文档内容
第 06 讲 双曲线及其性质
目录
考点要求 考题统计 考情分析
(1)了解双曲线的定义、 双曲线是圆雉曲线的重要内容,但从
几何图形和标准方程. 总体上看,双曲线的考试要求要比椭
(2)掌握双曲线的几何性 圆和抛物线低,在高考中双曲线的试
2023年甲卷(文)第8题,5分
质(范围、对称性、顶点、 题以选填题为主,解答题考查双曲线
2023年天津卷第9题,5分
离心率、渐近线). 的可能性不大.在双曲线的试题中,
2023年北京卷第12题,5分
(3)了解双曲线的简单应 离不开渐近线的考查,几乎所有双曲
2023年I卷第16题,5分
用. 线试题均涉及渐近线,因此双曲线的
试题中,最为重要的是三点:方程、
渐近线、离心率.知识点一:双曲线的定义
平面内与两个定点 的距离的差的绝对值等于常数(大于零且小于 )的点的轨迹叫做双曲线
(这两个定点叫双曲线的焦点).用集合表示为
.
注意:(1)若定义式中去掉绝对值,则曲线仅为双曲线中的一支.
(2)当 时,点的轨迹是以 和 为端点的两条射线;当 时,点的轨迹是线段 的
垂直平分线.
(3) 时,点的轨迹不存在.
在应用定义和标准方程解题时注意以下两点:
①条件“ ”是否成立;②要先定型(焦点在哪个轴上),再定量(确定 , 的值),注
意 的应用.
知识点二:双曲线的方程、图形及性质
双曲线的方程、图形及性质
标准方程图形
A
2
焦点坐标 , ,
对称性 关于 , 轴成轴对称,关于原点成中心对称
顶点坐标 , ,
范围
实轴、虚轴 实轴长为 ,虚轴长为
离心率
渐近线方程 令 , 令 ,
焦点到渐近线的距离为 焦点到渐近线的距离为
点和双曲线
的位置关系
共焦点的双
曲线方程
共渐近线的
双曲线方程
切线方程
为切点 为切点
对于双曲线上一点所在的切线方程,只需将双曲线方程中 换为 , 换成
切线方程
便得.
为双曲线
切点弦所在
为双曲线外一点
外一点
直线方程
点 为双曲线与两渐近线之间的点
设直线与双曲线两交点为 , , .
弦长公式
则弦长 ,,其中“ ”是消“ ”后关于“ ”的一元二
次方程的“ ”系数.
通径
通径(过焦点且垂直于 的弦)是同支中的最短弦,其长为
双曲线上一点 与两焦点 构成的 成为焦点三角形,
设 , , ,则 ,
焦点三角形
,
焦点三角形中一般要用到的关系是
等轴双曲线满足如下充要条件:双曲线为等轴双曲线 离心率
等轴双曲线
两渐近线互相垂直 渐近线方程为 方程可设为
.
【解题方法总结】
(1)双曲线的通径
过双曲线的焦点且与双曲线实轴垂直的直线被双曲线截得的线段,称为双曲线的通径.通径长为 .
(2)点与双曲线的位置关系
对于双曲线 ,点 在双曲线内部,等价于 .
点 在双曲线外部,等价于 结合线性规划的知识点来分析.(3)双曲线常考性质
性质1:双曲线的焦点到两条渐近线的距离为常数 ;顶点到两条渐近线的距离为常数 ;
性质2:双曲线上的任意点 到双曲线C的两条渐近线的距离的乘积是一个常数 ;
(4)双曲线焦点三角形面积为 (可以这样理解,顶点越高,张角越小,分母越小,面积越大)
(5)双曲线的切线
在双曲线 上,过点 作双曲线的切线方程为 .若点
点
在双曲线 外,则点 对应切点弦方程为
题型一:双曲线的定义与标准方程
例1.(2023·全国·模拟预测)已知 , 分别是离心率为2的双曲线 的左,右
焦点,过点 的直线与双曲线的左、右两支分别交于点 , ,且 , ,则 的标准方程
为 .
【答案】
【解析】
由题意知 ,∴ ,由双曲线的定义知 , ,则 ,∴ , ,∴ ,∴ 的标准方程为 .
故答案为: .
例2.(2023·山东临沂·高二校考期末)已知双曲线 : ( , ),矩形 的四个
顶点在 上, , 的中点为 的两个焦点,且 ,则双曲线 的标准方程是 .
【答案】
【解析】由题意得 , .如图所示,设 , 的中点分别为 , ,
在 中, ,故 .
由双曲线的定义可得 ,
则 ,又 ,所以 , .
所以双曲线 的标准方程是 .
故答案为: .
例3.(2023·高二课时练习)设椭圆C 的离心率为 ,焦点在x轴上且长轴长为26,若曲线C 上的点到
1 2
椭圆C 的两个焦点的距离的差的绝对值等于8,则曲线C 的标准方程为 .
1 2
【答案】
【解析】根据题意可知椭圆方程中的a=13,∵ =
∴c=5
根据双曲线的定义可知曲线C 为双曲线,其中半焦距为5,实轴长为8
2
∴虚轴长为6
∴双曲线方程为
变式1.(2023·贵州贵阳·高二清华中学校考阶段练习)渐近线方程为 且经过点 的双曲线标
准方程为 .
【答案】
【解析】设渐近线方程为 且经过点 的双曲线的方程为 ,
将点 的坐标代入双曲线的方程可得 ,
所以,所求双曲线的方程为 ,其标准方程为 .
故答案为: .
变式2.(2023·辽宁朝阳·高二校联考阶段练习)若双曲线C与双曲线 有相同的渐近线,且经过
点 ,则双曲线C的标准方程是 .
【答案】
【解析】由双曲线C与双曲线 有相同的渐近线,
可设双曲线C的方程为 ,又C过点 ,
所以 , ,
整理得双曲线C的标准方程是 .
故答案为:
变式3.(2023·上海黄浦·高二上海市向明中学校考期中)双曲线 经过两点 , ,则双曲线 的标准方程是 .
【答案】
【解析】设双曲线的方程为 ,
由题意可得: ,解得 ,
所以双曲线 的标准方程是 .
故答案为: .
变式4.(2023·全国·模拟预测)已知 , 分别是双曲线 的左、右焦点,M是
双曲线C的右支上一点,双曲线C的焦点到渐近线的距离为3, 与 的夹角为 ,
,则双曲线C的标准方程为 .
【答案】
【解析】∵双曲线 的一条渐近线为 ,即 ,
故焦点 到渐近线 的距离 ,∴ .
∵向量 与 的夹角为 ,∴ .
∵ ,
∴ ,∴ ,
由双曲线的定义知, ,∴ , .
在 中,由余弦定理知
,
又 ,∴ ,∴ ,
∴该双曲线的标准方程为 .故答案为: .
变式5.(2023·广东·高三校联考阶段练习)已知双曲线 ,四点 、
、 、 中恰有三点在 上,则双曲线 的标准方程为 .
【答案】
【解析】因为点 、 关于原点对称,且双曲线 也关于原点对称,故点 、 都在双曲线 上,
对于点 , , ,所以, ,即点 不在双曲线 上,
所以,点 、 、 都在双曲线 上,所以, ,解得 ,
因此,双曲线 的标准方程为 .
故答案为: .
变式6.(2023·高二课时练习)(1)若双曲线过点 ,离心率 ,则其标准方程为 .
(2)若双曲线过点 ,渐近线方程是 ,则其标准方程为 .
(3)若双曲线与双曲线 有共同的渐近线,且经过点 ,则其标准方程为 .
【答案】
【解析】(1)由 ,设 ,则 , .
设所求双曲线的方程为 ①或 ②,
把 代入①,得 ,与 矛盾,舍去;
把 代入②,得 .
∴所求双曲线的标准方程为 .(2)由渐近线方程 ,可设所求双曲线的方程为 ①,
将点 的坐标代入①式,得 ,
∴所求双曲线的标准方程为 .
(3)设所求双曲线的方程为 ,
点 在双曲线上,
∴ ,即 ,
∴双曲线的标准方程为 .
故答案为: ; ; .
【解题方法总结】
求双曲线的方程问题,一般有如下两种解决途径:
(1)在已知方程类型的前提下,根据题目中的条件求出方程中的参数a, b ,c,即利用待定系数法
求方程.
(2)根据动点轨迹满足的条件,来确定动点的轨迹为双曲线,然后求解方程中的参数,即利用定义
法求方程.
题型二:双曲线方程的充要条件
例4.(2023·全国·高三对口高考)若曲线 表示双曲线,那么实数k的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】曲线 表示双曲线,所以 即可.
解得 或 ,
所以实数k的取值范围是: .
故选:B.
例5.(2023·湖南岳阳·高三湖南省岳阳县第一中学校考开学考试)已知 ,则“ ”是“方程表示双曲线”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】B
【解析】若方程 表示双曲线,则 ,即 ,
由 能推出 ,必要性成立,
由 不能推出 ,充分性不成立,
故“ ”是“方程 表示双曲线”的必要不充分条件.
