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热点7-3 双曲线及其应用(8题型+满分技巧+限时检测)-2025年高考数学热点重点难点专题练习(新高考专用)
展开双曲线及其应用是高考数学的重点与难点,在近几年高考数学试卷中,双曲线的相关题型几乎年年都会考到,属于热点问题。题型比较丰富,选择题、填空题、解答题都出现过,主要通过双曲线的定义、方程及性质考查数学运算能力及转化思想,难度中等偏难。
【题型1 双曲线的定义及概念辨析】
【例1】(2023·全国·高三专题练习)已知动点满足,则动点的轨迹是( )
A.射线 B.直线 C.椭圆 D.双曲线的一支
【答案】A
【解析】设,由题意知动点M满足|,
故动点M的轨迹是射线.故选:A.
【变式1-1】(2023·四川绵阳·高三南山中学校考阶段练习)双曲线C:(,)的一条渐近线过点,,是C的左右焦点,且,若双曲线上一点M满足,则( )
A.或 B. C. D.
【答案】B
【解析】因为,,所以,所以或(舍),
又因为双曲线的渐近线过点,所以,所以,
所以,所以,所以,
若在左支上,,符合要求,所以,
若在右支上,,不符合要求,
所以,故选:B.
【变式1-2】(2023·河北·模拟预测)已知双曲线的上、下焦点分别为,,的一条渐近线过点,点在上,且,则 .
【答案】11
【解析】由得双曲线的标准方程为:,
所以,所以双曲线的渐近线方程为:,
又的一条渐近线过点,所以,
因为点在上,,为双曲线的上、下焦点,
所以,
由,所以,
所以或(舍去).
【变式1-3】(2023·全国·高三专题练习)已知圆,圆,圆与圆、圆外切,则圆心的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】设圆的半径为,
圆的圆心,半径,
圆的圆心,半径,
因为圆与圆、圆外切,
则,所以,
所以点的轨迹是以为焦点的双曲线的右支,
又,则,
所以其轨迹方程为.
【变式1-4】(2023·河北·石家庄一中校联考模拟预测)(多选)已知复数,,则下列结论正确的是( )
A.方程表示的在复平面内对应点的轨迹是圆
B.方程表示的在复平面内对应点的轨迹是椭圆
C.方程表示的在复平面内对应点的轨迹是双曲线的一支
D.方程表示的在复平面内对应点的轨迹是抛物线
【答案】AC
【解析】由复数模的几何意义知,表示复平面内点与点之间的距离为定值2,
则在复平面内对应点的轨迹是圆,故A正确;
由复数模的几何意义知,表示复平面内点到点和的距离之和为,
又,不满足椭圆的定义,故B不正确;
由复数模的几何意义知,表示复平面内点到点和的距离之差为1,
又,满足双曲线的定义,故C正确;
对于D,可化为,
表示复平面内点到点和的距离相等,轨迹是直线,故D不正确,故选:AC.
【题型2 利用定义求距离和差最值】
【例2】(2023·天津南开·统考一模)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2-1】(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
【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2-2】(2023·四川南充·校考模拟预测)已知是离心率为的双曲线的右支上一点,则到直线的距离与到点的距离之和的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】已知双曲线,可知,则,
所以,分别为的左、右焦点,
则,即,
设到直线的距离为,到直线的距离为,且,
则.故选:A.
【变式2-3】(2022·天津南开·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2-4】(2023·山东泰安·统考二模)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
【题型3 双曲线标准方程的求解】
【例3】(2023·全国·高三对口高考)与有相同渐近线,焦距,则双曲线标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】(1)若焦点在轴上,设所求双曲线方程为,
因为与双曲线有相同渐近线,
所以,设该双曲线的焦距为,
又因为焦距,所以,所以,
联立,解得,则双曲线方程为;
(2)若焦点在轴上,设所求双曲线方程为,
因为与双曲线有相同渐近线,
所以,设该双曲线的焦距为,
又因为焦距,所以,所以,
联立,解得,
则双曲线方程为,
所以双曲线的标准方程为:或.
