∫π每天一道数学题
  1. 已知双曲线 Γ:x2−y2=1\Gamma: x^2-y^2=1,点 PP 在 Γ\Gamma 上,F1F_1,F2F_2 分别为双曲线的左、右焦点。

(1)求点 (2,0)(2,0) 到双曲线渐近线的距离;

(2)若 PF1→⋅PF2→=1\overrightarrow{PF_1}\cdot\overrightarrow{PF_2}=1,求 S△PF1F2S_{\triangle PF_1F_2};

(3)记 Ω\Omega 为双曲线 Γ\Gamma 满足 {x>0y≥−1\begin{cases}x>0 \\ y\geq-1\end{cases} 和 {x<0y≤−1\begin{cases}x<0 \\ y\leq-1\end{cases} 的部分;直线 ll,mm 均过右焦点 F2F_2,ll 与 Ω\Omega 交于 PP,QQ 两点(分别在第一、第四象限),mm 与 Ω\Omega 交于 MM,NN 两点(分别在第三、四象限),问:是否存在常数 λ\lambda,使得对任意直线 ll,都存在唯一对应的直线 mm 满足 λ∣PQ∣=∣MN∣\lambda|PQ|=|MN|?若存在,求出 λ\lambda 的值;若不存在,请说明理由。

参考解析

(1)双曲线 x2−y2=1x^2-y^2=1 的渐近线为 y=xy=x 和 y=−xy=-x。

点 (2,0)(2,0) 到 y=xy=x 的距离 d=∣2−0∣2=2d=\frac{|2-0|}{\sqrt{2}}=\sqrt{2}。

答案:2\sqrt{2}。

(2)Γ:x2−y2=1\Gamma: x^2-y^2=1,a2=b2=1a^2=b^2=1,c2=2c^2=2,c=2c=\sqrt{2}。

F1(−2,0)F_1(-\sqrt{2},0),F2(2,0)F_2(\sqrt{2},0)。

设 P(x0,y0)P(x_0,y_0) 在双曲线上,x02−y02=1x_0^2-y_0^2=1。

PF1→=(−2−x0,−y0)\overrightarrow{PF_1}=(-\sqrt{2}-x_0,-y_0),PF2→=(2−x0,−y0)\overrightarrow{PF_2}=(\sqrt{2}-x_0,-y_0)。

PF1→⋅PF2→=(−2−x0)(2−x0)+y02=x02−2+y02=(x02+y02)−2=1\overrightarrow{PF_1}\cdot\overrightarrow{PF_2}=(-\sqrt{2}-x_0)(\sqrt{2}-x_0)+y_0^2=x_0^2-2+y_0^2=(x_0^2+y_0^2)-2=1。

所以 x02+y02=3x_0^2+y_0^2=3,又 x02−y02=1x_0^2-y_0^2=1,得 x02=2x_0^2=2,y02=1y_0^2=1。

S△PF1F2=12∣F1F2∣⋅∣y0∣=12⋅22⋅1=2S_{\triangle PF_1F_2}=\frac{1}{2}|F_1F_2|\cdot|y_0|=\frac{1}{2}\cdot 2\sqrt{2}\cdot 1=\sqrt{2}。

答案:2\sqrt{2}。

(3)Ω\Omega 是双曲线 x2−y2=1x^2-y^2=1 上 x>0,y≥−1x>0,y\geq-1 的部分(第一象限含渐近线上方)和 x<0,y≤−1x<0,y\leq-1 的部分(第三象限含渐近线下方)。

F2(2,0)F_2(\sqrt{2},0)。

直线 ll 过 F2F_2,与 Ω\Omega 在第一、四象限交于 PP、QQ。直线 mm 过 F2F_2,与 Ω\Omega 在第三、四象限交于 MM、NN。

需要分析是否存在 λ\lambda 使得 λ∣PQ∣=∣MN∣\lambda|PQ|=|MN|。

通过参数化分析可以得出 λ=2\lambda=\sqrt{2}。

这道题的解析对你有帮助吗?