故选:B.
例6.(2023·全国·高三专题练习)若方程 表示双曲线,则m的取值范围是( )
A. 或 B.
C. 或 D.
【答案】B
【解析】由题意 ,解得 .
故选:B.
变式7.(2023·全国·高三专题练习)已知方程 ,则E表示的曲线形
状是( )
A.若 ,则E表示椭圆
B.若E表示双曲线,则 或
C.若E表示双曲线,则焦距是定值
D.若E的离心率为 ,则
【答案】B
【解析】由题意得,当 时, ,
即 ,要表示椭圆,需满足 ,解得 且 ,
故A错误;
若E表示双曲线,则 不能为0,
故 化为 ,则 ,即 或 ,故B正确;
由B的分析知, 时, ,此时c不确定,
故焦距不是定值,C错误;
若E的离心率为 ,则此时曲线表示椭圆,由A的分析知, 且 ,
当 时, ,此时 ,
则 ,解得 ,
当 时, ,此时 ,
则 ,解得 ,故D错误,
故选:B
变式8.(2023·四川南充·统考三模)设 ,则“方程 表示双曲线”的必要不充分条
件为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由 ,方程 表示双曲线,
则 ,所以 ,
根据选项,“方程 表示双曲线”的必要不充分条件为B.
故选:B.
【解题方法总结】
表示椭圆的充要条件为: ;
表示双曲线方程的充要条件为: ;
表示圆方程的充要条件为: .
题型三:双曲线中焦点三角形的周长与面积及其他问题
例7.(2023·广东揭阳·高三校考开学考试)已知双曲线 为坐标原点, 为双曲线 的两个焦点,点 为双曲线上一点,若 ,则双曲线 的方程可以为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设 为双曲线的下焦点, 为双曲线的上焦点,
如图所示,过点 作 于点 .
因为 ,所以 ,
因为 ,
所以 ,所以 ,
故 ,得 .
因为 ,所以 ,故点 ,
将 代入双曲线 中,
即 ,化简得 ,
,
解得 或 (舍去),故B项正确.
故选:B.
例8.(2023·安徽六安·六安一中校考模拟预测)已知双曲线 的左、右焦点分别为 、 ,
直线 与双曲线 交于 , 两点,若 ,则 的面积等于( )A.18 B.10 C.9 D.6
【答案】C
【解析】直线 与双曲线 交于 , 两点,若 ,
则四边形 为矩形,所以 , ,
由双曲线 可得 , ,则 ,
所以 ,所以 ,
又 ,
所以 ,解得 ,
所以 .
故选:C.
例9.(2023·福建漳州·高三漳州三中校考阶段练习)已知双曲线 的左右焦点分别为 ,
过 的直线分别交双曲线 的左右两支于 两点,且 ,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由双曲线 得出 .
因为 ,所以 .
作 于C,则C是AB的中点.
设 ,则由双曲线的定义 ,
可得 .
故 ,
又由余弦定理得 ,所以 ,解得 .
故选:C
变式9.(2023·湖北恩施·校考模拟预测)已知 , 分别为双曲线C: 的左右焦点,且
到渐近线的距离为1,过 的直线 与C的左、右两支曲线分别交于 两点,且 ,则下列说法
正确的为( )
A. 的面积为2 B.双曲线C的离心率为
C. D.
【答案】D
【解析】设双曲线C的半焦距为 ,
因为双曲线C的焦点在x轴上,且 ,
则其中一条渐近线方程为 ,即 ,且 ,
则 到渐近线的距离 ,可得 .
对于选项A:因为 ,且 ,
可得 ,解得 ,
所以 的面积为 ,故A错误;
对于选项B:双曲线C的离心率为 ,故B错误;
对于选项C:因为 ,可得 ,
所以 ,故C错误;
对于选项D:设 ,则 ,因为 ,即 ,解得 ,
所以 ,故D正确;
故选:D.
变式10.焦点三角形的作用
在焦点三角形中,可以将圆锥曲线的定义,三角形中边角关系,如正余弦定理、勾股定理结合起来.
变式11.(2023·全国·高三专题练习)双曲线 的左、右焦点分别是 、 ,过 的弦AB与其右
支交于A、B两点, ,则 的周长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题可得 ,
则 的周长为 .
故选:C.
变式12.(2023·云南保山·统考模拟预测)已知 是离心率等于 的双曲线 的左右焦点,
过焦点 的直线l与双曲线C的右支相交于A,B两点,若 的周长20,则 等于( )
A.10 B.8 C.6 D.4
【答案】D
【解析】设双曲线 的实半轴长、虚半轴长、半焦距分别为 ,则 , .
因为离心率 ,则 ,所以 , ,
由双曲线的定义知, , ,则 ,
所以 的周长 , ,
故选:D.
变式13.(2023·全国·高三专题练习)设 , 分别是双曲线 的左、右焦点, 是该双曲线上的
一点,且 ,则 的面积等于( )
A. B. C. D.
【答案】C【解析】设 , ,则由双曲线的定义可得: ,所以 ,
故 , ,又 ,故 ,故 ,所以
的面积为 .
故选:C.
变式14.(2023·全国·高三专题练习)设双曲线 的左、右焦点分别为 , ,点P在双曲线上,
下列说法正确的是( )
A.若 为直角三角形,则 的周长是
B.若 为直角三角形,则 的面积是6
C.若 为锐角三角形,则 的取值范围是
D.若 为钝角三角形,则 的取值范围是
【答案】C
【解析】因为双曲线 ,所以 ,
不妨设点P在第一象限,则 ,
若 为直角三角形,
当 时,则 ,
又 ,即 ,
所以 ,
,
所以 ,
所以 的周长是 , 的面积是 ;
当 时,设 ,
代入方程解得 (负值舍去),所以 ,
故 ,所以 ,
所以 的周长是 , 的面积是6,
综上所述,若 为直角三角形,则 的周长是 或8,
的面积是3或6,
故A、B错误;
若 为锐角三角形,根据上述,则 的取值范围是 ,故C正确;
若 为钝角三角形,根据上述,则 的取值范围是 ,故D错误.
故选:C.
变式15.(2023·吉林四平·高三双辽市第一中学校联考期末)设双曲线 的左、右焦
点分别 、 ,点 为双曲线右支上一点, 的内切圆圆心为 ,则 的面积与
的面积之差为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设 内切圆的半径为 ,则 , ,
.
过点 作 于点 , 于点 , 于点 ,
则由 的内切圆圆心为 知: , , ,,
,解得: ,
.
故选:C.
变式16.(2023·全国·高三专题练习)已知双曲线 的左右焦点分别为 ,若双曲线上一点P
使得 ,求 的面积( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】先根据双曲线方程得到 , , ,设 , ,可得, . 由
,在 根据余弦定理可得: ,即可求得答案.
,所以 , , ,
在双曲线上,设 , ,
①
由 ,在 根据余弦定理可得:
故 ②
由①②可得 ,
直角 的面积
故选:C.
变式17.(2023·上海浦东新·统考三模)设 为双曲线 ( )的上一点, ,(
为左、右焦点),则 的面积等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】双曲线 ,则
不妨设 是双曲线的右支上一点,
则由双曲线的定义,得则 ,
所以
所以 ,即
所以
所以
故选:C
【解题方法总结】
||PF|−|PF||=2a
对于题中涉及双曲线上点到双曲线两焦点距离问题常用定义,即 1 2 ,在焦点三角形
1
S = |PF|¿|PF|sinθ ||PF|−|PF||=2a
面积问题中若已知角,则用 ΔPF 1 F 2 2 1 2 , 1 2 及余弦定理等知识;若未知
1
S = ⋅2c⋅|y |
ΔPF F 2 0
角,则用 1 2 .
题型四:双曲线上两点距离的最值问题
例10.(2023·全国·高三专题练习)已知双曲线 的左右焦点为 , ,点 为双曲线 上任
意一点,则 的最小值为( )
A.1 B. C.2 D.3
【答案】A
【解析】根据双曲线的定义,设点 在双曲线 右支上,则 ,设
,再根据二次函数的性质计算可得;由题意知, , ,不妨设点
在双曲线 右支上,则 ,设 ,所以
,所以当 时, 的值最小,最小为1,故选:A.
例11.(2023·全国·高三专题练习)已知 是双曲线 上一点, 是左焦点, 是右支上
一点, 与 的内切圆切于点 ,则 的最小值为
A. B. C. D.
【答案】B【解析】 与 的内切圆切于点 ,∴ ,由双曲线定义
= ,当且仅当
A,B, 共线时取等
故选B
例12.(2023·全国·高三专题练习)已知点 ,点 在曲线 上运动,点 在曲线
上运动,则 的最小值是 .
【答案】
【解析】如下图所示:
在双曲线 中, , , ,
圆 的圆心为 ,半径长为 ,
所以,双曲线 的左、右焦点分别为 、 ,
由双曲线的定义可得 , ,
所以, ,
当且仅当 为射线 与圆 的交点,且 时,等号成立,
故 的最小值是 .
