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高考数学一轮复习 双曲线
一.选择题(共8小题)
1.(2025春 桂平市期中)已知F1,F2分别是双曲线C:1(a>0,b>0)的左、右焦点,P是C上一点,且|PF2|=3|PF1|,cos∠PF1F2,则C的离心率为( )
A. B.2 C. D.
2.(2025 河西区二模)已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,过F1作直线分别交双曲线的左、右两支于M,N两点,满足,且,,则双曲线C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.y=±3x
3.(2025 聊城二模)双曲线C的方程为x2﹣y2=λ(λ>0),直线x﹣2y+3=0与双曲线左右两支分别交于A,B两点,与两条渐近线分别交于E,F两点,若E,F是线段AB的三等分点,则λ的值为( )
A.4 B.8 C.12 D.24
4.(2025 广东模拟)从双曲线上一点M向该双曲线的两条渐近线作垂线,垂足分别为A,B,已知|MA|+|MB|=2,则|AB|=( )
A. B. C. D.
5.(2025 桂林模拟)已知双曲线E:的左、右焦点分别为F1,F2,直线l与E的两条渐近线分别交于A,B两点,O为坐标原点,若,OA⊥AB,则E的离心率为( )
A. B. C. D.
6.(2025 茂名二模)设O为坐标原点,F为双曲线C:1(a>0,b>0)的左焦点,圆O:x2+y2=a2与C的渐近线在第一象限的交点为M,若∠FMO,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
7.(2025 包头二模)直线l与双曲线交于P,Q两点,线段PQ的中点为M(4,1),则直线l的方程为( )
A.y=x﹣3 B.y=﹣x﹣3 C.y=x+5 D.y=﹣x+5
8.(2025 贵州三模)如图,在圆锥SO中,AB为底面圆O的直径,过SB的中点M与SO平行作平面截圆锥,得到截面与圆锥侧面的交线是双曲线的一部分.若,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
二.多选题(共4小题)
(多选)9.(2025春 大祥区校级期中)已知双曲线C:的左、右焦点分别为F1(﹣c,0),F2(c,0),P为双曲线C右支上的动点,则( )
A.若F2到渐近线的距离为1,则
B.当点P异于顶点时,△PF1F2的内切圆的圆心总在定直线上
C.若∠F1PF2=90°,则点P的纵坐标为±
D.过点P作双曲线的切线交渐近线于A,B两点,若,则曲线的渐近线方程为
(多选)10.(2025春 安康期中)设双曲线C:的左,右焦点分别为F1,F2,且|F1F2|=4.A,B为C上关于原点中心对称的两点,则( )
A.C的实轴长为
B.
C.若,则直线AB的斜率为
D.若,则BF2⊥F1F2
(多选)11.(2025春 南京校级期中)已知双曲线的左焦点为F,直线l过点F,与双曲线的两支、两条渐近线依次交于点A,B,C,D(从左到右).下列说法正确的是( )
A.若双曲线的渐近线方程为y=±x,则E的离心率为
B.若∠OBA=90°,且B为线段CF的中点,则E的离心率为
C.若∠OBA=90°,且B为线段DF的中点,则E的离心率为
D.若E的离心率为2,则存在无数条直线l,使|AB|≠|CD|
(多选)12.(2024秋 迎江区校级期末)已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,且|F1F2|=2c,过点F2且斜率为的直线l交C于点P,交C的一条渐近线于点Q,则( )
A.若以F1F2为直径的圆经过点Q,则双曲线的离心率为2
B.若以F1F2为直径的圆经过点P,则双曲线的离心率为
C.若,则C的渐近线方程为y=±x
D.若点P不在圆外,则C的渐近线的斜率不大于1
三.填空题(共4小题)
13.(2025 揭阳模拟)记双曲线C:的离心率为e,若直线3x﹣y=0与C有公共点,则离心率e的取值范围为 (请用区间表示).
14.(2025春 湖北期中)已知双曲线的左右顶点分别为A,B,点P是双曲线上第一象限内的动点,设∠PAB=α,∠PBA=β,当时,tanαtanβ= ;当时,则a= .
15.(2025春 宣威市校级期中)已知双曲线C:x21的左、右焦点分别为F1、F2,双曲线C上的点P在x轴上方,若∠PF2F1的平分线交PF1于点A,且点A在以坐标原点O为圆心,|OF1|为半径的圆上,则直线PF2的斜率为 .
16.(2025 安康模拟)已知双曲线的左、右顶点分别为A1,A2,F是双曲线C的左焦点,P为双曲线C的左支上任意一点(异于点A1),若∠PFA2=2∠PA2F,则双曲线C的离心率为 .
四.解答题(共4小题)
17.(2025 湖北模拟)已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,点在C上,且AF2⊥F1F2.
