A
3.椭圆+=1与双曲线-=1有相同的焦点,则a的值是________.
解析:
依题意:
解得a=1.答案:
1
4.求与双曲线-=1有相同的焦点,且经过点(3,2)的双曲线方程.
解析:
∵所求双曲线与-=1有相同的焦点,∴双曲线的焦点为(±2,0)
设所求双曲线方程为-=1.
∵双曲线经过点(3,2),∴-=1,解得a2=12. ∴所求双曲线的方程为-=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?
、、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F1,F2的距离的等于常数(小于|F1F2|)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,为什么?
时,轨迹是;
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
焦点在轴上
焦点在轴上
标准方程
焦点
的关系
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.、、之间的关系:
椭圆是,双曲线是(记忆方法:
椭圆的焦点在顶点之内,所有;双曲线焦点在顶点之外,所有)
●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,-),B;
(2)c=,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、的值(注意应用);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-=1(a>0,b>0).由于双曲线过点A(4,-),B,
∴解得∴所求双曲线标准方程是-y2=1.
②当焦点在y轴上时,设双曲线标准方程为-=1(a>0,b>0).
则解得不合题意,舍去.
综上所述,双曲线的标准方程是-y2=1.
方法二:
设双曲线方程为mx2-ny2=1,由双曲线经过A(4,-),B
可得解得
∴所求双曲线的标准方程为-y2=1.
(2)设双曲线方程为-=1
∵c=,∴6=a2+b2①又∵双曲线经过点(-5,2),∴-=1②
由①②得:
或(舍)
∴双曲线方程为-=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=2,经过点A(2,-5),焦点在y轴上.
(3)焦点分别为F1(-10,0)、F2(10,0),且经过点(3,-4).
(4)焦点在y轴上,并且双曲线过点(3,-4)和.
解析:
(1)由题设知,a=3,c=4,由c2=a2+b2得b2=c2-a2=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-=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-=1(a>0,b>0).
由题设知,a=2,且点A(2,-5)在双曲线上,所以,解得a2=20,b2=16.
故所求双曲线的标准方程为-=1.
(3)由题设知双曲线的焦点在x轴上,且c=10.所以可设它的标准方程为-=1(a>0,b>0).
从而将双曲线的标准方程化为-=1,
将点(3,-4)代入并化简整理,得b4-39b2-1600=0,解得b2=64或b2=-25(舍去),
故所求双曲线的标准方程为-=1.
(4)由已知可设所求双曲线方程为-=1(a>0,b>0),
则,解得
∴双曲线的方程为-=1.
题型二、双曲线定义的应用
例2-1、已知定点F1(0,-4),F2(0,4),动点M满足|MF1|-|MF2|=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,|F1F2|=8.
当a=3时,|MF1|-|MF2|=6<|F1F2|,故点M的轨迹是双曲线的一支
当a=4时,|MF1|-|MF2|=8=|F1F2|,故点M的轨迹是一条射线F1F2
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|F1F2|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|MF1|-|MF2|=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F1(0,-13),F2(0,13),动点P到F1与F2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F1,F2是双曲线-=1的两个焦点,P是双曲线上的点,且|PF1|·|PF2|=32,试求△F1PF2的面积.
[思路点拨]
[规范作答] 由双曲线方程-=1,可知a=3,b=4,c==5.
由双曲线的定义,得|PF1|-|PF2|=±2a=±6,将此式两边平方,得|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|=36,
∴|PF1|2+|PF2|2=36+2|PF1|·|PF2|=36+2×32=100.
如图所示,在△F1PF2中,由余弦定理,得
cos∠F1PF2===0,
∴∠F1PF2=90°,
∴S△F1PF2=|PF1|·|PF2|=×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||PF1|-|PF2||=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F1,F2是双曲线-y2=1的两个焦点,点P在双曲线上且满足∠F1PF2=90°,求△F1PF2的面积.
解析:
在双曲线-y2=1中,a2=4,b2=1,∴c2=a2+b2=5,∴a=2,c=.
由于点P在双曲线上,所以|PF1|-|PF2|=±4.①
∵∠F1PF2=90°,∴|PF1|2+|PF2|2=20.②
②-①2得,2|PF1|·|PF2|=4,∴|PF1|·|PF2|=2,
∴△F1PF2的面积是S=|PF1||PF2|=1.
(想一想:
若改为“∠F1PF2=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C1:
x2+y2+10x-24=0和C2:
x2+y2-10x+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] ⊙C1:
(x+5)2+y2=49⇒C1(-5,0),r1=7,
⊙C2:
(x-5)2+y2=1⇒C2(5,0),r2=1,
设动圆圆心为M(x,y),半径为R,
(1)如图①,当⊙M与⊙C1、⊙C2都外切时,
有|MC1|=r1+R,|MC2|=r2+R, 则|MC1|-|MC2|=r1-r2=6.
(2)如图②,当⊙M与⊙C1、⊙C2都内切时,
有|MC1|=R-r1,|MC2|=R-r2.,则|MC1|-|MC2|=r2-r1=-6.
在
(1)
(2)两种情况下,点M与两定点C1、C2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C1(-5,0),C2(5,0)为焦点实轴长为6的双曲线,c=5,a=3⇒b===4,
方程为:
-=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C2,C1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|=4,且三内角A,B,C满足
2sinA+sinC=2sinB,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(-2,0),B(2,0).
由正弦定理得sinA=,sinB=,sinC=.
∵sinB-sinA=sinC,∴b-a=.从而有|CA|-|CB|=|AB|=2<|AB|.
由双曲线的定义知,点C的轨迹为双曲线的右支.
∵a=,c=2,∴b2=c2-a2=6.所以顶点C的轨迹方程为-=1(x>).
故C点的轨迹为双曲线的右支且除去点(,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<|F1F2|不可缺少.
若2a=|F1F2|,则动点的轨迹是以F1或F2为端点的射线;
若2a>|F1F2|,则动点的轨迹不存在.
(2)注意定义中的常数2a是小于|F1F2|且大于0的实数.若a=0,则动点的轨迹是线段F1F2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-=1或-=1(a>0