直线与双曲线的位置关系及判定
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直线与双曲线的位置关系及判定
直线与双曲线在平面上的位置关系有三种情况:相离、相切和相交。
1. 相离:直线与双曲线没有交点,它们分别在平面上任意位置,没有交集。
2. 相切:直线与双曲线有且仅有一个公共切点,此时直线的斜率等于双曲线在该点的切线斜率。
3. 相交:直线与双曲线有两个交点,此时直线穿过双曲线。
判定直线与双曲线的位置关系可以通过以下方法进行:
1. 将直线的方程和双曲线的方程联立,求解它们的交点,如果有解,就是相交或相切;如果没有解,就是相离。
2. 比较直线的斜率与双曲线在交点处的切线的斜率,如果相等,则相切。
3. 比较直线的斜率与双曲线的离心率(e)的关系。
如果直线
的斜率大于离心率,则相离;如果直线的斜率小于离心率,则相交;如果直线的斜率等于离心率,则相切。
注意:在进行判定时,需要先化简双曲线的方程,确定其标准形式,然后再进行计算。
直线与双曲线的位置关系株洲市四中高二数学组 罗叶青一、复习引入直线与椭圆的位置关系:相离,相切,相交.判定方法:运用数形结合和方程的思想,通过△判断位置关系二、直线与双曲线的位置关系问1:直线与双曲线有怎样的位置关系?(生答三种: 相离,相切,相交)问2:如何判定各种关系?(生答:联立方程组,得到关于x 的一元二次方程.根据△判断解的个数.)问3:联立以后是否一定得到关于x 的一元二次方程呢?例1 :判定直线和双曲线的位置关系(1)(2)多媒体演示小结1: 判定位置关系的方法是代数法,即联立方程组,消元,得到关于 x 的方程, ①当直线与渐近线平行时,即此时二次项系数为0,直线与双曲线相交于一点;②不平行时,二次项系数不为0,得到一元二次方程,判断实数解的个数:例2 已知直线 和双曲线 , 当k 为何值时,直线和双曲线只有一个交点?(多媒体演示)变题:将直线方程改为kx y =, ,结论如何?(多媒体演示) 小结2与双曲线有一个公共点的直线条数 :①过中心的直线系中不存在;②过渐近线上某点(原点除外)的直线系中有2条;1:,)0(:2222=-+±=by a x c m m x a b y l >14:,3:22=-+=y x c x y l 14:,121:22=-+=y x c x y l )2(2:-=-x k y l 4:22=-y x c )2(-=x k y③过双曲线上某点的直线系中有3条. 练习 求经过点( ),且与双曲线 仅有一个公共点的直线方程.备用例3:过双曲线1422=-y x 的右焦点作倾斜角为︒30的直线,交双曲线于A 、B 两点,求|AB|课堂小结:本节课主要研究了直线和双曲线的位置关系.主要解决位置关系的判定和定点直线系的交点问题, 都可以用代数法解决.它的一般步骤如下:课堂练习:1.判断直线和双曲线的位置关系(1) (2)2.当k 为何值时,直线和双曲线, ①没有交点 ②交于一点 ③交于两点作业:学案P39页5,6,72,2114:22=-y x c 1169:,3:22=-=y x c x l 1169:,134:22=-+=y x c x y l 2:+=kx y l ()04:22>x y x c =-。
第2课时 双曲线的标准方程及性质的应用学习目标 1.了解双曲线在实际生活中的应用.2.进一步掌握双曲线的方程及其性质的应用.知识点一 直线与双曲线的位置关系 设直线l :y =kx +m (m ≠0),①双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0),②把①代入②得(b 2-a 2k 2)x 2-2a 2mkx -a 2m 2-a 2b 2=0.(1)当b 2-a 2k 2=0,即k =±b a时,直线l 与双曲线C 的渐近线平行,直线与双曲线相交于一点.(2)当b 2-a 2k 2≠0,即k ≠±b a时,Δ=(-2a 2mk )2-4(b 2-a 2k 2)(-a 2m 2-a 2b 2).Δ>0⇒直线与双曲线有两个公共点; Δ=0⇒直线与双曲线有一个公共点; Δ<0⇒直线与双曲线有0个公共点.思考 直线与双曲线只有一个交点,是不是直线与双曲线相切?答案 不是.当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线只有一个交点 知识点二 弦长公式若斜率为k (k ≠0)的直线与双曲线相交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点,则|AB |=1+k2[x 1+x 22-4x 1x 2].1.已知双曲线的两个焦点为F 1(-5,0),F 2(5,0),P 是其上的一点,且PF 1⊥PF 2,|PF 1|·|PF 2|=2,则该双曲线的方程是( ) A.x 22-y 23=1 B.x 23-y 22=1 C.x 24-y 2=1 D .x 2-y 24=1答案 C2.