(1)求C的标准方程;
(2)过F2的直线交双曲线C于M,N两点(M,N两点均位于x轴下方,M在左,N在右),线段AM与线段F1N交于点R,若△F1RM的面积等于△ARN的面积,求|MN|.
18.(2025 绵阳模拟)已知双曲线C:的右焦点为F(2,0),且点F到双曲线C的渐近线的距离为1.过点P(3,0)作两条互相垂直的直线l1和l2,l1交双曲线C于A,B两点,l2交双曲线C于D,E两点,M,N分别是AB,DE的中点,直线MN过定点P1(x1,y1);再过点P1(x1,y1)作两条互相垂直的直线l3和l4,l3交双曲线C于A1,B1两点,l4交双曲线C于D1,E1两点,M1,N1分别是A1B1,D1E1的中点,直线M1N1过定点P2(x2,y2)以这样的方式构造下去,可以得到一列定点P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),…,Pn(xn,yn).
(1)求双曲线C的方程;
(2)求点P1的坐标;
(3)若Q(1,0),R(1,1),记△QRPn(n≥1,n∈N*)的面积为Sn,证明:.
19.(2025 淮北模拟)已知双曲线E:1(a,b>0)经过点,A,B为其左,右顶点,且PA与PB的斜率之积为.
(Ⅰ)求双曲线E的方程;
(Ⅱ)点M为实轴上一点,直线PM交E于另一点Q,记△APM的面积为S1,△BMQ的面积为S2,若S1﹣S2,求Q点坐标.
20.(2025 广州模拟)已知双曲线C:的右焦点F(2,0)到C的一条渐近线的距离为.
(1)求C的方程;
(2)设点P在C的右支上,过点P作圆O:的两条切线,一条与C的左支交于点M,另一条与C的右支交于点N(异于点P).
(i)证明:OM⊥OP;
(ii)当△PMN的面积最小时,求直线PM和直线PN的方程.
高考数学一轮复习 双曲线
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.(2025春 桂平市期中)已知F1,F2分别是双曲线C:1(a>0,b>0)的左、右焦点,P是C上一点,且|PF2|=3|PF1|,cos∠PF1F2,则C的离心率为( )
A. B.2 C. D.
【考点】求双曲线的离心率.
【专题】数形结合;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;逻辑思维;运算求解.
【答案】C
【分析】根据双曲线的定义和|PF2|=3|PF1|,解得|PF1|=a,|PF2|=3a,在△PF1F2中,利用余弦定理可得离心率.
【解答】解:由已知,|PF2|=3|PF1|,|PF2|﹣|PF1|=3|PF1|﹣|PF1|=2|PF1|=2a,
所以|PF1|=a,|PF2|=3a,
则在△PF1F2中,cos∠PF1F2,
整理得6c2﹣ac﹣12a2=0,即6e2﹣e﹣12=0,解得e(负根舍去).
故选:C.
【点评】本题主要考查求双曲线的离心率,属于中档题.
2.(2025 河西区二模)已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,过F1作直线分别交双曲线的左、右两支于M,N两点,满足,且,,则双曲线C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.y=±3x
【考点】直线与双曲线的综合;双曲线的渐近线.
【专题】转化思想;转化法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】A
【分析】利用垂直关系的向量表示可得MP⊥NF2,且△MNF2为等边三角形,结合双曲线定义以及余弦定理计算可得c2=7a2,即可求解.
【解答】解:如下图:
由,可得,即MP⊥NF2,
又,可得P为NF2的中点,
故|MN|=|MF2|,
又∠F1NF2=60°,
故△MNF2为等边三角形,
设△MNF2的边长为m,
由双曲线定义可知|NF1|﹣|NF2|=2a,|MF2﹣MF1|=2a,
所以|NF1|=m+2a,
|MF1|=m﹣2a,
又|NF1|﹣|MF1|=|MN|=m.
故m+2a﹣(m﹣2a)=m,
故m=4a,
在△NF1F2中,
由余弦定理可得,
即,
可得c2=7a2,即a2+b2=7a2,
即b2=6a2,
所以,
所以双曲线C的渐近线方程为.
故选:A.
【点评】本题考查双曲线方程的应用,属于中档题.
3.(2025 聊城二模)双曲线C的方程为x2﹣y2=λ(λ>0),直线x﹣2y+3=0与双曲线左右两支分别交于A,B两点,与两条渐近线分别交于E,F两点,若E,F是线段AB的三等分点,则λ的值为( )
A.4 B.8 C.12 D.24
【考点】由直线与双曲线位置关系及公共点个数求解方程或参数;双曲线的渐近线.
【专题】计算题;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】D
【分析】设A(x1,y1),B(x2,y2),联立直线l与双曲线E的方程,得,再求出E,F点坐标,根据即可得解.
