1. 求出垂足 $M$ 的坐标
设双曲线的右焦点为 F(c,0),其中一条渐近线方程为 y=abx 即 bx−ay=0。
过 F 作渐近线 y=abx 的垂线 FM,由于两直线垂直其斜率之积为 −1,故直线 FM 的斜率为 −ba。
所以直线 FM 的方程为:y−0=−ba(x−c),即 ax+by−ac=0。
联立渐近线与垂线方程:
⎩⎨⎧y=abxax+by−ac=0
解得交点(垂足) M 的坐标为 M\left(\dfrac{a^2}{c}, \dfrac{ab}{c}
ight)。
2. 利用中点公式求出线段 $FM$ 的中点 $A$ 的坐标
已知 F(c,0),且 M\left(\dfrac{a^2}{c}, \dfrac{ab}{c}
ight)。
根据线段中点坐标公式,中点 A(xA,yA) 的坐标为:
xA=2c+ca2=2ca2+c2
yA=20+cab=2cab
所以 A\left(\dfrac{a^2 + c^2}{2c}, \dfrac{ab}{2c}
ight)。
3. 将 $A$ 的坐标代入双曲线方程,化简得到 $a, c$ 的关系式
因为中点 A 在双曲线上,将其坐标代入双曲线方程 a2x2−b2y2=1 中,得:
a2(2ca2+c2)2−b2(2cab)2=1
化简为:
4c2a2(a2+c2)2−4c2a2=1
两边同乘以 4c2a2 得:
(a2+c2)2−a4=4c2a2
展开整理得:
a4+2a2c2+c4−a4=4a2c2⟹c4=2a2c2
因为 c>0,所以两边同除以 c2,得:
c2=2a2
4. 求出双曲线的离心率 $e$
根据双曲线的离心率公式 e=ac,可得:
e2=a2c2=2
因为双曲线的离心率 e>1,所以 e=2。
故选 A。