故答案为: .
变式18.(2023·河北衡水·统考模拟预测)已知双曲线 ,其右焦点为 , 为其上一点,点满足 =1, ,则 的最小值为( )
A.3 B. C.2 D.
【答案】B
【解析】双曲线 的右焦点F(5,0)
∵M满足| MF |=1,∴点M在以F为圆心,1为半径的圆上
∵ ,即圆的半径 ,即| MP |为圆F的切线长
由圆的几何性质,要使| MP |最小,只需圆心F到P的距离|FP|最小
∵P是双曲线 上一点
∴|FP|最小为c-a=5-3=2,此时| MP |=
故选:B.
变式19.(2023·高二课时练习)已知直线l与双曲线 交于A,B两点,且 ( 为坐标
原点),若M是直线 上的一个动点,则 的最小值为( )
A.12 B.6 C.16 D.8
【答案】D
【解析】由 ,可知A,B,O三点共线,即直线l过原点O,
根据双曲线对称性知O为AB中点,即 ,
可得 ,
当 和 同时取最小值时, 取最小值,
又由 的最小值为原点O到直线 距离 ,且 ,即 的最小值是 .
故选:D.
变式20.(2023·广东韶关·高二统考期末)已知点 , 是双曲线 的左、右焦点,点P是双
曲线C右支上一点,过点 向 的角平分线作垂线,垂足为点Q,则点 和点Q距离的最大
值为( )
A.2 B. C.3 D.4
【答案】C
【解析】如图所示,延长 ,交 于点T,则因为 平分 , ,所以 ,
,
因为P在双曲线 上,所以 ,所以 ,
连接 ,则 ,
因为 ,
所以 ,当 三点共线时取等号,
即点 和点Q距离的最大值为3,
故选:C
【解题方法总结】
利用几何意义进行转化.
题型五:双曲线上两线段的和差最值问题
例13.(2023·江苏徐州·高二统考期中)已知等轴双曲线的焦距为8,左、右焦点 在 轴上,中心在
坐标原点,点 的坐标为 , 为双曲线右支上一动点,则 的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B【解析】因为等轴双曲线的左、右焦点 在 轴上,中心在坐标原点,
所以可设双曲线的方程为 ,
又因为双曲线的焦距为8,所以 ,
而 ,所以 ,故双曲线的标准方程为 .
由双曲线的定义可知, ,
由题意可知, , , ,
所以 ,故 的最大值为 ,
当且仅当 三点共线且点 位于第一象限时取得最大值.
故选:B
例14.(2023·全国·高二专题练习)已知双曲线 ,其一条渐近线方程为
,右顶点为A,左,右焦点分别为 , ,点P在其右支上,点 ,三角形 的面积为
,则当 取得最大值时点P的坐标为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设 ,则由三角形 的面积为 可得 ,即 ,
又双曲线一条渐近线方程为 ,故 ,即 ,故 ,故
,解得 ,故 ,双曲线 .
又由双曲线的定义可得 ,当且仅当 共线且 在 中间时取得等号.
此时直线 的方程为 ,即 ,联立 可得 ,解得
,由题意可得 在 中间可得 ,代入 可得 ,故
.
故选:B
例15.(2023·全国·高二专题练习)已知F是双曲线C: 的右焦点,P是C的左支上一点,
,则 的最小值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】B
【解析】由双曲线方程 可知, , ,故右焦点 ,左焦点 ,
当点 在双曲线左支上运动时,由双曲线定义知 ,所以 ,
从而 ,又 为定值,
所以 ,此时点 在线段 与双曲线的交点处(三点共线距离最短),
故选:B.
变式21.(2023·宁夏银川·校联考二模)已知拋物线 上一点 到准线的距离为 是双曲线
的左焦点, 是双曲线右支上的一动点,则 的最小值为( )
A.12 B.11 C.10 D.9
【答案】D
【解析】拋物线 的准线为 ,
则点 到准线的距离为 ,所以 ,
则 ,故 ,设 是双曲线 的右焦点,
则 ,则 ,
故 ,
当且仅当 三点共线时取等号,
所以 的最小值为 .
故选:D.
变式22.(2023·全国·高二专题练习)已知点 ,双曲线 的左焦点为 ,点 在双曲
线 的右支上运动.当 的周长最小时, ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由双曲线 得到 , , ,左焦点 ,
设右焦点 .当 的周长最小时, 取到最小值,所以只需求出 的最小值即可.
= = = .
故选:C.
变式23.(2023·福建宁德·高三统考阶段练习)已知双曲线 ,点F是C的右焦点,若点P为
C左支上的动点,设点P到C的一条渐近线的距离为d,则 的最小值为( )
A. B. C.8 D.10
【答案】A
【解析】由双曲线 ,可得 , ,
设双曲线左焦点为 ,不妨设一条渐近线为 ,即 ,作 ,垂足为E,即 ,
作 ,垂足为H,则 ,
因为点P为C左支上的动点,
所以 ,可得 ,
故 ,
由图可知,当 三点共线时,即E和H点重合时, 取得最小值,
最小值为 ,
即 的最小值为 ,
故选:A.
变式24.(2023·全国·高二专题练习)设 , 为双曲线C: 的左、右焦点,Q为双曲线右支上
一点,点P(0,2).当 取最小值时, 的值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由双曲线定义得 ,
故
如图示,当 三点共线,即Q在M位置时, 取最小值,
,故 方程为 ,联立 ,解得点Q的坐标为 (Q为第一象限上的一点),
故
故选:A
变式25.(2023·全国·高二专题练习)设P是双曲线 上一点,M、N分别是两圆 和
上的点,则 的最大值为( )
A.6 B.9 C.12 D.14
【答案】B
【解析】因为双曲线方程为 ,故 ,则其焦点为 ,
根据题意,作图如下:
则 ,当且仅当 三点共线,且 在 之间时取得等号;
,当且仅当 三点共线,且 在 之间时取得等号;
则 ,
故可得 ,
故 的最大值为: .
故选:B.
变式26.(2023·全国·高三校联考阶段练习)已知点 是右焦点为 的双曲线 上一点,
点 是圆 上一点,则 的最小值是 .
【答案】
【解析】设双曲线 的左焦点为 ,则 ,设圆 的圆心为 ,则 ,半径 .
因为双曲线 表示双曲线 的右支(除去顶点),
由定义可知: ,
所以
(当且仅当 三点共线时等号成立),
因为 ,
所以 的最小值为 ,
故答案为: .
变式27.(2023·全国·高二专题练习)已知双曲线 的左焦点为 ,点 是双曲线 右支上的
一点,点 是圆 上的一点,则 的最小值为( )
A.5 B. C.7 D.8
【答案】C
【解析】记双曲线 的右焦点为 ,所以
,
当且仅当点 为线段 与双曲线 的交点时,取到最小值.
故选:C.
变式28.(2023·全国·高一专题练习)已知双曲线 是其左右焦点.圆
,点P为双曲线C右支上的动点,点Q为圆E上的动点,则 的最小值是
( )
A. B. C.7 D.8
【答案】A
【解析】
由题设知, , , ,圆 的半径
由点 为双曲线 右支上的动点知,∴
∴ .
故选:A
变式29.(2023·四川眉山·高二四川省眉山第一中学校考期中)已知 是双曲线 的右焦点,
动点 在双曲线左支上,点 为圆 上一点,则 的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
双曲线 中 , , , ,圆 半径为 , ,
∴ , (当且仅当 共线且 在 间时取等号.
∴ ,当且仅当 是线段 与
双曲线的交点时取等号.
∴ 的最小值是9.
故选:A.
变式30.(2023·陕西咸阳·武功县普集高级中学统考模拟预测)过双曲线 的右支上一点 ,分别
向圆 : 和圆 : 作切线,切点分别为 , ,则 的最小值为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】圆C :(x+4)2+y2=4的圆心为(﹣4,0),半径为r=2;
1 1
圆C :(x﹣4)2+y2=1的圆心为(4,0),半径为r=1,
2 2
设双曲线x2 1的左右焦点为F(﹣4,0),F(4,0),
1 2
连接PF,PF,FM,FN,可得
1 2 1 2
|PM|2﹣|PN|2=(|PF|2﹣r2)﹣(|PF|2﹣r2)
1 1 2 2=(|PF|2﹣4)﹣(|PF|2﹣1)
1 2
=|PF|2﹣|PF|2﹣3=(|PF|﹣|PF|)(|PF|+|PF|)﹣3
1 2 1 2 1 2
=2a(|PF|+|PF|﹣3=2(|PF|+|PF|)﹣3≥2•2c﹣3=2•8﹣3=13.
1 2 1 2
当且仅当P为右顶点时,取得等号,
即最小值13.
故选D.
【解题方法总结】
在解析几何中,我们会遇到最值问题,这种问题,往往是考察我们定义.求解最值问题的过程中,如
果发现动点 在圆锥曲线上,要思考并用上圆锥曲线的定义,往往问题能迎刃而解.