【解答】解:设A(x1,y1),B(x2,y2)联立直线l与双曲线E的方程,
得,消去x,得3y2﹣12y+9﹣λ=0,则Δ=144﹣12(9﹣λ)>0,且,
双曲线C的渐近线方程为y=±x,联立直线l与双曲线E的渐近线方程,得,
得,即F(3,3),同理E(﹣1,1),因为E,F是线段AB的三等分点,
所以,即,则,
所以y1=﹣1,y2=5,则,所以λ =24.
故选:D.
【点评】本题考查由直线与双曲线位置关系及公共点个数求解方程或参数,属于中档题.
4.(2025 广东模拟)从双曲线上一点M向该双曲线的两条渐近线作垂线,垂足分别为A,B,已知|MA|+|MB|=2,则|AB|=( )
A. B. C. D.
【考点】双曲线的弦及弦长.
【专题】整体思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】A
【分析】由双曲线的性质,结合余弦定理求解即可.
【解答】解:从双曲线上一点M向该双曲线的两条渐近线作垂线,垂足分别为A,B,
则双曲线的两条渐近线方程为,
不妨设M(x0,y0),且M在第一象限,
则,,
又|MA|+|MB|=2,
则,
又,
则,
则,,
又在四边形AMBO中可得:,
在△AMB中,结合余弦定理可得:,
则|AB|.
故选:A.
【点评】本题考查了双曲线的性质,重点考查了余弦定理,属中档题.
5.(2025 桂林模拟)已知双曲线E:的左、右焦点分别为F1,F2,直线l与E的两条渐近线分别交于A,B两点,O为坐标原点,若,OA⊥AB,则E的离心率为( )
A. B. C. D.
【考点】直线与双曲线的综合.
【专题】计算题;集合思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】B
【分析】根据双曲线方程得到其渐近线方程,结合示意图分析条件求出点A坐标,利用向量的坐标运算得到点B坐标,代入渐近线方程,化简计算即可求得离心率.
【解答】解:
由双曲线,可知渐近线方程为,
因为,OA⊥AB,所以OA⊥AF2在RtΔOAF2中,|OF2|=c,tan∠AOF,∴|AF2|=b,|AO|=a,
可得.∵,
即(xA﹣c,yA)=(xB﹣xA,yB﹣yA),则,
,又因为点B在渐近线上,所以,解得c2=3a2,可得.
故选:B.
【点评】本题考查直线与双曲线的综合,属于中档题.
6.(2025 茂名二模)设O为坐标原点,F为双曲线C:1(a>0,b>0)的左焦点,圆O:x2+y2=a2与C的渐近线在第一象限的交点为M,若∠FMO,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【考点】双曲线的离心率.
【专题】方程思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】B
【分析】求出双曲线的渐近线方程,在△MFO中,运用正弦定理,结合同角的基本关系式、两角差的正弦公式,化简可得a,b的关系式,进而得到所求离心率.
【解答】解:双曲线C:1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,
圆O:x2+y2=a2与C的渐近线yx在第一象限的交点为M,
设直线OM的倾斜角为α,即有∠MFO=α,
且tanα,cosα,sinα,
在△MFO中,由正弦定理可得,
即为,即为acsinα﹣ccosαb﹣a,
可得,
则双曲线的离心率e.
故选:B.
【点评】本题考查双曲线的方程和性质,以及三角形的正弦定理,考查方程思想和运算能力,属于中档题.
7.(2025 包头二模)直线l与双曲线交于P,Q两点,线段PQ的中点为M(4,1),则直线l的方程为( )
A.y=x﹣3 B.y=﹣x﹣3 C.y=x+5 D.y=﹣x+5
【考点】双曲线的中点弦.
【专题】转化思想;转化法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】A
【分析】由点差法求出直线l的斜率,再由点斜式方程求解即可.
【解答】解:设P(x1,y1),Q(x2,y2),
因为线段PQ的中点为M(4,1),
所以x1+x2=8,y1+y2=2,
所以,
两式相减可得:,
即,
所以,
即,
所以直线l的斜率为1,
所以直线l的方程为:y﹣1=x﹣4,
化简为:y=x﹣3,经检验符合题意.
故选:A.
【点评】本题考查点差法的应用,属于中档题.
8.(2025 贵州三模)如图,在圆锥SO中,AB为底面圆O的直径,过SB的中点M与SO平行作平面截圆锥,得到截面与圆锥侧面的交线是双曲线的一部分.若,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【考点】求双曲线的离心率.
【专题】数形结合;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;逻辑思维;运算求解;空间想象.
