所以点的横坐标为,
代入双曲线方程,解得.
取,则,,
所以,故C错误.
对于D:若,则,,,,.
直线方程为,即.
圆心到直线的距离,
由垂径定理可得,,故D正确.
9.(多选)设为双曲线上一点,分别为双曲线的左、右焦点,,若的外接圆半径是其内切圆半径的倍,则双曲线的离心率可能为( )
A.3 B.4 C. D.5
【答案】BC
【分析】利用双曲线的定义,结合图形,利用图形的几何性质构造的关系,转化为关于的方程进行求解.
【详解】设双曲线的半焦距为,
∵分别为双曲线的左、右焦点,∴,,
∵,
∴点在双曲线的右支,设的内切圆半径为,
则,
设,则,
∵,即,
∴,设外接圆的半径为R,
由正弦定理有:,即,
即的外接圆半径为,
∵的外接圆半径是其内切圆半径的倍,
∴,即,
∴,
∴或.
10.(多选)已知双曲线:的左、右焦点分别为,,过点的直线与在第一、四象限的交点分别为A,B,与y轴的交点为D,若,则下列说法正确的有( )
A. B.双曲线C的离心率为
C.直线的斜率为 D.点D到双曲线C上的点的距离的最小值为
【答案】ABD
【分析】根据条件及双曲线的定义,可得各个长度,根据勾股定理,可判断A的正误;根据三角函数的定义,可得,根据余弦定理,可得,的关系,代入离心率公式,可判断B的正误,根据余弦定理,可得,根据诱导公式及同角三角函数的关系,可得直线的斜率,再由,可得直线的斜率,即可判断C的正误;求出直线的方程,即可得D点坐标,设点在双曲线上,根据双曲线的方程及两点间距离公式,可得表达式,根据二次函数的性质,可判断D的正误.
【详解】由,且,得,
由双曲线的定义得,,
所以,,又,
所以,
则,即,所以,故A正确;
在中,,
在中,,
所以,则离心率,故B正确;
在中,,
,
则,则,
所以直线的斜率为3,又因为,所以直线的斜率为,故C错误;
由C选项得,直线的方程为,
令,得,即
设双曲线上点,则,即,
因为,所以,则,
所以,
,
,
所以当时,有最小值,且为,
所以,即点到上的点的距离的最小值为,故D正确.
课时精练
一、单选题
1.双曲线的实轴长为( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】D
【分析】根据已知条件求得,进而求得实轴长.
【详解】双曲线,对应,
所以,所以实轴长为.
2.已知双曲线的虚轴长是实轴长的3倍,则实数a的值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据“虚轴长是实轴长的3倍”列方程,化简求得的自豪.
【详解】由题意有,解得.
故选:A
3.已知双曲线的焦距为4,右焦点到渐近线的距离等于1,则其离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由双曲线的焦距为4,得,所以,
所以右焦点的坐标为,又双曲线的渐近线方程为,即。
又右焦点到渐近线的距离等于1,所以,即,所以
又因为,所以,解得,所以,所以,
所以双曲线的离心率为.
4.设双曲线的左、右焦点分别为,过焦点作双曲线的一条渐近线的垂线,垂足为,若的面积为,且双曲线的离心率,则( )
A.2 B. C. D.
【答案】A
【分析】先利用点到直线的距离公式求出,再可求得,则,而,再结合的面积为,从而可求出离心率.
【详解】双曲线的渐近线为,由双曲线的对称性,不妨取,即,则
,
所以,
所以,
因为的面积为,,
所以,得,
所以,令得,
解得或,即或,
或,
因为,所以 .
5.已知双曲线的焦距为,直线与双曲线交于,两点,与双曲线的渐近线交于,两点.若,则双曲线的离心率为( )
A. B.2 C.3 D.
【答案】A
【详解】令,则,解得,所以,
又因为双曲线的渐近线方程为,所以,所以,即,
所以,所以双曲线的离心率.
6.已知分别是双曲线的左、右焦点,过作的渐近线的垂线,垂足为.若,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】过作的渐近线的垂线,垂足为.先求出焦点到渐近线的距离,再由勾股定理求出,即可在中利用勾股定理得到的关系,即可求出的离心率.
【详解】
如图所示,过作的渐近线的垂线,垂足为.