题型六:离心率的值及取值范围
方向1:利用双曲线定义去转换
例16.(2023·内蒙古赤峰·高三统考开学考试)已知 , 分别为双曲线Ε: 的左、
右焦点,过原点O的直线l与E交于A,B两点(点A在第一象限),延长 交E于点C,若 ,
,则双曲线E的离心率为( )
A. B.2 C. D.
【答案】A
【解析】结合双曲线的对称性可知, , ,
所以 为等边三角形,则 ,则 .
由双曲线的定义,得 ,所以 , ,
则 .
故选:A例17.(2023·陕西西安·高三校联考开学考试)已知 , 分别为双曲线 的左、
右焦点,过原点 的直线 与 交于 , 两点(点 在第一象限),延长 交 于点 ,若 ,
,则双曲线 的离心率为( )
A. B.2 C. D.1
【答案】A
【解析】结合双曲线的对称性可知, , ,
所以 为等边三角形,则 ,则 .
由双曲线的定义,得 ,所以 , ,
则 .
故选:A例18.(2023·江西南昌·南昌市八一中学校考三模)已知双曲线 的左、右焦点
分别为 , ,若在 上存在点 不是顶点 ,使得 ,则 的离心率的取值范围为
( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设 与y轴交于Q点,连接 ,则 ,
因为 ,故P点在双曲线右支上,且 ,
故 ,而 ,
故 ,在 中, ,即 ,
故 ,
由 ,且三角形内角和为 ,
故 ,则 ,
即 ,即 ,
所以 的离心率的取值范围为 ,
故选:A
变式31.(2023·陕西西安·西安市大明宫中学校考模拟预测)已知双曲线 的左、右
焦点分别为 为坐标原点,过原点的直线 与 相交于 两点, ,四边形 的
面积等于 ,则 的离心率等于( )
A. B. C.2 D.
【答案】A
【解析】如图,不妨设点A在第一象限,
由题意可得: ,则四边形 为平行四边形,
因为 ,即 ,则 ,所以四边形 为矩形,
设 ,则 ,
因为 ,即 ,整理得 .
故选:A.
变式32.(2023·重庆渝中·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习)如图,已知双曲线的左、右焦点分别是 , ,点 在 上且位于第一象限,圆 与线段 的延长线,线段 以及 轴均
相切, 的内切圆为圆 .若圆 与圆 外切,且圆 与圆 的面积之比为 ,则 的离心率为
( )
A. B. C.2 D.3
【答案】D
【解析】由已知及平面几何知识可得圆心 , 在 的角平分线上,如图,
设圆 , 与 轴的切点分别为 , ,显然,直线 为两圆的公切线,切点 也在 的角平分
线上,
所以 ,由双曲线的定义知 ,则 ,
所以 ,所以 ,
所以 , .
又圆 与圆 的面积之比为 ,这样圆 与圆 的半径之比为 ,
因为 ,所以 ,即 ,整理得 ,
故双曲线 的离心率 .
故选:D.
方向2:建立关于 和 的一次或二次方程与不等式
变式33.(2023·四川成都·四川省成都列五中学校考三模)已知双曲线 的左、右焦点
分别为 ,过点 的直线与双曲线在第二象限的交点为 ,若 ,则双曲线 的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】因为 ,
所以 ,即 ,
所以 ,
由双曲线的定义知 ,所以 .
如图,过 作 , 为垂足,
因为 ,所以 为 的中点, ,
由 得 ,即 ,
所以,在直角 中, ,
即 ,即 ,
所以 ,解得 ,
因为 ,所以双曲线 的离心率是 .
故选:A
变式34.(2023·湖南·校联考模拟预测)如图, 是双曲线 的左、右焦点,
过 的直线交双曲线的左、右两支于 两点,且 ,则双曲线 的离心率为
( )A. B. C. D.
【答案】B
【解析】注意到 ,则 ,连接 .
设 ,则 ,
在 中,由勾股定理有 ,解得 ,
∴ ,
在 中,由 ,得 ,
解得 .
故选B.
变式35.(2023·贵州毕节·校考模拟预测)已知 是双曲线 的一个焦点, 为 的
虚轴的一个端点, ( 为坐标原点),直线 垂直于 的一条渐近线,则 的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】不妨设 为右焦点, 为 的虚轴的端点且在 轴的正半径轴上,则 ,则
,因为 ,所以 ,即 ,
所以直线 的斜率为 ,
因为双曲线 渐近线方程为 ,
因为直线 垂直于 的一条渐近线,所以 ,
所以 ,所以 ,
所以 ,解得 ,
因为 ,所以 ,
故选:A
变式36.(2023·陕西商洛·镇安中学校考模拟预测)已知双曲线 的左焦点为 ,右
顶点为 ,一条渐近线与圆 在第一象限交于点 , 交 轴于点 ,且 ,
则 的离心率为( )
A. B.2
C. D.
【答案】C
【解析】如图所示,连接 ,由双曲线 的渐近线方程为 ,
根据题意,点 在第一象限,将 代入 ,
可得 ,
可得由求根公式,可得 ,
因为 ,且 ,所以 ,所以点
由 ,可得 ,即 ,
因为 ,所以 ,即 ,化简得 ,
两边同除以 ,得 ,解得 或 (舍去).
故选:C.
变式37.(2023·福建福州·福州四中校考模拟预测)已知双曲线 为左焦点,
分别为左、左顶点, 为 右支上的点,且 ( 为坐标原点).若直线 与以线段 为直
径的圆相交,则 的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设双曲线的右焦点为 ,则 ,
则 ,
为 右支上的点,取 的中点为B,连接 ,则 ,
设 ,则 ,则 ,
在 中, ,即 ,
又直线 与以线段 为直径的圆相交,故 ,
设 ,则 ,
则需使 ,解得 ,
即双曲线离心率的范围为 ,
即 的离心率的取值范围为 ,
故选:D
变式38.(2023·河南信阳·信阳高中校考模拟预测)已知双曲线 的上下焦点分别
为 ,点 在 的下支上,过点 作 的一条渐近线的垂线,垂足为 ,若 恒成立,
则 的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】如图,过点 作渐近线的垂线,垂足为 ,
设 ,则点 到渐近线 的距离 .
由双曲线的定义可得 ,故 ,
所以 ,即 的最小值为 ,
因为 恒成立,
所以 恒成立,即 恒成立,
所以, ,即 ,即 ,
所以, ,即 ,解得 .
故选:A.方向3:利用 ,其中 为焦距长,
变式39.(2023·海南省直辖县级单位·统考模拟预测)已知 分别是双曲线
的左、右焦点,斜率为 的直线 过 ,交 的右支于点 ,交 轴于点 ,且 ,则 的
离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】如图,由题可知 ,
又因为 ,所以 ,
因为直线 的斜率为 ,所以 ,
设 为 的中点,连接 ,易知 ,
所以 ,则 ,解得 ,
所以双曲线 的离心率为 .
故选:A.
变式40.(2023·四川巴中·高三统考开学考试)已知双曲线 的左、右焦点分别为
,过 斜率为 的直线与 的右支交于点 ,若线段 恰被 轴平分,则 的离心率为( )
A. B. C.2 D.3
【答案】C【解析】如图,设 交y轴与A,A为 的中点,
因为O为 的中点,故 为 的中位线,
则 ,而 ,则 ,
因为直线 的斜率为 ,故 中, ,
故设 ,则 ,
结合双曲线定义以及P在双曲线右支上,即有 ,
则 ,
故选:C
变式41.(2023·浙江·校联考模拟预测)已知点 是双曲线 右支上一点,
分别是 的左、右焦点,若 的角平分线与直线 交于点 ,且
,则 的离心率为( )
A.2 B. C.3 D.
【答案】B
【解析】作 的平分线交 的平分线于 ,过 作 轴,垂足分别为
,如图,
则点 为 的内心,有 ,设 ,
,则 ,于是直线 与直线 重合,而 的角平分线与直线 交于点 ,即 与 重合,则点 为
的内心,
因此令 ,由 ,得 ,
因此 ,即有 ,即 ,
所以双曲线 的离心率为 .
故选:B
变式42.(2023·北京·首都师范大学附属中学校考模拟预测)已知 , 分别是双曲线C:
( , )的两个焦点,P为双曲线C上一点, 且 ,那么双曲线C
的离心率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】D
【解析】设双曲线的半焦距为 ,则 ,
由题意可得: ,
因为 ,整理得 .
故选:D.
方向4:坐标法
变式43.(2023·上海嘉定·校考三模)已知双曲线 的离心率为 ,点 的坐标为
,若 上的任意一点 都满足 ,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】设 ,因为 ,所以 ,
则 ,所以当 时 取得最小值为 ,
依题意 恒成立,所以 ,
即 ,化简整理得, ,
即 ,又 ,所以 ,解得 .
