选修1-1-选修2-1双曲线(讲义)
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§2.2双曲线2.2.1双曲线及其标准方程学习目标 1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程.2.掌握双曲线的标准方程及其求法.3.会利用双曲线的定义和标准方程解决简单的问题.知识点一双曲线的定义思考若取一条拉链,拉开它的一部分,在拉开的两边上各选择一点,分别固定在点F1,F2上,把笔尖放在点M处,拉开或闭拢拉链,笔尖经过的点可画出一条曲线,那么曲线上的点应满足怎样的几何条件?答案如图,曲线上的点满足条件:|MF1|-|MF2|=常数(小于|F1F2|);如果改变一下笔尖位置,使|MF2|-|MF1|=常数(小于|F1F2|),可得到另一条曲线.梳理(1)平面内与两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于非零常数(小于|F1F2|)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双曲线的焦距.(2)关于“小于|F1F2|”:①若将“小于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”,其余条件不变,则动点轨迹是以F1,F2为端点的两条射线(包括端点);②若将“小于|F1F2|”改为“大于|F1F2|”,其余条件不变,则动点轨迹不存在.(3)若将“绝对值”去掉,其余条件不变,则动点的轨迹只有双曲线的一支.(4)若常数为零,其余条件不变,则点的轨迹是线段F1F2的中垂线.知识点二双曲线的标准方程思考双曲线中a,b,c的关系如何?与椭圆中a,b,c的关系有何不同?答案双曲线标准方程中的两个参数a和b,确定了双曲线的形状和大小,是双曲线的定形条件,这里b2=c2-a2,即c2=a2+b2,其中c>a,c>b,a与b的大小关系不确定;而在椭圆中b2=a2-c2,即a2=b2+c2,其中a>b>0,a>c,c与b大小不确定.梳理(1)双曲线两种形式的标准方程焦点所在的坐标轴x 轴y 轴标准方程x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0) y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0) 图形焦点坐标 F 1(-c,0),F 2(c,0)F 1(0,-c ),F 2(0,c )a ,b ,c 的关系式 a 2+b 2=c 2(2)焦点F 1,F 2的位置是双曲线定位的条件,它决定了双曲线标准方程的类型.“焦点跟着正项走”,若x 2项的系数为正,则焦点在x 轴上;若y 2项的系数为正,则焦点在y 轴上. (3)双曲线的焦点位置不确定时可设其标准方程为Ax 2+By 2=1(AB <0).(4)标准方程中的两个参数a 和b ,确定了双曲线的形状和大小,是双曲线的定形条件,注意这里的b 2=c 2-a 2与椭圆中的b 2=a 2-c 2相区别.1.平面内到两定点的距离的差等于常数(小于两定点间距离)的点的轨迹是双曲线.( × ) 2.在双曲线标准方程x 2a 2-y 2b 2=1中,a >0,b >0且a ≠b .( × )3.双曲线标准方程中,a ,b 的大小关系是a >b .( × )类型一 双曲线的标准方程 命题角度1 双曲线标准方程的认识例1 方程x 22+m +y 2m +1=1表示双曲线,则m 的取值范围是( )A .(-2,-1)B .(-2,+∞)C .(-∞,-1)D .(-∞,-2)∪(-1,+∞)考点 双曲线的标准方程 题点 已知方程判断曲线的类型 答案 A解析 由题意可知,(2+m )(m +1)<0,∴-2<m <-1.反思与感悟 将双曲线的方程化为标准方程的形式,假如双曲线的方程为x 2m +y 2n=1,则当mn <0时,方程表示双曲线.若⎩⎪⎨⎪⎧ m >0,n <0,则方程表示焦点在x 轴上的双曲线;若⎩⎪⎨⎪⎧m <0,n >0,则方程表示焦点在y 轴上的双曲线.跟踪训练1 若k >1,则关于x ,y 的方程(1-k )x 2+y 2=k 2-1所表示的曲线是( ) A .焦点在x 轴上的椭圆 B .焦点在y 轴上的椭圆 C .焦点在y 轴上的双曲线 D .焦点在x 轴上的双曲线 考点 双曲线的标准方程 题点 已知方程判断曲线的类型 答案 C解析 原方程化为y 2k 2-1-x 2k +1=1,∵k >1,∴k 2-1>0,k +1>0.∴方程所表示的曲线为焦点在y 轴上的双曲线. 命题角度2 求双曲线标准方程例2 求适合下列条件的双曲线的标准方程. (1)a =4,经过点A ⎝⎛⎭⎫1,-4103;(2)经过点(3,0),(-6,-3). 考点 双曲线的标准方程的求法 题点 待定系数法求双曲线的标准方程 解 (1)当焦点在x 轴上时, 设所求标准方程为x 216-y 2b2=1(b >0),把A 点的坐标代入,得b 2=-1615×1609<0,不符合题意;当焦点在y 轴上时,设所求标准方程为y 216-x 2b2=1(b >0),把A 点的坐标代入,得b 2=9, ∴所求双曲线的标准方程为y 216-x 29=1.(2)设双曲线的方程为mx 2+ny 2=1(mn <0), ∵双曲线经过点(3,0),(-6,-3),∴⎩⎪⎨⎪⎧9m +0=1,36m +9n =1,解得⎩⎨⎧m =19,n =-13,∴所求双曲线的标准方程为x 29-y 23=1.反思与感悟 求双曲线方程的方法(1)求双曲线的标准方程与求椭圆标准方程类似,也是“先定型,后定量”,利用待定系数法求解.(2)当焦点位置不确定时,应按焦点在x 轴上和焦点在y 轴上进行分类讨论.(3)当已知双曲线经过两点,求双曲线的标准方程时,把双曲线方程设成mx 2+ny 2=1(mn <0)的形式求解.跟踪训练2 根据下列条件,求双曲线的标准方程. (1)c =6,经过点(-5,2),焦点在x 轴上.(2)与椭圆x 227+y 236=1有共同的焦点,它们的一个交点的纵坐标为4.考点 双曲线的标准方程的求法 题点 待定系数法求双曲线的标准方程 解 (1)∵焦点在x 轴上,c =6,∴设所求双曲线方程为x 2λ-y 26-λ=1(其中0<λ<6).∵双曲线经过点(-5,2),∴25λ-46-λ=1,∴λ=5或λ=30(舍去). ∴所求双曲线方程是x 25-y 2=1.(2)椭圆x 227+y 236=1的两个焦点为F 1(0,-3),F 2(0,3),双曲线与椭圆的一个交点为(15,4)或(-15,4).设双曲线的标准方程为y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0),则⎩⎪⎨⎪⎧42a 2-(15)2b 2=1,a 2+b 2=32,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=5.故所求双曲线的标准方程为y 24-x 25=1.类型二 双曲线的定义及应用 命题角度1 双曲线中的焦点三角形例3 (1)如图,已知双曲线的方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0),点A ,B 均在双曲线的右支上,线段AB 经过双曲线的右焦点F 2,|AB |=m ,F 1为双曲线的左焦点,则△ABF 1的周长为________.