6.如圖所示,某農(nóng)場在M處有一堆肥料沿道路MA或MB送到大田ABCD中去,已知|MA|=6,|MB|=8,|BC|=3,
,能否在大田中確定一條界線,使位于界線一側(cè)的點沿MA送肥料較近,而另一側(cè)沿MB送肥料較近?若能,請建立適當?shù)闹苯亲鴺讼担蟪鲞@條界線的方程.
[能力提升]
5.設(shè)雙曲線C:
相交于兩個不同的點A、B.求雙曲線C的離心率e的取值范圍。
例6.(2006年北京宣武區(qū))神舟6號飛船返回倉順利到達地球后,為了及時將航天員救出,地面指揮中心在返回倉預(yù)計到達區(qū)域安排三個救援中心(記為A,B,C),B在A的正東方向,相距6km,C在B的北偏東30°,相距4km,P為航天員著陸點,某一時刻A接到P的求救信號,由于B、C兩地比A距P遠,因此4s后,B、C兩個救援中心才同時接收到這一信號,已知該信號的傳播速度為1km/s。
(I)求A、C兩個救援中心的距離;
(II)求在A處發(fā)現(xiàn)P的方向角;
(III)若信號從P點的正上方Q點處發(fā)出,則A、B收到信號的時間差變大還是變小,說明理由。
[剖析]對于(1)以借助于兩點間的距離公式得到;(2)抓住
這一條件可知P在BC線段的垂直平分線上且
,由雙曲線的定義,可得P在以A、B為焦點的雙曲線的左支上,從而求出其對應(yīng)的方程;(3)是一個比較大小的問題,一般的處理思路是作差法比較.
[解]解:(I)以AB中點為坐標原點,AB所在直線為x軸建立平面直角坐標系,則
![]()
則![]()
即A、C兩個救援中心的距離為![]()
(II)
,所以P在BC線段的垂直平分線上
又
,所以P在以A、B為焦點的雙曲線的左支上,且
∴雙曲線方程為![]()
BC的垂直平分線的方程為
聯(lián)立兩方程解得:![]()
∴∠PAB=120°
所以P點在A點的北偏西30°處.
(III)如圖,設(shè)![]()
![]()
![]()
又∵
,![]()
即A、B收到信號的時間差變小,且
兩救援中心收到信號的時間少于4秒。
[警示]面對實際問題,首先要構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。本題抓住“A聽到該巨響的時間比其它兩測試點晚4s”想到差為定值,結(jié)合雙曲線的定義,將實際問題轉(zhuǎn)化為雙曲線問題,進一步產(chǎn)生雙曲線方程,從而順利完成求解.從本題可以看出:抓住問題的本質(zhì)促使轉(zhuǎn)化是非常重要的一環(huán).
[變式訓(xùn)練]
4.已知雙曲線
-
=1的離心率
,左、右焦點分別為F1、F2,左準線為l,能否在雙曲線的左支上找一點P,使得|PF1|是P到l的距離d與|PF2|的等比中項?
例5.雙曲線
的焦距為2c,直線
過點(a,0)和(0,b),且點(1,0)到直線
的距離與點(-1,0)到直線
的距離之和
求雙曲線的離心率e的取值范圍.
[剖析]本題是求雙曲線的離心率取值范圍問題,根據(jù)題設(shè)中的獨立條件建立關(guān)于
的等式或不等式,再利用
與
進行求解。
[解]直線
的方程為
,即 ![]()
由點到直線的距離公式,且
,得到點(1,0)到直線
的距離
,
同理得到點(-1,0)到直線
的距離![]()
![]()
由
即
于是得 ![]()
解不等式,得
由于
所以
的取值范圍是![]()
[警示]求方程的離心率的最值(或范圍)問題,往往需要借僵雙曲線的定義、圖象、范圍和性質(zhì),正(余)弦函數(shù)的有界性等,結(jié)合
的關(guān)系,構(gòu)造出一個關(guān)于離心率的不等式,從而達到求解的目的。
[變式訓(xùn)練]
3.已知雙曲線關(guān)于兩坐標軸對稱,且與圓
相交于點
,若此圓過點P的切線與雙曲線的漸近線平行,求此雙曲線的方程。
例4.已知直線
與雙曲線
相交于A、B兩點,那么是否存在實數(shù)
使得
兩點關(guān)于直線
對稱?若存在,求出
的值;若不存在,說明理由。
[剖析]這是一類非常典型的題目上,“已知曲線
:
上是否存在相異的兩點
,使
關(guān)于定直線
對稱”這類問題的基本解決思路是:若存在
是曲線
上相異兩點,它們關(guān)于
對稱.設(shè)
的中點為
,則![]()
,即
,![]()
、伲
、冢散佗诳山獾
,根據(jù)坐標
的范圍,不難得出答案。
[解]設(shè)
,若存在這樣的
,使
兩點關(guān)于直線
對稱,則
,且
的中點
滿足
.由
,兩式相減得:
,![]()
,
,即
,又
,
即
,
,從而
,這顯然是不可能的,故不存在這樣的直線。
[警示]對于類似的探索性題目,我們一般假設(shè)符合題設(shè)條件的直線存在,從這個假設(shè)出發(fā),如果能夠推導(dǎo)出
的值,則說明這樣的直線是存在的;如果推導(dǎo)不出
的值,或者說推導(dǎo)出矛盾的結(jié)果,這就說明滿足條件的
值不存在。
[變式訓(xùn)練]
2.(2007年上海浦東)已知曲線
.
