内容正文:
专题04 等轴双曲线·渐近线·离心率六大典型问题
题型一 等轴双曲线
题型二 求共渐近线的双曲线方程
题型三 根据a b c齐次式求渐近线方程
题型四 求双曲线离心率的值
题型五 求双曲线离心率的范围
题型六 求共离心率的双曲线方程
题型一 等轴双曲线
1.已知抛物线焦点为F,设P是焦点为的等轴双曲线下支上一点,过P作抛物线C的两条切线PA,PB,其中A,B为切点,则的最小值为( ).
A.5 B.2 C.3 D.6
2.已知焦点在轴的等轴双曲线的焦距为4.
(1)求的标准方程;
(2)设在的左支上任意一点处的切线为,右焦点关于的对称点为,证明:直线过定点,并求出该定点坐标:
(3)设(2)中求得的定点为,求面积的最大值.
3.(多选)已知圆锥曲线的两个焦点为为上不与共线的点,则下列说法正确的有( )
A.若是椭圆,则实数的取值范围是
B.若是双曲线,则两点在轴上
C.若,则周长为8
D.若,则的实轴和虚轴长度相等
4.已知等轴双曲线的对称轴为坐标轴,右焦点为,则双曲线的方程为______.
5.(多选)设双曲线的左、右焦点分别为.过的直线与的两条渐近线都相交,交点分别为为的中点,为坐标原点.则( )
A.是直角三角形
B.是等腰直角三角形
C.
D.点到直线的距离为
6.等轴双曲线经过点.
(1)求双曲线的方程;
(2)已知圆心在 轴的圆经过原点,且与双曲线相交于四点(按照顺时针方向),求证:直线与圆相切.
7.若等轴双曲线的焦点到渐近线的距离为,且上一点到它的一个焦点的距离为,则到另一个焦点的距离为( )
A. B. C.或 D.
8.(多选)已知双曲线,则下列说法正确的是( )
A.
B.若C为等轴双曲线,则
C.若为C的一条渐近线,则
D.若C的焦点到渐近线的距离为2,则
9.已知等轴双曲线的中心在原点,它的一个焦点为,则双曲线的方程是( )
A. B. C. D.
10.已知双曲线为等轴双曲线,虚轴长为4.
(1)求的标准方程;
(2)斜率为的直线过点,且直线与的两支分别交于点,.
(i)求的取值范围;
(ii)若是点关于轴的对称点,证明:直线过定点.
题型二 求共渐近线的双曲线方程
11.已知焦点在x轴上的双曲线M与双曲线N:有共同的渐近线,且点在双曲线M上,则双曲线M的方程为____________.
12.已知双曲线与有相同的渐近线,则数对可以为_____.
13.与双曲线有相同渐近线,且经过点的双曲线的方程是_________.
14.求符合条件的方程
(1)求焦点为,且与双曲线有相同渐近线的双曲线标准方程.
(2)求经过点和点的椭圆的标准方程
(3)求经过点的抛物线的标准方程
15.(多选)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. D.
16.若双曲线与双曲线有相同的渐近线,且双曲线的右焦点在直线上,则双曲线的标准方程为______.
17.已知双曲线过点,且与双曲线有相同的渐近线,则双曲线的标准方程为___________.
18.回答下面两个问题
(1)求焦点为,,且过点的双曲线的标准方程;
(2)求与双曲线有相同的渐近线,且过点的双曲线的标准方程.
19.与双曲线有共同渐近线,且经过点的双曲线的虚轴长为___________.
20.已知焦点在 轴上的双曲线 与双曲线 有共同的渐近线,且点 在双曲线 上,则双曲线 的方程为( )
A. B.
C. D.
题型三 根据a b c齐次式求渐近线方程
21.已知双曲线的离心率小于2,其左、右焦点分别为,,点是双曲线右支上一点,若,且焦点三角形的最大内角与最小内角之和为,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
22.(多选)已知双曲线:的左焦点为,右顶点为,其右支上有一点位于第一象限,,,,则( )
A.点的坐标可表示为
B.
C.的渐近线方程为
D.点到的右焦点的距离与之差为
23.双曲线和有相同的渐近线,离心率分别为和,若,则( )
A. B. C. D.
24.设为原点,,为双曲线C:(,)的两个焦点,点在上且满足,,则该双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
25.已知双曲线:(,)的离心率为,则( )
A. B.1 C.2 D.
26.已知双曲线(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1和F2,右顶点为A,过点A作斜率为的直线l,点M在直线l上,若∠MF1F2=120°,△MF1F2为等腰三角形,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
27.若双曲线虚轴的一端点与两顶点构成直角三角形,则C的渐近线方程为()
A. B. C. D.
28.已知双曲线:(,)的左、右焦点分别为,,过的直线交的右支于,两点,若,且,则的渐近线方程为( )
A. B.
C. D.
29.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.
30.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.
题型四 求双曲线离心率的值
31.已知双曲线的一条渐近线的斜率为,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C. D.3
32.已知双曲线:的左、右焦点分别为,,以为直径的圆与双曲线的一条渐近线交于点,若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
33.已知椭圆和双曲线有公共焦点,左、右焦点分别为,,设两曲线在第一象限的交点为M,、的离心率分别为、,当时,不可能等于( )
A. B. C. D.
34.已知点分别是双曲线的两个焦点,P为该双曲线上一点,若为等腰直角三角形,则该双曲线的离心率为____________.
35.已知双曲线的两条渐近线分别为,记上的动点到,的距离分别为,若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C.2 D.3
36.双曲线的一条渐近线倾斜角为,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
37.已知直线l是双曲线的一条渐近线,过C的右焦点且垂直于x轴的直线与C交于A,B两点,设点A,B到直线l的距离分别为,,且,则C的离心率为________.
38.我们知道,对勾函数的图象实际上是双曲线,它是由标准双曲线经过变换得到,它满足双曲线的基本性质.则函数的图象对应的双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
39.双曲线:的左、右焦点分别为,,为坐标原点,点是上一点.若,则的离心率为_____________.
40.已知双曲线的一条渐近线方程为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
题型五 求双曲线离心率的范围
41.已知双曲线的左、右焦点分别为,,在的右支上存在异于顶点的一点,使交轴于点,若为的角平分线,则的离心率的取值范围为____.
42.已知双曲线C:,在双曲线C左支上任取两个不同的点,,都有,则双曲线C的离心率e的最大值为( )
A. B.3 C. D.2
43.已知双曲线的左、右焦点为,,为双曲线上一点,的内心为,直线,的斜率分别为,,且,则该双曲线的渐近线夹角的正切值为________.
44.已知双曲线C:(,)的左、右焦点分别为,,过点的直线与的右支交于,两点,内切圆的面积是内切圆的面积的4倍,则的离心率的取值范围是__________.
45.已知圆与双曲线,若在双曲线上存在一点,使得过点能作圆的两条切线,切点为,且,则双曲线的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
46.已知椭圆:()与双曲线:的离心率之积为1,若点在上,则的长轴长的取值范围是______.
47.如图,、是椭圆与双曲线的公共焦点,点、是椭圆与双曲线的两个交点,其中在第一象限,在第三象限.若,则与的离心率之积的最小值为___________.
48.(多选)已知,分别是双曲线的左、右焦点,过右焦点的直线交的右支于两点,的内切圆圆心为,且该圆与轴相切于点,则下列说法正确的是( )
A.点到轴的距离为
B.若,则的渐近线方程为
C.若,且轴恰好和的内切圆相切,则的离心率为
D.若的周长为,则的离心率的取值范围是
49.已知为双曲线上一动点,若存在点到轴、轴的距离之比为,则双曲线的离心率范围为( )
A. B. C. D.
50.已知椭圆与双曲线有相同的左、右焦点,若点是与在第一象限内的交点,且,设与的离心率分别为,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
题型六 求共离心率的双曲线方程
51.已知双曲线过点,且与双曲线有相同的离心率,则双曲线的标准方程为______.
52.已知双曲线的离心率为,则该双曲线的渐近线方程为( )
A. B.
C. D.
53.如果一双曲线的实轴及虚轴分别为另一双曲线的虚轴及实轴,则这两双曲线互为“共轭双曲线”.已知双曲线的共轭双曲线的离心率为.
(1)求的方程;
(2)若直线与的右支交于两点,且以线段为直径的圆与轴相切,求的值.
