(新高考)高考数学一轮复习课时练习9.6《双曲线》(含解析)
展开第6讲 双曲线
最新考纲
考向预测
1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程,以及它们的简单几何性质.
2.通过圆锥曲线与方程的学习,进一步体会数形结合的思想.
命题趋势
主要侧重双曲线的方程以及以双曲线方程为载体,研究参数a,b,c及与渐近线有关的问题,其中离心率和渐近线是重点.以选择题、填空题为主,难度为中低档.
核心素养
数学运算、直观想象
1.双曲线的定义
条件
结论1
结论2
平面内的动点M与平面内的两个定点F1,F2
M点的
轨迹为双曲线
F1,F2为双曲线的焦点
|F1F2|为双曲线的焦距
||MF1|-|MF2||=2a
2a<|F1F2|
2.双曲线的标准方程和几何性质
标准方程
-=1(a>0,b>0)
-=1(a>0,b>0)
图形
续 表
性质
范围
x≥a或x≤-a,y∈R
y≤-a或y≥a,x∈R
对称性
对称轴:坐标轴,对称中心:原点
顶点
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)
渐近线
y=±x
y=±x
离心率
e=,e∈(1,+∞)
实、虚轴
线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|=2a;线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|=2b;a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长
a,b,c的关系
c2=a2+b2(c>a>0,c>b>0)
3.等轴双曲线
实轴和虚轴等长的双曲线叫做等轴双曲线,其渐近线方程为y=±x,离心率为e=.
常用结论
1.双曲线中的几个常用结论
(1)双曲线的焦点到其渐近线的距离为b.
(2)若P是双曲线右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则|PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a.
(3)同支的焦点弦中最短的为通径(过焦点且垂直于长轴的弦),其长为,异支的弦中最短的为实轴,其长为2a.
(4)设P,A,B是双曲线上的三个不同的点,其中A,B关于原点对称,直线PA,PB斜率存在且不为0,则直线PA与PB的斜率之积为.
2.巧设双曲线方程
(1)与双曲线-=1(a>0,b>0)有共同渐近线的方程可表示为-=t(t≠0).
(2)过已知两个点的双曲线方程可设为mx2+ny2=1(mn<0).
常见误区
1.集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
(1)当2a<|F1F2|时,P点的轨迹是双曲线.
(2)当2a=|F1F2|时,P点的轨迹是两条射线.
(3)当2a>|F1F2|时,P点不存在.
2.双曲线的标准方程的两种形式的区分要结合x2,y2前的系数的正负.
3.关于双曲线离心率的取值范围问题,不要忘记双曲线离心率的取值范围是(1,+∞).
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)平面内到点F1(0,4),F2(0,-4)距离之差的绝对值等于常数的点的轨迹是双曲线.( )
(2)椭圆的离心率e∈(0,1),双曲线的离心率e∈(1,+∞).( )
(3)方程-=1(mn>0)表示焦点在x轴上的双曲线.( )
(4)等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于.( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√
2.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的离心率为2,其右焦点为F2(2,0),则双曲线C的方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
解析:选A.因为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的离心率为2,其右焦点为F2(2,0),所以解得a=.又c2=a2+b2,且b>0,所以b===3.所以双曲线C的方程为-=1.故选A.
3.(多选)已知F1,F2分别是双曲线C:y2-x2=1的上、下焦点,点P是其中一条渐近线上的一点,且以线段F1F2为直径的圆经过点P,则( )
A.双曲线C的渐近线方程为y=±x
B.以F1F2为直径的圆的方程为x2+y2=1
C.点P的横坐标为±1
D.△PF1F2的面积为
解析:选ACD.等轴双曲线C:y2-x2=1的渐近线方程为y=±x,故A正确;由双曲线的方程可知|F1F2|=2,所以以F1F2为直径的圆的方程为x2+y2=2,故B错误;点P(x0,y0)在圆x2+y2=2上,不妨设点P(x0,y0)在直线y=x上,所以解得|x0|=1,则点P的横坐标为±1,故C正确;由上述分析可得△PF1F2的面积为×2×1=,故D正确.故选ACD.
4.已知方程-=1表示双曲线,则m的取值范围是________.
