第八章 第六节 双曲线

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双曲线
了解双曲线的定义、几何图形和标准方程,知道它
的简单几何性质.
[理 要 点] 一、双曲线的定义 平面内与定点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,定点叫做双曲线的 焦点 , 两焦点之间的距离叫做双曲线的 焦距 .
二、双曲线的标准方程和几何性质
标准 x2 y2 y2 x2 - =1(a>0,b>0) 2- 2=1(a>0,b>0) a2 b2 a b 方程
x2 y2 解析:设双曲线的标准方程为 2- 2=1(a>0,b>0), a b 由题意知 c=3,a2+b2=9, 设 A(x1,y1),B(x2,y2),则有:
2 2 x1 y1 a2-b2=1 2 2 x2-y2=1 a2 b2

两式作差得: y1-y2 b2x1+x2 -12b2 4b2 = = = 2, x1-x2 a2y1+y2 -15a2 5a -15-0 又 AB 的斜率是 =1, -12-3 所以将 4b2=5a2 代入 a2+b2=9 得 a2=4,b2=5, x2 y2 所以双曲线的标准方程是 - =1. 4 5
关系
[究 疑 点] 1.当定义中的常数等于|F1F2|或大于|F1F2|,动点的轨 迹分别是什么图形? 提示:当定义中常数等于|F1F2|时动点的轨迹表示
的是以F1,F2为端点的两条射线.
当常数大于|F1F2|时,无轨迹图形.
2.双曲线方程中a,b只限制a>0,b>0,二者无大小要求,
若a>b>0,a=b>0,b>a>0,双曲线的离心率有何变化?
答案:C
x2 y2 2.已知双曲线 - a =1 的一条渐近线为 y= 2x,则实数 2 a 的值为 A. 2 C. 3 B.2 D.4 ( )
a 解析:由题意,得 2= ,所以 a=4. 2
答案:D
3.已知双曲线 kx2-y2=1 的一条渐近线与直线 l:2x+y+1 =0 垂直,则此双曲线的离心率是 5 A. 2 C.4 3 3 B. 2 D. 5 ( )
x2 y2 (2)设点 P 是双曲线 2- 2=1(a>0,b>0)与圆 x2+y2=a2 a b +b2 在第一象限的交点,F1,F2 分别是双曲线的左、右 焦点,且|PF1|=2|PF2|,则双曲线的离心率为 ( A. 5 C. 10 5 B. 2 10 D. 2 )
x2 y2 解析:(1)设双曲线方程为 2- 2=1(a,b>0),不妨设一 a b b 个焦点为 F(c,0),虚轴端点为 B(0,b),则 kFB=-c .又渐 b bb b 近线的斜率为± ,所以由直线垂直关系得- c ·=-1(-a a a 显然不符合),即 b2=ac, 又 c2-a2=b2,故 c2-a2=ac,两边同除以 a2,得方程 e2 5+1 -e-1=0,解得 e= (舍负). 2
1 2 解析:方程 y= x 可化为 x2=20y,它的焦点为 F(0,5), 20 所以点 E 的坐标为(0,-5),根据题意,知曲线 C2 是焦 y2 x2 点在 y 轴上的双曲线,设方程为 2- 2=1(a>0,b>0),则 a b 2a=6,a=3,又 c=5,b2=c2-a2=16,所以曲线 C2 的 y2 x2 标准方程为: - =1. 9 16
[归纳领悟] 1.已知双曲线的离心率 e 求渐近线方程注意 e= b2 1+a 及判断焦点的位置. 2.已知渐近线方程 y=mx,求离心率时若焦点不确定时, b a m=a(m>0)或 m=b,故离心率有两种可能.
[题组自测] x2 y2 1.设双曲线 - =1 的右顶点为 A,右焦点为 F.过点 9 16 F 作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________.
