Bài tập Hypebol có đáp án

a) Nếu điểm M(x₀; y₀) thuộc hypebol thì ta có: $\frac{x_0^2}{a^2}-\frac{y_0^2}{b^2}=1.$

Ta có: $\frac{x_0^2}{a^2}-\frac{{\left(-y_0\right)}^2}{b^2}=\frac{{\left(-x_0\right)}^2}{a^2}-\frac{y_0^2}{b^2}=\frac{{\left(-x_0\right)}^2}{a^2}-\frac{{\left(-y_0\right)}^2}{b^2}=\frac{x_0^2}{a^2}-\frac{y_0^2}{b^2}=1$ nên các điểm có toạ độ (x₀; –y₀), (–x₀; y₀), (–x₀; –y₀) cũng thuộc elip.

b)

+) Gọi A là giao điểm của hypebol với trục hoành.

Vì A thuộc trục Ox nên toạ độ của A có dạng (x_A; 0)

Mà A thuộc hypebol nên $\frac{x_{{}_A}^2}{a^2}-\frac{0^2}{b^2}=1\Rightarrow x_A^2=a^2\Rightarrow \left[\begin{array}{l}{x}_A=a\\ x_A=-a\end{array}\right..$

Do đó hypebol cắt trục Ox tại hai điểm A₁(–a; 0) và A₂(a; 0).

+) Giả sử hypebol cắt trục tung tại B.

Vì B thuộc trục Oy nên toạ độ của B có dạng (0; y_B).

Mà B thuộc hypebol nên $\frac{0^2}{a^2}-\frac{y_{{}_B}^2}{b^2}=1\Rightarrow -\frac{y_{{}_B}^2}{b^2}=1$ (vô lí).

Vậy hypebol không cắt trục tung.

c) M(x₀; y₀) thuộc hypebol nên ta có: $\frac{x_0^2}{a^2}-\frac{y_0^2}{b^2}=1.$

Vì $\frac{y_0^2}{b^2}\ge 0$ nên $\frac{x_0^2}{a^2}\le 1\Rightarrow x_0^2\le a^2\Rightarrow \left|x_0\right|\le a.$

a) Có a2 = 64, b2 = 36

$\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}a=\mathrm{8,}b=6\\ c=\sqrt{a^2+b^2}=\sqrt{64+36}=10\end{array}\right..$

Do đó, tiêu cự của hypebol là 2c = 20, độ dài trục thực là 2a = 16, độ dài trục ảo là 2b = 12.

b) Các đỉnh của hypebol là A1(–8; 0), A2(8; 0).

Hai đường tiệm cận của hypebol là $y=-\frac{b}{a}x=-\frac{6}{8}x=-\frac{3}{4}x$và $y=\frac{b}{a}x=\frac{6}{8}x=\frac{3}{4}x.$

Hypebol có độ dài trục thực bằng 6, độ dài trục ảo bằng 6$\sqrt{3}\Rightarrow$ 2a = 6, 2b = 6$\sqrt{3}$

$\Rightarrow$ a = 3, b = 3$\sqrt{3}\Rightarrow c=\sqrt{a^2+b^2}=\sqrt{3^2+{\left(3\sqrt{3}\right)}^2}=6.$

Theo công thức bán kính qua tiêu ta có:

MF₁ $=\left|a+\frac{c}{a}x\right|=\left|3+\frac{6}{3}.9\right|=21.$

MF₂ $=\left|a-\frac{c}{a}x\right|=\left|3-\frac{6}{3}.9\right|=15.$

Có a² = 1, b² = 3 $\Rightarrow a=\mathrm{1,}b=\sqrt{3}\Rightarrow c=\sqrt{a^2+b^2}=2.$

Gọi (x; y) là toạ độ của M.

Theo công thức bán kính qua tiêu ta có: MF₂ $=\left|a-\frac{c}{a}x\right|=\left|1-\frac{2}{1}.x\right|=\left|1-2x\right|.$

Nếu M thuộc nhánh bên trái thì x ≤ –a = –1. Khi đó 1 – 2x ≥ 1 – 2(–1) = 3.

Suy ra MF₂ = |1 – 2x| ≥ 3.

Nếu M thuộc nhánh bên phải thì x ≥ a = 1. Khi đó 1 – 2x ≤ 1 – 2.1 = –1.