【答案】C
【分析】设OB=2m(m>0),该曲线与圆锥的底面圆交于点H、P,取OB的中点Q,过S作SN∥AB,交直线MQ于点N,过点N作y轴∥HP,建立平面直角坐标系,设双曲线方程为,得到a及P点坐标,即可求出b,从而求出离心率.
【解答】解:如图,
设OB=2m(m>0),该曲线与圆锥的底面圆交于点H、P,因为,
所以SB=SA=AB=4m,即△SAB为等边三角形,
又M为SB的中点,取OB的中点Q,过S作SN∥AB,交直线MQ于点N,过点N作y轴∥HP,
以直线QN为x轴,N为坐标原点,建立平面直角坐标系,
设双曲线方程为,
所以,又HP⊥OB,所以,
则点,所以,解得b=m(负值舍去),
所以双曲线的离心率.
故选:C.
【点评】本题主要考查求双曲线的离心率,属于中档题.
二.多选题(共4小题)
(多选)9.(2025春 大祥区校级期中)已知双曲线C:的左、右焦点分别为F1(﹣c,0),F2(c,0),P为双曲线C右支上的动点,则( )
A.若F2到渐近线的距离为1,则
B.当点P异于顶点时,△PF1F2的内切圆的圆心总在定直线上
C.若∠F1PF2=90°,则点P的纵坐标为±
D.过点P作双曲线的切线交渐近线于A,B两点,若,则曲线的渐近线方程为
【考点】双曲线的其他性质;双曲线的焦点三角形;求双曲线的渐近线方程.
【专题】数形结合;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;逻辑思维;运算求解.
【答案】ABD
【分析】由题干知,a,根据双曲线的焦点到渐近线的距离为b可判断A;根据内切圆的性质以及双曲线的定义可判断B;根据点P在双曲线上以及互相垂直的直线斜率之积为﹣1可判断C;写出双曲线过点P的切线方程,与两渐近线联立,可得A、B坐标,进而表示出S△AOB,可求出b,得到渐近线方程,判断D.
【解答】解:由已知,a,
对于A,若F2到渐近线的距离为1,由双曲线的性质知,b=1,所以c,故A正确;
对于B,如图,
设内切圆与PF1切于点M,与PF2切于点N,与F1F2切于点Q,
则由内切圆的性质,知PM=PN,F1M=F1Q,F2N=F2Q,
由双曲线的定义,PF1﹣PF2=2a,即F1M﹣F2N=2a,即F1Q﹣F2Q=2a,
因为F1Q+F2Q=2c,所以F1Q=a+c,F2Q=c﹣a,则Q(a,0),
即△PF1F2的内切圆的圆心总在定直线上,故B正确;
对于C,设P(x,y),若∠F1PF2=90°,则1,
即1,得y2=c2﹣x2,
因为点P在双曲线上,所以x2,
则y2=c2,整理得y2,所以y=±,故C错误;
对于D,设P(m,n),则双曲线过点P的切线方程为1①,
双曲线的两条渐近线方程分别为y②,y③,
联立①②,得点A(,),
联立①③,得点B(,),
双曲线过点P的切线与x轴交于点(,0),
所以S△AOB||||,
因为P(m,n)在双曲线上,所以b2m2﹣2n2=2b2,所以S△AOBb,b,
所以双曲线的渐近线方程为,故D正确.
故选:ABD.
【点评】本题主要考查双曲线的性质、双曲线与直线的综合,属于中档题.
(多选)10.(2025春 安康期中)设双曲线C:的左,右焦点分别为F1,F2,且|F1F2|=4.A,B为C上关于原点中心对称的两点,则( )
A.C的实轴长为
B.
C.若,则直线AB的斜率为
D.若,则BF2⊥F1F2
【考点】直线与双曲线的综合;双曲线的焦点弦及焦半径;双曲线的几何特征.
【专题】综合题;对应思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;逻辑思维;运算求解.
【答案】ABD
【分析】由题意,结合a,b,c之间的关系即可判断选项A;利用对称性得出|AF1|=|BF2|,再结合双曲线的定义即可判断选项B;利用即可求出点B坐标,再计算直线OB的斜率即可判断选项C;根据并结合双曲线的定义可得|F1A|,|F2A|,再利用勾股定理即可判断选项D.
【解答】解:设c为双曲线C的半焦距,
此时2,
因为a2=c2﹣2=2,
所以,
则C的实轴长2a,故选项A正确;
因为A,B关于原点中心对称,F1,F2关于原点中心对称,
所以四边形AF1BF2为平行四边形,
所以|AF1|=|BF2|,
则||AF1|﹣|BF1||=||BF2|﹣|BF1||=2a,故选项B正确;
因为,
解得|yB|=2,
所以,
所以直线AB斜率即直线OB斜率,
因为kOB,
所以直线AB的斜率为±,故选项C错误;
因为,,
所以,,
则,
所以AF1⊥F1F2,
因为AF1∥BF2,
所以BF2⊥F1F2,故选项D正确.
