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专题13双曲线(解析版)_02高考数学_新高考复习资料_2024年新高考资料_专项复习资料_完2023年高考真题题源解密(新高考)

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专题13双曲线(解析版)_02高考数学_新高考复习资料_2024年新高考资料_专项复习资料_完2023年高考真题题源解密(新高考)
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专题 13 双曲线 目录一览 2023真题展现 考向一 双曲线的离心率 真题考查解读 近年真题对比 考向一 双曲线的渐近线方程 命题规律解密 名校模拟探源 易错易混速记/二级结论速记 考向一 双曲线的离心率 x2 y2 1.(2023•新高考Ⅰ•第16题)已知双曲线C: - =1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F ,F .点 a2 b2 1 2 → → → 2 → A在C上,点B在y轴上,F A⊥F B,F A=- F B,则C的离心率为 . 1 1 2 3 2 3√5 【答案】 5 解:(法一)如图,设F(﹣c,0),F(c,0),B(0,n), 1 2 → → 设A(x,y),则F A=(x-c,y),F B=(-c,n) , 2 2 2 {x-c= c → 2 → 3 5 2 又F A=- F B,则 ,可得A( c,- n), 2 3 2 2 3 3 y=- n 3 → → → 8 2 → 又F A⊥F B,且F A=( c,- n),F B=(c,n), 1 1 1 3 3 1 → → 8 2 则F A⋅F B= c2- n2=0,化简得n2=4c2. 1 1 3 3 25 4 c2 n2 25c2 4n2 又点A在C上,则 9 9 ,整理可得 - =1, - =1 9a2 9b2 a2 b2 25c2 16c2 16e2 代n2=4c2,可得 - =9,即25e2- =9, a2 b2 e2-1 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】9 1 解得e2= 或 (舍去), 5 5 3√5 故e= . 5 → → 2 → |F A| 2 (法二)由F A=- F B,得 2 = , 2 3 2 → 3 |F B| 2 → → → → → 设|F A|=2t,|F B|=3t,由对称性可得|F B|=3t,则|AF |=2t+2a,|AB|=5t, 2 2 1 1 3t 3 4 2t+2a 设∠FAF= ,则sinθ= = ,所以cosθ= = ,解得t=a, 1 2 5t 5 5 5t → θ → 所以|AF |=2t+2a=4a,|AF |=2a, 1 2 16a2+4a2-4c2 4 在△AFF 中,由余弦定理可得cosθ= = , 1 2 16a2 5 3√5 即5c2=9a2,则e= . 5 【命题意图】 考查双曲线的定义、标准方程、几何性质、直线与双曲线.考查运算求解能力、逻辑推导能力、分析 问题与解决问题的能力、数形结合思想、化归与转化思想. 【考查要点】 双曲线的定义、方程、性质是高考常考内容,以小题出现,常规题,难度中等. 【得分要点】 一、双曲线的定义 把平面内与两个定点F ,F 的距离的差的绝对值等于非零常数(小于|F F |)的点的轨迹叫做双曲线.这 1 2 1 2 两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距. 注:1、集合语言表达式 双曲线就是下列点的集合: .常数要小于两个定点的距离. 2、对双曲线定义中限制条件的理解 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】(1)当||MF |-|MF ||=2a>|F F |时,M的轨迹不存在. 1 2 1 2 (2)当||MF |-|MF ||=2a=|F F |时,M的轨迹是分别以F ,F 为端点的两条射线. 1 2 1 2 1 2 (3)当||MF |-|MF ||=0,即|MF |=|MF |时,M的轨迹是线段F F 的垂直平分线. 1 2 1 2 1 2 (4)若将定义中的绝对值去掉,其余条件不变,则动点的轨迹为双曲线的一支.具体是哪一支,取决于 与 的大小. ①若 ,则 ,点 的轨迹是靠近定点 的那一支; ②若 ,则 ,点 的轨迹是靠近定点 的那一支. 二、双曲线的方程及简单几何性质 -=1 -=1 标准方程 (a>0,b>0) (a>0,b>0) 图形 焦点 F ( - c , 0) , F ( c , 0) F (0 ,- c ) , F (0 , c ) 1 2 1 2 焦距 | F F | = 2 c 1 2 范围 x ≤ - a 或 x ≥ a ,y∈ y ≤ - a 或 y ≥ a ,x∈ 性质 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 实轴:线段A A ,长:; 1 2 轴 虚轴:线段B B ,长:; 1 2 半实轴长:,半虚轴长: 离心率 e=∈ (1 ,+ ∞ ) 渐近线 y=±x y=±x 三、双曲线的焦点三角形 双曲线上的一点与两焦点所构成的三角形称为焦点三角形.解决焦点三角形问题常利用双曲线的定义 和正弦定理、余弦定理. x2 y2 − =1(a>0,b>0) a2 b2 以双曲线 上一点P(x ,y)(y≠0)和焦点F (-c,0),F (c,0)为顶点的△PF F 0 0 0 1 2 1 2 中,若∠F PF =θ,则 1 2 ||PF|−|PF ||=2a (1)双曲线的定义: 1 2 |F F | 2 (2)余弦定理: 1 2 =|PF |2+|PF |2-2|PF ||PF |·cos θ. 1 2 1 2 (3)面积公式:S =|PF ||PF |·sin θ, △PF1F2 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】b2 θ tan 2 重要结论:S = △PF1F2 推导过程:由余弦定理得|FF|2=|PF |2+|PF |2-2|PF ||PF |·cos θ得 1 2 1 2 1 2 由三角形的面积公式可得 S = △PF1F2 = 四、直线与双曲线的位置关系 1、把直线与双曲线的方程联立成方程组,通过消元后化为ax2+bx+c=0的形式,在a≠0的情况下考察 方程的判别式. (1)Δ>0时,直线与双曲线有两个不同的公共点. (2)Δ=0时,直线与双曲线只有一个公共点. (3)Δ<0时,直线与双曲线没有公共点. 当a=0时,此时直线与双曲线的渐近线平行,直线与双曲线有一个公共点. 注:直线与双曲线的关系中:一解不一定相切,相交不一定两解,两解不一定同支. 2、弦长公式 直线被双曲线截得的弦长公式,设直线与椭圆交于 , 两点,则 ( 为直线斜率) a=±1 3、通径的定义:过焦点且垂直于实轴的直线与双曲线相交于 、 两点,则弦长 . 考向一 双曲线的渐近线方程 2.(2021•新高考Ⅱ)已知双曲线 ﹣ =1(a>0,b>0)的离心率e=2,则该双曲线的渐近线方程 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】为 . 【解答】解:∵双曲线的方程是 , ∴双曲线渐近线为y= 又∵离心率为e= =2,可得c=2a ∴c2=4a2,即a2+b2=4a2,可得b= a 由此可得双曲线渐近线为y= 故答案为:y= 查考近几年真题推测以小题出现,常规题,难度中等.双曲线的定义、方程、性质是高考常考内容, 一.双曲线的标准方程(共5小题) 1.(2023•郑州模拟)已知双曲线 (a>0,b>0)的离心率为2,则该双曲线的渐近线方程为 ( ) A.x±y=0 B. C. D.2x±y=0 【解答】解:∵双曲线的方程是 (a>0,b>0), ∴双曲线渐近线为y=± x. 又∵离心率为e= =2, ∴c=2a, ∴b= = a, 由此可得双曲线渐近线为y=± x=± x,即: 故答案为: . 故选:C. 2.(2023•宝山区校级模拟)若双曲线经过点 ,且渐近线方程是 ,则这条双曲线的方 程是 . 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【解答】解:根据题意,双曲线的渐近线方程是 , 则可设双曲线的标准方程为 ,( ≠0); 又因为双曲线经过点 , λ 代入方程可得, =﹣1; λ 故这条双曲线的方程是 ; 故答案为: . 3.(2023•通州区模拟)双曲线 的焦点坐标为( ) A.(±1,0) B.(± ,0) C.(± ,0) D.(± ,0) 【解答】解:双曲线 ,可知a= ,b=1,c= ,所以双曲线的焦点坐标为( , 0). 故选:C. 4.(2023•西山区校级模拟)已知双曲线 的一条渐近线的倾斜角为 ,则双曲线的离心率为 ( ) A. B. C. D.2 【解答】解:双曲线 的一条渐近线的倾斜角为 , 则tan = , 所以该条渐近线方程为y= x; 所以 = , 解得a= ; 所以c= = =2 , 所以双曲线的离心率为e= = = . 故选:A. 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】5.