高考数学全程复习知识点同步学案第八章平面解析几何双曲线.pdf
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1、第 6讲双曲线1双曲线的概念平面内动点P 与两个定点F1、 F2(|F1F2|2c0)的距离之差的绝对值为常数2a(0 2a2c),则点 P的轨迹叫双曲线这两个定点叫双曲线的焦点,两焦点间的距离叫焦距集合 P M|MF1| |MF2|2a,|F1F2|2c,其中 a、c为常数且a0,c0:(1)当 ac 时, P 点的轨迹是双曲线;(2)当 ac 时, P 点的轨迹是两条射线;(3)当 ac 时, P 点不存在2双曲线的标准方程和几何性质标准方程x2a2y2b21 (a0,b0) y2a2x2b21 (a 0,b0) 图形性质范围xa 或 x a,y? Rx? R,y a或 ya对称性对称轴:
2、坐标轴,对称中心:原点顶点A1(a,0),A2(a,0)A1(0, a),A2(0,a) 渐近线ybax y abx离心率eca,e? (1, ) 实虚轴线段 A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|2a;线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|2b;a叫做双曲线的半实轴长,b 叫做双曲线的半虚轴长a、b、c 的关系c2a2b2(ca0,cb0) 做一做 1(x 高考课标全国卷)已知双曲线x2a2y231(a0)的离心率为2,则 a() A2B.62C.52D1 答案: D 2已知中心在原点的双曲线C 的右焦点为F(3,0),离心率等于32,则C 的方程是() A.x24y251
3、B.x24y251 C.x22y251 D.x22y251 答案: B 1辨明三个易误点(1)双曲线的定义中易忽视2a|F1F2|这一条件若2a|F1F2|,则轨迹是以F1,F2为端点的两条射线,若2a|F1F2|,则轨迹不存在(2)区分双曲线中a,b,c 的关系与椭圆中a,b,c 的关系,在椭圆中a2b2c2,而在双曲线中c2a2b2. (3)双曲线的离心率e? (1, ),而椭圆的离心率e? (0,1)2求双曲线标准方程的两种方法(1)定义法根据题目的条件,判断是否满足双曲线的定义,若满足,求出相应的a,b,c,即可求得方程(2)待定系数法与双曲线x2a2y2b2 1共渐近线的可设为x2a
4、2y2b2 ( 0);若渐近线方程为ybax,则可设为x2a2y2b2 ( 0);若过两个已知点,则可设为x2my2n 1(mn0)3双曲线几何性质的关注点双曲线的几何性质可从以下三点关注:(1)“六点”:两焦点、两顶点、两虚轴端点;(2)“四线”:两对称轴(实、虚轴 )、两渐近线;(3)“两形”:中心、顶点、虚轴端点构成的三角形;双曲线上的一点(不包括顶点)与两焦点构成的三角形做一做 3 “k9”是“方程x29 ky2k4 1表示双曲线”的() A充要条件B充分不必要条件C必要不充分条件D既不充分也不必要条件解析: 选 B.当 k9 时, 9 k0,k 40,方程表示双曲线当k4 时, 9k
5、0,k40,方程也表示双曲线“k9”是“方程x29 ky2k4 1表示双曲线 ”的充分不必要条件4(x 高考北京卷 )设双曲线C 经过点 (2,2),且与y24x21 具有相同渐近线,则C 的方程为 _;渐近线方程为_解析: 设双曲线C 的方程为y24x2 ,将点 (2,2)代入上式,得 3, C 的方程为x23y2121,其渐近线方程为y 2x.答案:x23y2121y 2x考点一 _双曲线的定义_ (1)(x 高考大纲全国卷)已知双曲线C 的离心率为2,焦点为F1、F2,点 A 在C 上若 |F1A|2|F2A|,则 cosAF2F1() A.14B.13C.24D.23(2)P 是双曲线
6、x2a2y2b21(a0,b0)右支上一点,F1,F2分别为左、右焦点,且焦距为 2c,则 PF1F2的内切圆圆心M 的横坐标是 () AaBbCcDab c解析 (1) 由 eca2,得 c2a,如图,由双曲线的定义得|F1A|F2A|2a,又|F1A|2|F2A|,故|F1A|4a,|F2A|2a,cosAF2F1( 4a)2( 2a)2( 4a)223 4a3 2a14. (2) 如图,内切圆圆心M 到各边的距离分别为MA,MB,MC,切点分别为A,B, C,由三角形的内切圆的性质则有:|CF1| |AF1|, |AF2| |BF2|, |PC|PB|,|PF1|PF2| |CF1|BF
7、2|AF1|AF2|2a,又|AF1|AF2| 2c,|AF1|ac,则 |OA|AF1|OF1| a.M 的横坐标和A 的横坐标相同 答案 (1)A(2)A 本例 (1)中双曲线方程变为x2y231,若点 A 在 C 上, |F1A|2|F2A|不变,求 cosAF2F1的值解: 如图,由双曲线的定义得|F1A|F2A|2,又|F1A|2|F2A|,故|F1A|4,|F2A|2,cosAF2F142 224223 43 214.规律方法 (1)在应用双曲线定义时,要注意定义中的条件,搞清所求轨迹是双曲线,还是双曲线的一支若是双曲线的一支,则需确定是哪一支(2)在 “ 焦点三角形” 中,正弦定
