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10解析几何★★★★☆
设双曲线 x2a2−y2b2=1\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1 (a>0a > 0,b>0b > 0)的右焦点为 FF,右顶点为 AA,过 FF 作 AFAF 的垂线与双曲线交于 BB,CC 两点,过 BB,CC 分别作 ACAC,ABAB 的垂线,两垂线交于点 DD. 若 DD 到直线 BCBC 的距离小于 a+a2+b2a + \sqrt{a^2 + b^2},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+b2c=\sqrt{a^2+b^2},则右焦点和右顶点分别为 F(c,0)F(c,0)、A(a,0)A(a,0). 直线 BCBC 为 x=cx=c,由双曲线方程得交点的纵坐标满足 c2a2−y2b2=1\frac{c^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1,⟹\Longrightarrow,y2=b4a2y^2=\frac{b^4}{a^2}. 取 q=b2a>0q=\frac{b^2}{a}>0,于是 B(c,q)B(c,q),C(c,−q)C(c,-q). 直线 ACAC 的斜率为 −qc−a-\frac{q}{c-a},直线 ABAB 的斜率为 qc−a\frac{q}{c-a},其中 c−a>0c-a>0. 因此过 BB 作 ACAC 的垂线、过 CC 作 ABAB 的垂线,交点 DD 满足 y−q=c−aq(x−c)y-q=\frac{c-a}{q}(x-c),y+q=−c−aq(x−c)y+q=-\frac{c-a}{q}(x-c). 两式相加得 y=0y=0,再代入任一式得 x−c=−q2c−ax-c=-\frac{q^2}{c-a},所以
d(D,BC)=q2c−a=b4a2c−a=b2(a+c)a2d(D,BC)=\frac{q^2}{c-a}=\frac{\frac{b^4}{a^2}}{c-a}=\frac{b^2(a+c)}{a^2}
令 t=ca>1t=\frac ca>1,则 b2a2=t2−1\frac{b^2}{a^2}=t^2-1,题设不等式化为
a(t2−1)(t+1)<a(t+1)a(t^2-1)(t+1)<a(t+1)
即 1<t<21<t<\sqrt2. 双曲线渐近线斜率为 ±ba=±t2−1\pm\frac ba=\pm\sqrt{t^2-1},故其取值范围为 (−1,0)∪(0,1)(-1,0)\cup(0,1),答案为 A. \end{solution}
A.
(−1,0)∪(0,1)(-1,0)\cup (0,1)
B.
(−∞,−1)∪(1,+∞)(-\infty, -1) \cup (1, +\infty)
C.
(−2,0)∪(0,2)(-\sqrt{2}, 0) \cup (0, \sqrt{2})
D.
(−∞,−2)∪(2,+∞)(-\infty, -\sqrt{2}) \cup (\sqrt{2}, +\infty)

2015 · 重庆 · 理 · 第 10 题 · 选择题

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10解析几何★★★★☆
设直线 ll 与抛物线 y2=4xy^{2} = 4x 相交于 AA,BB 两点,与圆 (x−5)2+y2=r2(x - 5)^{2} + y^{2} = r^{2}(r>0r > 0)相切于点 MM,且 MM 为线段 ABAB 的中点. 若这样的直线 ll 恰有 4 条,则 rr 的取值范围是( )
\begin{solution} 设抛物线上两交点对应的参数为 uu,vv,即 A=(u2,2u)A=(u^2,2u),B=(v2,2v)B=(v^2,2v),并记 s=u+vs=u+v,p=uvp=uv. 则弦 ABAB 的方向向量可取 (s,2)(s,2),其中点为 M=(s2−2p2,s)M=\left(\dfrac{s^2-2p}{2},s\right).
若 s≠0s\ne0,由直线 ABAB 与半径 M−(5,0)M-(5,0) 垂直,得
(s2−2p2−5,s)⋅(s,2)=0\left(\frac{s^2-2p}{2}-5,s\right)\cdot(s,2)=0
从而 p=s22−3p=\dfrac{s^2}{2}-3. 于是 M=(3,s)M=(3,s),而两交点不同的条件为 s2−4p=12−s2>0s^2-4p=12-s^2>0,即 ∣s∣<23\lvert s\rvert<2\sqrt3. 此时 r=∣M−(5,0)∣=4+s2r=\lvert M-(5,0)\rvert=\sqrt{4+s^2},所以当 2<r<42<r<4 时有两个不同的 ss,从而有两条非竖直直线.
当 s=0s=0 时,弦为竖直直线 x=cx=c,且 c>0c>0 才能与抛物线交于两个不同点. 它与圆相切的条件为 ∣c−5∣=r\lvert c-5\rvert=r. 在 0<r<50<r<5 时得到两条竖直切线 x=5−rx=5-r 和 x=5+rx=5+r. 因而恰有四条直线的条件为 2<r<42<r<4,故选 D. \end{solution}
A.
(1,3)(1,3)
B.
(1,4)(1,4)
C.
(2,3)(2,3)
D.
(2,4)(2,4)

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