有人说高考很少出现双曲线问题,是因为双曲线问题太难了。真的是这样的吗?2022年高考数学全国理科乙卷就有这么一道选择题,不仅是关于双曲线的问题,而且同时涉及圆的问题,可以说是双曲线问题和圆的问题的结合,那又会是一种什么样的体验呢?
双曲线C的两个焦点F1, F2, 以C的实轴为直径的圆记为D, 过F1作D的切线与C交于M, N两点, 且cos∠F1NF2=3/5, 则C的离心率为
A. 根号5/2 B. 3/2 C. 根号13/2 D. 根号17/2
这道题如果不把图像的草图画出来,想要直接解决,恐怕非常困难,而画图像,也是这道题的难点之一。因为你很难直接画出比较准确的图像。不过图像只是一个参考,不准确其实对解题的影响也不大。
题目自然不只一种解法,老黄用的是老黄自己的解法。下面可能会出现打字出错的情况,身为高中生,应该有一定的判断能力,千万不要照抄,欢迎指正,但也千万不要只会挑错别字的毛病哦,那些都是跑遍的了。
分析:先列出角F1NF2的余弦公式。如下:
cos∠F1NF2=(F1N^2+F2N^2-F1F2^2)/(2F1N*F2N).
其中F1F2=2c,F1N-F2N=2a,通过配方,可以得到
cos∠F1NF2=(2F1N*F2N+4a^2-4c^2)/(2F1N*F2N)=3/5.
从而解得:F1N·F2N=5(c^2-a^2)=5b^2. 下面运用三角形关于正弦的面积公式,可以求得:
S△F1NF2=F1N·F2N·sin∠F1NF2/2=2b^2, (sin∠F1NF2=4/5)
又F1N-F2N=2a, 结合F1N·F2N=5b^2. 解决这个二元二次方程,可以得到:
F1N=根号(a^2+5b^2)+a=根号(5c^2-4a^2)+a, 再运用一次三角形关于正弦的面积公式,可以得到:
S△F1NF2=F1N·F1F2·sin∠NF1F2/2=2b^2. 其中sin∠NF1F2=a/c,这里的a是圆的半径。其实就是圆心D和切点之间的线段,c是DF1.
代入各线段和sin∠NF1F2的值,可以列得关系式:a根号(5c^2-4a^2)+a^2=2(c^2-a^2).
两边同时除以a^2,就可以得到一个关于离心率e的方程:根号(5e^2-4)+1=2(e^2-1),
解决方程,就得到离心率e=根号13/2. 所以选C. 这里可以不用解方程,直接把四个选项代入方程检验根也可以。
老黄这个方法可以不用画辅助线。老黄在网上看到其他网友的方法,大多需要画至少两条辅助线。那么您有没有更好的方法呢?