Question

已知双曲线的右顶点为A（2，0），右焦点为F、O为坐标原点，点F，A到渐近线的距离之比为，过点B（0，2）且斜率为k的直线l与该双曲线交于不同的两点P，Q．
（I）求双曲线的方程及k的取值范围；
（II）是否存在常数k，使得向量垂直？如果存在，求k的值；如果不存在，请说明理由．

Answer

（I）由题意，a=2根据三角形相似，可得点F，A到渐近线的距离之比为=，从而可得双曲线的方程；设出直线方程代入双曲线方程，利用根的判别式，即可求k的取值范围；
（II）用坐标表示向量，利用向量的数量积为0，建立方程，即可得到结论．
【解析】
（I）由题意，a=2
根据三角形相似，可得点F，A到渐近线的距离之比为=，
∴c=，∴b==1
∴双曲线的方程为
设直线l的方程为y=kx+2，代入双曲线方程，可得（4k2-1）x2+16kx+20=0
∵过点B（0，2）且斜率为k的直线l与该双曲线交于不同的两点P，Q
∴4k2-1≠0且△=256k2-80（4k2-1）＞0，即且
解得-＜k＜且k≠；
（II）设P（x1，y1），Q（x2，y2），则x1+x2=，
∵=（x1+x2，y1+y2），=（-2，2），与垂直
∴-2（x1+x2）+2（y1+y2）=0
∴（x1+x2）（k-1）+4=0
∴+4=0
∴k=
∴存在常数k=，使得向量垂直．