综上,双曲线标准方程为.故选:D
【变式3-1】(2023·湖北荆州·高三松滋市第一中学校考阶段练习)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】D
【解析】如图,因为,不妨设渐近线方程为,即,
所以,所以.
设,则,
所以,所以.
因为,所以,
所以,所以,所以,
因为,所以,
所以,解得,
所以双曲线的方程为,故选:D
【变式3-2】(2023·天津宁河·高三芦台第一中学校考期末)已知双曲线的右焦点与抛物线的焦点重合,抛物线准线与一条渐近线交于点,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由抛物线的焦点为,
因为双曲线与抛物线的焦点重合,
可得双曲线的右焦点为,即,可得,
又由双曲线的一条渐近线方程为,抛物线的准线方程为,
因为抛物线准线与一条渐近线交于点,可得,
即交点为,代入渐近线方程,可得,可得,
将代入,可得,所以,
所以双曲线的方程为.故选:D.
【变式3-3】(2023·甘肃定西·统考模拟预测)已知双曲线C:的渐近线方程为,左、右焦点分别为,,过点且斜率为的直线l交双曲线的右支于M,N两点,若的周长为36,则双曲线C的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为双曲线的渐近线方程为,所以,
则双曲线方程为,,,
所以直线为,设,
由,得,则,
所以,
因为,,
所以,
因为的周长为36,所以,
所以,得,
所以双曲线方程为,故选:D
【变式3-4】(2023·四川乐山·统考三模)设为坐标原点,,是双曲线:的左、右焦点.过作圆:的一条切线,切点为,线段交于点,若,的面积为,则的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由圆的方程知,,
又∵,
∴在直角中,,且.
在中,,
的面积,∴.
在中,,
由正弦定理,,
∴,
∴由双曲线定义,,
又∵,,∴,
∴,即.
∵为直角,∴易知为钝角,
∴由知,,
在中,由余弦定理,,
∴,
∴,
整理得,∴.
又∵,将代入,解得.
∴双曲线的方程为:.故选:D.
【题型4 双曲线的焦点三角形问题】
【例4】(2023·全国·校联考模拟预测)已知双曲线的左、右焦点分别为,过的直线交双曲线左支于两点,且,若双曲线的实轴长为8,那么的周长是( )
A.5 B.16 C.21 D.26
【答案】D
【解析】由题意可知:,即,
所以的周长.故选:D.
【变式4-1】(2023·重庆·高三重庆八中校考期中)设双曲线的左、右焦点分别为,点在的右支上,且,则的面积为( )
A.2 B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意得,
由双曲线定义可得,,,
由余弦定理得,
即,解得,
又,解得,
故.故选:C
【变式4-2】(2023·四川成都·高三校考期中)设、分别是双曲线:的左、右两个焦点,为坐标原点,点在上且,则的面积为( )
A.5 B.10 C. D.20
【答案】A
【解析】由,
所以是以原点为圆心,为半径的圆与双曲线的交点,
又,即它们也在点所在的圆上,且为直径,
所以为直角三角形,,
如上图,,且,
所以,
则,故的面积为.故选:A.
【变式4-3】(2023·广东湛江·高三统考阶段练习)已知双曲线的一条渐近线方程是分别为双曲线的左、右焦点,过点且垂直于轴的垂线在轴上方交双曲线于点,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题意得:因为该双曲线的一条渐近线方程是,则,
又由,可得,
由过点且垂直于轴的垂线在轴上方交双曲线于点,可知M的横坐标为,
代入椭圆方程即可得:,,
又有,可知,
所以.故选:D
【变式4-4】(2023·云南昆明·高三昆明一中校考阶段练习)已知双曲线的左、右焦点分别为,过点的直线与双曲线的左支交于,两点,若,则的内切圆周长为 .
