2021-2022学年高二数学题型解读与训练(人教A 版2019选择性必修一)专题20 双曲线及其标准方程题型一 利用双曲线定义求方程1.求适合下列条件的双曲线的标准方程: (1)焦点在x 轴上,4a =,3b =;(2)焦点在x轴上,经过点(,⎝ (3)焦点为(0,6)-,(0,6),且经过点(2,5)-.【答案】(1)221169x y -=;(2)2213y x -=;(3)2212016y x -= 【解析】(1)因为焦点在x 轴上,设双曲线方程为22221x y a b-=,因为4a =,3b =,所以双曲线方程为221169x y -=;(2)因为焦点在x 轴上,设双曲线方程为22221x y a b -=,因为经过点(,⎝,代入可得22222315213a b a b ⎧-=⎪⎪⎨⎪-=⎪⎩, 令2211,m n a b ==,可得2315213m n m n -=⎧⎪⎨-=⎪⎩,解得113m n =⎧⎪⎨=⎪⎩,所以2213a b ⎧=⎨=⎩, 所以双曲线方程为:2213y x -=; (3)因为焦点为(0,6)-,(0,6),所以c =6,且交点在y 轴, 因为过点且经过点(2,5)-,2(0)a a =>,解得a =又222362016b c a =-=-=, 所以双曲线方程为:2212016y x -=;2.相距1400m 的A ,B 两个哨所,听到炮弹爆炸声的时间相差3s ,已知声速是340m/s ,问炮弹爆炸点在怎样的曲线上,并求出曲线的方程.【答案】炮弹爆炸点在双曲线上,方程为221260100229900x y -=.【解析】以AB 所在直线为x 轴,AB 垂直平分线为y 轴,建立直角坐标系, 则(700,0),(700,0)A B -,设爆炸点为(,)M x y , 则340310201400MA MB -=⨯=<,根据双曲线的定义可得,M 在双曲线上,且2102021400a c =⎧⎨=⎩,所以510,700a c ==,所以22222700510229900b c a =-=-=, 所以点M 的轨迹方程为:221260100229900x y -=. 3.一块面积为12公顷的三角形形状的农场,如图所示△PEF ,已知1tan 2PEF ∠=,tan 2PFE ∠=-,试建立适当直角坐标系,求出分别以E ,F 为左、右焦点且过点P 的双曲线方程.【答案】2254x y -=1. 【解析】以EF 所在直线为x 轴,EF 的垂直平分线为y 轴建立直角坐标系,设以E ,F 为焦点且过点P 的双曲线方程为22221x y a b -=,焦点为(,0)E c -,(c,0)F . 由1tan 2PEF ∠=,tan 2EFP ∠=-,tan tan()2EFP απ=-∠=, 得直线PE 和直线PF 的方程分别为1()2y x c =+和2()y x c =-.将此二方程联立,解得53x c =,43y c =,即P 点坐标为5(3c ,4)3c .在EFP 中,2EF c =,EF 上的高为点P 的纵坐标, 由题设条件24123EFPSc ==,3c ∴=,即P 点坐标为(5,4).由两点间的距离公式PE ==PF ==a ∴=又2224b c a =-=,故所求双曲线的方程为22154x y -=.题型二 双曲线定义的应用4.已知双曲线22142x y -=的右焦点为F ,P为双曲线左支上一点,点A ,则APF ∆周长的最小值为 A.4B.4(1+ C. D【答案】B【解析】曲线22142x y -=右焦点为F),APF ∆周长2l AF AP PF AF AP a PF =++=++'+ 要使APF ∆周长最小,只需AP PF +' 最小,如图:当',,A P F 三点共线时取到,故l =2|AF |+2a=(41 故选B5.双曲线16x 2 - 9y 2=144的左、右两焦点分别为F 1,F 2,点P 在双曲线上,且|PF 1|·|PF 2|=64,则∠F 1PF 2=________. 【答案】60°【解析】双曲线方程16x 2- 9y 2=144,可化为221916x y -=, ∴F 1(-5,0),F 2(5,0).