2022届高三数学一轮复习(原卷版)第6讲 双曲线.doc
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1、 第 6 讲 双曲线 一、知识梳理 1双曲线的定义 条件 结论 1 结论 2 平面内的动点 M 与平面内的两个定点 F1,F2 M 点的 轨迹为 双曲线 F1、F2为双曲线的焦点 |F1F2|为双曲线的焦距 |MF1|MF2|2a 2a|F1F2| 注意 (1)当 2a|F1F2|时,P 点的轨迹是两条射线; (2)当 2a|F1F2|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(a0,b0) 图形 性质 范围 xa 或 xa,yR ya 或 ya,xR 对称性 对称轴:坐标轴,对称中心:原点 顶点 A1(a,0),A2(a,0
2、) A1(0,a),A2(0,a) 渐近线 ybax yabx 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) 3.等轴双曲线 实轴和虚轴等长的双曲线叫做等轴双曲线,其渐近线方程为 y x,离心率为 e 2. 常用结论 1双曲线中的几个常用结论 (1)双曲线的焦点到其渐近线的距离为 b. (2)若P是双曲线右支上一点, F1, F2分别为双曲线的左、 右焦点, 则|PF1|minac, |PF
3、2|minca. (3)同支的焦点弦中最短的为通径(过焦点且垂直于长轴的弦),其长为2b2a,异支的弦中最短的为实轴,其长为 2a. (4)设 P,A,B 是双曲线上的三个不同的点,其中 A,B 关于原点对称,直线 PA,PB斜率存在且不为 0,则直线 PA 与 PB 的斜率之积为b2a2. 2巧设双曲线方程 (1)与双曲线x2a2y2b21(a0,b0)有共同渐近线的方程可表示为x2a2y2b2t(t0) (2)过已知两个点的双曲线方程可设为 mx2ny21(mn0) 二、教材衍化 1双曲线x224y2251 的实轴长_,离心率_,渐近线方程_ 答案:10 75 y5 612x 2经过点 A
4、(3,1),且对称轴都在坐标轴上的等轴双曲线方程为_ 解析:设双曲线的方程为x2a2y2a2 1(a0), 把点 A(3,1)代入,得 a28(舍负), 故所求方程为x28y281. 答案:x28y281 3以椭圆x24y231 的焦点为顶点,顶点为焦点的双曲线方程为_ 解析:设要求的双曲线方程为x2a2y2b21(a0,b0),由椭圆x24y231,得焦点为( 1,0),顶点为( 2,0)所以双曲线的顶点为( 1,0),焦点为( 2,0)所以 a1,c2,所以b2c2a23,所以双曲线标准方程为 x2y231. 答案:x2y231 一、思考辨析 判断正误(正确的打“”,错误的打“”) (1)
5、平面内到点 F1(0,4),F2(0,4)距离之差的绝对值等于常数的点的轨迹是双曲线( ) (2)椭圆的离心率 e(0,1),双曲线的离心率 e(1,)( ) (3)方程x2my2n1(mn0)表示焦点在 x 轴上的双曲线( ) (4)等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于 2.( ) 答案:(1) (2) (3) (4) 二、易错纠偏 常见误区| (1)忽视双曲线定义的条件致误; (2)忽视双曲线焦点的位置致误 1平面内到点 F1(0,4),F2(0,4)的距离之差等于 6 的点的轨迹是_ 解析:由|PF1|PF2|6|F1F2|8,得 a3,又 c4,则 b2c2a27,所以所求点的轨迹是
6、双曲线y29x271 的下支 答案:双曲线y29x271 的下支 2坐标原点为对称中心,两坐标轴为对称轴的双曲线的一条渐近线的斜率为 3,则双曲线的离心率为_ 解析:若双曲线的焦点在 x 轴上, 设双曲线的方程为x2a2y2b21, 则渐近线的方程为 ybax, 由题意可得ba 3,b 3a, 可得 c2a,则 eca2; 若双曲线的焦点在 y 轴上, 设双曲线的方程为y2a2x2b21, 则渐近线的方程为 yabx, 由题意可得ab 3,a 3b, 可得 c2 33a,则 e2 33. 综上可得 e2 或 e2 33. 答案:2 或2 33 考点一 双曲线的定义(基础型) 复习指导| 了解双
