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解密21 双曲线
【考点解密】
1.双曲线的概念
平面内与两个定点F ,F 的距离的差的绝对值等于常数(小于|FF|)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做双曲
1 2 1 2
线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.
集合P={M|||MF |-|MF ||=2a},|FF|=2c>2a,其中a,c为常数且a>0,c>0.
1 2 1 2
2.双曲线的标准方程和几何性质
-=1 -=1
标准方程
(a>0,b>0) (a>0,b>0)
图形
范围 x≥a或x≤-a,y∈R x∈R,y≤-a或y≥a
对称性 对称轴:坐标轴 对称中心:原点
顶点 A(-a,0),A(a,0) A(0,-a),A(0,a)
1 2 1 2
性 渐近线 y=±x y=±x
质 离心率 e=,e∈(1,+∞),其中c=
线段AA 叫做双曲线的实轴,它的长|AA|=2a,线段
1 2 1 2
实虚轴 BB 叫做双曲线的虚轴,它的长|BB|=2b;a叫做双曲
1 2 1 2
线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长
a,b,c
c2=a2+b2 (c>a>0,c>b>0)
的关系
【方法技巧】
1. 离心率的求解在圆锥曲线的考查中是一个重点也是难点,一般求离心率有以下几种情况:
① 直接求出 ,从而求出 ;
② 构造 的齐次式,求出 ;
③ 采用离心率的定义以及圆锥曲线的定义来求解;④ 根据圆锥曲线的统一定义求解.
2.轨迹问题一般方法有三种:定义法,相关点法.
定义法:(1)判断动点的运动轨迹是否满足某种曲线的定义;
(2)设标准方程,求方程中的基本量
(3)求轨迹方程
相关点法:(1)分析题目:与动点 相关的点 在已知曲线上;
(2)寻求关系式, , ;
(3)将 , 代入已知曲线方程;
(4)整理关于 , 的关系式得到 M的轨迹方程
【核心题型】
题型一:待定系数法求双曲线方程
1.(2023春·贵州·高三校联考)已知双曲线 的焦点为 , ,过 的直线 与 的左支相交于
两点,过 的直线 与 的右支相交于 , 两点,若四边形 为平行四边形,以 为直径的圆过 ,
,则 的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设 ,连接 ,则有 , , ,
,在直角三角形 中,由 可得 ,在直角三角形 中,
由 可得 ,再结合 ,即可求得答案.
【详解】解:设 ,则 ,由双曲线的对称性和平行四边形的对称性可知: ,
连接 ,则有 , ,
由于 在以 为直径的圆周上,
∴ ,
∵ 为平行四边形,
∥ ,
∴ ,
在直角三角形 中, ,
即 ,
解得 ,
所以 , ;
在直角三角形 中, ,
即 ,得 ,
又因为 ,
所以 , ,
所以双曲线的方程为 .
故选:D.
2.(2022秋·天津滨海新·高三天津市滨海新区塘沽第一中学校考期末)已知双曲线 ( , )的两条渐近线均和圆 : 相切,且双曲线的右焦点为圆 的圆心,则该双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据条件转化为关于 的方程组,即可求解.
【详解】圆 ,整理为 ,圆心 ,半径 ,双曲线的渐近线方程
,
由题意可知, ,解得: ,
所以双曲线的方程为 .
故选:C
3.(2022秋·贵州贵阳·高二校联考阶段练习)已知双曲线 ,以原点为圆心,双曲线的实半轴长
为半径的圆与双曲线的两条渐近线相交于A、B、C、D四点,四边形ABCD的面积为2b,则双曲线方程为
( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】不妨设A在第一象限,由条件可设 , ,根据双曲线的对称性及条件可得 ,代入圆的方程
,可求 ,由此确定双曲线方程.【详解】以原点为圆心,双曲线的实半轴长为半径长的圆的方程为 ,双曲线的两条渐近线方程为
,
不妨设A在第一象限,则 , ,∵四边形ABCD的面积为2b,
∴由对称性可得 ,又 ,
∴ ,
将 代入 ,可得 ,∴ ,
∴双曲线的方程为 1,
故选:D.
题型二:相同渐进性求双曲线方程
4.(2023·全国·高三专题练习)已知双曲线C的渐近线方程为 ,且焦距为10,则双曲线C的标准方程
是( )
A. B.
C. 或 D. 或
【答案】C
【分析】根据共渐近线 的双曲线的设法 ,结合题意分析求解.
【详解】渐近线方程为 的双曲线为 ,即 ,故 ,故 ,
故选:C.