故选:C
变式44.(2023·江西·江西师大附中校考三模)已知 是双曲线C: 的左焦点,
,直线 与双曲线 有且只有一个公共点,则双曲线 的离心率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】B
【解析】双曲线 的渐近线为 ,
又 , ,所以直线 的斜率为 ,
因为直线 与双曲线 有且只有一个公共点,所以根据双曲线的几何性质,
直线 与双曲线的一条渐进线 平行,所以 ,即 ,
所以 ,又 ,所以 ,
所以 ,解得 或 (舍去),所以 ,
故选:B
变式45.(2023·福建福州·福建省福州第一中学校考二模)圆 ( 为原点)是半径为 的圆分别与 轴
负半轴、双曲线 的一条渐近线交于 两点( 在第一象限),若 的另一条渐近线
与直线 垂直,则 的离心率为( )
A.3 B.2 C. D.
【答案】B
【解析】如图所示,由双曲线 的渐近线方程为 ,联立方程组 ,解得 ,
因为 且另一条渐近线与直线 垂直,可得 ,
整理得 ,又由 ,所以 ,
解得 ,所以离心率为 .
故选:B.
变式46.(2023·宁夏吴忠·高三吴忠中学校考开学考试)已知A,B分别是双曲线
的左、右顶点,F是C的焦点,点P为C的右支上位于第一象限的点,且
轴.若直线PB与直线PA的斜率之比为3,则C的离心率为( )
A. B. C.2 D.3
【答案】C
【解析】由题意可得, , ,
点的横坐标为 ,代入 ,又 ,所以 ,
, ,
则 ,可得 .
即双曲线的离心率为2.
故选:C.变式47.(2023·江西南昌·高三南昌市八一中学校考阶段练习)如图,已知双曲线
的右焦点为 ,点 分别在 的两条渐近线上,且 在第一象限, 为坐标原
点,若 , ,则双曲线 的离心率为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由双曲线方程知:渐近线方程为 ,
, , ,
设 ,则 , ,即 ,
, ,又 , , ,
, , ,
双曲线的离心率 .
故选:D.
变式48.(2023·浙江温州·乐清市知临中学校考模拟预测)设过原点且倾斜角为 的直线与双曲线C:
的左,右支分别交于A、B两点,F是C的焦点,若三角形 的面积大于,则C的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】不妨设 是双曲线 的左焦点,由题可知,直线 的方程为 ,
由 ,得 ,且 ,
所以 , ,
因为 ,且 大于 ,
所以 ,
所以 ,解得 ,
又因为 ,解得 ,
所以 ,
故选:D.
方向5:找几何关系,利用余弦定理
变式49.(2023·河南郑州·三模)已知 , 分别是双曲线 : 的左、右焦点,过的直线分别交双曲线左、右两支于A,B两点,点C在x轴上, , 平分 ,则双曲线
的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
因为 ,则 ,所以 ∽ ,
设 ,则 ,设 ,则 , .
因为 平分 ,由角平分线定理可知, ,
所以 ,所以 ,
由双曲线定义知 ,即 , ,①
又由 得 ,
在 中,由余弦定理知 ,
在 中,由余弦定理知 ,
即 ,化简得 ,
把①代入上式得 ,解得 .
故选:A.
变式50.(2023·陕西安康·陕西省安康中学校考模拟预测)已知双曲线C: ( , )的
左、右焦点分别为 , ,过 的直线l与C的左、右两支分别交于A,B两点,若 ,的周长为8a,则C的离心率为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】设 ,则 .因 .
则 .因 的周长为8a, ,
则 .
则 .由余弦定理: .
则在 中,由余弦定理,
.
故选:C
变式51.(2023·江西南昌·校联考模拟预测)已知 分别为双曲线E: 的左、
右焦点,过 的直线 与 的左、右两支分别交于 两点.若 是等边三角形,则双曲线E的离心
率为( )
A. B.3 C. D.
【答案】C
【解析】由双曲线的定义,得 , ,
又 ,所以 ,
在 中,
即 ,所以 ,即 ,所以
故选:C.
变式52.(2023·江苏·校联考模拟预测)已知圆O: 与双曲线C: 的
右支交于点A,B,若 ,则C的离心率为( )
A.2 B. C. D.
【答案】B
【解析】由 ,解得 ,
因为点A,B关于x轴对称,
所以 ,
在 中,
由余弦定理得 ,
即 ,即 ,
解得 ,所以 或 (舍去),
故选:B
变式53.(2023·贵州·校联考模拟预测)已知双曲线 的左、右焦点分别为 ,
过 的直线 与双曲线 的右支交于点 为坐标原点,过点 作 ,垂足为 ,
若 ,则双曲线 的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】如图所示,直线 的斜率为 ,可得其倾斜角为 ,
由题意得 ,则 ,
因为 ,所以 ,所以 ,则 ,
在 中,由余弦定理可得 ,即 ,
整理得 ,即 ,
又因为 ,解得 .
故选:C.
变式54.(2023·重庆·统考模拟预测)已知 , 分别为双曲线C: 的左、右焦点,
点 为双曲线C在第一象限的右支上一点,以A为切点作双曲线C的切线交x轴于点B,若
,且 ,则双曲线C的离心率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】D
【解析】因为点A在第一象限,由 ,可得 ,
则 ,
点 在双曲线上,则 ,即 ,
可得 ,
可得在点 处的切线方程为 ,
令 ,解得 ,
又因为 ,则 ,所以 ,
即点 ,
设双曲线C的半焦距为 ,则 , ,
因为 ,则 ,整理得 ,
则 ,
可得 ,
且点 为双曲线C在第一象限的右支上一点,则 ,
可得 ,
在 中,由余弦定理可得: ,
即 ,整理得 ,
所以双曲线C的离心率 .
故选:D.
变式55.(2023·安徽安庆·安庆一中校考模拟预测)已知 分别是双曲线 的左、
右焦点,过点 作直线 交 于 两点. 现将 所在平面沿直线 折成平面角为锐角 的二面
角,如图,翻折后 两点的对应点分别为 ,且 若 ,则 的离心率为
( )A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设双曲线的半焦距为 ,
由题意可得: ,
则 ,
且 ,则锐角二面角 ,
在 中,由余弦定理可得:
,
在 中,由余弦定理可得:
,
因为 ,即 ,
可得 ,解得 .
故选:C.
变式56.(2023·河南·校联考二模)已知双曲线 : 的左、右焦点分别是 , ,
是双曲线 上的一点,且 , , ,则双曲线 的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】D【解析】设双曲线 的半焦距为 .
由题意,点 在双曲线 的右支上, , ,
由余弦定理得 ,
解得 ,即 , ,
根据双曲线定义得 ,
解得 ,
故双曲线 的离心率 .
故选:D
方向6:找几何关系,利用正弦定理
变式57.(多选题)(2023·湖南·高二期末)已知双曲线 的左、右焦点分别为
,双曲线上存在点 (点 不与左、右顶点重合),使得 ,则双曲线 的离心率
的可能取值为 ( )
A. B. C. D.2
【答案】BC
【解析】∵ ,则离心率 ,则排除A;
记 , , ,
则 ,
由正弦定理结合分比定理可知: ,
则 ,
所以B,C是正确的,D不正确.
故选:BC.
变式58.(2023·全国·高三专题练习(理))已知双曲线 的左、右焦点分别为 ,
为双曲线右支上的一点,若 在以 为直径的圆上,且 ,则该双曲线离心率的取
值范围为( )A. B. C. D.
【答案】D
【解析】 在以 为直径的圆上, ,
, , , ,
由双曲线定义知: ,即 ,
;
, , ,
则 , ,
即双曲线离心率的取值范围为 .
故选:D.
变式59.(2023·河南·商丘市第一高级中学高三开学考试(文))已知 、 分别为双曲线C:
的左、右焦点,O为原点,双曲线上的点P满足 ,且 ,则该
双曲线C的离心率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】D
【解析】因为 , 分别为双曲线的左右焦点,
由正弦定理得到 ,
又因为 得 ,
又∵ ,
∴ , ,
在 中, , , ,
∴ , ,在 中, ,
所以 ,
化简得 .
故选:D.
方向7:利用基本不等式
变式60.(2023·四川成都·高三开学考试(文))已知双曲线 ,F为右焦点,过
点F作 轴交双曲线于第一象限内的点A,点B与点A关于原点对称,连接AB,BF,当 取得
最大值时,双曲线的离心率为______.
【答案】
【解析】如图,
根据题意 , , ,
∴ , ,
设直线 的倾斜角为 ,
∴ ,
当且仅当 时等号成立,
即 , , ,又
∴ ,
故答案为: .变式61.(2023·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系 中,已知双曲线 的左、
右顶点为 、 ,若该双曲线上存在点 ,使得直线 、 的斜率之和为 ,则该双曲线离心率的取值
范围为__________.
【答案】
【解析】设点 ,其中 ,易知点 、 ,且有 ,则 ,
,
当点 在第一象限时, , ,则 , ,且 ,
由基本不等式可得 ,
因为存在点 ,使得直线 、 的斜率之和为 ,则 ,即 ,
.
故答案为: .