解析:因为该方程表示双曲线,所以(m+2)(m+5)>0,即m>-2或m<-5,即m的取值范围为(-∞,-5)∪(-2,+∞).
答案:(-∞,-5)∪(-2,+∞)
5.(易错题)P是双曲线-=1上任意一点,F1,F2分别是它的左、右焦点,且|PF1|=9,则|PF2|=________.
解析:由题意知a=4,b=9,c==,
由于|PF1|=9 故点P只能在左支上,所以|PF2|-|PF1|=2a=8,
所以|PF2|=|PF1|+8=17.
答案:17
双曲线的定义
(1)(2020·河南非凡联盟4月联考)已知双曲线C:-=1(a>0)的左、右焦点分别为F1,F2,一条渐近线与直线4x+3y=0垂直,点M在C上,且|MF2|=6,则|MF1|=( )
A.2或14 B.2
C.14 D.2或10
(2)(2020·高考全国卷Ⅰ)设F1,F2是双曲线C:x2-=1的两个焦点,O为坐标原点,点P在C上且|OP|=2,则△PF1F2的面积为( )
A. B.3
C. D.2
【解析】 (1)由题意知=,故a=4,则c=5.由|MF2|=6<a+c=9,知点M在C的右支上,由双曲线的定义知|MF1|-|MF2|=2a=8,所以|MF1|=14.
(2)设F1,F2分别为双曲线C的左、右焦点,则由题意可知F1(-2,0),F2(2,0),又|OP|=2,所以|OP|=|OF1|=|OF2|,所以△PF1F2是直角三角形,所以|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=16.不妨令点P在双曲线C的右支上,则有|PF1|-|PF2|=2,两边平方,得|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|=4,又|PF1|2+|PF2|2=16,所以|PF1|·|PF2|=6,则S△PF1F2=|PF1|·|PF2|=×6=3,故选B.
【答案】 (1)C (2)B
双曲线定义的应用
(1)判定满足某条件的平面内动点的轨迹是否为双曲线,进而根据要求可求出曲线方程.
(2)在“焦点三角形”中,常利用正弦定理、余弦定理,经常结合||PF1|-|PF2||=2a,运用平方的方法,建立|PF1|与|PF2|的关系.
[提醒] 在应用双曲线定义时,要注意定义中的条件,搞清所求轨迹是双曲线,还是双曲线的一支,若是双曲线的一支,则需确定是哪一支.
1.(2020·高考全国卷Ⅲ)设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为.P是C上一点,且F1P⊥F2P.若△PF1F2的面积为4,则a=( )
A.1 B.2 C.4 D.8
解析:选A.通解:设|PF1|=m,|PF2|=n,P为双曲线右支上一点,则S△PF1F2=mn=4,m-n=2a,m2+n2=4c2,又e==,所以a=1,选A.
优解:由题意得,S△PF1F2==4,得b2=4,又=5,c2=b2+a2,所以a=1.
2.已知双曲线C:-=1(b>0),F1,F2分别为C的左、右焦点,过F2的直线l分别交双曲线C的左、右支于点A,B,且|AF1|=|BF1|,则|AB|=( )
A.4 B.8 C.16 D.32
解析:选C.由双曲线的定义知|AF2|-|AF1|=2a,|BF1|-|BF2|=2a,由于|AF1|=|BF1|,所以两式相加可得|AF2|-|BF2|=4a,而|AB|=|AF2|-|BF2|,所以|AB|=4a,由双曲线方程知a=4,所以|AB|=16,故选C.
双曲线的标准方程
(1)(2020·合肥调研)已知双曲线的渐近线方程为y=±x,实轴长为4,则该双曲线的方程为( )
A.-=1
B.-=1或-=1
C.-=1
D.-=1或-=1
(2)(多选)(2020·新高考卷Ⅰ)已知曲线C:mx2+ny2=1.( )
A.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在y轴上
B.若m=n>0,则C是圆,其半径为
C.若mn<0,则C是双曲线,其渐近线方程为y=± x
D.若m=0,n>0,则C是两条直线
【解析】 (1)因为双曲线的渐近线方程为y=±x,a=2,所以当焦点在x轴上时,=,所以b=,所以双曲线的方程为-=1;当焦点在y轴上时,=,所以b=2,所以双曲线的方程为-=1.综上所述,该双曲线的方程为-=1或-=1,故选D.