54.与双曲线有相同离心率和相同渐近线的双曲线方程是( )
A. B. C. D.
55.(1)求过点,与双曲线离心率相等的双曲线的标准方程.
(2)已知双曲线,求过点且被点平分的弦所在直线的方程.
56.在平面直角坐标系中,双曲线的离心率为,点是上任意一点.抛物线的焦点到准线的距离是1.
(1)求的方程;
(2)过点作的两条渐近线的平行线,分别与两条渐近线交于两点,求证:平行四边形的面积为定值;
(3)是的两条切线,是切点,求面积的最小值.
57.已知双曲线的实轴长为2,离心率为.过右焦点的直线与双曲线的左、右两支分别交于点
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设直线(为坐标原点)的倾斜角分别为,且,求直线的方程;
(3)点是线段的中点,过点且与直线垂直的直线交直线于点,求三角形面积的最小值.
58.已知双曲线的左、右焦点分别为,,离心率为,点,且的面积为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)直线交轴于点,与双曲线的左、右两支分别交于点E,F(不同于点A),记直线AE,AF分别与直线交于点M,N,证明:是的中点.
59.(多选)(多选)已知双曲线的离心率为2.若抛物线C2:x2=2py(p>0)的焦点到双曲线C1的渐近线的距离为2,则( )
A.双曲线C1的渐近线为
B.双曲线C1的渐近线为
C.抛物线C2的方程为x2=8y
D.抛物线C2的方程为x2=16y
60.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
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专题04等轴双曲线·渐近线·离心率六大典型问题
题型归纳
题型一等轴双曲线
题型二求共渐近线的双曲线方程
题型三根据abc齐次式求渐近线方程
题型四求双曲线离心率的值
题型五求双曲线离心率的范围
题型六求共离心率的双曲线方程
题型专练
题型一等轴双曲线
1.D
xy2-1
2.22
(2)定点(-2,0),证明过程如下:
设点P(%,≤-V2),则双曲线C在点P处的切线方程为ox-y=2,
已知双面线右焦点F20)设点Q(,》则线段F0的中点M(色,)
2,2在切线上,且FQ11:
所以有如店=即产务%=货》
(x-2)
又因为中点在切线上,所以气2-%兰=2一无2
为。—=2,化简得
M
2
2
2
2
x(x1+2)+y(x-2)=4x①.
因为P(,)在双曲线C上,所以后-片=2→片=x-2,代入①式化简得2x(x6-)=4(。-1),
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2
yo
-2
因为所以x=2·则=+1
2y%,
所以点g2,2%:
七≠1
x+1
+1
x+1'x+1
2y0
则直线
斜率知当+1
9(。-=为
2
6+16
2-号-6+2’
PO
根据点点斜式方程可得直线P№的方程为
-%年2-(-%+2到=x-户6+2=%+2.
则直线过定点(-2,0).
(3)4V2
【详解】4)设等销双曲线C的标准方程为扩-。@>0,因为双曲线焦距为4,所队=4:则
c=2,
在双曲线中有c2=a2+b2,又因为等轴双曲线中a=b,所以代入得a2=2,
x2 y2
所以双曲线C标准方程为2一2
=1.
(2)略
(3)由题,1MF=2-2=4,设点Q(oo》,则5owr=MFal=2a,
可知,。,则3w+因为≤-2→K+l归
令t=+1≤1-2),因为=6-2,所以片=(--2=-21-l,代入得
5wa442
则当}-1→1=-1时,面积最大值为(S.0心)=4万
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3 BCD
x2 y
4
-=1
66
【详解】由于所求等轴双曲线的焦点F(2W5,0)在x轴上,
可股所来双线的方布为后兰-1o>0。
则Va2+a=V2a=2W5,解得a=6,
x2=1.
因此,所求等轴双曲线的方程为6一6
x2 y2
故答案为:66
=1.
5,ABD
6.1)22
(2)证明:由于双曲线和圆均关于y轴对称,不妨设A(,),C(,y),则B(,y),D(-,),如图:
y外
设圆心在y轴上的圆的方程为2+(y-k)}=2(k≠0,因圆经过原点,代入(0,0)满足方程),
化简得x2+y2-2y=0.
将双曲线方程2=y2+2代入圆的方程,消去x2,得(+2)+y2-2=0,
整理得2y2-2+2=0,则y2-+1=0,故y=1.
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直线AC的方程为(x-y-片)=(2-片)x-x),即(%2-)x-(:-x)y+y-%=0,
2yxy2
所以原点到直线C的距瑞为
x5+x-2x5y丛
AC
0,-y+k,-x+巧++5-25-2·(国)
因为双曲线方程为-y=2,所以=+2,号=吃+2,
所以x+++片-2xx-2y=(+2)+(+2)+(+)-2xx-2=2(+)+2-2x,
x+x-2xxyy2=(+2)y+(+2)-2xx=2(+)+2-2xx2,
分别代入()式中,得d=1,所以直线AC与圆x2+y2=1相切,得证.
x2 y
【详解】(1)等轴双曲线满足a=6:因此双曲线r的方程可写为。存=1(>0),
因为双前线经过5小所以上。
a2a2
31
2
即。。1,化简得后1,解得。=2
因此。双自线的方程为号号1。
7.B
8.ABD
9.B
0仙学-苦1.aD-1间要更行
【详解】(1)根据题意可得2b=4,且a=b,解出a=b=2,
x2 y2
故c标准方程为:4-4
=1;
(2)设直线:y=k(x-1),A(G,y),B(x),
y=k(x-1)
由苦艺1深去可
(1-k2)x2+2k2x-k2-4=01
.-2k2
2-k2-4
则+1-,x西=1-F,△=4k+4-k2k2+4=44-3k):
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4(4-3k2)>0
()因为直线与双曲线交于两支,所以且
△>0xx2<0
,即-4<0
1-k2
解得:-1<k<1:
m设4AD:y-y=+上(x-x),
X1-x2
当k≠0时,令y=0,
x=任-)(-2+5=出+=2-(G+_2--4+2k
y+y2
y+y
(6+)-2-22-20-k=4,
即直线AD过定点(4,0):
当k=0时,直线AD也过定点(4,O)
综上所述,直线AD过定点(4,O)
题型二求共渐近线的双曲线方程
3x2_y=1
11.82
2-=1,元>0,
【详解】依题意,设双曲线M的方程为4元3元
将点P代入符日员1解得=子
41
3x2y2
所以双曲线M的方程为82=1.
12.(2,V2)(答案不唯一)
x2 y2
【详解】可知双曲线:示=1的海近线为=±
x,
2
可知双曲线号希-1的渐近线为y=±
y2 x2
n
当渐近线相同时,可得安2或从-一V5
或
2
-斤,即m=士22:
所以数对(m,n)可以为2,2).
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x2 y2
【详解】设双曲线方程为164=元,
18年元,得=
将点(32,2)代入得164
8
敌双曲线方程为,-2少中
故答案为:之2少=1
a哈1,后*51:r
3x或x2-9
.
x
【详解】(1)由双曲线焦点为(0,6,与双曲线2少=1有相同渐近线,设该双曲线方程为
2、x2
2
=(2>0),
y2 x2
即元2元=L,因此2+2元=62,解得1=12:
y2 x2
所以所求双曲线方程为1224
1
(2)设经过点A(V5,-2)和点B(-25,1)的椭圆方程为mx2+y2=1,m>0,n>0,m≠n,
3m+4n=1
则12m+n=解得m=n=
5m=5
x2,y2
所以所求椭圆的标准方程为5+行
=1
(3)当抛物线焦点在x轴上时,设所求方程为y2=mx(m≠0),则(-5)2=m:(-3),
解得m=、
3,方程为少2=-2
25
3t:
当抛物线焦点在y轴上时,设所求方程为x2=(n≠0),则(-3)2=n(-5),
9
9
解得n=
,方程为×=,
所以所求抛物线的标准方程为2=-25x。
3x或r2-9
15.AC
2y=1
16.6436
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x2 y2
x2 y2
【详解】出题忘可设双曲线c的方程为6号=入(久>0),即品员1.
所以c2=161+92=25,则c=5反,所以右焦点坐标为5万,0),
因为双曲线C的右焦点在直线y=x-10上,所以0=5V万-10,解得元=4.
y=1.
