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3.2.2 双曲线的简单几何性质 闯关练 2025-2026学年
高二年级数学选择性必修第一册(人教A版2019)
一、单选题
1.中心在原点,实轴在轴上,一个焦点在直线上的等轴双曲线方程是( )
A. B. C. D.
2.已知双曲线的左、右焦点分别为.过向一条渐近线作垂线,垂足为.若,直线的斜率为,则双曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
3.设,是双曲线的两个焦点,是上一点,若,且的最小内角为,则的离心率为
A. B. C. D.
4.若双曲线(,)的一条渐近线被圆所截
得的弦长为2,则的离心率为
A.2 B. C. D.
5.设双曲线C:的两条渐近线互相垂直,顶点到一条渐近线的距离为1,则双曲线的一个焦点到一条渐近线的距离为
A.2 B. C. D.4
6.已知椭圆与双曲线有相同的左、右焦点,,若点P是与在第一象限内的交点,且,设与的离心率分别为,,则的取值范围是
A. B. C. D.
二、多选题
7.(多选)已知是椭圆和双曲线的公共焦点,是它们的一个公共点,且,则以下结论正确的是( )
A. B.
C. D.的最小值为
8.双曲线具有如下光学性质:如图,是双曲线的左、右焦点,从右焦点发出的光线m交双曲线右支于点P,经双曲线反射后,反射光线n的反向延长线过左焦点.若双曲线C的方程为,下列结论正确的是( )
A.若,则
B.当n过时,光由所经过的路程为13
C.射线n所在直线的斜率为k,则
D.若,直线PT与C相切,则
9.双曲线的标准方程为,则下列说法正确的是( )
A.该曲线两顶点的距离为
B.该曲线与双曲线有相同的渐近线
C.该曲线上的点到右焦点的距离的最小值为1
D.该曲线与直线:,有且仅有一个公共点
三、填空题
10.记双曲线的离心率为e,写出满足条件“直线与C无公共点”的e的一个值 .
11.已知双曲线的一条渐近线为,则C的焦距为 .
12.设 分别是双曲线(,)的左 右焦点,点在双曲线右支上且满足,双曲线的渐近线方程为,则 .
13.已知双曲线中心在原点O且一个焦点为,直线与其相交于M,N两点,MN中点的横坐标为,则此双曲线的方程是 ,此时△的面积为 .
14.已知双曲线C的方程为,过原点O的直线l与双曲线C相交于A、B两点,点F为双曲线C的左焦点,且,则的面积为 .
四、解答题
15.已知双曲线,,是其两个焦点,点M在双曲线上.
(1)若,求的面积;
(2)若,则面积是多少?
(3)观察以上计算结果,你能看出随的变化,的面积将怎样变化吗?试证明你的结论.
16.已知双曲线的方程为.
(1)求以为中点的双曲线的弦所在直线的方程.
(2)过点能否作直线l,使直线l与所给双曲线交于,两点,且点B是弦的中点?如果直线l存在,求出它的方程;如果不存在,说明理由.
17.已知双曲线过点,且离心率
(1)求该双曲线的标准方程:
(2)如果,为双曲线上的动点,直线与直线的斜率互为相反数,证明直线的斜率为定值,并求出该定值.
18.已知双曲线:(,)实轴端点分别为,,右焦点为,离心率为2,过点且斜率1的直线与双曲线交于另一点,已知的面积为.
(1)求双曲线的方程;
(2)若过的直线与双曲线交于,两点,试探究直线与直线的交点是否在某条定直线上?若在,请求出该定直线方程;如不在,请说明理由.
19.P(x0,y0)(x0≠±a)是双曲线E:(a>0,b>0)上一点,M,N分别是双曲线E的左,右顶点,直线PM,PN的斜率之积为.
(1)求双曲线的离心率;
(2)过双曲线E的右焦点且斜率为1的直线交双曲线于A,B两点,O为坐标原点,C为双曲线上一点,满足,求λ的值.
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
答案 A D C A B B BD CD CD
1.A
【分析】先求出焦点坐标,再根据等轴双曲线求出实半轴长,从而可求题设中的方程.
【详解】设双曲线方程为:,半焦距为.
在直线中,令,得,
∴等轴双曲线的一个焦点坐标为,∴,∴,
故选:A.
2.D
【分析】先由点到直线的距离公式求出,设,由得到,.再由三角形的面积公式得到,从而得到,则可得到,解出,代入双曲线的方程即可得到答案.
【详解】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
3.C
【分析】利用双曲线的定义求出,,,然后利用最小内角为结合余弦定理,求出双曲线的离心率.
【详解】解:因为、是双曲线的两个焦点,是双曲线上一点,且满足,
不妨设是双曲线右支上的一点,由双曲线的定义可知
所以,,,
,,为△最小边,
△的最小内角,根据余弦定理,
,
即,
,
所以.