5.(2020·河南·高三校联考阶段练习)已知双曲线 与 的渐近线相同,则曲线 的
方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A【解析】先求得 的渐近线,然后根据 的渐近线相同列方程,解方程求得 的值.
【详解】 的渐近线方程为 , 的渐近线方程为 ,所以 ,即 ,
∴ .
故选:A
【点睛】本小题主要考查同双曲线渐近线有关计算,属于基础题.
6.(2018秋·安徽池州·高三统考期末)双曲线 上一点 关于一条渐近线 的对称
点恰为左焦点 ,则该双曲线的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据双曲线的渐近线方程可设双曲线方程,代入点 ,即可求解.
【详解】因为双曲线 一条渐近线为 ,所以可设双曲线的方程为 ,因
为 在双曲线上,将 代入得 ,可得双曲线方程为 .
故选:C.
题型三:直接法求离心率
7.(2023·陕西榆林·统考二模)已知双曲线 : ( )的左、右焦点分别是 , , 是双曲线
上的一点,且 ,若 ,则双曲线 的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据双曲线定义联立方程组求出 , ,再根据勾股定理求出 ,进一步计算得出结果.【详解】不妨设 在双曲线 的右支上,由题意可得 ,
根据双曲线定义 ,又 ,
所以 , .
因为 ,所以 ,
则 ,故双曲线 的离心率 .
故选:B.
8.(2023·河南·统考模拟预测)已知双曲线 的左、右焦点分别为 , , 是双曲线
的一条渐近线上的点,且线段 的中点 在另一条渐近线上.若 ,则双曲线 的离心率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】A
【分析】由中位线可知 ,即可得出一条渐近线的斜率,据此得出离心率.
【详解】因为 分别是 的中点,
所以 ,又 ,
所以 ,即 ,
所以 ,故 .
故选:A
9.(2023·新疆·统考一模)已知 为双曲线 的左焦点,过点 的直线与圆
交于 两点( 在 之间),与双曲线 在第一象限的交点为 为坐标原点,若
,则双曲线 的离心率为( )A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据圆的几何性质,勾股定理,双曲线的几何性质,化归转化思想,画出图形分析即可求解.
【详解】依题意,可得如图所示:
设双曲线的右焦点为 ,
因为圆 ,所以半径 ,
过圆心 作弦 的垂线,垂足为 ,则 为 的中点,
又 ,所以 为 的中点,又 为 的中点,
所以 且 ,又 ,所以 ,
因为 ,所以 ,所以 ,
又因为 , ,
所以 ,
所以双曲线的离心率为: .
故选:D.
【点睛】本题考查了圆的几何性质垂径定理,勾股定理,双曲线定义的运用,双曲线离心率的求法,解题过程中
出现中点时可优先考虑中位线的性质,化归转化的过程中要充分考虑相关图形的性质.
题型四:构造齐次方程求离心率10.(2023·内蒙古呼和浩特·统考一模)过双曲线 ( , )的左焦点 作圆
的切线,切点为 ,直线 交双曲线右支于点 ,若 ,则双曲线的离心率为
( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先确定 为 的中点,所以 为△ 的中位线,进而得到 , , ,
切圆 于 ,可得 ,由勾股定理得出关于 , 的关系式,最后即可求得离心率.
【详解】如图,
, 为 的中点,
为 的中点,
为△ 的中位线,
, ,
切圆 于,
, ,
由勾股定理
,
.
故选:A.
11.(2023·河南开封·开封高中校考模拟预测)设 分别是双曲线 的左、右焦点,过 作
的一条渐近线的垂线,垂足为 ,若 ,则 的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由双曲线的方程可得两焦点的坐标及渐近钱的方程,由题意求出 的方程,与渐近线联立求出P的坐
标,进而求出 的值,由点到直线的距离公式,求 的值,由由 求出a,c的关系,进而求出
离心率.
【详解】由双曲线的方程可得双曲线渐近线方程: ,右焦点 ,
到渐近线的距离 ,
由渐近线的对称性,设渐近线为 ,①
则直线 方程为∶ ②,
由①②可得 , 则 ,
左焦点 ,所以 ,由 ,有 ,得 ,
即 , ,则 的离心率为
故选∶C·
12.(2023·河南洛阳·洛阳市第三中学校联考一模)已知双曲线 的左、右焦点分别为 , ,
A是双曲线C的左顶点,以 为直径的圆与双曲线C的一条渐近线交于P,Q两点,且 ,则双曲
线C的离心率为( )
A. B. C. D.2
【答案】C
【分析】方法一:根据已知条件分别表示出点A、P、Q的坐标,代入 可得b与a的关系式,再由
及离心率公式可求得结果.