所以双曲线C的方程为6436
x2 y2
故答案为:6436
1.
y2 x2
17.832
1
【详解】设与双自线心号少=1省相同的清近线的双曲线方程为子-少-元。
将P2代入若-y=2行2=号e1-9=8
x2
y2 x2
故所求双曲线方程为4-少=-8,即令321.
y2 x2
故答案为:832
=1
y2 x2
18.8-y=12)618
1
【详解】(1)由题意知,双曲线的焦点在x轴上,且半焦距C=3,
x2 y
故设所求双曲线的标准方程为京存=1(a>0,6>0),
1A=V-3-4)+1P=52,AE=V3-4}'+1P=2,
所以2a=A-4F=52-=4W2,所以a=22,
所以b2=c2-a2=9-8=1,
故所求双曲线的标准方程为8y=1
£买=20)。
(2)设所求双曲线的方程为9-3
将点6N2.2w同代入述方程,霜BE.包-
9
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x2 y2
所以元=-2所以93-2,
y2 x2
故所求双曲线的方程为6181.
19.4
x2 y2
之=20.
【详解】设与双曲线48=1有共同渐近线的双曲线方程为48
“双线营号=2经过点4到=子9-
y2 x2
“所求双曲线的方程为84山,
y2 x2
设双曲线g41的虚半轴长为6,则6=2:
所以虚轴长2b=4,
故答案为:4
20.D
题型三根据abc齐次式求渐近线方程
21.B
22.ACD
23.C
24.B
25.C
27.D
28.D
29.C
30.B
题型四求双曲线离心率的值
31.B
32.B
33.B
34.V2+1
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【详解】由双曲线定义可知‖PF1-PF作2a>0,所以∠PFE,=90°或∠PF,E=90°,
当∠PE,F=90°时,则有P5,HFEF2c,所以PREVIFRP+PFP=2V2c,
a=(2+10a,
又因为1PR1-PRF2a,即2N2c-2c=2a所以c=2-
所以e=8=2+1:同理可得当∠PF5=90时,e=2+1
a
35.B
36.D
37.√2
【详解】由双曲线的对称性可知不妨设直线的表达式为y=
2x,即bx-ay=0
a
点A,B到直线I的距离分别为4,4,由题意可知A,B关于C的右焦点F(c,O)对称,
bc-a×0
d+d,=2dpy=2a'从而dy=
b2+a2
=a,得b=d
从而C的离心率为e=£.匠+_D0-2
a
a
a
38.D
39.V5+1
2
【详解】PF=P0+OF,PE=Po+OE,
PFP=(PO+OF)POP+OFP+2PO.OF,
PFP=(PO+OF)2PO+OF P2+2PO.OF.
则PFP+|PFP=21PoP+|O丽P+1OEP+2PO.(OE+OE),
其中OF+0E=0,所以2P0(OF+0F)=0,且o5H0Fl,
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所以PEP+PEP=2OP+OE),
由题意得2PE=2c→PE=c,√21OP2c→OP√2c,
1PEP+c2=2W2c)+c2),整理得1P℉P=5c2,即1PF卡5c,
因为IPFHPEI,所以PEI-PE2a,即V5c-c=2a,即c(5-1)=2a,
则e=S2。
2W5+)25+)_2W5+)-5+1
a5-1(W5-10(N5+1)5-14
2
40.A
题型五求双曲线离心率的范围
41.(2,3)
【详解】设双曲线的焦距为2c,且c>0,则F(-C,0),F(c,0),
设点P(xo,%)且x>a>0,y%≠0,
直线PE的方程为yx十。+0,令=O:得C
x0+c’x,>a:
所以O<yM<%,则M在线段PF上,
PMPF
由M,是∠PFE的角平分线,在APF,E中M丽F,
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PM
1x0-0=0
由M,P,B三点共线,则ME0-(-Cc,
因为Fr1=c,则2-2P附=24.
c 2c
而点P(x,
到右点的距离为PG-c+呢--e+[手--层后-2+G=风0,
所以ex0-a=2x→x(e-2)=a→,
e-2>a,所以e-2
>1→e<3,
由x>0,则e-2>0,即e>2,
综上,离心率e的取值范围为(2,3).
42.A
43.4v5
【详解】设双曲线焦点F(-c,O),F(c,0),内切圆与PF,PF,FF,分别相切于点A,B,C,
不妨设P在双曲线右支,根据双曲线定义PFH PE=2a,由三角形内切圆切线长性质可得:
PF-PFl=(PA+AEl)-(PBl+BF)=|EC-|EC=2a,又因为FC+FC=2c,
解得FC=c+a,FC=c-a,故aPFE的内心I的横坐标为a,即I(a,y)y,≠0),
E斜率(=
5+1=0
本。瓜剑率6=产。,代入张+6=0,约去乃≠0得:。e+。。
通分化简分子得5a-0+a+0=6a-4e=0,即e=
2a,
山e=G+,代入e=0得:
9a2=a+b62=b=5=b_R5
a74a2,
双曲线渐近线斜率为人=5,
2
由两直线夹角正切公式:
m0=点1=151=45
1+k,k41-
5
4
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44.(1,3)
【详解】设双曲线C的焦距为2c,则F(-c,0),F(c,0).
分别记△AEE,和△BF5的内切圆为oO,⊙0,’其半径分别为,2:则π
=4,所子=2
设⊙0与A,AE,FF切于点M,N,G,
4F-4F=AM+FMI-AN-INF=FG-FG=2a
又FG+EG=2c,所以lFG=c-a,FG=c+a.
即G点坐标为(a,0)
同理,⊙0与FE切于点G,即O,O,G三点共线,且OO1FE.
所以m20RG-0e-52=2.mc0,5G=0C.5
GF c-a c-a'
GF,c-a
tanL0,EC=2】
所以tanZO,FG
又∠0FA=∠0EG,∠O,EB=∠0,E,G,
所以∠0F02=∠0,FG+∠0,F,G=90°.
所以ean∠0FG-m∠0,rG=1,所以2m'∠O,RG=,m∠0rG=
2
2+
所以an∠BFG=tan2∠O,E,G=
=25
1-
2
2
即直线AB的斜率为2√2】
所2a3,即c8,同】
<9,所以<3,
a
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所以C的离心率的取值范围是(1,3).
45.C
46.
a
【详解】记c=Va-b,则C的离心率为9=
a
2m2+1
V4m>5,
1
D的离心率为e2=1+
m2
3+
由g%=1,则0<6<
3
又传)在c上,用衣衣1
11
即a2+b=4a2b2,即2a2-c2=4a2(a2-c2)
所以4a-2a£-2£=1+
1
a2-c21-e2
1-e2’
因为1-1,则21,
1
所以2<4解钓5<2a<
2
故C的长轴长的取值范围为
2
x2,y2
x2 y2
【详解】设椭圆C的方程为。+方=1a>b>0),双曲线c,的方程为亦京=m>0,n>0),
因为椭圆C与双曲线C2的公共焦点,所以a2-b2=m2+n2=c2,
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如图所示,连接A,FB,根据椭圆的对称性,可得四边形ABE为平行四边形,
因为∠AEB=3π
,可得∠54=子设=sh=1,
在△AEE中,由余弦定理得|FE=AE+|AE-2AFAE引cos∠EAE,
由椭圆的定义,可得s+t=2a,
可得4c2=g2+2-2s1c0s元=52+2-V2t=(6+}-2+V2)st=4a2-(2+2)m.
4
462
所以(2+2t=42-4c2=462,所以t=2+V2
又由双曲线的定义,可得1-s=2m,
可得4c2=s2+2-2stc0s元=S2+2-V2t=亿-}2+(2-V2)t=4m2+(2-2)s,
4
4n2
所以(2-2)r=4c2-4m2=4n2,所以t=
2-√2?