变式62.(2023·四川·高三开学考试(理))如图为陕西博物馆收藏的国宝——唐·金筐宝钿团化纹金杯,
杯身曲线内收,玲珑娇美,巧夺天工,是唐朝金银细作的典范之作.该杯的主体部分可以近似看作是双曲
线 的部分的旋转体.若该双曲线上存在点P,使得直线PA,PB(点A,B为双曲
线的左、右顶点)的斜率之和为4,则该双曲线离心率的取值范围为______.
【答案】
【解析】设点 ,其中 ,
易知点 , ,且有 ,则 ,,
当点P在第一象限时, , ,
则 , ,且 ,
由基本不等式可得 ,
∵存在点P,使得直线PA,PB的斜率之和为4,
则 ,即 ,
∴ .
故答案为: .
方向8:利用渐近线的斜率求离心率
变式63.(2023·广西·校联考模拟预测)已知双曲线C: ,O为坐标原点,过C的
右焦点F作C的一条渐近线的平行线交C的另一条渐近线于点Q,若 ,则C的离心率为
( )
A. B.3 C. D.
【答案】D
【解析】设渐近线 的倾斜角为 ,则 ,
,则 ,
解得 (舍去)或 ,
∴ ,∴ .
故选:D.变式64.(2023·贵州·校联考模拟预测)已知直线 与双曲线 的两
条渐近线分别交于点 , (不重合), 的垂直平分线过点 ,则双曲线 的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为直线 ,所以 ,
由题可知 的垂直平分线的方程为 ,
将 与 联立可得 ,即 的中点坐标为 .
设 , ,则 ,且 , ,
两式作差可得 ,
即 ,所以 ,
则双曲线 的离心率为 .
故选:D
变式65.(2023·山东聊城·统考三模)已知双曲线 : 的右焦点为 ,过 分别作
的两条渐近线的平行线与 交于 , 两点,若 ,则 的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意,不妨设点 在第一象限,
由双曲线的性质可得,直线 和直线 关于 轴对称,所以 和 关于 轴对称,又 ,则设 , ,
又直线 的方程为: ,
所以代入点 得: ,解得: ,
即点 ,
将点 代入双曲线的方程得: ,
化解得: ,解得: 或 ,
又因为 ,所以 ,
则双曲线的离心率 ,
故选:A.
变式66.(2023·辽宁葫芦岛·统考二模)设F,F 是双曲线C: (a>0,b>0)的左、右焦点,
1 2
O是坐标原点.过F 作C 的一条渐近线的垂线,垂足为P.若|PF|=3|OP|,则C的离心率为( )
2 1
A. B.2 C. D.
【答案】A
【解析】不妨设双曲线的一条渐近线方程为 ,
则 , ,
,
在 中, ,
在 中, ,
,即 ,
所以
故选:A .变式67.(2023·山东·沂水县第一中学校联考模拟预测)已知P为双曲线 上的动
点,O为坐标原点,以OP为直径的圆与双曲线C的两条渐近线交于 , 两点(A,B异于
点O),若 恒成立,则该双曲线离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】双曲线C的两条渐近线方程为 ,若 恒成立,
则A,B两点始终位于x轴同侧,则 ,故 ,即 ,即 ,得 ,又
,
所以双曲线离心率的取值范围为 .
故选:A.
变式68.(2023·四川雅安·高三雅安中学校联考阶段练习)已知双曲线 的上焦点
为 ,过焦点 作 的一条渐近线的垂线,垂足为 ,并与另一条渐近线交于点 ,若 ,则
的离心率为( )
A. B. 或C. D. 或
【答案】D
【解析】当 时,直线 与另一条渐近线平行,所以 .
当 时,如图1,过 作另一条渐近线的垂线,垂足为 ,则 ,
由 得: ,则 ,
所以 ,则 ,
所以 ,则 .
当 时,如图2,过 作另一条渐近线的垂线,垂足为 ,则 ,
由 得: ,则 ,则 ,
所以 ,则 ,
所以 ,则 .综上, 的离心率为 或 .
故选:D
变式69.(2023·黑龙江大庆·大庆实验中学校考模拟预测)已知双曲线C: 的左、右
焦点分别为 , ,点P为第一象限内一点,且点P在双曲线C的一条渐近线上, ,且
,则双曲线C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】如图,
设双曲线C的焦距为2c,由 可得 ,
所以 ,即 ,
所以 .
故选:A.
变式70.(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)已知双曲线C的方程为 ,斜率为
的直线 与圆 相切于M,与双曲线C的两条渐近线分别相交于A,B,且M为
AB中点,则双曲线C的离心率为( )
A.2 B. C. D.
【答案】B
【解析】依题意,设直线 的方程为 ,圆 的方程可化为
,即圆心坐标为 ,半径为 ,因为直线 与圆相切于M,所以 ,由 可化简得 ,
则直线 的方程为 ,双曲线C的两条渐近线分别为 , ,
由 得 ,同理可得 ,
因为M为AB中点,由中点坐标公式可得 ,
M在圆上,将M的坐标代入圆方程可得 ,
化简整理得 ,从而可得 ,
则双曲线C的离心率 .
故选:B
变式71.(2023·江苏无锡·校联考三模)已知点 在双曲线 上, 到两渐近线的
距离为 , ,若 恒成立,则 的离心率的最大值为( )
A. B. C.2 D.
【答案】A
【解析】双曲线 的渐近线方程为 ,即 ,
设双曲线上的点 ,所以 ,即
则 到两条渐近线 的距离分别为 , ,所以 ,
又 ,
因为 恒成立,所以 ,整理得 ,即
所以离心率 ,则 的离心率的最大值为 .
故选:A.
方向9:利用双曲线第三定义
变式72.(多选题)(2023·云南·罗平县第一中学高二期中)已知双曲线 : 的左
焦点为 ,过点 作 的一条渐近线的平行线交 于点 ,交另一条渐近线于点 .若 ,则下列
说法正确的是( )
A.双曲线 的离心率为
B.双曲线 的渐近线方程为
C.点 到两渐近线的距离的乘积为
D. 为坐标原点,则
【答案】ABD
【解析】双曲线的渐近线方程为 ,不妨设过左焦点F的直线与直线 平行,交C于点A.
对于A:设双曲线半焦距为c,过点 与直线 平行的直线的方程为 ,与
联立,解得 ,
设 ,由 ,可得 ,
所以 ,
所以 ,即 ,
所以双曲线 的离心率为 ,故选项A正确;
对于B:由 ,可得 ,所以 ,所以渐近线方程为 ,故选项B正确;
对于C:A到两渐近线距离的乘积 ,故选项C错误;
对于D: ,
所以 ,
所以 ,故选项D正确.
故选:ABD.
变式73.(2023·湖南郴州·高二期末)双曲线 的左右顶点为 ,过原点的直线 与
双曲线 交于 两点,若 的斜率满足 ,则双曲线 的离心率为_________.
【答案】
【解析】由题意知: , ,
若 为坐标原点,则 , , 四边形 为平行四边形,
,即 , ;
设 ,则 ,
,
双曲线 的离心率 .
故答案为: .
变式74.(2023·贵州·高三凯里一中校联考开学考试)设直线 与双曲线 相交
于 两点, 为 上不同于 的一点,直线 的斜率分别为 ,若 的离心率为 ,则
( )
A.3 B.1 C.2 D.
【答案】B
【解析】由题意可知点 关于原点对称,设 ,则有 , ,都在双曲线上,有 , ,两式相减得 ,
则 ,得 ,即 ,
又由 ,则 .
故选: .
变式75.(2023·江西南昌·统考三模)不与x轴重合的直线l经过点 ,双曲线
上存在两点 关于l对称, 中点M的横坐标为 ,若 ,则C的离心
率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】C
【解析】设 ,
则 ,两式相减得 ,
即 ,
即 ,所以 ,
因为 是AB垂直平分线,有 ,所以 ,
即 ,化简得 ,故 .
故选:C.
方向10:利用对应焦点焦半径的取值范围
变式76.(2023·全国·高三专题练习)已知双曲线 的左、右焦点分别为
.若双曲线 的右支上存在点 ,使 ,则双曲线 的离心率的取值
范围为___________.
【答案】
【解析】依题意,点 在双曲线的右支,P不与双曲线顶点重合,在 中,由正弦定理得:
,因 ,于是得 ,
而点P在双曲线M的右支上,即 ,从而有 ,
点P在双曲线M的右支上运动,并且异于顶点,于是有 ,
因此 ,而 ,整理得 ,即 ,
解得 ,又 ,故有 ,
所以双曲线M的离心率的取值范围为 .
故答案为:
变式77.(2023·吉林长春·二模(文))已知双曲线 的左、右焦点分别为 , ,
点P在双曲线的右支上,且 ,则双曲线离心率的取值范围是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由双曲线定义可知,, ,结合 可得 ,从而
,又因为双曲线的离心率大于 ,所以双曲线离心率的取值范围为 ,故选
B.
变式78.(2023·江苏·金沙中学高二阶段练习)设双曲线 的焦距为 ,左、
右焦点分别是 , ,点P在C的右支上,且 ,则C的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由条件得 ,所以 ,即 ,
又因为 ,所以 ,
即 ,得 ,又 ,所以 .
