如图,已知双曲线S的两条渐近线过坐标原点且与以点A(

,0)为圆心,1为半径的圆相切,双曲线S的一个顶点A′与A关于直线y=x对称,设直线l过点A,且斜率为k.

(1)求双曲线S的方程;
(2)当k=1时,在双曲线S的上支上求点B,使其与直线l的距离为
;
(3)当0≤k<1时,若双曲线S的上支上有且只有一个点B到直线l的距离为
,求斜率k的值及相应的点B的坐标.
思路解析:本题是直线方程、点到直线的距离、圆、双曲线等知识的综合运用.(1)、(2)按条件求解不难.(3)可用数形结合,作一条与l平行且与l相距为

的直线l′,使l′与双曲线S的上支相切,切点即为所求.
解:(1)由已知得双曲线的渐近线为y=±x,因而S为等轴双曲线,顶点A′与A(
,0)关于直线y=x对称.∴A′(0,

),∴所求双曲线S的方程为y
2-x
2=2.
(2)若B(x,
)是双曲线S的上支上到l:y=x-

的距离为

的点,则

=

,解得x=

,y=2,∴点B的坐标为(

,2).
(3)当0≤k<1时,双曲线S的上支在直线l的上方,∴点B在直线l的上方,设直线l′与l:y=k(x-
)平行且距离为

,直线l′在l的上方,双曲线S的上支上有且只有一个点B到直线l的距离为

,等价于直线l′与双曲线S的上支有且只有一个公共点.设l′的方程为y=kx+m,由于l上的点A到l′的距离为

,可知

=

,解得m=

(±

-k).∵直线l′在直线l的上方,∴m=

(

-k).由方程y
2-x
2=2及y=kx+m消去y,得(k
2-1)x
2+2mkx+m
2-2=0.
∵k2≠1,∴Δ=4(m2-2+2k2)=8k(3k-2
).
令Δ=0,∵0≤k<1,解得k=0或k=

.
当k=0时,m=
,解得点B的坐标为(0,

);
当k=

时,m=

,解得点B的坐标为(2

,

).