4b24n2
b2 n2
所以2+V22-V2,可得2+V22-V2,即a2-c2=(6+22c2-m)
可得g+0+2m-4+2Wc,所似号+8+22m-4+25,
c2
因为42+3+22)m22c
c2
E.+2②m-26+2网=2x22"-52+20,当且仅
c2
2 c2
当a=(N2+1)m时,等号成立,
所以v22+2≤4+25,即0≤2,所以C≥5
am-21
2
所以C与C,的离心率之积的最小值为2
B
48.AD
49.C
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50.C
题型六求共离心率的双曲线方程
51.05
x2 y2
=1
xy
【详解】设与双曲线26
1失离心来发线方把为后-若=>0变5名心>0。
国%双线C这点B8-小所以2-号。方号台
(舍去),
所以双改c的方为后长-总后苦1
x2 y2
故答案为:1051
52.C
53.回r-=l@242N5
【详解】(1)由题可得C:x-
原=10m>0y,
因为C的离心率为5,所以Vm2+1=V5,得m2=2,
所以c的方程为2-上-
2
(2)因为1过C的右顶点(山,0),不妨设A(1,0),B(:,片),
由C的方程可得其渐近线方程为y=±V2x,且A,B均在C的右支上,
可得k>√2或k<-V2,即k2>2,
[y=k(x-1)
联立方程x-上1,消去y得
2
(2-k2)x2+2k2x-2-k2=01
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2k2
则x+1=
二2号可得A=+k-小4+足
k2+2
k2-21
以线段
A
22半径为182+
B为直径的圆的圆心横坐标为5+1.2
2k2-2
k22V1+k2
由题意知-2-2,整理得k-42-4=0
解得2=2+22或k2=2-2V2(舍去),
所以k的值为2+2V2
54.C
x"
55.(1)4-y=l(2)3x+4y-5=0
【详解】(1)~双曲线过点(2,0),:所求双曲线的焦点在x轴上,
y2 x2
又所求双曲线离心率与双曲线6416
1离心率相同,
:可设其方程为:
之=2>0).
6416
将(2,0)代入双曲线方程得:1=16,则所求双曲线标准方程为:4
y2=1.
(2)方法一:由题意知:所求直线的斜率存在,
可设其方程为:y+1=k(x-3),即y=x-3k-1,
y=k-3k-1
由年y产1得(0-49r+(6联+0x-36-2-8=0
8k(3k+1)
设M(,y)N(x,乃2)x+名=
1-4k2
又4g-)为中点,兰=然想-3,解得:=3
2
1-4k2
4
当k=-3,
:所求直线N的方程为:yx+,即3x+40
方法二:设M(,),N(,),
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生-=
均在双曲线上,
.M,N
4
两式作差得:
s+-=0y+)0y-),
4
直线N的斜案k=业=与+5
x1-x24y+y2
又(6-)为N中点:+6=6:男+=-2,=
4,
经检验:该直线MN存在,
:所求直线y的方程为:+1=x-),即3x+4y-5-0
x
56,(1)C的方程为3-y=l,c,的方程为2=2y
证明:设P(,)不妨设O4为渐近线y一3xOB为渐近线yY
x,直线
,的方程为
y-yo=-
3(x-),
-x
联立方程
所以。
y-%=-
3
同理可得B
由于直线O1的斜率k=
3,因此∠A0=30:所以∠A0B=2∠A0r=60,
所以平行四边形P4OB的面积为S=1O4,sin4乙OB=
5-3%
6
因为点p在双曲线C上,所以等-6=山,即后-3城=3
所以平行四边形PAOB的面积为2:
16√6
3)9
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【详解】(1)设双曲线的半焦距为c,则c2=a2+1,
252
又因为宽心率为25,所以三-25.代入得2等=+1,解得。=5
3
a 3
x2
所以双曲线C的方程为3少=1,
因为抛物线C2焦点到准线的距离为1,所以p=1,
所以抛物线C的方程为x2=2y.
(2)略
(3)设P(x%,C(,),D(x,2),
1
因为函数y=2t的导数为y=x,所以直线pC的方程为y-片=x(k-),
由于P(x)在直线PC上,则%-乃=(-)=-24,%+乃=x,
同理+=x,所以C(x,乃),D(,)均满足方程+y=xx,
所以直线CD的方程为xx=y+%,
xox=y+yo
联立方程2=2y,得2-2x,x+2,=0:所以x+=2x,x=2'
则CDl=V1+k-x=+V4-8%,
x6-2
又因为到直线。n的距离d=
CD
V1+x爱
所以PCD面积T-lc0d=-2y小4c--K-2%j月,
因为5-2%=好-2%+3=骨
9
,16V6
所以aPCD面积最小值为g
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57.@c:f-苦=1er--威-引c-e35
[2a=2
【详解】(1)由已知=5,所以,
a=1c=5’b2=c2-a2、
所以双曲线标准方程是-
41
(②双线-号-1的新近线为y=2r·焦点为F华标为5,0:设宜线AB方程为y=-5:
(-2<k<2),设A(x,h且x2),
消去得
y=k(x-/5)
y(4-k2)x2+2V5k2x-(5k2+4)=0
2V5k2
5k2+4
+x一4,=-4
直线0AOB(O为坐标尿点)的倾斜角分别为2,B:即ana=是,amB=
X1’
X,
2
,a+B=π+arctan
5,.tan(a+B)=2
2
59
X+2
又tan(a+B)
tana+tanE=五=y+x业
-mam分应2g-化-5)+红s-5
xx2
xx2-k2(x-V5)(x2-V5)
K2xx2-5(x+x】
1-2)x3+5k2x+x)-52,
k10k2+810k2
k2-4k2-4
2
-44一5:5化简
0-k3).5k2+410k4
21k2-20k+4=0
2
2
解得k=3或k=
7
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直线,的方程为y=号引-5)或y引-5):
3)设MK,则%=55=54
224”。=k(x。-5=45,
直线ON方程为y=受。
PFL:则直线pp的方程为y=-。
-
√5x
y=-
xo+kyo
由
,解得
y=业x
y=
5,即
5x,5)
xo+kyo
xo+koxo+ko
25k2
5k2+4
由(2)知+6=-4,6=-4,
4B=+2=+k2.)2-4x2
=V1+k2
20k44(5k2+4)8(k2+1)
Vk2-4)2
k2-4
4-k2’
20k2
1+K2
k2-4
1+k2V5,F1
5k2,4V5R24V51+k2
xo+kyo
k2-4k2-45Vk2
所5a-hP9-16
(1+k2)3
Vk2(4-k2)2’
设4=k2+1,则4∈1,5):
(0+k2)3n3
3
1
y4-u-X5--1r+35-251,3的25,
u'u u
1
y=-25r+35-11t+1,令f)=-2503+35f-1l1+1,
则0=-75+7w-1=--W05-1:自0=0e兮网=号
m=常-的w,
20122
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所以(SpB)nn=
16√5135
5×V25
=35
x2 y2
(2)证明:联立
24=1
可
x=my+1
可得2m-r+4-2=0设E,)F6)
则2m-120'A-2m-8≥0则+为=2=2m·直线4松的方程为
47m
2
y=-26x-2+2.
七-2
令=1”得w当+2
x-2
线的方想为安-22,
令-1”得2二当+2
x3-2
因为w+w-2当+2+2-当+2=2m+(2m+100+2)小上4+4
七-2
七32-2
(my-1)(my2-1)
-2m
2
+(2m+1)
4m)
-4
、2m2-1
、2m2-1
-+4
2
4m
m
2m2-1
厂m
2m2-/+1
-4(4m2-1)
=2m1+4=4+4=0,
4m2-1
2m2-1
所以yM+yw=0,
所以BM HBNI,
即B是MN的中点.
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B
e=c=5
a
=1
【详解】(1)由题知Ss=2
2cx2=2√6
a2+b2=c2
a=√2
解得b=2
c=√6
x2 y2
所以双曲线c的标准方程为241.
(2)略。
59.AD
60.D
22122
专题04 等轴双曲线·渐近线·离心率六大典型问题
题型一 等轴双曲线
题型二 求共渐近线的双曲线方程
题型三 根据a b c齐次式求渐近线方程
题型四 求双曲线离心率的值
题型五 求双曲线离心率的范围
题型六 求共离心率的双曲线方程
题型一 等轴双曲线
1.已知抛物线焦点为F,设P是焦点为的等轴双曲线下支上一点,过P作抛物线C的两条切线PA,PB,其中A,B为切点,则的最小值为( ).
A.5 B.2 C.3 D.6
【答案】D
【分析】由题可得双曲线的方程为,设,,则切点弦方程为,联立抛物线与抛物线的切点弦方程,由韦达定理可得,继而可得,由可得,结合抛物线的定理可得,利用二次函数的单调性求解最小值即可.
【详解】等轴双曲线中,所以,
所以双曲线的方程为,即,
设,,
则切点弦的方程为,即,
,可得,
所以,
又,,
所以,
又因为点在双曲线上,
所以,即,
所以,
,
二次函数的对称轴为,当时单调递减,
所以在上单调递减,
所以当时,取得最小值为6.
2.已知焦点在轴的等轴双曲线的焦距为4.
