高中数学 1-1.2.2.2双曲线的几何性质(2)学案 新人教A版选修1-1
选修1-1教案2.2.2双曲线的几何性质
课题: 2.2.2双曲线的简单几何性质(共2课时)一、教学目标1.了解双曲线的简单几何性质,如范围、对称性、顶点、渐近线和离心率等。
2.能用双曲线的简单几何性质解决一些简单问题。
二、教学重点、难点重点:双曲线的几何性质及初步运用。
难点:双曲线的渐近线。
三、教学过程(一)复习提问引入新课1.椭圆有哪些几何性质,是如何探讨的?2.双曲线的两种标准方程是什么?下面我们类比椭圆的几何性质来研究它的几何性质.(二)类比联想得出性质(范围、对称性、顶点)引导学生完成下列关于椭圆与双曲线性质的表格(三)渐近线双曲线的范围在以直线by xa=和by xa=-为边界的平面区域内,那么从x,y的变化趋势看,双曲线22221x ya b-=与直线by xa=±具有怎样的关系呢?根据对称性,可以先研究双曲线在第一象限的部分与直线by xa=的关系。
双曲线在第一象限的部分可写成:当x逐渐增大时,|MN|逐渐减小,x无限增大,|MN|接近于零,|MQ|也接近于零,就是说,双曲线在第一象限的部分从射线ON的下方逐渐接近于射线ON.在其他象限内也可以证明类似的情况.现在来看看实轴在y轴上的双曲线的渐近线方程是怎样的?由于焦点在y轴上的双曲线方程是由焦点在x轴上的双曲线方程,将x、y字母对调所得到,自然前者渐近线方程也可由后者渐近线方程将x、y字这样,我们就完满地解决了画双曲线远处趋向问题,从而可比较精再描几个点,就可以随后画出比较精确的双曲线. (四)离心率由于正确认识了渐近线的概念,对于离心率的直观意义也就容易掌握了,为此,介绍一下双曲线的离心率以及它对双曲线的形状的影响:变得开阔,从而得出:双曲线的离心率越大,它的开口就越开阔.这时,指出:焦点在y 轴上的双曲线的几何性质可以类似得出,双曲线的几何性质与坐标系的选择无关,即不随坐标系的改变而改变. (五)例题讲解例1求双曲线22143x y -=的实轴长和虚轴长、焦点的坐标、离心率、渐近线方程.分析:由双曲线的标准方程,容易求出,,a b c .引导学生用双曲线的实轴长、虚轴长、离心率、焦点和渐近线的定义即可求相关量或式子,但要注意焦点在y 轴上的渐近线是ay x b=±. 练习P41 练习1例2 已知双曲线的中心在原点,焦点在y 轴上,焦距为16,离心率为43,求双曲线的标准方程。
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选修 1-1 第一章 常用逻辑用语 1.1 命题及其关系 1.2 充分条件与必要条件 1.3 简单的逻辑联结词 1.4 全称量词与存在量词 小结 复习参考题 第二章 圆锥曲线与方程 2.1 椭圆 探究与发现 为什么截口曲线是椭圆 信息技术应用 用《几何画板》探究点的轨迹:椭圆 2.2 双曲线 2.3 抛物线
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必修 1 第一章 集合与函数概念 1.1 集合 1.2 函数及其表示 1.3 函数的基本性质 第二章 基本初等函数(Ⅰ) 2.1 指数函数 2.2 对数函数 2.3 幂函数 第三章 函数的应用 3.1 函数与方程 3.2 函数模型及其应用 必修 2 第一章 空间几何体 1.1 空间几何体的结构 1.2 空间几何体的三视图和直观图
选修 1-2 第一章 统计案例
1.1 回归分析的基本思想及其初步应用 1.2 独立性检验的基本思想及其初步应用 实习作业 小结 复习参考题 第二章 推理与证明 2.1 合情推理与演绎证明 阅读与思考 科学发现中的推理 2.2 直接证明与间接证明 小结 复习参考题
选修 2-3 第一章 计数原理 1.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理 探究与发现 子集的个数有多少 1.2 排列与组合