(2)对于选项A,因为m>n>0,所以0<<,方程mx2+ny2=1可变形为+=1,所以该方程表示焦点在y轴上的椭圆,正确;对于选项B,因为m=n>0,所以方程mx2+ny2=1可变形为x2+y2=,该方程表示半径为的圆,错误;对于选项C,因为mn<0,所以该方程表示双曲线,令mx2+ny2=0⇒y=± x,正确;对于选项D,因为m=0,n>0,所以方程mx2+ny2=1变形为ny2=1⇒y=±,该方程表示两条直线,正确.综上选ACD.
【答案】 (1)D (2)ACD
求双曲线标准方程的方法
(1)定义法
根据双曲线的定义确定a2,b2的值,再结合焦点位置,求出双曲线方程,常用的关系有:
①c2=a2+b2;
②双曲线上任意一点到双曲线两焦点的距离的差的绝对值等于2a.
(2)待定系数法
一般步骤
1.已知圆C1:(x+3)2+y2=1,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,所以点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,a=1,c=3,则b2=c2-a2=8,所以点M的轨迹方程为x2-=1(x≤-1).
2.经过点P(3,2),Q(-6,7)的双曲线的标准方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
解析:选B.设双曲线的方程为mx2+ny2=1(mn<0),因为所求双曲线经过点P(3,2),Q(-6,7),所以解得故所求双曲线标准方程为-=1.故选B项.
3.若双曲线的渐近线方程为y=±x,且经过点(4,),则双曲线的标准方程为________.
解析:方法一:因为双曲线的渐近线方程为y=±x,
所以可设双曲线的方程为x2-4y2=λ(λ≠0).
因为双曲线过点(4,),所以λ=16-4×()2=4,
所以双曲线的标准方程为-y2=1.
方法二:因为渐近线y=x过点(4,2),而<2,
所以点(4,)在渐近线y=x的下方,在y=-x的上方(如图).
所以双曲线的焦点在x轴上,故可设双曲线方程为-=1(a>0,b>0).
由已知条件可得解得
所以双曲线的标准方程为-y2=1.
答案:-y2=1
双曲线的几何性质
角度一 双曲线的渐近线问题
(2020·湖南长沙明德中学月考)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,M为双曲线上一点,若cos∠F1MF2=,|MF1|=2|MF2|,则此双曲线的渐近线方程为( )
A.y=±x B.y=±x
C.y=±x D.y=±2x
【解析】 由题意,得|MF1|-|MF2|=2a,
又|MF1|=2|MF2|,
所以|MF1|=4a,|MF2|=2a,
所以cos∠F1MF2==,
化简得c2=4a2,
即a2+b2=4a2,所以b2=3a2,
又a>0,b>0,所以=,所以此双曲线的渐近线方程为y=±x,故选A.
【答案】 A
求双曲线渐近线的方法
求双曲线-=1(a>0,b>0)或-=1(a>0,b>0)的渐近线方程的方法是令右边的常数等于0,即令-=0,得y=±x或令-=0,得y=±x.反之,已知渐近线方程为y=±x,可设双曲线方程为-=λ(a>0,b>0,λ≠0).
[说明] 两条渐近线的倾斜角互补,斜率互为相反数,且两条渐近线关于x轴,y轴对称.
角度二 双曲线的离心率问题
(1)(多选)已知双曲线M:-=1(a>b>0)的焦距为4,两条渐近线的夹角为60°,则下列说法正确的是( )
A.M的离心率为
B.M的标准方程为x2-=1
C.M的渐近线方程为y=±x
D.直线x+y-2=0经过M的一个焦点
(2)(2020·高考全国卷Ⅰ)已知F为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点,A为C的右顶点,B为C上的点,且BF垂直于x轴.若AB的斜率为3,则C的离心率为________.
【解析】 (1)依题意,a2+b2=4,因为两条渐近线的夹角为60°,a>b>0,所以渐近线的倾斜角为30°与150°,所以=,所以所以ACD正确,B错误.故选ACD.