(1)求的标准方程;
(2)设在的左支上任意一点处的切线为,右焦点关于的对称点为,证明:直线过定点,并求出该定点坐标:
(3)设(2)中求得的定点为,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)定点,证明过程如下:
设点,则双曲线C在点P处的切线方程为,
已知双曲线右焦点,设点,则线段的中点在切线上,且,
所以有,即,
又因为中点在切线上,所以,化简得,
因为在双曲线C上,所以,代入式化简得,
因为,所以,则,所以点;
则直线斜率,
根据点点斜式方程可得直线的方程为,
则直线过定点.
(3)
【分析】(1)根据双曲线性质代入计算即可;
(2)由垂直+中点在切线求Q坐标,整理PQ方程,令不含参部分为0,得到;
(3)MF定长为4,面积转化为,代入Q坐标换元,二次函数顶点取最大值.
【详解】(1)设等轴双曲线C的标准方程为,因为双曲线焦距为4,所以,则,
在双曲线中有,又因为等 轴双曲线中,所以代入得,
所以双曲线C标准方程为.
(2)略
(3)由题,,设点,则,
由(2)可知,,则,因为,
令,因为,所以,代入得
,
则当时,面积最大值为
3.(多选)已知圆锥曲线的两个焦点为为上不与共线的点,则下列说法正确的有( )
A.若是椭圆,则实数的取值范围是
B.若是双曲线,则两点在轴上
C.若,则周长为8
D.若,则的实轴和虚轴长度相等
【答案】BCD
【分析】根据椭圆的定义可判断AC;根据双曲线的定义和性质可判断BD.
【详解】对于A,若是椭圆,则,所以实数的取值范围是,
故A错误;
对于B,若是双曲线,则,则两点在轴上,故B正确;
对于C,若,则曲线是两点在轴上的椭圆,
且,所以,,
则周长为,故C正确;
对于D,若,则曲线是两点在轴上的双曲线,
且,即,,则的实轴和虚轴长度相等,故D正确.
4.已知等轴双曲线的对称轴为坐标轴,右焦点为,则双曲线的方程为______.
【答案】
【分析】设所求双曲线的方程为,根据该双曲线的焦点坐标求出的值,即可得出所求双曲线的标准方程.
【详解】由于所求等轴双曲线的焦点在轴上,
可设所求双曲线的方程为,
则,解得,
因此,所求等轴双曲线的方程为.
故答案为:.
5.(多选)设双曲线的左、右焦点分别为.过的直线与的两条渐近线都相交,交点分别为为的中点,为坐标原点.则( )
A.是直角三角形
B.是等腰直角三角形
C.
D.点到直线的距离为
【答案】ABD
【分析】由双曲线先得渐近线倾角与为直角,判定选项A正确,再利用中位线性质推出角度相等,证得为等腰直角三角形,判定选项B正确,接着结合线段长度列式计算并与已知值比对,得出选项C错误,最后在中用正弦定理求出角的正切值得到直线斜率,写出直线方程后用点到直线距离公式算出距离,验证选项D正确.
【详解】如图:
由于,则渐近线方程,A正确;
如图,连接,由题可知为的中位线,则且,
所以,于是为等腰直角三角形,B正确;
由,则 ,
则,,则C错误;
在中,由正弦定理:,
则,于是.
因为为中点,所以直线的斜率为,过.
所以直线的方程为 ,
点到直线的距离为,D正确.
6.等轴双曲线经过点.
(1)求双曲线的方程;
(2)已知圆心在 轴的圆经过原点,且与双曲线相交于四点(按照顺时针方向),求证:直线与圆相切.
【答案】(1)
(2)证明:由于双曲线和圆均关于 轴对称,不妨设,则,如图:
设圆心在 轴上的圆的方程为(,因圆经过原点,代入满足方程),
化简得,
将双曲线方程代入圆的方程,消去,得,
整理得,则,故.
直线的方程为,即,
所以原点到直线的距离为.
因为双曲线方程为,所以,
所以,
,
分别代入式中,得,所以直线与圆相切,得证.
【分析】(1)首先理解等轴双曲线的定义,将点的坐标代入即可求解;(2)根据对称性,设出四点的坐标,由圆心在 轴的圆经过原点可设出圆的方程,联立双曲线方程消元后根据韦达定理可得到纵坐标之间的关系,根据原点到直线的距离即可得证.
【详解】(1)等轴双曲线满足,因此双曲线的方程可写为,
因为双曲线经过点,所以,
即,化简得解得,
因此,双曲线的方程为.
(2)略
7.若等轴双曲线的焦点到渐近线的距离为,且上一点到它的一个焦点的距离为,则到另一个焦点的距离为( )
A. B. C.或 D.
【答案】B
【分析】应用点到直线距离计算,再结合双曲线定义及焦半径最小值计算求解.
【详解】设左焦点,又因为双曲线为等轴双曲线,所以,所以渐近线方程为,
因为焦点到渐近线为,所以,又因为,所以,
又因为,所以在双曲线的左支,
又因为,所以或,
又,故舍去,
所以.
故选:B.
8.(多选)已知双曲线,则下列说法正确的是( )
A.
B.若C为等轴双曲线,则
C.若为C的一条渐近线,则
D.若C的焦点到渐近线的距离为2,则
【答案】ABD
【分析】根据双曲线的标准方程判断A;根据判断B;根据双曲线的渐近线方程判断C;根据焦点到渐近线的距离为判断D.
【详解】A选项,由题意可知,,则,故A正确;
B选项,若C为等轴双曲线,则,则,得,故B正确;
C选项,双曲线的渐近线方程为,则,得,故C错误;
D选项,双曲线的焦点到渐近线的距离为,得,故D正确.
故选:ABD
9.已知等轴双曲线的中心在原点,它的一个焦点为,则双曲线的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】依题意设双曲线方程为,根据焦点坐标求出,即可得解.
【详解】依题意设双曲线方程为,
则,解得,
所以双曲线方程为,即.
故选:B
10.已知双曲线为等轴双曲线,虚轴长为4.
(1)求的标准方程;
(2)斜率为的直线过点,且直线与的两支分别交于点,.
(i)求的取值范围;
(ii)若是点关于轴的对称点,证明:直线过定点.
【答案】(1).
(2)(ii)证明见解析
【分析】根据题意可得且,解出,即可得到的标准方程;
设直线,,,联立直线方程与双曲线方程,由且,即可求出的取值范围;
(ii)设,令,将的值代入即可求出,从而可知直线过定点,从而得证.
【详解】(1)根据题意可得且,解出,
故标准方程为:;
(2)设直线,,,
由,消去可得,,
则,,,
(i)因为直线与双曲线交于两支,所以且,即,
解得:;
(ii)设,
当时,令,
,
即直线过定点;
当时,直线也过定点.
综上所述,直线过定点.
题型二 求共渐近线的双曲线方程
11.已知焦点在x轴上的双曲线M与双曲线N:有共同的渐近线,且点在双曲线M上,则双曲线M的方程为____________.
【答案】
【详解】依题意,设双曲线M的方程为,
将点代入得,解得,
所以双曲线M的方程为.
12.已知双曲线与有相同的渐近线,则数对可以为_____.
【答案】(答案不唯一)
【详解】可知双曲线的渐近线为,
可知双曲线的渐近线为,
当渐近线相同时,可得或,即,
所以数对可以为.
13.与双曲线有相同渐近线,且经过点的双曲线的方程是_________.
【答案】
【分析】设双曲线方程为,将点坐标代入求值即可.
【详解】设双曲线方程为,
将点代入得,得,
故双曲线方程为.
故答案为:
14.求符合条件的方程
(1)求焦点为,且与双曲线有相同渐近线的双曲线标准方程.
(2)求经过点和点的椭圆的标准方程
(3)求经过点的抛物线的标准方程
【答案】(1);
(2);
(3)或.
【分析】(1)设双曲线方程为,再利用焦点坐标求出即可.
(2)设椭圆方程为,利用给定点求出即可.
(3)按抛物线焦点在轴、轴分别设出方程,再利用待定系数法求解即得.
【详解】(1)由双曲线焦点为,与双曲线有相同渐近线,设该双曲线方程为,
即,因此,解得,
所以所求双曲线方程为.
(2)设经过点和点的椭圆方程为,
则,解得,
所以所求椭圆的标准方程为.
(3)当抛物线焦点在轴上时,设所求方程为,则,
解得,方程为;
当抛物线焦点在轴上时,设所求方程为,则,
解得,方程为,
所以所求抛物线的标准方程为或.