方法二:运用极化恒等式及向量的加法、减法法则计算可得结果.
【详解】方法一:依题意,易得以 为直径的圆的方程为 .
又由双曲线 ,易得双曲线C的渐近线方程为 .
当 时,如图,设 ,则 .
联立 ,解得 或 ,所以 , .
又因为 ,所以 轴.所以 , .所以 ,所以 .
因为 ,所以 .
同理,当 时,亦可得 .
故双曲线C的离心率为 .
故选:C.
方法二(极化恒等式):易得坐标原点O为线段PQ的中点,且 ,
所以 ,所以 ,所以 .
故选:C.
题型五:渐进性的综合问题
13.(2023·宁夏银川·六盘山高级中学校考一模)已知双曲线 ,直线 过双曲线 的右焦
点且斜率为 ,直线 与双曲线 的两条渐近线分别交于 两点( 点在 轴下方),且 ,则 的离
心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由斜率关系可以确定 与渐近线垂直,从而建立直角三角形,然后利用两渐近线与 轴的夹角相等,得出直角
三角形三边的长,从而找到 的齐次式,进而求离心率.
【详解】如图所示,因为 , ,
所以 ,所以 ,垂足为 ;
易求得焦点到渐近线的距离为
所以 ,
所以 ;
由角平分线定理可得 ,
所以 ,所以
在 中, ;
所以 .
故选:D.
14.(2021·陕西榆林·陕西省神木中学校考模拟预测)已知双曲线 的左、右焦点分别为
、 ,点 在双曲线 的右支上,且 ,双曲线 的一条渐近线方程为 ,则 的最大值为
( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据三角形两边之和大于第三边, 、 和 共线时取等号,列出 的不等式即可.【详解】 , ,
.
即 的最大值为
故选:A.
15.(2023春·四川成都·高三树德中学校考开学考试)已知双曲线 的右焦点为F,两条渐近
线分别为 ,过F且与 平行的直线与双曲线C及直线 依次交于点B,D,点B恰好平分线段 ,则双曲线C
的离心率为( )
A. B. C. D.2
【答案】B
【分析】数形结合,设 ,分别联立直线 与双曲线 ,直线 与直线 可分别
解得点 的纵坐标,再根据点 是 中点,由中点坐标公式即可解得 关系,从而可得双曲线C的离心率.
【详解】双曲线 的渐近线方程为 ,
设 ,如图,直线 与双曲线 联立方程组 ,解得:
,即 ,
点 的纵坐标为 ,
直线 与直线 联立方程组 ,可得 ,
点 的纵坐标为 ,
由于点 是 中点,由中点坐标公式可得 ,
, ,
即 .
故选:B.
题型六:利用自变量求离心率范围问题
16.(2023春·浙江温州·高三统考开学考试)直线l与双曲线 的左,右两支分别交于点A,B,
与双曲线的两条渐近线分别交于点C,D(A,C,D,B从左到右依次排列),若 ,且 , ,
成等差数列,则双曲线的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先设直线方程及四个点,联立后分别求出两根和和两根积,再应用 , , 成等差数列,列
式求解即可【详解】设 直线 ,
联立 ,可得 ,则 ①
联立 ,可得 ,则 ②
因为 ,所以 ,所以 ③
因为 ,所以 ,所以 ,即得 ④
因为 ,所以 中点为 的中点,所以 ,
因为 成等差数列,所以 ,又因为A,C,D,B从左到右依次排列,所以
,
所以 ,代入①②③有 ,
因为 且 ,又因为 ,则 所以 ,所以 ,即
综上,
故选:D.
17.(2022·全国·高三专题练习)已知点 为双曲线 的右焦点,直线 ,
与双曲线 交于 , 两点,若 ,则该双曲线的离心率的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B【分析】不妨设 在第一象限,根据 ,可设 .把点 的坐标代入双曲线方程可得出
,利用求根公式即可解出 .结合 ,可求出 ,从而可求出答案.
【详解】不妨设 在第一象限,因为 ,所以设 , 为锐角,
代入双曲线方程可得: ,即 ,
化简可得 ,即 ,
因为 ,所以解得 ,
因为直线 , ,所以 ,即 ,
所以 ,所以 ,所以 .
故选: .
18.(2020·全国·高三专题练习)双曲线 上一点A关于原点的对称点为B,F为其右焦点,若
AF⊥BF,设∠ABF=θ,且 ,则该双曲线的离心率的取值范围为( )
A.(1, +1] B.