(2023•青羊区校级模拟)已知双曲线 的右焦点为F,O为坐标原点, 以 OF 为直径的圆与双曲线 C 的一条渐近线交于点 O 及点 ,则双曲线 C 的方程为 ( ) A. B. C. D. 【解答】解:由双曲线的方程可得渐近线的方程:y= x,因为A( , ) 在渐近线上,故 = 所以a= , 又A在以OF 为直径的圆上,所以OA⊥AF, 所以AF2+OA2=OF2,即( ﹣c)2+( )2+( )2+( )2=c2 解得:c=2,a= ,b=1, 所以双曲线的方程为: ﹣y2=1, 故选:C. 二.双曲线的性质(共33小题) 6.(2023•天山区校级模拟)已知双曲线 (a>0,b>0)的左右焦点分别为F 、F ,过F 且垂 1 2 2 直于x轴的直线与双曲线交于 A、B两点,若△F AB为等腰直角三角形,则该双曲线的离心率为 1 ( ) A.2 B. C. D. 【解答】解:已知双曲线 的左右焦点分别为F 、F , 1 2 过F 且垂直于x轴的直线与双曲线交于A、B两点, 2 若△F AB为等腰直角三角形, 1 此时|AF |=|BF |,且∠AF B=90°, 1 1 1 因为∠AF F =∠BF F =45°, 1 2 1 2 而|AF |=|F F |, 2 1 2 则 , 即b2=2ac,① 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】又b2=c2﹣a2,② 联立①②,解得 , 因为e>1, 所以 . 故选:C. 7.(2023•朝阳区一模)过双曲线 的右焦点F作一条渐近线的垂线,垂足为 A.若∠AFO=2∠AOF(O为坐标原点),则该双曲线的离心率为( ) A. B. C.2 D. 或2 【解答】解:在Rt△AFO中,因为∠AFO=2∠AOF, 所以∠AOF=30°,则 , 所以 , 故选:B. 8.(2023•博白县模拟)已知F ,F 分别是双曲线C: ﹣ =1(a>0,b>0)的左、右焦点,P为 1 2 双曲线右支上一点,若∠F PF =60°, = ac,则双曲线的离心率为( ) 1 2 A. B. C. D.2 【解答】解:设PF =m,PF =n,则 = = ac, 1 2 ∴mn=4ac, 由余弦定理可得:|F F |2=4c2=m2+n2﹣mn=(m﹣n)2+mn, 1 2 由双曲线的定义可知m﹣n=2a, ∴4c2=4a2+4ac,即c2﹣a2=ac, ∴e2﹣e﹣1=0,解得e= 或e= (舍). 故选:A. 9.(2023•郑州模拟)点(4,0)到双曲线Γ: 的一条渐近线的距离为 , 则双曲线的离心率为( ) A. B. C. D.5 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【解答】解:由题意可得双曲线的一条渐近线为:ay﹣bx=0, 所以(4,0)到ay﹣bx=0的距离为 , 不妨设b=4m(m>0), 则 . 故选:C. 10.(2023•武鸣区校级二模)双曲线x2﹣ =1的焦点坐标为( ) A.(±1,0) B.(0,± ) C.(± ,0) D.(0,±1) 【解答】解:根据题意,双曲线的方程为x2﹣ =1, 其中a=1,b= ,其焦点在x轴上, 则c= = , 所以双曲线的焦点坐标为(± ,0); 故选:C. 11.(2023•河南模拟)已知双曲线 的左、右焦点分别为F ,F ,P是双 1 2 曲线C的一条渐近线上的点,且线段PF 的中点M在另一条渐近线上.若∠PF F =45°,则双曲线C的 1 2 1 离心率为( ) A. B. C.2 D. 【解答】解:因为M,O分别是PF ,F F 的中点, 1 1 2 所以MO∥PF ,又∠PF F =45°, 2 2 1 所以∠MOF =45°,即 , 1 所以a=b,故 . 故选:A. 12.(2023•源汇区校级模拟)已知F 、F 分别为双曲线 =1(a>0,b>0)的左、右焦点,P为 1 2 双曲线右支上任意一点,若 的最小值为2c,c= ,则该双曲线的离心率是( ) A.3 B.4 C. D. 【解答】解:由双曲线的性质可得|PF |=2a+|PF |, 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】所以|PF |2=4a2+4a|PF |+|PF |2, 1 2 2 所以 =|PF |+ +4a≥2 +4a=8a, 2 由题意可2c=8a,即c=4a, 所以双曲线的离心率为e= =4. 故选:B. 13.(2023•四川模拟)已知双曲线C:x2﹣ =1(a>b>0)的左,右顶点分别为A,B,点P在双曲线 C上,过点B作x轴的垂线BM,交PA于点M.若∠PAB=∠PBM,则双曲线C的离心率为( ) A. B. C.2 D.3 【解答】解:设P(m,n),可得m2﹣ =1, 双曲线C:x2﹣ =1(a>b>0)的左,右顶点分别为A,B,点P在双曲线C上, 过点B作x轴的垂线BM,交PA于点M.∠PAB=∠PBM, 过P作x轴的垂线,垂足为N,所以△PAN∽△BPN, 可得 ,结合m2﹣ =1, 可得b=1,又a=1,所以双曲线的离心率为:e= = . 故选:A. 14.(2023•贺兰县校级模拟)人们在进行工业设计时,巧妙地利用了圆锥曲线的光学性质.从双曲线右 焦点F 发出的光线通过双曲线镜面反射出发散光线,且反射光线的反向延长线经过左焦点 F .已知双曲 2 1 线的方程为x2﹣y2=1,则当入射光线F P和反射光线PE互相垂直时(其中P为入射点),∠F F P的 2 1 2 余弦值大小为( ) 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A. B. C. D. 【解答】解:设|PF |=m,|PF |=n, 1 2 则m﹣n=2,m2+n2= , 解得m= +1,n= ﹣1, ∴cos∠F F P= = , 1 2 故选:D. 15.(2023•海淀区校级模拟)若双曲线 的一条渐近线被圆(x﹣2)2+y2=4所截 得的弦长为 ,则双曲线C的离心率为( ) A. B. C. D. 【解答】解:由双曲线 的方程可得渐近线的方程为:y=± x, 即ax±2y=0, 由圆(x﹣2)2+y2=4的方程可得圆心C(2,0),半径r=2, 可得d= , 所以可得弦长2 =2 = ,解得a2= , 可得离心率e= = = = , 故选:B. 16.(2023•广西模拟)双曲线C: (a>0,b>0)的左顶点为A,点P,Q均在C上,且关于 y轴对称.若直线AP,AQ的斜率之积为 ,则C的离心率为( ) A. B. C.2 D. 【解答】解:由题意知双曲线左顶点为A(﹣a,0),设P(x ,y ),则Q(﹣x ,y ), 0 0 0 0 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】则有 , 又 ,将 代入 中,得 , 即a2=4b2,所以 ,故 , 故选:A. 17.(2023•未央区模拟)设O为坐标原点,F ,F 是双曲线C: 的左、右焦 1 2 点,已知双曲线C的离心率为 ,过F 作C的一条渐近线的垂线,垂足为P,则 =( ) 2 A. B.2 C. D. 【解答】解:设双曲线的一条渐近线为y= , 过F 作C的一条渐近线的垂线,垂足为P,则|PF |=b, 2 2 则|OP|=a,cos∠PF O= , 2 在△PF F 中,cos∠PF O= = , 1 2 2 得|PF |2=4c2﹣3b2=4(a2+b)2﹣3b2=4a2+b2, 1 ∵e= ,得 =1+ =3, 得 =2, 则 = = = = = , 故选:A. 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】18.(2023•贵阳模拟)已知双曲线C:mx2﹣ny2=1(m>0,n>0)的离心率为 ,虚轴长为4,则C 的方程为( ) A.3x2﹣4y2=1 B. C. D. 【解答】解:由双曲线C:mx2﹣ny2=1(m>0,n>0), 得 ,可得a= ,b= ,c= , ∵双曲线的离心率为 ,虚轴长为4, ∴ ,解得 . ∴C的方程为 . 故选:D. 19.(2023•郑州模拟)已知双曲线 的左焦点为F,过原点O的直线与C交于点A,B,若| OF|=|OA|,则|AF||BF|=( ) A.2 B.4 C.8 D.16 【解答】解:双曲线 ,则a=2,b=1, , 由|OF|=|OA|可得AF⊥BF,设A为右支上一点,F 为右焦点,连接AF 、BF , 2 2 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】则四边形AFBF 为矩形,所以|AF |=|BF|, 2 2 设|AF|=m,|BF|=n,则m﹣n=4,m2+n2=20, 所以 . 故选:A. 20.(2023•蕉城区校级二模)已知双曲线 的左、右焦点分别为F 、F , 1 2 过 F 的直线 l 交双曲线的右支于 A、B 两点.点 M 满足 ,且 ,者 2 ,则双曲线的离心率是( ) A. B. C. D. 