苏教版(2019)选择性必修第一册《3.2 双曲线》2023年同步练习卷
一、选择题
1.已知双曲线C:=1的左、右焦点分别为F1,F2,P为C的右支上一点,且|PF2|=|F1F2|,则△PF1F2的面积等于( )
A.24 B.36 C.48 D.96
2.已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,点P是该双曲线上的一点,且|PF1|=10,则|PF2|=( )
A.2或18 B.2 C.18 D.4
3.定义焦点相同,且离心率互为倒数的椭圆和双曲线为一对相关曲线.已知F1,F2是一对相关曲线的焦点,P是这对相关曲线在第一象限的交点,则点P与以F1F2为直径的圆的位置关系是( )
A.在圆外 B.在圆上 C.在圆内 D.不确定
4.已知点P是双曲线﹣=1右支上一点,F1是双曲线的左焦点,且双曲线的一条渐近线恰是线段PF1的中垂线,则该双曲线的渐近线方程是( )
A.y=x B.y=±x C.y=x D.y=±2x
5.已知双曲线的左焦点为F,过F的直线l交双曲线C的左、右两支分别于点Q,P,若|FQ|=t|QP|,则实数t的取值范围是( )
A. B. C. D.
6.已知F1,F2是椭圆与双曲线的公共焦点,P是它们的一个公共点,且F1P>F2P,线段F1P的垂直平分线过F2.若椭圆的离心率为e1,双曲线的离心率为e2,则的最小值为( )
A. B.3 C.6 D.
7.双曲线的左、右焦点为F1、F2,点P是C右支上异于顶点的任意一点,PQ是∠F1PF2的平分线,过点F1作PQ的垂线,垂足为Q,O为坐标原点,则|OQ|的值为( )
A.3
B.4
C.5
D.不确定,随P点位置变化而变化
8.如图所示,F1和F2分别是双曲线﹣=1(a>0,b>0)的两个焦点,A和B是以O为圆心,以|OF1|为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且△F2AB是等边三角形,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.+1
9.已知常数k1,k2满足0<k1<k2,k1k2=1.设C1和C2分别是以y=±k1(x﹣1)+1和y=±k2(x﹣1)+1为渐近线且通过原点的双曲线,则C1和C2的离心率之比=( )
A. B.
C.1 D.
二、多选题
(多选)10.已知F1,F2分别是双曲线C:x2﹣y2=1的左、右焦点,点P是双曲线上异于双曲线顶点的一点,且 =0,则下列结论正确的是( )
A.双曲线C的渐近线方程为y=±x
B.以F1F2为直径的圆的方程为x2+y2=1
C.F1到双曲线的一条渐近线的距离为1
D.△PF1F2的面积为1
(多选)11.P为双曲线﹣y2=1上一点,A(﹣2,0),B(2,0),令∠PAB=α,∠PBA=β,下列为定值的是( )
A.tanαtanβ B.tantan
C.S△PABtan(α+β) D.S△PABcos(α+β)
三、填空题
12.设直线x﹣3y+m=0(m≠0)与双曲线﹣=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于点A,B,若点P(﹣m,0)满足|PA|=|AB|,则该双曲线的渐近线方程为 .
13.过双曲线﹣=1(a>0,b>0)的右焦点且垂直于x轴的直线与双曲线交于A,B两点,与双曲线的渐近线交于C,D两点,若|AB|≥|CD|,则双曲线离心率的取值范围为 .
14.双曲线C:的左、右焦点分别为F1,F2,过F2作F1F2的垂线,交双曲线于A,B两点,D是双曲线的右顶点,连接AD,BD,并延长分别交y轴于点M,N.若点P(﹣3a,0)在以MN为直径的圆上,则双曲线C的离心率为 .
四、解答题
15.已知双曲线的实轴长为2,点在此双曲线上.
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)已知直线x﹣y+m=0与双曲线C交于不同的两点A,B,且线段AB中点N在圆x2+y2=5上,求实数m的值.
16.已知直线y=ax+1与双曲线3x2﹣y2=1交于A、B两点,
(1)若以AB线段为直径的圆过坐标原点,求实数a的值.
