题目内容

已知双曲线G的中心在原点,它的渐近线与圆x2+y2-10x+20=0相切.过点P(-4,0)作斜率为
14
的直线l,使得l和G交于A,B两点,和y轴交于点C,并且点P在线段AB上,又满足|PA|•|PB|=|PC|2.
(1)求双曲线G的渐近线的方程;
(2)求双曲线G的方程;
(3)椭圆S的中心在原点,它的短轴是G的实轴、如果S中垂直于l的平行弦的中点的轨迹恰好是G的渐近线截在S内的部分AB,若P(x,y)(y>0)为椭圆上一点,求当△ABP的面积最大时点P的坐标.
分析:(1)设双曲线G的渐近线的方程为y=kx,则由渐近线与圆x2+y2-10x+20=0相切可得
|5k|
k2+1
=
5
,由此能求出双曲线G的渐近线的方程.
(2)设双曲线G的方程为x2-4y2=m,把直线l的方程y=
1
4
(x+4)代入双曲线方程,得3x2-8x-16-4m=0,则xA+xB=
8
3
,xAxB=-
16+4m
3
.由|PA|•|PB|=|PC|2,P、A、B、C共线且P在线段AB上,知4(xA+xB)+xAxB+32=0.由此能求出双曲线的方程.
(3)设椭圆S的方程为
y2
28
+
y2
a2
=1(a>2
7
),设垂直于l的平行弦的两端点分别为M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点为P(x0,y0),则
x12
28
+
y12
a2
=1,
x22
28
+
y22
a2
=1,两式作差得
(x1-x2)(x1+x2)
28
+
(y1-y2)(y1+y2)
a2
=0.由此入手能够求出P点的坐标.
解答:解:(1)设双曲线G的渐近线的方程为y=kx,
则由渐近线与圆x2+y2-10x+20=0相切可得
|5k|
k2+1
=
5
,
所以k=±
1
2
,即双曲线G的渐近线的方程为y=±
1
2
x.  (3分)
(2)由(1)可设双曲线G的方程为x2-4y2=m,
把直线l的方程y=
1
4
(x+4)代入双曲线方程,
整理得3x2-8x-16-4m=0,
则xA+xB=
8
3
,xAxB=-
16+4m
3
.(*)
∵|PA|•|PB|=|PC|2,P、A、B、C共线且P在线段AB上,
∴(xP-xA)(xB-xP)=(xP-xC)2,即(xB+4)(-4-xA)=16,
整理得4(xA+xB)+xAxB+32=0.将(*)代入上式得m=28,
∴双曲线的方程为
x2
28
-
y2
7
=1.               (7分)
(3)由题可设椭圆S的方程为
y2
28
+
y2
a2
=1(a>2
7
),
设垂直于l的平行弦的两端点分别为M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点为P(x0,y0),
则
x12
28
+
y12
a2
=1,
x22
28
+
y22
a2
=1,
两式作差得
(x1-x2)(x1+x2)
28
+
(y1-y2)(y1+y2)
a2
=0,
由于
y1-y2
x1-x2
=-4,x1+x2=2x0,y1+y2=2y0,所以
x0
28
-
4y0
a2
=0,
所以,垂直于l的平行弦中点的轨迹为直线
x
28
-
4y
a2
=0截在椭圆S内的部分.
又由已知,这个轨迹恰好是G的渐近线截在S内的部分,所以
a2
112
=
1
2
,即a2=56,
故椭圆S的方程为
x2
28
+
y2
56
=1(12分)
由题意知满足条件的P点必为平行于AB且与椭圆相切的直线m在椭圆上的切点,
易得切线m的方程为y=
1
2
x+3
7
,解得切点坐标x=
2
7
3
,y=
10
7
3
,
则P点的坐标为(
2
7
3
,
10
7
3
).(14分)
点评:本题考查双曲线渐近线方程的求法,考查双曲线方程的求法,查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想.综合性强,难度大,有一定的探索性,对数学思维能力要求较高,是高考的重点.解题时要认真审题,仔细解答.
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