故 28a2=4a2+8b2+4b2,即 2a2=b2,即 b= 2a, b 所以双曲线的渐近线方程是 y=± x, a 即 y=± 2x,即 2x± y=0. x2 y2 (2)∵椭圆 + =1 的焦点 F1(4,0),F2(-4,0) 25 9 x2 y2 ∴设双曲线标准方程为 2- 2=1, a b
图形
范围
x≥a或x≤-a
y≤-a或y≥a
性 质
对称性
对称中心: 坐标轴 对称轴: 坐标轴 对称中心: 原点 对称轴: 原点
顶点
顶点坐标 A1 (-a,0),顶点坐标 A1(0,-a), A2 (a,0) A2 (0,a)
渐近
线 离心
性质 率
b y=± x a
a y=± x b
c e= a ,e∈ (1,+∞) ,其中c= a2+b2
提示:由 e= b2 1+a 故当 a>b>0 时 1<e< 2,当 a=
b>0 时 e= 2(亦称等轴双曲线),当 b>a>0 时 e> 2
[题组自测] 1.过双曲线 x2-y2=8 的左焦点 F1 有一条弦 PQ 交左支于 P、Q 点,若|PQ|=7,F2 是双曲线的右焦点,则△PF2Q 的周长是 A.28 C.14+8 2 B.14-8 2 D.8 2 ( )
解析:由题知,双曲线的渐近线方程为 y=± kx.由题知直线 1 l 的斜率为-2,则可知 k= ,代入双曲线方程 kx2-y2=1, 4 x2 2 得 -y =1,于是,a2=4,b2=1,从而 c= a2+b2= 5, 4 5 所以 e= . 2
答案: A
4.(1)(2010· 辽宁高考)设双曲线的一个焦点为 F,虚轴的一 个端点为 B,如果直线 FB 与该双曲线的一条渐近线垂 直,那么此双曲线的离心率为 A. 2 3+1 C. 2 B. 3 5+1 D. 2 ( )
从高考试题来看,双曲线的定义,标准方程及几何性 质的考查形式都为选择、填空题,难度不大,对于较高层 次的考查不会出现. 渐近线与离心率是双曲线命题的热点,各地高考几乎 每年必考,注意复习训练,着重考查渐近线与离心率的关 系,预测2012年仍为考查热点.
4 解析:c=5,设平行于一条渐近线的直线方程为 y= (x 3 -5),即 4x-3y-20=0,联立直线与双曲线方程,求得 32 1 32 32 yB=- ,则 S= ×(5-3)× = . 15 2 15 15
32 答案: 15
x2 y2 2.设双曲线 2- 2=1(a>0,b>0)的左、右顶点分别为 a b A1, 2, A 若点 P 为双曲线右支上的一点, 且直线 PA1, 1 PA2 的斜率分别为 ,2,求双曲线的渐近线方程. 2
3.已知双曲线 E 的中心为原点,F(3,0)是 E 的焦点,过 F 的直线 l 与 E 相交于 A,B 两点,且 AB 的中点为 N(- 12,-15),则 E 的方程为 x2 y2 A. - =1 3 6 x2 y2 C. - =1 6 3 x2 y2 B. - =1 4 5 x2 y2 D. - =1 5 4 ( )
x2 y2 (2)已知过点 P(-2,0)的双曲线 C 与椭圆 + =1 有相 25 9 同的焦点,则双曲线 C 的标准方程为________.
解析:(1)在△F1PF2 中,根据余弦定理得|PF1|2+|PF2|2- |PF1| |PF2|=4c2,不妨设 P 在双曲线的右支上,F1、F2 为 双曲线的左、右焦点,根据定义得|PF1|-|PF2|=2a,平方 得|PF1|2+|PF2|2-2|PF1| |PF2|=4a2, 两式相减得|PF1|· 2| |PF 2 2 2 2 2 =4b , 代入上式得|PF1| +|PF2| =4a +8b , 由于 2 PO = PF1 + PF2 , 2 2 2 所以 4| PO | =| PF1 | +| PF2 | +2| PF1 |·PF2 |· ∠F1PF2, | cos
2.双曲线方程的求法: (1)若不能明确焦点在哪条坐标轴上,设双曲线方程为 mx2 +ny2=1(mn<0) x2 y2 (2)与双曲线 2- 2=1 有共同渐近线的双曲线方程可设为 a b x2 y2 - =λ(λ≠0). a2 b2 (3)若已知渐近线方程为 mx+ny=0, 则双曲线方程可设为 m2x2-n2y2=λ(λ≠0).