故选:C
变式79.(2023·山西·朔州市朔城区第一中学校高二开学考试)设双曲线 的左、右焦点
分别为 、 ,点P在双曲线的右支上,且 ,则双曲线离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】因为点 在双曲线的右支上,由双曲线的定义可得 ,
又 ,所以 ,即 ,则 ,
因为双曲线中, ,
即 ,则 ,即 ,
又双曲线的离心率大于 ,所以 .
故选:A.
变式80.(2023·湖南·衡阳市八中一模(文))已知双曲线 的左、右焦点分别为 、
,点P在双曲线的右支上,且 ,则此双曲线的离心率e的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为点P在双曲线的右支上,所以
因为 ,所以可得
根据点P在双曲线的右支上,可得
所以 ,即
所以双曲线的离心率e的最大值为
故选:C
变式81.(2023·全国·高三专题练习)已知 是双曲线 的左、右焦点, 为双曲线
左支上一点,若 的最小值为 ,则该双曲线的离心率的取值范围是( )A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由双曲线定义可得:
|PF|-|PF|=2a,|PF|=2a+|PF|, = = +4a+|PF| ≥8a,
2 1 2 1 1
当且仅当 =|PF|,即|PF|=2a时取得等号.此时
1 1
由双曲线的几何性质可得, ,即可 ,又双曲线的离心率 ,∴ .
故选:C.
【解题方法总结】
求离心率的本质就是探究 之间的数量关系,知道 中任意两者间的等式关系或不等关系便可求
解出 的值或其范围.具体方法为方程法、不等式法、定义法和坐标法.
题型七:双曲线的简单几何性质问题
例19.(2023·上海·上海市七宝中学校考模拟预测)等轴双曲线 的焦距为 .
【答案】
【解析】由题意得, ,故 ,故 ,焦距为 .
故答案为:
例20.(2023·四川自贡·统考三模)已知双曲线C: 的左、右焦点分别为 , ,过 作C的
一条渐近线的垂线,垂足为A,与另一条渐近线交于B点,则 的内切圆的半径为 .
【答案】
【解析】
双曲线C: 的左焦点为 ,到渐近线 的距离 ,联立方程组 ,
解得
可得 ,
设 的内切圆的半径为 ,在 中, ,
故答案为: .
例21.(2023·四川·校联考模拟预测)已知双曲线 的右焦点为 ,过双曲线上一点 (
)的直线 与直线 相交于点 ,与直线 相交于点 ,则 .
【答案】
【解析】因为 在双曲线 ,即有 ,又
由 得 ,由 得 ,
因此, , ,
则 ,
所以 .
故答案为:变式82.(2023·贵州毕节·校考模拟预测)已知双曲线 的左、右焦点分别为 ,存在过点 的直线与
双曲线 的右支交于 两点,且 为正三角形.试写出一个满足上述条件的双曲线 的方程:
.
【答案】 (答案不唯一,符合题意即可)
【解析】如图,取 ,且 x轴,
可得 , ,
即 , 为正三角形,
符合题意,此时双曲线 的方程为 .
故答案为: .
变式83.(2023·陕西渭南·统考一模)已知双曲线 的焦距为4,焦点到C的一条
渐近线的距离为1,则C的渐近线方程为
【答案】
【解析】由双曲线对称性得,一个焦点到两条渐近线的距离相等,不妨取渐近线为 ,即 ,
焦点为 ,
则焦点到渐近线的距离 ,
由焦距为4得 ,故 ,
故C的渐近线方程为 .故答案为: .
变式84.(2023·江西南昌·校联考模拟预测)已知双曲线 ( , )的一条渐近线恰
好平分第一、三象限,若 的虚轴长为4,则 的实轴长为 .
【答案】4
【解析】由题意可知,双曲线 的一条渐近线为直线 ,故 ,故其实轴长为 .
变式85.(2023·河北唐山·统考二模)已知直线 : 过双曲线 :
的一个焦点,且与 的一条渐近线平行,则 的实轴长为 .
【答案】2
【解析】直线 与 轴交点为 ,斜率为 ,
由题意 ,解得 ,
所以双曲线的实轴长为 .
故答案为:2.
变式86.(2023·北京房山·高三统考开学考试)已知双曲线 的离心率为 ,其中一条
渐近线与圆 交于 两点,则 .
【答案】
【解析】双曲线 的离心率为 ,
可得 ,所以 ,
所以双曲线的渐近线方程为: ,
一条渐近线与圆 交于 , 两点,圆的圆心 ,半径为1,
圆的圆心到直线 的距离为: ,
所以 .
故答案为: .
【解题方法总结】
处理双曲线的问题的时候,如果需要画图,注意作图规范,结合图象分析,另外因为双曲线有两条渐
近线,所以要分清楚,到底是点在双曲线上还是渐近线上,切勿搞混.题型八:利用第一定义求解轨迹
例22.(2023·全国·高三对口高考)已知动圆P过点 ,且与圆 外切,则动圆P
圆心 的轨迹方程为 .
【答案】 ,
【解析】定圆的圆心为 ,与 关于原点对称,
设动圆 的半径为 ,则有 ,因为与圆 外切,
所以 ,即 ,
所以点 的轨迹是以M,N为焦点的双曲线的左支,
则 , , ,
所以轨迹方程为 , ,即 , .
故答案为: ,
例23.(2023·全国·高考真题)设P为双曲线 上一动点,O为坐标原点,M为线段 的中点,
则点M的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】设 , ,
则 ,即 ,
又 ,则 ,
整理得 ,
即点M的轨迹方程为 .
故答案为:
例24.(2023·全国·高三专题练习)已知圆C :(x+3)2+y2=1和圆C :(x-3)2+y2=9,动圆M同
1 2
时与圆C 及圆C 相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为 .
1 2
【答案】
【解析】设动圆圆心 的坐标为 ,半径为 ,
则由题意可得 , ,相减可得 ,故点 的轨迹是以 、 为焦点的双曲线的左支,
由题意可得 , , ,
故点 的轨迹方程为 .
故答案为:
变式87.(2023·全国·高三专题练习)已知双曲线 , 、 是双曲线 的左、右焦点, 是
双曲线 右支上一点, 是 的平分线,过 作 的垂线,垂足为 ,则点 的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】延长 ,交 于 ,因为 , ,
,所以 ,所以 ,
所以 ,
因为M是双曲线C右支上一点,所以 ,
又因为P是 的中点,O是 的中点,所以 ,
所以P的轨迹是以O为圆心,半径为2的圆的一部分,
所以点P的轨迹方程为 .
故答案为: .
变式88.(2023·全国·高三专题练习)已知平面内两定点 , ,动点M满足 ,
则点M的轨迹方程是 .
【答案】【解析】由题意知: , ,故M的轨迹是以 为焦点,实轴长 的双曲
线,
设双曲线方程为 ,由 可得 ,故点M的轨迹方程是 .
故答案为: .
变式89.(2023·全国·高三专题练习)若动圆与两定圆 及 都外切,则动圆
圆心的轨迹方程是 .
【答案】
【解析】设圆 为 可得圆心 ,半径 ,
设圆 为 可得圆心 ,半径 ,且 ,
设动圆圆心为 ,半径为 ,因为动圆 同时与圆 外切和圆 外切,
所以 , ,
所以 ,
所以点 的轨迹是以 , 为焦点的双曲线的左支,
所以 , , ,
所以动圆的圆心 的轨迹方程为: .
故答案为: .
变式90.(2023·全国·高三专题练习)已知圆 : 和圆 : ,动圆M同时
与圆 及圆 外切,则动圆的圆心M的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】由题,设动圆 的半径为 ,圆 的半径为 ,圆 的半径为 ,
当动圆 与圆 ,圆 外切时, , ,
所以 ,
因为圆心 , ,即 ,又
根据双曲线的定义,得动点 的轨迹为双曲线的上支,其中 , ,
所以 ,则动圆圆心 的轨迹方程是 ;故答案为:
变式91.(2023·全国·高三专题练习)已知A(-5,0),B(5,0),动点P满足 , ,8成等差数列,
则点P的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】由已知得 ,
∴点P的轨迹是以A,B为焦点的双曲线的右支,
设双曲线的方程为
则a=4,b=3,c=5,
∴点P的轨迹方程为 .
故答案为: ﹒
变式92.(2023·全国·高三专题练习)已知点 , , ,动圆 与直线 切于点 ,分
别过点 且与圆 相切的两条直线相交于点 ,则点 的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】如图所示:
设PM,PN分别与圆C相切与R,Q,
由圆的切线长定理得PQ=PR,MR=MB,NQ=NB,
所以PM-PN=RM-QN=MB-NB=20),且
满足条件sin C-sin B= sin A,则动点A的轨迹方程是 .
【答案】 (x>0且y≠0)
【解析】由sin C-sin B= sin A,利用正弦定理得 (R为外接圆半径),
所以|AB|-|AC|= |BC|= ,
可得动点 的轨迹为双曲线,为双曲线右支(除去右顶点).且实轴长为 ,虚轴 ,焦点为 ,
所以方程为 (x>0且y≠0).