已知双曲线的左、右焦点为,
双曲线的一条渐近线方程为,即,
则到渐近线的距离为,同理可得.
在中,,同理可得.
在中,由可得,即,
因为,所以的离心率.
7.已知双曲线的左、右焦点分别为,离心率为,过的直线与C的右支交于A,B两点.若,则的值为( )
A. B.3 C. D.2
【答案】B
【分析】根据双曲线的定义,在直角三角形中利用勾股定理计算即可求解.
【详解】因为双曲线的离心率为,不妨设,则,
设,,则,,
在中,由勾股定理可得,解得,
则,
同理,在中,由勾股定理可得,解得,
所以.
8.已知双曲线的左、右焦点分别为,,过点的直线与双曲线的右支交于,两点,若,且双曲线的离心率为,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由双曲线的定义结合已知条件求得,从而得,由余弦定理求得,由诱导公式得,设,则,再由余弦定理求得,从而利用余弦定理求解即可.
【详解】因为双曲线的离心率为,所以,因为,
所以,
由双曲线的定义可得,
所以,
在中,
由余弦定理得,
在中,,
设,则,
由
得,
解得,所以,
所以.
故选:D.
二、多选题
9.(多选)已知双曲线C:,则下列结论正确的是( )
A.m的取值范围是
B.C的焦距与m的取值无关
C.若C的离心率不小于2,则m的取值范围为
D.存在实数,使得点在C上
【答案】ABC
【分析】A.由求解判断;B.由C的焦距为2判断;C.由和求解判断;D.结合,由判断.
【详解】由题意得,则,A正确.
由题意知,故C的焦距为2,与m的取值无关,B正确.
由,解得,又,所以m的取值范围为,C正确.
假设存在实数,使得点在C上,则,.
当时,,则,
所以在上无实数解,D错误.
10.(多选)已知曲线的方程为,则( )
A.当时,曲线为圆
B.当时,曲线为双曲线,其渐近线方程为
C.当时,曲线为焦点在轴上的椭圆
D.存在实数使得曲线为双曲线,其离心率为
【答案】ABC
【分析】对于ABC,将代入结合椭圆、双曲线的方程和性质验证即可;对于D,由题意根据离心率列出方程,说明方程无解即可.
【详解】对于选项A:当时,曲线C的方程为,即曲线C为圆,故A正确;
对于选项B:当时,曲线C的方程为,其渐近线方程为,故B正确;
对于选项C:若,则,
且,可得,即,
所以曲线为焦点在轴上的椭圆,故C正确;
对于选项D:若曲线C为双曲线,且其离心率为,
则,即或,
当时,方程为,,令得,解得,无解;
当时,方程为,,令得,解得,无解,
综上,不存在满足条件的实数,故D错误.
故选:ABC.
11.(多选)已知双曲线的左,右焦点分别为为双曲线右支上一点,则下列说法正确的是( )
A.若的内切圆圆心为,直线的斜率为
B.若的内切圆圆心为的外接圆半径为
C.若且,则
D.若且,则
【答案】ACD
【分析】A.根据双曲线的性质,结合内心的性质,确定内切圆的圆心在轴的射影为双曲线的顶点,再结合二倍角公式和正切公式,即可判断A,根据A的结果判断是直角三角形,再结合正弦定理判断B;由斜率结合三角形的正切公式,表示和,再根据双曲线的定义和离心率公式,即可判断C;首先由正切值求,再根据余弦定理求和,结合离心率公式,即可判断D.
【详解】如图1,由条件,点应在双曲线的右支上,
设圆分别与的三边切于点,
则,
,得,连接,
则,
所以,A选项正确;
同理,是直角三角形..
由正弦定理,得选项错误;
若,则,
且,可得,
所以,故C正确;
对于选项D:因为,所以
因为,即,
解得,若,即,
则
即,即,故D正确.
故选:ACD
【点睛】结论点睛:双曲线焦点三角形内切圆的圆心在长轴的射影为顶点.
三、填空题
12.圆被双曲线的一条渐近线截得的弦长为_____.
【答案】
【分析】根据给定条件,求出双曲线的渐近线方程,再利用几何法求出弦长即可.
【详解】双曲线的一条渐近线为,即,
圆的圆心为,半径,
圆心到渐近线的距离为,
由勾股定理得,弦长为.