(2)设B(c,yB),因为B为双曲线C:-=1上的点,所以-=1,所以y=.因为AB的斜率为3,所以yB=,=3,所以b2=3ac-3a2,所以c2-a2=3ac-3a2,所以c2-3ac+2a2=0,解得c=a(舍去)或c=2a,所以C的离心率e==2.
【答案】 (1)ACD (2)2
(1)求双曲线的离心率或其取值范围的方法
①求a,b,c的值,由==1+直接求e.
②列出含有a,b,c的齐次方程(或不等式),借助于b2=c2-a2消去b,然后转化成关于e的方程(或不等式)求解.
(2)双曲线的渐近线的斜率k与离心率e的关系:k=== =.
1.由点(1,2)是双曲线-=1(a>0,b>0)上一点,则其离心率的取值范围是( )
A.(1,) B.
C.(,+∞) D.
解析:选C.由点(1,2)是双曲线-=1(a>0,b>0)上一点,得-=1,即=b2+4,所以e===>,所以e>.
2.已知椭圆+=1(a>b>0)与双曲线-=(a>0,b>0)的焦点相同,则双曲线的渐近线方程为( )
A.y=±x B.y=±x
C.y=±x D.y=±x
解析:选A.依题意椭圆+=1(a>b>0)与双曲线-=(a>0,b>0)即-=1(a>0,b>0)的焦点相同,可得a2-b2=a2+b2,即a2=3b2,所以=,可得=,所以双曲线的渐近线方程为y=±x=±x.
3.(多选)(2020·山东滨洲期末)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1(-5,0),F2(5,0),则能使双曲线C的方程为-=1的条件是( )
A.双曲线的离心率为
B.双曲线过点
C.双曲线的渐近线方程为3x±4y=0
D.双曲线的实轴长为4
解析:选ABC.由题意可得焦点在x轴上,且c=5,A选项,若双曲线的离心率为,则a=4,所以b2=c2-a2=9,此时双曲线的方程为-=1,故A正确;B选项,若双曲线过点,则得此时双曲线的方程为-=1,故B正确;C选项,若双曲线的渐近线方程为3x±4y=0,可设双曲线的方程为-=m(m>0),所以c2=16m+9m=25,解得m=1,所以此时双曲线的方程为-=1,故C正确;D选项,若双曲线的实轴长为4,则a=2,所以b2=c2-a2=21,此时双曲线的方程为-=1,故D错误.故选ABC.
高考新声音系列6 高考新成员——多项选择题
多项选择题,又称多选题,是一种正确选项数目多于一个的选择题题型.若考生选出了一个或几个正确选项,但没有选出全部的,给3分,选错一个就不得分.在做多选题时,每一个选项都可能是满足题意的,所以需要逐一计算验证,出现拿不准的选项,可以采用保守策略,此项不选,以免造成错选得0分.多项选择题,依据其考查内容有下列几类.
类型一 概念辨析型
概念辨析型多项选择题就是利用相关概念、定义、性质等逐项进行辨析,解读此类题目的关键如下:
(1)明概念,巧借选项所给信息,正确理解概念,明确辨析点;
(2)辨问题,结合概念的内含和外延,对题中所述概念再进一步深层次辨析;
(3)定选项,利用概念对选项作选择,也可借助反例法、特值法求解.
(多选)(2020·新高考卷Ⅰ)已知曲线C:mx2+ny2=1.( )
A.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在y轴上
B.若m=n>0,则C是圆,其半径为
C.若mn<0,则C是双曲线,其渐近线方程为y=± x
D.若m=0,n>0,则C是两条直线
【解析】 对于选项A,因为m>n>0,所以0<<,方程mx2+ny2=1可变形为+=1,所以该方程表示焦点在y轴上的椭圆,正确;对于选项B,因为m=n>0,所以方程mx2+ny2=1可变形为x2+y2=,该方程表示半径为的圆,错误;对于选项C,因为mn<0,所以该方程表示双曲线,令mx2+ny2=0⇒y=± x,正确;对于选项D,因为m=0,n>0,所以方程mx2+ny2=1变形为ny2=1⇒y=±,该方程表示两条直线,正确.综上选ACD.
