Question

設(shè)雙曲線C：

x2

a2

-

y2

b2

=1(a＞0，b＞0)，點A、B分別為雙曲線C實軸的左端點和虛軸的上端點，點F₁、F₂分別為雙曲線C的左、右焦點，點M、N是雙曲線C的右支上不同兩點，點Q為線段MN的中點．已知在雙曲線C上存在一點P，使得

PA

+

PB

+

PF2

=(

3

-3)

OP

．
（Ⅰ）求雙曲線C的離心率；
（Ⅱ）設(shè)a為正常數(shù)，若點Q在直線y=2x上，求直線MN在y軸上的截距的取值范圍．

Answer 1

分析：（Ⅰ）由題設(shè)知c=

a2+b2

．

OA

+

OB

+

OF2

=

3

OP

．設(shè)點P（x₀，y₀）

(c-a)2

3a2

-

b2

3b2

=1，則有x0=

1

3

(c-a)，y0=

b

3

．由此推導(dǎo)出c=3a，可得離心率；
（Ⅱ）由題意知c=3a，則b²=c²-a²=8a²．若MN⊥x軸，則Q在x軸上，不合題意．設(shè)直線MN的方程為y=kx+m，代入

x2

a2

-

y2

8a2

=1，得8x²-（kx+m）²=8a²，即（8-k²）x²-2kmx-m²-8a²=0．若k²=8，則MN與雙曲線C的漸近線平行，不合題意．設(shè)點M（x₁，y₁），N（x₂，y₂），Q（x₀，y₀），由根與系數(shù)的關(guān)系能夠推導(dǎo)出直線MN在y軸上的截距的取值范圍．

解答：解：（Ⅰ）由題設(shè)，點A（-a，0），B（0，b），F(xiàn)₁（-c，0），F(xiàn)₂（c，0），其中c=

a2+b2

．（1分）
因為

PA

+

PB

+

PF2

=(

3

-3)

OP

，則

OA

+

OB

+

OF2

=

3

OP

．
設(shè)點P（x₀，y₀）

(c-a)2

3a2

-

b2

3b2

=1
，則(-a+c，b)=

3

(x0，y0)，所以x0=

1

3

(c-a)，y0=

b

3

．（3分）
因為點P在雙曲線

x2

a2

-

y2

b2

=1上，所以，即（c-a）²=4a²．（4分）
因為c＞a，所以c-a=2a，即c=3a，故離心率e=

c

a

=3．（6分）
（Ⅱ）由（Ⅰ）知c=3a，則b²=c²-a²=8a²．（7分）
若MN⊥x軸，則Q在x軸上，不合題意．
設(shè)直線MN的方程為y=kx+m，代入

x2

a2

-

y2

8a2

=1，得8x²-（kx+m）²=8a²，即（8-k²）x²-2kmx-m²-8a²=0．（*）（9分）
若k²=8，則MN與雙曲線C的漸近線平行，不合題意．
設(shè)點M（x₁，y₁），N（x₂，y₂），Q（x₀，y₀），則x1+x2=

2km

8-k2

，x0=

x1+x2

2

=

km

8-k2

，y0=kx0+m=

8m

8-k2

．（10分）
若點Q在直線y=2x上，則

8m

8-k2

=

2km

8-k2

．
因為點M、N在雙曲線的右支上，所以m≠0，從而k=4．（11分）
此時，方程（*）可化為8x²+8mx+m²+8a²=0．
由△=8²m²-4×8（m²+8a²）＞0，得m²＞8a²．（12分）
又M、N在雙曲線C的右支上，則x₁+x₂=-m＞0，所以m＜-2

2

a．
故直線MN在y軸上的截距的取值范圍是(-∞，-2

2

a)．（13分）

點評：本題考查直線和圓錐曲線的位置關(guān)系，解題時要注意公式的靈活運用．