高考数学一轮复习第九章解析几何96双曲线学案理.docx

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高考数学一轮复习第九章解析几何96双曲线学案理

【2019最新】精选高考数学一轮复习第九章解析几何9-6双曲线学案理

 

考纲展示► 

1.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.

2.了解圆锥曲线的简单应用、了解双曲线的实际背景、了解双曲线在刻画现实世界或解决实际问题中的作用.

3.理解数形结合的思想.

考点1 双曲线的定义

双曲线的定义

平面内与两个定点F1,F2的________等于常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做________,两焦点间的距离叫做________.

集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.

(1)当________时,P点的轨迹是双曲线;

(2)当________时,P点的轨迹是两条射线;

(3)当________时,P点不存在.

答案:

距离的差的绝对值 双曲线的焦点 双曲线的焦距 

(1)a

(2)a=c (3)a>c

(1)[教材习题改编]已知双曲线两个焦点分别为F1(-5,0),F2(5,0).双曲线上一点P到F1,F2距离之差的绝对值等于6,则双曲线的标准方程为________.

答案:

-=1

解析:

由已知可知,双曲线的焦点在x轴上,且c=5,a=3,∴b=4,故所求方程为-=1.

(2)[教材习题改编]双曲线的方程为x2-2y2=1,则它的右焦点坐标为________.

答案:

解析:

将双曲线方程化为标准方程为x2-=1,∴a2=1,b2=,∴c2=a2+b2=,

∴c=,故右焦点坐标为.

双曲线的定义:

关注定义中的条件.

(1)动点P到两定点A(0,-2),B(0,2)的距离之差的绝对值等于4,则动点P的轨迹是________.

答案:

两条射线

解析:

因为||PA|-|PB||=4=|AB|,

所以动点P的轨迹是以A,B为端点,且没有交点的两条射线.

(2)动点P到点A(-4,0)的距离比到点B(4,0)的距离多6,则动点P的轨迹是________.

答案:

双曲线的右支,即-=1(x≥3)

解析:

依题意有|PA|-|PB|=6<8=|AB|,

所以动点P的轨迹是双曲线,但由|PA|-|PB|=6知,

动点P的轨迹是双曲线的右支,即-=1(x≥3).

[典题1] 

(1)已知圆C1:

(x+3)2+y2=1和圆C2:

(x-3)2+y2=9,动圆M同时与圆C1及圆C2相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为________.

[答案] x2-=1(x≤-1)

[解析] 如图所示,设动圆M与圆C1及圆C2分别外切于A和B.

根据两圆外切的条件,

得|MC1|-|AC1|=|MA|,

|MC2|-|BC2|=|MB|,

因为|MA|=|MB|,

所以|MC1|-|AC1|=|MC2|-|BC2|,

即|MC2|-|MC1|=|BC2|-|AC1|=2,

所以点M到两定点C1,C2的距离的差是常数且小于|C1C2|.

根据双曲线的定义,得动点M的轨迹为双曲线的左支(点M与C2的距离大,与C1的距离小),

其中a=1,c=3,则b2=8.

故点M的轨迹方程为x2-=1(x≤-1).

(2)已知F是双曲线-=1的左焦点,A(1,4),P是双曲线右支上的动点,则|PF|+|PA|的最小值为________.

[答案] 9

[解析] 如图所示,

设双曲线的右焦点为E,则E(4,0).

由双曲线的定义及标准方程得|PF|-|PE|=4,

则|PF|+|PA|=4+|PE|+|PA|.

由图可得,当A,P,E三点共线时,

(|PE|+|PA|)min=|AE|=5,

从而|PF|+|PA|的最小值为9.

[点石成金] 双曲线定义的应用主要有两个方面:

一是判定平面内动点与两定点的轨迹是否为双曲线,进而根据要求可求出曲线方程;二是在“焦点三角形”中,常利用正弦定理、余弦定理,经常结合||PF1|-|PF2||=2a,运用平方的方法,建立与|PF1|,|PF2|的联系.