13.已知双曲线的离心率为2,为C的两个焦点,过作C的一条渐近线的垂线,垂足为M,O为坐标原点,则_______.
【答案】
【分析】根据已知条件求出的长度,进而在和,分别求出和,从而求出即可得解.
【详解】因为,一条渐近线方程为,如图,作出符合题意的图形,
则,,
又,所以, 即,,
在中,,
在中,
,
所以.
14.已知双曲线的离心率为,F为右焦点,点A,B在右支上,设D为A关于原点O的对称点,且.若,则________.
【答案】
【分析】设,得到,且,根据题意和双曲线的定义,得到,结合双曲线的对称性,得到,求得,同理得出,即可求解.
【详解】由双曲线的离心率为,
设,(其中),则,可得,
再设为双曲线的左焦点,且,
因为,可得,根据双曲线的定义,可得,
又由双曲线的对称性,可得四边形为矩形,所以,
即,解得,
连接,设,则,由于
即,解得,
因为,解得.
故答案为:.
四、解答题
15.已知双曲线.
(1)若双曲线的离心率为,求的值;
(2)若直线与圆相切,证明:直线与双曲线的左右两支各有一个公共点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据双曲线的离心率公式可得出关于的等式,解之即可;
(2)由直线与圆相切可得出,再将直线方程与双曲线方程联立,结合韦达定理可证得结论成立.
【详解】(1)由题意可得,因为,解得.
(2)因为直线与圆相切,所以,可得,
联立得,即,
则,所以方程有两个不等的实根,
设这两个实根分别为、,则,
因此,直线与双曲线的左右两支各有一个公共点.
16.已知双曲线的离心率,抛物线的准线经过其左焦点.
(1)求抛物线的标准方程及其准线方程;
(2)若过抛物线焦点的直线与该抛物线交于、两个不同的点,求证:以为直径的圆与抛物线的准线相切.
【答案】(1)抛物线的标准方程为,其准线方程为
(2)证明见解析
【分析】(1)根据双曲线的离心率公式可求得的值,可求得抛物线的准线方程,进而可求得抛物线的准线方程;
(2)设点、,利用抛物线的焦点弦长公式可证得结论成立.
【详解】(1)解:由题意可知,双曲线的离心率为,
因为,解得,则,所以,抛物线的准线方程为,
根据题意,设抛物线的标准方程为,则,解得,
所以,抛物线的标准方程为,其准线方程为.
(2)解:抛物线的焦点为,设点、,
则线段的中点为,则点到直线的距离为,
所以,,
因此,以为直径的圆与抛物线的准线相切.
17.已知双曲线的离心率为,点的坐标是,为坐标原点.
(1)若双曲线的离心率,求实数的取值范围;
(2)当时,设过点的直线与双曲线的左支交于,两个不同的点,求该直线斜率的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由离心率公式得出,进而解得实数的取值范围;
(2)先得出双曲线的方程,再联立直线和双曲线方程,利用根与系数的关系结合题意可得斜率的取值范围.
【详解】(1)由双曲线方程可知,,,,,
因为,所以,解得,
即实数的取值范围是;
(2)由(1)可知,,解得,所以双曲线方程为,
设,,过点的直线方程为,
由,消去整理得,
,,
由,,,解得,
所以该直线斜率的取值范围是.
18.已知椭圆和双曲线.、分别为和的离心率.
(1)若,求的渐近线方程;
(2)若,过椭圆的左焦点作斜率为的直线与交于不同两点、,过原点作的垂线,垂足为.若点恰好是与的中点,求线段的长度.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据题意可得出关于实数的等式,求出的值,即可得出双曲线的渐近线方程;
(2)分析可知,设点,根据可求出点的坐标,进而可得出直线的方程,将该直线的方程与椭圆的方程联立,求出点的坐标,进而可求得.
【详解】(1)解:由已知可得,因为,解得,
因此,双曲线的渐近线方程为.
(2)解:当时,椭圆的方程为,其左焦点为,
因为且为的中点,则,
设点,则,解得,则,
由对称性,不妨设点,,则直线的方程为,
联立解得或,即点,
故.
19.已知双曲线的离心率为e,点A的坐标是,O为坐标原点.
