∫π每天一道数学题
#43
每一个不曾起舞的日子,都是对生命的辜负。——尼采
  1. 双曲线 x2a2y2b2=1\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1 (a>0a>0, b>0b>0) 的左、右焦点分别为 F1F_1, F2F_2, 以右焦点 F2F_2 为焦点的抛物线 y2=2pxy^2=2px (p>0p>0) 与双曲线交于第一象限的点 PP, 若 PF1+PF2=3F1F2|PF_1|+|PF_2|=3|F_1F_2|, 则双曲线的离心率 e=e= ( )

A. 22

B. 55

C. 2+12\frac{\sqrt{2}+1}{2}

D. 5+12\frac{\sqrt{5}+1}{2}

参考解析

双曲线 x2a2y2b2=1\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1, PF1+PF2=3F1F2=6c|PF_1|+|PF_2|=3|F_1F_2|=6c.

由双曲线定义, PF1PF2=2a|PF_1|-|PF_2|=2a (PP 在右支, PF1>PF2|PF_1|>|PF_2|).

PF1=6c+2a2=3c+a|PF_1|=\frac{6c+2a}{2}=3c+a, PF2=6c2a2=3ca|PF_2|=\frac{6c-2a}{2}=3c-a.

PP 在抛物线 y2=2pxy^2=2px 上, 抛物线的焦点为 F2(c,0)F_2(c,0), p=2cp=2c, 抛物线为 y2=4cxy^2=4cx.

PF2=3ca|PF_2|=3c-a, 由抛物线定义, PF2=xP+c|PF_2|=x_P+c.

P(xP,yP)P(x_P,y_P), xP+c=3cax_P+c=3c-a, xP=2cax_P=2c-a.

PP 在双曲线上: (2ca)2a2yP2b2=1\frac{(2c-a)^2}{a^2}-\frac{y_P^2}{b^2}=1, yP2=b2((2ca)2a21)=b24c24aca2=4b2c(ca)a2y_P^2=b^2\left(\frac{(2c-a)^2}{a^2}-1\right)=b^2\cdot\frac{4c^2-4ac}{a^2}=\frac{4b^2c(c-a)}{a^2}.

PP 在抛物线上: yP2=4cxP=4c(2ca)=8c24acy_P^2=4cx_P=4c(2c-a)=8c^2-4ac.

4b2c(ca)a2=8c24ac\frac{4b^2c(c-a)}{a^2}=8c^2-4ac, 4b2(ca)a2=8c4a=4(2ca)\frac{4b^2(c-a)}{a^2}=8c-4a=4(2c-a).

b2(ca)=a2(2ca)b^2(c-a)=a^2(2c-a), (c2a2)(ca)=a2(2ca)(c^2-a^2)(c-a)=a^2(2c-a).

(ca)2(c+a)=a2(2ca)(c-a)^2(c+a)=a^2(2c-a), 令 e=cae=\frac{c}{a}:

a2(e1)2(e+1)=a2(2e1)a^2(e-1)^2(e+1)=a^2(2e-1), (e1)2(e+1)=2e1(e-1)^2(e+1)=2e-1.

e3e2+e12e+1=0e^3-e^2+e-1-2e+1=0, e3e2e=0e^3-e^2-e=0, e(e2e1)=0e(e^2-e-1)=0.

eeq0e eq 0, e2e1=0e^2-e-1=0, e=1+52e=\frac{1+\sqrt{5}}{2}.

答案选 D.

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