由于双曲线左右两支的方程一样,都为x²/a²-y²/b²=1,而只有定义域不一样(x<0和x>0)
因此当直线y=kx+m与右支相切时,切点(x₁, y₁)必定满足方程组
y₁=kx₁+m …①
x₁²/a²-y₁²/b²=1 (x₁>0) …②
①代入②,整理得 (b²-a²k²)/a²b²·x₁²-2km/b²·x₁-(m²+b²)/b²=0 (x₁>0) …③
可以看出,③式是一个一元二次方程
当直线kx+b与右支相切时,必有Δ=0,x₁>0
Δ=4k²m²/(b²)²+4·(b²-a²k²)(m²+b²)/a²b²b²=0
整理得(b²-a²k²+m²)/a²b²=0
由于二次项系数(b²-a²k²)/a²b²不为0(曲线相切的性质),则m²也不为0,得
m²=a²k²-b² ……④
根据二次函数图象,此时x₁在图象的对称轴(B/-2A)上,即x₁=(2km/b²)/[2(a²k²-b²)/a²b²]=kma²/(a²k²-b²) ……⑤
④代入⑤,得 x₁=ka²/m>0 …⑥
假设直线也与双曲线左支相切,切点(x₂,y₂),即存在x₂<0,那么可列方程组
y₂=kx₂+m
x₂²/a²-y₂²/b²=1 (x<0)
整理得 (b²-a²k²)/a²b²·x₂²-2km/b²·x₂-(m²+b²)/b²=0 (x₂<0) …⑦
方程的形式和③式完全相同,解法也相同,解得x₂=ka²/m<0
这显然与⑥矛盾,因为a²恒>0,k/m要么>0,要么<0
即x₁,x₂不能同时存在,只能取一个解,直线与双曲线相切时,只有一个切点