例1 已知椭圆中心在原点,焦点在坐标轴上,焦距为213,另一双曲线与椭圆有公共焦点,且椭圆的长半轴比双曲线的实半轴大4,两曲线的离心率之比为3:7,求两曲线方程.
解:若焦点在x轴上,设所求椭圆及双曲线方程分别为:
x2y2x2y2 ?2?1 (a1?b1?0);2?2?1 (a2,b2?0);2a1b1a2b2离心率分别为e1,e2, 依题意:a1-a2=4且e1:e2=
c1c23:?, a1a27又c1=c2=13, ∴a1=7,a2=3.
2222故b12?a1?c12?36,b2?c2?a2?4.
∴所求椭圆与双曲线方程分别为:
x2y2x2y2??1或??1. 493694当焦点在y轴上时,可得两曲线方程为
y2x2y2x2??1或??1. 493694例2 直线y-ax-1=0和双曲线3x2-y2=1相交于A、B两点,a为何值时,以AB为直径的圆经过原点.
解:如图所示,若以AB为直径的圆经过原点,则有OA⊥OB,设A(x1、y1)、B(x2、y2),则
y2y1???1 x2x1即x1·x2+y1y2=0 ①
把y=ax+1代入3x2-y2=1得3x2-(ax+1)2=1
化简得 (3-a2)x2-2ax-2=0 ② ∴x1+x2=
2a2, ,x·x=-12
3?a23?a2则y1y2=(ax1+1)(ax2+1)=a2x1x2+a(x1+x2)+1
2=a?22a?a??1?1 22a?33?a2+1=0
3?a2把y1y2=1代入①得x1x2+1=0,即?∴a=±1,再由②,若方程有解,Δ>0, 则4a2+4×2(3-a2)>0 解得a?6,即a=±1成立.
—1—
∴当a=±1时,以AB为直径的圆各过原点.
x2y22例3 在双曲线2?2?1(a>0,b>0)的两条渐近线上分别取A、B两点,使OA?OB?c,其中c
ab是半焦距,O是中心,求AB中点P的轨迹方程.
解:设A(x1,
bbx1),B(x2,-x2),P(x,y). aa由中点坐标公式得 x1+x2=2x,
b(x1-x2)=2y a4a2y22ay2
. ∴x1-x2=,4x1x2=4x-2bbc22c222又∵OA?2x1,OB?2x2,
aa2c422∴c=OA?OB?4x1x2
a4
22∴x1x2=±a2
4a2y2. ∴±4a=4x-2b2
2
x2y2整理得 2?2??1即为所求轨迹方程.
ab说明:此题利用点在渐近线上特点,可以简化假设点的坐标,减少解题层次.
例4 已知双曲线c的实半轴长与虚半轴长的乘积等于3,c的两个焦点为F1、F2,直线l过F2点,
且与直线F1F2的夹角为φ,tanφ=
21,l与F1F2线段的垂直平分线的交点是P,线段PF2与双曲线的交点2为Q,且PQ:QF2?2,求此双曲线的方程.
说明:此题意在增强学生建立坐标系的意识,并进一步熟悉双曲线的几何性质及待定系数法. 解:如图,以F1F2所在的直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立坐标系
x2y2设双曲线方程为2?2?1 (a>0,b>0)
abF1(-c,0),F2(c,0) ∴PF2:y=
21(x-c). 2 —2—
∴P(0,-
21c) 2又∵
PQ?2由定比分点公式得 QF2x2y24c221c22c21?1 Q(,?c)代入2?2?1中有2?236ab9a∵c2=a2+b2
∴16(b)4?4(baa)2?21?0.
∴
ba?3,又∵ab=3 ∴a2=1,b2=3
∴双曲线方程为x2
-y23?1. 36b—3—