C. D.[ ,+∞)
【答案】A
【解析】记双曲线 的左焦点为 ,连接 , ,由双曲线的对称性、定义及已知可得 ,
得到 ,再由 的范围得答案.【详解】记双曲线 的左焦点为 ,连接 , ,
因为AF⊥BF,A关于原点的对称点为B,由双曲线的对称性可知,
, ,,四边形 为矩形,
有 , ,又∠ABF=θ,
可得 ,
则 .
由 ,得 ,
所以得 ,
可得
则 ,
即 ,
故选:A.
题型七:双曲线的综合问题
19.(2023·广东江门·统考一模)已知M是平面直角坐标系内的一个动点,直线 与直线 垂直,A为垂足且
位于第一象限,直线 与直线 垂直,B为垂足且位于第四象限,四边形 (O为原点)的面积为8,
动点M的轨迹为C.
(1)求轨迹C的方程;(2)已知 是轨迹C上一点,直线l交轨迹C于P,Q两点,直线 , 的斜率之和为1, ,求
的面积.
【答案】(1) ( )
(2)
【分析】(1)设动点 ,由题意知 , ,由题意 ,化简可
得轨迹C的方程;
(2)设直线 的倾斜角为 ,斜率为k,直线 倾斜角为 ,则 斜率为 , , ,由过
点T直线与曲线C有两个交点确定 的范围,由 ,解得 ,从而可得直线 、 的
方程,与曲线C的方程联立解得 的坐标,求出 及点Q到直线 的距离 ,即可求出 的面积.
【详解】(1)设动点 ,由题意知M只能在直线 与直线 所夹的范围内活动.
, ,
动点 在 右侧,有 ,同理有 ,
∵四边形 的面积为8,∴ ,即 ,
所以所求轨迹C方程为 ( ).
(2)如图,设直线 的倾斜角为 ,斜率为k,直线 倾斜角为 ,则 斜率为 ,, , 在曲线C上,过点T直线与曲线C有两个交点,
则 或 ,同时 或 ,解得 或 .
,解得 或 (舍去).
时,直线 的方程为 ,
联立 ,消y得: ,则 或 ,得 .
直线 的方程为 ,
联立 ,消y得: ,则 或 ,得 ,
,
点Q到直线 的距离 ,
.
方法二: ,
,
,则 ,.
20.(2023·山西晋中·统考二模)已知双曲线C: 的离心率为 ,点 在双曲线上.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若A,B为双曲线的左、右顶点, ,若MA与C的另一交点为P,MB与C的另一交点为Q(P与A,Q
与B均不重合)求证:直线PQ过定点,并求出定点坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定点坐标为
【分析】(1)把点 代入双曲线的标准方程 ,结合其离心率 来联立方程求解
即可;
(2)根据题意当 时,设出直线 方程为 ,并设交点 , ,联立直线与曲线的方程,
利用韦达定理可得 , ,从而由题意 推出直线PQ恒过定点 ,最后检验当 时,也
符合题意即可.
【详解】(1)由题意可知 ,解得 ,
故双曲线C的方程为 .
(2)证明:①A,B为双曲线 的左、右顶点, ,又
当 时,可得, , ,又点P在双曲线 上,∴ ,
∴ .
设 , , : ,与双曲线C的方程联立得 ,
, , ,
,
解得 ,此时满足 ,
∴直线PQ恒过点 .
②当 时,P与B重合,Q与A重合,此时直线PQ的方程为 .
综上,直线PQ恒过点 .
21.(2023·安徽安庆·校考一模)在直角坐标平面中, 的两个顶点的坐标分别为
,两动点 满足 ,向量 与
共线.
(1)求 的顶点 的轨迹方程;
(2)若过点 的直线与(1)的轨迹相交于 两点,求 的取值范围.
(3)若 为 点的轨迹在第一象限内的任意一点,则是否存在常数 ,使得恒成立?若存在,求出 的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在 ;理由见解析
【分析】(1)设 ,由 知 ,由 且向量 与 共线,知 在边
的中垂线上,由此能求出 的顶点 的轨迹方程;
(2)设 ,过点 的直线方程为 ,代入双曲线方程,得 ,
再由根的判别式和韦达定理即可求出 的取值范围;
(3)通过由特殊到一般的方法进行求解.
【详解】(1)设 ,由 知,
是 的重心, .
且向量 与 共线, 在边 的中垂线上,
,
又 ,
化简得 ,
即所求的轨迹方程是 .