Suy ra MF₂ = |1 – 2x| ≥ 1.

Vậy MF₂ nhỏ nhất bằng 1 khi x = 1.

Khi đó MF₁ $=\left|a+\frac{c}{a}x\right|=\left|1+\frac{2}{1}.1\right|=3.$

+) Viết lại phương trình đường thẳng Δ1 ở dạng: $x+0y+\frac{a^2}{c}=0.$ Với mỗi điểm M(x; y) thuộc elip, ta có: $d\left(M,{\Delta }_1\right)=\frac{\left|x+0y+\frac{a^2}{c}\right|}{\sqrt{1^2+0^2}}=\left|x+\frac{a^2}{c}\right|.$

suy ra $\frac{M{F}_1}{d\left(M,{\Delta }_1\right)}=\frac{\left|a+\frac{c}{a}x\right|}{\left|x+\frac{a^2}{c}\right|}=\frac{\left|\frac{a^2+cx}{a}\right|}{\left|\frac{xc+a^2}{c}\right|}=\left|\frac{c}{a}\right|=\frac{c}{a}.$

+) Viết lại phương trình đường thẳng Δ2 ở dạng: $x+0y-\frac{a^2}{c}=0.$ Với mỗi điểm M(x; y) thuộc elip, ta có: $d\left(M,{\Delta }_2\right)=\frac{\left|x+0y-\frac{a^2}{c}\right|}{\sqrt{1^2+0^2}}=\left|x-\frac{a^2}{c}\right|.$

suy ra $\frac{M{F}_2}{d\left(M,{\Delta }_2\right)}=\frac{\left|a-\frac{c}{a}x\right|}{\left|x-\frac{a^2}{c}\right|}=\frac{\left|\frac{a^2-cx}{a}\right|}{\left|\frac{xc-a^2}{c}\right|}=\left|\frac{c}{a}\right|=\frac{c}{a}.$

Chọn hệ trục toạ độ sao cho tâm Mặt Trời trùng với tiêu điểm F₁ của hypebol.

Gọi phương trình chính tắc của hypebol là $\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1$ (a > 0, b > 0).

Theo đề bài, ta có:

– Khoảng cách gần nhất từ sao chổi này đến tâm Mặt Trời là 3.10⁸ km $\Rightarrow$ c – a = 3.

– Tâm sai của quỹ đạo hypebol là 3,6

$\Rightarrow$ $\frac{c}{a}=\mathrm{3,6}\Rightarrow \frac{a+3}{3}=\mathrm{3,6}\Rightarrow$ a = 7,8 $\Rightarrow$ a² = 60,84

$\Rightarrow$ c = 10,8 $\Rightarrow$ b² = c² – a² = 10,8² – 7,8² = 55,8.

Vậy phương trình chính tắc của hypebol đã cho là $\frac{x^2}{\mathrm{60,84}}-\frac{y^2}{\mathrm{55,8}}=1.$

Có a2 = 9, b2 = 4 $\Rightarrow$ a = 3, b = 2, c = $\sqrt{a^2+b^2}=\sqrt{9+4}=\sqrt{13}.$

Toạ độ các đỉnh của hypebol là A1(–3; 0), A2(3; 0).

Độ dài trục thực là 2a = 6, độ dài trục ảo là 2b = 4.

Tâm sai e = $\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{13}}{3}.$

Phương trình các đường chuẩn của hypebol là: ${\Delta }_1:x=-\frac{a^2}{c}\iff x=-\frac{9}{\sqrt{13}},$ ${\Delta }_2:x=\frac{a^2}{c}\iff x=\frac{9}{\sqrt{13}}.$

Có a2 = 9, b2 = 7 $\Rightarrow a=\mathrm{3,}c=\sqrt{a^2+b^2}=\sqrt{9+7}=4.$

Độ dài các bán kính qua tiêu của M là:

$M{F}_1=\left|a+\frac{c}{a}x\right|=\left|3+\frac{4}{3}.12\right|=19.$

$M{F}_2=\left|a-\frac{c}{a}x\right|=\left|3-\frac{4}{3}.12\right|=13.$

Xét hypebol có phương trình chính tắc là $\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1$ (a > 0, b > 0).

Hai đường tiệm cận của hypebol là: d1 : $y=-\frac{b}{a}x$ hay bx + ay = 0 và d2 : $y=\frac{b}{a}x$ hay bx – ay = 0.