考点 双曲线的定义 题点 双曲线的焦点三角形 答案 4a +2m解析 由双曲线的定义,知|AF 1|-|AF 2|=2a , |BF 1|-|BF 2|=2a . 又|AF 2|+|BF 2|=|AB |,所以△ABF 1的周长为|AF 1|+|BF 1|+|AB | =4a +2|AB |=4a +2m . (2)设P 为双曲线x 2-y 212=1上的一点,F 1,F 2是该双曲线的两个焦点,若|PF 1|∶|PF 2|=3∶2,则△PF 1F 2的面积为________. 考点 双曲线的定义 题点 双曲线的焦点三角形 答案 12解析 由已知得2a =2,又由双曲线的定义,得|PF 1|-|PF 2|=2, 因为|PF 1|∶|PF 2|=3∶2, 所以|PF 1|=6,|PF 2|=4. 又|F 1F 2|=2c =213,由余弦定理,得cos ∠F 1PF 2=62+42-522×6×4=0,所以△F 1PF 2为直角三角形.12PF F S=12×|PF 1|·|PF 2|=12×6×4=12. 引申探究本例(2)中,若将“|PF 1|∶|PF 2|=3∶2”改为“|PF 1|·|PF 2|=24”,求△PF 1F 2的面积. 解 由双曲线方程为x 2-y 212=1, 可知a =1,b =23,c =1+12=13.因为|PF 1|·|PF 2|=24,则cos ∠F 1PF 2=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|=(|PF 1|-|PF 2|)2+2|PF 1|·|PF 2|-4c 22×24=4+2×24-4×1348=0,所以△PF 1F 2为直角三角形. 所以12PF F S=12|PF 1|·|PF 2|=12. 反思与感悟 求双曲线中焦点三角形面积的方法 (1)方法一:①根据双曲线的定义求出||PF 1|-|PF 2||=2a ;②利用余弦定理表示出|PF 1|,|PF 2|,|F 1F 2|之间满足的关系式; ③通过配方,利用整体的思想求出|PF 1|·|PF 2|的值; ④利用公式S △PF 1F 2=12×|PF 1|·|PF 2|sin ∠F 1PF 2求得面积.(2)方法二:利用公式12PF F S=12×|F 1F 2|×|y P |(y P 为P 点的纵坐标)求得面积. 特别提醒:利用双曲线的定义解决与焦点有关的问题,一是要注意定义条件||PF 1|-|PF 2||=2a 的变形使用,特别是与|PF 1|2+|PF 2|2,|PF 1|·|PF 2|之间的关系.跟踪训练3 已知F 1,F 2分别为双曲线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|等于( ) A .1 B .4 C .6 D .8 考点 双曲线的定义 题点 双曲线的焦点三角形 答案 B解析 设|PF 1|=m ,|PF 2|=n ,由余弦定理得|F 1F 2|2=m 2+n 2-2mn cos ∠F 1PF 2, 即m 2+n 2-mn =8,∴(m -n )2+mn =8,∴mn =4, 即|PF 1|·|PF 2|=4.命题角度2 由双曲线定义求轨迹方程例4 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________________. 考点 双曲线的定义 题点 双曲线定义的应用 答案x 2-y 28=1(x ≤-1) 解析 如图,设动圆M 与圆C 1及圆C 2分别外切于点A 和B ,根据两圆外切的条件 |MC 1|-|AC 1|=|MA |,|MC 2|-|BC 2|=|MB |, 因为|MA |=|MB |,所以|MC 1|-|AC 1|=|MC 2|-|BC 2|,即|MC 2|-|MC 1|=2,这表明动点M 与两定点C 2,C 1的距离的差是常数2且2<6=|C 1C 2|. 根据双曲线的定义,动点M 的轨迹为双曲线的左支(点M 与C 2的距离大,与C 1的距离小),这里a =1,c =3,则b 2=8,设点M 的坐标为(x ,y ),其轨迹方程为x 2-y 28=1 (x ≤-1).反思与感悟 定义法求双曲线方程的注意点(1)注意条件中是到定点距离之差,还是差的绝对值.(2)当差的绝对值为常数时要注意常数与两定点间距离的大小问题. (3)求出方程后要注意表示满足方程的解的坐标是否都在所给的曲线上.跟踪训练4 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 214=1(x ≥2) B.x 22-y 214=1 C.x 214-y 22=1 D.x 22+y 214=1 考点 双曲线的定义 题点 双曲线定义的应用 答案 A解析 设动圆M 的半径为r ,则由已知得 |MC 1|=r +2,|MC 2|=r -2, 所以|MC 1|-|MC 2|=2 2. 又C 1(-4,0),C 2(4,0),所以|C 1C 2|=8,所以22<|C 1C 2|,根据双曲线定义知,点M 的轨迹是以C 1(-4,0),C 2(4,0)为焦点的双曲线的右支, 因为a =2,c =4, 所以b 2=c 2-a 2=14,所以点M 的轨迹方程是x 22-y 214=1(x ≥2).1.已知F 1(3,3),F 2(-3,3),动点P 满足|PF 1|-|PF 2|=4,则P 点的轨迹是( ) A .双曲线 B .双曲线的一支 C .不存在D .一条射线考点 双曲线的定义 题点 双曲线定义的应用 答案 B解析 因为|PF 1|-|PF 2|=4,且4<|F 1F 2|, 由双曲线定义知,P 点的轨迹是双曲线的一支.2.若k ∈R ,方程x 2k +3+y 2k +2=1表示焦点在x 轴上的双曲线,则k 的取值范围是( )A .-3<k <-2B .k <-3C .k <-3或k >-2D .k >-2考点 双曲线的标准方程 题点 已知方程判断曲线的类型 答案 A解析 由题意知,k +3>0且k +2<0, ∴-3<k <-2.3.设F 1,F 2分别是双曲线x 2-y 224=1的左、右焦点,P 是双曲线上的一点,且3|PF 1|=4|PF 2|,则△PF 1F 2的面积等于( ) A .4 2 B .8 3 C .24 D .48 考点 双曲线的定义 题点 双曲线的焦点三角形 答案 C解析 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ |PF 1|-|PF 2|=2,3|PF 1|=4|PF 2|,解得⎩⎪⎨⎪⎧|PF 1|=8,|PF 2|=6.又由|F 1F 2|=10,可得△PF 1F 2是直角三角形,且PF 1⊥PF 2, 则12PF F S=12|PF 1|·|PF 2|=24. 4.椭圆x 24+y 2a 2=1与双曲线x 2a -y 22=1有相同的焦点,则a 的值是( )A.12 B .1或-2 C .1或12D .1考点 双曲线性质的应用题点 双曲线与椭圆结合的有关问题答案 D解析 由a >0,0<a 2<4,且4-a 2=a +2,可解得a =1,故选D. 5.求适合下列条件的双曲线的标准方程. (1)a =3,c =4,焦点在x 轴上;(2)焦点为(0,-6),(0,6),经过点A (-5,6);(3)以椭圆x 28+y 25=1长轴的顶点为焦点,且过(3,10).