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- 2021-06-21 发布
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2.2.1 双曲线及其标准方程
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.与椭圆+y2=1共焦点且过点Q(2,1)的双曲线方程是( )
A.-y2=1 B.-y2=1
C.-=1 D.x2-=1
解析:椭圆的焦点F1(-,0),F2(,0).与椭圆+y2=1共焦点的只有A、D两项,
又因为Q点在-y2=1上.
故应选A.
答案:A
2.已知双曲线中心在坐标原点且一个焦点为F1(-,0),点P位于该双曲线上,线段PF1的中点坐标为(0,2),则该双曲线的方程是( )
A.-y2=1 B.x2-=1
C.-=1 D.-=1
解析:由题意可设双曲线方程为
-=1,
又由中点坐标公式可得P(,4),
∴-=1,解得a2=1.
答案:B
3.(2015·高考福建卷)若双曲线E:-=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P在双曲线E上,且|PF1|=3,则|PF2|等于( )
A.11 B.9 C.5 D.3
解析:由题意知a=3,b=4,c=5,由双曲线定义知,=|3-|PF2||=2a=6,∴|PF2|=9
答案:B
4.已知F1、F2为双曲线C:x2-y2=2的左、右焦点,点P在C上,|PF1|=2|PF2|,则cos∠F1PF2等于( )
6
A. B. C. D.
解析:双曲线的方程为-=1,
所以a=b=,c=2,
因为|PF1|=2|PF2|,
所以点P在双曲线的右支上,
则有|PF1|-|PF2|=2a=2,
所以解得|PF2|=2,|PF1|=4,
所以根据余弦定理得
cos∠F1PF2==.
答案:C
5.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P到x轴的距离为( )
A. B. C. D.
解析:∵||PF1|-|PF2||=2,
∴|PF1|2-2|PF1||PF2|+|PF2|2=4,
∴|PF1|2+|PF2|2=4+2|PF1||PF2|,
由余弦定理知
|PF1|2+|PF2|2-|F1F2|2=2|PF1||PF2|cos 60°,
又∵a=1,b=1,
∴c==,
∴|F1F2|=2c=2,
∴4+2|PF1||PF2|-8=|PF1||PF2|,
∴|PF1||PF2|=4,
设P到x轴的距离为|y0|,
S△PF1F2=|PF1||PF2|sin 60°
=|F1F2||y0|,
∴×4×=×2|y0|,
∴y0==.
故选B.
6
答案:B
6.双曲线8kx2-ky2=8的一个焦点为(0,3),则实数k的值为________.
解析:方程化为标准形式是-=1,
所以--=9,
即k=-1.
答案:-1
7.若方程+=1表示焦点在y轴上的双曲线,则实数m的取值范围是________.
解析:根据焦点在y轴上的双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0),得满足题意的m需满足不等式组即∴m>5,∴m的取值范围为(5,+∞).
答案:(5,+∞)
8.已知双曲线C:-=1的左、右焦点分别为F1,F2,P为双曲线C的右支上一点,且|PF2|=|F1F2|,则△PF1F2的面积等于________.
解析:由-=1知c=5,
∴|F1F2|=2c=10,
由双曲线定义知,
|PF1|-|PF2|=6,
∴|PF1|=6+|PF2|=16,
cos∠F1PF2=
==.
∴sin∠F1PF2=.
∴S△PF1F2=|PF1||PF2|sin∠F1PF2=×16×10×=48.
答案:48
9.动圆M与两定圆F1:x2+y2+10x+24=0,F2:x2+y2-10x-24=0都外切,求动圆圆心M的轨迹方程.
解析:将圆的方程化成标准式:
F1:(x+5)2+y2=1,圆心F1(-5,0),半径r1=1,
6
F2:(x-5)2+y2=72,圆心F2(5,0),半径r2=7.
由于动圆M与定圆F1,F2都外切,
所以|MF1|=r+1,|MF2|=r+7,
∴|MF2|-|MF1|=6,
∴点M的轨迹是双曲线的左支,且焦点F1(-5,0),F2(5,0),
∴c=5,且a=3,∴b2=c2-a2=52-32=16.