8、理、余弦定理、双曲线的定义是经常使用的知识点另外,还经常结合|PF1|PF2|2a,运用平方的方法,建立它与|PF1|PF2|的联系1.(1)已知 ABP 的顶点 A,B 分别为双曲线x216y29 1的左,右焦点,顶点P在双曲线上,则|sin Asin B|sin P的值等于 () A.45B.74C.54D.7 (2)已知双曲线x2y21,点 F1,F2为其两个焦点,点P 为双曲线上一点,若PF1PF2,则 |PF1|PF2|的值为 _解析: (1)在 ABP 中,由正弦定理知|sin Asin B|sin P|PB|PA|AB|2a2c81045.(2)设 P 在双曲线的右支上,|PF1
9、|2x,|PF2|x(x0),因为PF1PF2,所以 (x2)2x2(2c)28,所以 x31,x231,所以 |PF2|PF1|2 3.答案: (1)A(2)23 考点二 _求双曲线的标准方程_ (1)(x 东北三校联合模拟)与椭圆C:y216x2121 共焦点且过点(1,3)的双曲线的标准方程为() Ax2y23 1 By2x2121 C.y22x221 D.y23x21 (2)(x高考江西卷 )过双曲线C:x2a2y2b2 1 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 (
10、) A.x24y2121 B.x27y291 C.x28y281 D.x212y241 解析 (1)椭圆y216x2121 的焦点坐标为(0, 2),(0,2),设双曲线的标准方程为y2mx2n1(m0,n0),则3m1n1mn4,解得 mn2.双曲线的标准方程为y22x221.(2)由xa,ybax,得xa,y b,A(a, b)由题意知右焦点到原点的距离为c4,(a 4)2( b)24,即 (a4)2b216.而 a2b216, a2,b2 3.双曲线 C 的方程为x24y2121.答案 (1)C(2)A 规律方法 求双曲线的标准方程的基本方法是定义法和待定系数法待定系数法具体过程是先定形
11、,再定量,即先确定双曲线标准方程的形式,然后再根据a,b,c, e及渐近线之间的关系,求出a,b 的值2.求适合下列条件的双曲线的标准方程:(1)虚轴长为x,离心率为54;(2)焦距为 26,且经过点M(0,x)解: (1)设双曲线的标准方程为x2a2y2b21 或y2a2x2b21(a0,b0)由题意知, 2bx,eca54,b6,c10,a8.双曲线的标准方程为x264y2361或y264x2361.(2)双曲线经过点M(0,x),M(0,x)为双曲线的一个顶点,故焦点在 y 轴上,且ax.又 2c26, c13.b2c2a225.双曲线的标准方程为y2144x2251.考点三 _双曲线的
12、几何性质(高频考点 )_ 双曲线的几何性质及应用,是高考命题的热点,多以选择题或填空题的形式呈现,试题难度不大,多为容易题或中档题高考对双曲线的几何性质的考查主要有以下四个命题角度:(1)求双曲线的离心率(或范围 );(2)求双曲线的渐近线方程;(3)求双曲线方程;(4)求双曲线的焦点(距 )、实、虚轴长(1)(x 高考 x 卷 )若实数k满足 0k0,b0)的左、右焦点,双曲线上存在一点P 使得 (|PF1|PF2|)2b23ab,则该双曲线的离心率为() A.2 B.15 C4 D.17 (3)(x高考 x 卷)已知 ab0,椭圆C1的方程为x2a2y2b21,双曲线C2的方程为x2a2y
13、2b21,C1与 C2的离心率之积为32,则 C2的渐近线方程为() Ax2y0 B.2xy0 Cx2y0 D2xy0 双曲线及其几何性质解析 (1)因为 0k0,b0)的离心率为2,焦点到渐近线的距离等于3,过右焦点F2的直线 l 交双曲线于A、B 两点, F1为左焦点(1)求双曲线的方程;(2)若 F1AB 的面积等于6 2,求直线l 的方程解(1)依题意知, b3,ca2? a1,c2,双曲线的方程为x2y231.(2)设 A(x1,y1),B(x2,y2),由(1)知 F2(2,0)易验证当直线l 斜率不存在时不满足题意,故可设直线l: yk(x2),由yk(x2),x2y231,消元
14、得 (k23)x24k2x 4k230,直线 l 与双曲线有两个交点,k3,x1 x24k2k23,x1x24k23k23,y1 y2 k(x1x2),F1AB的面积Sc|y1y2|2|k| |x1x2|2|k| 16k44(k23)( 4k23)|k23|x|k| k2 1|k23|62.得 k48k290,则 k 1.所以直线 l 的方程为yx2 或 y x2.规律方法 双曲线的综合问题主要为直线与双曲线的位置关系解决这类问题的常用方法是设出直线方程或双曲线方程,然后把直线方程和双曲线方程组成方程组,消元后转化成关于x(或 y)的一元二次方程,利用根与系数的关系及整体代入的思想解题. 4.