考点 双曲线的标准方程的求法 题点 待定系数法求双曲线的标准方程 解 (1)由题设知,a =3,c =4, 由c 2=a 2+b 2,得b 2=c 2-a 2=42-32=7. 因为双曲线的焦点在x 轴上,所以所求双曲线的标准方程为x 29-y 27=1.(2)由已知得c =6,且焦点在y 轴上, 因为点A (-5,6)在双曲线上, 所以2a =|(-5-0)2+(6+6)2-(-5-0)2+(6-6)2|=|13-5|=8,则a =4,b 2=c 2-a 2=62-42=20. 所以所求双曲线的标准方程为y 216-x 220=1.(3)由题意得,双曲线的焦点在x 轴上,且c =2 2. 设双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0),则有a 2+b 2=c 2=8.因为过(3,10)点, 所以9a 2-10b 2=1,解得a 2=3,b 2=5.故所求双曲线的标准方程为x 23-y 25=1.1.双曲线定义中||PF 1|-|PF 2||=2a (2a <|F 1F 2|)不要漏了绝对值符号,当2a =|F 1F 2|时表示两条射线.2.在双曲线的标准方程中,a>b不一定成立,要注意与椭圆中a,b,c的区别.在椭圆中a2=b2+c2,在双曲线中c2=a2+b2.3.用待定系数法求双曲线的标准方程时,要先判断焦点所在的位置,设出标准方程后,由条件列出a,b,c的方程组.如果焦点不确定要分类讨论采用待定系数法求方程或用形如mx2+ny2=1(mn<0)的形式求解.一、选择题1.已知双曲线方程为x2-2y2=1,则它的右焦点坐标为()A.⎝⎛⎭⎫22,0B.⎝⎛⎭⎫52,0C.⎝⎛⎭⎫62,0D.(3,0)考点双曲线的标准方程题点由双曲线方程求参数答案 C解析将双曲线方程化成标准方程为x21-y212=1,所以a2=1,b2=12,所以c=a2+b2=62,故右焦点坐标为⎝⎛⎭⎫62,0.2.在方程mx2-my2=n中,若mn<0,则方程表示的曲线是()A.焦点在x轴上的椭圆B.焦点在x轴上的双曲线C.焦点在y轴上的椭圆D.焦点在y轴上的双曲线考点双曲线的标准方程题点已知方程判断曲线的类型答案 D解析 将方程化为y 2-n m -x 2-n m=1, 由mn <0,知-n m>0, 所以方程表示的曲线是焦点在y 轴上的双曲线.3.双曲线x 225-y 29=1的两个焦点为F 1,F 2,若双曲线上一点P 到F 1的距离为12,则P 到F 2的距离为( )A .17B .22C .2或22D .7或17考点 双曲线的定义题点 双曲线定义的应用答案 C解析 由双曲线的定义,得||PF 1|-|PF 2||=10,又|PF 1|=12,则P 到F 2的距离为2或22,经检验,均符合题意.故选C.4.过点(1,1),且b a =2的双曲线的标准方程是( ) A.x 212-y 2=1 B.y 212-x 2=1 C .x 2-y 212=1 D.x 212-y 2=1或y 212-x 2=1 考点 双曲线的标准方程的求法题点 待定系数法求双曲线的标准方程答案 D解析 ∵b a =2,∴b 2=2a 2.当焦点在x 轴上时,设双曲线方程为x 2a 2-y 22a 2=1,代入(1,1)点,得a 2=12.此时双曲线标准方程为x 212-y 2=1.同理求得焦点在y 轴上时,双曲线标准方程为y 212-x 2=1.5.双曲线8kx 2-ky 2=8的一个焦点坐标为(0,3),则k 的值是( )A .1B .-1 C.653 D .-653考点 双曲线的标准方程题点 由双曲线方程求参数答案 B解析 原方程可化为x 21k -y 28k=1,由焦点坐标是(0,3)可知c =3,且焦点在y 轴上,∴k <0.c 2=-1k -8k =-9k=9,∴k =-1,故选B. 6.设椭圆x 26+y 22=1和双曲线x 23-y 2=1的公共焦点为F 1,F 2,P 是两曲线的一个公共点,则cos ∠F 1PF 2等于( )A.14B.13C.19D.35考点 双曲线的定义题点 双曲线的焦点三角形答案 B解析 设|PF 1|=d 1,|PF 2|=d 2,则d 1+d 2=26,①|d 1-d 2|=23,②①2+②2,得d 21+d 22=18. ①2-②2,得2d 1d 2=6.而c =2,∴cos ∠F 1PF 2=d 21+d 22-4c 22d 1d 2=18-166=13. 7.已知双曲线x 2m -y 27=1,直线l 过其左焦点F 1,交双曲线左支于A ,B 两点,且|AB |=4,F 2为双曲线的右焦点,△ABF 2的周长为20,则m 的值为( )A .9B .10C .16D .20考点 双曲线的定义题点 双曲线的焦点三角形答案 A解析 △ABF 2的周长=|AB |+|AF 2|+|BF 2|=20,∵|AB |=4,∴|AF 2|+|BF 2|=16.根据双曲线定义知,2a =|AF 2|-|AF 1|=|BF 2|-|BF 1|,∴4a =(|AF 2|+|BF 2|)-(|AF 1|+|BF 1|)=16-4=12,∴a =3,∴m =a 2=9.8.已知双曲线的中心在原点,一个焦点为F 1(-5,0),点P 在双曲线上,且线段PF 1的中点坐标为(0,2),则此双曲线的方程是( )A.x 24-y 2=1 B .x 2-y 24=1 C.x 22-y 23=1 D.x 23-y 22=1 考点 双曲线的标准方程的求法题点 待定系数法求双曲线的标准方程答案 B解析 据已知条件得焦点在x 轴上,设双曲线的方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0), 则a 2+b 2=5.①∵线段PF 1的中点坐标为(0,2),∴点P 的坐标为(5,4),将其代入双曲线的方程,得5a 2-16b 2=1.② 由①②解得a 2=1,b 2=4,∴双曲线的方程为x 2-y 24=1. 二、填空题9.若点P 到点(0,-3)与到点(0,3)的距离之差为2,则点P 的轨迹方程为________________. 考点 双曲线的标准方程的求法题点 定义法求双曲线的标准方程答案 y 2-x 28=1(y ≥1) 解析 由题意结合双曲线的定义,可知点P 的轨迹为双曲线上支,且c =3,2a =2,a =1,b 2=9-1=8,故点P 的轨迹方程为y 2-x 28=1(y ≥1). 10.双曲线x 264-m 2-y 2m 2=1(0<m <5)的焦距为________. 考点 双曲线的标准方程题点 由双曲线方程求参数答案 16解析 在双曲线x 264-m 2-y 2m 2=1(0<m <5)中, a 2=64-m 2,b 2=m 2.∴a 2+b 2=64,可得c =8,2c =16.11.经过点P (-3,27)和Q (-62,-7)的双曲线的标准方程是________.考点 双曲线的标准方程的求法题点 待定系数法求双曲线的标准方程答案 y 225-x 275=1 解析 设双曲线的方程为mx 2+ny 2=1(mn <0),则⎩⎪⎨⎪⎧ 9m +28n =1,72m +49n =1,解得⎩⎨⎧ m =-175,n =125,故双曲线的标准方程为y 225-x 275=1. 12.已知双曲线x 2-y 2=1,点F 1,F 2为其两个焦点,点P 为双曲线上一点,若PF 1⊥PF 2,则|PF 1|+|PF 2|的值为________.