双曲线的定义及其标准
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双曲线及其标准方程一、要点精讲1.双曲线的定义:平面内与两个定点1F 、2F 的距离之差的绝对值等于常数(小于21F F )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.说明:⑴在双曲线定义中,如果常数212F F a =,则轨迹是以1F 、2F 为端点的两条射线;如果212F F a >,则轨迹不存在; 如果02=a ,则轨迹为线段21F F 的垂直平分线. ⑵双曲线的定义中,“差的绝对值”和“小于21F F ”都十分重要,不可忽视.如果没有“绝对值”,则动点的轨迹只能是双曲线的一支;若1F 、2F 分别是双曲线的左、右焦点,则a MF MF 221=-表示双曲线的右支,a MF MF 221-=-表示双曲线的左支.2.双曲线的标准方程二、课前热身1.已知定点()0,21-F ,()0,22F ,在满足下列条件的平面内动点P 的轨迹中为双曲线的是( )(A) 321±=-PF PF (B) 421±=-PF PF (C) 521±=-PF PF (D) 42221±=-PF PF(A) 4 (B) 2 (C) 8 (D) 162. 设θ是第三象限角,方程θθcos sin 22=+y x 表示( )(A)焦点在x 轴上的椭圆 (B) 焦点在y 轴上的椭圆 (C)焦点在x 轴上的双曲线 (D) 焦点在y 轴上的双曲线3. 已知双曲线的焦距为26,且13252=c a ,则双曲线的标准方程是 (A)11692522=-y x (B) 11692522=-x y (C) 11442522=-y x (D) 11442522=-y x 或11442522=-x y 4.已知双曲线116922=-y x 上一点P 到双曲线的一个焦点的距离为3,则点P 到另一个焦点的距离为 .5. 已知两点()0,51-F ,()0,52F ,动点P 满足621=-PF PF ,求动点P 的轨迹方程.6.求以椭圆192522=+y x 长轴端点作焦点,且过点()3,24的双曲线方程.三、典例精析题型一:双曲线的定义及应用1. 1F 、2F 是双曲线1922=-my x 的左、右焦点,AB 是过1F 的一条弦(A 、B 均在双曲线的左支上),若2ABF ∆的周长为30,则弦长|AB|= .2. 双曲线()0,012222>>=-b a by a x 的焦点为1F 、2F ,弦AB 过1F 且在双曲线的同一支上,若AB BF AF 222=+,则2ABF ∆的周长为( )。
2.3双曲线2.3.1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.3.会利用双曲线的定义和标准方程解决简单的问题.1.双曲线的定义(1)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|F1F2|)的点的轨迹.(2)符号表示:||MF1|-|MF2||=2a(常数)(0<2a<|F1F2|).(3)焦点:两个定点F1、F2.(4)焦距:两焦点间的距离,表示为|F1F2|.2.双曲线的标准方程1.判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)在双曲线标准方程中,a,b,c之间的关系与椭圆中a,b,c之间的关系相同.()(2)点A(1,0),B(-1,0),若|AC|-|BC|=2,则点C的轨迹是双曲线.()(3)在双曲线标准方程x2a2-y2b2=1中,a>0,b>0且a≠b.()答案:(1)×(2)×(3)×2.已知双曲线x216-y29=1,则双曲线的焦点坐标为()A.(-7,0),(7,0)B.(-5,0),(5,0) C.(0,-5),(0,5) D.(0,-7),(0,7)答案:B3.在双曲线的标准方程中,若a=6,b=8,则其标准方程是()A.y236-x264=1B.x264-y236=1C.x236-y264=1D.x236-y264=1或y236-x264=1答案:D4.设双曲线x216-y29=1的右支上一点P到左焦点F1的距离是15,则P到右焦点F2的距离是________.答案:7探究点一 求双曲线的标准方程求适合下列条件的双曲线的标准方程.(1)a =25,经过点A (2,-5),焦点在y 轴上;(2)与双曲线x 216-y 24=1有相同的焦点,且经过点(32,2);[解] (1)因为双曲线的焦点在y 轴上,所以可设双曲线的标准方程为y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).