(1)畫出曲線
的圖像,
(2)若直線
與曲線
有兩個公共點,求
的取值范圍;
(3)若
,
為曲線
上的點,求
的最小值.
例3.已知雙曲線C的中心在原點,焦點在
軸上,點
與其漸近線的距離為
,過點P作斜率為
的直線交雙曲線于
兩點,交
軸于M,且
是
與
的等比中項.
(1)求雙曲線
的漸近線方程;
(2)求雙曲線
的方程.
[剖析](1)由點
與其漸近線的距離為
,借助于點到直線的距離公式可求得其漸近線方程;(2)由漸近線方程,可設(shè)雙曲線方程,再借助于題條件,不難得到雙曲線方程。
[解](1)設(shè)雙曲線的一條漸近線方程為
,由點到直線的距離公式得
,即雙曲線的漸近線方程為
;
(2)設(shè)雙曲線方程為
,
,
則直線
的方程為
.由
得
,
當
即
時,有![]()
由
可得
,從而
或
.
故所求的雙曲線方程為
或
.
[警示]漸近線是雙曲線特有的,如果說雙曲線的方程為
,則其漸近線方程可記為
.同時,以
為漸近線的雙曲線,其方程可設(shè)為
;若已知雙曲線的漸近線方程是以ax±by=0的形式給出的,則可設(shè)雙曲線方程為a2x2-b2y2=
(
≠0).
[變式訓(xùn)練]
1. 根據(jù)下列條件,求雙曲線方程:
(1)與雙曲線
-
=1有共同的漸近線,且過點(-3,2
);
(2)與雙曲線
-
=1有公共焦點,且過點(3
,2).
例2.設(shè)點P到點M(-1,0)、N(1,0)距離之差為2m,到x軸、y軸距離之比為2,求m的取值范圍.
[剖析]由|PM|-|PN|=2m,得||PM|-|PN||=2|m|.知點P的軌跡是雙曲線,由點P到x軸、y軸距離之比為2,知點P的軌跡是直線,由交軌法求得點P的坐標,進而可求得m的取值 范圍.
[解]設(shè)點P的坐標為(x,y),依題意得
=2,即y=±2x(x≠0) ①
因此,點P(x,y)、M(-1,0)、N(1,0)三點不共線,得||PM|-|PN||<|MN|=2.
∵||PM|-|PN||=2|m|>0,∴0<|m|<1.因此,點P在以M、N為焦點,實軸長為2|m|的雙曲線上.故設(shè)
-
=1. ②
將①代入②,并解得x2=
,
∵1-m2>0,∴1-5m2>0.解得0<|m|<
,
即m的取值范圍為(-
,0)∪(0,
).
[警示]求雙曲線的方程,關(guān)鍵是求a、b,在解題過程中應(yīng)熟悉各元素(a、b、c、e及準線)之間的關(guān)系,并注意方程思想的應(yīng)用.
[變式訓(xùn)練]
6.給出問題:F1、F2是雙曲線
-
=1的焦點,點P在雙曲線上.若點P到焦點F1的距離等于9,求點P到焦點F2的距離.某學(xué)生的解答如下:雙曲線的實軸長為8,由||PF1|-|PF2||=8,即|9-|PF2||=8,得|PF2|=1或17.
該學(xué)生的解答是否正確?若正確,請將他的解題依據(jù)填在下面橫線上;若不正確,將正確結(jié)果填在題中的橫線上.______________________________________________________.
[典例精析]
例1.設(shè)雙曲線與橢圓
有共同的焦點,且與橢圓相交,一個交點的縱坐標為4,求雙曲線的方程。
[剖析]由于橢圓的焦點坐標為
,且雙曲線與橢圓具有相同的焦點,知雙曲線的焦點也為
,從而知所設(shè)雙曲線的形式應(yīng)為
,圍繞定義產(chǎn)生的問題,要注意
的三個量之間的關(guān)系。本題抓住“交點
”在雙曲線上,必須滿足定義,從而應(yīng)用定義求出雙曲線方程中的基本量。
[解]解法一:由橢圓
,得其焦點為
或
,
雙曲線的焦點在
軸上,設(shè)所求的雙曲線方程為
(
). 由已知得雙曲線兩焦點分別為
,且與橢圓相交其中一個交點的縱坐標為4,設(shè)交點坐標為
,從而得
,解得
,
則![]()
![]()
解得
,由于
,得
,因此方程
即為所求.
解法二:由題意設(shè)雙曲線方程為
,將A(
)代入求得
,故所求雙曲線方程為
.
[警示]利用定義法來求解雙曲線的標準方程時,一定要抓住題設(shè)所給出的獨立條件建立
之間的等量關(guān)系,再利用
運用方程的思想來求解,從而得到
的值。但需注意首先應(yīng)判斷焦點的位置,以便于采用哪種形式的方程。
[變式訓(xùn)練]:
5.已知圓C過雙曲線
-
=1的一個頂點和一個焦點,且圓心在此雙曲線上,則圓心到雙曲線中心的距離是____________.
4.(2006年陜西卷)已知雙曲線
的兩條漸近線的夾角為
,則雙曲線的離心率為 ( )
(A)
(B)
(C)
(D)2
3.過點(2,-2)且與雙曲線
-y2=1有公共漸近線的雙曲線方程是( )
(A)
-
=1 (B)
-
=1 (C)
-
=1 (D)
-
=1
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