(本小题满分14分)
已知双曲线:
和圆
:
(其中原点
为圆心),过双曲线上一点
引圆
的两条切线,切点分别为
、
.
(1)若双曲线上存在点
,使得
,求双曲线离心率
的取值范围;
(2)求直线的方程;
(3)求三角形面积的最大值.
(本小题满分14分)
已知双曲线:
和圆
:
(其中原点
为圆心),过双曲线上一点
引圆
的两条切线,切点分别为
、
.
(1)若双曲线上存在点
,使得
,求双曲线离心率
的取值范围;
(2)求直线的方程;
(3)求三角形面积的最大值.
(本小题满分14分)
(本小题主要考查圆、双曲线、直线方程和不等式等基础知识,考查运算求解能力和推理论证能力,以及分类讨论思想与创新意识等.)
解:(1)因为,所以
,所以
.……1分
由及圆的性质,可知四边形
是正方形,所以
.
因为,所以
,所以
.3分
故双曲线离心率的取值范围为
.………………………………4分
(2)方法1:因为,
所以以点为圆心,
为半径的圆
的方程为
.………5分
因为圆与圆
两圆的公共弦所在的直线即为直线
,…………………6分
所以联立方程组…………………………7分
消去,
,即得直线
的方程为
.………………………8分
方法2:设,已知点
,
则,
.
因为,所以
,即
.………………5分
整理得.
因为,所以
.…………………………………6分
因为,
,根据平面几何知识可知,
.
因为,所以
.……………………………………………7分
所以直线方程为
.
即.
所以直线的方程为
.……………………………………8分
方法3:设,已知点
,
则,
.
因为,所以
,即
.…………………5分
整理得
.
因为,所以
.……6分
这说明点在直线
上. …………7分
同理点也在直线
上.
所以就是直线
的方程. ……8分
(3)由(2)知,直线的方程为
,
所以点到直线
的距离为
.
因为,
所以三角形的面积
.…………………10分
以下给出求三角形的面积
的三种方法:
方法1:因为点在双曲线
上,
所以,即
.
设,
所以.…………………………………………………………………11分
因为,
所以当时,
,当
时,
.
所以在
上单调递增,在
上单调递减.…………………12分
当,即
时,
,………………13分
当,即
时,
.
综上可知,当时,
;当
时,
.………14分
方法2:设,则
.……………………11分
因为点在双曲线
上,即
,即
.
所以.
令,则
.
所以当时,
,当
时,
.
所以在
上单调递减,在
上单调递增.……………12分
当,即
时,
,……………13分
当,即
时,
.
综上可知,当时,
;当
时,
.………14分
方法3:设,则
.………………11分
因为点在双曲线
上,即
,即
.
所以.
令,
所以在
上单调递增,在
上单调递减.………………12分
因为,所以
,
当,即
时,
,此时
.
………13分
当,即
时,
,此时
.
综上可知,当时,
;当
时,
.……