【解答】解:如下图所示,取线段BF 的中点E,连接AE, 1 因为 ,则 , 因为E为BF 的中点,则AE⊥BF ,且∠ABF =∠AF B, 1 1 1 1 由双曲线的定义可得2a=|AF |﹣|AF |=|AB|﹣|AF |=|BF |, 1 2 2 2 所以|BF |=|BF |+2a=4a,则|BE|=|EF |=2a, 1 2 1 由余弦定理可得 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】= = , 所以 ,因此该双曲线的离心率为 . 故选:C. 21.(2023•凉山州模拟)已知以直线y=±2x为渐近线的双曲线,经过直线x+y﹣3=0与直线2x﹣y+6=0 的交点,则双曲线的实轴长为( ) A.6 B. C. D.8 【解答】解:由 ,解得 ,则双曲线过点(﹣1,4). 若双曲线的焦点在x轴,设为 , 由双曲线的渐近线方程为y=±2x,得 ,即b=2a, 将(﹣1,4)代入方程 ,得 , 有 ,无解,不符合题意; 若双曲线的焦点在y轴,设为 , 由双曲线的渐近线方程为y=±2x,得 ,即a=2b, 将(﹣1,4)代入方程 ,得 , 有 ,解得 , 所以双曲线的实轴长为 . 故选:C. 22.(2023•滨海新区校级三模)点F是抛物线x2=8y的焦点,A为双曲线C: 的左顶点,直线 AF平行于双曲线C的一条渐近线,则实数b的值为( ) A.2 B.4 C.8 D.16 【解答】解:抛物线x2=8y的焦点为(0,2). 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】设A为双曲线C: 的左顶点(﹣2 ,0),渐近线方程为y=± x, 因为直线AF平行于双曲线C的一条渐近线, 所以 = ,解得b=4, 故选:B. 23.(2023•恩施市校级模拟)已知F ,F 分别为双曲线C: 的左右焦点,且F 到渐 1 2 1 近线的距离为1,过F 的直线l与C的左、右两支曲线分别交于A,B两点,且l⊥AF ,则下列说法正 2 1 确的为( ) A.△AF F 的面积为2 B.双曲线C的离心率为 1 2 C. D. 【解答】解:设双曲线C的半焦距为c>0,因为双曲线C的焦点在x轴上,且a=2, 则其中一条渐近线方程为 ,即bx﹣2y=0,且F (﹣c,0), 1 则F 到渐近线的距离为 ,可得 , 1 对于A:因为|AF |﹣|AF |=4且 , 2 1 可得 ,解得|AF 1 |⋅|AF 2 |=2, 所以△AF F 的面积为 ,故A错误; 1 2 对于B:双曲线C的离心率为 ,故B错误; 对于C:因为 ,可得 , 所以 • = • = •( •+ )= 2+ • = 2=10﹣4 ,故C错误; 对于D:设|BF |=m,则 , 2 因为 ,即 ,解得 , 所以 = + = ,故D正确. 故选:D. 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】24.(2023•郑州模拟)已知F ,F 分别是双曲线Γ: 的左、右焦点,过F 1 2 1 的直线分别交双曲线左、右两支于A,B两点,点C在x轴上, ,BF 平分∠F BC,则双曲线 2 1 Γ的离心率为( ) A. B. C. D. 【解答】解:因为 ,则CB∥F A, 2 所以△F AF ∽△F BC, 1 2 1 设|F F |=2c,则|F C|=8c, 1 2 2 设|AF |=t,则|BF |=5t,|AB|=4t. 1 1 因为BF 平分∠F BC,由角平分线定理可知, , 2 1 所以|BC|=4|BF |=20t, 1 所以 , 由双曲线定义知|AF |﹣|AF |=2a,即4t﹣t=2a, ,① 2 1 又由|BF |﹣|BF |=2a得|BF |=5t﹣2a=2t, 1 2 2 在△ABF 中,由余弦定理知 , 2 在△F BF 中,由余弦定理知 , 1 2 即 , 化简得c2=6t2, 把①代入上式得 , 解得 . 故选:A. 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】25.(2023•沙坪坝区校级模拟)已知双曲线C: 的左、右焦点分别为F , 1 F ,过双曲线C上一点P向y轴作垂线,垂足为Q,若|PQ|=|F F |且PF 与QF 垂直,则双曲线C的离 2 1 2 1 2 心率为( ) A. B. C. D. 【解答】解:设双曲线 焦距为2c,不妨设点P在第一象限, 由题意知PQ∥F F ,由|PQ|=|F F |且PF 与QF 垂直可知,四边形PQF F 为菱形, 1 2 1 2 1 2 1 2 且边长为2c,而△QF O为直角三角形,|QF |=2c,|F O|=c, 1 1 1 故∠F QO=30°,∴∠QF O=60°,则∠F QP=120° 1 1 1 则 ,|PF |=2c, 2 故 , 即离心率 . 故选:B. 26.(2023•林芝市二模)已知双曲线 的左、右焦点分别是F ,F ,双曲 1 2 线C上有两点 A,B满足 ,且 ,若四边形 F AF B的周长l与面积S满足 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】,则双曲线C的离心率为( ) A. B. C. D. 【解答】解:不妨设|AF |=m,|AF |=n(m>n),由双曲线的定义可知,m﹣n=2a,则m2+n2﹣2mn= 1 2 4a2①,又 , 所以由余弦定理可得m2+n2+mn=4c2②,由①②可得 , 所以 .又四边形F AF B为平行四边形,故四边形F AF B的周长l=2(m+n), 1 2 1 2 则 ,面积 ,因为 , 所以 ,整理得2c2=3a2, 故双曲线C的离心率为 , 故选:A. 27.(2023•安徽模拟)在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线 的左、右 焦点分别为F ,F ,过F 的直线与双曲线C的右支相交于点P,过点O,F 作ON⊥PF ,F M⊥PF , 1 2 1 2 1 2 1 垂足分别为N,M,且M为线段PN的中点,|ON|=a,则双曲线C的离心率为( ) A.2 B. C. D. 【解答】解:因为F ,F 为双曲线C的左、右焦点, 1 2 所以|F F |=2c, 1 2 因为ON⊥PF ,F M⊥PF 1 2 1 所以ON∥F M,又O为线段F F 的中点, 2 1 2 所以N为线段F M的中点,且 , 1 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】又M为线段PN的中点, 所以 , 在Rt△OF N中,|ON|=a,|OF |=b, 1 1 所以 , 所以|PF |=3b,|MP|=b, 1 因为点P在双曲线的右支上, 所以|PF |﹣|PF |=2a, 1 2 故|PF |=3b﹣2a, 2 在Rt△MF P中,|MF |=2a,|MP|=b,|PF |=3b﹣2a, 2 2 2 由勾股定理可得:(2a)2+b2=(3b﹣2a)2, 所以8b2=12ab,即2b=3a, 所以4b2=9a2,又b2=c2﹣a2, 故4c2=13a2, 所以 , 故选:D. 28.(2023•长沙模拟)已知双曲线4x2﹣ =1的左、右焦点分别为F ,F ,点M是双曲线右支上一点, 1 2 满足 • =0,点N是线段F F 上一点,满足 = .现将△MF F 沿MN折成直二面角 1 2 1 2 F 1 ﹣MN﹣F 2 ,若使折叠后点F 1 ,F 2 距离最小,则 =( λ ) λ A. B. C. D. 【解答】解:易知双曲线 中, , 则 , 又 ,即 , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】又 , ∴ , 如图,设∠NMF = ,F G⊥MN,F H⊥MN, 2 2 1 θ 则 , ∴ =4sin2 +(2cos ﹣3sin )2+9cos2 =13(sin2 +cos2 )﹣12sin cos =13 ﹣6sin2 , θ θ θ θ θ θ θ θ θ 由三角函数知识可知,当 时,F F 取得最小值,此时MN为△MF F 的角平分线, 1 2 1 2 由角平分线性质可知,此时 ,则 , ∴ . 故选:C. 29.(2023•濠江区校级模拟)已知双曲线 的右焦点为F,过点F且斜率为k (k≠0)的直线l交双曲线于A、B两点,线段AB的中垂线交x轴于点D.若 ,则双 曲线的离心率取值范围是( ) A. B. C. D. 【解答】解:设双曲线的右焦点为F(c,0),A(x ,y ),B(x ,y ),则直线l:y=k(x﹣c), 1 1 2 2 联立方程 ,消去y得:(b2﹣a2k2)x2+2a2k2cx﹣a2(k2c2+b2)=0, 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】则可得 , 则 , 设 线 段 AB 的 中 点 M ( x , y ) , 则 0 0 , 即 , 且k≠0,线段AB的中垂线的斜率为 , 则线段AB的中垂线所在直线方程为 , 令y=0,则 ,解得 , 即 ,则 , 由题意可得: ,即 , 整理得 ,则 , 注意到双曲线的离心率e>1, ∴双曲线的离心率取值范围是 . 故选:A. 30.(2023•洛阳模拟)已知双曲线C: 的左、右焦点分别为F (﹣c,0), 1 F (c,0),过点F 的直线l与双曲线C的左支交于点A,与双曲线C的一条渐近线在第一象限交于点 2 1 B,且|F F |=2|OB|(O为坐标原点).