2025高考数学一轮复习-第42讲-双曲线-专项训练【含解析】
展开1.“方程eq \f(x2,m-1)-eq \f(y2,m+2)=1表示双曲线”的一个必要不充分条件为( )
A.m∈(-∞,-1)∪(1,+∞)
B.m∈(-∞,-2)∪(1,+∞)
C.m∈(-∞,-2)
D.m∈(1,+∞)
2.已知双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方程为eq \r(3)x±y=0,则该双曲线实轴长为( )
A.2 B.1
C.eq \r(3)D.2eq \r(3)
3.设双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,24a2)=1(a>0)的左、右焦点分别为F1,F2,若P为C右支上的一点,且PF1⊥PF2,则tan ∠PF2F1=( )
A.eq \f(4,3)B.eq \f(7,4)
C.2D.eq \f(12,5)
4.已知点O(0,0),A(-2,0),B(2,0).设点P满足|PA|-|PB|=2,且P为函数y=3eq \r(4-x2)图象上的点,则|OP|=( )
A.eq \f(\r(22),2)B.eq \f(4\r(10),5)
C.eq \r(7)D.eq \r(10)
5.(多选)设F1,F2分别是双曲线C:eq \f(x2,m+n)-eq \f(y2,m-n)=1的左、右焦点,且|F1F2|=4,则下列结论正确的有( )
A.m=2
B.当n=0时,C的离心率是2
C.F1到渐近线的距离随着n的增大而减小
D.当n=1时,C的实轴长是虚轴长的两倍
6.(多选)设F1,F2分别是双曲线C:x2-eq \f(y2,b)=1的左、右焦点,过F2作x轴的垂线与C交于A,B两点,若△ABF1为正三角形,则( )
A.b=2B.C的焦距为2eq \r(5)
C.C的离心率为eq \r(3)D.△ABF1的面积为4eq \r(3)
7.已知双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左焦点为F,O为坐标原点,P为双曲线C右支上一点,|PF|-|PO|=2a,则双曲线C的离心率的取值范围是________.
8.已知点A在双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)上,点O是坐标原点,直线OA的斜率为eq \f(\r(3),3),若线段OA的垂直平分线经过双曲线的顶点,则双曲线的渐近线方程为________.
9.已知双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的一个焦点为(eq \r(5),0),一条渐近线方程为2x-y=0.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)已知倾斜角为eq \f(3π,4)的直线l与双曲线C交于A,B两点,且线段AB的中点的纵坐标为4,求直线l的方程.
10.(多选)已知椭圆C1:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为e1,椭圆C1的上顶点为M,且eq \(MF1,\s\up7(―→))·eq \(MF2,\s\up7(―→))=0,双曲线C2和椭圆C1有相同焦点,且双曲线C2的离心率为e2,P为曲线C1与C2的一个公共点.若∠F1PF2=eq \f(π,3),则下列各项正确的是( )
A.eq \f(e2,e1)=2B.e1e2=eq \f(\r(3),2)
C.eeq \\al(2,1)+eeq \\al(2,2)=eq \f(5,2)D.eeq \\al(2,2)-eeq \\al(2,1)=1
11.已知双曲线C:eq \f(x2,k)-eq \f(y2,5)=1(k>0)的左、右焦点分别为F1,F2,且双曲线C的焦距为10,则k=________;若点P在双曲线C上,且cs∠F1PF2=eq \f(2,3),则△F1PF2的面积为________.
12.试写出一个中心为坐标原点,焦点在坐标轴上,渐近线方程为y=±2x的双曲线方程____________.
13.在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,直线y=kx交双曲线C于M,N两点.
(1)若M(2,3),四边形MF1NF2的面积为12,求双曲线C的方程;
(2)若eq \f(\r(3),3)≤k≤eq \r(3),且四边形MF1NF2是矩形,求双曲线C的离心率e的取值范围.
14.已知F1,F2分别是双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右焦点,点P是双曲线C上在第一象限内的一点,若sin∠PF2F1=3sin∠PF1F2,则双曲线C的离心率的取值范围为( )
A.(1,2) B.(1,3)
C.(3,+∞) D.(2,3)
15.在平面直角坐标系xOy中,已知点F1(-eq \r(17),0),F2(eq \r(17),0),点M满足|MF1|-|MF2|=2.记M的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)设点T在直线x=eq \f(1,2)上,过T的两条直线分别交C于A,B两点和P,Q两点,且|TA|·|TB|=|TP|·|TQ|,求直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和.
