专题地图 › 双曲线
2025 年广州预赛
过焦点弦与三角形外接圆
F3填空题双曲线
已知双曲线
C:x2−3y2=1
的左、右焦点分别为 F1,F2,过 F2 的直线 l 与 C 的右支交于 A,B 两点。若 △AF1B 的外接圆被 x 轴截得的弦长为 7,则 ∣AB∣=。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:8
解析
思路
外接圆同时经过 F1,A,B,而 F2 分别位于直线 AB 和 x 轴上,适合用 F2 对该圆的幂确定过焦点弦两交点的有向距离积,再由直线参数和韦达定理求弦长。
解答
双曲线的焦点为
F1=(−2,0),F2=(2,0).
设外接圆与 x 轴的另一个交点为 T。因 ∣F1T∣=7,点 T 的横坐标为 5 或 −9。
直线 l 与右支有两个交点时,F2 位于弦 AB 的内部,故 F2 对圆的有向幂为负。因此 T=(5,0),并且
F2A⋅F2B=F2F1⋅F2T=(−4)⋅3=−12.
取 l 的单位方向向量为 (cosθ,sinθ),把线上点写为
(x,y)=(2+scosθ,ssinθ).
代入双曲线方程,得到
34cos2θ−1s2+4cosθs+3=0.
其两根 s1,s2 对应 A,B。由韦达定理和 s1s2=−12,
(4cos2θ−1)/33=−12,
所以 cos2θ=161。同时
s1+s2=−(4cos2θ−1)/34cosθ=16cosθ.
由于 s1,s2 异号,
∣AB∣2=(s2−s1)2=(s1+s2)2−4s1s2=256cos2θ+48=64.
故 ∣AB∣=8。
复核
若 T=(−9,0),则 F2 的圆幂为 44>0,与 F2 位于弦 AB 内部矛盾。所得二次方程首项系数为 −41,两根之积确为 −12,符号一致。
方法总结
“过焦点弦”和“经过另一焦点的圆”同时出现时,可先用圆幂获得弦参数根的乘积,再把直线参数代入二次曲线,用韦达定理恢复弦长。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
需识别焦点 F2 对外接圆的幂可由给定轴上弦求得,从而控制焦点弦有向两段之积;随后直线参数化和韦达求弦长有成熟路线。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:圆幂与根轴、韦达定理:根的整体关系
专题卡:焦半径与三角形几何、焦点弦的根和、根积与分支