跟踪训练2
(1)(2018·沈阳调研)设椭圆C1的离心率为,焦点在x轴上且长轴长为26,若曲线C2上的点到椭圆C1的两个焦点的距离的差的绝对值等于8,则曲线C2的标准方程为________________.
答案 -=1
解析 由题意知椭圆C1的焦点坐标为F1(-5,0),F2(5,0),设曲线C2上的一点P,则||PF1|-|PF2||=8.
由双曲线的定义知,a=4,b=3.
故曲线C2的标准方程为-=1.
即-=1.
(2)(2017·全国Ⅲ)已知双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的一条渐近线方程为y=x,且与椭圆+=1有公共焦点,则C的方程为( )
A.-=1B.-=1
C.-=1D.-=1
答案 B
解析 由y=x,可得=.①
由椭圆+=1的焦点为(3,0),(-3,0),
可得a2+b2=9.②
由①②可得a2=4,b2=5.
所以C的方程为-=1.故选B.
题型三 双曲线的几何性质
命题点1 与渐近线有关的问题
例3 已知F1,F2是双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的两个焦点,P是C上一点,若|PF1|+|PF2|=6a,且△PF1F2最小内角的大小为30°,则双曲线C的渐近线方程是( )
A.x±y=0B.x±y=0
C.x±2y=0D.2x±y=0
答案 A
解析 由题意,不妨设|PF1|>|PF2|,则根据双曲线的定义得,|PF1|-|PF2|=2a,又|PF1|+|PF2|=6a,解得|PF1|=4a,|PF2|=2a.在△PF1F2中,|F1F2|=2c,而c>a,所以有|PF2|<|F1F2|,所以∠PF1F2=30°,
所以(2a)2=(2c)2+(4a)2-2·2c·4acos30°,得c=a,所以b==a.所以双曲线的渐近线方程为y=±x=±x,即x±y=0.
命题点2 求离心率的值(或范围)
例4已知直线l为双曲线:
-=1(a>0,b>0)的一条渐近线,直线l与圆(x-c)2+y2=a2(其中c2=a2+b2,c>0)相交于A,B两点,若|AB|=a,则双曲线C的离心率为________.
答案
解析 由题意可知双曲线的渐近线方程为bx±ay=0,圆(x-c)2+y2=a2的圆心为(c,0),半径为a.因为直线l为双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的一条渐近线,与圆(x-c)2+y2=a2(其中c2=a2+b2,c>0)相交于A,B两点,且|AB|=a,所以2+2=a2,即4b2=3a2,即4(c2-a2)=3a2,即=,又e=,且e>1,所以e=.
思维升华
(1)求双曲线的渐近线的方法
求双曲线-=1(a>0,b>0)或-=1(a>0,b>0)的渐近线方程的方法是令右边的常数等于0,即令-=0,得y=±x;或令-=0,得y=±x.反之,已知渐近线方程为y=±x,可设双曲线方程为-=λ(a>0,b>0,λ≠0).
(2)求双曲线的离心率
①求双曲线的离心率或其范围的方法
(ⅰ)求a,b,c的值,由==1+直接求e.
(ⅱ)列出含有a,b,c的齐次方程(或不等式),借助于b2=c2-a2消去b,然后转化成关于e的方程(或不等式)求解.
②双曲线的渐近线的斜率k与离心率e的关系:
k====.
跟踪训练3(2018·茂名模拟)已知F1,F2是双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,过F1的直线l与双曲线的左右两支分别交于点B,A,若△ABF2为等边三角形,则双曲线的离心率为( )
A.B.4C.D.
答案 A
解析 因为△ABF2为等边三角形,
所以不妨设|AB|=|BF2|=|AF2|=m,
因为A为双曲线右支上一点,
所以|F1A|-|F2A|=|F1A|-|AB|=|F1B|=2a,
因为B为双曲线左支上一点,
所以|BF2|-|BF1|=2a,|BF2|=4a,
由∠ABF2=60°,得∠F1BF2=120°,
在△F1BF2中,由余弦定理得4c2=4a2+16a2-2·2a·4a·cos120°,
得c2=7a2,则e2=7,又e>1,所以e=.故选A.