15、(x 铜陵模拟 )若双曲线E:x2a2y21(a0)的离心率等于2,直线y kx1 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|63,求 k的值解: (1)由ca2a2c21,得a2 1,c2 2,故双曲线 E 的方程为x2y21.设 A(x1,y1), B(x2,y2),由ykx1,x2y21,得( 1k2)x22kx20.直线与双曲线右支交于A,B 两点,故k1,( 2k)24(1k2)3 ( 2) 0,即k1,2k2,所以 1k2.(2)由得 x1x22kk21,x1x22k21,|AB|1k2( x1 x2)24x1x22(1k2)( 2k2)( k2
16、1)26 3,整理得 28k4 55k2250,k257或 k254.又 1k2,k52. 方法思想 方程思想在求离心率中的应用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.2B.3 C.312D.512解析 设双曲线方程为x2a2y2b21(a0, b0),不妨设一个焦点为F(c,0),虚轴端点为 B(0,b),则 kFBbc.又渐近线的斜率为ba,所以由直线垂直关系得(bc)ba 1(ba显然不符合 ),即 b2ac,又 c2 a2b2,所以c2a2ac,两边同除以a2,整理得e2e10,解得 e512或 e152(舍
17、去 )答案 D 名师点评 (1)本题利用方程思想,将已知条件转化为关于a,c 的方程,然后求出离心率 e.(2)求解椭圆、双曲线的离心率或离心率的取值范围的方法通常是根据条件列出关于a,c 的齐次方程或不等式,然后再转化成关于e的方程或不等式求解已知点 F 是双曲线x2a2y2b21(a0, b0)的左焦点,点E 是该双曲线的右顶点,过F 且垂直于x 轴的直线与双曲线交于A,B 两点,若 ABE 是锐角三角形,则该双曲线的离心率e 的取值范围是 _解析: 根据对称性,只要AEF4即可由题意,知F(c,0),直线 AB 的方程为x c,将 x c代入双曲线方程,得y2b4a2,取点 A(c,b2
18、a),则 |AF|b2a,|EF|ac,只要 |AF|EF|就能使 AEF4,即b2aa c? b2a2 ac? c2ac 2a20? e2e 20,解得 1e1,故 1e0)与双曲线x24y231 有相同的焦点,则a 的值为() A.2 B.10 C4 D.34 解析: 选 C.因为椭圆x2a2y291(a0)与双曲线x24y231 有相同的焦点 ( 7,0),则有 a297, a 4. 3(x 高考课标全国卷)已知F 为双曲线C:x2my23m(m0)的一个焦点,则点F到 C 的一条渐近线的距离为() A.3 B3 C.3mD3m解析: 选 A.双曲线C 的标准方程为x23my231(m0
19、),其渐近线方程为y33mxmmx,即my x,不妨选取右焦点F(3m3,0)到其中一条渐近线xmy0 的距离求解,得d3m31m3.4(x x 开封模拟 )设 F1,F2分别为双曲线x2a2y2b21(a0, b0)的左,右焦点若在双曲线右支上存在点P,满足 |PF2| |F1F2|,且 F2到直线PF1的距离等于双曲线的实轴长,则该双曲线的离心率为() A.43B.53C.54D.414解析: 选 B.易知 |PF2| |F1F2|2c,所以由双曲线的定义知|PF1| 2a2c,因为F2到直线PF1的距离等于双曲线的实轴长,所以(ac)2(2a)2(2c)2,即3c22ac5a20,两边同
20、除以a2,得 3e22e50,解得 e53或 e 1(舍去 )5 (x 兰州市、张掖市高三联考)已知双曲线x2a2y2b21(a0, b0)的左、右焦点分别为 F1、F2,以 |F1F2|为直径的圆与双曲线渐近线的一个交点为(3,4),则此双曲线的方程为() A.x216y291 B.x23y241 C.x29y2161 D.x24y231 解析: 选 C.由题意知,圆的半径为5,又点 (3, 4)在经过 x、三象限的渐近线ybax 上,因此有a2 b2 25433ba,解得a3b4,所以此双曲线的方程为x29y216 1.6已知双曲线x29y2a 1 的右焦点的坐标为(13,0),则该双曲线
