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微专题 19 直线与圆锥曲线的位置关系
高考定位 直线与圆锥曲线的位置关系是高考的必考内容,涉及直线与圆锥曲线
的相交、相切、弦长、面积以及弦中点等问题,难度中等.
【真题体验】
1.(2021·新高考Ⅱ卷)抛物线y2=2px(p>0)的焦点到直线y=x+1 的距离为,则p=
( )
A.1
B.2
C.2
D.4
答案 B
解析 抛物线的焦点坐标为,其到直线x-y+1=0 的距离d==,
解得p=2(p=-6 舍去).
2.(2023·新高考Ⅱ卷)已知椭圆C:+y2=1 的左、右焦点分别为F1,F2,直线y=
x+m 与C 交于A,B 两点,若△F1AB 面积是△F2AB 面积的2 倍,则m=( )
A.
B.
C.-
D.-
答案 C
解析 由题意,F1(-,0),F2(,0),△F1AB 面积是△F2AB 面积的2 倍,
所以点F1到直线AB 的距离是点F2到直线AB 的距离的2 倍,
即=2×,
解得m=-或m=-3(此时直线与椭圆C 不相交,舍去),故选C.
3.(2023·全国乙卷)设A,B 为双曲线x2-=1 上两点,下列四个点中,可为线段
AB 中点的是( )
A.(1,1)
B.(-1,2)
C.(1,3)
D.(-1,-4)
答案 D
解析 法一 设A(x1,y1),B(x2,y2),AB 的中点为M(x0,y0),由点A,B 在双曲
线上,
得两式作差,得x-x=,
即(x1-x2)(x1+x2)=,
化简得=9,
即·=kAB·=9,
因此kAB=9·.
由双曲线方程可得渐近方程为y=±3x,如图.
对于A,因为kAB=9×=9>3,所以直线AB 与双曲线无交点,不符合题意;
对于B,因为kAB=9×=-<-3,
所以直线AB 与双曲线无交点,不符合题意;
对于C,kAB=9×=3,此时直线AB 与渐近线y=3x 平行,与双曲线不可能有两
个交点,不符合题意;
对于D,因为kAB=9×=<3,所以直线AB 与双曲线有两个交点,满足题意.
法二 选项中的点均位于双曲线两支之间,故A,B 分别在双曲线的两支上且不
关于原点对称,设线段AB 的中点坐标为(x0,y0),
则|kAB|=9||<3,即|y0|>3|x0|,
结合选项可知选D.
4.(多选)(2024·新高考Ⅱ卷)抛物线C:y2=4x 的准线为l,P 为C 上动点.过P 作
⊙A:x2+(y-4)2=1 的一条切线,Q 为切点.过P 作l 的垂线,垂足为B.则( )
A.l 与⊙A 相切
B.当P,A,B 三点共线时,|PQ|=
C.当|PB|=2 时,PA⊥AB
D.满足|PA|=|PB|的点P 有且仅有2 个
答案 ABD
解析 对于A,易知l:x=-1,故l 与⊙A 相切,A 正确;
对于B,A(0,4),⊙A 的半径r=1,
当P,A,B 三点共线时,P(4,4),
所以|PA|=4,|PQ|===,故B 正确;
对于C,当|PB|=2 时,P(1,2),B(-1,2),或P(1,-2),B(-1,-2),易知
PA 与AB 不垂直,故C 错误;
对于D,记抛物线C 的焦点为F,连接AF,PF,易知F(1,0),
由抛物线定义可知|PF|=|PB|,
因为|PA|=|PB|,所以|PA|=|PF|,
所以点P 在线段AF 的中垂线上,线段AF 的中垂线方程为y=x+,
即x=4y-,
代入y2=4x 可得y2-16y+30=0,
解得y=8±,
易知满足条件的点P 有且仅有两个,故D 正确.故选ABD.
5.(2024·北京卷)若直线y=k(x-3)与双曲线-y2=1 只有一个公共点,则k 的一个
取值为________.
答案
解析 由题意,知该双曲线的渐近线方程为y=±x,
直线y=k(x-3)过定点(3,0).
因为点(3,0)在双曲线内,所以要使过该点的直线与双曲线只有一个公共点,则
该直线与双曲线的渐近线平行,所以k=±.