(1)若双曲线E的离心率,求实数m的取值范围;
(2)当时,设过点A的直线与双曲线的左支交于P,Q两个不同的点,线段的中点为M点,求的面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由离心率公式得出,进而解得实数m的取值范围;
(2)先得出双曲线E的方程,再联立直线和双曲线方程,利用韦达定理得出,再由的范围得出的取值范围.
【详解】(1),
,,解得
(2)由(1)可知,,双曲线E的方程为
设,过点A的直线方程为
由可得
,
由,解得
故
$
3.2.2.1 双曲线的简单几何性质
题型一 双曲线的简单几何性质 2
题型二 由几何性质求标准方程 3
题型三 双曲线的渐近线问题 5
题型四 双曲线的焦点三角形 6
题型五 双曲线有界性的有关应用 8
题型六 双曲线的离心率及其范围 9
课时精练 10
【基础回顾】
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13
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知识点 1: 双曲线的简单几何性质
标准方程
图形
焦点
的关系
范围
或
或
对称性
关于 轴、 轴对称,关于原点中心对称
顶点
轴
实轴长 ,虚轴长 ; 实半轴长 ,虚半轴长
离心率
越大,双曲线开口就越开阔. 所以离心率可以用来表示双曲线开口的大小程度.
渐近线方程
知识点 2: 双曲线的渐近线
(1)已知双曲线方程求渐近线方程:
若双曲线方程为 ,则其渐近线方程为
已知双曲线方程,将双曲线方程中的“常数”换成“0”,然后因式分解即得渐近线方程.
(2)已知渐近线方程求双曲线方程:
若双曲线渐近线方程为 ,则可设双曲线方程为 ,根据已知条件,求出 即可.
(3)与双曲线 有公共渐近线的双曲线:
与双曲线 有公共渐近线的双曲线方程可设为
知识点 3: 等轴双曲线
在双曲线中,若 ,则双曲线的长轴和短轴相等,即等轴双曲线,故等轴双曲线可设为 .
等轴双曲线的性质有:
(1)离心率:等轴双曲线的离心率为: ;
(2)渐近线:①等轴双曲线的渐近线为: ,故等轴双曲线的渐近线互相垂直,且倾斜角分别为 和 .
知识点 4: 焦点三角形面积的求法
方法 1: 结合余弦定理
①根据双曲线的定义,求出 ;
② 利用余弦定理表示出 、 、 之间满足的关系式;
③通过配方,利用整体的思想求出 的值,通过余弦定理可得
④ 利用公式 求得面积.
方法 2: 利用公式 求得面积;
方法 3: 若双曲线中焦点三角形的顶角 ,则面积 ,结论适用于选择或填空题.
知识点 5: 点到焦点的距离的有界性
双曲线右支上一动点到右焦点的距离范围为 ,动点在右端点取得最小值 . 双曲线左支上一动点到右焦点的距离范围为 ,动点在左端点取得最小值 .
题型一 双曲线的简单几何性质
1.已知双曲线的右焦点为,其一条渐近线过点,则的实轴长为( )
A.2 B. C.3 D.
2.双曲线的右顶点到其渐近线的距离为( )
A.1 B. C. D.
3.已知双曲线,下列说法正确的是( )
A.的取值范围为
B.双曲线的焦点可能在轴上
C.双曲线的焦距为
D.双曲线的两条渐近线可能垂直
4.双曲线的焦距是4,其渐近线与圆相切,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
5.已知双曲线的一条渐近线与直线平行,且双曲线过点,则双曲线的实轴长为( )
A. B. C. D.
6.已知双曲线的左、右焦点分别为,,过且斜率为的直线交双曲线的右支于点,交轴于点,为的中点,的外接圆的半径为,则双曲线的虚轴长为 ( )
A. B. C. D.
7.已知双曲线的实轴长等于虚轴长的2倍,则的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
8.(多选)已知双曲线的实轴长是虚轴长的3倍,则的值可能是( )
A. B.2 C. D.12
9.(多选)已知双曲线的左、右焦点分别为,过点作垂直于轴的直线交于A,B两点,若直线的斜率是的周长是36,则下列选项中正确的是( )
A.的虚轴长为2 B.的渐近线方程为
C.的面积为48 D.的外接圆半径为
10.(多选)已知双曲线,过点的直线与.交于两点,则( )
A.的实轴长为2
B.的离心率为2
C.点到的两条渐近线的距离之积为3
D.点可能是线段的中点
题型二 由几何性质求标准方程
1.以直线为渐近线且过点的双曲线方程为( )