【答案】 ACD
类型二 运算求解型
运算求解型问题就是根据题中已知条件,通过运算求得结果,然后进行判断的问题,此类问题实质就是一个定量的分析问题.其解题关键如下:
(1)定问题,即根据选项明确所求解的问题,建立相应的求解目标;
(2)析条件,即分析题中与所求目标相关的条件,确定计算所需的基本量,如圆锥曲线方程中的参数、数列中的通项公式和项数、三角函数中的角等;
(3)求数值,即通过目标建立相关问题的模型,然后利用相应的数学知识求解相关数值;
(4)定选项,根据所求解的结果判断选项的正误,从而得到正确的结果.
(多选)设椭圆C:+y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,P是C上的动点,则下列结论正确的是( )
A.|PF1|+|PF2|=2
B.离心率e=
C.△PF1F2面积的最大值为
D.以线段F1F2为直径的圆与直线x+y-=0相切
【解析】 对于A选项,由椭圆的定义可知|PF1|+|PF2|=2a=2,所以A选项正确.
对于B选项,由椭圆C可知a=,b=1,c=1,所以e===,所以B选项不正确.
对于C选项,|F1F2|=2c=2,当P为椭圆短轴端点时,△PF1F2的面积取得最大值为·2c·b=c·b=1,所以C选项错误.
对于D选项,线段F1F2为直径的圆的圆心为(0,0),半径为c=1,圆心到直线x+y-=0的距离为=1,也即圆心到直线的距离等于半径,所以以线段F1F2为直径的圆与直线x+y-=0相切,所以D选项正确.
综上所述,结论正确的为AD.
【答案】 AD
类型三 逻辑推理型
逻辑推理型多项选择题就是根据已知条件,利用相关的定理、性质等逐项进行推理论证的多项选择.解决此类问题的关键如下:
(1)判断类型,即判断选项涉及的数学问题类型,确定数学模块归属;
(2)确定依据,即根据选项确定解决此类问题的模块理论依据,如不等式的性质、空间线面关系的判定定理、函数的性质等;
(3)逻辑推理,即利用相关的定理、推理、性质等对选项进行逐项判断,然后选出正确选项.
(多选)已知m,n为两条不重合的直线,α,β为两个不重合的平面,则下列说法正确的是( )
A.若m∥α,n∥β且α∥β,则m∥n
B.若m∥n,m⊥α,n⊥β,则α∥β
C.若m∥n,n⊂α,α∥β,m⊄β,则m∥β
D.若m∥n,n⊥α,α⊥β,则m∥β
【解析】 对于A,若m∥α,n∥β且α∥β,则m∥n或m,n异面或m,n相交,所以A错误.对于B,若m∥n,m⊥α,则n⊥α.又n⊥β,所以α∥β,所以B正确.对于C,若m∥n,n⊂α,则m∥α或m⊂α.又α∥β,m⊄β,所以m∥β,所以C正确.对于D,若m∥n,n⊥α,则m⊥α.又α⊥β,所以m∥β或m⊂β,所以D错误.故选BC.
【答案】 BC
类型四 数据分析型
数据分析就是根据统计图表,提取相关数据,并根据数据的特征以及变化进行分析判断,从而得到相关结论.解题关键如下:
(1)提取数据,即根据选项研究的问题,从统计图表中读取相应的数据;
(2)分析数据,即分析提取数据的特征,如变化率、变化趋势、最值等,根据选项研究的问题进行简单分析;
(3)确定选项,即根据数据分析的结果逐项判断选项的正误,从而得到正确结果.
(多选)(2021·武汉部分学校高三起点质检)2020年7月,有关部门发布在疫情防控常态化条件下推进电影院恢复开放的通知,规定低风险地区电影院在各项防控措施有效落实到位的前提下,可有序恢复开放营业.一批影院恢复开放后,统计其连续14天的相关数据得到如图所示的统计图.其中,日期编号为1的那天是周一,票房指电影院门票销售金额,观影人次相当于门票销售数量.
