题目内容

【题目】已知椭圆C1:y2=1的左右顶点是双曲线C2:的顶点,且椭圆C1的上顶点到双曲线C2的渐近线的距离为.

(1)求双曲线C2的方程;

(2)若直线与C1相交于M1,M2两点,与C2相交于Q1,Q2两点,且5,求|M1M2|的取值范围.

【答案】(1)y2=1;(2)|M1M2|∈(0,].

【解析】

(1)由椭圆的顶点可得,求出双曲线的渐近线方程,运用点到直线的距离公式可得,进而得到双曲线的方程;

(2)设出直线的方程,联立双曲线方程,消去,运用韦达定理和判别式大于0,结合向量的数量积的坐标运算,求得的关系式,再由直线方程和椭圆的方程联立,运用韦达定理和弦长公式,即可求得的取值范围.

(1)由椭圆C1:y2=1的左右顶点为(,0),(,0),可得a2=3,

又椭圆C1的上顶点(0,1)到双曲线C2的渐近线bx﹣ay=0的距离为,

由点到直线的距离公式有可得b=1,

所以双曲线C2的方程为y2=1;

(2)易知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+m,

代入y2=1,消去y并整理得(1﹣3k2)x2﹣6kmx﹣3m2﹣3=0,

要与C2相交于两点,则应有①,

设Q1(x1,y1)、Q2(x2,y2),则有:x1+x2,x1x2.

又x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=(1+k2)x1x2+km(x1+x2)+m2,

又5,所以有[(1+k2)(﹣3m2﹣3)+6k2m2+m2(1﹣3k2)]=﹣5

整理得m2=1﹣9k2…②,

将y=kx+m,代入y2=1,消去y并整理得:(1+3k2)x2+6kmx+3m2﹣3=0,

要有两交点,则△=36k2m2﹣4(1+3k2)(3m2﹣3)>03k2+1>m2…③

由①②③有:0<k2.

设M1(x3,y3)、M2(x4,y4),则有:x3+x4,x3x4.

所以|M1M2|,

又m2=1﹣9k2,代入有:|M1M2||M1M2|

|M1M2|=12,令t=k2,则t∈(0,],

令f(t)f′(t),又t∈(0,],

所以f'(t)>0在t∈(0,]内恒成立,故函数f(t)在t∈(0,]内单调递增,

故f(t)∈(0,],则有|M1M2|∈(0,].

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