过双曲线x 23-y 24=1的焦点且与x 轴垂直的弦的长度为________.答案8333.过双曲线x 2-y 23=1的左焦点F 1作倾斜角为π6的弦AB ,则|AB |=________.答案 3解析 易得双曲线的左焦点F 1(-2,0), ∴直线AB 的方程为y =33(x +2), 与双曲线方程联立,得8x 2-4x -13=0. 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1+x 2=12,x 1x 2=-138,∴|AB |=1+k 2·x 1+x 22-4x 1x 2=1+13×⎝ ⎛⎭⎪⎫122-4×⎝ ⎛⎭⎪⎫-138=3.一、直线与双曲线的位置关系例1 已知双曲线C :x 2-y 2=1及直线l :y =kx -1.(1)若直线l 与双曲线C 有两个不同的交点,求实数k 的取值范围;(2)若直线l 与双曲线C 交于A ,B 两点,O 是坐标原点,且△AOB 的面积为2,求实数k 的值.解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧x 2-y 2=1,y =kx -1,消去y 整理,得(1-k 2)x 2+2kx -2=0.由题意,知⎩⎪⎨⎪⎧1-k 2≠0,Δ=4k 2+81-k2>0,解得-2<k <2且k ≠±1.所以实数k 的取值范围为(-2,-1)∪(-1,1)∪(1,2).(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由(1),得x 1+x 2=-2k 1-k 2,x 1x 2=-21-k 2.又直线l 恒过点D (0,-1),则①当x 1x 2<0时,S △OAB =S △OAD +S △OBD =12|x 1|+12|x 2|=12|x 1-x 2|= 2.②当x 1x 2>0时,S △OAB =|S △OAD -S △OBD |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪12|x 1|-12|x 2|=12|x 1-x 2|= 2.所以(x 1-x 2)2=(x 1+x 2)2-4x 1x 2=(22)2,即⎝ ⎛⎭⎪⎫-2k 1-k 22+81-k 2=8,解得k =0或k =±62.由(1),知上述k 的值符合题意,所以k =0或k =±62. 反思感悟 直线与双曲线(1)位置关系的判定方法:代数法(注意二次项系数为0的情况). (2)弦长公式设直线y =kx +b 与双曲线交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则|AB |=1+k 2|x 1-x 2| =1+k 2·x 1+x 22-4x 1x 2.跟踪训练1 已知双曲线焦距为4,焦点在x 轴上,且过点P (2,3). (1)求该双曲线的标准方程;(2)若直线m 经过该双曲线的右焦点且斜率为1,求直线m 被双曲线截得的弦长.解 (1)设双曲线方程为x 2a 2-y 2b2=1(a ,b >0),由已知可得左、右焦点F 1,F 2的坐标分别为(-2,0),(2,0), 则|PF 1|-|PF 2|=2=2a ,所以a =1, 又c =2,所以b =3, 所以双曲线方程为x 2-y 23=1.(2)由题意可知直线m 的方程为y =x -2, 联立双曲线及直线方程消去y 得2x 2+4x -7=0, 设两交点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 所以x 1+x 2=-2,x 1x 2=-72,由弦长公式得|AB |=1+k 2|x 1-x 2| =1+k2x 1+x 22-4x 1x 2=6.二、与双曲线有关的轨迹问题例2 某中心接到其正东、正西、正北方向三个观测点的报告:正西、正北两个观测点同时听到了一声巨响,正东观测点听到的时间比其它两观测点晚 4 s .已知各观测点到该中心的距离是1 020 m .则该巨响发生在接报中心的(假定当时声音传播的速度为340 m/s ,相关各点均在同一平面上)( )A .北偏西45°方向,距离68010 mB .南偏东45°方向,距离68010 mC .北偏西45°方向,距离680 5 mD .南偏东45°方向,距离680 5 m 答案 A解析 如图,以接报中心为原点O ,正东、正北方向为x 轴,y 轴正向,建立直角坐标系.设A ,B ,C 分别是西、东、北观测点,则A (-1 020,0),B (1 020,0),C (0,1 020). 设P (x ,y )为巨响发生点.