2025高考数学一轮复习-第42讲-双曲线-专项训练【解析版】
1.“方程eq \f(x2,m-1)-eq \f(y2,m+2)=1表示双曲线”的一个必要不充分条件为( )
A.m∈(-∞,-1)∪(1,+∞)
B.m∈(-∞,-2)∪(1,+∞)
C.m∈(-∞,-2)
D.m∈(1,+∞)
解析:A 由方程eq \f(x2,m-1)-eq \f(y2,m+2)=1表示双曲线,知(m-1)·(m+2)>0,∴m∈(-∞,-2)∪(1,+∞),故它的一个必要不充分条件为m∈(-∞,-1)∪(1,+∞),故选A.
2.已知双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方程为eq \r(3)x±y=0,则该双曲线实轴长为( )
A.2 B.1
C.eq \r(3)D.2eq \r(3)
解析:A 由题意知,渐近线方程为y=±eq \r(3)x,则eq \f(b,a)=eq \r(3),又焦点为F(2,0),即c=2,所以c2=a2+b2=4a2=4,则a2=1,即a=1或-1(舍去),所以实轴长为2a=2,故选A.
3.设双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,24a2)=1(a>0)的左、右焦点分别为F1,F2,若P为C右支上的一点,且PF1⊥PF2,则tan ∠PF2F1=( )
A.eq \f(4,3)B.eq \f(7,4)
C.2D.eq \f(12,5)
解析:A 易知c2=25a2,则c=5a,|F1F2|=2c=10a.因为P为C右支上的一点,所以|PF1|-|PF2|=2a.因为PF1⊥PF2,所以|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,则(|PF2|+2a)2+|PF2|2=100a2,解得|PF2|=6a(负值舍去),所以|PF1|=8a,故tan∠PF2F1=eq \f(|PF1|,|PF2|)=eq \f(4,3).故选A.
4.已知点O(0,0),A(-2,0),B(2,0).设点P满足|PA|-|PB|=2,且P为函数y=3eq \r(4-x2)图象上的点,则|OP|=( )
A.eq \f(\r(22),2)B.eq \f(4\r(10),5)
C.eq \r(7)D.eq \r(10)
解析:D 由|PA|-|PB|=2<|AB|=4,知点P的轨迹是双曲线的右支,点P的轨迹方程为x2-eq \f(y2,3)=1(x≥1),又y=3eq \r(4-x2),所以x2=eq \f(13,4),y2=eq \f(27,4),所以|OP|=eq \r(x2+y2)= eq \r(\f(13,4)+\f(27,4))=eq \r(10),故选D.
5.(多选)设F1,F2分别是双曲线C:eq \f(x2,m+n)-eq \f(y2,m-n)=1的左、右焦点,且|F1F2|=4,则下列结论正确的有( )
A.m=2
B.当n=0时,C的离心率是2
C.F1到渐近线的距离随着n的增大而减小
D.当n=1时,C的实轴长是虚轴长的两倍
解析:AC 对于选项A:由双曲线的方程可得a2=m+n,b2=m-n,所以c2=a2+b2=m+n+m-n=2m,因为2c=4,所以c=2,所以c2=2m=4,可得m=2,故选项A正确;对于选项B:当n=0时,双曲线C:eq \f(x2,2)-eq \f(y2,2)=1,此时a2=b2=2,c2=4,所以离心率e=eq \r(\f(c2,a2))=eq \r(2),故选项B不正确;对于选项C:双曲线C:eq \f(x2,m+n)-eq \f(y2,m-n)=1中,由选项A知:m=2,a2=2+n,b2=2-n,双曲线C的渐近线方程为y=±eq \f(b,a)x,不妨取焦点F1(-2,0),则F1到渐近线的距离d=eq \f(|-2b|,\r(4))=b=eq \r(2-n),所以F1到渐近线的距离随着n的增大而减小,故选项C正确;对于选项D:当n=1时,a=eq \r(2+1)=eq \r(3),b=eq \r(2-1)=1,所以实轴长为2eq \r(3),虚轴长为2,不满足C的实轴长是虚轴长的两倍,故选项D不正确.故选A、C.
