考点21 双曲线(核心考点讲与练)-2023年高考数学一轮复习核心考点讲与练(新高考)(教师版).pdf
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1、考点21双曲线(核心考点讲与练),考 点i.双曲线的定义平面内与两个定点F”F2 的距离差的绝对值等于常数(小于国均且大于零)的点的轨迹叫双曲线.这两个定点叫双曲线的焦点,两焦点间的距离叫焦距.其数学表达式:集合P=MMFl-MF 2 2 a,|FR|=2 c,其中a,c 为常数且a 0,c 0:(1)若 g时,则集合P为双曲线;(2)若 a=c 时,则集合P为两条射线;(3)若生c 时,则集合P为空集.2.双曲线的标准方程和几何性质标准方程一.=心 0,b 0)%-5=130,b 0)图 形WC性质范围X 2。或 xWy Rx R,a 或 ye a对称性对称轴:坐标轴;对称中心:原点顶点4(
2、m 0),4 2(,0)4(0,a),A2(0,a)渐近线am庐离心率e=e e(l,+)实虚轴线段A1 A2 叫做双曲线的实轴,它的长度|AiA2|=2 a;线段B i%叫做双曲线的虚轴,它的长度|8 4 2|=2 b;4叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长a,b,c的关系c1=a1+b1J-方法 技 巧)1.(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IIP BI-PF2=2 a,运用平方的方法,建立它与IP B
3、IIP BI的联系.2 .与双曲线几何性质有关问题的解题策略在研究双曲线的性质时,实半轴、虚半轴所构成的直角三角形是值得关注的一个重要内容;双曲线的离心率涉及的也比较多.由于e=&是一个比值,故只需根据条件得到关于m b,c 的一个关系式,利用按=/a一。2 消 去 然 后 变 形 求 e,并且需注意e l.3 .圆锥曲线的弦长(1)圆锥曲线的弦长直线与圆锥曲线相交有两个交点时,这条直线上以这两个交点为端点的线段叫作圆锥曲线的弦(就是连接圆锥曲线上任意两点所得的线段),线段的长就是弦长.(2)圆锥曲线的弦长的计算设斜率为4厚0)的直线/与圆锥曲线C相交于A,8两点,A(x i.yi).8(小”
4、),则|阴=色-今+(必-%了3 7,。为弦A 8 所在直线的S H T 0倾斜角).j-1考 点 算=Jl+/|为一刈=l yi”|.(抛物线的焦点弦长|A B|=X +X2+=双曲线的定义一、单选题1.(2 0 2 2 广东潮州二模)若点P 是双曲线G:J-=l上一点,片,尸 2 分别为G的左、右焦点,贝 归 国=5 是“伊制=9”的().A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件 D.既不充分也不必要条件【答案】A【分析】根据双曲线的定义和充分不必要条件的定义可得答案.【详解】由题意可知,a =2,C=T T I =4,PFc-a=2,若 附|=5,则|耳卜5|=4.|P耳|=9或
5、1 (舍去),若|P|=9,|9-忸图=4,|P周=5或 1 3,故|尸闻=5”是“归周=9”的充分不必要条件.故选:A.2 22.(2 0 2 2天津河西一模)已知双曲线C:与=1(。0/0)的左、右焦点分别为耳、B,c是双曲线Cb的半焦距,点A是圆O:x 2 +y2=c,2上一点,线 段 交 双 曲 线C的右支于点8,优A|=a,可=3 E瓦则双曲线C的离心率为().A.B.迈 C.亚 D.瓜2 2 2【答案】A【分析】根据己知及双曲线的定义,可把骂民耳氏A 8用表示,再用勾股定理推出耳4,在中,利用勾股定理建立a,c的关系式即可求出离心率.【详解】如下图,由题意可知优用.,朋=等,由双曲
