已知雙曲線C:
x2
a2
-
y2
b2
=1(a,b>0)
的一條漸近線方程是y=
1
2
x
,它的一個焦點在拋物線y2=4
5
x
的準線上,點A(x1,y1),B(x2,y2)是雙曲線C右支上相異兩點,且滿足x1+x2=6,D為線段AB的中點,直線AB的斜率為k.
(Ⅰ)求雙曲線C的方程;
(Ⅱ)用k表示點D的坐標;
(Ⅲ)若k>0,AB的中垂線交x軸于點M,直線AB交x軸于點N,求△DMN的面積的取值范圍.
考點:直線與圓錐曲線的綜合問題
專題:圓錐曲線中的最值與范圍問題
分析:(Ⅰ)由題設條件推導出
b
a
=
1
2
a2+b2
=
5
,由此能求出雙曲線C的方程.
(Ⅱ)法一:設直線AB的方程為y=kx+d,k≠±
1
2
,k≠0
,代入方程
x2
4
-y2=1(x≥2)
,得(4k2-1)x2+8kdx+4(d2+1)=0,用根的判別式和韋達定理求出D(3,
3
4k
)
,由此能求出k的取值范圍.
法二:利用點差法求出D(3,
3
4k
)
,由此能求出k的取值范圍.
(Ⅲ)方程y=kx+
3(1-4k2)
4k
中,令y=0,得xN=3-
3
4k2
,由已知條件求出M(
15
4
,0)
,由此能求出△DMN的面積的取值范圍.
解答: 解:(Ⅰ)∵雙曲線C:
x2
a2
-
y2
b2
=1(a,b>0)
的一條漸近線方程是y=
1
2
x
,
它的一個焦點在拋物線y2=4
5
x
的準線上,
b
a
=
1
2
a2+b2
=
5
,
解得a=2,b=1,
∴雙曲線C的方程為
x2
4
-y2=1
.…(3分)
(Ⅱ)解法一:設直線AB的方程為y=kx+d,k≠±
1
2
,k≠0
,
代入方程
x2
4
-y2=1(x≥2)

得(4k2-1)x2+8kdx+4(d2+1)=0,
當△>0時記兩個實數(shù)根為x1,x2,
x1+x2=
8kd
1-4k2
=6,x1x2=
4(d2+1)
4k2-1
>0
,
d=
3(1-4k2)
4k
,
∴AB的方程為y=kx+
3(1-4k2)
4k

把x=3代入得yD=
3
4k
,∴D(3,
3
4k
)
,…(6分)
下求k的取值范圍:法一:由△>0,得d2+1-4k2>0,
9(1-4k2)2
16k2
+1-4k2>0
,
而1-4k2<0,所以
9(1-4k2)
16k2
+1<0
,化簡得|k|>
3
5
10
;…(7分)
法二:在
x2
4
-y2=1
中令x=3,得y2=
5
4
,∴|yD|<
5
2
,
|
3
4k
|<
5
2
,所以|k|>
3
5
10
,
再結合|k|>
1
2
,得|k|>
3
5
10
.…(7分)
(Ⅱ)解法二:
x
2
1
=4
y
2
1
+4, 
x
2
2
=4
y
2
2
+4
,
兩式相減得6(x1-x2)=8yD•(y1-y2),
k=
y1-y2
x1-x2
,∴yD=
3
4k
,∴D(3,
3
4k
)
,…(6分)
下求k的取值范圍:法一:由△>0,得d2+1-4k2>0,
9(1-4k2)2
16k2
+1-4k2>0
,
而1-4k2<0,所以
9(1-4k2)
16k2
+1<0
,化簡得|k|>
3
5
10
;…(7分)
法二:在
x2
4
-y2=1
中令x=3,得y2=
5
4
,∴|yD|<
5
2

|
3
4k
|<
5
2
,所以|k|>
3
5
10
,
再結合|k|>
1
2
,得|k|>
3
5
10
.…(7分)
(Ⅲ)由(Ⅱ)知方程y=kx+
3(1-4k2)
4k
中,
令y=0,得xN=3-
3
4k2
,
設點M的坐標為(m,0),由kMD=-
1
k
,得m=
15
4

M(
15
4
,0)
,∴|MN|=|xM-xN|=
3
4
(1+
1
k2
)
,
S△DMN=
1
2
3
4
(1+
1
k2
)•
3
4k
=
9
32
(1+
1
k2
)
1
k
,…(9分)
∵k>0,∴k>
3
5
10
,
0<
1
k
2
5
3
,∴S△DMN∈(0,
29
5
48
)
.…(11分)
點評:本題考查雙曲線方程的求法,考查點的坐標的求法,考查三角形面積的取值范圍的求法,解題時要熟練掌握圓錐曲線的簡單性質(zhì),注意等價轉化思想的合理運用.
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A、
2
3
B、
4
5
C、
6
5
D、
4
3

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A、
1
6
B、
1
4
C、
1
3
D、
1
2

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(Ⅲ)求證:f(n,m)>
(n-m)(n+1)
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3
y+2=0相切于點P,與x正半軸交于點A,與直線y=
3
x在第一象限的交點為B.點C為圓O上任一點,且滿足
OC
=x
OA
+y
OB
,動點D(x,y)的軌跡記為曲線Γ.
(1)求圓O的方程及曲線Γ的軌跡方程;
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