考点2 双曲线的标准方程与性质

双曲线的标准方程和几何性质

标准方程

=1

(a>0,b>0)

=1

(a>0,b>0)

图形

范围

x≤-a或

x≥a,y∈R

y≤-a或

y≥a,x∈R

对称性

对称轴:

________

对称中心:

________

顶点

顶点坐标:

A1______,

A2______

顶点坐标:

A1______,A2______

渐近线

y=±

x

y=±

x

离心率

e=

,e∈(1,+∞)

a,b,c

的关系

c2=________

实虚轴

线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|=________;

线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|=________;

a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长

答案:

坐标轴 原点 (-a,0) (a,0) (0,-a) (0,a) a2+b2 2a 2b

(1)[教材习题改编]若实数k满足0

A.焦距相等B.实半轴长相等

C.虚半轴长相等D.离心率相等

答案:

A

解析:

由0

(2)[教材习题改编]设双曲线-=1(a>0)的渐近线方程为3x±2y=0,则a的值为________.

答案:

a

解析:

双曲线-=1的渐近线方程为3x±ay=0,与已知方程比较可得a=2.

双曲线的标准方程:

关注实轴的位置.

双曲线的渐近线方程为y=±x,虚轴长为2,则双曲线方程为________.

答案:

x2-=1或-=1

解析:

当实轴在x轴上时,设双曲线的方程为-=1(a>0,b>0).

由已知可知=,b=,

所以a2=1,即所求方程为x2-=1.

当实轴在y轴上时,设双曲线的方程为-=1(a>0,b>0).

由已知可得b=,=,

所以a2=9,即所求方程为-=1.

求双曲线的标准方程:

待定系数法.

对称轴为坐标轴,经过点P(3,2),Q(-6,7)的双曲线是________.

答案:

-=1

解析:

由于不能确定双曲线的焦点在哪个轴上,故可设双曲线方程为Ax2+By2=1(AB<0).

∵所求双曲线经过P(3,2),Q(-6,7),

∴解得A=,B=-.

故所求双曲线方程为-=1.

[考情聚焦] 双曲线的标准方程和几何性质是每年高考命题的热点,尤其是渐近线与离心率问题,考查的力度比较大.

主要有以下几个命题角度:

角度一

求双曲线的标准方程

[典题2] 

(1)过双曲线C:

-=1(a>0,b>0)的右顶点作x轴的垂线,与C的一条渐近线相交于点A.若以C的右焦点为圆心、半径为4的圆经过A,O两点(O为坐标原点),则双曲线C的方程为(  )

A.-=1B.-=1

C.-=1D.-=1

[答案] A

[解析] 由双曲线方程知右顶点为(a,0),

设其中一条渐近线方程为y=x,

可得点A的坐标为(a,b).

设右焦点为F(c,0),由已知可知c=4,且|AF|=4,即(c-a)2+b2=16,

所以有(c-a)2+b2=c2,

又c2=a2+b2,则c=2a,即a==2,

所以b2=c2-a2=42-22=12.

故双曲线的方程为-=1,故选A.

(2)[2017·辽宁沈阳四校联考]设双曲线与椭圆+=1有共同的焦点,且与椭圆相交,一个交点的坐标为(,4),则此双曲线的标准方程是________.

[答案] -=1

[解析] 解法一:

椭圆+=1的焦点坐标是(0,±3),

设双曲线方程为-=1(a>0,b>0),

根据定义知2a=|-|=4,

故a=2.又b2=32-a2=5,

故所求双曲线的方程为-=1.

解法二:

椭圆+=1的焦点坐标是(0,±3).

设双曲线方程为-=1(a>0,b>0),

则a2+b2=9,

又点(,4)在双曲线上,所以-=1,

解得a2=4,b2=5.

故所求双曲线的方程为-=1.

解法三:

设双曲线的方程为+=1(27<λ<36),

由于双曲线过点(,4),故+=1,

解得λ1=32,λ2=0(舍去).

故所求双曲线方程为-=1.

[点石成金] 求双曲线标准方程的一般方法

(1)待定系数法:

设出双曲线方程的标准形式,根据已知条件,列出参数a,b,c的方程,并求出a,b,c的值.与双曲线-=1有相同渐近线时,可设所求双曲线方程为-=λ(λ≠0).

(2)定义法:

依定义得出距离之差的等量关系式,求出a的值,由定点位置确定c的值.

角度二

已知离心率求渐近线方程

[典题3] 若双曲线-=1的离心率为,则其渐近线方程为(  )

A.y=±2xB.y=±x

C.y=±xD.y=±x

[答案] B

[解析] 在双曲线中离心率e===,可得=,故所求的双曲线的渐近线方程是y=±x.