6.(多选)设F1,F2分别是双曲线C:x2-eq \f(y2,b)=1的左、右焦点,过F2作x轴的垂线与C交于A,B两点,若△ABF1为正三角形,则( )
A.b=2B.C的焦距为2eq \r(5)
C.C的离心率为eq \r(3)D.△ABF1的面积为4eq \r(3)
解析:ACD 设|AF2|=t,则|AF1|=2t,|F1F2|=eq \r(3)t,离心率e=eq \f(|F1F2|,|AF1|-|AF2|)=eq \r(3),选项C正确.因此 eq \r(1+\f(b,1))=eq \r(3),b=2,选项A正确.|F1F2|=2eq \r(1+b)=2eq \r(3),选项B错误.△ABF1的面积为eq \f(1,2)|F1F2|eq \f(2b,1)=4eq \r(3),选项D正确.故选A、C、D.
7.已知双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左焦点为F,O为坐标原点,P为双曲线C右支上一点,|PF|-|PO|=2a,则双曲线C的离心率的取值范围是________.
解析:设双曲线C的右焦点为F1,由双曲线的定义可知|PF|-|PF1|=2a,又|PF|-|PO|=2a,所以|PO|=|PF1|,即点P在OF1的垂直平分线上,所以P点的横坐标为eq \f(c,2),因为点P在双曲线上,显然有eq \f(c,2)≥a,即e=eq \f(c,a)≥2,所以离心率e的取值范围是[2,+∞).
答案:[2,+∞)
8.已知点A在双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)上,点O是坐标原点,直线OA的斜率为eq \f(\r(3),3),若线段OA的垂直平分线经过双曲线的顶点,则双曲线的渐近线方程为________.
解析:不妨设点A在第一象限,此时线段OA的垂直平分线经过双曲线的右顶点B(a,0),如图所示,连接AB,则|AB|=|OB|=a,根据直线OA的斜率为eq \f(\r(3),3),可得直线OA的倾斜角为30°,所以直线AB的倾斜角为60°,所以点Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)a,\f(\r(3),2)a)),又由点A在双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1上,可得eq \f(9,4)-eq \f(3a2,4b2)=1,可得3a2=5b2,即eq \f(b,a)=eq \f(\r(15),5),故双曲线的渐近线方程为y=±eq \f(\r(15),5)x.
答案:y=±eq \f(\r(15),5)x
9.已知双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的一个焦点为(eq \r(5),0),一条渐近线方程为2x-y=0.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)已知倾斜角为eq \f(3π,4)的直线l与双曲线C交于A,B两点,且线段AB的中点的纵坐标为4,求直线l的方程.
解:(1)由焦点可知c=eq \r(5),
又一条渐近线方程为2x-y=0,所以eq \f(b,a)=2,
由c2=a2+b2可得5=a2+4a2,解得a2=1,b2=4,
故双曲线C的标准方程为x2-eq \f(y2,4)=1.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),AB中点的坐标为(x0,4),
则xeq \\al(2,1)-eq \f(y\\al(2,1),4)=1,①
xeq \\al(2,2)-eq \f(y\\al(2,2),4)=1,②
②-①得xeq \\al(2,2)-xeq \\al(2,1)=eq \f(y\\al(2,2),4)-eq \f(y\\al(2,1),4),
即k=eq \f(4x0,y0)=eq \f(4x0,4)=x0,又k=taneq \f(3π,4)=-1,所以x0=-1,所以直线l的方程为y-4=-(x+1),即x+y-3=0.