由统计图可以看出,这连续14天内( )
A.周末日均票房和观影人次高于非周末
B.电影院票房,第二周相对于第一周同期呈上升趋势
C.观影人次在第一周的统计中逐日增长量大致相同
D.每天的平均单场门票价格都高于20元
【解析】 由题意,根据统计图可得当编号为6,7,13,14时,电影院门票销售金额分别为3 022万元,3 238万元,3 736万元,4 842万元,观影人次分别为121.5万人次,132万人次,140.2万人次,177.8万人次,
票房和观影人次高于非周末,所以A是正确的;
根据统计图可得电影院票房第二周相对于第一周同期呈上升趋势,所以B是正确的;
根据统计图可得第一周的观影人次逐日增长量(单位:万人次)分别为5.1,5.8,3.5,45,45.6,10.5,
所以观影人次在第一周的统计中逐日增长量有明显差别,所以C不正确;
由统计图可得第4天的平均单场门票价格为≈18.414(元)<20元,所以D不正确.
故选AB.
【答案】 AB
类型五 综合型
综合型多选题就是同一道选择题中,定量、定性问题都出现,此类问题既需要利用相关理论进行逻辑推理,又必须根据条件进行定量分析,所以思考量比较大.解决此类问题的基本思路是先分类,再逐项进行检验.其解题步骤如下:
(1)合理分类:即根据选项研究的问题类型进行合理分类,将其分为定性型问题(如空间中的线面关系、函数的性质的判断等)与定量型问题(如求角、距离、面积、体积等)两大类.
(2)逐类判断:即对归类后的问题进行逐类分析,对于定性型问题,可利用相关的定理、性质等进行逻辑推理,进而判断正误;对于定量型问题,如几何体的体积、平面图形的面积、圆锥曲线的离心率等的求解,可根据已知条件代入求值,进而判断正误.
(3)确定选项:即根据判断结果得到正确选项.
(多选)(2020·山东烟台高二期末)已知F1,F2分别是双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,A为左顶点,P为双曲线右支上一点.若|PF1|=2|PF2|,且△PF1F2的最小内角为30°,则( )
A.双曲线的离心率为
B.双曲线的渐近线方程为y=±x
C.∠PAF2=45°
D.直线x+2y-2=0与双曲线有两个公共点
【解析】 A.因为|PF1|=2|PF2|,|PF1|-|PF2|=2a,所以|PF1|=4a,|PF2|=2a.
又因为2c>2a,4a>2a,所以∠PF1F2=30°,
所以cos ∠PF1F2==,所以c=a,所以e=,故结论正确;
B.e2===3,所以=2,所以=±,所以渐近线方程为y=±x,故结论正确;
C.因为2c=2a,所以|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2,
所以∠PF2F1=90°,
又因为|AF2|=c+a=(+1)a,|PF2|=2a,所以|AF2|≠|PF2|,所以∠PAF2≠45°,所以结论不成立;
D.因为所以2(2-2y)2-y2=2a2,所以7y2-16y+8-2a2=0,
所以Δ=162-4×7×(8-2a2)=32+56a2>0,
所以直线x+2y-2=0与双曲线有两个公共点,所以结论正确.故选ABD.
【答案】 ABD
[A级 基础练]
1.(2020·武汉部分学校质量检测)已知双曲线E:-=1的离心率为,则双曲线E的焦距为( )
A.4 B.5
C.8 D.10
解析:选D.因为a=4,离心率e==,所以c=5,所以双曲线的焦距2c=10,选D.
2.(2020·广东广州增城区调研)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线互相垂直,焦距为6,则该双曲线的实轴长为( )
A.3 B.6
C.9 D.12
解析:选B.因为双曲线的两条渐近线互相垂直,所以-=-1.又因为焦距为6,故2c=6,结合a2+b2=c2,解得a=3,b=3,c=3,故实轴长2a=6.故选B.
3.(2020·高考天津卷)设双曲线C的方程为-=1(a>0,b>0),过抛物线y2=4x的焦点和点(0,b)的直线为l.若C的一条渐近线与l平行,另一条渐近线与l垂直,则双曲线C的方程为( )
A.-=1 B.x2-=1
C.-y2=1 D.x2-y2=1
解析:选D.由题知y2=4x的焦点坐标为(1,0),则过焦点和点(0,b)的直线方程为x+=1,而-=1的渐近线方程为+=0和-=0,由l与一条渐近线平行,与一条渐近线垂直,得a=1,b=1,故选D.
