本题导读
本题考查双曲线标准方程的待定系数法、根的判别式与韦达定理的联立、向量垂直/夹角不等式代数化。核心在于联立方程法、韦达定理。
📌【题干】
Question
(2005年湖北卷(理)) 21. 已知双曲线的中心在原点,焦点 在 轴上,点 在双曲线上,且且 成等差数列. (I) 求双曲线的方程; (II) 设直线 过点 ,与双曲线交于 两点. 若 ,求直线 的斜率 的取值范围.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问求解:
- 设双曲线方程为 ()。
- 由 成等差数列,得 。
- 结合双曲线定义 ,解得 与 关于 的表达式,进一步利用焦半径公式或双曲线定义化简得到 的关系。
- 代入点 解出 ,确定标准方程。
- 第二问求解:
- 设直线 的方程为 。
- 将直线方程与双曲线方程联立,消去 得到关于 的一元二次方程。
- 列出约束条件:判别式 且二次项系数不为 0。
- 利用韦达定理表示出 和 。
- 将向量数量积条件转化为坐标形式: 。
- 联立不等式组求解斜率 的取值范围。
✅【答案】
Success
(I)
(II)
✍【详细解析】
Abstract
解:
- (I) 求双曲线的方程 设双曲线的标准方程为 (),焦点为 。 成等差数列, 由双曲线的图形可知,点 在第一象限,故 。 根据双曲线定义: 联立两式相加得: 。 利用第一象限点的焦半径公式: 。 (注意:此处通常直接使用两点间距离公式代入化简更稳妥)
精确计算焦半径法: 根据双曲线定义, ,又 。 解得 , 。 由两点间距离公式: 同时 。 代入点 到方程 结合 联立求解可得: 此时 , ,满足等差数列及距离要求。 故双曲线的方程为:
- (II) 求直线 的斜率 的取值范围 显然直线 的斜率存在,设直线 的方程为 。 联立直线与双曲线方程: 直线与双曲线交于不同的两点 ,则必须满足:
- 二次项系数:
- 判别式:
由韦达定理得:
计算向量数量积: 将韦达定理代入上式:
题目要求 ,即: 解此关于 的不等式得: 或 。
综合上述所有关于 的限制条件: 对 开方求解对应的区间:
答: 直线 的斜率 的取值范围为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:双曲线标准方程的待定系数法、根的判别式与韦达定理的联立、向量垂直/夹角不等式代数化。
- 核心方法:联立方程法、解析几何常规“三步走”(联立、斜率约束条件判定、解析变形目标式)。
- 避坑指南:
- 切勿漏掉二次项系数不为 0 和 的前置约束。在处理直线与双曲线相交的问题时,如果不考虑 和 ,极易扩大最终解的范围,这是解析几何大题中最典型的失分点。
📖【试题探源与推广】
Tip
变式练习:将向量条件改为模长或夹角已知,用数量积坐标运算反求参数,体会向量代数的通性通法。
🔗【关联脉络】
Multi column