【答案】
【解析】如图所示:
设内切圆半径为,切点分别为,
由题意,则,所以,
由双曲线定义有;
又因为,即,所以,
因此,
从而直角三角形的内切圆半径是
,
所以的内切圆周长为.
【题型5 求双曲线的离心率与范围】
【例5】(2023·天津北辰·高三统考期中)双曲线的左、右焦点分别为,以为圆心,为半径的圆与的左支的一个公共点为,若原点到直线的距离等于实半轴的长,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】如图:∵原点到直线的距离等于实半轴的长,
∴直线的距离为,
又∵以为圆心,为半径的圆与的左支的一个公共点为,
∴,
由双曲线定义的,
∴直线的距离为,
故,即,
∴,解得(舍去)或.故选:A.
【变式5-1】(2023·全国·模拟预测)双曲线的左、右焦点分别为,,点是其右支上一点.若,,,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由双曲线的几何性质,可知点是线段的中点,则,
即,
所以,解得:,
所以,故,
由,解得:,
所以,故B项正确.故选:B.
【变式5-2】(2023·江苏苏州·高三统考阶段练习)已知双曲线的左、右焦点分别为为坐标原点,圆交双曲线的左支于点,直线交双曲线的右支于点,若为的中点,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设,则,因为为的中点,
所以,则由双曲线的定义可知,
因为圆交双曲线的左支于点,所以,
所以,即,
则化简可得,即,
则,所以,
所以,即,
则化简可得,即,故选:D.
【变式5-3】(2023·全国·模拟预测)已知双曲线C:的左、右焦点分别为,,P为双曲线C的右支上一点,且,,则双曲线C的离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为,,
∴,
又,∴.
设,则,,
∴,
∴,则,
∴.
∴,则,
设,则,
∴在上单调递增,∴,∴,
∴,∴,
∴,故选:B.
【变式5-4】(2023·河南洛阳·高三洛阳市第八中学校考开学考试)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.
【题型6 双曲线的中点弦问题】
【例6】(2023·陕西宝鸡·校联考模拟预测)已知双曲线:的右焦点为,过点的直线交双曲线E于A、B两点.若的中点坐标为,则E的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设,
则,两式相减得,
即,化简得,
又,解得,
所以双曲线的方程为: .故选:D.
【变式6-1】(2024·陕西宝鸡·校考一模)设,为双曲线上两点,下列四个点中,可为线段中点的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设,则的中点,设直线的斜率为,
可得,
因为在双曲线上,则,两式相减得,
所以.
对于选项A: 可得,则,
联立方程,消去y得,
此时,
所以直线AB与双曲线没有交点,故A错误;
对于选项B:可得,则,
联立方程,消去y得,
此时,
所以直线AB与双曲线没有交点,故B错误;
对于选项C:,则,
联立方程,消去y得,
此时,故直线AB与双曲线有交两个交点,故C正确;
对于选项D:可得,则
由双曲线方程可得,则为双曲线的渐近线,
所以直线AB与双曲线没有交点,故D错误;故选:C.
【变式6-2】(2023·陕西渭南·统考二模)已知直线过双曲线的左焦点,且与的左、右两支分别交于两点,设为坐标原点,为的中点,若是以为底边的等腰三角形,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设,
由均在上,为的中点,
得,则,
∴,∴,
设直线的倾斜角为,则,不妨设为锐角,
∵是以为底边的等腰三角形,
∴直线的倾斜角为,则.
∴,∴,解得,
∴由对称性知直线的斜率为.故选:D
【变式6-3】(2023·上海·高三七宝中学校考二模)不与轴重合的直线经过点,双曲线:上存在两点A,B关于对称,AB中点M的横坐标为,若,则的值为 .
【答案】
【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,则.
【变式6-4】(2023·全国·校联考模拟预测)已知双曲线的右焦点为,虚轴的上端点为是上的两点,是的中点,为坐标原点,直线的斜率为,若,则的两条浙近线的斜率之积为 .
