6.如图所示,某农场在M处有一堆肥料沿道路MA或MB送到大田ABCD中去,已知|MA|=6,|MB|=8,|BC|=3,
,能否在大田中确定一条界线,使位于界线一侧的点沿MA送肥料较近,而另一侧沿MB送肥料较近?若能,请建立适当的直角坐标系,求出这条界线的方程.
[能力提升]
5.设双曲线C:
相交于两个不同的点A、B.求双曲线C的离心率e的取值范围。
例6.(2006年北京宣武区)神舟6号飞船返回仓顺利到达地球后,为了及时将航天员救出,地面指挥中心在返回仓预计到达区域安排三个救援中心(记为A,B,C),B在A的正东方向,相距6km,C在B的北偏东30°,相距4km,P为航天员着陆点,某一时刻A接到P的求救信号,由于B、C两地比A距P远,因此4s后,B、C两个救援中心才同时接收到这一信号,已知该信号的传播速度为1km/s。
(I)求A、C两个救援中心的距离;
(II)求在A处发现P的方向角;
(III)若信号从P点的正上方Q点处发出,则A、B收到信号的时间差变大还是变小,说明理由。
[剖析]对于(1)以借助于两点间的距离公式得到;(2)抓住
这一条件可知P在BC线段的垂直平分线上且
,由双曲线的定义,可得P在以A、B为焦点的双曲线的左支上,从而求出其对应的方程;(3)是一个比较大小的问题,一般的处理思路是作差法比较.
[解]解:(I)以AB中点为坐标原点,AB所在直线为x轴建立平面直角坐标系,则
![]()
则![]()
即A、C两个救援中心的距离为![]()
(II)
,所以P在BC线段的垂直平分线上
又
,所以P在以A、B为焦点的双曲线的左支上,且
∴双曲线方程为![]()
BC的垂直平分线的方程为
联立两方程解得:![]()
∴∠PAB=120°
所以P点在A点的北偏西30°处.
(III)如图,设![]()
![]()
![]()
又∵
,![]()
即A、B收到信号的时间差变小,且
两救援中心收到信号的时间少于4秒。
[警示]面对实际问题,首先要构建数学模型,将实际问题转化为数学问题。本题抓住“A听到该巨响的时间比其它两测试点晚4s”想到差为定值,结合双曲线的定义,将实际问题转化为双曲线问题,进一步产生双曲线方程,从而顺利完成求解.从本题可以看出:抓住问题的本质促使转化是非常重要的一环.
[变式训练]
4.已知双曲线
-
=1的离心率
,左、右焦点分别为F1、F2,左准线为l,能否在双曲线的左支上找一点P,使得|PF1|是P到l的距离d与|PF2|的等比中项?
例5.双曲线
的焦距为2c,直线
过点(a,0)和(0,b),且点(1,0)到直线
的距离与点(-1,0)到直线
的距离之和
求双曲线的离心率e的取值范围.
[剖析]本题是求双曲线的离心率取值范围问题,根据题设中的独立条件建立关于
的等式或不等式,再利用
与
进行求解。
[解]直线
的方程为
,即 ![]()
由点到直线的距离公式,且
,得到点(1,0)到直线
的距离
,
同理得到点(-1,0)到直线
的距离![]()
![]()
由
即
于是得 ![]()
解不等式,得
由于
所以
的取值范围是![]()
[警示]求方程的离心率的最值(或范围)问题,往往需要借僵双曲线的定义、图象、范围和性质,正(余)弦函数的有界性等,结合
的关系,构造出一个关于离心率的不等式,从而达到求解的目的。
[变式训练]
3.已知双曲线关于两坐标轴对称,且与圆
相交于点
,若此圆过点P的切线与双曲线的渐近线平行,求此双曲线的方程。
例4.已知直线
与双曲线
相交于A、B两点,那么是否存在实数
使得
两点关于直线
对称?若存在,求出
的值;若不存在,说明理由。
[剖析]这是一类非常典型的题目上,“已知曲线
:
上是否存在相异的两点
,使
关于定直线
对称”这类问题的基本解决思路是:若存在
是曲线
上相异两点,它们关于
对称.设
的中点为
,则![]()
,即
,![]()
①,又
②,由①②可解得
,根据坐标
的范围,不难得出答案。
[解]设
,若存在这样的
,使
两点关于直线
对称,则
,且
的中点
满足
.由
,两式相减得:
,![]()
,
,即
,又
,
即
,
,从而
,这显然是不可能的,故不存在这样的直线。
[警示]对于类似的探索性题目,我们一般假设符合题设条件的直线存在,从这个假设出发,如果能够推导出
的值,则说明这样的直线是存在的;如果推导不出
的值,或者说推导出矛盾的结果,这就说明满足条件的
值不存在。
[变式训练]
2.(2007年上海浦东)已知曲线
.