由题设知,a =25,且点A (2,-5)在双曲线上,所以⎩⎪⎨⎪⎧a =25,25a 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.(2)因为焦点相同,所以设所求双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0), 所以c 2=16+4=20,即a 2+b 2=20.①因为双曲线经过点(32,2),所以18a 2-4b 2=1.②由①②得a 2=12,b 2=8,所以双曲线的标准方程为x 212-y 28=1.求双曲线的标准方程的步骤求双曲线的标准方程通常采用待定系数法,步骤归结如下:1.根据下列条件,求双曲线的标准方程.(1)与椭圆x 227+y 236=1有共同的焦点,且过点(15,4);(2)经过点(3,0),(-6,-3).解:(1)椭圆x 227+y 236=1的焦点坐标为F 1(0,-3),F 2(0,3),故可设双曲线的方程为y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).由题意,知⎩⎪⎨⎪⎧a 2+b 2=9,42a 2-(15)2b 2=1,解得⎩⎨⎧a 2=4,b 2=5.故双曲线的方程为y 24-x 25=1.(2)设双曲线的方程为mx 2+ny 2=1(mn <0),因为双曲线经过点(3,0),(-6,-3),所以⎩⎨⎧9m +0=1,36m +9n =1,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =19,n =-13,所以所求双曲线的标准方程为x 29-y 23=1.探究点二 双曲线定义的应用设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,求△PF 1F 2的面积.[解] 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.S △PF 1F 2=12×6×4=12.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S △PF 1F 2=12|PF 1|·|PF 2|=12.双曲线的定义是解决与双曲线有关的问题的主要依据,在应用时,一是注意条件||PF 1|-|PF 2||=2a (0<2a <|F 1F 2|)的使用,二是注意与三角形知识相结合,经常利用正、余弦定理,同时要注意整体运算思想的应用.2.(1)若双曲线x 24-y 212=1上的一点P 到它的右焦点F 2的距离为8,则点P 到它的左焦点F 1的距离是( )A .4B .12C .4或12D .6(2)已知双曲线x 24-y 29=1,F 1、F 2是其两个焦点,点M 在双曲线上.若∠F 1MF 2=90°,求△F 1MF 2的面积.解:(1)选C.由双曲线的定义得||PF 1|-|PF 2||=2a =4, 所以||PF 1|-8|=4,所以|PF 1|=4或12.(2)由双曲线方程知a=2,b=3,c=13,不妨设|MF1|=r1,|MF2|=r2(r1>r2).由双曲线定义得r1-r2=2a=4.两边平方得r21+r22-2r1·r2=16,即|F1F2|2-4 S△F1MF2=16,即4 S△F1MF2=52-16,所以S△F1MF2=9.探究点三利用双曲线的定义求轨迹问题动圆M与圆C1:(x+3)2+y2=9外切,且与圆C2:(x-3)2+y2=1内切,求动圆圆心M的轨迹方程.[解]设动圆半径为R,因为圆M与圆C1外切,且与圆C2内切,所以|MC1|=R+3,|MC2|=R-1,所以|MC1|-|MC2|=4.所以点M的轨迹是以C1、C2为焦点的双曲线的右支,且有a=2,c=3,b2=c2-a2=5,所以所求轨迹方程为x24-y25=1(x≥2).本例中圆的方程不变,若动圆M同时与圆C1及圆C2相外切,求动圆圆心M的轨迹方程.解:如图,设动圆半径为R,根据两圆外切的条件,得|MC2|=R +1,|MC1|=R+3,则|MC 1|-|MC 2|=2.这表明动点M 与两定点C 1,C 2的距离的差是常数2.根据双曲线的定义,动点M 的轨迹为双曲线的右支(点M 与C 1的距离大,与C 2的距离小),这里a =1,c =3,则b 2=8,设点M 的坐标为(x ,y ),则其轨迹方程为x 2-y 28=1(x >0).用定义法求轨迹方程的一般步骤(1)根据已知条件及曲线定义确定曲线的位置及形状(定形,定位).(2)根据已知条件确定参数a ,b 的值(定参).(3)写出轨迹方程并下结论(定论).3.(1)若动点M 到A (-5,0)的距离与它到B (5,0)的距离的差等于6,则P 点的轨迹方程是( )A.x 29-y 216=1B.y 29-x 216=1C.x 29-y 216=1(x <0)D.x 29-y 216=1(x >0)(2) 如图,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:(1)选D.