【答案】
【解析】设,
因为是上的两点,是的中点,为坐标原点,直线的斜率为,
所以①,②,③,④,
所以,②③得,整理得
所以,
因为双曲线的右焦点为,虚轴的上端点为,所以,,
因为,
所以,即,整理得:,
所以,整理得,
所以,即,
所以,整理得,
因为的两条浙近线分别为,
所以,的两条浙近线的斜率之积为
【题型7 直线与双曲线相交弦长】
【例7】(2023·山东临沂·统考一模)已知双曲线的左、右焦点分别为,过的直线与的左、右两支分别交于点,且,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为,
所以,
由双曲线的定义得,解得,则,
设,,,
联立,消去x得,
由韦达定理得:,
由,得,解得,
所以,,
解得,则,故选:D
【变式7-1】(2023·湖南益阳·安化县第二中学校考三模)已知双曲线:,若直线的倾斜角为60°,且与双曲线C的右支交于M,N两点,与x轴交于点P,若,则点P的坐标为 .
【答案】
【解析】双曲线双曲线:的渐近线方程为,
而直线的倾斜角为60°,则直线的斜率为,可设直线的方程为,
与双曲线方程联立,化简可得,
由,得或.
设,,则,,
则,所以,
,
解得:(舍去)或,
所以直线的方程为,令,可得.
故点P的坐标为.
【变式7-2】(2023·江苏苏州·校联考三模)已知双曲线,过其右焦点的直线与双曲线交于、两点,已知,若这样的直线有条,则实数的取值范围是 .
【答案】
【解析】记,若直线与轴重合,此时,;
若直线轴时,将代入双曲线方程可得,此时,
当时,则,此时,;当,可得,则,
所以,双曲线的实轴长和通径长不可能同时为;
当直线与轴不重合时,记,则点,
设直线的方程为,其中,设点、,
联立可得,
由题意可得,可得,
,
由韦达定理可得,,
所以,,
即,
所以,关于的方程由四个不等的实数解.
当时,即当时,可得,
可得,整理可得,因为,解得;
当时,即当,可得,
可得,整理可得,可得.
综上所述,.
【变式7-3】(2023·河南·校联考模拟预测)已知双曲线的左、右焦点分别为,.过的直线l交C的右支于M,N两点,且当l垂直于x轴时,l与C的两条渐近线所围成的三角形的面积为4.
(1)求C的方程;
(2)证明:,求.
【答案】(1);(2)证明见解析,
【解析】(1)根据题意有,C的渐近线方程为,
将代入两个渐近线方程得到交点坐标为,,
l与C的两条渐近线所围成的三角形的面积为,
所以,C的方程为.
(2)设,,其中,,
由(1)可知,,
当轴时,显然MN与不垂直.
当l不垂直于x轴时,设l的方程为时,
代入C的方程有:,
故,,
,,
当时有:①,
由得到,代入,
整理有②,
由①,②可得.
所以.
【变式7-4】(2023·山东青岛·高三统考开学考试)已知为坐标原点,,,直线,的斜率之积为4,记动点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)直线经过点,与交于,两点,线段中点为第一象限,且纵坐标为,求的面积.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)设点的坐标为,
因为,,所以,化简得:
所以的方程为:.
(2)当直线的斜率不存在时,显然不符合题意;
设,,直线方程为,
与联立得:,
由且,解得且,
由韦达定理得,
因为线段中点在第一象限,且纵坐标为,
所以,解得或(舍去),
所以直线为,
所以,
所以,
点到直线的距离,
所以.
【题型8 直线与双曲线综合问题】
【例8】(2023·江苏南通·高三江苏省如皋中学校考阶段练习)如图,双曲线C:-=1的中心O为坐标原点,离心率,点 在双曲线C上.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)若直线l与双曲线C交于P,Q两点,且,求+的值.
