题目内容

已知双曲线S的两条渐近线过坐标原点,且与以点A(,0)为圆心,1为半径的圆相切,双曲线S的一个顶点A′与点A关于直线y=x对称.设直线l过点A,斜率为k.

(1)求双曲线S的方程;

(2)当k=1时,在双曲线S的上支上求点B,使其与直线l的距离为;

(3)当0≤k<1时,若双曲线S的上支上有且只有一个点B到直线l的距离为,求斜率k的值及相应的点B的坐标,如图.

答案:
解析:

解:(1)由已知可得双曲线的两条渐近线方程为y=±x,A′(0,).

双曲线S的方程为=1

(2)设B(x,)是双曲线S到直线l:y=x-的距离为的点,由点到直线距离公式有.

解得x=,y=2,即B(,2)

(3)当0≤k<1时,双曲线S的上支在直线l的上方,所以B在直线l的上方,设直线l′与直线l:y=k(x-)平行,两线间的距离为,且直线l′在直线l的上方,双曲线S的上支上有且仅有一个点B到直线l的距离为,等价于直线l′与双曲线S的上支有且只有一个公共点.

设l′的方程为y=kx+m

由l上的点A到l′的距离为,

可知.

解得m=(k).

因为直线l′在直线l的上方,所以M=(k).

由方程组

消去y,得(k2-1)x2+2mkx+m2-2=0,

因为k2≠1,所以

Δ=4m2k2-4(k2-1)(m2-2)=4(-2+2k2)=8k(3k-2).

令Δ=0,由0≤k<1,解得k=0,k=.

当k=0时,m=,解得x=0,y=.

此时点B的坐标为(0,);

当k=时,M=,解得x=2,y=.此时点B的坐标为(2,).


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