(2)是否存在这样的实数a,使A、B两点关于直线对称?说明理由.
17.已知双曲线C:=1(a>0,b>0)的离心率为,实轴长为2;
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)已知直线x﹣y+m=0与双曲线C交于不同的两点A,B,且线段AB的中点在圆x2+y2=5上,求实数m的值.
苏教版(2019)选择性必修第一册《3.2 双曲线》2023年同步练习卷
参考答案与试题解析
一、选择题
1.【分析】先根据双曲线方程求出焦点坐标,再利用双曲线的第一定义求得||PF1|,作PF1边上的高AF2,则可知AF1的长度,进而利用勾股定理求得AF2,则△PF1F2的面积可得.
【解答】解:∵双曲线中a=3,b=4,c=5,
∴F1(﹣5,0),F2(5,0),
∵|PF2|=|F1F2|,
∴|PF1|=2a+|PF2|=6+10=16,
作PF1边上的高AF2,则AF1=8,
∴,
∴△PF1F2的面积为,
故选:C.
2.【分析】判断P所在位置,然后利用双曲线的定义转化求解即可.
【解答】解:因为|PF1|=10<a+c=12,所以点P在该双曲线左支上,则|PF2|=2a+|PF1|=2×4+10=18.
故选:C.
3.【分析】设椭圆的长轴长为2a1,椭圆的焦距为2c,双曲线的实轴长为2a2,根据题意可得c2=a1a2,设|PF |=x,|PF2|=y,x>y>0,根据椭圆与双曲线的定义将x,y分别用a1,a2表示,设P(m,n),m>0,n>0,再根据两点的距离公式将P点的坐标用a1,a2,c表示,从而可判断出点与圆的位置关系.
【解答】解:设椭圆的长轴长为2a1,椭圆的焦距为2c,双曲线的实轴长为2a2,
设椭圆和双曲线的离心率分别为e1,e2,
则,所以c2=a1a2,
以F1F2为直径的圆的方程为x2+y2=c2,
设|PF1|=x,|PF2|=y,x>y>0,
则有,所以,
设P(m,n),m>0,n>0,F1(﹣c,0),F2(c,0),
所以 ①
,②
①﹣②得,,
所以,所以m=c,
将m=c代入②得,
所以n=|a1﹣a2|,P(c,|a1﹣a2|),
则点P到圆心O的距离为,
所以点P在以F1F2为直径的圆外,
故选:A.
4.【分析】画出图形,利用已知条件,求出渐近线方程,利用中垂线的性质结合双曲线的定义转化求解即可.
【解答】解:因双曲线线的渐近线为,
双曲线的一条渐近线恰是线段PF1的中垂线,交点为M,如图所示,
对于|OF1|=c,直线PF1:,
由原点O(0,0)到直线PF1:ax﹣by+ac=0的距离得,因此|OM|=a,|F1M|=b,
则根据几何图形的性质可得|F1P|=2b,|F2P|=2a,
根据双曲线的定义得|F1P|﹣|F2P|=2a=2b﹣2a,
因此可得b=2a,则双曲线的线近线为y=±2x.
故选:D.
5.【分析】设P(x1,y1),Q(x2,y2),利用坐标向量法表示可得x2=,y2=,代入双曲线可得x1=≥,解得即可.
【解答】解:根据条件可得F(﹣2,0),设P(x1,y1),Q(x2,y2),
则=(x2+2,y2),=(x1﹣x2,y1﹣y2),
因为|FQ|=t|QP|,
则(x2+2,y2)=t(x1﹣x2,y1﹣y2),
所以x2=,y2=,
又因为P、Q都在双曲线上,
所以,整理可得x1=,
易知x1≥,所以≥,
又t>0,所以0<t≤,
即实数t的取值范围是(0,),
故选:A.
6.【分析】根据椭圆与双曲线的定义可得|F1P|+2c=2a1,|F1P|﹣2c=2a2,两式相减可得a1﹣a2=2c,可化简为,由基本不等式可求得最值.