15.(多选)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. D.
【答案】AC
【分析】由双曲线的定义求出,再根据双曲线共渐近线设出双曲线的方程,分焦点在轴上与在轴上两种情况进行分类讨论即可.
【详解】由题可知,解得.
当焦点在轴上时,可设双曲线的方程为,
则,此时双曲线方程为;
当焦点在轴上时,可设双曲线的方程为,
则,此时双曲线方程为.
故选:AC.
16.若双曲线与双曲线有相同的渐近线,且双曲线的右焦点在直线上,则双曲线的标准方程为______.
【答案】
【分析】根据有相同渐近线设出双曲线方程,结合已知条件求出交点坐标,即可求出双曲线方程.
【详解】由题意可设双曲线的方程为(),即,
所以,则,所以右焦点坐标为.
因为双曲线的右焦点在直线上,所以,解得.
所以双曲线的方程为.
故答案为:.
17.已知双曲线过点,且与双曲线有相同的渐近线,则双曲线的标准方程为___________.
【答案】
【分析】设所求双曲线方程为,将代入可得,从而求出双曲线方程.
【详解】设与双曲线有相同的渐近线的双曲线方程为,
将代入得,
故所求双曲线方程为,即.
故答案为:
18.回答下面两个问题
(1)求焦点为,,且过点的双曲线的标准方程;
(2)求与双曲线有相同的渐近线,且过点的双曲线的标准方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)首先求和,再根据双曲线的定义,即可求解;
(2)首先设双曲线方程为,再代入点,即可求解.
【详解】(1)由题意知,双曲线的焦点在轴上,且半焦距,
故设所求双曲线的标准方程为,
,,
所以,所以,
所以,
故所求双曲线的标准方程为.
(2)设所求双曲线的方程为,
将点代入上述方程,得,
所以,所以,
故所求双曲线的方程为.
19.与双曲线有共同渐近线,且经过点的双曲线的虚轴长为___________.
【答案】4
【分析】设所求双曲线的方程为,将点的坐标代入该双曲线的方程,求出的值,可得出所求双曲线的标准方程,结合虚轴长的定义求结论.
【详解】设与双曲线有共同渐近线的双曲线方程为.
∵双曲线经过点,∴,
∴所求双曲线的方程为,
设双曲线的虚半轴长为,则,
所以虚轴长.
故答案为:
20.已知焦点在 轴上的双曲线 与双曲线 有共同的渐近线,且点 在双曲线 上,则双曲线 的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据共渐近线方程可设双曲线的方程为,代入点坐标,解出即可.
【详解】设双曲线的方程为,
将点代入得,得,
所以双曲线的方程为.
故选:D.
题型三 根据a b c齐次式求渐近线方程
21.已知双曲线的离心率小于2,其左、右焦点分别为,,点是双曲线右支上一点,若,且焦点三角形的最大内角与最小内角之和为,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据双曲线定义求的长度,根据题意结合离心率的条件可得,利用余弦定理结合求出的值,进而得到渐近线方程.
【详解】因为点是双曲线右支上一点,,
则,即,
可知三边长为,,,
又因为双曲线离心率,得,即,
可知焦点三角形的最大内角与最小内角之和为,
则,
由余弦定理可得,
即,整理可得,
即,可得,即,
双曲线的渐近线方程为.
22.(多选)已知双曲线:的左焦点为,右顶点为,其右支上有一点位于第一象限,,,,则( )
A.点的坐标可表示为
B.
C.的渐近线方程为
D.点到的右焦点的距离与之差为
【答案】ACD
【分析】根据求出的关系,根据题意求出直线的方程,利用,求出的坐标.将的坐标代入双曲线方程求解选项B.根据的关系以及双曲线方程求出,进而得到双曲线的渐近线方程.根据双曲线的定义求解选项D.
【详解】双曲线中,右顶点,左焦点.
因为,所以.
结合双曲线关系,得.
选项A.由,顶点在,在第一象限,
可得直线斜率,直线方程为.
设,结合,
所以.
因在右支,则,得,即,,故,正确.
选项B.将代入双曲线方程,
化简得,错误.
选项C.将代入,得,
解得(,舍去负根),则,.
渐近线方程为,正确.
选项D.设右焦点为,由双曲线定义,,则,正确.
23.双曲线和有相同的渐近线,离心率分别为和,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】若双曲线和的焦点在同一坐标轴上,则离心率相等,不合题意,
不妨设双曲线,,,,,,
则对于,其半焦距为,实半轴为,则;
对于,其半焦距为,实半轴为,则,
所以,又,所以,所以,所以.
24.设为原点,,为双曲线C:(,)的两个焦点,点在上且满足,,则该双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据给定条件,利用数量积的运算律及双曲线定义列式求解.
【详解】令双曲线C:的半焦距为,由点在上且满足,,
得,则,
即,消元解得,
由双曲线定义得,则,
即,整理得,即,解得,
所以该双曲线的渐近线方程为,即.
25.已知双曲线:(,)的离心率为,则( )
A. B.1 C.2 D.
【答案】C
【分析】利用离心率的定义可求出.
【详解】由的离心率为,可得,解得.
26.已知双曲线(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1和F2,右顶点为A,过点A作斜率为的直线l,点M在直线l上,若∠MF1F2=120°,△MF1F2为等腰三角形,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】首先写出直线的方程,然后根据平面几何知识求出点,最后把点的坐标代入直线的方程,进而求得的关系即可求解.
【详解】双曲线左焦点,右焦点,右顶点,,
直线的方程为,
因为为等腰三角形, 为钝角,
因此等腰三角形中只能是,
直线的倾斜角为,斜率为,
设,,,
即,在直线上,代入直线方程,
整理得 .
.
所以双曲线的渐近线方程为.
27.若双曲线虚轴的一端点与两顶点构成直角三角形,则C的渐近线方程为()
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】双曲线的顶点为,虚轴的一个端点为
由题意,这三点构成直角三角形,且直角顶点只能是.
则,即,整理得,即
双曲线的渐近线方程为,代入,得渐近线方程为.
28.已知双曲线:(,)的左、右焦点分别为,,过的直线交的右支于,两点,若,且,则的渐近线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】首先根据双曲线定义求出的长度,结合已知的,先在中利用余弦定理求出的长,然后在中利用余弦定理建立与的等量关系,最后借助双曲线中的关系求出的值,即可得到渐近线方程.
【详解】∵ 点在双曲线的右支上,根据双曲线的定义,可得.
又∵ ,∴ 代入得.
设,∵ 点也在双曲线的右支上,同理可得.
∵ 直线过且与双曲线右支交于两点,故在线段上,
∴ ,即,为等腰三角形.
在中,由余弦定理得:
,
将,,代入上式:
,
整理得,
∵ ,,∴ 解得,即,.
在中,再次应用余弦定理:
,
其中,代入已知值:
,
计算得,
化简得.
又∵ 双曲线满足,代入得,
整理得,即.
∵ 双曲线的渐近线方程为,代入得:,
整理为标准直线方程形式得,故选D.
29.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.
30.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
题型四 求双曲线离心率的值
31.已知双曲线的一条渐近线的斜率为,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C. D.3
【答案】B
【分析】首先利用双曲线渐近线的方程得到,然后利用离心率公式求解离心率即可.
【详解】根据双曲线渐近线的方程满足,所以.
所以双曲线的离心率为
32.已知双曲线:的左、右焦点分别为,,以为直径的圆与双曲线的一条渐近线交于点,若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先根据条件得到圆的方程以及渐近线方程,联立求出点的坐标,根据勾股定理和,建立关于的方程,进而求出离心率.
【详解】如图所示,以为直径的圆的方程为(其中),
不妨设圆和渐近线的交点在第一象限,
联立,解得.
由直径所对圆周角为直角,可知,故是直角三角形.
由,可得,
即,
整理得,
所以,解得.
33.已知椭圆和双曲线有公共焦点,左、右焦点分别为,,设两曲线在第一象限的交点为M,、的离心率分别为、,当时,不可能等于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据椭圆和双曲线的定义,明确、的关系,再结合的取值范围和“对勾函数”的单调性求的取值范围.
【详解】由题意,,
根据椭圆的定义,;
根据双曲线的定义,.
所以,
所以,且.
所以.
设,,
则.
因为函数在上单调递增,所以.
所以.
所以不可能等于.
34.已知点分别是双曲线的两个焦点,P为该双曲线上一点,若为等腰直角三角形,则该双曲线的离心率为____________.