1 y0 = , x0+a 2 解:设点 P(x0,y0),则有 y0 =2 x0-a 又由于点 P 在双曲线上,
y2 0 ⇒ 2 2=1, x0-a
2 x0-a x0 y2 y2 x2 0 0 0 所以有: 2- 2=1⇒ 2= 2-1= 2 , a b b a a
2
2
y2 b2 0 即得 2 = 2, x0-a2 a b 所以渐近线方程为:y=± x=± x. a
[题组自测] 3 1.下列双曲线中,离心率为 的是 2 x2 2 A. -y =1 2 x2 y2 C. - =1 4 5 y2 B.x2- =1 2 x2 y2 D. - =1 5 4 ( )
c 解析:选项 A,a= 2,b=1,c= a2+b2= 3,所以 e=a= 3 6 = ;选项 B,a=1,b= 2,c= a2+b2= 3,所以 e 2 2 c =a= 3;选项 C,a=2,b= 5,c= a2+b2=3,所以 e c 3 c =a= ;选项 D,a= 5,b=2,c= a2+b2=3,所以 e=a 2 3 5 = . 5
(2)由条件知,PF1⊥PF2 |PF1|-|PF2|=2a |PF2|=2a ⇒ 又 |PF1|=2|PF2| |PF1|=4a 又|PF1|2+|PF2|2=4(a2+b2) ∴16a2+4a2=4a2+4b2,∴4a2=b2 ∴e= b2 1+ 2= 5. a
答案:(1)D
(2)A
线段 A1A2 叫做双曲线的实轴,它的长| A1 A2|=
实虚 2a ;线段 B1B2 叫做双曲线的虚轴,它的长|B1
轴 B2|=2b ; a 叫做双曲线的实半轴长, b 叫做双曲 线的虚半轴长.
2b2 . 性质 通径 过焦点垂直于实轴的弦叫通径,其长为 a
a、b、c的 c2=a2+b2(c>a>0,c>b>0)
a2+b2=16, 则 a=2
∴a2=Leabharlann Baidu,b2=12.
答案:(1)D
x2 y2 (2) - =1 4 12
[归纳领悟] 1.应用双曲线的定义时注意的问题: 在双曲线的定义中要注意双曲线上的点(动点)具备的 几何条件,即“到两定点(焦点)的距离之差的绝对值 为一常数,且该常数必须小于两定点的距离”.若定 义中的“绝对值”去掉,点的轨迹是双曲线的一支.
y2 x2 答案: - =1 9 16
x2 4.(2010· 浙江高考)(1)设 O 为坐标原点,F1, 2 是双曲线 2 F a y2 - 2=1(a>0,b>0)的焦点,若在双曲线上存在点 P, b 满足∠F1PF2=60° ,|OP|= 7a,则该双曲线的渐近线 方程为 A.x± 3y=0 C.x± 2y=0 B. 3x± y=0 D. 2x± y=0 ( )
答案:B
[归纳领悟] 1.判断方法:
(1)将直线方程Ax+By+c=0与双曲线方程mx2+ny2=1联立,
消元. (2)利用Δ判断交点问题,但要注意消元后二次项系数是否 为0. 特别注意,当直线与双曲线有一个交点时,等价于Δ=0
或直线l与渐近线平行.
2.遇到弦中点问题时常用点差法.
一、把脉考情
c-a=1 a=1 解析:由题意得c ,解得 ,则 b= 3, c=2 a=2 y2 故所求方程为 x2- =1. 3
y2 答案:x2- =1 3
1 2 3. 设抛物线 C1 的方程为 y= x , 它的焦点 F 关于原点的对 20 称点为 E.若曲线 C2 上的点到 E、F 的距离之差的绝对值 等于 6,则曲线 C2 的标准方程为____________.
解析:∵|QF2|-|QF1|=4 2, |PF2|-|PF1|=4 2, ∴|QF2|+|PF2|-|PQ|=8 2, ∴|QF2|+|PF2|=8 2+7, ∴周长为 8 2+14.
答案: C
x2 y2 2.已知双曲线 C: 2- 2=1(a>0,b>0)的离心率 e=2,且它 a b 的一个顶点到相应焦点的距离为 1, 则双曲线 C 的方程为 __________.
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