题目内容

已知△OFQ的面积为2
6
,且
OF
•
FQ
=m
.
(1)设
6
<m<4
6
,求向量
OF
与
FQ
的夹角θ
正切值的取值范围;
(2)设以O为中心,F为焦点的双曲线经过点Q(如图),|
OF
|=c,m=(
6
4
-1)c2
,当|
OQ
|
取得最小值时,求此双曲线的方程.
(3)设F1为(2)中所求双曲线的左焦点,若A、B分别为此双曲线渐近线l1、l2上的动点,且2|AB|=5|F1F|,求线段AB的中点M的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线.
分析:(1)由
1
2
•|
OF
|•|
FQ
|sin(π-θ)=2
6
|
OF
|•|
FQ
|cosθ=m
,知tanθ=
4
6
m
,由此能求出向量
OF
与
FQ
的夹角θ的正切值的取值范围.
(2)设所求的双曲线方程为
x2
a2
-
y2
b2
=1(a>0,b>0)
,Q(x1,y1),
FQ
=(x1-c,y1)
,S△OFQ=
1
2
|
OF
|•|y1|=2
6
,y1=±
4
6
c
,由(x1-c)•c=(
6
4
-1)c2
,知|
OQ
|=
x
2
1
+
y
2
1
=
96
c2
+
3c2
8
≥
12
.由此能求出此双曲线的方程.
(3)设A(x1,y1),B(x2,y2)l1的方程为y=
3
x,l2
的方程为y=-
3
x
,有y1=
3
x1
,y2=-
3
x2
,由2|AB|=5|FF1|,知2
(x1-x2)2+(y1-y2)2
=5•2c=40
,由此能求出线段AB的中点M的轨迹方程.
解答:解:(1)
1
2
•|
OF
|•|
FQ
|sin(π-θ)=2
6
|
OF
|•|
FQ
|cosθ=m

∴tanθ=
4
6
m
,
∴
6
<m<4
6

∴1<tanθ<4.
∴
π
4
<θ<arctan4
.
(2)设所求的双曲线方程为
x2
a2
-
y2
b2
=1(a>0,b>0),Q(x1,y1),则
FQ
=(x1-c,y1)

∴S△OFQ=
1
2
|
OF
|•|y1|=2
6
,
∴y1=±
4
6
c
又由(x1-c)•c=(
6
4
-1)c2
,
∴x1=
6
4
c
,
∴|
OQ
|=
x
2
1
+
y
2
1
=
96
c2
+
3c2
8
≥
12
.
当且仅当c=4时,|
OQ
|
最小,此时Q的坐标为(
6
,
6
)或(
6
,-
6
)

∴
6
a2
-
6
b2
=1
a2+b2=16
,
∴
a2=4
b2=12
,
∴所求方程为
x2
4
-
y2
12
=1
.
(3)设A(x1,y1),B(x2,y2)l1的方程为y=
3
x,l2
的方程为y=-
3
x

则有y1=
3
x1
①y2=-
3
x2
②
∵2|AB|=5|FF1|
∴2
(x1-x2)2+(y1-y2)2
=5•2c=40

∴
(x1-x2)2+(y1-y2)2
=20
③
设M(x,y)由①②得y1+y2=
3
(x1-x2)
y1-y2=
3
(x1+x2)

∴2y=
3
(x1-x2),y1-y2=2
3
x

∴x1-x2=
2y
3
,y1-y2=2
3
x

代入③得(
2y
3
)2+(2
3
x)2=400

∴
y2
300
+
x2
100
3
=1
.
∴M的轨迹为焦点在y轴上的椭圆.
点评:本题考查直线与椭圆的位置关系的综合运用,考查运算求解能力,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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