【热点突破】
热点一 中点弦问题
例1 (1)已知双曲线x2-=1,过点P(1,1)的直线l 与该双曲线相交于A,B 两点,
若P 是线段AB 的中点,则直线l 的方程为( )
A.2x-y-1=0
B.2x+y-1=0
C.2x-y+1=0
D.该直线不存在
(2)(2024·邵阳二模)已知直线l:x-2y-2=0 与椭圆C:+=1(a>b>0)相交于A,
B 两点.若弦AB 被直线m:x+2y=0 平分,则椭圆C 的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
答案 (1)D (2)C
解析 (1)设A(x1,y1),B(x2,y2),且x1≠x2,
代入双曲线方程得
两式相减得x-x=-,得(x1+x2)(x1-x2)=
若P 是线段AB 的中点,则x1+x2=2,y1+y2=2,所以=2,
即直线AB 的斜率为2,
所以直线AB 方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0;
联立得2x2-4x+3=0,
则Δ=16-4×2×3=-8<0,方程无解,所以直线l 不存在.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
因为弦AB 被直线m:x+2y=0 平分,设中点坐标(x0,y0),
所以+2×=x0+2y0=0,①
因为点A,B 在直线l:x-2y-2=0 上,代入可得
两式相减可得x1-x2=2(y1-y2),②
又点A,B 在椭圆上,代入可得
两式相减可得+=0,
代入①②可得+=0,得a2=4b2,
又椭圆中a2=b2+c2,
所以离心率e===,故选C.
规律方法 1.处理中点弦问题的常用方法:(1)根与系数的关系;(2)点差法;(3)
常用结论.
2.利用点差法需注意保证直线与曲线相交.
训练1 已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左焦点为F,过点F 的直线x-y+=0 与椭
圆C 相交于不同的两点A,B.若P 为线段AB 的中点,O 为坐标原点,直线OP
的斜率为-,则椭圆C 的方程为( )
A.+y2=1
B.+=1
C.+=1
D.+=1
答案 B
解析 因为过椭圆上两点A,B 的直线x-y+=0 过点F(-,0),
所以c=且kAB=1,
可得kAB=-·=-·=1,
所以=,即a2=2b2=b2+c2,
所以b=c=,a=2,
所以椭圆C 的方程为+=1.故选B.
热点二 弦长问题
例2 已知椭圆E:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),点P
在椭圆E 上.
(1)求椭圆E 的标准方程;
(2)设直线l:x=my+1(m∈R)与椭圆E 相交于A,B 两点,与圆x2+y2=a2相交
于C,D 两点,当|AB|·|CD|2的值为8 时,求直线l 的方程.
解 (1)因为点P 在椭圆上,根据椭圆定义可得|PF1|+|PF2|=2a,
又|PF1|==,|PF2|=,
所以2a=+=2,
即a=,因为c=1,所以b2=a2-c2=1,
故椭圆E 的标准方程为+y2=1.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立消去x,
整理得(m2+2)y2+2my-1=0,
所以Δ=8m2+8>0,y1+y2=-,
y1y2=-,
则|AB|=
=
=.
设圆x2+y2=2 的圆心O 到直线l 的距离为d,
则d=,
所以|CD|=2=2
=2,
则|AB|·|CD|2=×4×
==8,
解得m=±1,经验证m=±1 符合题意.
故所求直线的方程为
x-y-1=0 或x+y-1=0.
易错提醒 1.设直线方程时,需考虑特殊直线,如直线的斜率不存在、
斜率为0 等.
2.涉及直线与圆锥曲线相交时,Δ>0 易漏掉.
3.|AB|=x1+x2+p 是抛物线过焦点的弦的弦长公式,其他情况该公式不成立.
训练2 在平面直角坐标系中,顶点在原点、以坐标轴为对称轴的抛物线C 经过
点(1,2).
(1)求抛物线C 的方程;
(2)已知抛物线C 关于x 轴对称,过焦点F 的直线交C 于A,B 两点,线段AB 的
垂直平分线交直线AB 于点P,交C 的准线于点Q.若|AB|=|PQ|,
求直线AB 的方程.
解 (1)当焦点在x 轴时,设抛物线C:
y2=2px(p>0).
将点(1,2)代入得p=2,
此时抛物线的方程为y2=4x.
当焦点在y 轴时,设抛物线C:x2=2py(p>0),
将点(1,2)代入得p=,
此时抛物线的方程为x2=y.
综上,抛物线C 的方程为y2=4x 或x2=y.