高考中离心率问题
离心率是椭圆与双曲线的重要几何性质,是高考重点考查的一个知识点,这类问题一般有两类:
一类是根据一定的条件求离心率;另一类是根据一定的条件求离心率的取值范围,无论是哪类问题,其难点都是建立关于a,b,c的关系式(等式或不等式),并且最后要把其中的b用a,c表示,转化为关于离心率e的关系式,这是化解有关椭圆与双曲线的离心率问题难点的根本方法.
例1已知椭圆E:
+=1(a>b>0)的右焦点为F,短轴的一个端点为M,直线l:
3x-4y=0交椭圆E于A,B两点.若|AF|+|BF|=4,点M到直线l的距离不小于,则椭圆E的离心率的取值范围是( )
A.B.
C.D.
答案 A
解析 设左焦点为F0,连接F0A,F0B,则四边形AFBF0为平行四边形.
∵|AF|+|BF|=4,
∴|AF|+|AF0|=4,
∴a=2.
设M(0,b),则M到直线l的距离d=≥,
∴1≤b<2.
离心率e====∈,
故选A.
例2已知F1,F2为双曲线的焦点,过F2作垂直于实轴的直线交双曲线于A,B两点,BF1交y轴于点C,若AC⊥BF1,则双曲线的离心率为( )
A.B.
C.2D.2
答案 B
解析 不妨设双曲线方程为-=1(a>0,b>0),
由已知,取A点坐标为,取B点坐标为,则C点坐标为且F1(-c,0).由AC⊥BF1知·=0,又=,=,可得2c2-=0,又b2=c2-a2,可得3c4-10c2a2+3a4=0,则有3e4-10e2+3=0,可得e2=3或,又e>1,
所以e=.故选B.
1.(2018·云南民族中学月考)已知双曲线-=1(a>0,b>0),点(4,-2)在它的一条渐近线上,则离心率等于( )
A.B.C.D.
答案 B
解析 渐近线方程为y=-x,
故(4,-2)满足方程-2=-×4,所以=,
所以e====,故选B.
2.(2018·新余摸底)双曲线-=1(a≠0)的渐近线方程为( )
A.y=±2xB.y=±x
C.y=±4xD.y=±x
答案 A
解析 根据双曲线的渐近线方程知,
y=±x=±2x,故选A.
3.(2018·辽宁省五校联考)在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的离心率为,从双曲线C的右焦点F引渐近线的垂线,垂足为A,若△AFO的面积为1,则双曲线C的方程为( )
A.-=1B.-y2=1
C.-=1D.x2-=1
答案 D
解析 因为双曲线C的右焦点F到渐近线的距离|FA|=b,|OA|=a,所以ab=2,又双曲线C的离心率为,所以=,即b2=4a2,解得a2=1,b2=4,所以双曲线C的方程为x2-=1,故选D.
4.(2018·金华模拟)已知F1,F2为双曲线C:
x2-y2=1的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则|PF1|·|PF2|等于( )
A.2B.4C.6D.8
答案 B
解析 由双曲线的方程,得a=1,c=,由双曲线的定义得||PF1|-|PF2||=2.
在△PF1F2中,由余弦定理,得
|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cos60°=|PF1|2+|PF2|2-|PF1|·|PF2|
=(|PF1|-|PF2|)2+|PF1|·|PF2|
=22+|PF1|·|PF2|=
(2)2,
解得|PF1|·|PF2|=4.故选B.
5.已知双曲线x2-=1的左、右焦点分别为F1,F2,双曲线的离心率为e,若双曲线上存在一点P使=e,则·的值为( )
A.3B.2C.-3D.-2
答案 B
解析 由题意及正弦定理得
==e=2,
∴|PF1|=2|PF2|,
由双曲线的定义知|PF1|-|PF2|=2,
∴|PF1|=4,|PF2|=2,
又|F1F2|=4,
由余弦定理可知
cos∠PF2F1=
==,
∴·=||·||·cos∠PF2F1
=2×4×=2.故选B.