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电,力根保通据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资配,料置不试技仅卷术可要是以求指解,机决对组吊电在顶气进层设行配备继置进电不行保规空护范载高与中带资负料荷试下卷高总问中体题资配,料置而试时且卷,可调需保控要障试在各验最类;大管对限路设度习备内题进来到行确位调保。整机在使组管其高路在中敷正资设常料过工试程况卷中下安,与全要过,加度并强工且看作尽护下可关都能于可地管以缩路正小高常故中工障资作高料;中试对资卷于料连继试接电卷管保破口护坏处进范理行围高整,中核或资对者料定对试值某卷,些弯审异扁核常度与高固校中定对资盒图料位纸试置,.卷编保工写护况复层进杂防行设腐自备跨动与接处装地理置线,高弯尤中曲其资半要料径避试标免卷高错调等误试,高方要中案求资,技料编术试5写交卷、重底保电要。护气设管装设备线置备4高敷动调、中设作试电资技,高气料术并中课3试中且资件、卷包拒料中管试含绝试调路验线动卷试敷方槽作技设案、,术技以管来术及架避系等免统多不启项必动方要方式高案,中;为资对解料整决试套高卷启中突动语然过文停程电机中气。高课因中件此资中,料管电试壁力卷薄高电、中气接资设口料备不试进严卷行等保调问护试题装工,置作合调并理试且利技进用术行管,过线要关敷求运设电行技力高术保中。护资线装料缆置试敷做卷设到技原准术则确指:灵导在活。分。对线对于盒于调处差试,动过当保程不护中同装高电置中压高资回中料路资试交料卷叉试技时卷术,调问应试题采技,用术作金是为属指调隔发试板电人进机员行一,隔变需开压要处器在理组事;在前同发掌一生握线内图槽部纸内故资,障料强时、电,设回需备路要制须进造同行厂时外家切部出断电具习源高题高中电中资源资料,料试线试卷缆卷试敷切验设除报完从告毕而与,采相要用关进高技行中术检资资查料料和试,检卷并测主且处要了理保解。护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。
高二数学 2.2.2双曲线的简单几何性质导学案(1)新人教A版选修1-1
高中数学 2.2.2双曲线的简单几何性质(1)导学案 【自主学习】(预习教材P49~ P51) 问题1:由椭圆的哪些几何性质出发,类比探究双曲线22221x y a b-=的几何性质?范围:x : y :对称性:双曲线关于 轴、 轴及 都对称.顶点:( ),( ).实轴,其长为 ;虚轴,其长为 .离心率:1c e a=>. 渐近线:双曲线22221x y a b -=的渐近线方程为:0x y a b±=.问题2:双曲线22221y x a b-=的几何性质? 图形:范围:x : y :对称性:双曲线关于 轴、 轴及 都对称.顶点:( ),( )实轴,其长为 ;虚轴,其长为 .离心率:1c e a=>. 渐近线:双曲线22221y x a b-=的渐近线方程为: .新知:实轴与虚轴等长的双曲线叫 双曲线.【合作探究】例1.(教材P51例3)求双曲线22916144y x-=的实半轴长和虚半轴长、焦点坐标、离心率、渐近线方程.例2求双曲线的标准方程:⑴实轴的长是10,虚轴长是8,焦点在x轴上;⑶渐近线方程为23y x=±,经过点9(,1)2M-.【目标检测】1.双曲线221168x y-=实轴和虚轴长分别是().A.8、42 B.8、22 C.4、42 D.4、22 2.双曲线224x y-=-的顶点坐标是().A.(0,1)± B.(0,2)± C.(1,0)± D.(2,0±)3.双曲线22148x y-=的离心率为().A.1 B.2 C.3D.2 4.双曲线2241x y-=的渐近线方程是.5、已知双曲线的离心率2e=(5,3)M-,求其标准方程。
高中数学新课标人教A版选修1-1《2.2.2双曲线的简单几何性质》教案
上课时间第周星期第节课型课题 2.2.2双曲线的几何性质(一)
教学目的理解并掌握双曲线的几何性质,并能从双曲线的标准方程出发,推导出这些性质,并能具体估计双曲线的形状特征
教学设想教学重点:双曲线的几何性质及初步运用.教学难点:双曲线的几何性质的理解撑握。
教学过程一、复习准备:
1.回顾双曲线的定义、标准方程(焦点在分别在x、y轴上)、,,
a b c间的关系?
2.写出满足下列条件的双曲线的标准方程:
①3,4
a b
==,焦点在x轴上;②焦点在y
轴上,焦距为8,2
a=;
3.前面我们学习了椭圆的哪些几何性质?