故选C.
【点睛】本题考查双曲线的定义,双曲线的离心率的求法,考查计算能力.属于基础题.
4.A
【详解】由几何关系可得,双曲线的渐近线方程为,圆心到渐近线距离为,则点到直线的距离为,
即,整理可得,双曲线的离心率.故选A.
点睛:双曲线的离心率是双曲线最重要的几何性质,求双曲线的离心率(或离心率的取值范围),常见有两种方法:①求出a,c,代入公式;②只需要根据一个条件得到关于a,b,c的齐次式,结合b2=c2-a2转化为a,c的齐次式,然后等式(不等式)两边分别除以a或a2转化为关于e的方程(不等式),解方程(不等式)即可得e(e的取值范围).
5.B
【分析】由双曲线的渐近线互相垂直可得渐近线为,故;根据定点到渐近线的距离为1可得,于是得到焦点坐标,最后根据点到直线的距离公式可得所求.
【详解】∵双曲线的两条渐近线互相垂直,
∴渐近线方程为,
∴.
∵顶点到一条渐近线的距离为1,
∴,
∴,
∴双曲线的方程为,焦点坐标为,
∴双曲线的一个焦点到一条渐近线的距离为.
【点睛】本题考查有关双曲线的基本运算问题,解题的关键是分清双曲线中的各个量的含义及其关系,然后再根据题目的要求求解.
6.B
【分析】先根据椭圆和双曲线的定义得到,再根据椭圆和双曲线的离心率得到,即得,再换元结合函数(3<t<4)的单调性求出的取值范围.
【详解】设,,由椭圆的定义可得,
由双曲线的定可得,
解得,,
由,可得,
即,
由,,可得,
由,可得,
可得,即,
则,
可设,则,
由于函数在递增,所以.
故选B.
【点睛】本题主要考查椭圆和双曲线的定义、方程和性质,主要是离心率的范围,考查换元法和构造函数法,考查运算能力,属于中档题.
7.BD
【分析】由椭圆与双曲线的几何性质可判断A,B项,由,得,可判断C项,D项利用C项的结论及基本不等式求解即可.
【详解】由题意可得,故A错误.
可设是第一象限的点,,,
由椭圆及双曲线的定义可得,
解得.
因为,所以在中,
由余弦定理可得,
化为.又,
则,故B正确.
由,可得,即有,即,故C错误.
,
当且仅当时,取等号,即的最小值为,故D正确.
故选:BD.
【点睛】结论点睛:椭圆和双曲线有共同的焦点,分别是的离心率,若点是它们的公共点,,则与的关系式为.
8.CD
【分析】对于A:判断出,由定义和勾股定理联立方程组即可求得;对于B:利用双曲线的定义直接求得;对于C:先求出双曲线的渐近线方程,由P在双曲线右支上,即可得到n所在直线的斜率的范围;对于D:设直线PT的方程为.利用相切解得,进而求出.即可求出.
【详解】对于A:若,则.
因为P在双曲线右支上,所以.由勾股定理得:
二者联立解得:.故A错误;
对于B:光由所经过的路程为.
故B错误;
对于C:双曲线的方程为.设左、右顶点分别为A、B.如图示:
当与同向共线时,的方向为,此时k=0,最小.
因为P在双曲线右支上,所以n所在直线的斜率为.即.
故C正确.
对于D:设直线PT的方程为.
,消去y可得:.
其中,即,解得
代入,有,解得:x=9.
由P在双曲线右支上,即,解得:(舍去),所以.
所以.
故D正确
故选:CD
9.CD
【分析】根据双曲线的方程,确定双曲线的几何性质,求出顶点坐标得距离判断A,求出双曲线的渐近线方程判断B,由双曲线上点到焦点距离的最小值的结论判断C,根据渐近线的性质判断D.
【详解】由已知双曲线中,则,顶点为和,距离为2,A错;
该双曲线的渐近线方程是,而双曲线的渐近线方程是,不相同,B错;
该双曲线上的点到焦点的距离的最小值为,C正确;
直线与该双曲线的一条渐近线平行,与双曲线有且只有一个公共点,D正确,
故选:CD.
10.2(满足皆可)
【分析】根据题干信息,只需双曲线渐近线中即可求得满足要求的e值.
【详解】解:,所以C的渐近线方程为,
结合渐近线的特点,只需,即,
可满足条件“直线与C无公共点”
所以,
又因为,所以,
故答案为:2(满足皆可)
11.4
【分析】将渐近线方程化成斜截式,得出的关系,再结合双曲线中对应关系,联立求解,再由关系式求得,即可求解.
【详解】由渐近线方程化简得,即,同时平方得,又双曲线中,故,解得(舍去),,故焦距.