【答案】(1)-=1;(2)
【解析】(1)因为,所以,从而,
所以双曲线C的标准方程为-=1,即,
因为点在双曲线C上,所以,解得,
所以双曲线C的标准方程为-=1
(2)设,
设直线OP的方程为,则直线OQ的方程为,
联立与-=1,得,
所以,同理有,
所以.
【变式8-1】(2023·湖北·高三天门中学校联考期中)已知双曲线C:的右焦点为,过F且斜率为的直线交C于A,B两点,且当时,A的横坐标为3.
(1)求C的方程;
(2)设O为坐标原点,过A且平行于x轴的直线与直线交于点D,P为线段的中点,直线交于点Q,证明:.
【答案】(1);(2)证明见解析
【解析】(1)当时,:,把代入得,即,
将A代入C的方程有,①,
且由双曲线的几何性质可知②,
由①,②得,,,
故C的方程为.
(2)设,,且:,
由,得,
则,,①
所以,②
.③
直线的方程为,故,.
的方程为,
与方程联立有:,
将①代入得,即.
方法1:所以,,
要证,只需证,即证,④
由②③知④成立,所以.
方法2:由题设可知A,B,F,Q四点共线,
且,
故,即.
由可知,,
故,.
【变式8-2】(2023·全国·高三专题练习)已知双曲线的左、右焦点分别为,,是的左顶点,的离心率为2.设过的直线交的右支于、两点,其中在第一象限.
(1)求的标准方程;
(2)是否存在常数,使得恒成立?若存在,求出的值;否则,说明理由.
【答案】(1);(2)存在,
【解析】(1)由题可得,故可得,则,
故的标准方程为.
(2)当直线斜率不存在时,
对曲线,令,解得,
故点的坐标为,此时,
在三角形中,,故可得,
则存在常数,使得成立;
当直线斜率存在时,不妨设点的坐标为,,
直线的倾斜角为,直线的倾斜角为,则,,
假设存在常数,使得成立,即,
则一定有:,也即;
又;;
又点的坐标满足,则,
故;
故假设成立,存在实数常数,使得成立;
综上所述,存在常数,使得恒成立.
【变式8-3】(2023·广东广州·高三统考阶段练习)已知在平面直角坐标系中,动点到的距离与它到直线的距离之比为,的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)过点作直线与曲线交于不同的两点、(、在轴右侧),在线段上取异于点、的点,且满足,证明:点恒在一条直线上.
【答案】(1);(2)证明见解析
【解析】(1)由题意可得,整理可得.
所以,曲线的方程为.
(2)证明:如下图所示:
因为,设,则,
设点、、,
由可得,
即,所以,,
由可得,
即,所以,,
所以, ,,
所以,,即,
所以,点在定直线上.
【变式8-4】(2023·云南大理·统考一模)已知双曲线:,其渐近线方程为,点在上.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点的两条直线AP,AQ分别与双曲线交于P,Q两点(不与点A重合),且两条直线的斜率之和为1,求证:直线PQ过定点.
【答案】(1);(2)证明见解析
【解析】(1)∵,,
依题意,解得:,,
所以双曲线C的方程为
(2)依题意可知斜率存在,
设方程为,,,
则,即①,
所以
设直线AP,AQ的斜率分别为,,由题意知:,故有:
,
整理得
当,,过舍去,
当,,过点,
此时,将代入①得,得,满足题意.
∴直线PQ过定点
(建议用时:60分钟)
圆锥曲线练习
1.(2023·陕西汉中·统考一模)已知双曲线的一条渐近线的斜率为2,则( )
A.-4 B.4 C. D.
【答案】A
【解析】根据,得到,
则焦点在轴,故渐近线为,则,故.故选:A
2.(2023·全国·模拟预测)已知双曲线的离心率为,且双曲线上的点到焦点的最近距离为2,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由离心率,得,
由双曲线上的点到焦点的最近距离为2,得,
根据这两个方程解得,则,得,
所以双曲线的方程为.故选:B.
