(本小题主要考查圆、双曲线、直线方程和不等式等基础知识,考查运算求解能力和推理论证能力,以及分类讨论思想与创新意识等.)
解:(1)因为
,所以
,所以
. 1分
由
及圆的性质,可知四边形
是正方形,所以
.
因为
,所以
,所以
.3分
故双曲线离心率
的取值范围为
. 4分
(2)方法1:因为
,
所以以点
为圆心,
为半径的圆
的方程为
. 5分
因为圆
与圆
两圆的公共弦所在的直线即为直线
, 6分
所以联立方程组
7分
消去
,
,即得直线
的方程为
. 8分
方法2:设
,已知点
,
则
,
.
因为
,所以
,即
. 5分
整理得
.
因为
,所以
. 6分
因为
,
,根据平面几何知识可知,
.
因为
,所以
. 7分
所以直线
方程为
.
即
.
所以直线
的方程为
. 8分
方法3:设
,已知点
,
则
,
.
因为
,所以
,即
. 5分
整理得
.
因为
,所以
. 6分
这说明点
在直线
上. 7分
同理点
也在直线
上.
所以
就是直线
的方程. 8分
(3)由(2)知,直线
的方程为
,
所以点
到直线
的距离为
.
因为
,
所以三角形
的面积
. 10分
以下给出求三角形
的面积
的三种方法:
方法1:因为点
在双曲线
上,
所以
,即
.
设
,
所以
. 11分
因为
,
所以当
时,
,当
时,
.
所以
在
上单调递增,在
上单调递减. 12分
当
,即
时,
, 13分
当
,即
时,
.
综上可知,当
时,
;当
时,
. 14分
方法2:设
,则
. 11分
因为点
在双曲线
上,即
,即
.
所以
.
令
,则
.
所以当
时,
,当
时,
.
所以
在
上单调递减,在
上单调递增. 12分
当
,即
时,
, 13分
当
,即
时,
.
综上可知,当
时,
;当
时,
. 14分
方法3:设
,则
. 11分
因为点
在双曲线
上,即
,即
.
所以
.
令
,
所以
在
上单调递增,在
上单调递减. 12分
因为
,所以
,
当
,即
时,
,此时
.
13分
当
,即
时,
,此时
.
综上可知,当
时,
;当
时,
. 14分