题目
Problem
A hyperbola H has equation
a2x2−5y2=1
where a is a positive constant
The line with equation x=34 is a directrix of H
(a) Write down an equation of the other directrix.
(b) Determine
(i) the value of a
(ii) the coordinates of each of the foci of H
(6)
题目中文翻译
双曲线 H 的方程为
a2x2−5y2=1
其中 a 为正实数。
直线 x=34 是 H 的一条准线。
(a) 写出另一条准线的方程。
(b) 求
(i) a 的值
(ii) H 的两个焦点坐标
解答
(a)
解法一
思路
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这条双曲线关于 y 轴对称,因此两条准线也关于 y 轴对称。已知一条为 x=34,另一条只需改变常数的符号。
答题过程
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The other directrix is
x=−34.
(b)
解法一:先求 a
思路
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横轴双曲线的准线为 x=±ea,同时满足 b2=a2(e2−1)。由已知准线把 e 表示成 a,代入第二个关系,解关于 a2 的二次方程;再由 c=ae 求焦点。
答题过程
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For the hyperbola,
ea=34,
so
e=43a.
Also, since b2=5,
b2=a2(e2−1).
Therefore,
5=9a4−16a2−80=(9a2+20)(a2−4)=a2(169a2−1),0,0.
Since a is positive, a2=4 and hence
a=2.
Now
e=43a=23,
so the focal distance is
c=ae=2⋅23=3.
Thus the foci are
(3,0) and (−3,0).
解法二:先求焦距 c
思路
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令焦点为 (±c,0)。利用 e=ac,可把准线距离写成 ea=ca2;再结合 c2=a2+b2,直接建立只含 c 的方程。先求焦点后,再反求 a。
答题过程
展开
Let the foci be (±c,0). Since e=c/a,
ea=ca2=34.
Hence
a2=34c.
Also,
c2=a2+b2=a2+5.
Substituting for a2,
c2=3c2−4c−15=(3c+5)(c−3)=34c+5,0,0.
Since c is a distance, c>0, so c=3. Therefore, the foci are
(3,0) and (−3,0).
Finally,
a2=34c=4.
As a>0,
a=2.