试题与答案

已知双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的右顶点为A,右焦点为F,点O

题型:解答题

题目:

已知双曲线
x2
a2
-
y2
b2
=1(a>0,b>0)
的右顶点为A,右焦点为F,点O为坐标原点,直线l:x=
a2
c
与x轴交于点B,且与一条渐近线交于点C,又
OA
=2
OB
OA
OC
=2
,过点F的直线m与双曲线右支交于点M,N,点P为点M关于x轴的对称点.
(1)求双曲线的方程;
(2)判断B,P,N三点是否共线,并说明理由;
(3)求三角形BMN面积的最小值.

答案:

(1)∵

OA
=2
OB
OA
OC
=2,

a=2×
a2
c
a2
c
=2
,∴a2=4,c=4

∴b2=c2-a2=12

∴双曲线的方程为

x2
4
-
y2
12
=1;

(2)由(1)可知B(1,0),F(4,0),

由题意直线m的斜率不为0,所以设直线m的方程为x=ty+4,代入

x2
4
-
y2
12
=1整理得(3t2-1)y2+24ty+36=0,

设M(x1,y1),N(x2,y2),则P(x1,-y1).

由韦达定理知y1+y2=-

24t
3t2-1
y1y2=
36
3t2-1

所以

BP
=(x1-1,-y1),
BN
=(x2-1,y2).

因为(x1-1)y2-(x2-1)(-y1)=x1y2+x2y1-y1-y2=2ty1y2+3(y1+y2)=2t

36
3t2-1
+3(-
24t
3t2-1
)=0

∴向量

BP
BN
共线,所以B,P,N三点共线.

(3)因为直线m与双曲线右支交于点M,N,所以x1x2=(ty1+4)(ty2+4)>0,得t2

1
3

S△BMN=

1
2
|BF||y1-y2|=
1
2
×3×
(y1+y2)2-4y1y2
=
6
3
3+3t2
1-3t2

令u=1-3t2,则u∈(0,1],S△BMN=

6
3
4-u
u
=6
3
4
u2
-
1
u
=6
3
4(
1
u
-
1
8
)
2
-
1
16

1
u
∈[1,+∞),所以
1
u
=1
,即t=0时,三角形BMN面积的最小值18.

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