【解答】解:设椭圆长轴长为2a1,双曲线实轴长为2a2,不妨设点P在第一象限,如图,
由题意可知|F1F2|=|F2P|=2c,
又因为|F1P|+|F2P|=2a1,|F1P|﹣|F2P|=2a2,
所以|F1P|+2c=2a1,①,
|F1P|﹣2c=2a2,②,
两式相减得a1﹣a2=2c,
所以+=,
又因为,当且仅当,即c=2a2时等号成立,
所以的最小值为6,
故选:C.
7.【分析】先画出双曲线和焦点三角形,由题意可知PQ是MF1的中垂线,再利用双曲线的定义和中位线定理,数形结合即可得结果.
【解答】解:过点F1作PQ的垂线,垂足为Q,交PF2的延长线于M,
由三角形PF1M为等腰三角形,可得Q为F1M的中点,
由双曲线的定义可得|PF1|﹣|PF2|=|F2M|=2a=6,
由三角形的中位线定理可得|OQ|=|F2M|=a=3,
故选:A.
8.【分析】连接AF1,根据△F2AB是等边三角形可知∠AF2B=60°,F1F2是圆的直径可表示出|AF1|、|AF2|,再由双曲线的定义可得c﹣c=2a,从而可求双曲线的离心率.
【解答】解:连接AF1,则∠F1AF2=90°,∠AF2B=60°,
∴|AF1|=c,|AF2|=c,
∴c﹣c=2a,
∴e==+1,
故选:D.
9.【分析】由题意可得曲线C1和C2的中心(1,1),且C1为实轴在直线x=1上的双曲线,C2为实轴在直线y=1上的双曲线,可用k1,k2表示离心率,进而求出离心率之比.
【解答】解:由题意知双曲线C1和C2的中心为(1,1),
由双曲线过原点可知C1为实轴在直线x=1上的双曲线,所以=,
==1+=1+,
C2为实轴在直线y=1上的双曲线,所以=,=1+,
又因为k1k2=1,
所以===1,
故选:C.
二、多选题
10.【分析】给出双曲线方程,可以得出abc的值,左右焦点的坐标,渐近线方程,由 =0,得P的横纵坐标的关系,再由P在双曲线上,可求出P的坐标.进而得命题的真假.
【解答】解:A中双曲线x2﹣y2=1,可得焦点在x轴上,a2=b2,a>0,b>0,a是实半轴长,b虚半轴长,
所以渐近线方程为y=±x即y=±x,所以A 正确;
B中,x2﹣y2=1,可得左焦点F1(﹣,0),右焦点F2(,0),所以以F1F2为直径的圆的圆心是(0,0),半径为,
所以圆的方程为x2+y2=2,所以B不正确;
C中,F1(﹣,0)到一条渐近线为x﹣y=0的距离d==1,所以C正确;
D中, =0,设P坐标(x,y),=(﹣﹣x,﹣y),=(﹣x,﹣y),
∴ =(﹣﹣x) ()+(﹣y)2=0 x2+y2=2①,又P在双曲线上,所以x2﹣y2=1(y≠0)②,由①②得,|y|=,
∴S△PF1F2=|F1F2| |y|==1,∴D正确;
故选:ACD.
11.【分析】可设P(m,n),代入双曲线的方程,求得直线PA,PB的斜率之积为定值,即可得到所求结论.
【解答】解:可设P(m,n),可得﹣n2=1,
即m2﹣4=4n2,
则kPAkPB= ===,
可得tanαtanβ=﹣为定值,
由S△PABtan(α+β)=×4|n| =2|n| (﹣)=± =±,
故选:AC.
三、填空题
12.【分析】先求出A,B的坐标,可得AB中点坐标,利用点P(﹣m,0)满足|PA|=|PB|,可得=﹣3,从而可求双曲线的渐近线方程.
【解答】解:双曲线﹣=1(a>0,b>0)的两条渐近线方程为y=±x,则
与直线x﹣3y+m=0联立,可得A(,),B(﹣,),
∴AB中点坐标为(,),
∵点P(﹣m,0)满足|PA|=|AB|,
∴=﹣3,∴a=b,
∴双曲线的渐近线方程为y=±x.