7、曲线的定义及几何图形 核心素养:数学抽象 (1)(2020 河南非凡联盟 4 月联考)已知双曲线 C:x2a2y291(a0)的左、右焦点分别为 F1, F2, 一条渐近线与直线 4x3y0 垂直, 点 M 在 C 上, 且|MF2|6, 则|MF1|( ) A2 或 14 B2 C14 D2 或 10 (2)设 F1,F2是双曲线x24y21 的焦点,点 P 在双曲线上,且满足F1PF290 ,则F1PF2的面积是_ 【解析】 (1)由题意知3a34,故 a4,则 c5. 由|MF2|6ac9,知点 M 在 C 的右支上, 由双曲线的定义知|MF1|MF2|2a8, 所以|MF1|14. (
8、2)双曲线x24y21 中,a2,b1,c 5.可设点 P 在右支上,由双曲线的定义可得|PF1|PF2|4, 两边平方得, |PF1|2|PF2|22|PF1| |PF2|16, 又|PF1|2|PF2|2(2c)220,所以PF1F2的面积为12|PF1| |PF2|1. 【答案】 (1)C (2)1 【迁移探究】 (变设问)在本例(2)条件下,则F1PF2的周长为_ 解析:又(|PF1|PF2|)2(|PF1|PF2|)24|PF1|PF2|16824,所以|PF1|PF2|2 6,PF1F2的周长为 2 62 5. 答案:2 52 6 双曲线定义的应用 (1)判定满足某条件的平面内动点
9、的轨迹是否为双曲线,进而根据要求可求出曲线方程; (2)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|PF1|与|PF2|的关系 注意 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 1设 F1,F2分别是双曲线 x2y291 的左、右焦点若点 P 在双曲线上,且|PF1|6,则|PF2|( ) A6 B4 C8 D4 或 8 解析:选 D由双曲线的标准方程可得 a1,则|PF1|PF2|2a2,即|6|PF2|2,解得|PF2|4 或 8. 2已知 F1,F2为双曲线 C
10、:x2y22 的左,右焦点,点 P 在 C 上,|PF1|2|PF2|,则cosF1PF2_ 解析:由双曲线的定义有 |PF1|PF2|PF2|2a2 2, 所以|PF1|2|PF2|4 2, 则 cosF1PF2|PF1|2|PF2|2|F1F2|22|PF1| |PF2|(4 2)2(2 2)24224 22 234. 答案:34 考点二 双曲线的标准方程(基础型) 复习指导| 了解双曲线的标准方程 核心素养:数学运算 (1)已知圆 C1:(x3)2y21,C2:(x3)2y29,动圆 M 同时与圆 C1和圆 C2相外切,则动圆圆心 M 的轨迹方程为( ) Ax2y281 Bx28y21
11、Cx2y281(x1) Dx2y281(x1) (2)已知中心在原点,焦点在坐标轴上的双曲线 C 与椭圆x29y241 有相同的焦距,且一条渐近线方程为 x2y0,则双曲线 C 的方程为_ 【解析】 (1)设动圆 M 的半径为 r,由动圆 M 同时与圆 C1和圆 C2相外切,得|MC1|1r,|MC2|3r,|MC2|MC1|26,所以点 M 的轨迹是以点 C1(3,0)和 C2(3,0)为焦点的双曲线的左支,且 2a2,a1,c3,则 b2c2a28,所以点 M 的轨迹方程为x2y281(x1) (2)在椭圆x29y241 中,c 94 5.因为双曲线 C 与椭圆x29y241 有相同的焦距
12、,且一条渐近线方程为 x2y0,所以可设双曲线方程为x24y2(0),化为标准方程为x24y21.当 0 时,c 4 5,解得 1,则双曲线 C 的方程为x24y21;当 0时,c 4 5,解得 1,则双曲线 C 的方程为 y2x241.综上,双曲线 C 的方 程为x24y21 或 y2x241. 【答案】 (1)C (2)x24y21 或 y2x241 求双曲线标准方程的方法 (1)定义法 根据双曲线的定义确定 a2,b2的值,再结合焦点位置,求出双曲线方程,常用的关系有: c2a2b2; 双曲线上任意一点到双曲线两焦点的距离的差的绝对值等于 2a. (2)待定系数法 一般步骤 常用设法 (