A. B.
C. D.
2.已知双曲线的右焦点为F,焦距为2c,过F的直线与双曲线的一条渐近线垂直且交于点A,FA的延长线与直线交于点B,的面积为,O为原点,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
3.若以直线为渐近线的双曲线经过点,则该双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
4.已知双曲线的虚轴长为为上一点,过点向的两条渐近线作垂线,垂足分别为,则双曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
5.已知双曲线的虚轴长为2,离心率为,则其方程是( )
A. B. C. D.
6.已知双曲线的虚轴长为,两个顶点分别为椭圆的两个焦点,则的标准方程为( )
A. B.
C. D.
7.已知双曲线中心在原点,一顶点坐标为,且渐近线方程为,则其标准方程为( )
A. B.
C. D.
8.(多选)已知双曲线的焦距为4,则下列条件能使的方程为的是( )
A.的离心率为 B.的渐近线方程为
C.的实轴长为 D.是上的点
9.(多选)若双曲线的实轴长为6,焦距为10,右焦点为,则下列结论正确的是( )
A.的焦点到渐近线的距离为4 B.的离心率为
C.上的点到距离的最小值为2 D.过的最短的弦长为
10.(多选)已知双曲线,为双曲线上一点,过点的切线为,双曲线的左右焦点,到直线的距离分别为,,则( )
A.
B.直线与双曲线渐近线的交点为,,则,,,四点共圆
C.该双曲线的共轭双曲线的方程为
D.过的弦长为5的直线有且只有1条
题型三 双曲线的渐近线问题
1.已知点,,,中有3个点在双曲线上,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
2.已知双曲线(,)的左、右焦点分别为,,点P在C的右支上,且,若的中点在C的第一、三象限内的渐近线上,则C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
3.已知过原点的直线与双曲线的左、右两支分别交于点,,点是双曲线的左焦点,若,则双曲线的渐近线方程是( )
A. B. C. D.
4.已知双曲线的左、右焦点分别为,,焦距为,直线与双曲线的右支交于点,若的内切圆半径为,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
5.过双曲线:()的右焦点作渐近线的垂线,垂足为,若点关于点的对称点恰好落在双曲线上,则双曲线的渐近线的方程为( )
A. B. C. D.
6.设双曲线的右焦点为,且在一条渐近线上的投影为点,若的内切圆与的实轴切于点,且,则的渐近线方程是( )
A. B.或
C.或 D.
7.已知双曲线的左顶点为,过的直线与的右支交于点,若线段的中点在圆上,且,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
8.(多选)已知双曲线:()的上、下焦点分别为,,下顶点为,是双曲线上第一象限内的动点.当时,的面积为3,则下列说法正确的是( )
A.双曲线的离心率
B.双曲线的渐近线方程为
C.若过点作双曲线的切线与渐近线交于,两点,则的最小值为4
D.
9.(多选)已知双曲线:(,)的离心率为,点为双曲线上一动点,且双曲线的焦点到渐近线的距离为1,则下列说法正确的是( )
A.双曲线的渐近线方程为
B.
C.若,则的面积为1
D.若的面积为,则为钝角三角形
10.(多选)已知、分别是双曲线的左、右焦点,点是上任意一点,为坐标原点,则下列结论正确的有( )
A.的离心率为 B.点到的两条渐近线的距离之积为
C.若,则 D.
题型四 双曲线的焦点三角形
1:焦点三角形的周长问题
2:焦点三角形的夹角问题
3:公式法求焦点三角形面积
4: 已知焦点三角形顶角求面积
若双曲线中焦点三角形的顶角 ,则面积 ,结论适用于选择或填空题.
1.设 分别是双曲线 的上、下焦点,双曲线上的点 满足 ,则 的面积等于( )
A. B.12 C. D.6
2.设双曲线:的左、右焦点分别为,,为双曲线上一点,且,若的面积为3,则( )
A.2 B.3 C. D.
