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∈[
1
3
5
5
]
时,求
m
n
的取值范围.
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+

2
,A(x1y1),B(x2y2).

当k=0时,A、B两点的横坐标分别为1和-1,

此时mn=1.

k≠0时,将y=kx+

2
代入双曲线方程,消去x得(1-k2)y2-2
2
y+k2+2=0
.(2分)
1-k2≠0
y1+y2=
2
2
1-k2
>0,得k2<1.
y1y2=
k2+2
1-k2
>0
(4分)

由双曲线的第二定义,知m=-1+

2
y1n=-1+
2
y2
(8分)

mn=1+2y1y2-

2
(y1+y2)=
1+k2
1-k2
=1+
2
1
k2
-1
>1.

综上,知mn≥1.(10分)

(2)设直线AB的方程为y=kx+

2
,代入双曲线方程,消去y并整理得(k2-1)x2+2
2
kx+1=0

x1+x2=-

2
2
k
k2-1
x1x2=-
1
k2-1
.(8分)

m
n
=λ,则λ>1,

n
m
=
x2
-x1
,即x1=-λx2

(1-λ)x2=

2
2
k
1-k2
,①

x22
=
1
k2-1
.②

由①②,消去x2,得

(1-λ)2
λ
=
8k2
1-k2

λ+

1
λ
=
8
1-k2
-6③(12分)

k2∈[

1
9
1
5
],得λ+
1
λ
∈[3,4],而λ>0,

λ2-3λ+1≥0
λ2-4λ+1≤0
,解之得
3+
5
2
≤λ≤2+
3
,即为所求.(14分)

单项选择题
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