3.(2023·河南·高三校联考阶段练习)已知双曲线的左焦点为,过原点的直线与的右支交于点,若为等腰三角形,则点到轴的距离为( )
A. B. C.3 D.5
【答案】A
【解析】设双曲线的右焦点为,连接,
由题意可得,则有,,
若为等腰三角形,则(线段与显然不相等),
所以,
又为的中点,所以,
则有.
由双曲线的定义得,
所以,
设点到轴的距离为,则.故选:A.
4.(2023·广东佛山·统考一模)已知双曲线C:的左,右焦点分别为,,O为坐标原点,点P是双曲线C上的一点,,且的面积为4,则实数( )
A. B.2 C. D.4
【答案】C
【解析】因为的面积为4,所以的面积为8.
又,所以,
所以为直角三角形,且.
设,,
所以,,
所以,
所以,
又,所以.故选:C.
5.(2023·山西临汾·校考模拟预测)已知双曲线(,)的离心率为,圆与C的一条渐近线相交,且弦长不小于4,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设双曲线的半焦距为,
则,解得,
且双曲线的焦点在x轴上,所以双曲线的渐近线为,
因为圆的圆心为,半径,
可知圆关于x轴对称,不妨取渐近线为,即,
则圆心到渐近线的距离,可得,
又因为圆与双曲线C的一条渐近线相交弦长为,
由题意可得,解得,
所以a的取值范围是.故选:D.
6.(2023·全国·模拟预测)已知直线过双曲线的右焦点,且与双曲线右支交于,两点.若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设,,则,.
由,得.
直线l的方程为,即,
代入双曲线的方程中,得,即,
∴,,
∴,,
∴,整理得.
又,∴.故选:B.
7.(2023·安徽滁州·校考一模)已知椭圆与双曲线有共同的焦点,,离心率分别为,,点为椭圆与双曲线在第一象限的公共点,且 .若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意设焦距为,椭圆长轴长为,双曲线实轴长为,
在双曲线的右支上,由双曲线的定义,由椭圆定义,
可得,,
又,由余弦定理得,
可得,
得,即,
可得,即,
又时,可得,即,
亦即,得.故选:B
8.(2023·安徽·高三怀远第一中学校联考阶段练习)(多选)在平面直角坐标系xOy中,A、B两点的坐标分别为、,则下列结论正确的是( )
A.若,则点P的轨迹为直 B.若,则点P的轨迹为圆
C.若,则点P的轨迹为椭圆 D.若,则点P的轨迹为双曲线
【答案】AD
【解析】选项A:设点,,
化简可得:,所以点P的轨迹为直线,故A正确;
选项B:当或不存在时,动点为,
当、存在时,设点,,
设直线的倾斜角为,直线的倾斜角为,
当时,由可得:,即,
所以,即,
化简可得:,
同理当时,由可得:,即,
所以,即,
化简可得:,
因此点P轨迹为圆上的一段弧()或上的一段弧(),故B错误;
选项C:由,可知点P轨迹为线段AB,故C错误;
选项D:由,根据双曲线的定义可知,
点P轨迹为双曲线,且,即,
所以点P轨迹方程为,故D正确.故选:AD.
