双曲线CC:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)\dfrac{{{x}^{2}}}{{{a}^{2}}}-\dfrac{{{y}^{2}}}{{{b}^{2}}}=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1F_{1},F2F_{2},MM为CC的渐近线上一点,直线F2MF_{2}M交CC于点NN,且F2M→⋅OM→=0\overrightarrow{{{F}_{2}}M}\cdot\overrightarrow{OM}=0,F2M→=32F2N→(O\overrightarrow{{{F}_{2}}M}=\dfrac{3}{2}\overrightarrow{{{F}_{2}}N}(O为坐标原点)),则双曲线CC的离心率为()(\quad)
A. 5\sqrt{5}
B. 22
C. 3\sqrt{3}
D. 2\sqrt{2}

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完整解法

1. 求出点 $M$ 的坐标

设双曲线 CC 的一条渐近线方程为 y=baxy = \dfrac{b}{a}x。
由 F2M→⋅OM→=0\overrightarrow{F_2M} \cdot \overrightarrow{OM} = 0 可得 OM⊥F2MOM \perp F_2M。
因为 MM 在渐近线上,直线 OMOM 的斜率为 ba\dfrac{b}{a},所以直线 F2MF_2M 的斜率为 −ab-\dfrac{a}{b}。
已知 F2(c,0)F_2(c, 0),则直线 F2MF_2M 的方程为 y=−ab(x−c)y = -\dfrac{a}{b}(x - c),即 ax+by−ac=0ax + by - ac = 0。
联立渐近线与直线 F2MF_2M 的方程:
{bx−ay=0ax+by−ac=0\begin{cases} bx - ay = 0 \\ ax + by - ac = 0 \end{cases}
解得交点 MM 的坐标为 M\left(\dfrac{a^2}{c}, \dfrac{ab}{c} ight)。

2. 求出点 $N$ 的坐标

由 F2M→=32F2N→\overrightarrow{F_2M} = \dfrac{3}{2}\overrightarrow{F_2N} 可得 F2N→=23F2M→\overrightarrow{F_2N} = \dfrac{2}{3}\overrightarrow{F_2M}。
因为 F2(c,0)F_2(c, 0),M\left(\dfrac{a^2}{c}, \dfrac{ab}{c} ight),所以:

ight) = \left(-\dfrac{b^2}{c}, \dfrac{ab}{c} ight)$$ 从而: $$\overrightarrow{F_2N} = \dfrac{2}{3}\left(-\dfrac{b^2}{c}, \dfrac{ab}{c} ight) = \left(-\dfrac{2b^2}{3c}, \dfrac{2ab}{3c} ight)$$ 则点 $N$ 的坐标为: $$N = F_2 + \overrightarrow{F_2N} = \left(c - \dfrac{2b^2}{3c}, \dfrac{2ab}{3c} ight)$$ 由于 $b^2 = c^2 - a^2$,代入上式化简得 $N\left(\dfrac{2a^2 + c^2}{3c}, \dfrac{2ab}{3c} ight)$。

3. 代入双曲线方程求出离心率

因为点 NN 在双曲线 CC 上,将其坐标代入双曲线方程 x2a2−y2b2=1\dfrac{x^2}{a^2} - \dfrac{y^2}{b^2} = 1,得:
(2a2+c23c)2a2−(2ab3c)2b2=1\dfrac{\left(\dfrac{2a^2 + c^2}{3c}\right)^2}{a^2} - \dfrac{\left(\dfrac{2ab}{3c}\right)^2}{b^2} = 1
化简整理得:
(2a2+c2)29a2c2−4a29c2=1\dfrac{(2a^2 + c^2)^2}{9a^2c^2} - \dfrac{4a^2}{9c^2} = 1
同乘 9a2c29a^2c^2 得:
(2a2+c2)2−4a4=9a2c2(2a^2 + c^2)^2 - 4a^4 = 9a^2c^2
4a4+4a2c2+c4−4a4=9a2c24a^4 + 4a^2c^2 + c^4 - 4a^4 = 9a^2c^2
c4=5a2c2c^4 = 5a^2c^2
因为 c>0c > 0,所以 c2=5a2c^2 = 5a^2。
因此,离心率 e2=c2a2=5e^2 = \dfrac{c^2}{a^2} = 5,由于 e>1e > 1,解得 e=5e = \sqrt{5}。
故选 A。

答案

A

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