Question

双曲线的中心是原点O，它的虚轴长为，右焦点为F（c，0）（c＞0），直线l：与x轴交于点A，且|OF|=3|OA|．过点F的直线与双曲线交于P、Q两点．
（Ⅰ）求双曲线的方程；
（Ⅱ）若=0，求直线PQ的方程．

Answer

（Ⅰ）先设出双曲线的标准方程，依题意联立方程组求得a和c，则b可求得，进而求得双曲线的方程．
（Ⅱ）当直线PQ与x轴垂直时，PQ方程可得．此时，≠0，应舍去．进而设出直线PQ的方程与双曲线方程联立消去y，利用判别式大于0求得k的范围，利用韦达定理表示出x1+x2和x1x2，利用=0求得（x1-1，y1）•（x2-1，y2）=0，最后联立方程组求得k．则直线方程可得．
解．（Ⅰ）由题意，设曲线的方程为=1（a＞0，b＞0）
由已知解得a=，c=3
所以双曲线的方程：=1．
（Ⅱ）由（Ⅰ）知A（1，0），F（3，0），
当直线PQ与x轴垂直时，PQ方程为x=3．此时，≠0，应舍去．
当直线PQ与x轴不垂直时，设直线PQ的方程为y=k（x-3）．
由方程组得（k2-2）x2-6k2x+9k2+6=0
由于过点F的直线与双曲线交于P、Q两点，则k2-2≠0，即k≠，
由于△=36k4-4（k2-2）（9k2+6）=48（k2+1）＞0得k∈R．
∴k∈R且k≠（*）
设P（x1，y1），Q（x2，y2），则
由直线PQ的方程得y1=k（x1-3），y2=k（x2-3）
于是y1y2=k2（x1-3）（x2-3）=k2[x1x2-3（x1+x2）+9]（3）
∵=0，
∴（x1-1，y1）•（x2-1，y2）=0
即x1x2-（x1+x2）+1+y1y2=0（4）
由（1）、（2）、（3）、（4）得=0
整理得k2=，
∴k=满足（*）
∴直线PQ的方程为x--3=0或x+-3=0