考点 双曲线的定义题点 双曲线的焦点三角形答案 2 3解析 设P 在双曲线的右支上,|PF 1|=2+x ,|PF 2|=x (x >0),因为PF 1⊥PF 2,所以(x +2)2+x 2=(2c )2=8,所以x =3-1,x +2=3+1,所以|PF 2|+|PF 1|=3-1+3+1=2 3.三、解答题13.如图,已知定圆F 1:x 2+y 2+10x +24=0,定圆F 2:x 2+y 2-10x +9=0,动圆M 与定圆F 1,F 2都外切,求动圆圆心M 的曲线方程.考点 双曲线的定义题点 由双曲线的定义确定轨迹方程解 圆F 1:(x +5)2+y 2=1,∴圆心F 1(-5,0),半径r 1=1.圆F 2:(x -5)2+y 2=42,∴圆心F 2(5,0),半径r 2=4.设动圆M 的半径为R ,则有|MF 1|=R +1,|MF 2|=R +4,∴|MF 2|-|MF 1|=3.∴点M 的轨迹是以F 1,F 2为焦点的双曲线(左支),且a =32,c =5.∴b 2=914. ∴双曲线方程为x 294-y 2914=1⎝⎛⎭⎫x ≤-32. 四、探究与拓展14.在平面直角坐标系xOy 中,已知△ABC 的顶点A (-6,0)和C (6,0),若顶点B 在双曲线x 225-y 211=1的左支上,则sin A -sin C sin B=________. 考点 双曲线的定义题点 双曲线定义的应用答案 56解析 设A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .由双曲线定义,得a -c =10,由正弦定理,得sin A -sin C sin B =a -c b =1012=56. 15.已知双曲线过点(3,-2)且与椭圆4x 2+9y 2=36有相同的焦点.(1)求双曲线的标准方程;(2)若点M 在双曲线上,F 1,F 2为左、右焦点,且|MF 1|+|MF 2|=63,试判断△MF 1F 2的形状.考点 双曲线的定义题点 双曲线的焦点三角形解 (1)椭圆方程可化为x 29+y 24=1,焦点在x 轴上,且c =9-4=5,故设双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1,则⎩⎪⎨⎪⎧ 9a 2-4b 2=1,a 2+b 2=5,解得a 2=3,b 2=2, 所以双曲线的标准方程为x 23-y 22=1. (2)不妨设点M 在右支上,则有|MF 1|-|MF 2|=23, 又|MF 1|+|MF 2|=63,故解得|MF 1|=43,|MF 2|=23,又|F 1F 2|=25, 因此在△MF 1F 2中,|MF 1|边最长,而cos ∠MF 2F 1=|MF 2|2+|F 1F 2|2-|MF 1|22·|MF 2|·|F 1F 2|<0, 所以∠MF 2F 1为钝角.故△MF 1F 2为钝角三角形.。
新课预习讲义选修2-1:第二章§双曲线(一)§2.双曲线及其标准方程●学习目标1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程.2.掌握双曲线的标准方程.3.会利用双曲线的定义和标准方程解决简单的应用问题. ●学习重点:1.本节的重点是双曲线的定义,因此与双曲线定义有关的问题就成了考查的重点.2.定义法、待定系数法求双曲线的标准方程,也是重点考查的. ●学习难点1. 难点是双曲线的标准方程的推导.2.在双曲线的定义的问题中会与三角函数、向量、不等式的内容相结合出现.一、自学导航●知识回顾:复习1:椭圆的定义是什么?椭圆的标准方程是什么?复习2:椭圆的标准方程分哪两种不同形式?怎样区分?复习3:在椭圆的标准方程22221x y a b+=中,,,a b c 有何关系?若5,3a b ==,则?c =●预习教材:第52页——第55页的内容。
●自主梳理:_____________________________●预习检测:1.点F 1,F 2是两个定点,动点P 满足||PF 1|-|PF 2||=2a (a 为非负常数),则动点P 的轨迹是( ) A .两条射线 B .一条直线 C .双曲线 D .前三种情况都有可能 答案: D2.已知方程x 24+k -y 24-k =1表示双曲线,则实数k 的取值范围是( )A .-4<k <4B .k >0C .k ≥0D .k >4或k <-4解析: ∵x 24+k -y 24-k =1表示双曲线,∴(4+k )(4-k )>0,∴(k +4)(k -4)<0,∴-4<k <4. 答案: A3.椭圆x 24+y 2a 2=1与双曲线x 2a -y 22=1有相同的焦点,则a 的值是________.解析: 依题意:⎩⎪⎨⎪⎧a >0,0<a 2<4,4-a 2=a +2.解得a =1.答案: 14.求与双曲线x 216-y 24=1有相同的焦点,且经过点(32,2)的双曲线方程.解析: ∵所求双曲线与x 216-y 24=1有相同的焦点,∴双曲线的焦点为(±25,0)设所求双曲线方程为x 2a 2-y 220-a 2=1.∵双曲线经过点(32,2),∴18a 2-420-a 2=1,解得a 2=12. ∴所求双曲线的方程为x 212-y 28=1.●问题与困惑:二、互动探究●问题探究:探究1:把椭圆定义中的“和”字改成“差”字,所得的轨迹是什么曲线?探究2:根据双曲线的定义,怎样导出双曲线的标准方程的?探究3:双曲线的标准方程与椭圆的标准方程在形式上有什么区别?a 、b 、c 之间的关系有何不同?探究4:怎样区分焦点在不同位置的两类双曲线的方程?它与椭圆的区分方法有何不同?●基础知识归纳: 1.双曲线的定义把平面内与两个定点F 1,F 2的距离的 等于常数(小于|F 1F 2|)的点的轨迹叫做双曲线.这 叫做双曲线的焦点, 叫做双曲线的焦距.反思(1):设常数为2a ,为什么2a <12F F ?2a =12F F 时,轨迹是 ; 2a >12F F 时,轨迹 .反思(2):双曲线的定义中,为什么要加“绝对值”三个字?没有“绝对值”三个字呢?2.双曲线的标准方程 小结:双曲线的标准方程与椭圆的标准方程的区别:1.焦点位置的判定:椭圆由分母常数的大小判定,双曲线由各项前面的符号判定2. a 、b 、c 之间的关系:椭圆是222b a c -=,双曲线是222b a c +=(记忆方法:椭圆的焦点在顶点之内,所有a c <;双曲线焦点在顶点之外,所有a c >)●典例导析:题型一、求双曲线的标准方程例1、根据下列条件,求双曲线的标准方程.(1)双曲线中心在原点,焦点在坐标轴上,且过点A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52; (2)c =6,经过点(-5,2),焦点在x 轴上. [思路点拨]1.找出两个定量条件和定位条件,由定量条件求a 、b 的值(注意应用222b a c +=);由定位条件确定焦点所在的位置.2.常用待定系数法.[解题过程] (1)方法一:①当焦点在x 轴上时,设双曲线标准方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0).由于双曲线过点A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52,∴⎩⎪⎨⎪⎧42a 2-(-3)2b 2=1,(-3)2a 2-⎝⎛⎭⎫522b 2=1.解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1.∴所求双曲线标准方程是x 24-y 2=1.