问题 解答题
如图,已知双曲线
x2
a2
-
y2
b2
=1
(b>a>0)且a∈[1,2],它的左、右焦点为F1,F2,左右顶点分别为A、B.过F2作圆x2+y2=a2的切线,切点为T,交双曲线与P、Q两点.
(Ⅰ)求证直线PQ与双曲线的一条渐近线垂直.
(Ⅱ)若M为PF2的中点,O为坐标原点,|OM|-|MT|=1,|PQ|=λ|AB|,求实数λ的取值范围.
答案

(Ⅰ)双曲线

x2
a2
-
y2
b2
=1(b>a>0)的渐近线为y=±
b
a
x

设直线PQ的方程为y=k(x-c),(不妨设k<0),由于与圆x2+y2=a2相切,

|kc|
k2+1
=a,即k2=
a2
b2
,直线PQ的斜率k=-
a
b

因为一三象限的渐近线为

b
a
-
a
b
b
a
=-1

所以直线PQ与双曲线的一条渐近线垂直;

(Ⅱ)

y=k(x-c)
x2
a2
-
y2
b2
=1

得(b2-a2k2)x2+2a2k2cx-a2k2c2-a2b2=0,

设P(x1,y1),Q(x2,y2),

x1+x2=
-2a2k2c
b2-a2k2
x1x2=
-a2k2c2-a2b2
b2-a2k2

所以|PQ|=

(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]

=

2ab2(1+k2)
|b2-a2k2|

=

2ab2
b2-a2

因为|OM|=

1
2
|PF1|,|F2M|=
1
2
|PF2|
|F2M|-|OM|=
1
2
(|PF2|-|PF1|)=a
,|OM|-|MT|=1,

代入上式得|F2M|-|MT|=a+1,

|F2M|-|MT|=|F2T|=

c2-a2
=b,

所以b=a+1.

因为|AB|=2a,|PQ|=

2ab2
b2-a2

λ=

b2
b2-a2
=
(a+1)2
2a+1
=
a2
2a+1
+1,

令t=2a+1,则a=

t-1
2
,t∈[3,5],λ=
1
4
[t+
1
t
-2]+1

因为t+

1
t
在[3,5]为增函数,所以λ∈[
4
3
9
5
]

名词解释
单项选择题