(2)当抛物线C 的焦点在x 轴时,其方程为
y2=4x,焦点坐标为(1,0),准线方程为
x=-1.
∵当直线AB 的斜率不存在时,
|AB|=4,|PQ|=2,不符合题意,
∴直线AB 的斜率存在,设直线AB 的方程为y=k(x-1)(k≠0),
与抛物线的交点为A(x1,y1),B(x2,y2).
由消去y 得,
k2x2-(2k2+4)x+k2=0.
∴Δ=16k2+16>0,x1+x2=,
∴|AB|=x1+x2+2=4+,
∵y1+y2=k(x1+x2)-2k=,
∴线段AB 的中点P 为,
∴直线PQ 的方程为
y-=-.
令x=-1,得y=+,
∴Q,
∴|PQ|==2.
由|PQ|=|AB|得,2=4+,解得k=±,
∴直线AB 的方程为y=x-
或y=-x+.
热点三 面积问题
例3 (2024·泰安模拟)已知圆x2+y2-x-2y+m=0 与x 轴交于点P(1,0),且经
过椭圆G:+=1(a>b>0)的上顶点,椭圆G 的离心率为.
(1)求椭圆G 的方程;
(2)若点A 为椭圆G 上一点,且在x 轴上方,B 为A 关于原点O 的对称点,点M
为椭圆G 的右顶点,直线PA 与MB 交于点N,△PBN 的面积为,求直线PA 的斜
率.
解 (1)∵圆x2+y2-x-2y+m=0 过(1,0),∴m=0,
又∵圆x2+y2-x-2y=0 过(0,b),∴b=2,
又∵∴a2=9,
∴椭圆G 的方程为+=1.
(2)设A(x0,y0)(y0>0),则B(-x0,-y0),
由题知x0≠1 且x0≠-3,
则PA:y=(x-1),MB:y=(x-3),
由解得
∴N,
又∵S△PBN=S△PBM-S△PNM=×|PM|×y0=y0=,
∴y0=,又∵+=1,∴x0=±2,
∴直线PA 的斜率kAP==-或.
规律方法 圆锥曲线中求解三角形面积的方法
(1)常规面积公式:S=×底×高.
(2)正弦面积公式:S=absin C.
(3)铅锤水平面面积公式;
①过x 轴上的定点:S=a|y1-y2|(a 为x 轴上定长);
②过y 轴上的定点:S=a|x1-x2|(a 为y 轴上定长).
训练3 已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的实轴长为2,左、右两顶点分别为
A1,A2,C 上的一点P(x0,y0)(y0≠0)分别与A1,A2连线的斜率之积为3.
(1)求C 的方程;
(2)经过点(0,1)的直线l 分别与C 的左、右支交于M,N 两点,O 为坐标原点,
△OMN 的面积为,求l 的方程.
解 (1)由题意知a=1,
则A1(-1,0),A2(1,0),C 的方程为x2-=1.
因为P(x0,y0)在C 上,则x-=1,
即y=b2(x-1),
则P(x0,y0)分别与A1,A2连线的斜率之积为
·===b2=3,
所以C 的方程为x2-=1.
(2)由题意知,直线l 的斜率存在,设为k,
则l 的方程为y=kx+1,
联立消去y
得(3-k2)x2-2kx-4=0,
令M(x1,y1),N(x2,y2),
因为直线l 分别交C 的左、右支于M,N 两点,
则Δ=4k2+16(3-k2)>0,x1x2=<0,
则-<k<,x1+x2=,
由于直线l 经过点(0,1),
则△OMN 的面积S=|x1-x2|=,
则|x1-x2|2=(x1+x2)2-4x1x2=+=24,
解得k2=2 或(舍去),则k=±,
所以l 的方程为y=±x+1.
【精准强化练】
一、单选题
1.若直线y=x-1 与椭圆x2+3y2=a 有且只有一个公共点,那么a 的值为( )
A.
B.
C.
D.1
答案 C
解析 因为方程x2+3y2=a 表示的曲线为椭圆,则a>0,
将直线y=x-1 的方程与椭圆的方程联立,得
可得4x2-6x+3-a=0,
则Δ=36-4×4×(3-a)=16a-12=0,
解得a=.
2.(2024·遵义模拟)已知椭圆C:+=1,过点P 的直线与椭圆C 交于A,B 两点且
AB 的中点为P,则坐标原点O 到直线AB 的距离为( )
A.1
B.