【答案】
【分析】结合双曲线定义可得或,然后由离心率公式求解即可.
【详解】由双曲线定义可知,所以或,
当时,则有,所以,
又因为,即,所以,
所以;同理可得当时,.
35.已知双曲线的两条渐近线分别为,记上的动点到,的距离分别为,若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C.2 D.3
【答案】B
【分析】设,求出两条渐近线方程,根据点到直线的距离公式求出点P到,的距离之积,再根据点P到,的距离之积为,化简整理即可求出答案.
【详解】两条渐近线方程为:,设,
则点P到,的距离之积为,即,
所以.
36.双曲线的一条渐近线倾斜角为,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用双曲线的渐近线为,可得,则,再利用离心率即可求解.
【详解】双曲线的渐近线为.
因为一条渐近线倾斜角为,所以,即.
所以双曲线的离心率.
37.已知直线l是双曲线的一条渐近线,过C的右焦点且垂直于x轴的直线与C交于A,B两点,设点A,B到直线l的距离分别为,,且,则C的离心率为________.
【答案】
【分析】利用双曲线的对称性转化成焦点到渐近线的距离求解即可.
【详解】由双曲线的对称性可知不妨设直线l的表达式为,即,
点A,B到直线l的距离分别为,,由题意可知A,B关于C的右焦点对称,
,从而,得
从而C的离心率为.
38.我们知道,对勾函数的图象实际上是双曲线,它是由标准双曲线经过变换得到,它满足双曲线的基本性质.则函数的图象对应的双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】分析可知函数有两条渐近线,,设渐近线的夹角为,可得,,进而可求离心率.
【详解】由题意可知:函数有两条渐近线,,
设渐近线的夹角为,,直线的倾斜角为,
则,,可得,
则,整理可得,解得或(舍去),
即,所以所求双曲线的离心率为.
39.双曲线:的左、右焦点分别为,,为坐标原点,点是上一点.若,则的离心率为_____________.
【答案】
【分析】由三角形中线长定理求出点到两焦点的距离与半焦距的关系,进而代入双曲线定义得出与的比例,即可求得离心率.
【详解】,,
,
,
则,
其中,所以,且,
所以,
由题意得,,
,整理得,即,
因为,所以,即,即,
则.
40.已知双曲线的一条渐近线方程为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】双曲线的渐近线方程为,
而双曲线的一条渐近线方程为,则,
所以双曲线的离心率为.
题型五 求双曲线离心率的范围
41.已知双曲线的左、右焦点分别为,,在的右支上存在异于顶点的一点,使交轴于点,若为的角平分线,则的离心率的取值范围为____.
【答案】
【分析】设点且,,从而有直线为,根据三角形角平分线的性质有,且,,得即可求范围.
【详解】设双曲线的焦距为,且,则,,
设点且,,
直线的方程为,令,得,,
所以,则在线段上,
由是的角平分线,在中,
由三点共线,则,
因为,则,
而点到右焦点的距离为,
所以,所以,
由,则,即,
综上,离心率的取值范围为.
42.已知双曲线C:,在双曲线C左支上任取两个不同的点,,都有,则双曲线C的离心率e的最大值为( )
A. B.3 C. D.2
【答案】A
【分析】由向量的数量积确定,进而得到渐近线的倾斜角不大于,即可求解.
【详解】任取双曲线C左支上两个不同的点都有,
.
即,
即对左支上任取两个不同的点,
所以渐近线的倾斜角不大于,即
所以双曲线C的离心率.
即双曲线的离心率的最大值为.
43.已知双曲线的左、右焦点为,,为双曲线上一点,的内心为,直线,的斜率分别为,,且,则该双曲线的渐近线夹角的正切值为________.
【答案】
【分析】首先利用三角形内心的性质,得到内心到轴的距离等于内切圆半径,然后利用双曲线的定义结合切线长定理可得的横坐标为定值,写出焦点、的坐标,根据斜率公式表示出和,结合建立方程,推导的关系,得出双曲线渐近线斜率为,最后利用两直线夹角的正切公式计算渐近线夹角的正切值.
【详解】设双曲线焦点,内切圆与分别相切于点,
不妨设在双曲线右支,根据双曲线定义, 由三角形内切圆切线长性质可得:
,又因为,
解得,故的内心的横坐标为,即,
斜率,斜率,代入,约去得: ,
通分化简分子得,即,
由,代入得: ,
双曲线渐近线斜率为,
由两直线夹角正切公式: .
44.已知双曲线C:(,)的左、右焦点分别为,,过点的直线与的右支交于,两点,内切圆的面积是内切圆的面积的4倍,则的离心率的取值范围是__________.
【答案】
【分析】分别记和的内切圆为,其半径分别为,则;由双曲线的定义及切线的性质,可得和的内切圆圆心的连线与垂直,且,从而求得,由二倍角的正切公式可求得,即直线的斜率,与渐近线斜率比较,并结合,求得关系式,进而得到离心率的取值范围.
【详解】设双曲线的焦距为,则.
分别记和的内切圆为,其半径分别为,则,所以.
设与切于点,
则
又,所以.
即点坐标为,
同理,与切于点,即三点共线,且.
所以,
所以.
又
所以,
所以,所以,.
所以,
即直线的斜率为.
所以,即,即,所以,
所以的离心率的取值范围是.
45.已知圆与双曲线,若在双曲线上存在一点,使得过点能作圆的两条切线,切点为,且,则双曲线的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据切线求得,根据双曲线的性质可得的不等式,从而得出的不等式,结合离心率公式求解即可.
【详解】如图:
,又,所以,
而是圆切线,则,
在中,,因此有,
从而,
而,所以,
在双曲线上,因此,所以,
∴,从而,所以,
∴双曲线的离心率.
46.已知椭圆:()与双曲线:的离心率之积为1,若点在上,则的长轴长的取值范围是______.
【答案】
【分析】先根据椭圆和双曲线的离心率的定义,及题意得到椭圆离心率的范围,再将点代入椭圆的方程上,结合及椭圆的离心率即可求解.
【详解】记,则C的离心率为,
D的离心率为,
由,则,
又点在C上,得,
即,即,
所以,
因为,则,
所以,解得,
故C的长轴长的取值范围为.
47.如图,、是椭圆与双曲线的公共焦点,点、是椭圆与双曲线的两个交点,其中在第一象限,在第三象限.若,则与的离心率之积的最小值为___________.
【答案】/
【分析】连接,由椭圆的对称性,得到为平行四边形,且,设,在中,利用余弦定理,分别求得和,列出关系式,化简得到,结合基本不等式和离心率的定义,即可求解.
【详解】设椭圆的方程为,双曲线的方程为,
因为椭圆与双曲线的公共焦点,所以,
如图所示,连接,根据椭圆的对称性,可得四边形为平行四边形,
因为,可得,设,
在中,由余弦定理得,
由椭圆的定义,可得,
可得,
所以,所以,
又由双曲线的定义,可得,
可得,
所以,所以,
所以,可得,即,
可得,所以,
因为,当且仅当时,等号成立,
所以,即,所以,
所以与的离心率之积的最小值为.
48.(多选)已知,分别是双曲线的左、右焦点,过右焦点的直线交的右支于两点,的内切圆圆心为,且该圆与轴相切于点,则下列说法正确的是( )
A.点到轴的距离为
B.若,则的渐近线方程为
C.若,且轴恰好和的内切圆相切,则的离心率为
D.若的周长为,则的离心率的取值范围是
【答案】AD
【分析】对A根据圆的切线长相等及双曲线的定义可得;对B由A选项解析及条件得,再由双曲线的性质可得,进而可得渐近线方程;对C由垂直解得,,再由等面积法得内切圆半径,再结合A选项结果可得离心率;对D根据双曲线的定义可得焦点三角形的周长,进而可得,再由焦点弦的性质可得离心率的范围.
【详解】对于A项,设点的横坐标为,的焦距为,作,,
垂足分别为点,连接,则,
所以,, ,
又,所以,即,
所以,即,所以点到轴的距离为,故A项正确.
对于B项,由A项知,.又,
所以,所以,所以,所以,
则,所以C的渐近线方程为,故B项错误.
对于C项,因为,,所以,
解得,,
所以内切圆半径,
由A项知,即,则,
即,解得或(舍),所以C的离心率为,故C项错误.
对D项,由双曲线的定义可得,,
两式相加可得,
则的周长为,即,
又因为,所以,解得,所以,故D项正确.