10.(多选)已知椭圆C1:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为e1,椭圆C1的上顶点为M,且eq \(MF1,\s\up7(―→))·eq \(MF2,\s\up7(―→))=0,双曲线C2和椭圆C1有相同焦点,且双曲线C2的离心率为e2,P为曲线C1与C2的一个公共点.若∠F1PF2=eq \f(π,3),则下列各项正确的是( )
A.eq \f(e2,e1)=2B.e1e2=eq \f(\r(3),2)
C.eeq \\al(2,1)+eeq \\al(2,2)=eq \f(5,2)D.eeq \\al(2,2)-eeq \\al(2,1)=1
解析:BD 因为eq \(MF1,\s\up7(―→))·eq \(MF2,\s\up7(―→))=0且|eq \(MF1,\s\up7(―→))|=|eq \(MF2,\s\up7(―→))|,所以△MF1F2为等腰直角三角形.设椭圆的半焦距为c,则c=b=eq \f(\r(2),2)a,所以e1=eq \f(\r(2),2).在三角形PF1F2中,∠F1PF2=eq \f(π,3),设PF1=x,PF2=y,双曲线C2的实半轴长为a′,则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x2+y2-xy=4c2,,x+y=2\r(2)c,,|x-y|=2a′,))故xy=eq \f(4,3)c2,故(x-y)2=x2+y2-xy-xy=eq \f(8c2,3),所以(a′)2=eq \f(2c2,3),即e2=eq \f(\r(6),2),故eq \f(e2,e1)=eq \r(3),e1e2=eq \f(\r(3),2),eeq \\al(2,1)+eeq \\al(2,2)=2,eeq \\al(2,2)-eeq \\al(2,1)=1,故选B、D.
11.已知双曲线C:eq \f(x2,k)-eq \f(y2,5)=1(k>0)的左、右焦点分别为F1,F2,且双曲线C的焦距为10,则k=________;若点P在双曲线C上,且cs∠F1PF2=eq \f(2,3),则△F1PF2的面积为________.
解析:由题意,知2c=10,所以c=5,所以k+5=25,所以k=20.设|PF1|=m,|PF2|=n,则|m-n|=4eq \r(5) ①.在△F1PF2中,由余弦定理,知m2+n2-2mncs∠F1PF2=100 ②.由①②及cs∠F1PF2=eq \f(2,3)得mn=30.又sin∠F1PF2=eq \r(1-cs2∠F1PF2)=eq \f(\r(5),3),所以Seq \a\vs4\al(△F1PF2)=eq \f(1,2)mnsin∠F1PF2=5eq \r(5).
答案:20 5eq \r(5)
12.试写出一个中心为坐标原点,焦点在坐标轴上,渐近线方程为y=±2x的双曲线方程____________.
解析:∵渐近线方程为2x±y=0,设双曲线方程为4x2-y2=λ,λ≠0,∴双曲线的方程为x2-eq \f(y2,4)=1(或其他以y=±2x为渐近线的双曲线方程).
答案:x2-eq \f(y2,4)=1(或其他以y=±2x为渐近线的双曲线方程)
13.在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,直线y=kx交双曲线C于M,N两点.
(1)若M(2,3),四边形MF1NF2的面积为12,求双曲线C的方程;
(2)若eq \f(\r(3),3)≤k≤eq \r(3),且四边形MF1NF2是矩形,求双曲线C的离心率e的取值范围.
解:(1)因为直线y=kx交双曲线C于M,N两点,
所以M,N两点关于原点对称,从而四边形MF1NF2是平行四边形,
设双曲线C的焦距为2c,则四边形MF1NF2的面积S=2×eq \f(1,2)×2c×3=12,解得c=2,
从而F1(-2,0),F2(2,0),所以|MF2|=eq \r(2-22+3-02)=3,|MF1|=eq \r(2+22+3-02)=5,
于是2a=|MF1|-|MF2|=2,解得a=1,所以b=eq \r(3),
所以双曲线C的方程为x2-eq \f(y2,3)=1.
(2)设M(x1,y1),则N(-x1,-y1).
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(x2,a2)-\f(y2,b2)=1,,y=kx,))得eq \f(x2,a2)-eq \f(k2,b2)x2=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,a2)-\f(k2,b2)))x2=1.
因为eq \(MF2,\s\up7(―→))·eq \(F1N,\s\up7(―→))=(x1+c,kx1)·(-x1+c,-kx1)=c2-(k2+1)xeq \\al(2,1)=0,
所以c2-(k2+1)eq \f(1,\f(1,a2)-\f(k2,b2))=0,化简得k2=eq \f(b4,a2b2+c2).
因为eq \f(1,3)≤k2≤3,所以eq \f(1,3)≤eq \f(b4,a2b2+c2)≤3.