由已知|PA |=|PC |,故P 在AC 的垂直平分线PO 上,PO 的方程为y =-x , 又B 点比A 点晚4 s 听到爆炸声,故|PB |-|PA |=340×4=1 360,可知P 点在以A ,B 为焦点的双曲线x 2a 2-y 2b2=1上,依题意得a =680,c =1 020, ∴b 2=c 2-a 2=1 0202-6802=5×3402, 故双曲线方程为x 26802-y 25×3402=1,将y =-x 代入上式,得x =±6805, ∵|PB |>|PA |,∴x =-6805,y =680 5 , 即P (-6805,6805), 故PO =68010 .故巨响发生在接报中心的北偏西45°距中心68010 m 处. 反思感悟 和双曲线有关的轨迹(1)定义法.解决轨迹问题时利用双曲线的定义,判定动点的轨迹就是双曲线. (2)直接法.根据点满足条件直接代入计算跟踪训练2 若动圆P 经过定点A (3,0),且与定圆B :(x +3)2+y 2=16外切,试求动圆圆心P 的轨迹.解 设动圆圆心P (x ,y ),半径为r . 则依题意有|PA |=r ,|PB |=r +4, 故|PB |-|PA |=4.即动圆圆心P 到两个定点B (-3,0),A (3,0)的距离之差等于常数4,且4<|AB |,因此根据双曲线定义,点P 的轨迹是以A ,B 为焦点的双曲线的右支.设其方程为x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0),则c =3,2a =4,b 2=5,所以动圆圆心P 的轨迹方程为x 24-y 25=1(x ≥2).所以动圆圆心P 的轨迹是双曲线x 24-y 25=1的右支.1.已知双曲线方程为x 2-y 24=1,过点P (1,0)的直线l 与双曲线只有一个公共点,则l 共有( )A .4条B .3条C .2条D .1条 答案 B解析 因为双曲线方程为x 2-y 24=1,则P (1,0)是双曲线的右顶点,所以过P (1,0)并且和x轴垂直的直线是双曲线的一条切线,与双曲线只有一个公共点,另外两条就是过P (1,0)分别和两条渐近线平行的直线,所以符合要求的有3条.2.若直线y =kx 与双曲线4x 2-y 2=16相交,则实数k 的取值范围为( ) A .(-2,2) B .[-2,2) C .(-2,2] D .[-2,2]答案 A解析 易知k ≠±2,将y =kx 代入4x 2-y 2=16得关于x 的一元二次方程(4-k 2)x 2-16=0, 由Δ>0可得-2<k <2.3.过双曲线x 2-y 23=1的右焦点且与x 轴垂直的直线,交该双曲线的两条渐近线于A ,B 两点,则|AB |等于( )A. 3 B .2 3 C .3 3 D .4 3 答案 D解析 由题意知,双曲线x 2-y 23=1的渐近线方程为y =±3x ,将x =c =2代入得y =±23,所以|AB |=4 3.4.已知等轴双曲线的中心在原点,焦点在x 轴上,与直线y =12x 交于A ,B 两点,若|AB |=215,则该双曲线的方程为( )A .x 2-y 2=6 B .x 2-y 2=9 C .x 2-y 2=16 D .x 2-y 2=25答案 B解析 设等轴双曲线的方程为x 2-y 2=a 2(a >0),与y =12x 联立,得34x 2=a 2,∴|AB |=1+⎝ ⎛⎭⎪⎫122×433a =215,∴a =3,故选B.5.已知直线l :x -y +m =0与双曲线x 2-y 22=1交于不同的两点A ,B ,若线段AB 的中点在圆x 2+y 2=5上,则实数m 的值是________. 答案 ±1解析 由⎩⎪⎨⎪⎧x -y +m =0,x 2-y 22=1,消去y 得x 2-2mx -m 2-2=0.则Δ=4m 2+4m 2+8=8m 2+8>0. 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=2m ,y 1+y 2=x 1+x 2+2m =4m , 所以线段AB 的中点坐标为(m ,2m ). 又点(m ,2m )在x 2+y 2=5上, 所以m 2+(2m )2=5,得m =±1.1.知识清单:(1)判断直线与双曲线交点个数. (2)弦长公式. 2.方法归纳: 定义法,直接法. 3.常见误区:直线与双曲线的位置关系可以通过联立直线方程与双曲线方程得到的方程来判断,首先看二次项系数是否为零,若不为零,再利用Δ来判断直线与双曲线的位置关系.代数计算中的运算失误.1.若直线x =a 与双曲线x 24-y 2=1有两个交点,则a 的值可以是( )A .4B .2C .1D .-2 答案 A解析 因为在双曲线x 24-y 2=1中,x ≥2或x ≤-2,所以若x =a 与双曲线有两个交点, 则a >2或a <-2,故只有A 符合题意.2.