本题导读
本题考查双曲线的标准方程与几何性质,以及双曲线的渐近线方程。
📌【题干】
Question
(2021年天津卷)8.已知双曲线 的右焦点与抛物线 的焦点重合,抛物线的准线交双曲线于 、 两点,交双曲线的渐近线于 、 两点,若 ,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
🔍【思路分析】
破题导航
处理此类圆锥曲线交汇问题,核心步骤是**“翻译条件”**并将其转化为关于 的等式:
寻找公共焦点:设抛物线和双曲线的公共焦点(即双曲线的右焦点)坐标为 。
确定抛物线准线:根据抛物线焦点为 ,可推知其准线方程为 (恰好过双曲线的左焦点)。
求弦长 (双曲线通径):将准线 代入双曲线方程,求出纵坐标 ,从而得到截双曲线的弦长 。由于该直线过焦点且垂直于实轴,实际上 就是双曲线的通径长 。
求弦长 :将准线 代入渐近线方程 ,求出交点 的纵坐标,进而得到线段长 。
构建等式解离心率:利用已知条件 建立关于 的关系式,再结合 消去 ,最终求得离心率 。
✅【答案】
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A
✍【详细解析】
Abstract
第一步:确定焦点与准线方程
设双曲线 的右焦点为 ,其中 。
因为双曲线右焦点与抛物线 的焦点重合,所以抛物线的焦点坐标也是 。
根据抛物线性质可知, 。
故抛物线的准线方程为 ,即 。
第二步:求截双曲线的弦长
将直线 代入双曲线方程 得:
解得:
\frac{y^2}{b^2} = \frac{c^2}{a^2} - 1 = \frac{c^2 - a^2}{a^2} = \frac{b^2}{a^2}$$$$y^2 = \frac{b^4}{a^2}$$$$y = \pm \frac{b^2}{a}
所以交点 的纵坐标分别为 和 ,因此弦长为:
(注:由于 恰好过双曲线左焦点,此即为熟知的双曲线“通径”长。)
第三步:求截渐近线的弦长
双曲线的渐近线方程为 。
将直线 代入渐近线方程,得:
所以交点 的纵坐标分别为 和 ,因此弦长为:
第四步:利用关系式求离心率
已知 ,代入前面求得的弦长表达式:
两边同时约去非零因式 ,得到:
两边平方得:
又因为在双曲线中 ,代入上式:
c^2 = 2(c^2 - a^2)$$$$c^2 = 2c^2 - 2a^2 \implies c^2 = 2a^2
因此,双曲线的离心率 为:
故选:A。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
焦点共用模型:当题目中出现“焦点重合”时,其实质是统一两者特征参数(例如双曲线的 就是抛物线的 )。
“通径”二级结论:过双曲线(或椭圆)的焦点且垂直于实轴(或长轴)的弦称为“通径”,其长度公式恒为 。本题准线 恰好过左焦点,如果熟记该结论,可省去第二步的联立计算,直接写出 。
离心率齐次化方程:求解离心率 的根本思路是找到关于 的齐次方程(每一项关于 的次数相同),然后利用 消去 ,将方程转化为只含有 的关系式。
在本题中,我们推导出 ,结合 可以得到 ,即 。
实半轴长与虚半轴长相等的双曲线称为等轴双曲线。
等轴双曲线具有许多优美的几何性质,常在高考中作为背景考查:
方程形式:。
离心率:离心率恒定,。(看到 就要条件反射地想到等轴双曲线)。
渐近线:两条渐近线互相垂直,方程为 。
反比例函数背景:如果将等轴双曲线 绕原点旋转 ,就会得到熟悉的反比例函数 。这也是反比例函数图像是双曲线的原因。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:待补
结论推广:待补
🔗【关联脉络】
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