(2)设 ,过点 的直线方程为 ,
代入 得 ,,
且 ,解得 .
,则 或 ,
,
则 的取值范围是 .
(3)设 ,则 ,即 .
当 轴时, ,
即 ,故猜想 .
当 不垂直 轴时, ,
.
又 与 同在 内,
.
故存在 ,使 恒成立.
【高考必刷】
一、单选题22.(2023·陕西商洛·统考一模)已知双曲线 的左顶点为A,右焦点为F,点M在双曲线C
上,且 , ,则双曲线C的离心率为( )
A.2 B.3 C. D.
【答案】B
【分析】由题设求得 , ,结合已知数量关系及双曲线参数关系得到齐次方程,即可求离心率.
【详解】因为 ,又 ,则 ,故 ,即 ,
所以 ,又 ,且 ,
所以 ,从而 ,解得 或 (舍).
故选:B
23.(2023·河南焦作·统考模拟预测)设双曲线 的右焦点为 , ,若直线 与
的右支交于 , 两点,且 为 的重心,则直线 斜率的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据重心性质得出 中点 的坐标,根据直线 与 的右支交于 两点可知点 在右支内部,
将 的坐标代入双曲线中建立不等式,即可得离心率的范围,根据点差法可得直线 的斜率与 之间等式关系,
由 不共线建立不等式,解出离心率具体范围,根据离心率的范围及直线 的斜率与 之间等式关系,
即可得斜率的取值范围,解出即可.
【详解】设 为 的中点,根据重心性质可得 ,
因为 ,则 ,
因为直线 与 的右支交于 两点,所以点 在双曲线右支内部,故有 ,解得 ,
当直线 斜率不存在时, 的中点 在 轴上,
故 三点不共线,不符合题意舍,
设直线 斜率为 ,设 ,
所以 , ,
因为 在双曲线上,所以 ,
两式相减可得: ,
即 ,
即有 成立,
即有 ,因为 不共线,
即 ,即 ,即 ,
所以 的离心率的取值范围为 ,
因为
,
因为 ,即 ,
所以 ,所以 .
故选:C
【点睛】思路点睛:该题考查直线与圆锥曲线的综合问题,属于难题,关于圆锥曲线中弦中点和直线斜率有关问
题的思路有:
(1)设出点的坐标 ;
(2)根据中点坐标建立等式: , ;
(3)将两点代入圆锥曲线中,再对两式作差,用平方差公式对等式变形;
(4)将 , 及 代入等式中即可得出关系.
24.(2023·山东威海·统考一模)已知双曲线 的左焦点为 ,M为C上一点,M关于原
点的对称点为N,若 ,且 ,则C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由对称性知四边形 为平行四边形,可求得 及 ,在 中,由余弦定理建
立 的关系,从而求得渐近线方程.
【详解】如图所示,不妨设 在左支,
设右焦点为 ,连接 ,由对称性知四边形 为平行四边形,
由 得 ,
由双曲线定义知: ,
所以 ,
因为 ,所以
在 中,由余弦定理得 ,
即 ,
整理得 ,即 ,所以 ,
则C的渐近线方程为 .
故选:D
【点睛】求双曲线的渐近线就是求 与 的关系,通过可通过几何关系或代数式建立关于 的一个齐次等式,
求解 均可得到渐近线方程.几何关系通过用到平面几何中的有关知识建立关系,甚至平面向量、正弦定理、余
弦定理都可以用来建立关系式.
25.(2023·重庆·统考二模) 是双曲线 的左 右焦点,点 为双曲线 右支上一点,
点 在 轴上,满足 ,若 ,则双曲线 的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据向量加法运算法则,结合平行四边形的性质可确定以 为邻边的平行四边形为菱形,得
到 ,结合双曲线定义可求得 ,利用余弦定理可构造 的齐次方程,从而求得离心率.【详解】
设 ,则 ,
是以 为邻边的平行四边形的一条对角线,
又 , 为 的角平分线,
以 为邻边的平行四边形为菱形, ,
由双曲线定义知: , , ,
在 中,由余弦定理得: ,
双曲线 的离心率 .
故选:D.
26.(2023·湖北·统考模拟预测)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
【分析】根据 可知 ,再根据角平分线定理得到 的关系,再根据双曲线定义分别把图中
所有线段用 表示出来,根据边的关系利用余弦定理即可解出离心率.【详解】
因为 ,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 ,
所以 ,即 是等边三角形,
所以 .