3.已知双曲线的左、右焦点分别为为的渐近线上一点.若的面积为,则的离心率为( )
A. B.2 C. D.
4.双曲线的左、右焦点,是双曲线上一点,且.则的面积为( )
A. B. C. D.
5.已知点是双曲线:的右支上一点,、是双曲线的左、右焦点,的面积为20,则点的横坐标为( )
A.2 B.4 C. D.
6.已知双曲线的左、右焦点分别为,点是双曲线上一点,若的面积为,则( )
A. B. C. D.
7.已知双曲线,点为其两个焦点,点为双曲线上一点,若,则三角形的面积为( )
A.2 B. C. D.
8.(多选)已知 分别为双曲线的左、右焦点,过 的直线交 的右支于 两点,若,,则( )
A. B.
C.的渐近线方程为 D.的面积为
9.(多选)已知是双曲线:右支上一点,,分别是的左、右焦点,为坐标原点,,则()
A.的离心率为2 B.的渐近线方程为
C. D.的面积为3
10.(多选)已知 分别为双曲线的左、右焦点,过 的直线交 的右支于 两点,若,,则( )
A. B.
C.的渐近线方程为 D.的面积为
题型五 双曲线有界性的有关应用
对于焦点在 轴上的双曲线, 取值范围是 或 . 对于焦点在 轴上的双曲线, 取值范围是 或 .
双曲线右支上一动点到右焦点的距离范围为 ,动点在右端点取得最小值 . 双曲线左支上一动点到右焦点的距离范围为 ,动点在左端点取得最小值 .
1.已知双曲线的离心率为,左、右焦点为,,为双曲线上的一个动点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
2.已知,,点满足,为坐标原点,则直线的斜率的取值范围是( )
A. B.
C. D.
3.已知双曲线E:的左、右焦点分别为,,右顶点为A,过点的直线与y轴交于点M,与E的右支交于点N(异于点A),若,E的渐近线斜率为k,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.设是双曲线的两个焦点,为坐标原点,点在上且,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
5.设双曲线的右焦点为,上一点到轴的距离为,则点的横坐标为( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
6.已知双曲线的焦点分别是、,点P在双曲线C上,则下列结论正确的是( )
A.的最大值为4 B.的最大值为2
C.的最小值为 D.的最小值为
7.双曲线的离心率是2,左右焦点分别为为双曲线左支上一点,则的最大值是( )
A. B.2 C.3 D.4
8.(多选)已知双曲线的离心率为,则( )
A.
B.双曲线的焦点坐标为和
C.点在双曲线上
D.若为双曲线的右焦点,为双曲线右支上任意一点,则
9.(多选)已知双曲线的离心率为,其左、右焦点分别为,,点在的右支上,直线与交于另一点,的中点为,为坐标原点,则下列说法错误的是( )
A.存在点,使得直线的斜率为2
B.存在点,使得
C.存在点,使得
D.存在点,使得点的横坐标为
10.(多选)在平面直角坐标系xOy中,已知曲线,点在曲线上,则下列结论正确的是( )
A.曲线关于原点对称 B.直线与曲线有2个公共点
C.点的纵坐标的取值范围是 D.的最大值为
题型六 双曲线的离心率及其范围
1.已知双曲线:的一条渐近线与直线平行,则的离心率为( )
A. B. C. D.
2.已知双曲线 的右焦点为,为坐标原点,直线与双曲线的一条渐近线交于点,若,则的离心率为( )
A.2 B.3 C. D.
3.已知双曲线:(,)的左、右焦点分别为、,过点作倾斜角为的直线与双曲线的右支交于点,线段的中点在以为直径的圆上,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
4.双曲线:的右焦点为,过点且斜率为的直线与y轴交于点A,线段与E交于点B,若B为的中点,则E的离心率为( )
A. B. C. D.5
5.如果一条双曲线的实轴与虚轴分别为另一条双曲线的虚轴与实轴,则这两条双曲线互为共轭双曲线,已知,互为共轭双曲线,且,的离心率分别为,,则的最大值是( )
A.1 B. C. D.