“直线与双曲线有唯一交点”是“直线与双曲线相切”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分又不必要条件答案 B解析 易知选项B 正确.3.等轴双曲线x 2-y 2=a 2与直线y =ax (a >0)没有公共点,则a 的取值范围是( ) A .a =1 B .0<a <1 C .a >1 D .a ≥1答案 D解析 等轴双曲线x 2-y 2=a 2的渐近线方程为y =±x ,若直线y =ax (a >0)与等轴双曲线x 2-y 2=a 2没有公共点,则a ≥1.4.直线l :y =kx 与双曲线C :x 2-y 2=2交于不同的两点,则斜率k 的取值范围是( ) A .(0,1) B .(-2,2) C .(-1,1) D .[-1,1]答案 C解析 由双曲线C :x 2-y 2=2与直线l :y =kx 联立,得(1-k 2)x 2-2=0.因为直线l :y =kx与双曲线C :x 2-y 2=2交于不同的两点,所以⎩⎪⎨⎪⎧1-k 2≠0,81-k 2>0,解得-1<k <1,即斜率k 的取值范围是(-1,1).5.设点F 1,F 2分别是双曲线C :x 2a 2-y 22=1(a >0)的左、右焦点,过点F 1且与x 轴垂直的直线l 与双曲线C 交于A ,B 两点.若△ABF 2的面积为26,则该双曲线的渐近线方程为( )A .y =±3xB .y =±33xC .y =±2xD .y =±22x 答案 D解析 设F 1(-c ,0),A (-c ,y 0),则c 2a 2-y 202=1, ∴y 202=c 2a 2-1=c 2-a 2a 2=b 2a 2=2a2, ∴y 20=4a2,∴|AB |=2|y 0|=4a.又2ABF S=26,∴12·2c · |AB |=12·2c ·4a =4ca =26, ∴c a =62, ∴b a =c 2a 2-1=22. ∴该双曲线的渐近线方程为y =±22x . 6.若直线y =kx +2与双曲线x 2-y 2=6的左支交于不同的两点,则k 的取值范围为________. 答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫1,153 解析 联立方程⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +2,x 2-y 2=6得(1-k 2)x 2-4kx -10=0,①若直线y =kx +2与双曲线x 2-y 2=6的左支交于不同的两点,则方程①有两个不等的负根.所以⎩⎪⎨⎪⎧Δ=16k 2+401-k 2>0,x 1x 2=-101-k 2>0,x 1+x 2=4k1-k2<0,解得1<k <153. 7.直线y =x +1与双曲线x 22-y 23=1相交于A ,B 两点,则|AB |=________.答案 4 6解析 由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +1,x 22-y23=1,得x 2-4x -8=0.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则⎩⎪⎨⎪⎧Δ>0,x 1+x 2=4,x 1·x 2=-8,∴|AB |=1+k 2[x 1+x 22-4x 1x 2]=2×16+32=4 6.8.已知F 1,F 2是双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的两个焦点,以线段F 1F 2为边作正△MF 1F 2,若边MF 1的中点在双曲线上,则双曲线的离心率e =________.答案3+1解析 以线段F 1F 2为边作正△MF 1F 2,则M 在y 轴上,可设|F 1F 2|=2c ,M 在y 轴正半轴,则M (0,3c ),又F 1(-c ,0),则边MF 1的中点为⎝ ⎛⎭⎪⎫-c2,32c ,代入双曲线方程,可得c 24a 2-3c 24b 2=1,由于b 2=c 2-a 2,e =c a ,则有e 2-3e 2e 2-1=4,即有e 4-8e 2+4=0,解得e 2=4±23,由于e >1,即有e =1+ 3.9.已知双曲线的方程为x 2-y 22=1,直线l 过点P (1,1),斜率为k . 当k 为何值时,直线l与双曲线有一个公共点?解 设直线l :y -1=k (x -1),即y =kx +(1-k ).由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +1-k ,x 2-y 22=1,得 (k 2-2)x 2-2k (k -1)x +k 2-2k +3=0. 当k 2-2=0,即k =±2时,方程只有一个解;当k 2-2≠0,且Δ=24-16k =0,即k =32时,方程只有一个解.综上所述,当k =±2或k =32时,直线l 与双曲线只有一个公共点.10.