角度三

已知渐近线求离心率

[典题4] [2017·苏北四市联考改编]已知双曲线的一条渐近线方程为2x-y=0,则该双曲线的离心率为________.

[答案] 或

[解析] 根据双曲线的渐近线方程知=2或=2.则e==或.

角度四

由离心率或渐近线方程求双曲线方程

[典题5] 下列双曲线中,焦点在y轴上且渐近线方程为y=±2x的是(  )

A.x2-=1B.-y2=1

C.-x2=1D.y2-=1

[答案] C

[解析] 由双曲线焦点在y轴上,排除选项A,B,选项C中双曲线的渐近线方程为y=±2x,故选C.

角度五

利用渐近线与已知直线位置关系求离心率范围

[典题6] 已知双曲线-=1与直线y=2x有交点,则双曲线离心率的取值范围为(  )

A.(1,)B.(1,]

C.(,+∞)D.[,+∞)

[答案] C

[解析] ∵双曲线的一条渐近线方程为y=x,则由题意得>2,

∴e==>=.

即双曲线离心率的取值范围为(,+∞).

[点石成金] 解决有关渐近线与离心率关系问题的两个注意点

(1)已知渐近线方程y=mx,若焦点位置不明确要分|m|=或|m|=讨论.

(2)注意数形结合思想在求渐近线夹角、离心率范围中的应用.

考点3 直线与双曲线的位置关系

[典题7] 若双曲线E:

-y2=1(a>0)的离心率等于,直线y=kx-1与双曲线E的右支交于A,B两点.

(1)求k的取值范围;

(2)若|AB|=6,点C是双曲线上一点,且=m(+),求k,m的值.

[解] 

(1)由得

故双曲线E的方程为x2-y2=1.

设A(x1,y1),B(x2,y2),由

得(1-k2)x2+2kx-2=0.①

∵直线与双曲线右支交于A,B两点,

∴1<k<.

故k的取值范围为(1,).

(2)由①得x1+x2=,x1x2=,

∴|AB|=·

=2=6,

整理得28k4-55k2+25=0,

∴k2=或k2=.

又1<k<,∴k=,

∴x1+x2=4,y1+y2=k(x1+x2)-2=8.

设C(x3,y3),由=m(+),

得(x3,y3)=m(x1+x2,y1+y2)=(4m,8m).

∵点C是双曲线上一点,

∴80m2-64m2=1,得m=±.

故k=,m=±.

[点石成金] 研究直线与双曲线位置关系问题的通法:

将直线方程代入双曲线方程,消元,得关于x或y的一元二次方程.当二次项系数等于0时,直线与双曲线相交于某支上一点,这时直线平行于一条渐近线;当二次项系数不等于0时,用判别式Δ来判定.

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),求双曲线E的方程.

解:

设双曲线E的标准方程为-=1(a>0,b>0),

由题意知c=3,a2+b2=9,

设A(x1,y1),B(x2,y2),则有

两式作差,得

===,

又AB的斜率是=1,

所以将4b2=5a2代入a2+b2=9得a2=4,b2=5.

所以双曲线E的标准方程是-=1.

[方法技巧] 1.双曲线标准方程的求法

(1)当已知双曲线的焦点不明确而又无法确定时,其标准方程可设为-=1(mn>0),这样可避免讨论和复杂的计算;也可设为Ax2+By2=1(AB<0),这种形式在解题时更简便;

(2)当已知双曲线的渐近线方程bx±ay=0,求双曲线方程时,可设双曲线方程为b2x2-a2y2=λ(λ≠0),据其他条件确定λ的值;

(3)与双曲线-=1有相同的渐近线的双曲线方程可设为-=λ(λ≠0),据其他条件确定λ的值.

2.已知双曲线的标准方程求双曲线的渐近线方程时,只要令双曲线的标准方程中“1”为“0”就得到两渐近线方程,即方程-=0就是双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线方程.

3.双曲线为等轴双曲线⇔双曲线的离心率e=⇔双曲线的两条渐近线互相垂直(位置关系).

4.过双曲线的一个焦点且与实轴垂直的弦的长为.

5.过双曲线焦点F1的弦AB与双曲线交在同支上,则AB与另一个焦点F2构成的△ABF2的周长为4a+2|AB|.

[易错防范] 1.在运用双曲线的定义解题时,应特别注意定义中的条件“差的绝对值”,弄清是指整条双曲线还是双曲线的某一支.

