双曲线的标准方程
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双曲线的定义及其标准方程在数学的广袤天地中,双曲线是一种充满魅力和独特性质的曲线。
它不仅在数学理论中占据重要地位,还在物理学、工程学等众多领域有着广泛的应用。
让我们一同来深入探索双曲线的定义及其标准方程。
首先,我们来明确双曲线的定义。
双曲线可以简单地理解为平面内到两个定点的距离之差的绝对值为定值(这个定值小于两个定点之间的距离)的点的轨迹。
这两个定点称为双曲线的焦点,两焦点之间的距离称为焦距。
为了更直观地理解这个定义,我们可以想象一下。
假设在平面上有两个固定的点 F₁和 F₂,然后有一个动点 P。
如果点 P 到点 F₁和 F₂的距离之差的绝对值始终保持不变,并且这个差值小于 F₁和 F₂之间的距离,那么点 P 运动所形成的轨迹就是一条双曲线。
接下来,我们看看双曲线的标准方程。
双曲线的标准方程分为两种情况:焦点在 x 轴上和焦点在 y 轴上。
当双曲线的焦点在 x 轴上时,其标准方程为:\(\frac{x^2}{a^2} \frac{y^2}{b^2} = 1\),其中 a 表示双曲线实半轴的长度,b 表示虚半轴的长度。
在这个方程中,我们可以通过一些关键的参数来描述双曲线的特征。
比如,双曲线的渐近线方程为\(y =\pm\frac{b}{a}x\)。
渐近线是双曲线的重要特征之一,它反映了双曲线在无穷远处的走向。
当双曲线的焦点在 y 轴上时,标准方程则为:\(\frac{y^2}{a^2} \frac{x^2}{b^2} = 1\)。
为了更好地理解双曲线的标准方程,我们可以通过一些具体的数值例子来进行分析。
假设 a = 3,b = 4,当焦点在 x 轴上时,方程为\(\frac{x^2}{9} \frac{y^2}{16} = 1\)。
我们可以通过这个方程来计算出双曲线的顶点坐标、焦点坐标等重要信息。
双曲线的顶点坐标为\((\pm a, 0) \),即\((\pm 3, 0) \)。
焦点坐标为\((\pm c, 0) \),其中\( c =\sqrt{a^2 + b^2} \),在这里\( c =\sqrt{9 + 16} = 5 \),所以焦点坐标为\((\pm 5, 0) \)。
双曲线1.双曲线的概念平面内与两个定点F 1,F 2(|F 1F 2|=2c >0)的距离的差的绝对值为常数(小于|F 1F 2|且不等于零)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做焦距.集合P ={M |||MF 1|-|MF 2||=2a },|F 1F 2|=2c ,其中a 、c 为常数且a >0,c >0;(1)当a <c 时,P 点的轨迹是双曲线.(2)当a =c 时,P 点的轨迹是两条射线.(3)当a >c 时,P 点的轨迹不存在.2.双曲线的标准方程和几何性质标准方程x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0)图形性质范围x ≥a 或x ≤-a ,y ∈R x ∈R ,y ≤-a 或y ≥a对称性对称轴:坐标轴对称中心:原点顶点A 1(-a,0),A 2(a,0)A 1(0,-a ),A 2(0,a )渐近线y =±b axy =±a bx离心率e =ca,e ∈(1,+∞),其中c =a 2+b 2实虚轴线段A 1A 2叫做双曲线的实轴,它的长|A 1A 2|=2a ;线段B 1B 2叫做双曲线的虚轴,它的长|B 1B 2|=2b ;a 叫做双曲线的实半轴长,b 叫做双曲线的虚半轴长a 、b 、c 的关系c 2=a 2+b 2(c >a >0,c >b >0)1.方程x 2m -y 2n=1(mn >0)表示的曲线(1)当m >0,n >0时,表示焦点在x 轴上的双曲线.(2)当m <0,n <0时,则表示焦点在y 轴上的双曲线.2.方程的常见设法(1)与双曲线x 2a 2-y 2b 2=1共渐近线的方程可设为x 2a 2-y 2b 2=λ(λ≠0).(2)若渐近线的方程为y =±b a x ,则可设双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=λ(λ≠0).3.常用结论1.双曲线的焦点到其渐近线的距离为b .2.