6.双曲线的左、右焦点分别为,以为直径的圆与双曲线的渐近线在第一象限的交点为,为坐标原点,,垂足为,若,且,则双曲线的离心率为( )
A. B. C.2 D.
7.已知双曲线的左、右焦点分别为,过点的直线与双曲线的右支交于两点,连接,若,则双曲线的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
8.(多选)已知双曲线: 的渐近线与圆:相切,记的左、右焦点分别为,,为上一点,且,与圆交于,两点,则( )
A.的离心率为2 B.的渐近线方程为
C. D.若,则
9.(多选)设为双曲线上一点,分别为双曲线的左、右焦点,,若的外接圆半径是其内切圆半径的倍,则双曲线的离心率可能为( )
A.3 B.4 C. D.5
10.(多选)已知双曲线:的左、右焦点分别为,,过点的直线与在第一、四象限的交点分别为A,B,与y轴的交点为D,若,则下列说法正确的有( )
A. B.双曲线C的离心率为
C.直线的斜率为 D.点D到双曲线C上的点的距离的最小值为
课时精练
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一、单选题
1.双曲线的实轴长为( )
A.1 B. C.2 D.
2.已知双曲线的虚轴长是实轴长的3倍,则实数a的值为( )
A. B. C. D.
3.已知双曲线的焦距为4,右焦点到渐近线的距离等于1,则其离心率为( )
A. B. C. D.
4.设双曲线的左、右焦点分别为,过焦点作双曲线的一条渐近线的垂线,垂足为,若的面积为,且双曲线的离心率,则( )
A.2 B. C. D.
5.已知双曲线的焦距为,直线与双曲线交于,两点,与双曲线的渐近线交于,两点.若,则双曲线的离心率为( )
A. B.2 C.3 D.
6.已知分别是双曲线的左、右焦点,过作的渐近线的垂线,垂足为.若,则的离心率为( )
A. B. C. D.
7.已知双曲线的左、右焦点分别为,离心率为,过的直线与C的右支交于A,B两点.若,则的值为( )
A. B.3 C. D.2
8.已知双曲线的左、右焦点分别为,,过点的直线与双曲线的右支交于,两点,若,且双曲线的离心率为,则( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.(多选)已知双曲线C:,则下列结论正确的是( )
A.m的取值范围是
B.C的焦距与m的取值无关
C.若C的离心率不小于2,则m的取值范围为
D.存在实数,使得点在C上
10.(多选)已知曲线的方程为,则( )
A.当时,曲线为圆
B.当时,曲线为双曲线,其渐近线方程为
C.当时,曲线为焦点在轴上的椭圆
D.存在实数使得曲线为双曲线,其离心率为
11.(多选)已知双曲线的左,右焦点分别为为双曲线右支上一点,则下列说法正确的是( )
A.若的内切圆圆心为,直线的斜率为
B.若的内切圆圆心为的外接圆半径为
C.若且,则
D.若且,则
三、填空题
12.圆被双曲线的一条渐近线截得的弦长为_____.
13.已知双曲线的离心率为2,为C的两个焦点,过作C的一条渐近线的垂线,垂足为M,O为坐标原点,则_______.
14.已知双曲线的离心率为,F为右焦点,点A,B在右支上,设D为A关于原点O的对称点,且.若,则________.
四、解答题
15.已知双曲线.
(1)若双曲线的离心率为,求的值;
(2)若直线与圆相切,证明:直线与双曲线的左右两支各有一个公共点.
16.已知双曲线的离心率,抛物线的准线经过其左焦点.
(1)求抛物线的标准方程及其准线方程;
(2)若过抛物线焦点的直线与该抛物线交于、两个不同的点,求证:以为直径的圆与抛物线的准线相切.
17.已知双曲线的离心率为,点的坐标是,为坐标原点.
(1)若双曲线的离心率,求实数的取值范围;
(2)当时,设过点的直线与双曲线的左支交于,两个不同的点,求该直线斜率的取值范围.
18.已知椭圆和双曲线.、分别为和的离心率.
(1)若,求的渐近线方程;
(2)若,过椭圆的左焦点作斜率为的直线与交于不同两点、,过原点作的垂线,垂足为.若点恰好是与的中点,求线段的长度.
19.已知双曲线的离心率为e,点A的坐标是,O为坐标原点.
(1)若双曲线E的离心率,求实数m的取值范围;
(2)当时,设过点A的直线与双曲线的左支交于P,Q两个不同的点,线段的中点为M点,求的面积的取值范围.
$