下列四个结论正确的是( ) 1 2 ① ; ②若 ,则双曲线C的离心率 ; ③|BF |﹣|BF |>2a; 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】④ . A.①② B.①③ C.①②④ D.①③④ 【解答】解:如图,∵|F F |=2|OB|,O为F F 的中点,∴|OF |=|OF |=|OB|,得BF ⊥BF , 1 2 1 2 1 2 1 2 则 ,即|BF |= ,故①正确; 1 设∠BOF = ,则tan = ,cos = ,sin = , 2 作AA 1 ⊥x轴 θ ,垂足为 θA 1 ,BB 1 ⊥ θx轴,垂足 θ 为B 1 , 则|OB |=|OB|cos =c• =a,|BB |=|OB|sin =c• =b, 1 1 θ θ ∵ ,∴ = ,得|AA |= b,|A F |= (a+c), 1 1 1 则A( (a﹣2c), b), ∴ ,得 (2c﹣a)= a,则e= ,故②正确; 设直线l与C右支的交点为M,则|MF |﹣|MF |=2a, 1 2 ∵||MB|﹣|MF ||<|BF |,∴|MB|﹣|MF |>﹣|BF |, 2 2 2 2 则|MF |﹣|MF |=|BF |+|MB|﹣|MF |>|BF |﹣|BF |,则|BF |﹣|BF |<2a,故③错误; 1 2 1 2 1 2 1 2 设A(x ,y ),则|AF |= = 0 0 1 = =| |,得|AF |=﹣( +a),由题意可知,0<y <|BB |=b, 1 0 1 则a2< =a2(1+ )<2a2,则﹣ a<x <﹣a, 0 故c﹣a<|AF |=﹣ ﹣a< c﹣a,故④正确. 1 故选:C. 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】31.(2023•江西二模)已知双曲线E: ,其左右顶点分别为A ,A ,P在双曲线右支上运动, 1 2 若∠A PA 的角平分线交x轴于D点,A 关于PD的对称点为A ,若仅存在2个P使直线A D与E仅有 1 2 2 3 3 一个交点,则E离心率的范围为( ) A. B. C. D.(2,+∞) 【解答】解:设直线PA 的倾斜角为 ,直线PA 的倾斜角为 ,由题设可得P不为右顶点. 1 2 α β 设P(x ,y ),则 . 0 0 双曲线在P(x ,y )处的切线斜率必存在,设切线方程为y=k(x﹣x )+y , 0 0 0 0 由 可得 , 整理得到: , 故 , 整理得: 即 , 故 ,故切线方程为: 即 . 因为存在2个P使直线A D与E仅有一个交点, 3 故由双曲线的对称性不妨设P在第一象限, 此时 , 均为锐角且存在唯一的P满足题设条件. α β 故直线PD与渐近线平行或与双曲线相切或 . 若直线PD与渐近线平行,则 , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】而PD为∠A PA 的平分线,故其倾斜角 满足 ﹣ = ﹣ ,故 , 1 2 γ γ α β γ 故 , 故 ,但 , 故 , 而 ,由基本不等式可得 , 当且仅当tan =tan 即 = 时等号成立,此时PA ∥PA ,这不可能, 1 2 故直线PD与渐近线不平行. α β α β 若直线PD与双曲线相切,且切点为P(x ,y ), 0 0 双曲线在P的切线方程为: , 故 且该切线的斜率为 ,所以直线A D的斜率为 . 3 此时 , 而 , 即 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】,故a2=a2+b2,矛盾. 故直线 ,所以 , 而直线A D的倾斜角为 + , 3 α β 因为直线A D与双曲线有且只有一个交点,且D在OA 之间,故 , 3 2 由P在第一象限内的唯一性可得存在唯一的 , ,使得 , α β 而 ,故 , 所以 即b2>3a2, 所以 , 故选:D. 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】32.(2023•江西模拟)双曲线 的左焦点为F,过点F的直线l与双曲线C交于A,B两点, 若过A,B和点 的圆的圆心在y轴上,则直线l的斜率为( ) A. B. C.±1 D. 【解答】解:由题意可知:F(﹣2,0),设A(x ,y ),B(x ,y ),AB的中点为P, 1 1 2 2 过点A,B,M的圆的圆心坐标为G(0,t),则 , 由题意知:直线AB的斜率存在且不为0,设直线AB的方程为:x=my﹣2, 联立方程组 化简整理可得,(m2﹣3)y2﹣4my+1=0, 则m2﹣3≠0,Δ=16m2﹣4(m2﹣3)=12m2+12>0, , 故AB的中点P的纵坐标 ,横坐标 , 则 , 由圆的性质可知:圆心与弦中点连线的斜率垂直于弦所在的直线, 所以 ,化简整理可得: ①, 则圆心G(0,t)到直线AB的距离 , , ,即 , 将①代入可得: , 即 , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】整理可得:m4﹣5m2+6=0,则(m2﹣2)(m2﹣3)=0, 因为m2﹣3≠0,所以m2﹣2=0,解得 , 所以 . 故选:A. 33.(多选)(2023•宜章县模拟)已知F ,F 分别为双曲线C: =1(a>0,b>0)的左、右焦 1 2 点,P为双曲线C的渐近线在第一象限部分上的一点,线段PF 与双曲线交点为Q,且|F P|=|F F |=2| 2 1 1 2 PF |,O为坐标原点,则下列结论正确的是( ) 2 A.|OP|=2a B.双曲线C的离心率e= C.|QF |= a 1 D.若△QF F 的内心的横坐标为3,则双曲线C的方程为 =1 1 2 【解答】解:对于A,如图,过F 作F H⊥PO,垂足点为H, 2 2 ∵F (c,0)到直线y= x的距离d= =b, 2 ∴|F H|=b,又|OF |=c,tan∠POF = , 2 2 2 ∴易得|OH|=a,又|F F |=2|PF |=2|OF |, 1 2 2 2 ∴|PF |=|OF |,∴H为PO的中点, 2 2 ∴|OP|=2|OH|=2a,故A正确; 对于B,设∠POF = ,则tan = ,∴cos = ,sin = , 2 θ θ θ θ 又由A知|OP|=2a,∴P(2acos ,2asin ),即P( , ), θ θ 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】又F (﹣c,0),|F P|=|F F |=2c,∴ =2c, 1 1 1 2 两边平方化简,可得4a4+c4+4a2c2+4a2b2=4c4, ∴4a4+c4+4a2c2+4a2(c2﹣a2)=4c4,∴8a2=3c2, ∴e2= = ,∴e= ,故B错误; 对于C,设|QF |=t,则QF |=t﹣2a, 1 2 又|F P|=|F F |=2|PF |=2c,∴cos∠QF F = = , 1 1 2 2 2 1 ∴在△QF F 中,由余弦定理,可得 = , 2 1 ∴t= ,又由B知c= a, ∴t= = ,故C正确; 对于D,设△QF F 的内心为I,且内切圆I与F F 切于点E, 1 2 1 2 则根据双曲线的定义及内切圆的几何性质, 可得|QF |﹣|QF |=|F E|﹣|F E|=2a,又|F E|+|F E|=2c, 1 2 1 2 1 2 ∴|F E|=c+a,|F E|=c﹣a, 1 2 ∴切点E为右顶点,又△QF F 的内心的横坐标为3, 1 2 ∴a=3,又由B知e= , ∴c=2 ,∴b2=c2﹣a2=24﹣9=15, ∴双曲线C的方程为 =1,故D正确, 故选:ACD. 34.(2023•万州区校级模拟)已知F ,F 为双曲线C: =1(a>0,b>0)的左右焦点,过点F 1 2 1 作一条渐近线的垂线交双曲线右支于点P,直线PF 与y轴交于点Q(P,Q在x轴同侧),连接QF , 2 1 如图,若△PQF 内切圆圆心恰好落在以F F 为直径的圆上,则∠F PF = ;双曲线的离心率e 1 1 2 1 2 = . 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【解答】解:设F (﹣c,0),F (c,0), 1 2 如图可得△QF F 为等腰三角形,则△PQF 的内切圆圆心I在y轴上,又I恰好落在以F F 为直径的圆 1 2 1 1 2 上, 可设I(0,c),双曲线的一条渐近线方程设为bx+ay=0, 则直线PF 的方程设为ax﹣by+ac=0, 1 则I到直线PF 的距离为 =|a﹣b|, 1 由图象可得a<b,则|a﹣b|=b﹣a, 设Q(0,t),且t>c,则直线QF 的方程为tx﹣cy+tc=0, 2 由内心的性质可得I到直线QF 的距离为b﹣a, 2 即有 =b﹣a,化简可得abt2﹣tc3+abc2=0,由Δ=c6﹣4a2b2c2=c2(a2﹣b2)2, 解得t= 或 <c(舍去), 则Q(0, ),直线QF 的斜率为 =﹣ , 2 可得直线QF 与渐近线OM:bx+ay=0平行,可得∠F PF = , 2 1 2 由F 到渐近线OM的距离为 =b,|OM|= =a, 1 由OM为△PF F 的中位线,可得|PF |=2|OM|=2a,|PF |=2|MF |=2b, 1 2 2 1 1 又|PF |﹣|PF |=2a,则b=2a,e= = = . 1 2 故答案为: , . 