在 中,由余弦定理知 ,
即 ,化简得 ,
把①代入上式得 ,所以离心率为 .
故选:A.
27.(2023·江西赣州·统考一模)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
【分析】利用双曲线的定义可以得出 = ,当 三点共线时 最小.
【详解】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.
28.(2023·陕西·西安市西光中学校联考一模)在xOy平面内,双曲线 ( , )的左、右焦点
分别为 , ,过左顶点A且斜率为 的直线与渐近线在第一象限的交点为M,若 ,则该双曲线
的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由 得出 ,进而由斜率公式结合离心率公式求解即可.
【详解】因为 且点M在渐近线上,
由 得 ,则 , ,于是 .
故选:B
29.(2023·河南·校联考模拟预测)设双曲线 的左、右焦点分别为 , ,B为双曲线E上在第一象限内的点,线段 与双曲线E相交于另一点A,AB的中点为M,且 ,若 ,
则双曲线E的离心率为( )
A. B.2 C. D.
【答案】D
【分析】连结连接 、 .设 ,根据双曲线的定义可推得 ,即 .进而在直角三
角形中,根据勾股定理可得 .结合已知条件,即可得出 ,从而得出离心率.
【详解】
如图,连接 、 .
因为M为AB的中点, ,所以 .
设 ,
因为 ,所以 .
又因为 ,所以 ,
则 .
因为M为AB的中点,所以 ,则 .
设 ,在 中, ,
在 中, ,
则 ,整理可得 ,所以 .当 时, ,则 ,
所以离心率为 .
故选:D.
二、多选题
30.(2023·湖南·模拟预测)已知O为坐标原点, , 分别是双曲线E: 的左、右焦点,
P是双曲线E的右支上一点,若 ,双曲线E的离心率为 ,则下列结论正确的是( )
A.双曲线E的标准方程为
B.双曲线E的渐近线方程为
C.点P到两条渐近线的距离之积为
D.若直线 与双曲线E的另一支交于点M,点N为PM的中点,则
【答案】ACD
【分析】根据双曲线定义及离心率求出 得到双曲线的标准方程,即可求出渐近线方程判断AB,再由点到渐近
线的距离判断C,点差法可判断D.
【详解】根据双曲线的定义得, ,故 ,由 ,得 ,
所以 ,所以双曲线E的标准方程为 ,渐近线方程为 ,即 ,所以A正确,
B不正确;
设 ,则点P到两条渐近线的距离之积为 ,所以C正确;
设 , ,因为P,M在双曲线E上,所 ①, ②,①-②并整理得, ,即 ,所以 ,所以D正确.
故选:ACD.
31.(2023·全国·高三专题练习)已知双曲线 和圆 ,则( )
A.双曲线 的离心率为
B.双曲线 的渐近线方程为
C.当 时,双曲线 与圆 没有公共点
D.当 时,双曲线 与圆 恰有两个公共点
【答案】ACD
【分析】根据双曲线方程求出离心率与渐近线方程,即可判断A、B,求出圆心到渐近线的距离,即可判断C,设
双曲线 上的点 的坐标为 ,表示出 的距离,即可得到圆心 到双曲线 上的点的距离的最小值,从而
判断D.
【详解】解:由已知得 , ,则 ,所以双曲线 的离心率 ,故选项A正确;
双曲线 的渐近线方程为 ,即 ,故选项B错误;
因为圆心 到双曲线 的渐近线的距离 ,
所以当 时,圆 与双曲线 的渐近线相切,此时双曲线 与圆 没有公共点,故选项C正确;
设双曲线 上的点 的坐标为 , ,则圆心 到点 的距离为
,当且仅当 时取等号,
所以圆心 到双曲线 上的点的距离的最小值为 ,且双曲线 上只有两个点到圆心 的距离为 ,
所以当 时,双曲线 与圆 恰有两个公共点,故选项D正确.故选:ACD
32.(2023·全国·高三专题练习)已知 , 分别为双曲线C: ( , )的左、右焦点, 的
一条渐近线 的方程为 ,且 到 的距离为 ,点 为 在第一象限上的点,点 的坐标为 , 为
的平分线 则下列正确的是( )
A.双曲线的方程为 B.
C. D.点 到 轴的距离为
【答案】ACD
【分析】由 到 的距离为 以及渐近线方程为 可求得 ,即可得出方程,判断A;由
可求出判断B;结合双曲线定义可求得 ,求出 ,即可求出 ,判
断C;利用等面积法可求得点 到 轴的距离,判断D.
