本题导读

本题考查点到直线的距离公式。核心在于坐标公式代数化简法、齐次化构造法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2004年全国卷IV(理)) 双曲线 的焦点距为 ,直线 过点 和 ,且点 到直线 的距离与点 到直线 的距离之和 . 求双曲线的离心率 的取值范围.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 写出直线 的方程:已知直线 在 轴和 轴上的截距分别为 和 ,可直接写出其截距式方程 ,再将其化为一般式。
  2. 表达距离之和 并去绝对值:利用点到直线的距离公式分别写出点 和点 到直线 的距离 和 。在相加化简时,需根据已知条件 讨论绝对值符号的去留。
  3. 齐次化消元求离心率:将 转化为代数不等式,利用双曲线中 以及分母上的 进行整体代换,使不等式两边只含有 与 ,最后两边同除以 引入离心率 求解。

✅【答案】

Success

双曲线方程为 且

✍【详细解析】

Abstract

解:

  • 第一步:求直线 的方程 因为直线 过点 和 ,由直线的截距式方程可得: 去分母化为一般式方程:

  • 第二步:利用点到直线距离公式表示 根据点到直线的距离公式,点 到直线 的距离为: 点 到直线 的距离为:

    因为 ,所以 , 且 。 去掉绝对值符号可得: 因此,距离之和 为:

  • 第三步:结合双曲线几何性质进行代数齐次化 在双曲线中,基本参数满足平方恒等式 ,代入上式分母中: 所以,距离之和可简化为:

    已知 ,代入化简后的 得: 因为 ,两边同乘以 并约去系数 2 得到: 两边同时平方(因两边均为正数,不等号方向不变):

    利用双曲线关系式 消去变量 :

  • 第四步:构造离心率 的一元二次不等式求解 在上式两边同时除以 (因为 ): 根据双曲线离心率定义 ,代入上式中:

    令 。因为双曲线的离心率 ,所以 。 不等式转化为: 两边同乘以 25 得: 进行十字相乘因式分解: 解得 的取值范围为:

    将 代回不等式链中: 取倒数(不等号方向反转): 由于 ,两边同时开平方根,解得:

综上所述,双曲线离心率 的取值范围为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:截距式方程、点到直线距离的绝对值化简、双曲线中 的代换、离心率齐次化构造。
  2. 核心方法:元代换法(令 降次)。
  3. 避坑指南:
    • 去绝对值号时必须紧扣已知条件 。有同学不加讨论直接将 写作 ,由于其本质为负数,直接去掉绝对值符号会导致后续多项式彻底算错。
    • 双曲线的特征三角形恒等式为 ,这与椭圆的 恰好相反,必须准确运用到分母 的化简中。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 经典高考解析几何圆锥曲线大题,属于考查双曲线基本几何性质与初等代数不等式交汇的压轴梯队题。
  2. 结论推广: 一般地,若过双曲线实顶点 与虚端点 的直线与 轴上关于原点对称的两点 的距离之和满足关系 ,其解析核心永远是借助分母上的自变量关系式 实现空间分母的有理化归一,从而达成一元高次方程的降维。

🔗【关联脉络】

Multi column