C.2
D.2
答案 B
解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),则
两式相减得+=0,
由条件可知,x1+x2=1,y1+y2=3,
即+=0,
并且由对称性可知,x1≠x2,所以=-1,
所以直线AB 的斜率为-1,
所以直线AB 的方程为y-=-,
即x+y-2=0,
所以原点O 到直线AB 的距离d==.
3.(2024·泸州三模)已知点M(4,4)在抛物线C:y2=2px(p>0)上,F 为C 的焦点,
直线MF 与C 的准线相交于点N,则|MN|=( )
A.
B.
C.
D.
答案 A
解析 将点M(4,4)代入抛物线方程y2=2px,可得16=2p×4,解得p=2,
所以抛物线C 的方程为y2=4x,
所以F(1,0),准线方程为x=-1,
所以直线MN 的斜率k==,
所以直线MN 的方程为y=(x-1),
令x=-1,得y=-,所以N,
所以|MN|==.
4.已知F1为椭圆+=1 的左焦点,过F1作倾斜角为的直线与椭圆交于A,B 两点,
O 为坐标原点,则△AOB 的面积为( )
A.
B.
C.
D.3
答案 A
解析 如图,因为直线AB 的倾斜角为60°,
所以斜率为,
又直线AB 过点F1(-,0),
所以直线AB:y=(x+),
联立
消去x 并整理得11y2-12y-36=0,
Δ=144+4×11×36>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则y1+y2=,y1y2=-,
所以|y1-y2|===,
所以S△AOB=·|OF1|·|y1-y2|=××=.
5.已知抛物线C:y2=4x,圆F:(x-1)2+y2=1,直线l:y=k(x-1)(k≠0)自上而
下顺次与上述两曲线交于M1,M2,M3,M4四点,则下列各式结果为定值的是(
)
A.|M1M2|·|M3M4|
B.|FM1|·|FM4|
C.|M1M3|·|M2M4|
D.|FM1|·|M1M2|
答案 A
解析 如图,分别设M1,M2,M3,M4四点的横坐标为x1,x2,x3,x4,
由y2=4x 得焦点F(1,0),准线l0:x=-1,
由定义得,|M1F|=x1+1,
又|M1F|=|M1M2|+1,所以|M1M2|=x1,
同理|M3M4|=x4,由消去y 整理得
k2x2-(2k2+4)x+k2=0(k≠0),
则x1x4=1,即|M1M2|·|M3M4|=1.
6.已知过双曲线C:-=1 的左焦点F 的直线l 与双曲线左支交于点A,B,过原
点与弦AB 中点D 的直线交直线x=-于点E,若△AEF 为等腰直角三角形,则
直线l 的方程可以为( )
A.x+(3-2)y+2=0
B.x-(3+2)y+2=0
C.x+(3-2)y-2=0
D.x+(3+2)y+2=0
答案 A
解析 F(-2,0),则由题意可设l:x=my-2(m≠±),
因为若△AEF 为等腰直角三角形,且∠AEF 为直角,
所以直线EF 的方程为y=-m(x+2),
令x=-,得y=-m,即E.
设A(x1,y1),有|EF|=|AF|可得,即==,
解得y1=±.
又-=1,所以x1=-,所以m=±(3-2),
从而直线l 的方程为x+(3-2)y+2=0 或x-(3-2)y+2=0.
7.(2024·东北三省三校二联)双曲线C:-=1 的右焦点为F,双曲线C 上有两点
A,B 关于直线l:3x+y-8=0 对称,则|FA+FB|=( )
A.2
B.4
C.2
D.4
答案 B
解析 由题意知,c==4,F(4,0),
设AB 的中点为S,连接FS,
因为l 为线段AB 的垂直平分线,故可设AB:x-3y+m=0,A(x1,y1),B(x2,
y2),
由
可得6y2-6my+m2-12=0(*),
故y1+y2=m,则x1+x2=3(y1+y2)-2m=m,
故AB 的中点为,
因为AB 的中点在直线3x+y-8=0 上,
故3×+-8=0,
故m=4,此时Δ=36m2-24m2+12×24>0,且S(2,-2),
故|FA+FB|=2|FS|=2=4.
8.(2024·浙江名校协作体联考)抛物线y2=4x 的焦点为F,过点M(,0)的直线与抛
物线相交于A,B 两点,与抛物线的准线相交于点C.若|BF|=3,则=( )
A.