另解:设由F 向渐近线y=﹣ x所作垂线的垂足为M,△PQF 的内心为I, 1 1 由于|QF |=|QF |,所以内心I在y轴上. 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】又内心I在以线段F ,F 为直径的圆上, 1 2 所以|OF |=|OF |=c,连接IF .IF , 1 2 1 2 则∠IF O=∠IF O=45°,设∠QF I=∠QF I= , 1 2 1 2 则∠IF 1 P=∠QF 1 I= ,因此∠PF 1 F 2 =45°﹣ , α 而∠PF 2 F 1 =∠QF 2 I+α ∠IF 2 O=45°+ , α 因此∠PF 1 F 2 +∠PF 2 F 1 =45°﹣ +45α°+ =90°,故∠F 1 PF 2 =90°. 又F 1 M⊥OM,所以OM∥PF 2 , α 所以Mα 为PF的中点,易求得|OM|=a, 于是|PF |=2a.由双曲线定义可得|PF |=2a+2a=4a, 2 1 在Rt△PF F 中,由勾股定理可得(4a)2+(2a)2=(2c)2, 1 2 于是c2=5a2,故得双曲线的离心率e= . 故答案为: , . 35.(2023•淮北一模)已知双曲线 C: 过点 ,则其方程为 ,设F ,F 分别为双曲线C的左右焦点,E为右顶点,过F 的直线与双曲线C的右支交于A,B两点 1 2 2 (其中点A在第一象限),设M,N分别为△AF F ,△BF F 的内心,则|ME|﹣|NE|的取值范围是 1 2 1 2 . 【解答】解:①因为双曲线C: 过点 ,所以 , 所以双曲线C的方程为 . ②如图: 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】设△AF F 的内切圆与AF ,AF ,F F 分别切于H,D,G, 1 2 1 2 1 2 所以|AH|=|AD|,|HF |=|GF |,|DF |=|GF |, 1 1 2 2 所以|AF |﹣|AF |=|AH|+|HF |﹣|AD|﹣|DF |=|HF |﹣|DF |=|GF |﹣|GF |=2a, 1 2 1 2 1 2 1 2 又|GF |+|GF |=2c,所以|GF |=a+c,|GF |=c﹣a, 1 2 1 2 又|EF |=a+c,|EF |=c﹣a,所以G与E(a,0)重合,所以M的横坐标为a,同理可得N的横坐标也 1 2 为a, 设直线AB的倾斜角为 .则 , , θ = = = = , 当 时,|ME|﹣|NE|=0, 当 时,由题知,a=2.c=4, . 因为 A,B 两点在双曲线的右支上,∴ ,且 ,所以 或 , ∴ . 且 , , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】综上所述, . 故答案为: ; . 36.(多选)(2023•芜湖模拟)双曲线的光学性质:从双曲线一个焦点出发的光线,经双曲线反射后, 反射光线的反向延长线经过双曲线的另一个焦点.已知 O为坐标原点,F ,F 分别是双曲线C: 1 2 的左右焦点,过F 的直线交双曲线C的右支于M,N两点,且M(x ,y )在第一象限, 2 1 1 △MF F ,△NF F 的内心分别为I ,I ,其内切圆半径分别为r ,r ,△MF N的内心为I.双曲线C在 1 2 1 2 1 2 1 2 1 M处的切线方程为 ,则下列说法正确的有( ) A.点I 、I 均在直线x=3上 1 2 B.直线MI的方程为 C. D. 【解答】解:由双曲线 得a=3,b=4,c=5, 设△MF F 的内切圆I 与MF ,MF ,F F 分别切于点A,B,H, 1 2 1 1 2 1 2 则|MA|=|MB|,|F A|=|F H|,|F B|=|F H|, 1 1 2 2 所以|MF |﹣|MF |+|F F |=|F A|+|MA|﹣|F B|﹣|MB|﹣|F H+F H|=2a+2c=16, 1 2 1 2 1 2 1 2 又|OF |=5,所以|OH|=3,即圆I 与x轴的切点是双曲线的右顶点,即I 在直线x=3上, 1 1 1 同理可得圆I 与x轴的切点也是双曲线的右顶点,即I 也在直线x=3上,故选项A正确; 2 2 因为△MF N的内心为I,所以MI平分∠F MF ,根据双曲线的光学性质,双曲线C在M处的切线就平 1 1 2 分∠F MF ,故直线MI的方程为 ,故B正确; 1 2 设△NF F 的内切圆I 与MN切于点D,连接I B,I D,I F ,I F , 1 2 2 1 2 1 2 2 2 设∠I I F = ,∠I I F = , 2 1 2 1 2 1 θ α 因为IB⊥MN,I D⊥MN,所以I B∥I D,所以2 +2 = ,即 ,所以tan •tan =1, 2 1 2 θ α π θ α 又|F H|=2,所以tan ,tan ,即tan =1,所以r r =4,故C不正确; 2 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】由B可得MI的方程为 ,① 设N(x ,y ),同理可得NI的方程为 ,② 2 2 联立①②可得x= , 可设MN的方程为x=my+5,可得x =my +5,x =my +5, 1 1 2 2 则x= = ,所以I在直线x= 上, 所以I到I I 的距离为d =3﹣ = , 1 2 3 F 到I I 的距离为d =5﹣3=2, 2 1 2 4 所以 = = .故D正确. 故选:ABD. 37.(多选)(2023•广东模拟)双曲线 的左右焦点分别为F ,F ,P为双曲线右支上异于顶 1 2 点的一点,△PF F 的内切圆记为圆I,圆I的半径为r,过F 作PI的垂线,交PI的延长线于Q,则( 1 2 1 ) A.动点I的轨迹方程为x=4(y≠0) B.r的取值范围为(0,3) C.若r=1,则tan∠F PF = 1 2 D.动点Q的轨迹方程为x2+y2=16(x≠4且x>﹣ ) 【解答】解:设Ⅰ(x,y),设△PF F 的内切圆分别与边PF ,PF ,F F 切于A,B,C三点,如图 1 2 1 2 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】所示, 对于A:由题知,a=4,b=3,c=5,F (﹣5,0),F (5,0), 1 2 8=|PF |﹣|PF |=(|PA|+|F A|)﹣(PB|+|F B|)=|F A|﹣|F B|=|F C|﹣|F C|, 1 2 1 2 1 2 1 2 所以(x+5)﹣(5﹣x)=8,x=4,显然y≠0,故A正确; 对于B:根据对称性,不妨假设P点在x轴上方,根据A选项可设Ⅰ(4,r),双曲线的一条渐近线为 , 考虑P点在无穷远时,直线PF 的斜率趋近于 ,此时PF 的方程为 , 1 1 圆心到直线的距离为 =3, 所以r的取值范围为(0,3),故B正确; 对于C:r=1时,|IB|=|IC|=1,|F C|=1,此时PF ⊥F F , 2 2 1 2 所以 , , 因为|F F |=10,PF ⊥F F , 1 2 2 1 2 所以 ,故C错误; 对于D:分别延长 F Q,PF 交于点M,因为PQ过内切圆圆心I, 1 2 所以PQ为角平分线,且PQ⊥F M, 1 所以|PF |=|PM|,且Q为F M的中点, 1 1 所以|PF |﹣|PF |=|PM|﹣|PF |=|MF |=8, 1 2 2 2 又因为点O为F F 的中点,Q为F M 的中点, 1 2 1 所以 , 所以动点Q的轨迹方程为 x2+y2=16,显然x≠4, 又考虑P点在无穷远时,此时直线OP趋近于渐近线 ,直线F Q为 , 1 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】联立方程组 ,解得 ,则 , 所以点Q的横坐标 ,动点Q的轨迹方程为 ,故D正确; 故选:ABD. 38.(2023•赤峰模拟)初中时代我们就说反比例函数 的图像是双曲线,建立适当的平面直角坐标系 可以求得这个双曲线的标准方程,比如,把 的图象顺时针旋转 可以得到双曲线 .已 知函数 ,在适当的平面直角坐标系中,其标准方程可能是( ) A. B. C. D. 【解答】解:对函数 ,其定义域为{x|x≠0},定义域关于原点对称, 用﹣x,﹣y替换x,y,方程 不变,故其图象关于原点对称. 又当x>0,且x趋近于0时,y趋近于正无穷, 当x趋近于正无穷时, 趋近于0, 此时 的图象与y= 无限靠近, 故 的两条渐近线为y轴与y= , 为使其双曲线的方程为标准方程,故应建立的坐标轴x′,y′必须平分两条渐近线的夹角, 又y= ,其斜率为k= , 此时其在原坐标系中其倾斜角为30°,与y轴夹角为60°, 故新坐标系中,x′轴与x轴的夹角应为60°, 故x′轴所在直线在原坐标系中的方程为y= x,y′轴与其垂直, 在如图所示的新坐标系中,设双曲线的方程为 , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】联立 ,可得x2=3,y2=9, 则a2=x2+y2=12, 又在新坐标系下,双曲线的渐近线x=0与x轴的夹角为30°, 故 = ,即 , 故在新坐标系下双曲线方程为 . 故选:A. 三.直线与双曲线的综合(共22小题) 39.(2023•射洪市校级模拟)已知双曲线 的右焦点为F,点A(0,m),若直线AF与C 只有一个交点,则m=( ) A.±2 B. C. D.