故选:ABD.
【点评】本题考查双曲线的方程,考查了逻辑推理和运算能力,属于中档题.
(多选)11.(2025春 南京校级期中)已知双曲线的左焦点为F,直线l过点F,与双曲线的两支、两条渐近线依次交于点A,B,C,D(从左到右).下列说法正确的是( )
A.若双曲线的渐近线方程为y=±x,则E的离心率为
B.若∠OBA=90°,且B为线段CF的中点,则E的离心率为
C.若∠OBA=90°,且B为线段DF的中点,则E的离心率为
D.若E的离心率为2,则存在无数条直线l,使|AB|≠|CD|
【考点】双曲线的离心率;由双曲线的渐近线方程求解双曲线的标准方程或参数.
【专题】数形结合;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;逻辑思维;运算求解.
【答案】AC
【分析】对于A,由题意可得,从而可求出离心率,对于B,由题意不妨设直线l的方程为,与渐近线方程联立可求出点B,从而可求出点C的坐标,代入另一条渐近线方程化简可求出离心率,对于C,由选项B可知点B的坐标,从而可求出点D的坐标,代入双曲线方程化简可求出离心率,对于D,分别设A,B,C,D的横坐标为x1,x2,x3,x4,由离心率可得双曲线方程,设直线l为y=k(x+c),分别与双曲线方程和渐近线方程联立,结合根与系数的关系进行分析判断.
【解答】解:对于A,由题意得,所以离心率e,故A正确;
对于B,如图,
因为∠OBA=90°,由对称性不妨设l的斜率为正,则直线l的方程为,
由,得,即,
因为B为线段CF的中点,所以,
因为点C在渐近线上,所以,化简得c2=4a2,
所以c=2a,所以离心率,所以B错误;
对于C,由选项B可知,因为B为线段DF的中点,所以,
因为点D在双曲线上,所以,
化简得c4﹣5a2c2=0,所以c2=5a2,得,
所以离心率为,所以C正确;
对于D,分别设A,B,C,D的横坐标为x1,x2,x3,x4,
因为E的离心率为2,所以c2=4a2,所以b2=3a2,
所以双曲线的方程为3x2﹣y2=3a2,
由题意可知直线l的斜率存在,则设直线l为y=k(x+c),
由,得(3﹣k2)x2﹣2k2cx﹣k2c2=0,
所以,
由,得(3﹣k2)x2﹣2k2cx﹣k2c2﹣3a2=0,
所以,
所以,所以AD,BC有相同的中点,
所以|AB|=|CD|,即对所有的直线l都有|AB|=|CD|,所以D错误.
故选:AC.
【点评】本题主要考查双曲线的性质,属于中档题.
(多选)12.(2024秋 迎江区校级期末)已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,且|F1F2|=2c,过点F2且斜率为的直线l交C于点P,交C的一条渐近线于点Q,则( )
A.若以F1F2为直径的圆经过点Q,则双曲线的离心率为2
B.若以F1F2为直径的圆经过点P,则双曲线的离心率为
C.若,则C的渐近线方程为y=±x
D.若点P不在圆外,则C的渐近线的斜率不大于1
【考点】直线与双曲线的位置关系及公共点个数;双曲线的几何特征.
【专题】转化思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】ACD
【分析】由题意写出直线l的方程,与渐近线方程联立求出点Q的坐标,对于A,由圆的性质得QF1⊥QF2,结合向量数量积坐标运算求得a,c间的等量关系,结合离心率定义求出离心率,;对于B,由三角函数求出|PF1|,|PF2|,结合双曲线定义求得的值,由此可求离心率,对于C,由知P为线段QF2的中点,求出点P的坐标,代入双曲线方程求得的值,由此可求渐近线方程;对于D,由双曲线的定义及余弦定理的推论求出|PF2|,由条件建立不等式可求的取值范围,再求的取值范围.
【解答】解:如图,连接QF1,PF1,
由题意知直线l的方程为,即bx+ay﹣bc=0,
因为l与双曲线C的渐近线平行,
所以,
则,,
联立方程,解得,
对于A,因为以F1F2为直径的圆经过点Q,则QF1⊥QF2,
因为,,
所以,
解得c=2a,所以C的离心率为2,所以A正确;
对于B,因为以F1F2为直径的圆经过点P,
所以PF1⊥PF2,
所以|PF1|=|F1F2|sin∠QF2O=2b,|PF2|=|F1F2|cos∠QF2O=2a,
又|PF1|﹣|PF2|=2b﹣2a=2a,所以,
所以C的离心率,所以B错误;
对于C,若,则P为线段QF2的中点,所以,
又P在双曲线C上,所以,
所以,
解得,所以,
所以C的渐近线方程为y=±x,所以C正确;
对于D,因为|PF1|﹣|PF2|=2a,所以|PF1|=|PF2|+2a,
所以,
所以,
解得,因为点P不在圆外,
所以,即,解得,
所以C的渐近线的斜率不大于1,所以D正确.