6.(2018·安徽淮南三校联考)已知双曲线-=1的右焦点为F,P为双曲线左支上一点,点A(0,),则△APF周长的最小值为( )
A.4+B.4(1+)
C.2(+)D.+3
答案 B
解析 由题意知F(,0),设左焦点为F0,则F0(-,0),由题意可知△APF的周长l为|PA|+|PF|+|AF|,而|PF|=2a+|PF0|,∴l=|PA|+|PF0|+2a+|AF|≥|AF0|+|AF|+2a=++2×2=4+4=4(+1),当且仅当A,F0,P三点共线时取得“=”,故选B.
7.已知离心率为的双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,M是双曲线C的一条渐近线上的点,且OM⊥MF2,O为坐标原点,若
=16,则双曲线的实轴长是( )
A.32B.16C.84D.4
答案 B
解析 由题意知F2(c,0),不妨令点M在渐近线y=x上,由题意可知|F2M|==b,所以|OM|==a.由
=16,可得ab=16,即ab=32,又a2+b2=c2,=,所以a=8,b=4,c=4,所以双曲线C的实轴长为16.故选B.
8.(2018·山东泰安联考)已知双曲线C1:
-=1(a>0,b>0),圆C2:
x2+y2-2ax+a2=0,若双曲线C1的一条渐近线与圆C2有两个不同的交点,则双曲线C1的离心率的取值范围是( )
A.B.
C.(1,2)D.(2,+∞)
答案 A
解析 由双曲线方程可得其渐近线方程为y=±x,即bx±ay=0,圆C2:
x2+y2-2ax+a2=0可化为(x-a)2+y2=a2,圆心C2的坐标为(a,0),半径r=a,由双曲线C1的一条渐近线与圆C2有两个不同的交点,得2b,即c2>4b2,又知b2=c2-a2,所以c2>4(c2-a2),即c21,所以双曲线C1的离心率的取值范围为,故选A.
9.(2016·北京)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的一条渐近线为2x+y=0,一个焦点为(,0),则a=________;b=________.
答案 1 2
解析 由2x+y=0,得y=-2x,所以=2.
又c=,a2+b2=c2,解得a=1,b=2.
10.(2018·河北名校名师俱乐部二调)已知F1,F2分别是双曲线x2-=1(b>0)的左、右焦点,A是双曲线上在第一象限内的点,若|AF2|=2且∠F1AF2=45°,延长AF2交双曲线的右支于点B,则△F1AB的面积等于________.
答案 4
解析 由题意知a=1,由双曲线定义知|AF1|-|AF2|=2a=2,|BF1|-|BF2|=2a=2,
∴|AF1|=2+|AF2|=4,|BF1|=2+|BF2|.由题意知|AB|=|AF2|+|BF2|=2+|BF2|,
∴|BA|=|BF1|,∵△BAF1为等腰三角形,∵∠F1AF2=45°,∴∠ABF1=90°,∴△BAF1为等腰直角三角形.
∴|BA|=|BF1|=|AF1|=×4=2,
∴
=|BA|·|BF1|=×2×2=4.
11.(2018·安阳模拟)已知焦点在x轴上的双曲线+=1,它的焦点到渐近线的距离的取值范围是__________.
答案 (0,2)
解析 对于焦点在x轴上的双曲线-=1(a>0,b>0),它的焦点(c,0)到渐近线bx-ay=0的距离为=b.双曲线+=1,即-=1,其焦点在x轴上,则解得412.(2018·福建六校联考)已知双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,左顶点为A,以F为圆心,FA为半径的圆交C的右支于P,Q两点,△APQ的一个内角为60°,则双曲线C的离心率为________.
答案
解析 设左焦点为F1,由于双曲线和圆都关于x轴对称,
又△APQ的一个内角为60°,
∴∠PAF=30°,∠PFA=120°,|AF|=|PF|=c+a,
∴|PF1|=3a+c,
在△PFF1中,由余弦定理得,
|PF1|2=|PF|2+|F1F|2-2|PF||F1F|cos∠F1FP,
即3c2-ac-4a2=0,即3e2-e-4=0,∴e=(舍负).
13.(2018·南昌调研)已知双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,P为双曲线C上第二象限内一点,若直线y=x恰为线段PF2的垂直平分线,则双曲线C的离心率为( )
A.B.
C.D.
答案 C
解析 如图,
直线PF2的方程为y=-(x-c),设直线PF2与直线y=x的交