±4 【解答】解:双曲线 的右焦点为F(4,0),点A(0,m), 双曲线的渐近线方程:y= x, 直线AF与C只有一个交点, 可得 ,解得m= . 故选:B. 40.(2023•赤峰三模)2022年卡塔尔世界杯中的数字元素——会徽(如图)正视图近似伯努利双纽线. 定义:在平面直角坐标系xOy中,把到定点F (﹣a,0)F (a,0)的距离之积等于a2(a>0)的点的 1 2 轨迹称为双纽线C.已知P(x ,y )是双纽线C上的一点,下列说法错误的是( ) 0 0 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.双纽线C关于原点O成中心对称 B. C.双曲线C上满足|PF |=|PF |的点P有两个 1 2 D.|OP|的最大值为 【解答】解:对于A,因为定义在平面直角坐标系xOy中,把到定点F (﹣a,0),F (a,0),距离 1 2 之积等于a2(a>0)的点的轨迹称为双纽线C, 所以 , 用(﹣x,﹣y)替换方程中的(x,y),原方程不变,所以双纽线C关于原点O中心对称,所以A正确; 对于B,根据三角形的等面积法可知 = , 即|y |= sin∠F PF ,所以 ,所以B正确; 0 1 2 对于C,若双纽线C上的点P满足|PF |=|PF |,则点P在y轴上,即x=0, 1 2 所以 ,得y=0,所以这样的点P只有一个,所以C错误; 对于D,因为 , 所以| |2= ( ﹣ cos∠F PF + ), 1 2 由余弦定理得4a2= ﹣ cos∠F PF + , 1 2 所以| |2=a2+ cos∠F PF =a2+a2cos∠F PF ≤2a2, 1 2 1 2 所以|PO|的最大值为 ,所以D正确. 故选:C. 41.(2023•淮北二模)已知A(﹣2,0),B(2,0),过P(0,﹣1)斜率为k的直线上存在不同的两 个点M,N满足: .则k的取值范围是( ) A. 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】B. C. D. 【解答】解:因为 , 所以M,N是以A(﹣2,0)、B(2,0)为焦点的双曲线的右支上的两点,且c=2, , 所以 , ∴双曲线方程为 , 则过P(0,﹣1)斜率为k的直线方程为y=kx﹣1, 由 ,消去y整理得(1﹣3k2)x2+6kx﹣6=0, 所以 ,解得 ,即k的取值范围为 . 故选:C. 42.(2023•河南模拟)设双曲线 的左、右焦点分别为F ,F ,B为双曲 1 2 线E上在第一象限内的点,线段F B与双曲线E相交于另一点A,AB的中点为M,且F M⊥AB,若 1 2 ∠AF F =30°,则双曲线E的离心率为( ) 1 2 A. B.2 C. D. 【解答】解:双曲线 的左、右焦点分别为 F (﹣c,0),F (c, 1 2 0), ∠AF F =30°,可得AB的方程为:y= (x+c), 1 2 代入双曲线方程化简可得:(3b2﹣a2)x2﹣2a2cx﹣a2c2﹣3a2b2=0, 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】所以x = ,y = ( +c), = , M M 解得a2=b2, 所以双曲线的离心率为:e= = = . 故选:D. 43.(2023•天津模拟)双曲线 的左右焦点分别是F ,F ,离心率为e,过点 1 2 F 的直线交双曲线的左支于M,N两点.若△MF N是以M为直角顶点的等腰直角三角形,则e2等于( 1 2 ) A. B. C. D. 【解答】解:设|MF |=m, 2 因为△MNF 是以M为直角顶点的等腰直角三角形, 2 所以|MN|=m,|NF |= m,|MF |= ,|NF |=m﹣ , 2 1 1 由双曲线的定义知,|MF |﹣|MF |=2a,|NF |﹣|NF |=2a, 2 1 2 1 又|MF |=m﹣2a,|NF |= m﹣2a, 1 1 , 解得m=2 a, 则 , 解得 , 双曲线的离心率为e,可得e2=5﹣2 . 故选:A. 44.(2023•让胡路区校级模拟)已知双曲线 的左、右焦点分别为F , 1 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】F ,过F 的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点,若A为线段BF 的中点,且BF ⊥BF ,则C的 2 1 1 1 2 离心率为( ) A. B.2 C. D.3 【解答】解:由题意可知,过F 的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点,当两个交点分别在第二 1 和第三象限时不符合, A为线段BF 的中点,当交点在x轴上方或x轴下方时,根据对称性结果是一样的,选择一种即可,如 1 图. 根据双曲线可得,F (﹣c,0),F (c,0),两条渐近线方程 , 1 2 ∵BF ⊥BF ,O为F F 的中点, 1 2 1 2 ∴BO=OF =OF =c, 1 2 又∵A为线段BF 的中点, 1 ∴OA垂直平分BF , 1 可设直线BF 为 ①,直线BF 为 ②,直线BO为 ③, 1 2 由②③得,交点坐标 ,点B还在直线BF 上, 1 ∴ ,可得b2=3a2,c2=a2+b2=4a2, 所以双曲线C的离心率 , 故选:B. 45.(2023•江西模拟)已知双曲线C: =1,若直线l:y=kx+t(kt≠0)与双曲线C交于不同的两 点P,Q,且P,Q与M(0,1)构成的三角形中有∠MPQ=∠MQP,则t的取值范围是( ) A.(﹣∞,﹣3)∪(0,+∞) B. C. D. 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【解答】解:联立直线y=kx+t(kt≠0)与双曲线C: =1,可得(1﹣2k2)x2﹣4ktx﹣2t2﹣2= 0, 则Δ=16k2t2﹣4(1﹣2k2)(﹣2t2﹣2)=8t2+8﹣16k2>0,即1+t2>2k2,且1﹣2k2≠0,① 设P(x ,y ),Q(x ,y ),可得x +x = , 1 1 2 2 1 2 由P,Q与M(0,1)构成的三角形中有∠MPQ=∠MQP,可得△MPQ为等腰三角形,且MP=MQ, 设PQ的中点为N,则MN⊥PQ, 又PQ的中点N的坐标为( , ), 直线MN的斜率为 , 所以 =﹣ , 化为3t﹣1+2k2=0,② 1﹣3t>0,③ 由①②③解得 >t>0或t<﹣3, 故选:B. 46.(2023•咸阳一模)直线l过双曲线C: =1(a>0,b>0)的右焦点F,与双曲线C的两条渐 近线分别交于A,B两点,O为原点,且 • =0,3 = ,则双曲线C的离心率为( ) A. B. C. D. 【解答】解:如图所示,设渐近线l :y= x,即bx﹣ay=0, 1 设渐近线线l 的倾斜角为 ,则tan = ,∠AOF=∠BOF= , 1 θ θ θ ∴双曲线的焦点F(c,0)到渐近线l :bx﹣ay=0的距离为 =b, 1 ∵ • =0,∴OA⊥AF, ∴|AF|=b,又|OF|=c,∴|OA|=a, 又3 = ,∴|FB|=3|AF|=3b, ∴tan∠AOB= = =tan2 = ,又tan = , θ θ 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】∴ , 化简可得a2=2b2,∴ , ∴双曲线C的离心率为 = = = , 故选:D. 47.(2023•包河区校级模拟)设点F为双曲线 的左焦点,经过原点O且斜率 的 直线与双曲线C交于A、B两点,AF的中点为P,BF的中点为Q.若OP⊥OQ,则双曲线C的离心率e 的取值范围是 . 【解答】解:点F为双曲线 的左焦点, 设双曲线的右焦点为F ,根据双曲线方程知,c=2. 2 原点O平分线段FF , 2 又∵经过原点O且斜率 的直线与双曲线C交于A、B两点, 由对称性,原点O平分线段AB, ∴四边形AFBF 为平行四边形. 2 △ABF和△ABF 中,分别有中位线,OQ∥AF,OP∥BF, 2 ∵OP⊥OQ,∴AF⊥BF,∴四边形AFBF 为矩形,∴△BFF 为直角三角形. 2 2 不妨设B在第一象限,设直线AB倾斜角为2 ,则 ,且∠OFB=∠OBF= , 在Rt△BFF 中可得:2a=|BF|﹣|BF |=4cos ﹣4sin , 2 2 θ θ θ θ ∴ , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】∵ ,∴ , 易知 在 上为增函数, ∴ . 故答案为:[ ,+∞). 48.(2023•宜宾模拟)已知双曲线C: 的左,右焦点分别为F ,F ,离心率 1 2 为 ,过F 作渐近线 的垂线交C于A,B两点,点A在第一象限,若 ,则 2 △ABF 的周长为 . 1 【解答】解:∵e= = ,则 =1+ = ,得 = ﹣1= ,得 = ,即渐 近线为y= x, 不妨设a= m,b=m,c=2m, 则双曲线方程为 , A(x ,y ),B(x ,y ), 1 1 2 2 则AB:x=2m﹣ ,即y=﹣ (x﹣2m),代入 整理得8y2+4 my﹣3m2=0, 解得y = ,y = , 1 2 则 = = ,BF = ,AB=AF +BF =3= |y ﹣y |= = m, 2 2 2 1 2 得m= ,则a=3, 则周长为AF +BF +AB=2(AF +BF )+4a=6+12=18. 