问题 解答题
已知双曲线E:
x2
a2
-
y2
b2
=1
的焦距为4,以原点为圆心,实半轴长为半径的圆和直线x-y+
6
=0
相切.
(Ⅰ) 求双曲线E的方程;
(Ⅱ)已知点F为双曲线E的左焦点,试问在x轴上是否存在一定点M,过点M任意作一条直线l交双曲线E于P,Q两点,使
FP
FQ
为定值?若存在,求出此定值和所有的定点M的坐标;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)原点到直线 x-y+

6
=0的距离d=
6
2
=
3

c=2,a=

3
,∴b=1,

∴双曲线E的方程为E:

x2
3
-y2=1;         

(Ⅱ)解法一:假设存在点M(m,0)满足条件,

①当直线l方程为y=0时,则P(-

3
,0),Q(
3
,0),F(-2,0),∴
FP
FQ
=(-
3
+2,0)•(
3
+2,0)=1

②当直线l方程不是y=0时,可设直线l:x=ty+m,(t≠±

3
)代入E:
x2
3
-y2=1

整理得(t2-3)y2+2mty+m2-3=0 (t≠±

3
),*

由△>0得m2+t2>9,

设方程*的两个根为y1,y2,满足y1+y2=-

2mt
t2-3
, y1y2=
m2-3
t2-3
,∴
FP
FQ
=(ty1+m+2,y1)•(ty2+m+2,y2)
=(t2+1)y1y2+t(m+2)(y1+y2)+(m+2)2=
t2-2m2-12m-15
t2-3

当且仅当2m2+12m+15=3时,

FP
FQ
为定值1,

解得m=-3±

3

m=-3+

3
不满足对任意t≠±
3
,△>0,∴不合题意,舍去.

而且m=-3-

3
满足△>0;

综上得:过定点M(-3-

3
,0)任意作一条直线l交双曲线E于P,Q两点,使
FP
FQ
为定值1.

解法二:前同解法一,得

FP
FQ
=
t2-2m2-12m-15
t2-3

t2-2m2-12m-15
t2-3
=1⇒2m2+12m+15=3,

解得m=-3±

3
,下同解法一.

解法三:当直线l不垂直x轴时,设l:y=k(x-m) (k≠±

3
3
),代入E:
x2
3
-y2=1

整理得(3k2-1)x2-6mk2x+3(m2k2+1)=0 (k≠±

3
3
),*

由△>0得m2k2-3k2+1>0,

设方程*的两个根为x1,x2,满足x1+x2=

6mk2
3k2-1
, x1x2=
3m2k2+3
3k2-1

FP
FQ
=(x1+2,k(x1-m))•(x2+2,k(x2-m))=(1+k2)x1x2+(2-mk2)(x1+x2)+m2k2+4=
(2m2+12m+15)k2-1
3k2-1

当且仅当2m2+12m+15=3时,

FP
FQ
为定值1,

解得m=-3±

3

∵不满足对任意K≠±

3
3
,△>0,∴m=-3+
3
不合题意,舍去,

而且m=-3-

3
满足△>0;   

当直线l⊥x轴时,l:x=-3-

3
代入E:
x2
3
-y2=1
y1,2
3+2
3

FP
FQ
=(-1-
3
y1)•(-1-
3
y2)=(-1-
3
)2+y1y2=1;…(9分)

综上得:(结论同解法一)

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