6、线定义可 知 阳=+2“=g易得/片4鸟=9 0。,由勾股定理可得|A耳|=可,在R tZA f;鸟中,再由勾股定理得(a)2 +/=(2 c)2,所lUe =.2故 选:A.3.(2022辽宁沈阳二模)已知双曲线C:*-=l(a 0,b 0)的两个焦点为耳、6,点 M,N 在 C 上,且 丽=3丽,耶 7_1_研,则双曲线C 的离心率为().y/h+5/2 D r-1 A.-B.6 +夜2C.2+0 D.75+72【答案】D【分析】根 据 而=3丽,破_L可,由双曲线对称性可知,直线与巴N 交于y 轴上一点P,且2/:;鸟为等腰直角三角形,可得N 的坐标,分别求出|N周,|N g|,再根据双
7、曲线的定义即可得出答案.【详解】解:因为ME=3而V,FtM r F2N,由双曲线对称性可知,直线片M 与巴N 交于y 轴上一点尸,且丹鸟为等腰直角三角形,所有|O 4=|O f;|=c,如图,则N c,田,耳(0),片(c,0),所以+(|c j =竽。,则|N|引=2a,B P a=则、飞-&=+夜.故选:D.一24.(2022湖南永州三模)已知双曲线C:0-2a b(部(沙醇-72-C,32丁 =1的左、右焦点分别为片、B,。为坐标原点,点?在双曲线C的右支上,(c 为双曲线c的半焦距),直 线 p 8 与双曲线C右支交于另一个点。,3ta n/6=1,则双曲线。的 离 心率为()A.3
8、 B.2 C.正 D.巫2 2【答案】D【分析】根据双曲线的定义,结合直角三角形的相关性质可得解.【详解】如图所示,由|O =c,|耳 胤=2c,得 N P 居=9 0。,?.ta n /FQF?PF1 37Q4设 附 I=加,由双曲线定义得归 娟=2 0 +机,所以|。|=打 耳 卜 如 M QF2=a+m,QFt=-a +m,乂 si n/Q M=1 4 1 a-m3 3x 3 =(2 +m)x 5解得加=,。45,即所以|尸 闾=凡|尸|=3%又归用2+1 尸耳石耳用2,即/+(3 a)2=(2 c)2,即0 =5,所以离心率e =4 区,a 2故选:D.二、多选题丫2 2 Q5.(20
9、22山东泰安,二模)已知双曲线C:方=1(0力 0)的离心率为:,且其右顶点为A(2,0),左,右焦点分别为片,B,点 P 在双曲线C上,则下列结论正确的是()A.双曲线C 的方程为兰-上=14 5B.点 4 到双曲线C 的渐近线的距离为2 叵3C.若|耳|=6,则%=2D.若 刊:24=0,则 的 外 接 圆 半 径 为:【答案】ABD【分析】由 离 心 率 为 右 顶 点 为 A(2,0)求出双曲线方程,再利用点到百线的距离,双曲线的定义及性质依次判断4 个选项即可.【详解】由离心率为,,右顶点为A(2,0)可得a=2,c=3,.=石,故双曲线c 的方程为;=i,A正确;/5卜闽一 2石双
10、曲线的渐近线为y=土火工,故点A 到双曲线C 的渐近线的距离为7 丁-亍,B 正确;2J-+1V4由双曲线的定义|用-归 周=2。,归用=6,则归用=2 或 10,C 错误;PFt PA=0,则 百 J.而,尸耳A 的外接圆半径为笆 沟=2,D 正确.2 2故选:ABD.6.(2022.河北唐山.二模)双曲线具有如下光学性质:如图K,入是双曲线的左、右焦点,从右焦点心发出的光线?交双曲线右支于点p,经双曲线反射后,反射光线的反向延长线过左焦点6.若双曲线c 的方程 为 二-*=1,下列结论正确的是()9 16A.若加上,则|P4H p鸟|=16B.当 过Q(7,5)时,光由E-P f Q所经过