∴动圆圆心M的轨迹方程为-=1(x<0).
10.设双曲线-=1,F1,F2是其两个焦点,点M在双曲线上.
(1)若∠F1MF2=90°,求△F1MF2的面积;
(2)若∠F1MF2=60°时,△F1MF2的面积是多少?
解析:(1)由双曲线方程知a=2,b=3,c=.
设|MF1|=r1,
|MF2|=r2(r1>r2).
由双曲线定义,
有r1-r2=2a=4,
两边平方得r+r-2r1·r2=16,
即|F1F2|2-4S△F1MF2=16,
也即52-16=4S△F1MF2,
求得S△F1MF2=9.
(2)若∠F1MF2=60°.在△MF1F2中,由余弦定理得
|F1F2|2=r+r-2r1r2cos 60°,
|F1F2|2=(r1-r2)2+r1r2,
解得r1r2=36.
求得S△F1MF2=r1r2sin 60°=9.
[B组 能力提升]
1.“mn<0”是“方程mx2+ny2=1表示焦点在x轴上的双曲线”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
解析:由mn<0⇔m<0,n>0或m>0,n<0,
所以mx2+ny2=1表示焦点可能在x轴上也可能在y轴上的双曲线;
而mx2+ny2=1表示焦点在x轴的双曲线则有m>0,n<0,
故mn<0.
6
故应选B.
答案:B
2.已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与双曲线的左支交于A,B两点,线段AB的长为5,若2a=8,那么△ABF2的周长是( )
A.16 B.18
C.21 D.26
解析:由题意结合双曲线定义得|AF2|=2a+|AF1|, |BF2|=2a+|BF1|.
又|AF1|+|BF1|=|AB|=5,2a=8,
∴△ABF2的周长为|AB|+|AF2|+|BF2|=|AB|+4a+|AB|=16+2|AB|=26.
答案:D
3.若椭圆+=1(m>n>0)和双曲线-=1(a>0,b>0)有共同的焦点F1,F2,P是椭圆和双曲线的一个交点,则|PF1|·|PF2|=________.
解析:如图,由椭圆定义知,
|PF1|+|PF2|=2,
∴(|PF1|+|PF2|)2=4m.①
由双曲线定义知,
|PF1|-|PF2|=2,
∴(|PF1|-|PF2|)2=4a,②
①-②得,|PF1|·|PF2|=m-a.
答案:m-a
4.已知双曲线-=1的两焦点为F1,F2.
(1)若点M在双曲线上,且·=0,求M点到x轴的距离;
(2)若双曲线C与已知双曲线有相同焦点,且过点(3, 2),求双曲线C的方程.
解析:(1)不妨设M在双曲线的右支上,M点到x轴的距离为h,·=0,
则MF1⊥MF2,
设|MF1|=m,|MF2|=n,
由双曲线定义知,m-n=2a=8,①
又m2+n2=(2c)2=80,②
由①②得m·n=8,
∵mn=4=|F1F2|·h,
6
∴h=.
(2)设所求双曲线C的方程为
-=1(-4<λ<16),
由于双曲线C过点(3,2),
所以-=1,
解得λ=4或λ=-14(舍去).
∴所求双曲线C的方程为-=1.
5.在周长为48的Rt△MPN中,∠MPN=90°,tan∠PMN=,求以M、N为焦点,且过点P的双曲线方程.
解析:∵△MPN的周长为48,且tan∠P MN=,
∴设|PN|=3k,|PM|=4k,
则|MN|=5k.
由3k+4k+5k=48得k=4.
∴|PN|=12,|PM|=16,|MN|=20.
以MN所在直线为x轴,以MN的中点为原点建立直角坐标系,如图所示.
设所求双曲线方程为
-=1(a>0,b>0).
由|PM|-|PN|=4得2a=4,a=2,a2=4.
由|MN|=20得2c=20,c=10,∴b2=c2-a2=96.
∴所求双曲线方程为-=1(x≠±2).
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