【详解】 到 的距离为 , ,解得 ,
又渐近线方程为 ,则 ,结合 可解得 , ,
则双曲线的方程为 ,故A正确;
为 的平分线, ,故B错误;
由双曲线定义可得 ,则可得 , ,
则在 中, ,则 ,
则 ,即 ,故C正确;
在 中, ,
设点 到 轴的距离为d,则 ,
即 ,解得 ,故D正确.
故选:ACD.
【点睛】关键点点睛:是根据已知求出双曲线方程,结合双曲线的定义求得焦点三角形的各边长.
33.(2023·山东菏泽·统考一模)已知双曲线 的左、右焦点分别为 、 ,过点 的直线 与双
曲线 的左、右两支分别交于 、 两点,下列命题正确的有( )
A.当点 为线段 的中点时,直线 的斜率为
B.若 ,则
C.
D.若直线 的斜率为 ,且 ,则
【答案】BCD
【分析】对于A选项,设 ,代入双曲线,用点差法即可判断;对于B选项,设 ,表示出
和 ,得出 ,再结合 即可得
出结论;对于C选项,设 ,其中 ,由双曲线方程,得出 ,利用两点之间距离公式,分别表示出 和 ,通过做差即可得出结论;对于D选项,根据双曲线的定义,得出
,再证出点 与点 关于直线 对称,则 ,即可得出结论.
【详解】选项A:
设 ,代入双曲线得,
,两式相减得,
,
∵点 为线段 的中点,
∴ , ,
即 , ,
∴ ,
,故A错误;
选项B:
设 ,
, ,
,
,
又 ,,故B正确;
选项C:
设 ,其中 ,
则 ,即 ,
,
,
,
,
,
,故C正确;
选项D:
, ,
, ,
,
∵直线 的斜率为 即 ,且过点 ,
∴直线 的方程为: ,
又∵ , ,
,
即 ,又∵点 到直线 的距离: ,
点 到直线 的距离: ,
即 ,
∴点 与点 关于直线 对称,
,
,故D正确;
故选:BCD.
【点睛】结论点睛:本题涉及到双曲线中的有关结论:
(1)若点 是双曲线 上一条弦 的中点,则直线 的斜率 ;
(2)若双曲线上有两点 、 ,且位于不同两支,则 .
三、填空题
34.(2023·内蒙古呼和浩特·统考一模)抛物线 的焦点与双曲线 的右焦点的连线
交 于第一象限的点M,若 在点M处的切线平行于 的一条渐近线,则 __________.
【答案】 ##【分析】求出抛物线的焦点与双曲线的右焦点及渐近线方程,设 ,由导数求得点 处切线的斜率,得出
的关系,再根据三点共线的斜率性质构造方程即可得解.
【详解】抛物线 的焦点的坐标为 ,且 ;
双曲线 的右焦点的坐标为 ,渐近线方程为 ,
由题意可知, 在点M处的切线平行的渐近线应为 ,
设 ,则 ,得 ,
又点 共线,即点 共线,
所以 ,解得 ,所以 .
故答案为: .
35.(2023·辽宁·校联考一模)过双曲线 焦点 的直线与 的两条渐近线的交点分分别
为M、N,当 时, .则 的离心率为______.
【答案】
【分析】依题意, 垂直于渐近线,结合图形在直角三角形利用三角函数构造 齐次式求 的离心率.
【详解】解法1:双曲线的焦点 到渐近线 的距离为 ,
因为 ,所以 垂直于渐近线,如图所示,则 , , ,所以 的离心率 .
因为 ,所以, .
过作另一条渐近线的垂线,垂足为 ,则 ,在直角 中, .
因为 ,因为 ,所以 .
因此 的离心率为 .
解法2:因为 ,所以 垂直于渐近线,则 , ,
因为 ,所以 ,
在 中, ,在 中, ,
,
,可得 ,则有 ,即 ,
所以C的离心率 .
故答案为: .
【点睛】思路点睛:由焦点到渐近线的距离为 ,可得 垂直于渐近线,这是本题的着手点,数形结合在直角三
角形中利用三角函数构造 齐次式可求 的离心率.36.(2023·山东泰安·统考一模)已知双曲线C: 的右顶点为A,以A为圆心,b为半径的
圆与双曲线C的一条渐近线交于M,N两点,若 ,则以 (e为双曲线C的离心率)为焦点的抛物
线的标准方程为___________.
【答案】
【分析】根据已知条件求得双曲线的离心率,也即求得 ,从而求得抛物线的标准方程.