设|PF 1|=m ,|PF 2|=n ,由双曲线的定义,知|m -n |=2a =6,又m ·n =64, 在△PF 1F 2中,由余弦定理知:2222222212121212||||||(2)()24361281001cos 2||||221282PF PF F F m n c m n mn c F PF PF PF mn mn +-+--+-+-∠=====⋅,∴∠F 1PF 2=60°. 故答案为:60°.6.已知F 是双曲线221412x y -=的左焦点,()1,4A ,P 是双曲线右支上的动点,则PF PA +的最小值为________. 【答案】9【解析】对于双曲线221412x y -=,则2a =,b =4c =,如下图所示:设双曲线的右焦点为M ,则()4,0M ,由双曲线的定义可得4PF PM -=,则4PF PM =+,所以,4449PF PA PM PA AM +=++≥+==,当且仅当A 、P 、M 三点共线时,等号成立. 因此,PF PA +的最小值为9. 故答案为:9.7.如图,若12,F F 是双曲线221916x y-=的两个焦点.(1)若双曲线上一点M 到它的一个焦点的距离等于16,求点M 到另一个焦点的距离; (2)若P 是双曲线左支上的点,且12|||3|2F PF P =⋅,试求12F PF △的面积. 【答案】(1)10或22;(2)1216F PF S =△.【解析】解:(1)12,F F 是双曲线221916x y -=的两个焦点,则3,4,5a b c ===, 点M 到它的一个焦点的距离等于16,设点M 到另一个焦点的距离为m , 则由双曲线定义可知,|16|26m a -==,解得10m =或22m =, 即点M 到另一个焦点的距离为10或22;(2)P 是双曲线左支上的点,则21||||26PF PF a -==,则221221||2||||||36PF PF PF PF -⋅+=,而12|||3|2F PF P =⋅, 所以2212||||36232100PF PF +=+⨯=,即2221212||||||100PF PF F F +==,所以12F PF △为直角三角形,1290F PF ∠=︒, 所以121211||||321622F PF SPF PF =⋅=⨯=. 8.已知F 是双曲线221412x y -=的左焦点,(1,4),A P 是双曲线右支上的动点,求||||PF PA +的最小值.【答案】9【解析】由题意可知,点A 在双曲线的两支之间,设双曲线的右焦点为F ',则(4,0)F ',由双曲线定义,得||24PF PF a '-==,而||5PA PFAF ''+=,两式相加,得||||9PF PA +,当且仅当,,A P F '三点共线时等号成立,则||||PF PA +的最小值为9. 题型三 根据方程表示双曲线求参数的范围9.若方程2222x y m m-+-=1表示双曲线,则m 的取值范围是( ) A .(-2,2) B .(0,+∞)C .[0,+∞)D .(-∞,-2]∪[2,+∞)【答案】A【解析】由题意,方程2222x y m m-+-=1表示双曲线,则满足(2)(2)0m m +->, 解得22m -<<,即实数m 的取值范围是()2,2-. 故选:A.10.方程22141x y k k +=--表示的曲线为C ,下列正确的命题是( )A .曲线C 不可能是圆;B .若14k <<,则曲线C 为椭圆; C .若曲线C 为双曲线,则1k <或4k >;D .若曲线C 表示焦点在x 轴上的椭圆,则512k <<. 【答案】CD【解析】①22+=141x y k k --,当541,2k k k -=-=时为曲线C 为圆,故A 错误; ②若C 为椭圆得:401041k k k k ->⎧⎪->⎨⎪-≠-⎩解得: 14k <<且52k ≠,故B 错误;③若C 为双曲线(4)(1)0k k --<,解得;1k <或4k >,故C 正确; ④C 表示焦点在x 轴上的椭圆,得 414010k k k k ->-⎧⎪->⎨⎪->⎩解得512k <<,故D 正确.故选:CD .11.已知方程22121x y m m -=++表示焦点在y 轴上的双曲线,则m 的取值范围是________.【答案】(,2)-∞-【解析】根据双曲线标准方程且焦点在y 轴上,∴2010m m +<⎧⎨+<⎩,解得2m <-,即m 的范围为(,2)-∞-.故答案为:(,2)-∞-. 