故选:ACD.
【点评】本题考查双曲线的几何性质,直线与双曲线的位置关系,属中档题.
三.填空题(共4小题)
13.(2025 揭阳模拟)记双曲线C:的离心率为e,若直线3x﹣y=0与C有公共点,则离心率e的取值范围为 (,+∞) (请用区间表示).
【考点】求双曲线的离心率;双曲线的几何特征.
【专题】转化思想;数形结合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;数学建模;运算求解.
【答案】(,+∞).
【分析】先求得双曲线的渐近线方程,再由双曲线与直线3x﹣y=0有交点,得渐近线的正的斜率3,最后由离心率e,可得e的范围.
【解答】解:双曲线C:1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,
由双曲线C与直线3x﹣y=0有交点,得3,
所以离心率e,
故双曲线C的离心率e的取值范围为(,+∞).
故答案为:(,+∞).
【点评】本题考查双曲线的简单性质的应用,离心率的求法,属于中档题.
14.(2025春 湖北期中)已知双曲线的左右顶点分别为A,B,点P是双曲线上第一象限内的动点,设∠PAB=α,∠PBA=β,当时,tanαtanβ= ;当时,则a= .
【考点】直线与双曲线的综合.
【专题】对应思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;逻辑思维;运算求解.
【答案】;.
【分析】利用点在双曲线上得到等量关系,利用斜率公式得到定值求解第一空;利用正弦定理,面积公式,和角正切公式,结合第一问结论化简计算得出第二空.
【解答】解:(1)当时,双曲线C的方程为y2=1,
因为点P是双曲线上第一象限内的动点,
设P(x0,y0),
因为∠PAB=α,∠PBA=β,
又双曲线C的左,右顶点分别为A,B,
所以,,
则;
(2)在△PAB中,由正弦定理得,
所以,,
此时,
若,
此时
,
由(1)知,
所以,
解得a.
故答案为:;.
【点评】本题考查双曲线的方程,考查了逻辑推理和运算能力,属于中档题.
15.(2025春 宣威市校级期中)已知双曲线C:x21的左、右焦点分别为F1、F2,双曲线C上的点P在x轴上方,若∠PF2F1的平分线交PF1于点A,且点A在以坐标原点O为圆心,|OF1|为半径的圆上,则直线PF2的斜率为 .
【考点】双曲线的几何特征;双曲线的定义.
【专题】方程思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】.
【分析】根据题意可得∠F1AF2=90°,且△PF1F2为等腰三角形,再结合双曲线的定义与几何性质求得|F1F2|=4,|PF1|=6,然后利用余弦定理与三角函数的知识,求解即可.
【解答】解:由双曲线C:x21知,a=1,b,c=2,
所以|F1F2|=2c=4,
因为点A在以坐标原点O为圆心,|OF1|为半径的圆上,
所以|OA|=|OF1|=|OF2||F1F2|,
所以∠F1AF2=90°,
又∠PF2F1的平分线交PF1于点A,所以△PF1F2为等腰三角形,且|PF2|=|F1F2|=4,
由双曲线的定义知,|PF1|﹣|PF2|=2a=2,
所以|PF1|=2+4=6,
在△PF1F2中,由余弦定理知,cos∠PF2F1,
设直线PF2的倾斜角为α,则∠PF2F1+α=180°,
所以cosα=﹣cos∠PF2F1,
所以tanα,即直线PF2的斜率为.
故答案为:.
【点评】本题考查双曲线的定义与几何性质,还运用了余弦定理,考查逻辑推理能力和运算能力,属于中档题.
16.(2025 安康模拟)已知双曲线的左、右顶点分别为A1,A2,F是双曲线C的左焦点,P为双曲线C的左支上任意一点(异于点A1),若∠PFA2=2∠PA2F,则双曲线C的离心率为 2 .
【考点】求双曲线的离心率.
【专题】转化思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】2.
【分析】由题意得,根据正切二倍角公式得,由tan∠PFA2=tan2∠PA2F,化简可得,再根据代入化简计算即可求解.
【解答】解:设P(x0,y0),x0<﹣a,y0≠0,由题意可知F(﹣c,0),A2(a,0),
则,,
所以,
因为P在双曲线上,所以,
所以,
因为∠PFA2=2∠PA2F,所以tan∠PFA2=tan2∠PA2F,
所以 ,即,
化简可得,
因为,
所以,所以e=2.
故答案为:2.