②当焦点在y 轴上时,设双曲线标准方程为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0).则⎩⎨⎧3a 2-16b 2=1,54a 2-9b 2=1解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=-1,b 2=-4.不合题意,舍去.综上所述,双曲线的标准方程是x 24-y 2=1.方法二:设双曲线方程为mx 2-ny 2=1,由双曲线经过A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52 可得⎩⎪⎨⎪⎧ 16m -3n =1,9m -54n =1.解得⎩⎪⎨⎪⎧m =14,n =1. ∴所求双曲线的标准方程为x 24-y 2=1.(2)设双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1∵c =6,∴6=a 2+b 2①又∵双曲线经过点(-5,2),∴(-5)2a 2-4b2=1②由①②得:⎩⎪⎨⎪⎧ a 2=5b 2=1或⎩⎪⎨⎪⎧a 2=30b 2=-24(舍)∴双曲线方程为x 25-y 21=1.[题后感悟] 双曲线标准方程的求解步骤:变式训练:1.求适合下列条件的双曲线的标准方程: (1)a =3,c =4,焦点在x 轴上.(2)a =25,经过点A (2,-5),焦点在y 轴上.(3)焦点分别为F 1(-10,0)、F 2(10,0),且经过点(35,-4). (4)焦点在y 轴上,并且双曲线过点(3,-42)和⎝⎛⎭⎫94,5.解析: (1)由题设知,a =3,c =4,由c 2=a 2+b 2得b 2=c 2-a 2=42-32=7. 因为双曲线的焦点在x 轴上,所以所求双曲线的标准方程为x 29-y 27=1.(2)因为双曲线的焦点在y 轴上,所以双曲线的标准方程可设为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0).由题设知,a =25,且点A (2,-5)在双曲线上,所以⎩⎪⎨⎪⎧a =2525a 2-4b 2=1,解得a 2=20,b 2=16.故所求双曲线的标准方程为y 220-x 216=1.(3)由题设知双曲线的焦点在x 轴上,且c x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0).从而将双曲线的标准方程化为x 2100-b 2-y 2b 2=1,将点(35,-4)代入并化简整理,得b 4-39b 2-1 600=0,解得b 2=64或b 2=-25(舍去), 故所求双曲线的标准方程为x 236-y 264=1.(4)由已知可设所求双曲线方程为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0),则⎩⎨⎧32a 2-9b 2=125a 2-8116b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=16b 2=9∴双曲线的方程为y 216-x 29=1.题型二、双曲线定义的应用例2-1、已知定点F 1(0,-4),F 2(0,4),动点M 满足|MF 1|-|MF 2|=2a ,当a =3和a =4时,点M 的轨迹为( )A .双曲线和一条直线B .双曲线的一支和一条直线C .双曲线和一条射线D .双曲线的一支和一条射线 [解题过程] 由已知,|F 1F 2|=8.当a =3时,|MF 1|-|MF 2|=6<|F 1F 2|,故点M 的轨迹是双曲线的一支 当a =4时,|MF 1|-|MF 2|=8=|F 1F 2|,故点M 的轨迹是一条射线F 1F 2 答案: D[题后感悟] 如何判断动点的轨迹?(1)由已知条件,判断2a 与|F 1F 2|的大小关系,大致确定动点的轨迹是双曲线或射线等; (2)再据|MF 1|-|MF 2|=2a 有无绝对值,准确确定动点轨迹的特征. 变式训练:2-1.已知点F 1(0,-13),F 2(0,13),动点P 到F 1与F 2的距离之差的绝对值为26,则动点P 的轨迹方程为 A .y =0 B .y =0(x ≤-13或x ≥13) C .x =0(|y |≥13) D .以上都不对答案: C 例2-2、若F 1,F 2是双曲线x 29-y 216=1的两个焦点,P 是双曲线上的点,且|PF 1|·|PF 2|=32,试求△F 1PF 2的面积. [思路点拨][规范作答] 由双曲线方程x 29-y 216=1,可知a =3,b =4,c =a 2+b 2=5.由双曲线的定义,得|PF 1|-|PF 2|=±2a =±6,将此式两边平方,得|PF 1|2+|PF 2|2-2|PF 1|·|PF 2|=36, ∴|PF 1|2+|PF 2|2=36+2|PF 1|·|PF 2|=36+2×32=100.如图所示,在△F 1PF 2中,由余弦定理,得cos ∠F 1PF 2=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|=100-1002|PF 1|·|PF 2|=0,∴∠F 1PF 2=90°,∴S △F 1PF 2=12|PF 1|·|PF 2|=12×32=16.[题后感悟]在解决与焦点三角形有关的问题的时候,首先要注意定义条件||PF 1|-|PF 2||=2a 的应用.其次是要利用余弦定理、勾股定理等知识进行运算.在运算过程中要注意整体思想的应用和一些变形技巧的应用. 变式训练:2-2.设F 1,F 2是双曲线x 24-y 2=1的两个焦点,点P 在双曲线上且满足∠F 1PF 2=90°,求△F 1PF 2的面积.解析: 在双曲线x 24-y 2=1中,a 2=4,b 2=1,∴c 2=a 2+b 2=5,∴a =2,c = 5.由于点P 在双曲线上,所以|PF 1|-|PF 2|=±4.① ∵∠F 1PF 2=90°,∴|PF 1|2+|PF 2|2=20.② ②-①2得,2|PF 1|·|PF 2|=4,∴|PF 1|·|PF 2|=2, ∴△F 1PF 2的面积是S =12|PF 1||PF 2|=1.(想一想:若改为“∠F 1PF 2=60°”呢?) 题型三、求与双曲线相关的轨迹方程例3、求与两个定圆C 1:x 2+y 2+10x -24=0和C 2:x 2+y 2-10x +24=0都外切或者都内切的动圆的圆心的轨迹方程. [思路点拨][解题过程] ⊙C 1:(x +5)2+y 2=49⇒C 1(-5,0),r 1=7, ⊙C 2:(x -5)2+y 2=1⇒C 2(5,0),r 2=1, 设动圆圆心为M (x ,y ),半径为R ,(1)如图①,当⊙M 与⊙C 1、⊙C 2都外切时,有|MC 1|=r1+R ,|MC 2|=r 2+R , 则|MC 1|-|MC 2|=r 1-r 2=6.(2)如图②,当⊙M 与⊙C 1、⊙C 2都内切时,有|MC 1|=R -r 1,|MC 2|=R -r 2.,则|MC 1|-|MC 2|=r 2-r 1=-6.在(1)(2)两种情况下,点M 与两定点C 1、C 2的距离的差的绝对值是6,由双曲线的定义,点M 的轨迹是以C 1(-5,0),C 2(5,0)为焦点实轴长为6的双曲线,c =5,a =3⇒b =c 2-a 2=52-32=4,方程为:x 29-y 216=1.