若P 是双曲线右支上一点,F 1,F 2分别为双曲线的左、右焦点,则|PF 1|min =a +c ,|PF 2|min =c -a .3.同支的焦点弦中最短的为通径(过焦点且垂直于长轴的弦),其长为2b 2a ;异支的弦中最短的为实轴,其长为2a .4.若P 是双曲线上不同于实轴两端点的任意一点,F 1,F 2分别为双曲线的左、右焦点,则S △PF 1F 2=b 2tan θ2,其中θ为∠F 1PF 2.5.若P 是双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)右支上不同于实轴端点的任意一点,F 1,F 2分别为双曲线的左、右焦点,I 为△PF 1F 2内切圆的圆心,则圆心I 的横坐标为定值a .6.等轴双曲线(1)定义:中心在原点,以坐标轴为对称轴,实半轴长与虚半轴长相等的双曲线叫做等轴双曲线.(2)性质:①a =b ;②e =2;③渐近线互相垂直;④等轴双曲线上任意一点到中心的距离是它到两焦点距离的等比中项.7.共轭双曲线(1)定义:如果一条双曲线的实轴和虚轴分别是另一条双曲线的虚轴和实轴,那么这两条双曲线互为共轭双曲线.(2)性质:①它们有共同的渐近线;②它们的四个焦点共圆;③它们的离心率的倒数的平方和等于1.1.判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)平面内到点F 1(0,4),F 2(0,-4)距离之差的绝对值等于8的点的轨迹是双曲线.()(2)平面内到点F 1(0,4),F 2(0,-4)距离之差等于6的点的轨迹是双曲线.()(3)方程x 2m -y 2n=1(mn >0)表示焦点在x 轴上的双曲线.((4).双曲线x 2m 2-y 2n 2=λ(m >0,n >0,λ≠0)的渐近线方程是m (5).若双曲线x )x ±ny =0.( )2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)与x 2b 2-y 2a 2=1(a >0,b >0)的离心率分别是e 1,e 2,则1e 21+1e 222.双曲线2x 2-y 2=8的实轴长是=1(此条件中两条双曲线称为共轭双曲线).( )()A .2B .22C .4D .423.(2021·全国甲卷)点(3,0)到双曲线x 216-y 29=1的一条渐近线的距离为()A.95B.85C.65D.454.(教材改编)过双曲线x 2-y 2=8的左焦点F 1有一条弦PQ 在左支上,若|PQ |=7,F 2是双曲线的右焦点,则△PF 2Q 的周长是()A .28B .14-82C .14+82D .825.已知双曲线E :x 216-y 2m 2=1的离心率为54,则双曲线E 的焦距为__________.双曲线的定义的应用例题:(1)已知定点F 1(-2,0),F 2(2,0),N 是圆O :x 2+y 2=1上任意一点,点F 1关于点N 的对称点为M ,线段F 1M 的中垂线与直线F 2M 相交于点P ,则点P 的轨迹是()A .椭圆B .双曲线C .抛物线D .圆(2)已知动圆M 与圆C 1:(x +4)2+y 2=2外切,与圆C 2:(x -4)2+y 2=2内切,则动圆圆心M 的轨迹方程为()A.x 22-y 216=1(x ≤-2) B.x 22-y 214=1(x ≥2)C.x 22-y 216=1 D.x 22-y 214=1(3)已知圆C 1:(x +3)2+y 2=1和圆C 2:(x -3)2+y 2=9,动圆M 同时与圆C 1及圆C 2相外切,则动圆圆心M 的轨迹方程为______________(4)已知F 1,F 2为双曲线C :x 2-y 2=1的左、右焦点,点P 在C 上,∠F 1PF 2=60°,则|PF 1|·|PF 2|=__________.(5)已知F 1,F 2是双曲线x 24-y 2=1的两个焦点,P 在双曲线上,且满足∠F 1PF 2=90°,则△F 1PF 2的面积为()A .1B .52C .2D .5(6).(2020·全国卷Ⅲ)设双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,离心率为5.P 是C 上一点,且F 1P ⊥F 2P .