13、i)与双曲线x2a2y2b21 共渐近线的方程可设为x2a2y2b2(0); (ii)若双曲线的渐近线方程为 ybax,则双曲线的方程可设为x2a2y2b2(0); (iii)若双曲线过两个已知点, 则双曲线的方程可设为x2my2n1(mn0)或 mx2ny21(mn0) 1双曲线 C 的两焦点分别为(6,0),(6,0),且经过点(5,2),则双曲线的标准方程为( ) Ax220y241 Bx220y2161 Cy220 x2161 Dy220 x241 解析:选 B2a|(56)222 |(56)222 4 5.所以 a2 5,又 c6, 所以 b2c2a2362016. 所以双曲线的标准
14、方程为x220y2161.故选 B 2(2020 合肥市第一次质检测)设双曲线 C:x2a2y2b21(a0,b0)的虚轴长为 4,一条渐近线的方程为 y12x,则双曲线 C 的方程为( ) Ax216y241 Bx24y2161 Cx264y2161 Dx2y241 解析:选 A由题意知,双曲线的虚轴长为 4,得 2b4,即 b2,又双曲线的焦点在x 轴上, 则其一条渐近线的方程为 ybax12x, 可得 a4, 所以双曲线 C 的方程为x216y241,故选 A 考点三 双曲线的几何性质(综合型) 复习指导| 了解双曲线的简单几何性质 核心素养: 数学运算 角度一 双曲线的渐近线问题 (2
15、020 吉林第三次调研测试)已知双曲线 C:x2a2y2b21(a0,b0)的实轴长是虚轴长的 2倍,则双曲线 C 的渐近线方程为( ) Ay 2 2x By 2x Cy22x Dy24x 【解析】 双曲线x2a2y2b21(a0,b0)的实轴长为 2a,虚轴长为 2b,所以 2a2 2b,即 a 2b. 所以渐近线方程为 ybax22x.故选 C 【答案】 C 求双曲线的渐近线的方法 求双曲线x2a2y2b21(a0,b0)或y2a2x2b21(a0,b0)的渐近线方程的方法是令右边的常数等于 0,即令x2a2y2b20,得 ybax;或令y2a2x2b20,得 yabx.反之,已知渐近线方
16、程为 ybax,可设双曲线方程为x2a2y2b2(a0,b0,0) 说明 两条渐近线的倾斜角互补,斜率互为相反数,且两条渐近线关于 x 轴,y 轴对 称 角度二 双曲线的离心率问题 (1)(2020 兰州市诊断考试)若双曲线x2a2y2b21(a0,b0)的实轴长为 4,离心率为 3,则其虚轴长为( ) A8 2 B4 2 C2 2 D4 63 (2)(一题多解)(2019 高考全国卷)设 F 为双曲线 C:x2a2y2b21(a0,b0)的右焦点,O 为坐标原点,以 OF 为直径的圆与圆 x2y2a2交于 P,Q 两点若|PQ|OF|,则 C 的离心率为( ) A 2 B 3 C2 D 5
17、【解析】 (1)由题意知 2a4, 所以 a2.因为 eca 3, 所以 c2 3, 所以 b c2a22 2,所以 2b4 2,即该双曲线的虚轴长为 4 2,故选 B (2)法一: 依题意, 记 F(c, 0), 则以 OF 为直径的圆的方程为xc22y2c24, 将圆xc22y2c24与圆 x2y2a2的方程相减得 cxa2,即 xa2c,所以点 P,Q 的横坐标均为a2c.由于 PQ 是圆 x2y2a2的一条弦, 因此a2c2|PQ|22a2, 即a2c2c22a2, 即c24a21a2c2a2b2c2, 所以c22ab, 即a2b22ab(ab)20, 所以ab, 因此C的离心率e1b
18、a2 2,故选 A 法二:记 F(c,0)连接 OP,PF,则 OPPF,所以 SOPF12|OP| |PF|12|OF|12|PQ|,即12a c2a212c12c,即 c22ab,即 a2b22ab(ab)20,所以 ab,因此 C 的离心率 e1ba2 2,故选 A 法三:记 F(c,0)依题意,PQ 是以 OF 为直径的圆的一条弦,因此 OF 垂直平分 PQ.又|PQ|OF|,因此 PQ 是该圆的与 OF 垂直的直径,所以FOP45 ,点 P 的横坐标为c2,纵坐标的绝对值为c2,于是有 2c2a,即 eca 2,即 C 的离心率为 2,故选 A 【答案】 (1)B (2)A (1)求
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