证明下列函数图象均为双曲线:
【难度】
【出处】
【标注】
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    解析几何
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    双曲线
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    双曲线的定义
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    双曲线的第一定义
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    双曲线的定义
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    双曲线的焦准定义
  1. 反比例函数 $y=\dfrac mx$($m\ne 0$);
    标注
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      双曲线的第一定义
    答案
    解析
    只需要证明 $m>0$ 的情形.此时实轴顶点坐标为 $\left(-\sqrt m,-\sqrt m\right)$ 和 $\left(\sqrt m,\sqrt m\right)$,于是焦点坐标分别为 $F_1\left(\sqrt {2m},\sqrt {2m}\right)$ 和 $F_2\left(-\sqrt {2m},-\sqrt {2m}\right)$.设 $P\left(x,\dfrac mx\right)$ 是函数 $y=\dfrac mx$ 上任意一点,由对称性,不妨设 $x>0$,从而\[\begin{split}|PF_1|-|PF_2|&=\sqrt{\left(x+\sqrt {2m}\right)^2+\left(\dfrac mx+\sqrt {2m}\right)^2}-\sqrt{\left(x-\sqrt {2m}\right)^2+\left(\dfrac mx-\sqrt {2m}\right)^2}\\
    &=\left|x+\dfrac mx+\sqrt {2m}\right|-\left|x+\dfrac mx-\sqrt {2m}\right|\\
    &=2\sqrt {2m},\end{split}\]于是命题得证.
  2. 对勾函数 $y=ax+\dfrac bx$($ab\neq 0$).
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    答案
    解析
    只需要将方程 $y=ax+\dfrac bx$ 变形为\[\sqrt{(x-x_0)^2+(y-y_0)^2}=e\cdot \dfrac{|Ax+Bx+C|}{\sqrt{A^2+B^2}}\]的形式即可.事实上,原方程即\[\dfrac{xy}a=x^2+\dfrac ba,\]即\[A^2x^2+\dfrac{xy}a+B^2y^2=\left(A^2+1\right)x^2+B^2y^2+\dfrac ba,\]其中 $A,B$ 满足\[\begin{cases}A^2+1=B,\\ 2AB=\dfrac 1a,\end{cases}\]于是\[(Ax+By)^2=B^2\left(x^2+y^2+\dfrac b{aB^2}\right),\]即\[(Ax+By+C)^2=B^2\left(x^2+y^2+\dfrac b{aB^2}\right)+2ACx+2BCy+C^2,\]也即\[(Ax+By+C)^2=B^2\left[\left(x+\dfrac{AC}B^2\right)^2+\left(y+\dfrac CB\right)^2-\dfrac{A^2C^2}{B^4}+\dfrac{b}{aB^2}\right],\]令 $\dfrac{b}{aB^2}=\dfrac{A^2C^2}{B^2}$,这样就得到了\[\sqrt{\left(x+\dfrac{AC}B\right)^2+\left(y+\dfrac CB\right)^2}=\dfrac{\sqrt{A^2+B^2}}{|B|}\cdot \dfrac{|Ax+By+C|}{\sqrt{A^2+B^2}},\]这样就证明了结论.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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