问题
解答题
已知双曲线y2-x2=1,过上焦点F2的直线与下支交于A、B两点,且线段AF2、BF2的长度分别为m、n. (1)证明mn≥1; (2)若m>n,当直线AB的斜率k∈[
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答案
(1)由题设知双曲线上焦点为(0,
).2
设直线AB的方程为y=kx+
,A(x1,y1),B(x2,y2).2
当k=0时,A、B两点的横坐标分别为1和-1,
此时mn=1.
当k≠0时,将y=kx+
代入双曲线方程,消去x得(1-k2)y2-22
y+k2+2=0.(2分)由2
(4分)1-k2≠0 y1+y2=
>0,得k2<1.2 2 1-k2 y1•y2=
>0k2+2 1-k2
由双曲线的第二定义,知m=-1+
y1,n=-1+2
y2(8分)2
∴mn=1+2y1y2-
(y1+y2)=2
=1+1+k2 1-k2
>1.2
-11 k2
综上,知mn≥1.(10分)
(2)设直线AB的方程为y=kx+
,代入双曲线方程,消去y并整理得(k2-1)x2+22
kx+1=0.2
∴x1+x2=-
,x1•x2=-2
k2 k2-1
.(8分)1 k2-1
令
=λ,则λ>1,m n
∴
=n m
,即x1=-λx2.x2 -x1
∴(1-λ)x2=
,①2
k2 1-k2
-λ
=x 22
.②1 k2-1
由①②,消去x2,得
=(1-λ)2 λ
,8k2 1-k2
即λ+
=1 λ
-6③(12分)8 1-k2
由k2∈[
,1 9
],得λ+1 5
∈[3,4],而λ>0,1 λ
∴
,解之得λ2-3λ+1≥0 λ2-4λ+1≤0
≤λ≤2+3+ 5 2
,即为所求.(14分)3