B.
C.
D.
答案 A
解析 由抛物线y2=4x 得抛物线的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1,设
A(x1,y1),B(x2,y2),
过A,B 分别作抛物线的准线的垂线,垂足分别为E,N,则|BF|=|BN|=x2+1=
3,所以x2=2,把x2=2 代入y2=4x,可得y2=±2,即点B(2,-2)或B(2,2).
当点B(2,-2)时,点A 在x 轴上方,即y1>0,如图1,由y=4x1,
可得y1=2,
即A(x1,2),
因为M(,0)且kAM=kMB,即=,所以x1=3,
所以|AE|=3+1=4,所以==.
当点B(2,2)时,点A 在x 轴下方,即y1<0,
如图2,由y=4x1,可得y1=-2,
即A(x1,-2),
因为M(,0)且kAM=kMB,
即=,解得x1=3,
所以|AE|=3+1=4,所以==.
综上,可得=.故选A.
二、多选题
9.已知椭圆E:+=1 的右焦点为F2,直线x-y+3=0 与椭圆交于A,B 两点,
则( )
A.△ABF2的周长为20
B.△ABF2的面积为
C.线段AB 中点的横坐标为-
D.线段AB 的长度为
答案 ACD
解析 依题意,直线x-y+3=0 过椭圆E:+=1 的左焦点F1(-3,0),椭圆长
轴长2a=10,
所以△ABF2的周长|AF2|+|AB|+|BF2|=|AF2|+|AF1|+|BF1|+|BF2|=4a=20,
A 正确;
由
消去y 得41x2+150x-175=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=-,x1x2=-,
因此线段AB 中点的横坐标为
=-×=-,C 正确;
线段AB 的长度为·=·=,D 正确;
点F2(3,0)到直线x-y+3=0 的距离d==3,
所以△ABF2的面积S=|AB|·d
=××3=,B 错误.
10.(2024·邯郸二模)设抛物线E:x2=2py(p>0)的焦点为F,过点P(0,3)的直线与
抛物线E 相交于点A,B,与x 轴相交于点C,|AF|=2,|BF|=10,则( )
A.E 的准线方程为y=-2
B.p 的值为2
C.|AB|=4
D.△BFC 的面积与△AFC 的面积之比为9
答案 BD
解析 设直线AB 的方程为y=kx+3,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立可得x2-2pkx-6p=0,
所以x1+x2=2pk,x1x2=-6p,
因为x2=2py,所以y=,
故y1y2===9,
因为|AF|=2,|BF|=10,
由抛物线定义可得y1=2-,y2=10-,
则=9,解得p=2 或p=22,
因为y1=2->0,所以p=2,则E 的准线方程为y=-1,故B 正确,A 错误;
又E 的方程为x2=4y,y1=2-=1,y2=10-=9,
把y1=1 代入x2=4y 可得x=4y1=4,x=4y2=36,
不妨设A(-2,1),B(6,9),则|AB|=8,故C 错误;
设F 到直线AB 的距离为d,△BFC 的面积S△BFC=|BC|d,
△AFC 的面积S△AFC=|AC|d,
则△BFC 的面积与△AFC 的面积之比===9,故D 正确.
11.(2024·湘潭模拟)已知F1,F2 为双曲线C:x2-y2=λ(λ>0)的左、右焦点,点
M(1,)满足MF1·MF2=0,N 为双曲线C 的右支上的一个动点,O 为坐标原点,
则( )
A.双曲线C 的焦距为4
B.直线MF2与双曲线C 的左、右两支各有一个交点
C.△NOM 的面积的最小值为1
D.∠ONM<
答案 ACD
解析 对于A,因为MF1·MF2=0,所以MF1⊥MF2,
则|MO|=|OF1|=|OF2|,
又|MO|==2,
所以c=2,双曲线C:-=1 的焦距2c=4,故A 正确;
对于B,由A 知,F2(2,0),双曲线渐近线方程为y=±x,
则直线MF2的斜率为=-<-1,
所以直线MF2与双曲线的右支有两个交点,故B 错误;
对于C,因为kOM=,
设直线l:y=x+m 与双曲线右支相切,
联立消去y,
得2x2+2mx+2+m2=0,
则Δ=(2m)2-8(2+m2)=0,
解得m=-2 或者m=2(舍去),
则直线OM 与l 之间的距离为d==1,
所以△NOM 的面积最小值为|OM|·d=1,故C 正确;
对于D,由C 可知,直线l:y=x-2 与双曲线右支的切点为(,1),
直线OM 与l 两平行线之间的距离为1,
且|OM|=2,N 到OM 中点的距离大于1,
所以∠ONM<,故D 正确.