[题后感悟] (1)本题是利用定义求动点的轨迹方程的,当判断出动点的轨迹是双曲线,且可求出a ,b 时,就可直接写出其标准方程,而无需用距离公式写出方程,再通过复杂的运算进行化简. (2)由于动点M 到两定点C 2,C 1的距离的差的绝对值为常数,因此,其轨迹是双曲线. 变式训练:4.如图所示,在△ABC 中,已知|AB |=42,且三内角A ,B ,C 满足 2sin A +sin C =2sin B ,建立适当的坐标系,求顶点C 的轨迹方程.解析: 如图所示,以AB 边所在的直线为x 轴,AB 的垂直平分线为y 轴, 建立直角坐标系,则A (-22,0),B (22,0).由正弦定理得sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c2R.∵sin B -sin A =12sin C ,∴b -a =c 2.从而有|CA |-|CB |=12|AB |=22<|AB |.由双曲线的定义知,点C 的轨迹为双曲线的右支. ∵a =2,c =22,∴b 2=c 2-a 2C的轨迹方程为x 22-y 26=1(x >2).故C 点的轨迹为双曲线的右支且除去点(2,0). [疑难解读]1.双曲线定义中注意的三个问题(1)注意定义中的条件2a <|F 1F 2|不可缺少.若2a =|F 1F 2|,则动点的轨迹是以F 1或F 2为端点的射线; 若2a >|F 1F 2|,则动点的轨迹不存在.(2)注意定义中的常数2a 是小于|F 1F 2|且大于0的实数.若a =0,则动点的轨迹是线段F 1F 2的中垂线. (3)注意定义中的关键词“绝对值”. 若去掉定义中的“绝对值”三个字,则动点的轨迹只能是双曲线的一支.2.待定系数法求双曲线标准方程的步骤(1)作判断:根据条件判断双曲线的焦点在x 轴上还是在y 轴上,还是两个坐标轴都有可能. (2)设方程:根据上述判断设方程为x 2a 2-y 2b 2=1或y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).(3)寻关系:根据已知条件列出关于a ,b ,c 的方程组. (4)得方程:解方程组,将a ,b 代入所设方程即为所求.[误区警示]◎设F 1、F 2是双曲线x 216-y 220=1的焦点,点P 在双曲线上,若点P 到焦点F 1的距离等于9,求点P 到焦点F 2的距离.(上海高考试题)【错解一】 双曲线的实轴长为8,由|PF 1|-|PF 2|=8,即9-|PF 2|=8,得|PF 2|=1.【错解二】 双曲线的实轴长为8,由双曲线的定义得 ||PF 1|-|PF 2||=8,所以|9-|PF 2||=8, 所以|PF 2|=1或17.【错因】 错解一是对双曲线的定义中的差的绝对值掌握不够,是概念性的错误.错解二没有验证两解是否符合题意,这里用到双曲线的一个隐含条件:双曲线的一个顶点到另一分支上的点的最小距离是2a ,到一个焦点的距离是c -a ,到另一个焦点的距离是a +c ,本题是2或10,|PF 2|=1小于2,不合题意. 【正解】 双曲线的实轴长为8,由双曲线的定义得 ||PF 1|-|PF 2||=8, 所以|9-|PF 2||=8, 所以|PF 2|=1或17.因为|F 1F 2|=12,当|PF 2|=1时, |PF 1|+|PF 2|=10<|F 1F 2|,不符合公理“两点之间线段最短”,应舍去. 所以|PF 2|=17.三、巩固拓展●必做:教材第61页,习题2.3 A 组 第1、2题,B 组第2题 ●补充作业:一、选择题(每小题5分,共20分)1.双曲线方程为x 2-2y 2=1,则它的右焦点坐标为( ) A.⎝⎛⎭⎫22,0 B.⎝⎛⎭⎫52,0 C.⎝⎛⎭⎫62,0 D .(3,0) 解析: 将双曲线方程化为标准形式x 2-y 212=1,所以a 2=1,b 2=12,∴c =a 2+b 2=62, ∴右焦点坐标为⎝⎛⎭⎫62,0.故选C. 答案: C2.在方程mx 2-my 2=n 中,若mn <0,则方程表示的曲线是( ) A .焦点在x 轴上的椭圆 B .焦点在x 轴上的双曲线 C .焦点在y 轴上的椭圆D .焦点在y 轴上的双曲线解析: 方程可变为x 2n m -y 2n m =1,又m ·n <0,∴又可变为y 2-n m -x 2-nm =1.∴方程的曲线是焦点在y 轴上的双曲线. 答案: D 3.设P 为双曲线x 2-y 212=1上的一点,F 1、F 2是该双曲线的两个焦点,若|PF 1|∶|PF 2|=3∶2,则△PF 1F 2的面积为( )A .6 3B .12C .12 3D .24 解析: 由已知得2a =2,又由双曲线的定义得,|PF 1|-|PF 2|=2, 又|PF 1|∶|PF 2|=3∶2,∴|PF 1|=6,|PF 2|=4.又|F 1F 2|=2c =213.由余弦定理得cos ∠F 1PF 2=62+42-522×6×4=0.∴三角形为直角三角形.∴S △PF 1F 2=12×6×4=12. 答案: B4.已知双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1,点A 、B 在双曲线右支上,线段AB 经过双曲线的右焦点F 2,|AB |=m ,F 1为另一个焦点,则△ABF 1的周长为( )A .2a +2mB .4a +2mC .a +mD .2a +4m解析: 设△ABF 1的周长为C ,则C =|AF 1|+|BF 1|+|AB |=(|AF 1|-|AF 2|)+(|BF 1|-|BF 2|)+|AF 2|+|BF 2|+|AB | =(|AF 1|-|AF 2|)+(|BF 1|-|BF 2|)+2|AB |=2a +2a +2m =4a +2m .答案: B 二、填空题(每小题5分,共10分)5. 在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线x 24-y 212=1上一点M 的横坐标是3,则点M 到此双曲线的右焦点的距离为________.解析: ∵x 24-y 212=1,∴当x =3时,y =±15. 又∵F 2(4,0),∴|AF 2|=1,|MA |=15, ∴|MF 2|=1+15=4.故填4. 答案: 46.双曲线x 216-y 29=1上一点P 到点(5,0)的距离为15,则点P 到点(-5,0)的距离为________.解析: 双曲线的焦点为(5,0)和(-5,0) 由||PF 1|-|PF 2||=8. ∴||PF 1|-15|=8,∴|PF 1|=23或|PF 1|=7. 答案: 7或23三、解答题(每小题10分,共20分) 7.求满足下列条件的双曲线的标准方程. (1)经过点A (42,3),且a =4; (2)经过点A ⎝⎛⎭⎫2,233、B (3,-22).解析: (1)若所求双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0),则将a =4代入,得x 216-y 2b 2=1,又点A (42,3)在双曲线上, ∴3216-9b 2=1. 解得b 2=9,则x 216-y 29=1, 若所求双曲线方程为y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).同上,解得b 2<0,不合题意,∴双曲线的方程为x 216-y 29=1.