9.(2023·广东广州·统考模拟预测)(多选)已知双曲线的左、右焦点别为,,过点的直线l与双曲线的右支相交于两点,则( )
A.若的两条渐近线相互垂直,则 B.若的离心率为,则的实轴长为
C.若,则 D.当变化时,周长的最小值为
【答案】ACD
【解析】依题意,,
A选项,若双曲线的两条渐近线相互垂直,所以,故A正确;
B选项,若的离心率为,解得,
所以实轴长,故B错误;
C选项,若,则,
整理得,故C正确;
D选项,根据双曲线的定义可知,,
两式相加得,
所以周长为,
当时,取得最小值,所以,
当且仅当,即时,等号成立,
所以周长的最小值为,故D正确.故选:ACD
10.(2023·河南·高三南阳中学校联考阶段练习)(多选)双曲线的一条渐近线方程为,半焦距为,则下列论述错误的是( )
A.双曲线的离心率为3
B.顶点到渐近线的距离与焦点到渐近线的距离之比为
C.直线与双曲线有两个不同的交点
D.过点有两条直线与双曲线相切
【答案】ABD
【解析】由题易得,所以错误;
顶点到渐近线的距离为与焦点到渐近线的距离,距离之比为,B错误;
因为直线与渐近线平行,所以直线与双曲线的左支仅有1个交点,
与右支没有交点.又直线与直线都过点,
且直线的倾斜角比直线的倾斜角小,
直线与双曲线有两个不同的交点,正确;
因为,所以点位于双曲线右支的右侧位置,
显然过点的直线不可能与双曲线相切,D错误.故选:ABD.
11.(2023·全国·高三专题练习)已知方程表示中心在原点,焦点在坐标轴上的双曲线,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】因为方程表示中心在原点,焦点在坐标轴上的双曲线,
则,解得.
所以实数的取值范围为.
12.(2023·全国·高三专题练习)以为中点的双曲线的弦所在直线的方程为 .
【答案】
【解析】设是双曲线的弦的中点,且,
则,
因为在双曲线上,所以,
两式相减,得,
故,所以,
故以中点的双曲线的弦所在的直线方程为,即,
联立,消去,得,
因为,
所以以为中点的双曲线的弦所在的直线方程为.
13.(2023·广西·高三南宁三中校联考阶段练习)已知双曲线的右焦点为,过且与轴垂直的弦长为12.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过作直线与双曲线交于两点,问在轴上是否存在点,使为定值,若存在,请求出点坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)存在,
【解析】(1)由题意知:,,,
故,故,解得或,
,,则,
故双曲线的标准方程为.
(2)假设存在点满足条件,设其坐标为,设,,
当斜率存在时,设方程为,
,
即,且,
,,
,,
,
当为定值时,,则,
此时,
当斜率不存在时,,,,,,
成立,
存在满足条件的点,其坐标为,此时为0.
14.(2023·海南·校联考模拟预测)已知抛物线()的焦点F到双曲线的渐近线的距离是.
(1)求p的值;
(2)已知过点F的直线与E交于A,B两点,线段的中垂线与E的准线l交于点P,且线段的中点为M,设,求实数的取值范围.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)E的焦点为,
双曲线的渐近线方程为,不妨取,即.
由点到直线的距离公式得,得.
(2)由(1)知,,:.
设直线的方程为,
联立消去x并整理,得,
设,,则,,
,
∴.
易得M点的坐标为,
∴的中垂线方程为,
令得,∴,
从而,
∴,
∴实数的取值范围为.
15.(2023·河北保定·高三校联考开学考试)已知双曲线:的离心率为2,其左、右焦点分别为,,点为的渐近线上一点,的最小值为.
(1)求的方程;
(2)过的左顶点且斜率为的直线交的右支于点,与直线交于点,过且平行于的直线交直线于点,证明:点在定圆上.
【答案】(1);(2)证明见解析
【解析】(1)设双曲线的右焦点,一条渐近线的方程为,
因为的最小值为,
所以右焦点到渐近线的距离为,所以,
又因为离心率,所以,
所以的方程为:.