三、填空题
12.设斜率为2 的直线l 过抛物线y2=ax(a>0)的焦点F,且和y 轴交于点A,若
△OAF(O 为坐标原点)的面积为4,则a 的值为________.
答案 8
解析 抛物线y2=ax 的焦点坐标,|OF|=,
直线l 的点斜式方程为y=2,在y 轴的截距是-.
∴S△OAF=××=4,即a2=64,
又a>0,∴a=8.故答案为8.
13.(2024·娄底模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点为F,下顶点为A,过
A,F 的直线l 与椭圆C 交于另一点B,若直线l 的斜率为1,且|AB|=,则椭圆C
的标准方程为________.
答案 +=1
解析 设F(c,0),
由题意知,b=c,a=c,直线l 的方程为y=x-c,
与椭圆C 的方程联立化简得3x2-4cx=0,
所以xA=0,xB=c,
故|AB|=·|xB-xA|=c=,
解得c=,
所以b=,a=2,椭圆C 的方程为+=1.
14.(2024·合肥调研)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的一个焦点的坐标为(1,0),一条
切线的方程为x+y=7,则C 的离心率e=________.
答案
解析 联立直线与椭圆方程
可得(a2+b2)x2-14a2x+49a2-a2b2=0,
则有Δ=196a4-4(a2+b2)(49a2-a2b2)=0,
化简得a4b2+a2b4=49a2b2,
又a>b>0,故a2+b2=49,
又椭圆的一个焦点的坐标为(1,0),
故有a2-b2=1,则a2=25,故a=5,则e=.
四、解答题
15.(2024·新高考Ⅰ卷)已知 A(0,3)和P 为椭圆C:+=1(a>b>0)上两点.
(1)求C 的离心率;
(2)若过P 的直线l 交C 于另一点B,且△ABP 的面积为9,求l 的方程.
解 (1)由题知解得
∴c==,
∴C 的离心率e==.
(2)|PA|==,
设点B 到直线PA 的距离为h,
则△ABP 的面积为S=|PA|·h=9,解得h=.
易知直线PA:x+2y-6=0,设B(x0,y0),
则
解得或
∴B(0,-3)或B,
故l 的方程为y=x-3 或y=x.
16.(2024·南通调研)已知点A(2,1)在双曲线C:-=1(a>1)上,直线l 交C 于P,
Q 两点,直线AP,AQ 的斜率之和为0.
(1)求l 的斜率;
(2)若tan∠PAQ=2,求△PAQ 的面积.
解 (1)将点A(2,1)代入-=1 中,得-=1,即a4-4a2+4=0,
解得a2=2,故双曲线方程为-y2=1;
由题意知直线l 的斜率存在,设l:y=kx+m,设P(x1,y1),Q(x2,y2),
则联立直线与双曲线-y2=1,得(2k2-1)x2+4kmx+2m2+2=0,
需满足2k2-1≠0,Δ=8(m2+1-2k2)>0,
故x1+x2=-,x1x2=,
kAP+kAQ=+=+=0,
化简得2kx1x2+(m-1-2k)(x1+x2)-4(m-1)=0,
故+(m-1-2k)-4(m-1)=0,
即2k2+(m+1)k+m-1=0,即(k+1)(m+2k-1)=0,
由题意可知直线l 不过A 点,即m+2k-1≠0,
故l 的斜率k=-1.
(2)设直线AP 的倾斜角为α,由tan∠PAQ=2,
∴=2,得tan =(负值舍去),
由直线AP,AQ 的斜率之和为0,可知2α+∠PAQ=π,即tan =,
则tan ==,得kAP=tan α=,即=,
联立=,及-y=1 得x1=,y1=,
将x1=,y1=代入l:y=-x+m 中,得m=,
故x1+x2=,x1x2=,
而|AP|=|x1-2|=|x1-2|,
|AQ|=|x2-2|,
由tan∠PAQ=2,得sin∠PAQ=,
故S△PAQ=|AP|·|AQ|sin∠PAQ=|x1x2-2(x1+x2)+4|==.