(12分)已知斜率为1的直线 与双曲线 C: x^ 2 a…——2010 高考数学第 21 题答案解析

2010_旧全国 II 卷 (2010·理)

2010 全国 第 21 题 解答题 区分题
2010_旧全国 II 卷 (2010·理)

21.(12分)已知斜率为1的直线 $\mid$ 与双曲线 $C: \frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}}=1(a>0, b>0)$ 相交于B、 D 两点,且 BD 的中点为 $\mathrm{M}(1,3)$ .
(I)求C的离心率;
(II)设C的右顶点为A,右焦点为F,$|\mathrm{DF}| \bullet|\mathrm{BF}|=17$ ,证明:过A、B、D三点的圆与 x 轴相切.

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【考点】J9:直线与圆的位置关系; KC :双曲线的性质; KH :直线与圆锥曲线的综合。

【专题】11:计算题;14:证明题;16:压轴题.
【分析】( I )由直线过点( 1,3 )及斜率可得直线方程,直线与双曲线交于 BD两点的中点为 $(1,3)$ ,可利用直线与双曲线消元后根据中点坐标公式找出 $a$ ,$b$ 的关系式即求得离心率.
(II)利用离心率将条件 $|F A||F B|=17$ ,用含 $a$ 的代数式表示,即可求得 $a$ ,则 $A$点坐标可得( 1,0 ),由于 $A$ 在 $x$ 轴上所以,只要证明 $2 A M=B D$ 即证得.

【解答】解:(I)由题设知,I的方程为:$y=x+2$ ,代入C的方程,并化简,得 $\left(b^{2}-a^{2}\right) x^{2}-4 a^{2} x-a^{2} b^{2}-4 a^{2}=0$ ,

设 $B\left(x_{1}, y_{1}\right), D\left(x_{2}, y_{2}\right)$ ,则 $x_{1}+x_{2}=\frac{4 a^{2}}{b^{2}-a^{2}}, x_{1} x_{2}=-\frac{4 a^{2}+a^{2} b^{2}}{b^{2}-a^{2}}$ ,

由 $M(1,3)$ 为 $B D$ 的中点知 $\frac{x_{1}+x_{2}}{2}=1$ .
故 $\frac{1}{2} \times \frac{4 a^{2}}{b^{2}-a^{2}}=1$ ,即 $b^{2}=3 a^{2}$ ,

故 $c=\sqrt{a^{2}+b^{2}}=2 a$ ,
$\therefore$ C的离心率 $\mathrm{e}=\frac{\mathrm{c}}{\mathrm{a}}=2$ .
(II)由①②知, C 的方程为: $3 \mathrm{x}^{2}-\mathrm{y}^{2}=3 \mathrm{a}^{2}, \mathrm{~A}(\mathrm{a}, 0), \mathrm{F}(2 \mathrm{a}, 0)$ , $x_{1}+x_{2}=2, \quad x_{1} x_{2}=-\frac{4+3 a^{2}}{2}$.
故不妨设 $x_{1} \leq-a, ~ x_{2} \geq a$ ,

$$ |B F|=\sqrt{\left(x_{1}-2 a\right)^{2}+y_{1}^{2}}=a-2 x_{1}, \quad|F D|=\sqrt{\left(x_{2}-2 a\right)^{2}+y_{2}^{2}}=2 x_{2}-a $$

$|B F| \cdot|F D|=\left(a-2 x_{1}\right) \quad\left(2 x_{2}-a\right)=-4 x_{1} x_{2}+2 a\left(x_{1}+x_{2}\right)-a^{2}=5 a^{2}+4 a+8$.
又 $|B F| \cdot|F D|=17$ ,故 $5 a^{2}+4 a+8=17$ .
解得 $a=1$ ,或 $a=-\frac{9}{5}$(舍去),
故 $|B D|=\sqrt{2}\left|x_{1}-x_{2}\right|=\sqrt{2} \sqrt{\left(x_{1}+x_{2}\right)^{2}-4 x_{1} x_{2}}=6$ ,
连接 $M A$ ,则由 $A(1,0), M(1,3)$ 知 $|M A|=3$ ,
从而 $M A=M B=M D$ ,且 $M A \perp x$ 轴,
因此以 $M$ 为圆心,$M A$ 为半径的圆经过 $A , B , D$ 三点,且在点 $A$ 处与 $x$ 轴相切,所以过 $A , B , D$ 三点的圆与 $x$ 轴相切.

【点评】本题考查了圆锥曲线、直线与圆的知识,考查学生运用所学知识解决问题的能力.

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