1 1 2 2 故答案为:18. 49.(2023•山东模拟)过双曲线x2﹣y2=1的左、右焦点作两条相互平行的弦AB,CD,其中A,B在双曲 线的左支上,A,C在x轴上方,则|AF 1 |⋅|CF 2 |的最小值为 1 ,当AB的倾斜角为 时,四边形 AF F C的面积为 . 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【解答】解:x2﹣y2=1的a=b=1,c= , 设|AF |=m,|CF |=n,由对称性可得|BF |=|CF |=n, 1 2 1 2 由双曲线的定义可得|AF |=|AF |+2a=m+2a, 2 1 |BF |=|BF |+2a=n+2a, 2 1 在△AF F 中,cos∠AF F = = , 1 2 1 2 在△BF F 中,cos∠BF F = = , 1 2 1 2 又∠AF F +∠BF F = , 1 2 1 2 π 所以cos∠AF F +cos∠BF F = + =0, 1 2 1 2 化为 + =2, 由 + ≥2 ,可得mn≥1,当且仅当m=n=1, 可得|AF 1 |⋅|CF 2 |的最小值为1; 当AB的倾斜角为 时,设直线AB的方程为y= (x+ ), 联立双曲线的方程x2﹣y2=1,可得2x2+6 x+7=0, 解得A(1﹣ , ﹣ ), 由直线CD的方程y= (x﹣ ),与双曲线的方程联立,可得2x2﹣6 x+7=0, 解得A(1+ , + ), 所以四边形AF 1 F 2 C的面积为 +S△AHC =2 ×( ﹣ )+ 2 × =2 . 故答案为:1;2 . 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】50.(2023•黄石模拟)三等分角是古希腊三大几何难题之一.公元3世纪末,古希腊数学家帕普斯利用双 曲线解决了三等分角问题如图,已知圆心角ACB是待三等分的角(0<∠ACB< )具体操作方法如下: 在弦AB上取一点D,满足AD=2DB,以AD为实轴, 为虚轴作双曲线,交π 圆弧AB于点M,则 ∠ACM=2∠MCB,即CM为∠ACB的三等分线已知双曲线E的方程为 ,点A,D分别为双 曲线E的左,右顶点,点B为其右焦点,点C为双曲线E的右准线上一点,且不在x轴上,线段CB交 双曲线E于点P若扇形CMB的面积为 ,则 的值为 . 【解答】解:设C(1,y ),∠ACB=2a,则圆C: , c 易知 ,又有 ,即 , 可得y =﹣3,则BC:y=x﹣4,联立 ,可得 c 所以 = . 故答案为: . 51.(2023•九江模拟)过点A(0,1)作斜率为k的直线l交双曲线 于P ,P 两点,线段P P 1 2 1 2 的中点在直线 上,则实数k的值为 . 【解答】解:设P (x ,y ),P (x ,y ),线段P P 的中点坐标为( ,y ),则x +x =2× =1, 1 1 1 2 2 2 1 2 0 1 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】因为P ,P 两点在双曲线上, 1 2 所以 ,两式相减得,k= = = , 又直线l过点A(0,1),所以k= =2(y ﹣1), 0 所以 =2(y ﹣1),解得y = , 0 0 所以k=2(y ﹣1)=± ﹣1, 0 联立 ,得(2﹣k2)x2﹣2kx﹣3=0, 因为直线l与双曲线有两个交点,所以Δ=4k2+12(2﹣k2)>0,即﹣ <k< , 所以k= ﹣1. 故答案为: ﹣1. 52.(2023•嘉定区模拟)定义两个点集S、T之间的距离集为d(S,T)={|PQ||P S,Q T},其中|PQ|表 示 两 点 P 、 Q 之 间 的 距 离 , 已 知 k 、 t R , S = { ( x , y ) |y = kx+t , x R} , ∈ ∈ ,若d(S,T)∈=(1,+∞),则t的值为 . ∈ 【解答】解:∵ ,可化为:y2﹣4x2=1,y≥0, ∴集合T表示双曲线y2﹣4x2=1上支的点, 集合S表示直线y=kx+t上的点,d(S,T)=(1,+∞), ∴直线与渐近线平行,在渐近线下方,即t<0,且与渐近线的距离为1. 又双曲线的渐近线为y=±2x,取2x+y=0, 则y=﹣2x+t,即2x+y﹣t=0, ∴平行线的距离 , ∴ 或 (舍去), 故答案为: . 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】53.(2023•思明区校级模拟)设F为双曲线E: =1(a>0,b>0)的右焦点,A,B分别为双曲 线E的左右顶点,点P为双曲线E上异于A,B的动点,直线l:x=t使得过F作直线AP的垂线交直线 l于点Q时总有B,P,Q三点共线,则 的最大值为 . 【解答】解:由题意可得A(﹣a,0),B(a,0),设直线AP的斜率为k,直线AP的方程为y=k (x+a), 与双曲线方程b2x2﹣a2y2=a2b,联立,可得(b2﹣a2k2)x2﹣2k2a3x﹣a4k2﹣a2b2=0, 则﹣a•x = ,解得x = ,y =k(x +a)= , P P P P 设过F( ,0)与直线AP垂直的直线为l ,方程为y=﹣ (x﹣ ), 1 由题意可得Q为直线l 与直线BP的交点, 1 直线BP的方程为y= (x﹣a)= (x﹣a),与直线l 联立,可得t= , 1 = = , 令q= (q>1),则 = =﹣ + +1=﹣( ﹣ )2+ , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】当q=2,即 = 时, 取得最大值 . 故答案为: . 54.(多选)(2023•广州二模)已知双曲线Γ:x2﹣y2=a2(a>0)的左,右焦点分别为F ,F ,过F 的 1 2 2 直线l与双曲线Γ的右支交于点B,C,与双曲线Γ的渐近线交于点A,D(A,B在第一象限,C,D在 第四象限),O为坐标原点,则下列结论正确的是( ) A.若BC⊥x轴,则△BCF 的周长为6a 1 B.若直线OB交双曲线Γ的左支于点E,则BC∥EF 1 C.△AOD面积的最小值为4a2 D.|AB|+|BF |的取值范围为(3a,+∞) 1 【解答】解:因为双曲线Γ的标准方程为x2﹣y2=a2(a>0),则c= a, 易知点F (﹣ a,0)、F ( a,0),双曲线Γ的渐近线方程为y=±x, 1 2 对于A选项,当BC⊥x轴,直线BC的方程为x= a, 联立 ,可得 ,此时,|BC|=2a, 则|BF |+|CF |=(|BF |+2a)+(|CF |+2a)=|BC|+4a=6a, 1 1 2 2 此时,△BCF 的周长为|BC|+|BF |+|CF |=8a,故A错误; 1 1 1 对于B选项,因为双曲线Γ关于原点对称,则点B关于原点O的对称点也在双曲线Γ上, 因为若直线OB交双曲线Γ的左支于点E,则点B、E关于原点对称, 即BE、F F 的中点均为原点,故四边形BF EF 为平行四边形, 1 2 1 2 所以BF ∥EF ,即BC∥EF ,故B对; 2 1 1 对于C选项,易知OA的方程为y=x,OD的方程为y=﹣x,所以OA⊥OD, 因为直线l与双曲线Γ的右支交于点B、C,则直线l不与x轴重合, 设直线l的方程为x=my+ a,设点B(x ,y )、C(x ,y ), 1 1 2 2 联立 ,可得(m2﹣1)y2+2 may+a2=0, 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】则 ,解得m≠±1, 由韦达定理可得y +y =﹣ ,y y = <0,可得﹣1<m<1, 1 2 1 2 联立 ,可得x=y= ,即点A( , ), 联立 ,可得x= ,y=﹣ ,即点D( ,﹣ ), 所以|OA|= •|x |= ,|OD|= •|x |= , A D 所以S△AOD = •|OA|•|OD|= = ≥2a2,当且仅当m=0时,等号成立,故C错; 对于D选项,|AB|+|BF |=|AB|+|BF |+2a=|AF |+2a= • +2a= a• +2a= • 1 2 2 +2a= a• +2a, 当m=0时,|AB|+|BF |=2a+ a, 1 当0<m<1时,|AB|+|BF |= a• +2a= a• +2a, 1 因为函数y=m+ ﹣2在(0,1)上单调递减, 此时|AB|+|BF |= a• +2a (2a+ a,+∞), 1 ∈ 当﹣1<m<0时,因为函数y=m+ ﹣2在(﹣1,0)上单调递减, 此时|AB|+|BF |= a• +2a (3a,2a+ a), 1 综上所述,|AB|+|BF 1 |的取值范围是(3a, ∈ +∞),故D对. 故选:BD. 55.(2023•海珠区校级三模)在平面上给定相异两点A,B,设点P在同一平面上且满足 = ,当 >0且 ≠1时,P点的轨迹是一个圆,这个轨迹最先由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,故我们称这个圆 λ λ λ 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】为阿波罗尼斯圆.现有双曲线 =1(a>0,b>0),F ,F 分别为双曲线的左、右焦点,A,B 1 2 为双曲线虚轴的上、下端点,动点P满足 =2,△PAB面积的最大值为4.