若△PF 1F 2的面积为4,则a =()A .1B .2C .4D .8(7)已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的离心率为2,左、右焦点分别为F 1,F 2,点A 在双曲线C 上,若△AF 1F 2的周长为10a ,则△AF 1F 2的面积为()A .215a 2B .15a 2C .30a 2D .15a 2(8)P 是双曲线C :x 22-y 2=1右支上一点,直线l 是双曲线C 的一条渐近线.P 在l上的射影为Q ,F 1是双曲线C 的左焦点,则|PF 1|+|PQ |的最小值为()A .1B .2+155C .4+155D .22+1(9)已知双曲线x2-y2=4,F1是左焦点,P1,P2是右支上的两个动点,则|F1P1|+|F1P2|-|P1P2|的最小值是()A.4B.6C.8D.16(10)双曲线C的渐近线方程为y=±233x,一个焦点为F(0,-7),点A的坐标为(2,0),点P为双曲线第一象限内的点,则当点P的位置变化时,△P AF周长的最小值为()A.8B.10C.4+37D.3+317双曲线的标准方程求双曲线标准方程的方法:(1)定义法(2)待定系数法①当双曲线焦点位置不确定时,设为Ax2+By2=1(AB<0);②与双曲线x2a2-y2b2=1共渐近线的双曲线方程可设为x2a2-y2b2=λ(λ≠0);③与双曲线x2a2-y2b2=1共焦点的双曲线方程可设为x2a2-k-y2b2+k=1(-b2<k<a2).例题:(1)根据下列条件,求双曲线的标准方程:(1)虚轴长为12,离心率为54;(2)焦距为26,且经过点M(0,12);(3)经过两点P(-3,27)和Q(-62,-7).(2)双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左焦点为(-3,0),且C 的离心率为32,则双曲线C 的方程为()A.y 24-x 25=1 B.y 25-x 24=1 C.x 24-y 25=1 D.x 25-y 24=1(3)已知双曲线过点(2,3),渐近线方程为y =±3x ,则该双曲线的标准方程是()A.7x 216-y 212=1 B.y 23-x 22=1C .x 2-y 23=1D.3y 223-x 223=1(4)已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的一条渐近线方程为y =52x ,且与椭圆x 212+y 23=1有公共焦点,则C 的方程为()A .x 28-y 210=1B .x 24-y 25=1C .x 25-y 24=1D .x 24-y 23=1(5)已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)过点(2,3),且实轴的两个端点与虚轴的一个端点组成一个等边三角形,则双曲线C 的标准方程是()A .x12-y 2=1B .x 29-y 23=1C .x 2-y 23=1D .x 223-y 232=1(6)已知双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的离心率为2,过右焦点且垂直于x 轴的直线与双曲线交于A ,B 两点.设A ,B 到双曲线的同一条渐近线的距离分别为d 1和d 2,且d 1+d 2=6,则双曲线的方程为()A .x 24-y 212=1B .x 212-y 24=1C .x 23-y 29=1D .x 29-y 23=1(7)已知双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1、F 2,点M 在双曲线的右支上,点N 为F 2M 的中点,O 为坐标原点,|ON |-|NF 2|=2b ,∠ONF 2=60°,△F 1MF 2的面积为23,则该双曲线的方程为__________.双曲线的几何性质求双曲线的渐近线方程例:(1)已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的离心率为2,则双曲线C 的渐近线方程为()A .y =±3xB .y =±33x C .y =±12xD .y =±2x(2)已知双曲线T 的焦点在x 轴上,对称中心为原点,△ABC 为等边三角形.