由双曲线的定义得,P 点的轨迹是双曲线的一支.由已知得⎩⎨⎧2c =10,2a =6,所以a =3,c =5,b =4.故P 点的轨迹方程为x 29-y 216=1(x >0),因此选D.(2)以AB 边所在的直线为x 轴,AB 的垂直平分线为y 轴,建立平面直角坐标系如图所示,则A (-22,0),B (22,0).由正弦定理,得sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c 2R (R 为△ABC 的外接圆半径).因为2sin A +sin C =2sin B ,所以2a +c =2b ,即b -a =c 2,从而有|CA |-|CB |=12|AB |=22<|AB |.所以a =2,c =22,b 2=6,所以顶点C 的轨迹方程为x 22-y 26=1(x >0,y ≠0).1.对双曲线标准方程的三点说明(1)标准方程中两个参数a 和b ,是双曲线的定形条件,确定了其值,方程也即确定.并且有b 2=c 2-a 2,与椭圆中b 2=a 2-c 2相区别.(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,若x 2的系数为正,则焦点在x 轴上,若y 2的系数为正,则焦点在y 轴上.(3)在双曲线的标准方程中,因为a ,b ,c 三个量满足c 2=a 2+b 2,所以长度分别为a ,b ,c 的三条线段恰好构成一个直角三角形,且长度为c 的线段是斜边,如图所示.2.对双曲线定义的理解设M (x ,y )为双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)上的任意一点,左、右焦点分别为F 1,F 2.若点M 在双曲线的右支上,则|MF 1|>|MF 2|,|MF 1|-|MF 2|=2a ;若点M 在双曲线的左支上,则|MF 1|<|MF 2|,|MF 1|-|MF 2|=-2a .因此得到|MF 1|-|MF 2|=±2a ,这与椭圆的定义中|MF 1|+|MF 2|=2a 是不同的.[注意] 双曲线定义中||PF 1|-|PF 2||=2a (0<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.3.双曲线方程的其他形式(1)当双曲线的焦点所在坐标轴不易确定时可以将其设为Ax 2+By 2=1(AB <0),将其化为标准方程,即x 21A +y 21B =1.因此,当A >0时,。
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。
双曲线的标准方程双曲线是解析几何中的一类二次曲线,具有许多特殊的几何和代数性质。
本文将详细介绍双曲线的标准方程及其性质。
1. 双曲线的定义双曲线是指一组点P和一个点F,满足从P到F到一个定点D的距离差的绝对值等于一个定值e,即PF - PD = e。
双曲线可以通过椭圆的定义进行推导。
如果从椭圆上的固定点F到点P的距离之和等于一个定值2a,那么从F到P的距离差将等于2a - 2PF,即PF - PD = e,其中e = 2a - 2c,c为椭圆的其中一个焦点到椭圆中心的距离。
因此,双曲线可以看作是一个椭圆的镜像,是的焦点位置沿着中心轴移动了一段距离,从而形成的一组点。
2. 双曲线的标准方程双曲线的标准方程通常写作:x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1 (a > 0, b > 0)这里的a和b分别是椭圆的半轴。
对于双曲线的方程,可以进一步推导出其他形式。
例如,将x和y交换,在方程中加上常数c,可以得到:-y^2/a^2 + x^2/b^2 = c这种形式叫做横向双曲线;另一种形式是纵向双曲线:y^2/a^2 - x^2/b^2 = 1这里的a和b是椭圆的半轴。
3. 双曲线的几何性质双曲线有一些有趣的几何性质,如下所示:(1) 双曲线具有两个分离的分支,这两个分支无穷远处相交于双曲线的渐近线。
(2) 双曲线的渐近线是其方程中不等于0的项所对应的直线。
(3) 双曲线对称于其两条渐近线。
(4) 双曲线移动或旋转后仍然是双曲线。
(5) 两个相交的双曲线组成了双曲线族。
(6) 双曲线上的点到两个焦点的距离之差等于常数e。
4. 双曲线的代数性质双曲线也有许多有趣的代数性质,例如:(1) 双曲线是一类二次曲线,它们的方程可以写成x^2 + y^2 + Ax + By + C = 0的形式。
(2) 双曲线的法线与其渐近线的夹角相等。
(3) 双曲线的切线与两个焦点之间的连线垂直。
(4) 不同的双曲线是正交的。