题型四 双曲线的轨迹问题12.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【答案】B【解析】连接ON ,如图,由题意可得|ON |=1,且N 为线段MF 1的中点,∴|MF 2|=2,∵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 , ∴由垂直平分线的性质可得|PM |=|PF 1|, ∴||PF 2|-|PF 1||=||PF 2|-|PM ||=|MF 2|=2<|F 1F 2|,∴由双曲线的定义可得点P 的轨迹是以F 1,F 2为焦点的双曲线,故选:B13.已知双曲线221416x y -=与直线:(2)l y kx m k =+≠±有唯一的公共点M ,过点M 且与l 垂直的直线分别交x 轴、y 轴于(,0)A x ,(0,)B y 两点.当点M 运动时,求点(,)P x y 的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线.如果推广到一般双曲线,能得到什么相应的结论? 【答案】答案见解析【解析】联立方程221416x y y kx m ⎧-=⎪⎨⎪=+⎩可得()22242160k x kmx m ----=,因为有唯一公共点且2k ≠±,则()()2222444160k m k m ∆=----=,整理得()2244m k =-,可解得点M 坐标为224,44km m k k ⎛⎫ ⎪--⎝⎭,即416,k m m ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,其中0km ≠,于是,过点M 且与l 垂直的直线为1614k y x m k m ⎛⎫+=-+ ⎪⎝⎭, 可得20202020,0,0,,,k k A B P m m m m ⎛⎫⎛⎫⎛⎫---- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,即2020,k x y m m =-=-, 则22222224004001600410010044k m x y m m m ⎛⎫==+=+=+ ⎪⎝⎭,即22100125x y -=,其中0y ≠, 所以点(,)P x y 的轨迹方程是22100125x y -=(0y ≠),轨迹是焦点在x 轴上,实轴长为20,虚轴长为10的双曲线(去掉两个顶点),如果将此题推广到一般双曲线22221(0,0)x y a b a b -=>>,直线:()b l y kx m k a=+≠±,其它条件不变,可得点(,)P x y 的轨迹方程是222222221(0)x y y a b a b a b -=≠⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,轨迹是焦点在x 轴上,实轴长为()222a b a+,虚轴长为()222a b b+的双曲线(去掉两个顶点).14.M 是一个动点,MA 与直线y x =垂直,垂足A 位于第一象限,MB 与直线y x =-垂直,垂足B 位于第四象限.若四边形OAMB (O 为原点)的面积为3,求动点M 的轨迹方程.【答案】()2260x y x -=>.【解析】设(),M x y ,根据题意可知点M 在y x =和y x =-相交的右侧区域, 所以点M 到直线y x =的距离1d ==,到直线y x =-的距离2d ==221232OAMBx y S d d -===即()2260x y x -=>所以动点M 的轨迹方程:()2260x y x -=>.15.已知A ,B 两点的坐标分别是(6,0)-,(6,0),直线AM ,BM 相交于点M ,且它们的斜率之积是29.求点M 的轨迹方程,并判断轨迹的形状. 【答案】点M 的轨迹方程为()2216368x y x -=≠±,轨迹为焦点在x 轴上的双曲线,不含左右顶点. 【解析】设(),M x y ,因为()()6,0,6,0A B -,所以()26669AM BMy y k k x x x ⋅=⋅=≠±+-,整理得()2216368x y x -=≠±, 故点M 的轨迹方程为()2216368x y x -=≠±,轨迹为焦点在x 轴上的双曲线,不含左右顶点.。