若点A 在x 轴上,点B ,C 在双曲线T 上,且双曲线T 的虚轴为△ABC 的中位线,则双曲线T 的渐近线方程为()A .y =±153xB .y =±53xC .y =±33x D .y =±55x (3)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与双曲线x 2a 2-y 2b 2=12的焦点相同,则双曲线的渐近线方程为()A .y =±3xB .y =±33x C .y =±22x D .y =±2x(4)已知F 1,F 2分别为双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点,以F 1F 2为直径的圆与双曲线在第一象限和第三象限的交点分别为M ,N ,设四边形F 1NF 2M 的周长为p ,面积为S ,且满足32S =p 2,则该双曲线的渐近线方程为()A .y =±32x B .y =±233xC .y =±12xD .y =±22x求双曲线的离心率(范围)例:(1)(2021·全国甲卷)已知F 1,F 2是双曲线C 的两个焦点,P 为C 上一点,且∠F 1PF 2=60°,|PF 1|=3|PF 2|,则C 的离心率为()A.72B.132C.7D.13(2).已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,过F 1的直线与C 的两条渐近线分别交于A ,B 两点.若F 1A →=AB →,F 1B →·F 2B →=0,则C 的离心率为__________.(3)设F 为双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的右焦点,过坐标原点O 的直线与双曲线C 的左、右支分别交于点P ,Q ,若|PQ |=2|QF |,∠PQF =60°,则该双曲线的离心率为()A .3B .1+3C .2+3D .4+23(4)(2020·全国卷Ⅲ)设双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,离心率为5.P 是C 上一点,且F 1P ⊥F 2P .若△PF 1F 2的面积为4,则a =()A .1B .2C .4D .8(5)圆C :x 2+y 2-10y +16=0上有且仅有两点到双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的一条渐近线的距离为1,则该双曲线离心率的取值范围是()A .(2,5)B.⎪⎭⎫⎝⎛2535,C.⎪⎭⎫⎝⎛2545,D .(5,2+1)双曲线几何性质的综合应用例:(1)已知M (x 0,y 0)是双曲线C :x 22-y 2=1上的一点,F 1,F 2是C 的两个焦点,若MF 1→·MF 2→<0,则y 0的取值范围是()A.⎪⎪⎭⎫⎝⎛-3333, B.⎪⎪⎭⎫⎝⎛-6363,C.⎪⎪⎭⎫⎝⎛-322322, D.⎪⎪⎭⎫⎝⎛-332332,逻辑推理(2020·新高考卷Ⅰ)(多选)已知曲线C :mx 2+ny 2=1.()A .若m >n >0,则C 是椭圆,其焦点在y 轴上B .若m =n >0,则C 是圆,其半径为nC .若mn <0,则C 是双曲线,其渐近线方程为y =±-m nx D .若m =0,n >0,则C 是两条直线直线与双曲线的位置关系例题:若双曲线E :x 2a 2-y 2=1(a >0)的离心率等于2,直线y =kx -1与双曲线E 的右支交于A ,B 两点.(1)求k 的取值范围;(2)若|AB |=63,求k 的值.双曲线课后练习1.方程x2m+2+y2m-3=1表示双曲线的一个充分不必要条件是()A.-3<m<0B.-1<m<3C.-3<m<4D.-2<m<3 2.在平面直角坐标系中,已知双曲线C与双曲线x2-y23=1有公共的渐近线,且经过点P(-2,3),则双曲线C的焦距为()A.3B.23C.33D.433.设双曲线C:x2-4y2+64=0的焦点为F1,F2,点P为C上一点,|PF1|=6,则|PF2|为()A.13B.14C.15D.224.若双曲线C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的渐近线与圆(x-2)2+y2=1相切,则C的渐近线方程为()A.y=±13x B.y=±33x C.y=±3x D.y=±3x5.若双曲线C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的右顶点A到一条渐近线的距离为223a,则双曲线的离心率为()A.223B.13C.3D.226.已知双曲线的一个焦点F(0,5),它的渐近线方程为y=±2x,则该双曲线的标准方程为_____________7.