问题 解答题
已知双曲线
x2
2
-y2=1
与射线y=
1
2
x
(x≥0)公共点为P,过P作两条倾斜角互补且不重合的直线,它们与双曲线都相交且另一个交点分别为A,B(不同于P).
(1)求点P到双曲线两条渐近线的距离之积;
(2)设直线PA斜率为k,求k的取值范围;
(3)求证直线AB的斜率为定值.
答案

(1)由

x2
2
-y2=1
y=
1
2
x(x≥0)
,得P(2,1),

双曲线

x2
2
-y2=1的渐近线方程是
2
x-2y=0
2
x+2y=0

点P(2,1)到两条渐近线

2
x-2y=0和
2
x+2y=0
的距离分别是

d1=

|2
2
-2|
6
d2=
|2
2
+2|
6

∴点P到双曲线两条渐近线的距离之积

d1d2=

8-4
6
=
2
3

(2)设直线PA斜率为k,则PA的方程为:y-1=k(x-2),

即kx-y+1-2k=0,

x2
2
-y2=1
kx-y+1-2k=0
,消去y,并整理,得(1-2k2)x2+(8k2-4k)x+8k-8k2-4=0,

∵直线PA与双曲线

x2
2
-y2=1有两个交点,

∴△=(8k2-4k)2-4(1-2k2)(8k-8k2-4)>0,

即k2-2k+1>0,

∴k≠1.

故k的取值范围是(-∞,1)∪(1,+∞).

(3)∵P(2,1),设A(x1,y1),B(x2,y2),

∵PA和PB是两条倾斜角互补且不重合的直线,

设PA斜率是m,则PB斜率是-m

则PA:y=m(x-2)+1,PB:y=-m(x-2)+1,

分别与双曲线方程联立,得

x12
2
-(mx1-2m+1)2=1,

(1-2m2)x12+(8m2-4m)x1+8m-8m2-4=0,

∵2是方程的一个根,

x1=

8m2-4m
2m2-1
-2,

同理,x2=

8m2+4m
2m2-1
-2,

x1-x2=

8m
1-2m2

y1=m(

8m2-4m
2m2-1
-4)+1,

y2=-m(

8m2+4m
2m2-1
-4)+1,

∴y1-y2=

8m
2m2-1

kAB=

y1-y2
x1-x2
=
8m
2m2-1
8m
1-2m2
=-1.

即直线AB的斜率为定值-1.

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