问题 解答题
已知双曲线C的中心在坐标原点,渐近线方程是3x±2y=0,左焦点的坐标为(-
13
,0)
,A、B为双曲线C上的两个动点,满足
OA
OB
=0.
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)求
1
|
OA
|
2
+
1
|
OB
|
2
的值;
(Ⅲ)动点P在线段AB上,满足
OP
AB
=0,求证:点P在定圆上.
答案

(Ⅰ)由题意c=

13
b
a
=
3
2
,则由c2=a2+b2得a=2,b=3

所以双曲线C的方程为

x2
4
-
y2
9
=1…(2分)

(Ⅱ)解法一:①当过A、B两点的直线斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+m,则

y=kx+m
x2
4
-
y2
9
=1
(9-4k2)x2-8kmx-4m2-36=0(k≠±
3
2
)
…(4分)

设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=

8km
9-4k2
x1x2=-
4m2+36
9-4k2

y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=

9m2-36k2
9-4k2
…(5分)

OA
OB
=0,则x1x2+y1y2=0,

-

4m2+36
9-4k2
+
9m2-36k2
9-4k2
=0,

∴5m2=36(k2+1)

满足△=64k2m2+16(m2+9)(9-4k2)=64m2+117>0…(6分)

设原点O到直线AB的距离为d,

d=

|m|
1+k2
,又由|
OA
|2×|
OB
|2=d2×|
AB
|2

1
|
OA
|
2
+
1
OB
| 2
=
|
AB
|
2
|
OA
|
2
|
OB
|
2

=

(1+k2)(x1-x2)2
(x12+y12)(x22+y22)

=

(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]
(
13x12
4
-9)(
13x22
4
-9)
=
k2+1
m2

1
|
OA
|
2
+
1
|
OB
|
2
=
5
36
为定值…(8分)

②当过A,B两点的直线斜率不存在时,设直线AB的方程为x=m,则可验证

1
|
OA
|
2
+
1
|
OB
|
2
=
5
36
为定值…(10分)

解法二:设A(rcosθ,rsinθ)、B(kcosα,ksinα),则r=|

OA
|,k=|
OB
|…(4分)

点A在双曲线上,则r2(

cos2θ
4
-
sin2θ
9
)=1⇒
1
r2
=
cos2θ
4
-
sin2θ
9
…(6分)

OA
OB
=0得cos2α=sin2θ,cos2θ=sin2α

同理,

1
k2
=
cos2α
4
-
sin2α
9
=
sin2θ
4
-
cos2θ
9
…(8分)

所以

1
|
OA
|
2
+
1
|
OB
|
2
=
1
r2
+
1
k2
=
1
4
-
1
9
=
5
36
为定值…(10分)

(Ⅲ)由三角形面积公式,得|

OP
|×|
AB
|=|
OA
|×|
OB
|

所以|

OP
|2×|
AB
|2=|
OA
|2×|
OB
|2⇒|
OP
|2×(|
OA
|
2
+|
OB
|
2
)=|
OA
|2×|
OB
|2

|

OP
|2×(
1
|
OA
|
2
+
1
|
OB
|
2⇒
)=1⇒|
OP
|2=
36
5

所以点P在以原点为圆心,

6
5
5
半径的圆上…(13分)

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