已知双曲线x24-y25=1的左焦点为F,点P为其右支上任意一点,点M的坐标为(1,3),则△PMF周长的最小值为()A.5+10B.10+10C.5+13D.9+138.已知直线l与双曲线C:x2-y2=2的两条渐近线分别交于A,B两点,若AB 的中点在该双曲线上,O为坐标原点,则△AOB的面积为()A.12B.1C.2D.49.已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,P 为双曲线上一点,且|PF 1|=2|PF 2|.若cos ∠F 1PF 2=14,则该双曲线的离心率等于()A.22 B.52C .2 D.3+110.(2020·全国卷Ⅱ)设O 为坐标原点,直线x =a 与双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的两条渐近线分别交于D ,E 两点.若△ODE 的面积为8,则C 的焦距的最小值为()A .4B .8C .16D .3211.双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,过F 1的直线交双曲线左支于A ,B 两点,△F 2AB 是以A 为直角顶点的直角三角形,且∠AF 2B =30°,若该双曲线的离心率为e ,则e 2=()A .11+43B .13+53C .16-63D .19-10312.已知双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点为F ,以F 为圆心和双曲线的渐近线相切的圆与双曲线的一个交点为M ,且MF 与双曲线的实轴垂直,则双曲线C 的离心率为()A.52 B.5C.2D .213.已知双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的实轴长为8,右焦点为F ,M 是双曲线C 的一条渐近线上的点,且OM ⊥MF ,O 为坐标原点,若S △OMF =6,则双曲线C 的离心率为)______________14.已知双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,离心率为3,点P 为双曲线上一点,∠F 1PF 2=120°,则双曲线的渐近线方程为__________;若双曲线C 的实轴长为4,则△F 1PF 2的面积为__________.15.已知F 1,F 2分别是双曲线x 2-y 2b 2=1(b >0)的左、右焦点,A 是双曲线上在第一象限内的点,若|AF 2|=2且∠F 1AF 2=45°,延长AF 2交双曲线的右支于点B ,则△F 1AB 的面积等于_____________16.设双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,过F 1的直线分别交双曲线的左、右两支于M ,N .若以MN 为直径的圆经过右焦点F 2,且|MF 2|=|NF 2|,则双曲线的离心率为____________.17.已知点P (1,3)在双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的渐近线上,F 为双曲线C 的右焦点,O 为原点.若∠FPO =90°,则双曲线C 的方程为_____________,其离心率为__________.18.已知双曲线x 2-y 23=1的左顶点为A 1,右焦点为F 2,P 为双曲线右支上一点,则P A 1→·PF 2→的最小值为________.19.(2021·山东淄博二模)已知动点P 在双曲线C :x 2-y 23=1上,双曲线C 的左、右焦点分别为F 1,F 2,下列结论错误的是()A .C 的离心率为2B .C 的渐近线方程为y =±3xC .动点P 到两条渐近线的距离之积为定值D .当动点P 在双曲线C 的左支上时,|PF 1||PF 2|2的最大值为14。
双曲线标准方程的推导过程双曲线是一种二次曲线,与椭圆和抛物线类似,具有一些特殊的性质和形态。
双曲线的标准方程是一个关于x和y的方程,其推导过程较为复杂,需要从基本定义开始逐步推导。
首先介绍一下双曲线的定义:设点F_1(-c,0)和F_2(c,0)是平面上固定的两个点,点P(x,y)是平面上动态的点。
双曲线是满足PF_1 - PF_2 = 2a (a>0)的动点P所构成的图形。
