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(本小题满分13分)已知双曲线 G 的中心在原点,它的渐近线与圆 x 2 + y 2 -10 x +20=0相切.过点

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/07/03 14:14:32
(本小题满分13分)
已知双曲线 G 的中心在原点,它的渐近线与圆 x 2 y 2 -10 x +20=0相切.过点 P (-4,0)作斜率为的直线 l ,使得 l G 交于 A B 两点,和 y 轴交于点 C ,并且点 P 在线段 AB 上,又满足| PA |·| PB |=| PC | 2 .
(1)求双曲线 G 的渐近线的方程;
(2)求双曲线 G 的方程;
(3)椭圆 S 的中心在原点,它的短轴是 G 的实轴.如果 S 中垂直于 l 的平行弦的中点的轨迹恰好是 G 的渐近线截在 S 内的部分,求椭圆 S 的方程.
(1)设双曲线 G 的渐近线的方程为 y = kx ,
则由渐近线与圆 x 2 + y 2 -10 x +20=0相切可得=,
所以 k =±,即双曲线 G 的渐近线的方程为 y =± x .(3分)
(2)由(1)可设双曲线 G 的方程为 x 2 -4 y 2 = m ,
把直线 l 的方程 y =( x +4)代入双曲线方程,
整理得3 x 2 -8 x -16-4 m =0,
则 x A + x B , x A x B =-.(*)
∵| PA |·| PB |=| PC | 2 , P 、 A 、 B 、 C 共线且 P 在线段 AB 上,
∴( x P - x A )( x B - x P )=( x P - x C ) 2 ,即( x B +4)(-4- x A )=16,
整理得4( x A + x B )+ x A x B +32=0.
将(*)代入上式得 m =28,
∴双曲线的方程为-=1.(8分)
(3)由题可设椭圆 S 的方程为+=1( a >2),
设垂直于 l 的平行弦的两端点分别为 M ( x 1 , y 1 ), N ( x 2 , y 2 ), MN 的中点为 P ( x 0 , y 0 ),
则+=1,+=1,
两式作差得+=0.
由于=-4, x 1 + x 2 =2 x 0 , y 1 + y 2 =2 y 0
所以-=0,
所以,垂直于 l 的平行弦中点的轨迹为直线-=0截在椭圆 S 内的部分.
又由已知,这个轨迹恰好是 G 的渐近线截在 S 内的部分,所以=,即 a 2 =56,
故椭圆 S 的方程为+=1.(13分)