49.已知为双曲线上一动点,若存在点到轴、轴的距离之比为,则双曲线的离心率范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题可先根据点到轴,轴的距离之比为得到点横纵坐标的关系,再结合双曲线方程,通过分析得到离心率的取值范围.
【详解】设点,因为点到轴,轴的距离之比为,所以,即.
因为点为双曲线上一动点,将代入双曲线方程可得:,即,
通分可得:,即,因为,所以,即;
,所以,离心率,
因为,故,则,所以,因此,双曲线的离心率范围为.
50.已知椭圆与双曲线有相同的左、右焦点,若点是与在第一象限内的交点,且,设与的离心率分别为,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据椭圆和双曲线定义,可得,进而可得,化简可得,所以,令,换元后可得,根据函数单调性,即可求得其最值.
【详解】设椭圆与双曲线的焦距为,即,
由椭圆与双曲线的定义可得可得,,
因为,所以,则,即,故,
又,,则,
所以,
令,则,
设函数,
则,
因为,所以,
所以函数在上为增函数,所以,
则,故的取值范围是.
题型六 求共离心率的双曲线方程
51.已知双曲线过点,且与双曲线有相同的离心率,则双曲线的标准方程为______.
【答案】
【分析】与双曲线共离心率的双曲线方程可设为或,代入点的坐标求解.
【详解】设与双曲线共离心率的双曲线方程为或,
因为双曲线过点,所以,(舍去),
所以双曲线的方程为,即.
故答案为:.
52.已知双曲线的离心率为,则该双曲线的渐近线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】由离心率,求出,可得渐近线方程.
【详解】由题知,,解得,
又双曲线的焦点在轴上,所以该双曲线的渐近线方程为.
故选:C.
53.如果一双曲线的实轴及虚轴分别为另一双曲线的虚轴及实轴,则这两双曲线互为“共轭双曲线”.已知双曲线的共轭双曲线的离心率为.
(1)求的方程;
(2)若直线与的右支交于两点,且以线段为直径的圆与轴相切,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据题意结合双曲线离心率分析求解即可;
(2)根据题意结合渐近线可知:或,联立方程,根据圆的性质结合韦达定理和弦长公式列式求解.
【详解】(1)由题可得,
因为的离心率为,所以,得,
所以的方程为.
(2)因为过的右顶点,不妨设,
由的方程可得其渐近线方程为,且均在的右支上,
可得或,即,
联立方程,消去y得,
则,可得,
以线段为直径的圆的圆心横坐标为,半径为,
由题意知,整理得,
解得或(舍去),
所以的值为.
54.与双曲线有相同离心率和相同渐近线的双曲线方程是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】分别求出双曲线的离心率和渐近线方程,然后逐项求解即可判断.
【详解】双曲线中,,,,渐近线,
对于A:,,,,渐近线,故A错误;
对于B :,,,,渐近线,故B错误;
对于C :,,,,渐近线,故C正确;
对于D:,,,,渐近线,故D错误.
故选:C.
55.(1)求过点,与双曲线离心率相等的双曲线的标准方程.
(2)已知双曲线,求过点且被点平分的弦所在直线的方程.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)根据双曲线所过点和两双曲线离心率相同可设所求方程为,代入点即可整理求得结果;
(2)方法一:设所求直线为,与双曲线方程联立可得,结合中点坐标可构造方程求得的值,由此可得直线方程;
方法二:利用点差法可求得直线斜率,由此可得直线方程.
【详解】(1)双曲线过点,所求双曲线的焦点在轴上,
又所求双曲线离心率与双曲线离心率相同,
可设其方程为:,
将代入双曲线方程得:,则所求双曲线标准方程为:.
(2)方法一:由题意知:所求直线的斜率存在,
可设其方程为:,即,
由得:,
设,,,
又为中点,,解得:,
当时,满足,符合题意;
所求直线的方程为:,即;
方法二:设,,
均在双曲线上,,
两式作差得:,
直线的斜率,
又为中点,,,,
经检验:该直线存在,
所求直线的方程为:,即.
56.在平面直角坐标系中,双曲线的离心率为,点是上任意一点.抛物线的焦点到准线的距离是1.
(1)求的方程;
(2)过点作的两条渐近线的平行线,分别与两条渐近线交于两点,求证:平行四边形的面积为定值;
(3)是的两条切线,是切点,求面积的最小值.
【答案】(1)的方程为;的方程为
(2)证明:设,不妨设为渐近线为渐近线,直线的方程为,
联立方程,解得,所以,
同理可得,所以,
由于直线的斜率,因此,所以,
所以平行四边形的面积为,
因为点在双曲线上,所以,即,
所以平行四边形的面积为;
(3)
【分析】(1)由离心率结合,可求出,即可求出双曲线的方程,再由抛物线焦点到准线的距离为1,求出,即可抛物线的方程;
(2),求得坐标,进而得到再结合面积公式求解即可;
(3)设,,,通过导数求得切线方程,结合韦达定理求得弦长,点到线的距离公式求得高,代入面积公式,进而可求解;
【详解】(1)设双曲线的半焦距为,则,
又因为离心率为,所以,代入得,解得,
所以双曲线的方程为.
因为抛物线焦点到准线的距离为1,所以,
所以抛物线的方程为.
(2)略
(3)设,
因为函数的导数为,所以直线的方程为,
由于在直线上,则,
同理,所以均满足方程,
所以直线的方程为,
联立方程,得,所以,
则,
又因为到直线的距离,
所以面积,
又因为,
所以,当为时取最小值,
所以面积最小值为.
57.已知双曲线的实轴长为2,离心率为.过右焦点的直线与双曲线的左、右两支分别交于点
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设直线(为坐标原点)的倾斜角分别为,且,求直线的方程;
(3)点是线段的中点,过点且与直线垂直的直线交直线于点,求三角形面积的最小值.
【答案】(1)
(2)或
(3)
【分析】(1)由离心率和实轴长列方程组求得,计算出后即得双曲线标准方程;
(2)设直线方程为,,设,直线方程代入双曲线方程消元后应用韦达定理得,代入(其中,)可求得得直线方程;
(3)设,则,,由写出直线方程与直线方程联立求得点坐标,计算和,然后由计算面积,利用换元法化简表达式,最后再利用导数求得最值.
【详解】(1)由已知,所以,,则,
所以双曲线标准方程是;
(2)双曲线的渐近线为,焦点为坐标为,设直线方程为,,设,
,消去得,
∴,,
直线(为坐标原点)的倾斜角分别为,即,,
∵,∴,
又
,
∴,化简得,
解得或,
∴直线的方程为或;
(3)设,则,,
直线方程为,
,则直线的方程为,
由,解得,即,
由(2)知,,
,
,
所以,
设,则,
,
令,,
,令,
则,由且得,
时,,递增,时,,递减,
所以,,
所以.
58.已知双曲线的左、右焦点分别为,,离心率为,点,且的面积为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)直线交轴于点,与双曲线的左、右两支分别交于点E,F(不同于点A),记直线AE,AF分别与直线交于点M,N,证明:是的中点.
【答案】(1)
(2)证明:联立,
可得.
设,,
则,,
则,.
直线的方程为,
令,得,
直线的方程为,
令,得.
因为
,
所以,
所以,
即是的中点.
【分析】(1)由题意可得关于的方程组,求解方程组可得双曲线的标准方程;
(2)联立方程得到一元二次方程,判别式,利用韦达定理,表达出直线方程,,求出,从而判断为中点.
【详解】(1)由题知
解得
所以双曲线的标准方程为.
(2)略.
59.(多选)(多选)已知双曲线的离心率为2.若抛物线C2:x2=2py(p>0)的焦点到双曲线C1的渐近线的距离为2,则( )
A.双曲线C1的渐近线为
B.双曲线C1的渐近线为
C.抛物线C2的方程为x2=8y
D.抛物线C2的方程为x2=16y
【答案】AD
【分析】根据双曲线的离心率,求,判断AB选项,根据焦点到渐近线的距离公式求,判断CD选项.
【详解】解析:因为的离心率为2,所以,即,所以,.
的焦点坐标为,的渐近线方程为,即,由题意得,所以.
故C2的方程为.
故选:AD
60.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】分析:由离心率公式,可得a=b,求得渐近线方程,以及圆的圆心和半径,求得圆心到直线的距离,由弦长公式,解方程可得所求值.
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.
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