4.(多选)已知双曲线C上的点到点(2,0)和(-2,0)的距离之差的绝对值为2,则下列结论正确的是( )
A.双曲线C的标准方程为x2-=1
B.双曲线C的渐近线方程为y=±2x
C.双曲线C的焦点到渐近线的距离为
D.圆x2+y2=4与双曲线C恰有2个公共点
解析:选AC.根据双曲线的定义得c=2,2a=2,所以a=1,b===,所以双曲线C的标准方程为x2-=1,A正确.由双曲线C的方程为x2-=1,得双曲线C的渐近线方程为y=±x,B错误.双曲线C的一个焦点坐标为(2,0),则其到渐近线的距离d==,C正确.圆x2+y2=4的圆心为原点,半径为2,而双曲线的实轴端点坐标为(±1,0),所以圆与双曲线的公共点有4个,D错误.故选AC.
5.已知双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过点F1作圆x2+y2=a2的切线,交双曲线右支于点M.若∠F1MF2=45°,则双曲线的渐近线方程为( )
A.y=±x B.y=±x
C.y=±x D.y=±2x
解析:选A.如图,作OA⊥F1M于点A,F2B⊥F1M于点B.因为F1M与圆x2+y2=a2相切,∠F1MF2=45°,所以|OA|=a,|F2B|=|BM|=2a,|F2M|=2a,|F1B|=2b.又点M在双曲线上,所以|F1M|-|F2M|=2a+2b-2a=2a,整理得b=a.所以=.所以双曲线的渐近线方程为y=±x.故选A.
6.(2020·高考全国卷Ⅲ)设双曲线C:-=1 (a>0,b>0)的一条渐近线为y=x,则C的离心率为________.
解析:由双曲线的一条渐近线为y=x可知,=,即b=a.在双曲线中,c2=a2+b2,所以c2=3a2,所以e==.
答案:
7.已知点P为双曲线-=1右支上一点,点F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,M为△PF1F2的内心,若S△PMF1=S△PMF2+8,则△MF1F2的面积为________.
解析:由题意知a=4,b=3,则c=5,设△PF1F2内切圆的半径为R,因为S△PMF1=S△PMF2+8,所以(|PF1|-|PF2|)R=8,即aR=8,所以R=2,所以S△MF1F2=×2c×R=10.
答案:10
8.如图,F1和F2分别是双曲线-=1(a>0,b>0)的两个焦点,A和B是以O为圆心,以|OF1|为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且△F2AB是等边三角形,则双曲线的离心率为________.
解析:设F1F2=2c,连接AF1,因为△F2AB是等边三角形,且F1F2是⊙O的直径,所以∠AF2F1=30°,∠F1AF2=90°,所以|AF1|=c,|AF2|=c,
2a=c-c,e===+1.
答案:+1
9.已知椭圆D:+=1与圆M:x2+(y-5)2=9,双曲线G与椭圆D有相同焦点,它的两条渐近线恰好与圆M相切,求双曲线G的方程.
解:椭圆D的两个焦点坐标为(-5,0),(5,0),
因而双曲线的中心在原点,焦点在x轴上,且c=5.
设双曲线G的方程为-=1(a>0,b>0),
所以渐近线方程为bx±ay=0且a2+b2=25,
又圆心M(0,5)到两条渐近线的距离为3.
所以=3,得a=3,b=4,
所以双曲线G的方程为-=1.
10.已知双曲线Γ:x2-=1(b>0).
(1)若Γ的一条渐近线方程为y=2x,求Γ的方程;
(2)设F1,F2是Γ的两个焦点,P为Γ上一点,且PF1⊥PF2,△PF1F2的面积为9,求b的值.
解:(1)因为双曲线Γ:x2-=1(b>0)的一条渐近线方程为y=2x,所以=2,所以b=2.因此Γ的方程为x2-=1.
(2)由双曲线定义可得||PF1|-|PF2||=2a=2.
又PF1⊥PF2,△PF1F2的面积为9,
所以|PF1||PF2|=18,且|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=4c2,所以4c2=|PF1|2+|PF2|2=(|PF1|-|PF2|)2+2|PF1|·|PF2|=40,故c2=10,所以b2=10-1=9,因此b=3.