11、的路程为13C.射线所在直线的斜率为鼠则冈e 0,1jD.若7(1,0),直线PT与C相切,则 附|=12【答案】CD【分析】对于A:判断出/耳尸6=90。,由定义和勾股定理联立方程组即可求得;对于B:利用双曲线的定义直接求得;对于C:先求出双曲线的渐近线方程,由尸在双曲线右支上,即可得到所在直线的斜率的范围;对于D:设直线PT的方程为,=氏(犬-1),(&0).利用相切解得 =也,进而求出尸(9,8&).即可求出【详解】对于A:若加1,则乙=90。.因为P在双曲线右支上,所以由 一 内 =6.由勾股定理得:|/+旧 呼=|耳闻2二者联立解得:附|.归周一 呼 卜 即);36=32.故人错误;
12、对于B:光由居一 尸fQ所经过的路程为后耳+1 PQ|=内尸|一 2a+1 PQ|=山 P|+|PQ|-2“=忻 Q|-2a=7(7+5)2+(5-0)2-6=7.对于C:双曲线土/-匕v2=1的方程为了=土4;x.设左、右顶点分别为A、区如图示:9 16 3当前 与 可 同向共线时,n的方向为可,此时上0,最小.因为P在双曲线右支上,所 以 所 在 直 线 的 斜 率 为 即陶 0,.对于D:设直线尸丁的方程为什=。(1),(左 0).y =k x-l),f y 2 ,消去),可得:(1 6-9公卜2 +1 弘与-9公-1 4 4 =0.-=19 1 6其中 A =(1 8 公-4(1 6-
13、9公)(-94 2-1 4 4)=0,即 1 1 5 2&=2 30 4 ,解得&=血代入(1 6-9公卜2 +1 8%、-9%2 1 4 4 =0,有一2 d+36x-1 62 =0,解得:x=9.由尸在双曲线右支上,即/旨1,解得:y =8&(y =-8 后 舍 去),所以P(9,8 夜).所以优P 卜(9-5)2+(8 /2-0)2=1 2.故 D正确故选:C D7.(2 0 2 2.重庆八中模拟预测)已知点M(-&,0),N(0,O),若某直线上存在点P,使得归用|-|2=2 ,则称该直线为“好直线”,下列直线是“好直线”的 是()A.x+y =0 B.x+y-3 =0 C.2 x+y
14、 =0 D.2 x+y-3 =0【答案】B D【分析】由题意,点 尸应该是在双曲线f-V=i上,即“好直线”就是与双曲线有交点的直线.【详解】由题意,c=y/2,2 a =2,a =,.-.h2=c2-a2=,双曲线的方程为一一丁=1,好直线 就是与双曲线有交点的直线,)2 2 、:,解得x 2 _(_ x)2=l无解,故 A不是“好直线”;x+y=0 7对于B,联立方程I 中x2 y2:=I0 ,解得5 y =4-故 B是“好直线”;I z 2 对于C,联立方程二 二 二。,解得3,无 解,故C 不是“好直线”;X2 V2 =1对于 D,联立方程(二 -_ 八,解得3 d _ 1 2 x+1
15、 0 =0 .A=122-4X3X10=2 4 0,即直线2 x+y-3 =0、2 x+y-3 =0与双曲线有交点,故 D是“好直线”;故选B D.三、填空题8.(2 0 2 2 辽宁葫芦岛 一模)已知双曲线G的方程-4=1,其左、右焦点分别是转,工,已知点尸坐标1 6 9为(4,2),双曲线G上点Q(%),、Q F.P F.丽.PF;(%,%0)满足 明 =西 ,则 S PQ-SAPQ=【答案】8【分析】设A 优片的内切圆与三边分别相切于,E,G,利用切线长相等求得内切圆圆心横坐标为“,又由斯 西 丽 西研 一 府|得尸在N。耳鸟的平分线上,进而得到产即为内心,应用双曲线的定义求得面积差即可