故答案为:y=±x.
13.【分析】设出双曲线的右焦点和渐近线方程,令x=c,联立方程求出A,B,C,D的坐标,结合距离关系和条件,运用离心率公式和a,b,c的关系,进行求解即可.
【解答】解:设双曲线﹣=1(a>0,b>0)的右焦点为(c,0),
当x=c时代入双曲线﹣=1得y=±,则A(c,),B(c,﹣),
则AB=,
将x=c代入y=±x得y=±,则C(c,),D(c,﹣),
则|CD|=,
∵|AB|≥|CD|,
∴≥ ,即b≥c,
则b2=c2﹣a2≥c2,
即c2≥a2,
则e2=≥,
则e≥.
故答案为:[,+∞).
14.【分析】求得M,N点的坐标,根据P在以MN为直径的圆上列方程,化简求得双曲线C的离心率.
【解答】解:由得,
不妨设,而D(a,0),
所以直线AD的方程为,
令x=0得,则,同理可求得,
所以以MN为直径的圆的方程为,
将P(﹣3a,0)代入上式得:
,
即c2+2ac﹣8a2=0,(c﹣2a)(c+4a)=0,则.
故答案为:2.
四、解答题
15.【分析】(Ⅰ)根据双曲线的性质,求出a,b即可求双曲线C的方程;
(Ⅱ)根据直线与双曲线的位置关系,求出中点坐标,结合中点坐标在圆上的关系进行求解即可.
【解答】解:(Ⅰ)依题意知:2a=2,∴a=1,
又点在双曲线上,
∴,
∴双曲线方程为:
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),N(x0,y0)
由消y有x2﹣2mx﹣m2﹣2=0,
∴Δ=(﹣2m)2+4(m2+2)>0,
∴,
∵N为AB中点,∴,
∵N在圆x2+y2=5上即m2+(2m)2=5,
∴m=±1,经检验,符合题意.
所以,实数m的值为±1.
16.【分析】(1)联立方程,设A(x1,y1),B(x2,y2),根据方程的根与系数关系可求x1+x2,x1x2,代入直线y=ax+1可求y1y2=(ax1+1)(ax2+1),由题意可得,,即x1x2+y1y2=0,代入可求a的值.
(2)假定存在这样的a,使A(x1,y1),B(x2,y2)关于直线对称.则由,两式相减得:3(﹣)=﹣,由题意可知,整理可求
【解答】解:(1)联立方程,消去y得:(3﹣a2)x2﹣2ax﹣2=0.…(2分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),那么:…(4分)
由于以AB线段为直径的圆经过原点,那么:,即x1x2+y1y2=0.
所以:x1x2+(ax1+1)(ax2+1)=0,
∴,
∴﹣2(a2+1)+2a2+3﹣a2=0
即a2=1
解得a=±1…(6分)
(2)假定存在这样的a,使A(x1,y1),B(x2,y2)关于直线对称.…(8分)
那么:,两式相减得:3(﹣)=﹣,从而
因为A(x1,y1),B(x2,y2)关于直线对称,所以
代入(*)式得到:﹣2=6,矛盾.
也就是说:不存在这样的a,使A(x1,y1),B(x2,y2)关于直线对称.…(12分)
17.【分析】(1)依题意得2a=2,,由此能求出双曲线方程.
(2)设点A(x1,y1),B(x2,y2)AB的中点M(x0,y0),由,得x2﹣2mx﹣m2﹣2=0,由此能求出实数m的值.
【解答】解:(1)依题意得2a=2,a=1,…(1分)
,∴,…(2分)
∴b2=c2﹣a2=2,…(4分)
∴双曲线方程为:…(5分)
(2)设点A(x1,y1),B(x2,y2)AB的中点M(x0,y0),…(6分)
由得x2﹣2mx﹣m2﹣2=0…(8分)
,…(10分)
∵点M在圆上,∴,
∴m2+(2m)2=5,∴m=±1.…(12分)