点S,T在双曲线上, 且关于原点O对称,Q是双曲线上一点,直线QS和QT的斜率满足k •k =3,则双曲线方程是 QS QT ;过F 的直线与双曲线右支交于C,D两点(其中C点在第一象限),设点M、N分别为△CF F 、 2 1 2 △DF F 的内心,则|MN|的范围是 . 1 2 【解答】解:设A(0,b),B(0,﹣b),P(x,y), 由题意知 =2,即|PB|=2|PA|,即 =2 , 整理得x2+(y﹣ )2=( )2,则圆心为(0, ),半径为r= , ∴△PAB的最大面积为 ×2b× =4,解得b2=3,即 + =1, 设Q(x,y),S(x ,y ),则T(﹣x ,﹣y ), 1 1 1 1 则 ﹣ =1,可得 = ,同理y2= , 则k = ,k = , QS QT 则k •k = = = ,∴a2=1, QS QT ∴双曲线方程为x2﹣ =1, 设边CF ,CF ,F F 上的切点分别为R,S,T, 1 2 1 2 则M,T横坐标相等,则|CR|=|CS|,|F M|=|F T|,|F S|=|F T|, 1 1 2 2 由|CF |﹣|AF |=2,即|CR|+|RF |﹣(|CS|+|SF |)=2,即|RF |﹣|SF |=2, 1 2 1 2 1 2 即|F T|﹣|F T|=2,即点M的横坐标为x ,则T(x ,0), 1 2 0 0 于是x +c﹣(c﹣x )=2,可得x =1, 0 0 0 同样内心N的横坐标也为1,则MN⊥x轴, 设直线CD的倾斜角为 ,则∠OF N= ,∠MF O=90°﹣ , 2 2 θ 在△MF N中,|MN|=(c﹣a)[tan +tan(90°﹣ )] 2 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】=(c﹣a)( + )=(c﹣a)• =(c﹣a)• , 由双曲线的方程可得a=1,b= ,则c= =2, 可得|MN|= , 又由直线CD为双曲线右支上的点,且渐近线的斜率为 = ,倾斜角为60°, 可得60°< ≤90°,即 <sin ≤1, θ θ 可得|MN|的取值范围为[2, ). 故答案为:x2﹣ =1;[2, ). 56.(2023•贵州模拟)已知双曲线E的焦点为F (﹣1,0),F (1,0),过F 的直线l 与E的左支相 1 2 1 1 交于A,B两点,过F 的直线l 与E的右支相交于C,D两点,若四边形ABCD为平行四边形,以AD 2 2 为直径的圆过F ,|DF |=|AF |,则E的方程为( ) 1 1 1 A.2x2﹣2y2=1 B. C. D. 【解答】解:设|DF |=|AF |=x,则|DF |=x﹣2a, 1 1 2 由双曲线的对称性和平行四边形的对称性可知:|CF |=|AF |=x, 2 1 连接CF ,则有|CF |=x+2a,|DC|=|DF |+|CF |=2x﹣2a, 1 1 2 2 ∵F 在以AD为直径的圆周上, 1 ∴DF ⊥AF , 1 1 ∵ABCD为平行四边形,AB∥CD, ∴DF ⊥DC, 1 在直角三角形CDF 中, , 1 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】即(x+2a)2=x2+(2x﹣2a)2,解得x=3a, ∴|DF |=3a,|DF |=a, 1 2 在直角三角形F F D中, , 1 2 即(3a)2+a2=(2c)2,得5a2=2c2, 又∵c=1, ∴ , , 故双曲线的方程为 . 故选:D. 57.(2023•江西模拟)已知F双曲线 的右焦点,A ,A 分别是双曲线C 1 2 的左右顶点,过F作双曲线渐近线的垂线与该渐近线在第一象限的交点为M,直线A M交C的右支于 1 点P,若|MP|=|MA |,且 ,则C的离心率为( ) 2 A. B. C.2 D. 【解答】解:双曲线C: 的右焦点F(c,0),渐近线 ,即 bx﹣ay=0, 显 然 A ( ﹣ a , 0 ) , A ( a , 0 ) , 由 FM⊥ OM , 得 , 1 2 , 则点 ,直线A M 的方程为 ,即 , 1 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】直线A M 的斜率k = = , 2 因此直线 A P 的斜率 = ,于是直线A P 的方程为 , 2 2 设点P(x ,y ),则 ,由 ,得 , 0 0 从而 ,解得 , 即有 ,则 , 此时M( ,a), , 由 解得: ,y =a, 0 即 , = ,满足|MP|=|MA |, 2 所以C的离心率为 . 故选:A. 58.(2023•福建模拟)双曲线 的下焦点为F,过F的直线l与C交于A,B两点,若过A, B和点 的圆的圆心在x轴上,则直线l的斜率为( ) A. B. C.±1 D. 【解答】解:由题意可知:F(0,﹣2),设A(x ,y ),B(x ,y ),AB的中点为P, 1 1 2 2 过点A,B,M的圆的圆心坐标为G(t,0), 则 , 由题意知:直线AB的斜率存在且不为0, 设直线AB的方程为:y=kx﹣2, 联立方程组 ,化简整理可得,(k2﹣3)x2﹣4kx+1=0, 则k2﹣3≠0,Δ=16k2﹣4(k2﹣3)=12k2+12>0, 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】, , 故AB的中点P的坐标 ,则 , 由圆的性质可知:圆心与弦中点连线的斜率垂直于弦所在的直线, 所以 ,化简整理可得: ①, 则圆心G(t,0)到直线AB的距离 , , ,即 , 将①代入可得: ,即 , 整理可得:k4﹣5k2+6=0,则(k2﹣2)(k2﹣3)=0, 因为k2﹣3≠0, 所以k2﹣2=0,解得 . 故选:B. 59.(多选)(2023•合肥模拟)如图,O为坐标原点,F ,F 分别为双曲线 的左 1 2 右焦点,过双曲线C右支上一点P作双曲线的切线l分别交两渐近线于A、B两点,交x轴于点D,则下 列结论正确的是( ) 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.|AB| =2b min B.S△AOB =2S△AOP C.S△AOB =2b D.若存在点P,使得 ,且 ,则双曲线C的离心率为2或 【解答】解:对于选项A,先求双曲线 上一点P(x ,y )的切线方程, 0 0 不妨先探究双曲线在第一象限的部分(其他象限由对称性同理可得). 由 得: ,所以 , 则在点P(x ,y )的切线斜率为 , 0 0 所以在点P(x ,y )的切线方程为: , 0 0 又因为 ,所以在点P(x ,y )的切线方程为: , 0 0 当P为右顶点(1,0)时,切线方程为x=1,易得也满足 , 不失一般性,设点P(x ,y )是双曲线在第一象限的一点或双曲线的右顶点,A(x ,y )是切线与渐 0 0 1 1 近线在第一象限的交点,B(x ,y )是切线与渐近线在第四象限的交点,双曲线的渐近线方程为 y= 2 2 ±bx, 联立 , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】所以点 ,同理可得: , 则 , 又因为x ≥1,所以 ,即:|AB| =2b,故A项正确; 0 min 对于选项B,由A项知, , 所以点P(x 0 ,y 0 )是线段AB的中点,所以S△AOP =S△BOP ,S△AOB =2S△AOP ,故B项正确; 对于选项C,因为在点P(x ,y )的切线方程为: , 0 0 令y=0得 ,所以点 , 则 , 当点P(x 0 ,y 0 )在顶点(1,0)时,仍然满足S△AOB =b,故C项错误; 对 于 选 项 D , 因 为 , 所 以 , 又因为 ,所以 ,解得: , 即: ,代入 得 , 所以 = , = , 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】因为 ,所以 , 所以 , 解得:c2=4或6,所以离心率为 或 ,故D项错误. 故选:AB. 60.(多选)(2023•南通模拟)已知F ,F 是双曲线 的左、右焦点, 1 2 是C上一点,若C的离心率为 ,连结AF 交C于点B,则( ) 2 A.C的方程为 B.∠F AF =90° 1 2 C.△F AF 的周长为 1 2 D.△ABF 的内切圆半径为 1 【解答】解:, 是C上一点,C的离心率为 , 则 ,解得 , ∴双曲线 ,故A正确; ∵F (﹣2,0),F (2,0), , 1 2 ∴ , , , ∴F A⊥F A,故B正确; 1 2 , ,|F F |=2c=4,周长= ,故C错 1 2 误; 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】令|BF |=m, 2 则 , , 在Rt△ABF 中, , 1 ∴ , 设△ABF 的周长为l,内切圆半径为r, 1 则l=|AF |+|AB|+|BF |, 1 1 , ∴ ,故D正确; 故选:ABD. 双曲线常用结论: (1)如图:①动点P到同侧焦点F的距离最小值为:|PF| =|AF|=c-a ; 2 2 最小 2 2 ②焦点到渐近线的距离为:|FM|=b; 2 (2)渐近线求法结论:可直接令方程-=λ(λ≠0)等号右边的常数为0,化简解得; 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】