(1)画出曲线
的图像,
(2)若直线
与曲线
有两个公共点,求
的取值范围;
(3)若
,
为曲线
上的点,求
的最小值.
例3.已知双曲线C的中心在原点,焦点在
轴上,点
与其渐近线的距离为
,过点P作斜率为
的直线交双曲线于
两点,交
轴于M,且
是
与
的等比中项.
(1)求双曲线
的渐近线方程;
(2)求双曲线
的方程.
[剖析](1)由点
与其渐近线的距离为
,借助于点到直线的距离公式可求得其渐近线方程;(2)由渐近线方程,可设双曲线方程,再借助于题条件,不难得到双曲线方程。
[解](1)设双曲线的一条渐近线方程为
,由点到直线的距离公式得
,即双曲线的渐近线方程为
;
(2)设双曲线方程为
,
,
则直线
的方程为
.由
得
,
当
即
时,有![]()
由
可得
,从而
或
.
故所求的双曲线方程为
或
.
[警示]渐近线是双曲线特有的,如果说双曲线的方程为
,则其渐近线方程可记为
.同时,以
为渐近线的双曲线,其方程可设为
;若已知双曲线的渐近线方程是以ax±by=0的形式给出的,则可设双曲线方程为a2x2-b2y2=
(
≠0).
[变式训练]
1. 根据下列条件,求双曲线方程:
(1)与双曲线
-
=1有共同的渐近线,且过点(-3,2
);
(2)与双曲线
-
=1有公共焦点,且过点(3
,2).
例2.设点P到点M(-1,0)、N(1,0)距离之差为2m,到x轴、y轴距离之比为2,求m的取值范围.
[剖析]由|PM|-|PN|=2m,得||PM|-|PN||=2|m|.知点P的轨迹是双曲线,由点P到x轴、y轴距离之比为2,知点P的轨迹是直线,由交轨法求得点P的坐标,进而可求得m的取值 范围.
[解]设点P的坐标为(x,y),依题意得
=2,即y=±2x(x≠0) ①
因此,点P(x,y)、M(-1,0)、N(1,0)三点不共线,得||PM|-|PN||<|MN|=2.
∵||PM|-|PN||=2|m|>0,∴0<|m|<1.因此,点P在以M、N为焦点,实轴长为2|m|的双曲线上.故设
-
=1. ②
将①代入②,并解得x2=
,
∵1-m2>0,∴1-5m2>0.解得0<|m|<
,
即m的取值范围为(-
,0)∪(0,
).
[警示]求双曲线的方程,关键是求a、b,在解题过程中应熟悉各元素(a、b、c、e及准线)之间的关系,并注意方程思想的应用.
[变式训练]
6.给出问题:F1、F2是双曲线
-
=1的焦点,点P在双曲线上.若点P到焦点F1的距离等于9,求点P到焦点F2的距离.某学生的解答如下:双曲线的实轴长为8,由||PF1|-|PF2||=8,即|9-|PF2||=8,得|PF2|=1或17.
该学生的解答是否正确?若正确,请将他的解题依据填在下面横线上;若不正确,将正确结果填在题中的横线上.______________________________________________________.
[典例精析]
例1.设双曲线与椭圆
有共同的焦点,且与椭圆相交,一个交点的纵坐标为4,求双曲线的方程。
[剖析]由于椭圆的焦点坐标为
,且双曲线与椭圆具有相同的焦点,知双曲线的焦点也为
,从而知所设双曲线的形式应为
,围绕定义产生的问题,要注意
的三个量之间的关系。本题抓住“交点
”在双曲线上,必须满足定义,从而应用定义求出双曲线方程中的基本量。
[解]解法一:由椭圆
,得其焦点为
或
,
双曲线的焦点在
轴上,设所求的双曲线方程为
(
). 由已知得双曲线两焦点分别为
,且与椭圆相交其中一个交点的纵坐标为4,设交点坐标为
,从而得
,解得
,
则![]()
![]()
解得
,由于
,得
,因此方程
即为所求.
解法二:由题意设双曲线方程为
,将A(
)代入求得
,故所求双曲线方程为
.
[警示]利用定义法来求解双曲线的标准方程时,一定要抓住题设所给出的独立条件建立
之间的等量关系,再利用
运用方程的思想来求解,从而得到
的值。但需注意首先应判断焦点的位置,以便于采用哪种形式的方程。
[变式训练]:
5.已知圆C过双曲线
-
=1的一个顶点和一个焦点,且圆心在此双曲线上,则圆心到双曲线中心的距离是____________.
4.(2006年陕西卷)已知双曲线
的两条渐近线的夹角为
,则双曲线的离心率为 ( )
(A)
(B)
(C)
(D)2
3.过点(2,-2)且与双曲线
-y2=1有公共渐近线的双曲线方程是( )
(A)
-
=1 (B)
-
=1 (C)
-
=1 (D)
-
=1
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