(2)由题得,的左顶点,右焦点,
所以直线为线段的垂直平分线,
所以的斜率分别为,
所以直线的直线方程为与联立有,
,
设,则有,即
所以,
当轴时,,则有
为等腰直角三角形,
所以,故直线的方程为:,故,
当不垂直于轴时,,
所以,,
所以,
所以,
因为,所以
所以为定值,
所以点在定圆上.满分技巧
(1)在双曲线定义中若去掉定义中的“绝对值”,常数满足约束条件:
(),则动点轨迹仅表示双曲线中靠焦点的一支;
若(),则动点轨迹仅表示双曲线中靠焦点的一支;
(2)若常数满足约束条件:,
则动点轨迹是以F1、F2为端点的两条射线(包括端点);
(3)若常数满足约束条件:,则动点轨迹不存在;
(4)若常数,则动点轨迹为线段F1F2的垂直平分线。
满分技巧
利用定义||PF1|-|PF2||=2a转化或变形,借助三角形性质及基本不等式求最值
满分技巧
1、由双曲线标准方程求参数范围
(1)对于方程,当时表示双曲线;
当时表示焦点在轴上的双曲线; 当时表示焦点在轴上的双曲线.
(2)对于方程,当时表示双曲线;
当时表示焦点在轴上的双曲线; 当时表示焦点在轴上的双曲线.
(3)已知方程所代表的曲线,求参数的取值范围时,应先将方程转化为所对应曲线的标准方程的形式,再根据方程中参数取值范围的要求,建立不等式(组)求解参数的取值范围。
2、待定系数法求双曲线方程的五种类型
(1)与双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1有公共渐近线的双曲线方程可设为eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=λ(λ≠0);
(2)若已知双曲线的一条渐近线方程为y=eq \f(b,a)x或y=-eq \f(b,a)x,则可设双曲线方程为eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=λ(λ≠0);
(3)与双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1共焦点的双曲线方程可设为eq \f(x2,a2-k)-eq \f(y2,b2+k)=1(-b2<k<a2);
(4)过两个已知点的双曲线的标准方程可设为eq \f(x2,m)-eq \f(y2,n)=1(mn>0)或者eq \f(x2,m)+eq \f(y2,n)=1(mn<0);
(5)与椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)有共同焦点的双曲线方程可设为eq \f(x2,a2-λ)-eq \f(y2,λ-b2)=1(b2<λ<a2)
满分技巧
求双曲线中的焦点三角形面积的方法
(1) = 1 \* GB3 ①根据双曲线的定义求出;
= 2 \* GB3 ②利用余弦定理表示出、、之间满足的关系式;
= 3 \* GB3 ③通过配方,利用整体的思想求出的值;
= 4 \* GB3 ④利用公式求得面积。
(2)利用公式求得面积;
(3)若双曲线中焦点三角形的顶角,则面积,结论适用于选择或填空题。
满分技巧
1、求双曲线的离心率或其范围的方法
(1)求a,b,c的值,由eq \f(c2,a2)=eq \f(a2+b2,a2)=1+eq \f(b2,a2)直接求e.
(2)列出含有a,b,c的齐次方程(或不等式),借助b2=c2-a2消去b,然后转化成关于e的方程(或不等式)求解,注意e的取值范围.
(3)因为离心率是比值,所以可以利用特殊值法.例如,令a=1,求出相应c的值,进而求出离心率,能有效简化计算.
(4)通过特殊位置求出离心率.
2、双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的渐近线的斜率k与离心率e的关系:
当k>0时,k=eq \f(b,a)=eq \f(\r(c2-a2),a)= eq \r(\f(c2,a2)-1)=eq \r(e2-1);当k<0时,k=-eq \f(b,a)=-eq \r(e2-1).
满分技巧
解决中点弦问题的两种方法:
1、根与系数关系法:联立方程,消元,利用根与系数的关系进行舍而不求,从而简化运算;
2、点差法:利用交点在曲线上,坐标满足方程,将交点坐标分别代入双曲线方程,然后作差,构造出中点坐标和斜率的关系,具体如下:直线(不平行于轴)过双曲线上两点、,其中中点为,则有.
证明:设、,则有,上式减下式得,
∴,∴,∴.
满分技巧
求弦长的两种方法:
(1)交点法:将直线的方程与双曲线的方程联立,求出两交点的坐标,然后运用两点间的距离公式来求.
(2)根与系数的关系法:如果直线的斜率为k,被双曲线截得弦AB两端点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则弦长公式为:
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