16、.【详解】如图,设优月的内切圆与三边分别相切于RE,G,可得Q O =Q G,耳。=4 E,BE=G,乂由双曲线定义可得 Q 4 _ Q =2Q=8,则 Q D+K _(Q G +G 6)=6 _6 6=%_匹=2 ,又 EF、+EF?=2 c,解得 K=a +c,则E 点横坐标为。,即内切圆圆心横坐标为a.又寄=笔答,可得画维产=固唯严,化简得8S/M Q =CS4和网 同 用 网|即即/PKQ=/PF;乙,即尸片是NQ 6名的平分线,由于尸(4,2),a =4,可得产即为屋等1 的内心,且半径r 为 2,则SAF、PQ-S4FPQ =r(QF QF2)=-X2X8=S.故答案为:8.【点睛
17、】本题关键点在于先利用切线及定理求得内切圆圆心横坐标为。,再由到P 在NQ4 用的平 分 线 匕 结 合 尸的横坐标为a 进而得到P 即为内心,利用双曲线定义及面积公式即可求解.四、解答题2 29.(2022全国模拟预测)双曲线C:-方=l(a0力0)的左、右焦点分别为片,A,焦距等于8,点 M在双曲线C 上,且“耳,知鸟,鸟的面积为12.求双曲线C 的方程;(2)双曲线C 的左、右顶点分别为A,B,过鸟的斜率不为0 的直线/与双曲线C 交于P,Q 两点,连接AQ,B P,求证:直线A Q 与 B P 的交点恒在一条定直线上.【答案】(1)工-丫 =1(2)证明见解析4 12【分析】(1)根据
18、直角三角形的面积公式以及双曲线的定义求出方 可得双曲线的标准方程;(2)设直线/的方程为=,盯,+4,联立直线/与椭圆方程,消去x 得关于,的一元二次方程,利用韦达定理得到)1+必和为,用点斜式表示出直线A Q 与直线8尸的方程,联立求解交点,然后结合根与系数的关系求得交点的横坐标为定值即可得解.(1)依题意2c=8,由双曲线的对称性不妨设|M周=/;,|历 4|=小=2因为所以有2 ,d +/f=82则(4-)2 =+1-2/=8 2-2 x 2 4 =16,|弓-4|=4,所以2a=|-4 l=4,得a=2,所以/=c1 a1=12,所以双曲线C的方程为 片-$=1.由题意得A(2,0),
19、3(2,0),6(4,0),易知直线/的斜率不等于土退.设直线/的方程为x=m),+4,2(,%),Q(均),则土芯x=my+4-=14 12则 =1 4 4 +i)o,(用点斜式表示出直线A。与直线8尸的方程,联立求解交点,然后结合根与系数的关系求得交点的横坐标)直线4 Q的方程:丫 =上 式X+2),直线BP的方程:y=U彳(X-2),令7(X+2)=7 (X-2),得必(西一2)(光+2)=乂(+2)(乂-2).因为王=帅+4,x2=my2+4,所 以%(殁+2)(x+2)=y (/佻+6)(x-2),展开整理得(%-3乂卜=-27),通-2(3%+必),即(X+%-4y)x=-2物必-
20、2(2y+x +%),24m,、,36 J、24%、即 卜24,”-4yl(3/-1)x=-12m-4yl(3/M2-1)+48,即 _24,_ 4 y(3 -_ l)x=_24,_ 4 y(3,2 1),所以x=l.所以直线A Q与8P的交点恒在定直线x=l上.【点睛】关键点点睛:用点斜式表示出直线A。与直线8P的方程,联立求解交点,然后结合根与系数的关系求得交点的横坐标是解题关键.10.(2022福建漳州一模)已知双曲线:二-丁=1(40)的左、右焦点分别为6(-c,0),K(c,0),点aP(X。,九)是右支上一点,若/为 工 的内心,旦SZPF、=SZPF,+与s 叫 今.(1)求的方