斜率为2的直线l 在双曲线x 23-y 22=1上截得的弦长为6,求直线l 的方程.解 设直线l 的方程为y =2x +m ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x +m ,x 23-y22=1,得10x 2+12mx +3(m 2+2)=0.(*)设直线l 与双曲线交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点, 由根与系数的关系,得x 1+x 2=-65m ,x 1x 2=310(m 2+2).于是|AB |2=(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2=5(x 1-x 2)2=5[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]=5⎣⎢⎡⎦⎥⎤3625m 2-4×310m 2+2.因为|AB |=6, 所以365m 2-6(m 2+2)=6.则m 2=15,m =±15. 由(*)式得Δ=24m 2-240, 把m =±15代入上式,得Δ>0, 所以m 的值为±15,故所求l 的方程为y =2x ±15.11.已知直线y =ax +1与双曲线3x 2-y 2=1交于A ,B 两点,则a 的取值范围是____________. 答案 -6<a <6且a ≠± 3解析 由⎩⎪⎨⎪⎧y =ax +13x 2-y 2=1得(3-a 2)x 2-2ax -2=0.∵直线与双曲线相交于两点,∴⎩⎪⎨⎪⎧3-a 2≠0,Δ>0⇒-6<a <6且a ≠± 3.∴a 的取值范围是-6<a <6且a ≠± 3.12.已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点为F ,若过点F 且倾斜角为60°的直线l 与双曲线的右支有且只有一个交点,则双曲线的离心率e 的取值范围是________. 答案 [2,+∞)解析 由题意,知b a ≥3,则b 2a2≥3,所以e =1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2≥2.13.双曲线x 29-y 216=1的右顶点为A ,右焦点为F ,过点F 平行于双曲线的一条渐近线的直线与双曲线交于点B ,则△AFB 的面积为________. 答案3215解析 双曲线x 29-y 216=1的右顶点A (3,0),右焦点F (5,0),渐近线方程为y =±43x .不妨设直线FB 的方程为y =43(x -5),代入双曲线方程整理,得x 2-(x -5)2=9,解得x =175,y =-3215, 所以B ⎝ ⎛⎭⎪⎫175,-3215. 所以S △AFB =12|AF ||y B |=12(c -a )·|y B |=12×(5-3)×3215=3215. 14.双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点为F ,左、右顶点为A 1,A 2,过F 作A 1A 2的垂线与双曲线交于B ,C 两点,若A 1B ⊥A 2C ,则该双曲线的渐近线斜率为________.答案 ±1解析 由题意知F (c ,0),A 1(-a ,0),A 2(a ,0),其中c =a 2+b 2. 联立⎩⎪⎨⎪⎧x =c ,x 2a 2-y2b2=1, 解得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫c ,b 2a ,C ⎝ ⎛⎭⎪⎫c ,-b 2a , 所以A 1B —→=⎝ ⎛⎭⎪⎫c +a ,b 2a , A 2C —→=⎝ ⎛⎭⎪⎫c -a ,-b 2a . 因为A 1B ⊥A 2C ,所以A 1B —→·A 2C —→=(c +a )(c -a )-b 4a2=0, 解得a =b ,所以渐近线的斜率为±1.15.设双曲线x 2-y 22=1上有两点A ,B ,AB 中点M (1,2),则直线AB 的方程为________________. 答案 y =x +1解析 方法一 (用根与系数的关系解决)显然直线AB 的斜率存在.设直线AB 的方程为y -2=k (x -1), 即y =kx +2-k ,由⎩⎪⎨⎪⎧ y =kx +2-k ,x 2-y 22=1, 得(2-k 2)x 2-2k (2-k )x -k 2+4k -6=0,当Δ>0时,设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则1=x 1+x 22=k 2-k 2-k 2,所以k =1,满足Δ>0,所以直线AB 的方程为y =x +1.