(2)设双曲线的方程为mx 2+ny 2=1(mn <0), ∵点A ⎝⎛⎭⎫2,233、B (3,-22)在双曲线上,∴⎩⎪⎨⎪⎧4m +43n =1,9m +8n =1.解之得⎩⎨⎧m =13,n =-14.∴所求双曲线的方程为x 23-y 24=1.8.已知方程kx 2+y 2=4,其中k ∈R ,试就k 的不同取值讨论方程所表示的曲线类型. 解析: (1)当k =0时,方程变为y =±2,表示两条与x 轴平行的直线; (2)当k =1时,方程变为x 2+y 2=4表示圆心在原点,半径为2的圆; (3)当k <0时,方程变为y 24-x 2-4k =1,表示焦点在y 轴上的双曲线;(4)当0<k <1时,方程变为x 24k +y 24=1,表示焦点在x 轴上的椭圆;(5)当k >1时,方程变为x 24k +y 24=1,表示焦点在y 轴上的椭圆.尖子生题库☆☆☆9.(10分)双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)满足如下条件:(1)ab =3;(2)过右焦点F 的直线l 的斜率为212,交y 轴于点P ,线段PF 交双曲线于点Q ,且|PQ |∶|QF |=2∶1, 求双曲线的方程.解析: 设右焦点F (c,0),点Q (x ,y ),设直线l :y =212(x -c ), 令x =0,得p ⎝⎛⎭⎫0,-212c ,则有 P Q →=2Q F →, 所以⎝⎛⎭⎫x ,y +212c =2(c -x ,-y ) ∴x =2(c -x )且y +212c =-2y ,资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除----完整版学习资料分享---- 解得:x =23c ,y =-216c . 即Q ⎝⎛⎭⎫23c ,-216c ,且在双曲线上, ∴b 2⎝⎛⎭⎫23c 2-a 2⎝⎛⎭⎫-216c 2=a 2b 2, 又∵a 2+b 2=c 2, ∴49⎝⎛⎭⎫1+b 2a 2-712⎝⎛⎭⎫a 2b 2+1=1, 解得b 2a 2=3,又由ab =3,可得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=1,b 2=3. ∴所求双曲线方程为x 2-y 23=1.。
2.2双曲线2.2.1双曲线及其标准方程1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程.2.掌握双曲线的标准方程.(重点)3.会利用双曲线的定义和标准方程解决简单的应用问题.(难点)[基础·初探]教材整理1双曲线的定义阅读教材P45~P46思考与讨论,完成下列问题.双曲线的定义把平面内与两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数(小于|F1F2|)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双曲线的焦距.判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)平面内到两定点的距离的差等于常数(小于两定点间距离)的点的轨迹是双曲线.()(2)点A(1,0),B(-1,0),若|AC|-|BC|=2,则点C的轨迹是双曲线.()(3)到两定点F1(-3,0)、F2(3,0)的距离之差的绝对值等于6的点M的轨迹是两条射线.()【答案】(1)×(2)×(3)√教材整理2双曲线的标准方程阅读教材P 46思考与讨论下面第一行~P 47例1以上部分,完成下列问题. 双曲线的标准方程判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)在双曲线标准方程x 2a 2-y 2b 2=1中,a >0,b >0且a ≠b .( )(2)双曲线标准方程中,a ,b 的大小关系是a >b .( )(3)双曲线x 2-y 23=1的焦点在y 轴上.( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)×[质疑·手记]预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流:疑问1:_____________________________________________________ 解惑:______________________________________________________ 疑问2:_____________________________________________________ 解惑:______________________________________________________ 疑问3:_____________________________________________________ 解惑:_______________________________________________________[小组合作型]。
案例(二)——精析精练课堂 合作 探究重点难点突破知识点一 双曲线的定义平面内与两个定点1F ,2F 的距离的差的绝对值等于常数(小于21F F 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,两焦点的距离叫做双曲线的焦距。
注意 (1)在此定义中“常数要大于0且小于21F F ”这一限制条件十分重要,不可去 掉。
(2)如果定义中常数改为等于21F F ,此时动点轨迹是以1F 、2F 为端点的两条射线(包 括端点)。
(3)如果定义中常数为0,此时动点轨迹为线段1F 2F 的垂直平分线。
(4)如果定义中常数改为大于21F F ,此时动点轨迹不存在。
(5)若定义中“差的绝对值”中的“绝对值”去掉的话,点的轨迹成为双面线的一支。
(6)设()y x M ,为双曲线上的任意一点,若M 点在双曲线右支上,则()02,2121>=->a a MF MF MF MF ;若M 在双曲线的左支上,则a MF MF MF MF 2,2121-=-<,因此得a MF MF 221±=-,这是与椭圆不同的地方。
知识点二 双曲线的标准方程1.如何正确理解双曲线的标准方程的两种形式(1)通过比较两种不同类型的双曲线方程()0,12222>>=-b a by a x (焦点在x 轴上)和()0,12222>>=-b a b x a y (焦点在y 轴上),可以看出,如果2x 项的系数是正的,那么焦点就在 x 轴上;如果2y 项的系数是正的,那么焦点就在y 轴上。
对于双曲线,a 不一定大于b ,因此不能像椭圆那样通过比较分母的大小来判定焦点在哪一条 坐标轴上。
焦点在x 轴上的方程,只要将y x ,互换就能得到 焦点在y 轴上的方程。
(2)无论双曲线的焦点在哪个坐标轴上,标准方程中的c b a ,,三个量都满足222b ac +=所以c b a ,,恰好构成一个直角三角形的三边,且c 为斜边,如图所示。
1. 双曲线的定义
平面内与两个定点 F1,F2的距离的差的绝对值等于常数 (小于| FF 2 |)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双曲线的焦距
2. 双曲线的标准方程及简单几何性质
(1)定义:实轴和虚轴长相等的双曲线,叫做等轴双曲线 .其方程的一般形式 x 2
y 2
⑵ 性质:① 渐近线方程:y x :② 离心率e 、2 .