【点评】本题考查了双曲线的性质,考查了转化思想,属于中档题.
四.解答题(共4小题)
17.(2025 湖北模拟)已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,点在C上,且AF2⊥F1F2.
(1)求C的标准方程;
(2)过F2的直线交双曲线C于M,N两点(M,N两点均位于x轴下方,M在左,N在右),线段AM与线段F1N交于点R,若△F1RM的面积等于△ARN的面积,求|MN|.
【考点】直线与双曲线的综合;根据双曲线的几何特征求标准方程.
【专题】综合题;对应思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;逻辑思维;运算求解.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)根据条件得到c=2,再利用点在双曲线上和a,b,c间的关系,建立方程组,求出a2,b2,即可求解;
(2)设直线方程为x=my+2(m>0),联立双曲线方程得到(m2﹣3)y2+4my+1=0,根据条件得到点F1(﹣2,0)和点到直线x=my+2的距离相等,从而可求出,再利用弦长公式,即可求解.
【解答】解:(1)因为AF2⊥F1F2,
所以F2(2,0),
即c=2,
因为点在双曲线上,
所以,
解得,
则双曲线;
(2)易知直线斜率不为0,
设过F2(2,0)的直线为x=my+2(m>0),M(x1,y1),N(x2,y2),
联立,消x并整理得(m2﹣3)y2+4my+1=0,
此时Δ=(4m)2﹣4×(m2﹣3)=12(m2+1)>0,且
由韦达定理得,
因为,
所以,
即点F1(﹣2,0)和点到直线x=my+2的距离相等,
所以,
解得,
则.
故.
【点评】本题考查双曲线的方程以及直线与圆锥曲线的综合问题,考查了逻辑推理和运算能力,属于中档题.
18.(2025 绵阳模拟)已知双曲线C:的右焦点为F(2,0),且点F到双曲线C的渐近线的距离为1.过点P(3,0)作两条互相垂直的直线l1和l2,l1交双曲线C于A,B两点,l2交双曲线C于D,E两点,M,N分别是AB,DE的中点,直线MN过定点P1(x1,y1);再过点P1(x1,y1)作两条互相垂直的直线l3和l4,l3交双曲线C于A1,B1两点,l4交双曲线C于D1,E1两点,M1,N1分别是A1B1,D1E1的中点,直线M1N1过定点P2(x2,y2)以这样的方式构造下去,可以得到一列定点P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),…,Pn(xn,yn).
(1)求双曲线C的方程;
(2)求点P1的坐标;
(3)若Q(1,0),R(1,1),记△QRPn(n≥1,n∈N*)的面积为Sn,证明:.
【考点】直线与双曲线的综合;平面直角坐标系与曲线方程.
【专题】应用题;整体思想;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】(1);
(2);
(3)证明见解析.
【分析】(1)利用点到直线的距离公式求出b的值,结合c的值可得出a的值,由此可得出双曲线的方程;
(2)分析直线MN经过的定点P1(x1,y1)也在x轴上,设点P1(n,0),设直线AB的方程为x=ty+3,设点A(x'1,y'1)B(x'2,y'2),将直线AB的方程与双曲线联立,列出韦达定理,求出点M、N的坐标,由此可得出点P的坐标;
(3)分析可知,点均在x轴上,考虑一般情况,假设点P(m,0),设点P1(s,0),设直线AB的方程为 x=ty+m,将该直线方程与双曲线方程联立,结合韦达定理求出点M的坐标,同理得出点N的坐标,利用P1、M、N三点共线,结合斜率公式可得出,由此可归纳得出Pn的坐标,由此可得出Sn的表达式,利用放缩法结合等比数列的求和公式可证得所证不等式成立.
【解答】解:(1)双曲线的渐近线方程为,即bx±ay=0,则点F到渐近线的距离为,
又因为c=2,所以,因此,双曲线C的方程为.
(2)当l1⊥x轴,l2必然与x轴重合,由曲线的对称性知AB的中点M在x轴上,DE的中点N也在x轴,
故MN经过的定点P1(x1,y1)也在x轴上,设点P1(n,0),设直线AB的方程为x=ty+3,
设点A(x'1,y'1)、B(x'2,y'2),联立,得(t2﹣3)y2+6ty+6=0,
所以,t2﹣3≠0,3t2﹣1≠0,Δ=36t2﹣24(t2﹣3)=12(t2+6)>0,
由韦达定理可得,x'1+x'2=t,
故线段AB的中点,同理可知,直线DE的方程为,
DE的中点为,即点,
当t≠±1时,由P1、M、N三点共线可得,得,
解得,因此,,当t=±1时,,此时MN过,故;
(3)证明:由(2)可知,当P(3,0)时,定点,同理可知,P2(x2,y2)也一定在x轴上,
考虑一般情况,假设点P(m,0),设点P1(s,0),
设直线AB的方程为x=ty+m,设点A(x'1,y'1)、B(x'2,y'2),联立,
得(t2﹣3)y2+2tmy+m2﹣3=0,所以,t2﹣3≠0,3t2﹣1≠0,Δ=4t2m2﹣4(t2﹣3)(m2﹣3)=12(t2+m2﹣3)>0,
由韦达定理可得,,
故线段AB的中点为,同理,直线DE的方程为,
线段DE的中点为;即点,
当t≠±1时,由P1、M、N三点共线可知,,即,
整理可得,即当点P(m,0)时,,当t=±1时,,
此时MN过,综上,,故当点P(3,0)时,
、,
由题意可知,△QRPn的面积为,
所以.