【详解】依题意, ,双曲线的一条渐近线方程为 ,
依题意,三角形 是边长为 的等边三角形,
所以 到 的距离是 ,
即 ,
所以对于抛物线 ,有 ,
所以抛物线方程为 .
故答案为:
37.(2023·浙江嘉兴·统考模拟预测)已知双曲线 的左、右焦点为 , ,过 的直线分别
交两条渐近线于 , 两点,若 且 ,则 的离心率为______.
【答案】2
【分析】设直线 的方程为 ,通过联立方程组的方法求得 的坐标,进而求得 中点 的坐标.对
进行分类讨论,由 化简求得双曲线 的离心率.【详解】设直线 的方程为 ,由 得 ,
同理可得 ,所以 的中点
因为 ,所以
(1)当 时, 轴,此时 , ,
又由 得 ,即
所以 ,这与 矛盾,不合题意,所以
(2)当 时,则 ,即 ,
则 ,即 ,
又由 得
,
化简得 ,所以 ,所以 .
由(1)(2)可知,双曲线的离心率为2.
故答案为:2
【点睛】求解直线和直线、直线和圆锥曲线的交点的问题,可通过联立方程组来进行求解.求解双曲线的离心率问
题,有两个思路,一个是求得 ,从而求得双曲线的离心率;另一个是求得 或 的关系式,由此来求得双
曲线的离心率.四、解答题(共0分)
38.(2023·全国·高三专题练习)已知双曲线C: 的离心率为e,点 在C上, , 分
别为C的左、右顶点,C的右焦点F到渐近线的距离为 ,过点F的直线l与C交于A,B两点(异于顶点),直
线 , 分别与y轴交于点M,N.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)当 时,求以MN为直径的圆的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由条件列关于 的方程,解方程求 可得双曲线方程;
(2)设设直线l的方程为 ,联立方程组结合设而不求法表示条件,求出点 的坐标,再求以MN为直径
的圆的方程.
【详解】(1)设双曲线的半焦距为 ,则右焦点 的坐标为 ,
∵点 在双曲线C上,
∴ ①,
由已知右焦点 到渐近线的距离 ②.
③,
由①②③得 , ,
∴双曲线C的标准方程为 .(2)由(1)知 ,
过点 的斜率为0的直线为 ,
与双曲线 的交点为 ,与已知矛盾,
故可设直线l: ,
联立方程得 ,消去x并整理得 ,
由已知 ,
方程 的判别式
,
设 , ,
则 ,
因此 .
设 , ,
易知直线 的方程为 ,
令 ,得 ,
直线 的方程为 ,
令 ,得 ,则
,
∴ .
∵ ,∴ .
当 时, ,
以MN为直径的圆的方程为 ,即 ;
当 时, ,
以MN为直径的圆的方程为 ,即 .
故以MN为直径的圆的方程为 .
【点睛】解决直线与双曲线的综合问题,一般利用设而不求法解决,解决过程中需注意直线的斜率是否存在,是
否为0.
39.(2023·湖南邵阳·统考二模)已知双曲线 的右顶点为 ,左焦点 到其渐近
线 的距离为2,斜率为 的直线 交双曲线 于A,B两点,且 .
(1)求双曲线 的方程;
(2)过点 的直线 与双曲线 交于P,Q两点,直线 , 分别与直线 相交于 , 两点,试问:
以线段 为直径的圆是否过定点?若过定点,求出定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)以线段 为直径的圆过定点 和 .
【分析】(1)根据点到直线的距离公式即可求解 ,进而联立直线与双曲线方程,根据弦长公式即可求解
,(2)联立直线与曲线的方程得韦达定理,根据圆的对称性可判断若有定点则在 轴上,进而根据垂直关系得向量
的坐标运算,即可求解.
【详解】(1)∵双曲线 的左焦点 到双曲线 的一条渐近线 的距离为 ,而
,∴ .
∴双曲线 的方程为 .
依题意直线 的方程为 .
由 消去y整理得: ,
依题意: , ,点A,B的横坐标分别为 ,
则 .
∵ ,∴ .
∴ ,∴ .
即 ,解得 或 (舍去),且 时, ,
∴双曲线 的方程为 .
(2)依题意直线 的斜率不等于0,设直线 的方程为 .
由 消去 整理得: ,
∴ , .
设 , ,则 , .直线 的方程为 ,令 得: ,∴ .
同理可得 .由对称性可知,若以线段 为直径的圆过定点,则该定点一定在 轴上,
设该定点为 ,则 , ,
故
.
解得 或 .
故以线段 为直径的圆过定点 和 .