问题 解答题
设直线l:y=x+m,双曲线E:
x2
a2
-
y2
b2
=1(a>0,b>0)
,双曲线的离心率为
3
,l与E交于P,Q两点,直线l与y轴交于点R,且
OP
OQ
=-3,
PR
=3
RQ
.

(1)证明:4a2=m2+3;
(2)求双曲线E的方程;
(3)若点F是双曲线E的右焦点,M,N是双曲线上两点,且
MF
FN
,求实数λ的取值范围.
答案

(1)∵双曲线的离心率为

3

e=

c
a
=
3
,从而b2=2a2

双曲线的方程可化为2x2-y2=2a2

设P(x1,y1),Q(x2,y2

y=x+m
2x2-y2=2a2

得:x2-2mx-m2-2a2=0

则有x1+x2=2m,x1•x2=-m2-2a2

从而y1+y2=4m,y1y2=2m2-2a2

OP
OQ
=-3,∴x1x2+y1y2=-3

则-m2-2a2+2m2-2a2=-3,即4a2=m2+3;

(2)∵R(0,m),

PR
=3
RQ

∴(-x1,m-y1)=3(x2,y2-m)

-x1=3x2
m-y1=3(y2-m)

-x1=3x2
x1+x2=2m
x1x2=-m2-2a2
得m2=a2

m2=a2
4a2=m2+3
得a2=1则b2=2

故双曲线的方程为x2-

y2
2
=1;

(3)易知F(

3
,0),设M(x1,y1),N(x2,y2).

MF
FN
得:
3
-x1=λ(x2-
3
)
-y1y2

设直线MN的方程为x=ty+

3

x=ty+
3
2x2-y2=2
得:(2t2-1)y2+4
3
ty+4=0

y1+y2=-
4
3
t
2t2-1
y1y2=
4
2t2-1

消去y1,y2得:

(1-λ)2
=
2t2-1
12t2

2t2-1
12t2
=
1
6
-
1
12t2
1
6

(1-λ)2
1
6

解得λ>-2+

3
λ<-2-
3

当t=0时,可求出λ=1.

当直线MN与x轴重合时,

可求出λ=-2+

3
λ=-2-
3

故λ的取值范围是(-∞,-2-

3
]∪[-2+
3
,+∞).

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