方法二 (用点差法解决)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则⎩⎪⎨⎪⎧ x 21-y 212=1,x 22-y 222=1,两式相减得(x 1-x 2)(x 1+x 2)=12(y 1-y 2)(y 1+y 2).因为x 1≠x 2,所以y 1-y2x 1-x 2=2x 1+x2y 1+y 2,所以k AB =2×1×22×2=1,所以直线AB 的方程为y =x +1,代入x 2-y 22=1满足Δ>0.所以直线AB 的方程为y =x +1.16.已知直线l :x +y =1与双曲线C :x 2a 2-y 2=1(a >0).(1)若a =12,求l 与C 相交所得的弦长;(2)若l 与C 有两个不同的交点,求双曲线C 的离心率e 的取值范围. 解 (1)当a =12时,双曲线C 的方程为4x 2-y 2=1,联立⎩⎪⎨⎪⎧x +y =1,4x 2-y 2=1,消去y , 得3x 2+2x -2=0.设两交点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=-23,x 1x 2=-23,则|AB |=x 1-x 22+y 1-y 22=x 1-x 22+x 1-x 22=2·x 1+x 22-4x 1x 2=2×289=2143.(2)将y =-x +1代入双曲线x 2a 2-y 2=1,得(1-a 2)x 2+2a 2x -2a 2=0,∴⎩⎪⎨⎪⎧ 1-a 2≠0,4a 4+8a 21-a 2>0, 解得0<a <2且a ≠1. ∵双曲线的离心率e =1+a 2a =1a 2+1,∴e >62且e ≠ 2.即离心率e 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫62,2∪(2,+∞).。
直线与双曲线的位置关系及判定直线与双曲线是在平面几何中经常遇到的图形,它们的位置关系和判定在数学学科中是一个重要的概念。
在本文中,我们将详细讨论直线与双曲线的位置关系及判定。
首先,让我们来了解一下直线和双曲线的定义。
直线是平面上的一条无限延伸的线段,其特点是任意两点可以确定一条直线。
双曲线是平面上的一种二次曲线,其数学表示为一个方程为x^2/a^2 -
y^2/b^2 = 1的曲线。
双曲线有两个分支,并且是无限延伸的。
现在我们开始讨论直线与双曲线的位置关系及判定。
一、直线与双曲线的位置关系
在平面几何中,直线与双曲线可以有以下几种位置关系:
1.直线与双曲线相交:当直线与双曲线有交点时,它们的位置关系为相交。
这时可以有以下几种情况:直线与双曲线相交于两个点,此时直线穿过双曲线的两个分支;直线与双曲线相交于一个点,此时直线穿过双曲线的一个分支;直线与双曲线相切,此时直线与双曲线相切于某一点;
2.直线与双曲线相离:当直线与双曲线没有交点时,它们的位置关系为相离。
在这种情况下,直线与双曲线之间没有交集,它们分别存在于平面上的不同位置;
3.直线包含在双曲线内部:当直线包含在双曲线的两个分支之间时,它们的位置关系为包含。
此时可以看作直线被双曲线所包围,直线完全位于双曲线的内部;
4.直线与双曲线重合:当直线和双曲线完全重合时,它们的位置关系为重合。
此时直线与双曲线完全相同,即它们的方程相同,所以是同一条曲线。
二、直线与双曲线的判定
在平面几何中,我们常常需要判定给定的直线和双曲线的位置关系,这是一个重要的数学问题。
下面讨论一下如何判定给定直线和双曲线的位置关系:
1.直线与双曲线相交的判定:给定一条直线L和一个双曲线H,要判定直线L是否与双曲线H相交,可以通过解直线方程和双曲线方程得到交点的坐标,然后判断交点是否在双曲线上即可。
如果交点在双
曲线上,那么说明直线与双曲线相交;如果交点不在双曲线上,那么
说明直线与双曲线相离。
2.直线与双曲线相切的判定:给定一条直线L和一个双曲线H,要判定直线L是否与双曲线H相切,可以通过解直线方程和双曲线方程
得到交点的坐标,然后判断交点是否在双曲线上,并且直线的斜率和
双曲线的切线斜率是否相等即可。
如果交点在双曲线上,且直线的斜
率和双曲线的切线斜率相等,那么说明直线与双曲线相切;如果交点
不在双曲线上,或者直线的斜率和双曲线的切线斜率不相等,那么说
明直线与双曲线相离或相交,但不相切。
3.直线包含在双曲线内部的判定:给定一条直线L和一个双曲线H,要判定直线L是否包含在双曲线H的内部,可以通过解直线方程和双
曲线方程得到交点的坐标,然后判断交点是否全部在双曲线内部即可。
如果交点全部在双曲线内部,那么说明直线包含在双曲线内部;如果
交点存在在双曲线外部,那么说明直线与双曲线相离。
通过以上的讨论,我们可以看到直线与双曲线的位置关系及判定
是一个复杂而有趣的数学问题。
在实际应用中,这些知识可以帮助我
们理解和分析平面几何中的各种问题,对于工程、地理、物理和数学
等领域都有广泛的应用。
希望本文对大家理解直线与双曲线的位置关系及判定有所帮助。