[B级 综合练]
11.(多选)已知抛物线y2=4x的准线过双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左焦点F,且与双曲线交于A,B两点,O为坐标原点,且△AOB的面积为,则( )
A.C的方程为-=1
B.C的两条渐近线的夹角为60°
C.点F到C的渐近线的距离为
D.C的离心率为2
解析:选ABD.由题意易知,抛物线y2=4x的准线方程为x=-1,所以双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左焦点F的坐标为(-1,0),c=1,从而b2=1-a2.把x=-1,b2=1-a2代入-=1,整理得y=±,所以|AB|=,S△AOB=×|AB|×c=××1=,得a=,所以双曲线C的方程为-=1,故A正确;C的渐近线方程为y=±x,所以两条渐近线的夹角为60°,故B正确;F(-1,0)到y=±x 的距离d=,故C错误;C的离心率e==2,故D正确.
12.已知M(x0,y0)是双曲线C:-y2=1上的一点,F1,F2是双曲线C的两个焦点.若·<0,则y0的取值范围是________.
解析:由题意知a=,b=1,c=,
设F1(-,0),F2(,0),
则=(--x0,-y0),=(-x0,-y0).
因为·<0,
所以(--x0)(-x0)+y<0,
即x-3+y<0.
因为点M(x0,y0)在双曲线C上,
所以-y=1,即x=2+2y,
所以2+2y-3+y<0,所以-
13.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的离心率为,点(,0)是双曲线的一个顶点.
(1)求双曲线的方程;
(2)过双曲线右焦点F2作倾斜角为30°的直线,直线与双曲线交于不同的两点A,B,求|AB|.
解:(1)因为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的离心率为,点(,0)是双曲线的一个顶点,
所以解得c=3,b=,
所以双曲线的方程为-=1.
(2)双曲线-=1的右焦点为F2(3,0),
所以经过双曲线右焦点F2且倾斜角为30°的直线的方程为y=(x-3).
联立得5x2+6x-27=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-,x1x2=-.
所以|AB|= × =.
14.设A,B分别为双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右顶点,双曲线的实轴长为4,焦点到渐近线的距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)已知直线y=x-2与双曲线的右支交于M,N两点,且在双曲线的右支上存在点D,使+=t(O为坐标原点),求t的值及点D的坐标.
解:(1)由题意知a=2,因为一条渐近线为y=x,即bx-ay=0,所以由焦点到渐近线的距离为,得=.
又因为c2=a2+b2,所以b2=3,
所以双曲线的方程为-=1.
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),D(x0,y0)(x0>0),则x1+x2=tx0,y1+y2=ty0.
将直线方程y=x-2代入双曲线方程-=1得x2-16x+84=0,则x1+x2=16,y1+y2=(x1+x2)-4=12.
所以解得所以t=4,点D的坐标为(4,3).
[C级 创新练]
15.一种画双曲线的工具如图所示,长杆OB通过O处的铰链与固定好的短杆OA连接,取一条定长的细绳,一端固定在点A,另一端固定在点B,套上铅笔(如图所示).作图时,使铅笔紧贴长杆OB,拉紧绳子,移动笔尖M(长杆OB绕O转动),画出的曲线即双曲线的一部分.若|OA|=10,|OB|=12,细绳长为8,则所得双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
解析:选D.设|MB|=t,则由题意,可得|MO|=12-t,|MA|=8-t,有|MO|-|MA|=4<|AO|=10,由双曲线的定义可得动点M的轨迹为双曲线的一支,且双曲线的焦距2c=10,实轴长2a=4,即c=5,a=2,所以e==.故选D.
16.已知一簇双曲线En:x2-y2=(n∈N*,且n≤19),设直线x=2与En在第一象限内的交点为An,点An在En的两条渐近线上的射影分别为Bn,Cn.记△AnBnCn的面积为an,则a1+a2+a3+…+a19=________.
解析:因为双曲线的方程为x2-y2=(n∈N*且n≤19),所以其渐近线方程为y=±x,设点An(2,yn),则4-y=(n∈N*,且n≤19).
记An(2,yn)到两条渐近线的距离分别为d1,d2,则S△AnBnCn=d1d2=××===,故an=,因此{an}为等差数列,故a1+a2+a3+…+a19=×19+×=.
答案:
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