21、程;(2)点 A 是r 在第一象限的渐近线上的一点,且 A鸟,X轴,在点P 处的切线/与直线A E 相交于点M,与直线x=|相交于点M 证明:无论点P 怎么变动,总有|叫|=四/讣【答案】(1),-丁=1;(2)证明见解析.【分析】(1)根据三角形面积公式及双曲线定义化简可 得 照=且,求出。即可得出方程;2c 2(2)利用导数的几何意义求出切线斜率并化简可得=,求出切线及切线与直线的交点,利用两点间距离公式并结合双曲线方程化简可得加工卜 芋四周.(D设用的内切圆半径为则%双 鸣=:1尸/12/闽=目耳6 I-,因为 S 犷 6=5A;Pf2+SIFif2,所以 g l P K I y p K
22、 I r +x m K l r,即附 上 尸 玛 1+半单讣可得|P/-|P玛|=三|耳用所以=乌I初i 2由双曲线的定义和几何性质,得 生=走,2c 2又解得.2=3,所以的方程为 一 V=l.(2)由题意可知,直线/的斜率存在,设直线/的方程为y-%=z(x-x).由 )/=1 可得 y2=1 =-.3 3 3由题意知先二 .若点P 在双曲线右支的上半支上,则 了 =也 二,,2x x /所以=2 5&-3=后&-3,故 6点-3.因为*所以心3=3端卜=总康噎;若点P在双曲线右支的下半支上,则y二 一 正 三同理可得k =一X。=.综上,T,代入直线/的方程得y -%=白。,3y o6国
23、3媪即改 产 一3%丫 =%;一3乂;,由1-巾=1,可得x;-3y:=3,所以直线/的方程 为&x-3y y =3,即 产 殍 口(%省)“0因为直线A%的 方 程为42,2 x-3所以直线I与直线AF2的交点”(2,Y-),3-x-3直 线/与 直 线 的 交 点 乂(3,2 )2 3%所以鹏=产机铲)Ua 。七一3 1 1 (%0-2)2,、丘质|=(2-寸+(。丁产由+王-4-6 74V-12%0+9 G 2与-3 5”,=-=-=MF ,2 3 y0 2 3|%|2-即|遇 上3 1 M居|得证.至 三 强 双 曲线的几何性质1.(2021“四省八校”高三上学期期中质量检测)过双曲线
24、W 当=1 (。0,匕0)的右焦点尸作a2 b2双曲线渐近线的垂线段在M,垂 足 为 线 段 月0与双曲线交于点A ,且 满 足 两=2俞,则双曲线离心率e等 于()A.72 B.G C.V5 D.2【答案】C【分析】利用渐近线的斜率,求出=|Q W|=a,进而利用相似和S.OMF求出点点A的坐标,代入到双曲线方程中,得到关于e的方程,求出离心率即可【详解】因为双曲线渐近线方程为丁 =2%,所以t a n N E O M=一,如图,在直角三角形QMF中,故I月=d|O M|=a,过M、A分别作O F的垂线,垂足分别为N、B,则由 S.F =上0闻.加尸=上0F.的得:MN=,又|E 4|=2|
25、A M|,AB=-MN=-,2 2 c 3 3c/2 BF =|A F|s i n Z B A F =-b-sin Z M O F=故可得点 A 的坐标为 c ,33c、3c 3c )故选:C.2 22.(2021安徽省安庆市怀宁中学高三上学期模拟)若双曲线C:工-上=1的一条渐近线与直线m 4/:3x+2y-2=0相互垂直,则双曲线C的两个焦点与虚轴的一个端点构成的三角形的面积为()A.2 亚 B.29 C.6 D.8【答案】B【分析】先求出,再求出焦点坐标和短轴顶点坐标,直接求面积即可.v-2 2【详解】因为双曲线C:二=1的一条渐近线与直线/:3x+2y 2=0相互垂直,m 4所以子=x
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