根据定义推导双曲线的标准方程:1.根据两点之间的距离公式,可以得到PF_1和PF_2的距离公式:PF_1² = (x + c)² + y²PF_2² = (x - c)² + y²2.根据定义中的等式PF_1 - PF_2 = 2a,可以得到:(x + c)² + y² - (x - c)² - y² = 4a²化简后可得:4cx = 4a²化简后可得:x = a²/c3.将x = a²/c代入PF_1² = (x + c)² + y²中,得到:(a²/c + c)² + y² = PF_1²化简后可得:(a² + c²) / c² + y² = PF_1² / c²4.根据双曲线的性质PF_1² - PF_2² = 4a²,可以得到:PF_1² - PF_2² = 4a²(a² + c²) / c² - [(a² - c²) / c² + y²] = 4a² / c²化简后可得:2c² / c² - y² / c² = 4a² / c²化简后可得:2 - y² / c² = 4a² / c²化简后可得:y² / c² - 2 = 4a² / c²化简后可得:y² / c² - 4a² / c² = 2通过上述推导过程,我们得到了双曲线的标准方程:y² / c² - x² / a² = 1其中,c是双曲线的焦点到中心的距离,a是双曲线的半轴长度。
双曲线的定义及标准方程双曲线是一种重要的数学曲线,它在数学和物理学中有着广泛的应用。
双曲线的定义及标准方程是我们学习和理解双曲线的基础,下面我们将对双曲线的定义及标准方程进行详细的介绍。
首先,让我们来了解一下双曲线的定义。
双曲线是平面上一类特殊的曲线,它的形状类似于两条相交的直线。
双曲线有两个分支,分别向无穷远处延伸,因此双曲线是无界曲线。
双曲线的两个分支在无穷远处趋近于两条平行的渐近线,这也是双曲线与其他曲线的明显区别之一。
接下来,我们来看一下双曲线的标准方程。
双曲线有两种标准方程,分别是横轴为对称轴和纵轴为对称轴的情况。
当双曲线的横轴为对称轴时,它的标准方程为,$\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1$,其中$a$和$b$分别为横轴上的半轴长和纵轴上的半轴长。
这种双曲线的图像是沿着$x$轴打开或收缩的,两个分支分别位于$x$轴的两侧。
当双曲线的纵轴为对称轴时,它的标准方程为,$\frac{y^2}{a^2}-\frac{x^2}{b^2}=1$,同样,$a$和$b$分别为纵轴上的半轴长和横轴上的半轴长。
这种双曲线的图像是沿着$y$轴打开或收缩的,两个分支分别位于$y$轴的两侧。
双曲线的标准方程可以帮助我们更好地理解双曲线的性质和特点。
通过标准方程,我们可以确定双曲线的几何特征,如焦点、渐近线等重要信息。
总之,双曲线是一种重要的数学曲线,它在数学、物理学等领域有着广泛的应用。
双曲线的定义及标准方程是我们理解和研究双曲线的基础,通过学习双曲线的定义及标准方程,我们可以更好地掌握双曲线的性质和特点,为进一步深入学习和应用双曲线打下坚实的基础。
求双曲线标准方程的方法
随着互联网技术的不断发展,双曲线标准方程在计算机编程和机器视觉方面发挥着越来越重要的作用。
在这里,我们来介绍求双曲线标准方程的方法。
求双曲线标准方程的基本步骤:
一、找出双曲线的端点坐标和焦点坐标。
根据双曲线的可视特征,可以确定双曲线的端点坐标和焦点坐标,这样就可以计算出双曲线的离心率e。
二、求取双曲线的标准方程。
根据离心率e和双曲线的焦点坐标来计算双曲线的标准方程。
最后,结合上述步骤,我们可以得出双曲线标准方程。
双曲线标准方程的式子为:(x-x1)^2/a^2 - (y-y1)^2/b^2 = 1 ,其中(x1,y1)为焦点,a和b分别为半长轴和半短轴。
若双曲线在原点(0,0)上,则标准方程为:x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1。
总之,求双曲线标准方程并不困难,要做的关键是要先分析出双曲线的图形特征,然后依据离心率及其他信息推导出该双曲线的标准方程,使用该标准方程可以帮助计算机或机器视觉更好地完成一些高级任务。
双曲线的标准方程推导双曲线是数学中的一种重要的曲线类型,它在几何、代数以及物理等领域都有着广泛的应用。
在本文中,我们将介绍双曲线的标准方程推导过程,通过推导我们可以更好地理解双曲线的性质和特点。