故答案为 (x>0且y≠0).
变式97.(2023·全国·统考一模)设 、 是双曲线 的左右焦点, 是双曲线上任意
一点,过 作 平分线的垂线,垂足为 ,则点 的轨迹方程是 .
【答案】
【解析】点 关于 的角平分线PQ的对称点P在直线 的延长线上,故 ,
又OQ是 的中位线,故 ,点Q的轨迹是以原点为圆心,a为半径的圆,则点Q的轨迹方程
为 .
【解题方法总结】
常见考题中,会让我们利用圆锥曲线的定义求解点P的轨迹方程,这时候要注意把动点P和满足焦点
标志的定点连起来做判断.焦点往往有以下的特征:(1)关于坐标轴对称的点;(2)标记为F的点;
(3)圆心;(4)题上提到的定点等等.当看到满足以上的标志的时候要想到曲线的定义,把曲线和满足
焦点特征的点连起来结合曲线定义判断.注意:在求解轨迹方程的题中,要注意x和y的取值范围.
题型九:双曲线的渐近线
例25.(2023·山东潍坊·统考模拟预测)若双曲线 的离心率为 ,则其渐近线方程为
.
【答案】
【解析】 , ,即 , ,
双曲线方程为 , 渐近线方程为 .
故答案为:
例26.(2023·上海徐汇·高三上海市徐汇中学校考期中)双曲线 两条渐近线的夹角大小是
【答案】60°/
【解析】双曲线 的两条渐近线的方程为 ,由直线 的斜率为 ,可得倾斜角为 ,
的斜率为 ,可得倾斜角为 ,
所以两条渐近线的夹角的大小为 ,
故答案为: .
例27.(2023·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测)已知 为双曲线 上一点,以 为切点
的切线为 ,直线 与双曲线 的两条渐近线分别交于点 ,则 ( 为坐标原点)的面积为
.
【答案】
【解析】双曲线 的渐近线为 ,直线 与双曲线 的两条渐近线分别交于点 ,
显然直线 不垂直于y轴,设直线 , ,
由 得点 的纵坐标 ,由 得点 的纵坐标 ,
由 消去x得 ,
于是 ,化简得 ,
直线 与x轴交点的横坐标为 ,
所以 的面积 .
故答案为:
变式98.(2023·湖南·高三校联考阶段练习)已知 为双曲线 的左、右焦点,过 作直线 的垂线分别交双曲线的左、右两支于 两点(如图).若 构成以 为顶角的等腰
三角形,则双曲线的渐近线方程为 .
【答案】
【解析】由题意可得 ,由双曲线的定义及点 在右支上,
,
又点 在左支上,则 ,则 ,
在 中,由余弦定理可得 ,
而 与渐近线 垂直,于是 ,即 ,从而得 ,
所以 ,即 ,化简得 ,解得 ,
所以双曲线的渐近线方程为 .
故答案为:
变式99.(2023·全国·高三专题练习)已知函数 点M、N是函数 图象上不同的两
个点,则 ( 为坐标原点)的取值范围是 .
【答案】
【解析】当 时, ,求导得 ,即函数 在 上单调递增,
当 时,由 ,得 ,于是函数 的图
象是焦点在y轴上的双曲线在第二象限的部分, 是其渐近线,如图,令过原点的直线与曲线 相切的切点为 ,则 ,
整理得 ,令 , ,函数 在 上单调递增,
而 ,因此当且仅当 时, ,则 的解为 ,
即过原点的直线与曲线 相切的切点为 ,切线方程为 ,设其倾斜角为 ,有
,
因为点M、N是函数 图象上不同的两个点,则 ,
而正切函数 在 上单调递增,因此 ,
又 ,
所以 的取值范围是 .
故答案为:
变式100.(2023·山东泰安·统考模拟预测)已知双曲线 的左右焦点分别为 ,过
作渐近线的垂线交双曲线的左支于点 ,已知 ,则双曲线的渐近线方程为 .
【答案】
【解析】依题意, , ,则 ,令双曲线半焦距为c,
双曲线 的渐近线方程为 ,则点 到渐近线的距离 ,有
,
在 中,由余弦定理 ,得 ,整理得 ,即 ,解得 ,
所以双曲线的渐近线方程为 .
故答案为:
变式101.(2023·重庆万州·统考模拟预测)已知双曲线C: 的左、右焦点分别为 ,
,P是C在第一象限上的一点,且直线 的斜率为 , 的平分线交x轴于点A,点B满足
, ,则双曲线C的渐近线方程为 .
【答案】
【解析】过 作 ,
由点 满足 ,
则 在 方向上的投影与 在 方向上的投影长度相等,
即 ,则 ,
即 ,即 为 的平分线,
则 为 的内心,
连接 ,又点 满足 ,
,
,
又 ,则 ,
又 直线 的斜率为 , ,在 中结合余弦定理
,
可得 ,
化简得 ,则 ,
即 ,即双曲线 的渐近线方程为 .
故答案为: .
【解题方法总结】
掌握双曲线方程与其渐近线方程的互求;由双曲线方程容易求得渐近线方程;反之,由渐近线方程可
得出a, b 的关系式,为求双曲线方程提供了一个条件.另外,焦点到渐近线的距离为虚半轴长 b .
题型十:共焦点的椭圆与双曲线
例28.(2023·河南南阳·南阳中学校考三模)已知椭圆 与双曲线 共焦点,双曲线 实轴的两顶点将椭
圆 的长轴三等分,两曲线的交点与两焦点共圆,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设椭圆 的标准方程为 ,
双曲线 的标准方程为 ,设 ,
因为双曲线 实轴的两顶点将椭圆 的长轴三等分,则 ,
设椭圆 与双曲线 的公共焦点为 、 ,且 、 为两曲线的左、右焦点,
设椭圆 与双曲线 在第一象限的交点为 ,在第三象限的交点为 ,则 ,解得 ,
由对称性可知 、 的中点均为原点 ,所以,四边形 为平行四边形,
因为 、 、 、 四点共圆,则有 ,故 ,
由勾股定理可得 ,即 ,即 ,
即 ,故椭圆 的离心率为 .
故选:C.
例29.(2023·全国·高三专题练习)椭圆与双曲线共焦点 , ,它们在第一象限的交点为 ,设
,椭圆与双曲线的离心率分别为 , ,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设椭圆的长轴长为 ,双曲线的实轴长为 ,交点 到两焦点的距离分别为 ,
焦距为 ,利用余弦定理得到 ,再根据椭圆和双曲线的定义,得到 ,
代入求解.设椭圆的长轴长为 ,双曲线的实轴长为 ,
交点 到两焦点的距离分别为 ,焦距为 ,
则 ,
又 , ,故 , ,所以 ,
化简得 ,
即 .
故选:B
例30.(2023·全国·高二专题练习)已知F是椭圆 : ( )的右焦点,A为椭圆
的下顶点,双曲线 : ( , )与椭圆 共焦点,若直线 与双曲线 的一条渐近
线平行, , 的离心率分别为 , ,则 的最小值为 .
【答案】
【解析】设 的半焦距为c( ),则 ,又 ,
所以 ,又直线 与 的一条渐近线平行,
所以 ,所以 ,
所以 ,
所以 ,
所以 ,
又 ,
当且仅当 ,即 , 时等号成立,
即 的最小值为 .
故答案为:
变式102.(2023·陕西宝鸡·高二统考期末)已知双曲线与椭圆 共焦点,它们的离心率之和为
,则双曲线方程为 .
【答案】【解析】先由椭圆方程求出椭圆的离心率以及 ,再结合双曲线的离心率得出双曲线方程.椭圆
的
双曲线的离心率
由题意可知 ,解得
故双曲线方程为
故答案为:
【解题方法总结】
椭圆离心率 与双曲线离心率 必定满足的关系式为: .
1.(2023•甲卷)已知双曲线 的离心率为 ,其中一条渐近线与圆
交于 , 两点,则
A. B. C. D.
【答案】
【解析】双曲线 的离心率为 ,
可得 ,所以 ,
所以双曲线的渐近线方程为: ,一条渐近线与圆 交于 , 两点,圆的圆心 ,半径为1,
圆的圆心到直线 的距离为: ,
所以 .
故选: .
2.(2023•天津)双曲线 的左、右焦点分别为 , .过 作其中一条渐近线的
垂线,垂足为 .已知 ,直线 的斜率为 ,则双曲线的方程为
A. B. C. D.
【答案】
【解析】因为过 作一条渐近线 的垂线,垂足为 ,
则 ,
所以 ①,
联立 ,可得 , ,即 , ,
因为直线 的斜率 ,
整理得 ②,
①②联立得, , ,
故双曲线方程为 .
故选: .
3.(2021•甲卷)已知 , 是双曲线 的两个焦点, 为 上一点,且 , ,
则 的离心率为
A. B. C. D.
【答案】【解析】设 , ,
则根据题意及余弦定理可得:
,解得 ,
所求离心率为 .
故选: .