(本小题满分13分)
已知双曲线:(,)的两条渐近线分别为:,:。
(Ⅰ)求双曲线的离心率;
(Ⅱ)如图,为坐标原点,动直线分别交直线,于,两点(,分别在第一、四象限),且的面积恒为。试探究:是否存在总与直线有且只有一个公共点的双曲线?若存在,求出双曲线的方程;若不存在,说明理由。
解法一:
(Ⅰ)因为双曲线的渐近线分别为,,所以,所以,故,从而双曲线的离心率。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,双曲线的方程为。设直线与轴相交于点。当轴时,若直线与双曲线有且只有一个公共点,则,,又因为的面积为,所以,因此,解得,此时双曲线的方程为。
若存在满足条件的双曲线,则的方程只能为。
以下证明:当直线不与轴垂直时,双曲线:也满足条件。
设直线的方程为,依题意,得或,则。记,。由得,同理得。由得,即。由得。因为,所以,又因为,所以,即与双曲线有且只有一个公共点。
因此,存在总与直线有且只有一个公共点的双曲线,且的方程为。
解法二:
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,双曲线的方程为。设直线的方程为,,。依题意得。由得,同理得。设直线与轴相交于点,则。由,得,所以。由得。因为,直线与双曲线有且只有一个公共点当且仅当,即,即,即,所以,因此存在总与直线有且只有一个公共点的双曲线,且的方程为。
解法三:
(Ⅱ)当直线不与轴垂直时,设直线的方程为,,。依题意得或。由得,因为,,所以,又因为的面积为,所以,又易知,所以,化简得。所以,即。由(Ⅰ)得双曲线得方程为,由得,因为,直线与双曲线有且只有一个公共点当且仅当,即,所以,所以双曲线的方程为。
当轴时,由得面积等于可得:,又易知:与双曲线:有且只有一个公共点。
综上所述,存在总与直线有且只有一个公共点的双曲线,且的方程为。
本题主要考查双曲线的方程与性质。
(Ⅰ)根据双曲线的渐近线与双曲线方程中、的关系,求得、的关系,进而求得离心率;
(Ⅱ)通过联立双曲线方程和直线方程,得一元二次方程,根据其判别式求得双曲线方程。