2.双曲线-=1(a>0,b>0)的渐近线方程是y=±x,-=1(a>0,b>0)的渐近线方程是y=±x.

3.直线与双曲线交于一点时,不一定相切,例如:

当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交于一点,但不是相切;反之,当直线与双曲线相切时,直线与双曲线仅有一个交点.

4.要牢记在双曲线中c2=a2+b2,离心率e>1这两点是不同于椭圆的.

真题演练集训

1.[2016·新课标全国卷Ⅰ]已知方程-=1表示双曲线,且该双曲线两焦点间的距离为4,则n的取值范围是(  )

A.(-1,3)B.(-1,)

C.(0,3)D.(0,)

答案:

A

解析:

由题意,得(m2+n)(3m2-n)>0,解得-m2

2.[2016·天津卷]已知双曲线-=1(b>0),以原点为圆心,双曲线的实半轴长为半径长的圆与双曲线的两条渐近线相交于A,B,C,D四点,四边形ABCD的面积为2b,则双曲线的方程为(  )

A.-=1B.-=1

C.-=1D.-=1

答案:

D

解析:

根据圆和双曲线的对称性,可知四边形ABCD为矩形.双曲线的渐近线方程为y=±x,圆的方程为x2+y2=4,不妨设交点A在第一象限,由y=x,x2+y2=4得xA=,yA=,故四边形ABCD的面积为4xAyA==2b,解得b2=12,故所求的双曲线方程为-=1,故选D.

3.[2016·新课标全国卷Ⅱ]已知F1,F2是双曲线E:

-=1的左,右焦点,点M在E上,MF1与x轴垂直,sin∠MF2F1=,则E的离心率为(  )

A.B.

C.D.2

答案:

A

解析:

设F1(-c,0),将x=-c代入双曲线方程,得-=1,所以=-1=,

所以y=±.

因为sin∠MF2F1=,

所以tan∠MF2F1==

===-=-=,

所以e2-e-1=0,所以e=.故选A.

4.[2016·浙江卷]已知椭圆C1:

+y2=1(m>1)与双曲线C2:

-y2=1(n>0)的焦点重合,e1,e2分别为C1,C2的离心率,则(  )

A.m>n且e1e2>1B.m>n且e1e2<1

C.m1D.m

答案:

A

解析:

由于m2-1=c2,n2+1=c2,则m2-n2=2,故m>n,又(e1e2)2=·=·==1+>1,所以e1e2>1.故选A.

5.[2016·北京卷]双曲线-=1(a>0,b>0)的渐近线为正方形OABC的边OA,OC所在的直线,点B为该双曲线的焦点.若正方形OABC

的边长为2,则a=________.

答案:

2

解析:

双曲线-=1的渐近线方程为y=±x,由已知可得两条渐近线方程互相垂直,由双曲线的对称性可得=1.又正方形OABC的边长为2,所以c=2,所以a2+b2=c2=

(2)2,解得a=2.

6.[2016·山东卷]已知双曲线E:

-=1(a>0,b>0),若矩形ABCD的四个顶点在E上,AB,CD的中点为E的两个焦点,且2|AB|=3|BC|,则E的离心率是________.

答案:

2

解析:

如图,由题意不妨设|AB|=3,则|BC|=2.设AB,CD的中点分别为M,N,则在Rt△BMN中,

|MN|=2c=2,

故|BN|=

==.

由双曲线的定义可得2a=|BN|-|BM|=-=1,而2c=|MN|=2,所以双曲线的离心率e==2.

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求双曲线离心率的易错点

[典例] [2016·天津模拟]已知双曲线-=1(mn>0)的一条渐近线方程为y=±x,则该双曲线的离心率为________.

[易错分析] 

(1)未考虑m,n的取值,易漏掉焦点在另一坐标轴上的情况;

(2)易将弄错,从而导致失分.

[解析] 当m>0,n>0时,

则有=,所以=,

e===;

当m<0,n<0时,

则有=,所以=,

e===,

综上可知,该双曲线的离心率为或.

[答案] 或

温馨提醒

(1)对于方程-=1表示的曲线一定要视m,n的不同取值进行讨论,m,n的取值不同表示的曲线就不同.

(2)对于双曲线-=1(mn>0)的焦点位置不同,则的值就不一样,一定要注意区分.

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