21、的渐近线方程为_解析: 依题意知 (13)29 a,所以 a4,故双曲线方程为x29y241,则渐近线方程为x3y20.即 2x 3y0.答案: 2x3y 0或 2x3y0 7 (x x 六市六校联盟模拟)如图所示,已知双曲线以长方形ABCD 的顶点A, B 为左、右焦点,且双曲线过C,D 两顶点若AB4,BC3,则此双曲线的标准方程为_解析: 设双曲线的标准方程为x2a2y2b2 1(a0,b 0)由题意得 B(2, 0), C(2, 3),4a2b2,4a29b2 1,解得a21,b23,双曲线的标准方程为x2y231.答案: x2y231 8(x 武汉模拟 )已知F1,F2分别是双曲线x
22、2a2y2b21(a0, b0)的左、右焦点,P 为双曲线右支上的任意一点若|PF1|2|PF2|8a,则双曲线的离心率e的取值范围是_解析: 设|PF2|y,则 (y2a)28ay? (y2a)20? y2aca? eca3.答案: (1,3 9已知双曲线关于两坐标轴对称,且与圆x2y210 相交于点P(3, 1),若此圆过点 P 的切线与双曲线的一条渐近线平行,求此双曲线的方程解: 切点为 P(3, 1)的圆 x2y210 的切线方程是3xy10.双曲线的一条渐近线与此切线平行,且双曲线关于两坐标轴对称,两渐近线方程为3x y0.设所求双曲线方程为9x2y2 ( 0)点 P(3, 1)在双
23、曲线上,代入上式可得 80,所求的双曲线方程为x2809y2801. 10已知离心率为45的椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,双曲线以椭圆的长轴为实轴,短轴为虚轴,且焦距为2 34. (1)求椭圆及双曲线的方程;(2)设椭圆的左、右顶点分别为A、B,在 x 象限内取双曲线上一点P,连结 BP 交椭圆于点 M,连结 PA 并延长交椭圆于点N,若 BMMP,求四边形ANBM 的面积解: (1)设椭圆方程为x2a2y2b2 1(ab0),则根据题意知双曲线的方程为x2a2y2b21 且满足a2b2a45,2a2b22 34,解方程组得a225,b29.椭圆的方程为x225y291,双曲线的方程为x22
24、5y291.(2)由(1)得 A(5,0),B(5,0),|AB|10,设 M(x0,y0),则由 BMMP,得M 为 BP的中点,所以P 点坐标为 (2x05,2y0)将 M、P坐标代入椭圆和双曲线方程,得x2025y2091,(2x05)2254y2091,消去 y0,得 2x205x0250.解得 x052或 x05(舍去 )y03 32.由此可得M(52,332),P(10,33)则直线 PA 的方程是y335(x5),代入x225y291,得 2x215x250.解得 x52或 x 5(舍去 ),xN52,则 xNxM,所以 MNx 轴S四边形ANBM2SAMB23123 1033
25、32153.1(x 唐山市高三年级统考)已知双曲线C:x2a2y2b21(a0,b0)的焦点为F1,F2,且 C 上点 P 满足 PF12 PF20,|PF1|3,|PF2| 4,则双曲线C 的离心率为 () A.102B.5 C.52D5 解析: 选 D.依题意得, 2a|PF2| |PF1|1, |F1F2|PF2|2|PF1|25,因此该双曲线的离心率e|F1F2|PF2|PF1|5.2(x 山西阳泉高三x 次诊断 )已知 F1、F2分别为双曲线C:x2y21 的左、右焦点,点 P 在双曲线C 上,且 F1PF260,则 |PF1|2 |PF2|等于 () A2 B4 C6 D8 解析:
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