首先,我们来定义双曲函数。
双曲函数是指满足关系式x^2 y^2 = 1的函数。
双曲函数分为两种类型,分别为双曲余弦函数和双曲正弦函数,它们的定义如下:双曲余弦函数定义为,cosh(x) = (e^x + e^(-x))/2。
双曲正弦函数定义为,sinh(x) = (e^x e^(-x))/2。
接下来,我们将推导双曲线的标准方程。
首先,我们考虑双曲余弦函数的图像。
根据双曲余弦函数的定义,我们可以得到:cosh^2(x) sinh^2(x) = 1。
现在,我们将cosh^2(x)和sinh^2(x)分别表示为u和v,即:u = cosh^2(x)。
v = sinh^2(x)。
那么,我们可以得到:u v = 1。
这就是双曲线的标准方程。
在平面直角坐标系中,双曲线的标准方程可以表示为x^2/a^2 y^2/b^2 = 1或者y^2/b^2 x^2/a^2 = 1,其中a和b分别为双曲线在x轴和y轴上的焦点距离。
通过这个推导过程,我们可以看出双曲线的标准方程与双曲函数之间的联系。
双曲函数是双曲线的基本构成要素,而双曲线的标准方程则是描述双曲线几何性质的重要方程。
另外,双曲线还具有许多重要的性质,比如双曲线的渐近线、焦点、直径等。
这些性质在物理学、工程学以及经济学中都有着重要的应用,特别是在光学、电磁学、天文学等领域。
总之,双曲线的标准方程推导是我们理解双曲函数和双曲线性质的重要基础。
通过本文的介绍,相信读者对双曲线有了更深入的了解,希望本文能对大家有所帮助。
双曲线在y轴上的标准方程双曲线是几何学中一类具有重要理论意义的曲线,它包括简单的双曲线和平面双曲线。
本文将讨论它在y轴上的标准方程。
双曲线的定义是,它是一种曲线,它的每一条曲线都有一定的标准方程,以及两个焦点和两个极点。
它有两个参数,即离心率ε和焦距2a,ε和a决定了双曲线的形状。
它在y轴上的标准方程是:$$frac { { x }^{ 2 } }{ { a }^{ 2 } } - frac{ { y }^{ 2 } }{ { b }^{ 2 } } = 1 $$其中,离心率$$varepsilon$$和焦距2a都可以表达为:$$varepsilon = frac { b }{ a } a = frac { b }{ sqrt { varepsilon ^ { 2 } - 1 } } $$从上述的标准方程可以看出,双曲线的性质主要由离心率ε和焦距2a决定,离心率ε控制着曲线四边的弧度以及曲线的弯曲幅度,焦距2a控制着曲线的尺寸大小。
此,ε和a的大小决定了双曲线的形状,它们可以通过它们的方程来描述。
双曲线的特征在于它有两个焦点,它们分别是双曲线的两个顶点。
由于双曲线有两个焦点,因此它也有两个极点,它们是双曲线离这两个焦点最近的两个点。
因此,双曲线具有将曲线联系起来的两个重要特征,它们是焦点和极点。
此外,双曲线也有几何学中很重要的特征,比如其圆心角,两极点夹角以及两焦点的距离等等。
这些特征都可以由它在y轴上的标准方程表达出来,比如说圆心角就可以由如下方程表示:$$angle j = arctan left( frac { 2b } { a } right) $$ 此外,双曲线也有椭圆的特征,椭圆是几何学中一种特殊的双曲线,它的形状与椭圆形极为接近,可以用如下方程表示出来:$$frac { { x }^{ 2 } }{ { a }^{ 2 } }+frac{ { y }^{ 2 } }{ { b }^{ 2 } }=1$$由于双曲线具有许多重要的理论特征,因此双曲线在几何学中具有重要的意义。
双曲线的标准方程
(第一课时)
(一)教学目标
掌握双曲线的定义,会推导双曲线的标准方程,能根据条件求简单的双曲线标准方程.
(二)教学教程
【复习提问】
由一位学生口答,教师板书.
问题1:椭圆的第一定义是什么?
问题2:椭圆的标准方程是怎样的?
【新知探索】
1.双曲线的概念
如果把上述定义中的“距离的和”改为“距离的差”,那么点的轨迹会发生什么变化?它的方程双是怎样的呢?
(1)演示
如图,定点、是两个按钉,是一个细套管,点移动时,
是常数,这样就画出双曲线的一支,由是同一个常数,可以画出双曲线的另一支.
这样作出的曲线就叫做双曲线.
(2)设问
①定点、与动点不在同一平面内,能否得到双曲线?
请学生回答,不能.指出必须“在平面内”.
②到与两点的距离的差有什么关系?
请学生回答,到与的距离的差的绝对值相等,否则只表示双曲线的一支,即是一个常数.