由eq \f(b4,a2b2+c2)≤3得e4-8e2+4≤0,解得1<e≤eq \r(3)+1;
由eq \f(1,3)≤eq \f(b4,a2b2+c2)得3e4-8e2+4≥0,解得e≥eq \r(2).
因此,e的取值范围为[eq \r(2),eq \r(3)+1].
14.已知F1,F2分别是双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右焦点,点P是双曲线C上在第一象限内的一点,若sin∠PF2F1=3sin∠PF1F2,则双曲线C的离心率的取值范围为( )
A.(1,2) B.(1,3)
C.(3,+∞) D.(2,3)
解析:A 在△PF1F2中,sin∠PF2F1=3sin∠PF1F2,由正弦定理得,|PF1|=3|PF2|,又点P是双曲线C上在第一象限内的一点,所以|PF1|-|PF2|=2a,所以
|PF1|=3a,|PF2|=a,在△PF1F2中,由|PF1|+|PF2|>|F1F2|,得3a+a>2c,即2a>c,所以e=eq \f(c,a)<2,又e>1,所以1<e<2,故选A.
15.在平面直角坐标系xOy中,已知点F1(-eq \r(17),0),F2(eq \r(17),0),点M满足|MF1|-|MF2|=2.记M的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)设点T在直线x=eq \f(1,2)上,过T的两条直线分别交C于A,B两点和P,Q两点,且|TA|·|TB|=|TP|·|TQ|,求直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和.
解:(1)因为|MF1|-|MF2|=2<|F1F2|=2eq \r(17),
所以点M的轨迹C是以F1,F2分别为左、右焦点的双曲线的右支.
设双曲线的方程为eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0),半焦距为c,则2a=2,c=eq \r(17),得a=1,b2=c2-a2=16,
所以点M的轨迹C的方程为x2-eq \f(y2,16)=1(x≥1).
(2)设Teq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),t)),由题意可知直线AB,PQ的斜率均存在且不为0,设直线AB的方程为y-t=k1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))(k1≠0),直线PQ的方程为y-t=k2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))(k2≠0),
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(y-t=k1\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2))),,x2-\f(y2,16)=1,))得(16-keq \\al(2,1))x2-2k1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t-\f(k1,2)))x-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t-\f(k1,2)))2-16=0.
设A(xA,yA),B(xB,yB),易知16-keq \\al(2,1)≠0,
则xAxB=eq \f(-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t-\f(k1,2)))2-16,16-k\\al(2,1)),xA+xB=eq \f(2k1\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t-\f(k1,2))),16-k\\al(2,1)),
所以|TA|=eq \r(1+k\\al(2,1))eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(xA-\f(1,2)))=eq \r(1+k\\al(2,1))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(xA-\f(1,2))),
|TB|=eq \r(1+k\\al(2,1))eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(xB-\f(1,2)))=eq \r(1+k\\al(2,1))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(xB-\f(1,2))),
则|TA|·|TB|=(1+keq \\al(2,1))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(xA-\f(1,2)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(xB-\f(1,2)))
=(1+keq \\al(2,1))eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(xAxB-\f(1,2)xA+xB+\f(1,4)))
=(1+keq \\al(2,1))eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t-\f(k1,2)))2-16,16-k\\al(2,1))-\f(1,2)·\f(2k1\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t-\f(k1,2))),16-k\\al(2,1))+\f(1,4)))
=eq \f(1+k\\al(2,1)t2+12,k\\al(2,1)-16).
同理得|TP|·|TQ|=eq \f(1+k\\al(2,2)t2+12,k\\al(2,2)-16).
因为|TA|·|TB|=|TP|·|TQ|,所以eq \f(1+k\\al(2,1)t2+12,k\\al(2,1)-16)=eq \f(1+k\\al(2,2)t2+12,k\\al(2,2)-16),所以keq \\al(2,2)-16+keq \\al(2,1)keq \\al(2,2)-16keq \\al(2,1)=keq \\al(2,1)-16+keq \\al(2,1)keq \\al(2,2)-16keq \\al(2,2),即keq \\al(2,1)=keq \\al(2,2),
又k1≠k2,所以k1=-k2,即k1+k2=0.
故直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和为0.
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