设双曲线
a2x2−b2y2=1 (
a>0,
b>0)的右焦点为
F,右顶点为
A,过
F 作
AF 的垂线与双曲线交于
B,
C 两点,过
B,
C 分别作
AC,
AB 的垂线,两垂线交于点
D. 若
D 到直线
BC 的距离小于
a+a2+b2,则该双曲线的渐近线斜率的取值范围是( )
\begin{answer}
A
\end{answer}
\begin{solution}
记
c=a2+b2,则右焦点和右顶点分别为
F(c,0)、
A(a,0). 直线
BC 为
x=c,由双曲线方程得交点的纵坐标满足
a2c2−b2y2=1,
⟹,
y2=a2b4.
取
q=ab2>0,于是
B(c,q),
C(c,−q).
直线
AC 的斜率为
−c−aq,直线
AB 的斜率为
c−aq,其中
c−a>0. 因此过
B 作
AC 的垂线、过
C 作
AB 的垂线,交点
D 满足
y−q=qc−a(x−c),
y+q=−qc−a(x−c).
两式相加得
y=0,再代入任一式得
x−c=−c−aq2,所以
d(D,BC)=c−aq2=c−aa2b4=a2b2(a+c)
令
t=ac>1,则
a2b2=t2−1,题设不等式化为
a(t2−1)(t+1)<a(t+1)
即
1<t<2. 双曲线渐近线斜率为
±ab=±t2−1,故其取值范围为
(−1,0)∪(0,1),答案为 A.
\end{solution}