③这个常是否会大于或等?
请学生回答,应小于且大于零.当常数时,轨迹是以、
为端点的两条射线;当常数时,无轨迹.
(3)定义
在此基础上,引导学生概括出双曲线的定义:
平面内与两个定点、的距离的差的绝对值等于常数(小于)的点的轨迹叫做双曲线,这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点的距离叫做双曲线的焦距.
2.双曲线的标准方程
现在我们可以用类似求椭圆标准方程的方法来求双曲线的标准方程,请学生思考、回忆椭圆标准方程的推导方法,随即引导学生给出双曲线标准方程的推导.
(1)建系设点
取过焦点、的直线为轴,线段的垂直平分线为轴建立在直角坐标系(如图).
设为双曲线上任意一点,双曲线的焦距为,则、,又设点与、的距离的差的绝对值等于常数.
(2)点的焦合
由定义可知,双曲线上点的集合是
(3)代数方程
(4)化简方程
由一位学生演板,教师巡视,
将上述方程化为
移项两边平方后整理得:
两边再平方后整理得:
由双曲线定义知即,∴,
设代入上式整理得:
这个方程叫做双曲线的标准方程.它所表示的双曲线的焦点在轴上,焦点是、,这里.
如果双曲线的焦点在轴上,即焦点,,可以得到方程
这个方程也是双曲线的标准方程.
教师应当指出:
(1)双曲线的标准方程与其定义可联系起来记忆,定义中有“差”,则方程“-”号连接,
(2)双曲线方程中,,但不一定大于;
(3)如果的系数是正的,那么焦点在轴上,如果的系数是正的,那么焦点在轴上,有别于椭圆通过比较分母的大小来判定焦点的位置;
(4)双曲线标准方程中、、的关系是,不同于椭圆方程中.
【例题分析】
例1 说明:椭圆与双曲线的焦点相同.
由一位学生板演完成,答案都是.
例2 已知两点、,求与它们的距离的差的绝对值为6
的点的轨迹方程.如果把上面的6改为12,其他条件不变,会出现什么情况?
由教师讲解
解:按定义,所求点的轨迹是以、为焦点的双曲线.
这里,,∴故所求双曲线的方程为
若,则且,所以动点无轨迹.
(三)随堂练习
1.求适合下列条件的双曲线的标准方程.
(1),;
(2)焦点(0,-6),(0,6),经过点(2,-5).
2.已知方程,求它的焦点坐标.
3.已知方程表示双曲线,求的取值范围.
答案:1.(1)或;(2);
2.;3.或
(四)总结提炼
1.
双曲线定义
(,为定点,为常数)
图形
标准方程
焦点坐标
,,
,,关系
2.双曲线的标准方程可统一写成.若,表示焦点在轴上的双曲线,若,则表示焦点在轴上的双曲线.
(五)布置作业
1.已知平面上定点、及动点,命题甲:“(
为常数)”,命题乙:“点轨迹是、为焦点的双曲线”,则甲是乙的()
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
2.已知,,,当和5时,点的轨迹为()
A.双曲线和一条直线B.双曲线和二条射线
C.双曲线一支和一条直线D.双曲线一支和一条射线
3.双曲线上一点到它的一个焦点的距离等于1,则点到另一焦点的距离等于___________;若到它的一个焦点的距离等于17,则点到另一焦点的距离等_____________.
4.如果椭圆与双曲线的焦点相同,那么
.
5.已知方程
(1)为何值时方程表示双曲线;
(2)证明这些双曲线有共同焦点.
6.已知双曲线的一个焦点坐标为,双曲线上一点到两焦点距离之差的绝对值为24,求双曲线的标准方程.
答案:
1.B;2.D;3.17,1或33;4.1;
5.,当时,方程表示双曲线.方程可表示为,焦点坐标为(0,±1).6..
(六)板书设计
8.3 双曲线及其标准方程(一)
(一)复习提问
问题1
问题2
(二)双曲线的概念1演示
2设问
3定义(三)双曲线的标准方程
1.标准方程的推导
2.说明
(四)例题与练习
例1
例2
练习
(五)小结。