(本小题满分12分)
如图,已知曲线,曲线,是平面上一点,若存在过点的直线与、都有公共点,则称为“型点”。
(1)在正确证明的左焦点是“型点”时,要使用一条过该焦点的直线,试写出一条这样的直线的方程(不要求验证);
(2)设直线与有公共点,求证,进而证明原点不是“型点”;
(3)求证:圆内的点都不是“型点”。
(1)的左焦点为,过的直线与交于,与交于,故的左焦点为“型点”,且直线可以为;
(2)直线与有交点,则,若方程组有解,则必须;直线与有交点,则,若方程组有解,则必须,故直线至多与曲线和中的一条有交点,即原点不是“型点”。
(3)显然过圆内一点的直线若与曲线有交点,则斜率必存在;根据对称性,不妨设直线斜率存在且与曲线交于点(),则:,直线与圆内部有交点,故,化简得, ①;若直线与曲线有交点,则,,化简得: ②。由①②得,,但此时,因为,,,即①式不成立;当时,①式也不成立。
综上,直线若与圆内有交点,则不可能同时与曲线和有交点,即圆内的点都不是“型点” 。
本题主要考查直线与双曲线相交问题。
(1)了解型点可知,过焦点垂直轴的直线就满足条件。
(2)首先利用直线与直线有交点,联立直线方程,可以解得斜率的取值范围。然后利用双曲线的几何性质,比较直线斜率与渐近线的斜率大小,得到直线与双曲线没有交点的结论,得证。
(3)设圆内一点的直线方程的斜率为,利用直线分别与两个曲线的方程联立,利用两个方程组均有解在上,求斜率的取值范围,若取值范围为空集,则结论得证。