(14分)(1)团队在 O 点西侧、东侧 20 千米处设有…——2021 高考数学第 19 题答案解析

2021_上海卷 (2021)

2021 ?? 第 19 题 解答题 区分题
2021_上海卷 (2021)

19.(14分)(1)团队在 $O$ 点西侧、东侧 20 千米处设有 $A , B$ 两站点,测量距离发现一点 $P$ 满足 $|P A|-|P B|=20$ 千米,可知 $P$ 在 $A , B$ 为焦点的双曲线上,以 $O$ 点为原点,东侧为 $x$ 轴正半轴,北侧为 $y$ 轴正半轴,建立平面直角坐标系,$P$ 在北偏东 $60^{\circ}$ 处,求双曲线标准方程和 $P$ 点坐标。
(2)团队又在南侧、北侧 15 千米处设有 $C , D$ 两站点,测量距离发现 $|Q A|-|Q B|=30$ 千米,$|Q C|-|Q D|=10$ 千米,求 $|O Q|$(精确到1米)和 $Q$ 点位置(精确到1米, $1^{\circ}$ )
【思路分析】(1)求出 $a, ~ c, ~ b$ 的值即可求得双曲线方程,求出直线 $O P$ 的方程,与双曲线方程联立,即可求得 $P$ 点坐标;
(2)分别求出以 $A , B$ 为焦点,以 $C, ~ D$ 为焦点的双曲线方程,联立即可求得点 $Q$ 的坐标,从而求得 $|O Q|$ ,及 $Q$ 点位置。

完整解析 · 逐步详解

【解析】:(1)由题意可得 $a=10, ~ c=20$ ,所以 $b^{2}=300$ ,
所以双曲线的标准方程为 $\frac{x^{2}}{100}-\frac{y^{2}}{300}=1$ ,
直线 $O P: y=\frac{\sqrt{3}}{3} x$ ,联立双曲线方程,可得 $x=\frac{15 \sqrt{2}}{2}, ~ y=\frac{5 \sqrt{6}}{2}$ ,
即点 $P$ 的坐标为 $\left(\frac{15 \sqrt{2}}{2}, ~ \frac{5 \sqrt{6}}{2}\right)$ .
(2)①$|Q A|-|Q B|=30$ ,则 $a=15, ~ c=20$ ,所以 $b^{2}=175$ ,
双曲线方程为 $\frac{x^{2}}{225}-\frac{y^{2}}{175}=1$ ;
②$|Q C|-|Q D|=10$ ,则 $a=5, ~ c=15$ ,所以 $b^{2}=200$ ,
所以双曲线方程为 $\frac{y^{2}}{25}-\frac{x^{2}}{200}=1$ ,
两双曲线方程联立,得 $Q\left(\sqrt{\frac{14400}{47}}, \sqrt{\frac{2975}{47}}\right)$ ,
所以 $|O Q| \approx 19$ 米,$Q$ 点位置北偏东 $66^{\circ}$ 。
【归纳总结】本题主要考查双曲线方程在实际中的应用,属于中档题.

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