故答案为:4.
【点睛】本题为基础题,考查由渐近线求解双曲线中参数,焦距,正确计算并联立关系式求解是关键.
12.
【解析】设双曲线的半焦距为,求得双曲线的渐近线方程可得,,的关系,求出的三条边,运用余弦定理可求值.
【详解】设双曲线的半焦距为,
由双曲线的渐近线方程,可得,
则,
在中,,,
由余弦定理可得
.
故答案为:.
【点睛】关键点睛:解答本题的关键是看到双曲线的焦半径,要马上联想到双曲线的定义解题.这是圆锥曲线的一个解题技巧,要注意熟练运用.
13. /
【分析】由题设有双曲线为且,联立直线方程,应用韦达定理及相交弦中点横坐标求参数a、b,即可得双曲线的方程,进而应用弦长公式求,点线距离公式求O到的距离,即可求△的面积.
【详解】由题设,设双曲线为且,
联立直线与双曲线并整理得:,
所以,
综上,可得,则双曲线为,
由上知:,则,故,
而O到的距离为,所以△的面积.
故答案为:,.
14.9
【分析】由双曲线的对称性可得四边形AFB为矩形,结合双曲线定义及勾股定理可得的面积.
【详解】
设为双曲线的右焦点,连接,,
由对称性可知:四边形AFB为矩形,
设
则,
∴
∴
∴
故答案为9
【点睛】本题考查双曲线的定义和方程、性质,考查解直角三角形,以及化简运算能力,属于基础题.
15.(1)9;
(2);
(3)随的增大,的面积将减小;证明见解析
【分析】(1)(2)(3)利用双曲线定义、余弦定理及三角形面积公式求出面积,再结合正切函数的单调性即可求解.
【详解】(1)
易知,由双曲线定义得,平方得,
又,可得,故,,
故;
(2)
由(1)知,又,
可得,
即,故,,
故;
(3)随的增大,的面积将减小;证明如下:
由(1)知,,设,
则,
故,,
故,
因为,是增函数且恒大于0,
故随着的增大而减小.
16.(1);(2)不存在,理由见解析.
【分析】(1)设以为中点的弦的两端点为,,利用点差法能求为中点的双曲线的弦所在的直线方程.
(2)假设直线l存在,由已知条件利用点差法求出直线l的方程为,联立方程组,根据判别式可知直线l是否存在.
【详解】(1)因为点在双曲线内,
所以过点A不与渐近线平行的直线一定与双曲线有两个交点.
设以为中点的弦的两端点为,,
则有,.
根据双曲线的对称性知.由点,在双曲线上,得
,,
两式相减得,
所以,所以,
即以为中点的弦所在直线的斜率,
故所求中点弦所在直线的方程为,即.
(2)假定直线l存在,采用(1)的方法求出直线l的方程为,
即.由,消去y得,
,无实根,
因此直线l与双曲线无交点,故满足条件的直线l不存在.
【点睛】本题主要考查了直线方程的求法,主要涉及点差法,属于中档题.
17.(1)
(2)证明见解析,
【分析】(1)根据双曲线的离心率及双曲线过点可得方程;
(2)设点与点的坐标,根据直线与直线的斜率互为相反数,可得直线的斜率.
【详解】(1)由题意,解得,,
故双曲线方程为
(2)设点,,
设直线的方程为,
代入双曲线方程,得,
,,,
同理,
.
18.(1)
(2)在定直线方程上
【分析】(1)联立直线方程与双曲线方程,可得点,进而根据三角形面积公式即可求出的值;(2)分直线斜率 和不存在两种情况讨论,求出两直线交点,代入化简即可求解.
【详解】(1)设直线的方程为,联立,得,
又,,代入上式得,即,
∴,解得,∴,,∴双曲线的方程为.
(2)当直线点的斜率不存在时,,,直线的方程为,直线的方程为,联立直线与直线的方程可得的,
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,,,
联立得,∴,,
∴直线的方程为,直线的方程为,
联立直线与直线的方程可得:
,两边平方得,
又,满足,
∴
,
∴,∴,或,(舍去)
综上,在定直线上,且定直线方程为.
19.(1);(2)λ=0或λ=-4.
【分析】(1) 由点在双曲线上,,利用化简得到答案.
(2)联立方程根据韦达定理得到,设代入数据化简得到,得到答案.
【详解】解:(1)由点在双曲线上,有.
由题意有,可得a2=5b2,c2=a2+b2=6b2,.
(2)联立得.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则①
设,即.
又C为双曲线上一点,即,有.
化简得.②
又在双曲线上,所以.
由①式又有,
②式可化为,解得λ=0或λ=-4.
【点睛】本题考查了双曲线的离心率,参数的值,综合性强,计算量大,意在考查学生的综合应用能力和计算能力.
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