Xét điểm M(x; y) bất kì thuộc hypebol. Ta có:

d(M, d1) = $\frac{\left|bx+ay\right|}{\sqrt{b^2+a^2}}$, d(M, d2) = $\frac{\left|bx-ay\right|}{\sqrt{b^2+a^2}}$.

$\Rightarrow$ d(M, d1).d(M, d2) = $\frac{\left|bx+ay\right|}{\sqrt{b^2+a^2}}.\frac{\left|bx-ay\right|}{\sqrt{b^2+a^2}}=\frac{\left|{\left(bx\right)}^2-{\left(ay\right)}^2\right|}{a^2+b^2}$ (*).

Mặt khác, vì M(x; y) thuộc hypebol nên $\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1\Rightarrow \frac{x^2{b}^2-a^2{y}^2}{a^2{b}^2}=1$

$\Rightarrow {\left(bx\right)}^2-{\left(ay\right)}^2=a^2{b}^2$

Thay vào (*) ta được: d(M, d1).d(M, d2) = $\frac{\left|a^2{b}^2\right|}{a^2+b^2}=\frac{a^2{b}^2}{a^2+b^2}$ (không đổi).

Vậy tích các khoảng cách từ một điểm bất kì thuộc hypebol đến hai đường tiệm cận của nó là một số không đổi.

Gọi vận tốc phát tín hiệu là v (theo đề bài v = 292000 km/s);

tA, tB, tC, tD lần lượt là thời gian để tàu nhận được tín hiệu từ các trạm A, B, C, D;

M là vị trí của tàu thuỷ.

a) Hiệu các khoảng cách từ tàu đến các trạm B, C là:

MB – MC = v.tB – v.tC = v(tB – tC) = 292000 . 0,0005 = 146 (km).

b) Hiệu các khoảng cách từ tàu đến các trạm A, D là:

MA – MD = v.tD – v.tA = v(tD – tA) = 292000 . 0,001 = 292 (km).

c)

+) Gọi phương trình chính tắc của hypebol (H1) nhận B, C làm tiêu điểm là $\frac{x^2}{a_1^2}-\frac{y^2}{b_1^2}=1$ (a1 > 0, b1 > 0).

Vì MB – MC = 146 nên 2a1 = 146 $\Rightarrow$ a1 = 73 $\Rightarrow$ $a_1^2$ = 5329.

Ta thấy B(–100; 0) và C(100; 0) là hai tiêu điểm của hypebol nên c1 = 100

 $\Rightarrow b_1^2=c_1^2-a_1^2$ = 1002 – 732 = 4671.

Vậy phương trình chính tắc của hypebol (H1) là $\frac{x^2}{5329}-\frac{y^2}{4671}=1.$

+) Gọi phương trình chính tắc của hypebol (H2) nhận A, D làm tiêu điểm là $\frac{x^2}{a_2^2}-\frac{y^2}{b_2^2}=1$ (a2 > 0, b2 > 0).

Vì MA – MD = 29,2 nên 2a2 = 292 $\Rightarrow$ a2 = 146 $\Rightarrow$ $a_1^2$ = 21316.

Ta thấy A(–300; 0) và D(300; 0) là hai tiêu điểm của hypebol nên c2 = 300

 $\Rightarrow b_2^2=c_2^2-a_2^2$ = 3002 – 1462 = 68684.

Vậy phương trình chính tắc của hypebol (H2) là $\frac{x^2}{21316}-\frac{y^2}{68684}=1.$

Gọi toạ độ của M là (x; y). Vì M thuộc cả (H1) và (H2) nên ta có:

$\left\{\begin{array}{l}\frac{x^2}{5329}-\frac{y^2}{4671}=1\\ \frac{x^2}{21316}-\frac{y^2}{68684}=1\end{array}\right.\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}{x}^2=\frac{341125277}{12500}\\ y^2=\frac{240617223}{12500}\end{array}\right.\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}x\approx 165\\ y\approx 139\end{array}\right.$ (vì theo hình vẽ x, y > 0)

d) MB = $\sqrt{{\left[165-\left(-100\right)\right]}^2+{\left(139-0\right)}^2}$≈ 299 (km);

MC = $\sqrt{{\left(165-100\right)}^2+{\left(139-0\right)}^2}$≈ 153 (km).