问题 解答题
已知椭圆C1
x2
16
+
y2
12
=1
,双曲线C2与C1具有相同的焦点,且离心率互为倒数.
①求双曲线C2的方程;
②圆C:x2+y2=r2(r>0)与两曲线C1、C2交点一共有且仅有四个,求r的取值范围;是否存在r,使得顺次连接这四个交点所得到的四边形是正方形?
答案

①依题意,设双曲线C2的方程为

x2
a2
-
y2
b2
=1(a>0,b>0)

椭圆C1的离心率为

2
4
=
1
2
,焦点为F(±2,0),

所以

c=2
c
a
=2

解得a=1,c=2,b=

c2-a2
=
3

②椭圆C1的顶点为A(±4,0)、B(0,±2

3
),双曲线C2的顶点为M(±1,0),椭圆C1与双曲线C2的交点为N(±2,±3),|ON|=
13

所以圆C与两曲线C1、C2有且仅有四个交点,

当且仅当1<r<2

3
r=
13
或r>4.

直线y=±x与椭圆C1的交点为P(±

4
3
7
,±
4
3
7
),|OP|=
4
6
7

因为2

3
4
6
7
<4,且
4
6
7
13

所以,以O为圆心、|OP|为半径的圆与两曲线C1、C2的交点不只四个,不合要求.

直线y=±x与双曲线C2的交点为Q(±

3
2
,±
3
2
),|OQ|=
3
1<
3
<2
3
,符合要求,

r=

3
时,交点有且仅有四个,顺次连接这四个交点所得到的四边形是正方形.

选择题
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