4.有共同渐近线的双曲线方程
2
2
x
y
(2)与双曲线 —
-1有相同的渐近线的双曲线方程可设为 a
b
双曲线
(1)当已知双曲线的渐近线方程 y
b
—x,可设双曲线方程为
a
2
x
2
a
b 2
(0). 2
y b 2
(0).
基础巩固:
2 2
x y
1. 双曲线16
- 6=1的左、右焦点分别为 F I ,F 2,P 在双曲线上,且|PF i |=2,则|PF 2|等于
2. 已知点F i (-4,0)和冃(4,0), —曲线上的动点 P 到F I ,F 2距离之差为6,该曲线方程是
3. 已知方程
k 3
+ k 5
=i 表示双曲线,则k 的取值范围为
2 2
x y
4. 双曲线4 - 5
=1的离心率e 等于 ______________ .
匸
_5
~2-
b
=1(a>0,b>0)的离心率为 2
,则C 的渐近线方程为
1
6. 已知双曲线过点(4, 3
),且渐近线方程为y= ± 2
X ,则该双曲线的标准方程为 _____________ .
2 2
2 2
x y
x y
2
2
7. 椭圆4
+ m
=1与双曲线m
- 2
=1有相同的焦点,则m 的值是 __________________ .
2 2
x y
8. 已知双曲线25 - 9
=1的左、右焦点分别为
F 1,F 2,若双曲线的左支上有一点 M 到右焦点F 2
的距离为18,N 是MF 的中点,0为坐标原点,则|N0|等于 ____________ .
例题讲解:
2 2
例1双曲线x +my=1的虚轴长是实轴长的 2倍,求双曲线的渐近线方程
变式训练:
2 2
x y
2 2 设双曲线a - b
=1(a>0,b>0)的右焦点是F,左、右顶点分别是 AA,过F 作AA 的垂线 与双曲线交于B,C 两点.若AB 丄A 2C,求双曲线的渐近线的斜率
例2已知中心在原点,焦点在坐标轴上的双曲线的一条渐近线方程为
3
x-y=0,求双曲线
2
x
2 5.已知双曲线C: a
的离心率.
2 2
x y
过双曲线C:孑-孑=1(a>0,b>0)的右焦点作一条与其渐近线平行的直线 ,交C 于点P.若
点P 的横坐标为2a,则C 的离心率为 _________ .
例3已知中心在原点的双曲线 C 的右焦点为(2,0),右顶点为(3 ,0).
(1)求双曲线C 的方程;
..
uur uun
⑵若直线l:y=kx+ 2
与双曲线C 恒有两个不同的交点
A 和B,且OA ・0
B >2(其中0为原点),
求k 的取值范围.
UJUT
uur
⑵ 若过N 的直线交双曲线于 C,D 两点,且CD • AB =0,那么A,B,C,D 四点是否共圆?为什
变式训练:
已知点N(1,2),过点N 的直线交双曲线 (1)求直线AB 的方程;
UULT J UUU UUU
x 2- 2 =1 于 A,B 两点,且 ON = 2 ( OA +OB ).
1. 已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与双曲线的左支交于A,B两点,且
|AB|=5,若实轴长为8,则厶ABF2的周长为()
(A)16 (B)18 (C)21 (D)26
2. 设P是双曲线-^-=1上一点,F I,F2分别是双曲线左右两个焦点,若|PF i|=9,则|PF2|等于
( )
(A)i (B)i7 (C)i 或i7 (D) 以上答案均不对
3.若k€ R,方程倉七=表示焦点在x
轴上的双曲线,则k 的取值范围是(
(A)(-3,-2)
(B)(
- R ,-3) (C)(- R ,-3) U (-2,+ R) (D)(-2,+ R)
2 2
x y
4.已知双曲线a2- 3 =i(a>0)的离心率为2,则a 等于( )
(A)2 (B) 2(C) 2 (D)i
2 X
2 y_
5. 以椭圆4 + 2 =i的长轴端点为焦点,以椭圆焦点为顶点的双曲线方程为____________________ .
6. 设F i,F2是双曲线C的两焦点,点M在双曲线上,且/ MFF i=,若|F冋=8,戶2皿|迈,则双曲
线C的实轴长为_________________ .
7. 设F i,F 2分别为双曲线「-牛'=1(a>0,b>0)的左、右焦点•若在双曲线右支上存在点P,满足|PF2|=|F 1F2I,且F2到直线 PF i的距离等于双曲线的实轴长,则该双曲线的渐近线方程为
8. 已知直线l:x-y+m=O与双曲线x2^=i交于不同的两点 A,B,若线段AB的中点在圆x2+y2=5
上,贝U m的值是_________ .
9. 过双曲线X2-亍=i的左焦点F i作倾斜角为三的直线AB,其中A,B分别为直线与双曲线的交点
则|AB|的长为_____________ .
10. F i,F2分别是双曲线M£=i(a>0,b>0)的左、右焦点,过点F i的直线l与双曲线的左、右两
支分别交于A,B两点.若厶ABF是等边三角形,则该双曲线的离心率为() (A)、%(B)启(C) (D) 丫了。