题目内容

【题目】如图所示的“8”字形曲线是由两个关于x轴对称的半圆和一个双曲线的一部分组成的图形,其中上半个圆所在圆方程是x2+y24y40,双曲线的左、右顶点AB是该圆与x轴的交点,双曲线与半圆相交于与x轴平行的直径的两端点.

1)试求双曲线的标准方程;

2)记双曲线的左、右焦点为F1F2,试在“8”字形曲线上求点P,使得∠F1PF2是直角.

3)过点A作直线l分别交“8”字形曲线中上、下两个半圆于点MN,求|MN|的最大长度.

【答案】11;(2)(),()(3)最大长度为8

【解析】

1)求出半圆的圆心和半径,求得圆与x轴的交点,即有a2,令y2,解得交点,代入双曲线方程,解得b,进而得到双曲线的方程;

2)求出焦点坐标,∠F1PF2是直角,则设Pxy),则由x2+y28,联立两半圆的方程及双曲线方程,解得交点,注意检验,即可得到所求的P的坐标.

3)讨论斜率是否存在,求出|MN|,即可得出结论.

1)上半个圆所在圆方程是x2+y24y40,则圆心为(02),半径为2

则下半个圆所在圆的圆心为(0,﹣2),半径为2

双曲线的左、右顶点AB是该圆与x轴的交点,即为(﹣20),(20),即a2

由于双曲线与半圆相交于与x轴平行的直径的两端点,则令y2,解得,x=±2

即有交点为(±22).

设双曲线的方程为1a0b0),

1,且a2,解得,b2

则双曲线的方程为1

2)双曲线的左、右焦点为F1(﹣20),F220),

若∠F1PF2是直角,则设Pxy),则有x2+y28

解得,x26y22.故P的坐标为(),().

解得,y-1,不满足题意,舍去.

解得,y1,不满足题意,舍去.

故在“8”字形曲线上所求点P的坐标为(),().

3)设MN的横坐标分别为xMxN

直线l的斜率不存在时,|MN|8

直线l的斜率存在时,设方程为ykx+2)( ),

代入x2+y24y40,可得(k2+1x2+4k24kx+4k28k40

∴﹣2xM

xM

同理xN

|MN||xMxN|

综上:|MN|的最大长度为8

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