所以
.
【点评】本题考查直线与双曲线的综合,属于难题.
19.(2025 淮北模拟)已知双曲线E:1(a,b>0)经过点,A,B为其左,右顶点,且PA与PB的斜率之积为.
(Ⅰ)求双曲线E的方程;
(Ⅱ)点M为实轴上一点,直线PM交E于另一点Q,记△APM的面积为S1,△BMQ的面积为S2,若S1﹣S2,求Q点坐标.
【考点】直线与双曲线的综合.
【专题】计算题;方程思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程;运算求解.
【答案】(Ⅰ).
(Ⅱ).
【分析】(Ⅰ)根据PA与PB的斜率之积为求出a2的值,再将点P的坐标代入双曲线中即可求解b2,从而可得双曲线E的方程;
(Ⅱ)设直线PM:x=ty+m,与双曲线E的方程联立,可得,将点P的坐标代入直线PM中可得t与m的关系,进而y0可得用m表示,结合S1﹣S2,可得关于m的方程,求解即可.
【解答】解:(Ⅰ)由,得,
解得a2=4,
又,解得b2=1,
于是E的方程为:.
(Ⅱ)设Q(x0,y0),M(m,0),显然﹣2<m<2;
设直线PM:x=ty+m,与x2﹣4y2﹣4=0联立,消去x得(t2﹣4)y2+2tmy+m2﹣4=0,
则,
又在直线PM:x=ty+m上,得,代入上式得,
于是,
即,
整理得5m2+4m﹣4=0,
解得,进而,
即所求Q点坐标为.
【点评】本题主要考查双曲线的标准方程,直线与双曲线的综合,考查运算求解能力,属于中档题.
20.(2025 广州模拟)已知双曲线C:的右焦点F(2,0)到C的一条渐近线的距离为.
(1)求C的方程;
(2)设点P在C的右支上,过点P作圆O:的两条切线,一条与C的左支交于点M,另一条与C的右支交于点N(异于点P).
(i)证明:OM⊥OP;
(ii)当△PMN的面积最小时,求直线PM和直线PN的方程.
【考点】直线与双曲线的综合;双曲线的几何特征.
【专题】方程思想;定义法;圆锥曲线的定义、性质与方程;逻辑思维.
【答案】(1).
(2)(i)证明见解答.
(ii)直线PM的方程为,直线PN的方程为.
【分析】(1)结合右焦点F(2,0)到C的一条渐近线的距离为求解即可.
(2)(i)设切线PM的方程为y=kx+m,联立双曲线方程结合韦达定理求解即可.
(ii)证明出△PMN的面积S=2S△POM,再设切线PM与圆O的切点为D,结合(i)得出|PM|,进而求解.
【解答】解:(1)由于双曲线C的右焦点为F(2,0),所以a2+b2=4,
双曲线C的渐近线方程为,即为bx±ay=0,
由于点F(2,0)到C的一条渐近线的距离为,则,
解得
所以C的方程为.
(2)(i)证明:显然圆O的切线PM的斜率存在,设切线PM的方程为y=kx+m,
由于切线PM不平行C的渐近线,则.
由圆心O到切线PM的距离,得2m2=3(k2+1),
由消去y得(3﹣k2)x2﹣2kmx﹣m2﹣3=0,
由题意知Δ>0.设P(x1,y1),M(x2,y2),
则,,
而
.
则,
则x1x2+y1y2=0,
所以OM⊥OP,即OM⊥OP.
(ⅱ)由(i)同理可得ON⊥OP,
所以M,O,N三点共线.则△PMN的面积S=2S△POM.
设切线PM与圆O的切点为D,则,
.
由(i)得,
又2m2=3(k2+1),
则.
当k=0时,,Smin=3,
此时,直线PM平行x轴,则M,P的纵坐标绝对值为圆O的半径.
得点P的坐标为,
所以直线PM的方程为,直线PN的方程为.
【点评】本题考查直线与双曲线的综合应用,属于难题.
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