二、讲授新课:
1. 双曲线的几何性质:
由椭圆的哪些几何性质出发,引导学生类
比探究双曲线的几何性质;
①范围:标准方程可变为
22
22
1
x y
a b
-=,得知
2
2
1
x
a
≥,即x a x a
≥≤-
或;
双曲线在不等式x a x a
≥≤-
与所表示的区域内。
②对称性:如图2-25可知,双曲线关于x轴、y轴及原点都对称,原点是双曲线的对称中心。
③顶点:标准方程中,当0
y=时x a
=±,当0
x=时方程无实根;曲线与x轴的
交点
12
(,0),(,0)
A a A a
-叫做双曲线的顶点。
12
A A
叫做双曲线的实轴,以
12
(0,),(0,)
B b B b
-为端点
的线段
12
B B叫做双曲线的虚轴。
实轴与虚轴
等长的双曲线叫等轴双曲线。
2018版高中数学A版选修1-1学案:2-2-2 双曲线的简单几何性质 精品
2.2.2 双曲线的简单几何性质[学习目标] 1.了解双曲线的简单几何性质,如范围、对称性、顶点、渐近线和离心率等.2.能用双曲线的简单几何性质解决一些简单问题.3.能区别椭圆与双曲线的性质.知识点一 双曲线的几何性质知识点二 等轴双曲线实轴和虚轴等长的双曲线叫做等轴双曲线,它的渐近线是y =±x . 思考 (1)椭圆与双曲线的离心率都是e ,其范围一样吗? (2)若双曲线确定,则渐近线确定吗?反过来呢?答案 (1)不一样.椭圆的离心率0<e <1,而双曲线的离心率e >1.(2)当双曲线的方程确定后,其渐近线方程也就确定了;反过来,确定的渐近线却对应着无数条双曲线,如具有相同的渐近线y =±b a x 的双曲线可设为x 2a 2-y 2b2=λ(λ≠0,λ∈R ),当λ>0时,焦点在x 轴上,当λ<0时,焦点在y 轴上.题型一 已知双曲线的标准方程求其几何性质例1 求双曲线9y 2-4x 2=-36的顶点坐标、焦点坐标、实轴长、虚轴长、离心率、渐近线方程.解 将9y 2-4x 2=-36化为标准方程x 29-y 24=1,即x 232-y 222=1,∴a =3,b =2,c =13. 因此顶点为A 1(-3,0),A 2(3,0), 焦点为F 1(-13,0),F 2(13,0), 实轴长2a =6,虚轴长2b =4, 离心率e =c a =133,渐近线方程为y =±b a x =±23x .反思与感悟 讨论双曲线的几何性质,先要将双曲线方程化为标准形式,然后根据双曲线两种形式的特点得到几何性质.跟踪训练1 求双曲线x 2-3y 2+12=0的实轴长、虚轴长、焦点坐标、顶点坐标、渐近线方程、离心率.解 将方程x 2-3y 2+12=0化为标准方程y 24-x 212=1,∴a 2=4,b 2=12,∴a =2,b =23, ∴c =a 2+b 2=16=4.∴双曲线的实轴长2a =4,虚轴长2b =4 3.焦点坐标为F 1(0,-4),F 2(0,4),顶点坐标为A 1(0,-2),A 2(0,2),渐近线方程为y =±33x ,离心率e =2.题型二 根据双曲线的几何性质求标准方程例2 求适合下列条件的双曲线的标准方程: (1)一个焦点为(0,13),且离心率为135;(2)渐近线方程为y =±12x ,且经过点A (2,-3).解 (1)依题意可知,双曲线的焦点在y 轴上,且c =13, 又c a =135,∴a =5,b =c 2-a 2=12, 故其标准方程为y 225-x 2144=1.(2)方法一 ∵双曲线的渐近线方程为y =±12x ,若焦点在x 轴上,设所求双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0),则b a =12.①∵A (2,-3)在双曲线上,∴4a 2-9b 2=1.②联立①②,无解.若焦点在y 轴上,设所求双曲线的标准方程为y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0),则a b =12.③∵A (2,-3)在双曲线上,∴9a 2-4b 2=1.④联立③④,解得a 2=8,b 2=32. ∴所求双曲线的标准方程为y 28-x 232=1.方法二 由双曲线的渐近线方程为y =±12x ,可设双曲线方程为x 222-y 2=λ(λ≠0),∵A (2,-3)在双曲线上, ∴2222-(-3)2=λ,即λ=-8. ∴所求双曲线的标准方程为y 28-x 232=1.反思与感悟 由双曲线的几何性质求双曲线的标准方程常用待定系数法,当焦点位置明确时直接设出双曲线的标准方程即可,当焦点位置不明确时,应注意分类讨论,也可以不分类讨论直接把双曲线方程设成mx 2-ny 2=1(mn >0),从而直接求出来.当双曲线的渐近线方程为y =±b a x 时,可以将方程设为x 2a 2-y 2b 2=λ(λ≠0).跟踪训练2 根据条件,求双曲线的标准方程.(1)与双曲线x 29-y 216=1有共同渐近线,且过点(-3,23);(2)与双曲线x 216-y 24=1有公共焦点,且过点(32,2).解 (1)设所求双曲线方程为x 29-y 216=λ(λ≠0),由题意可知(-3)29-(23)216=λ,解得λ=14.∴所求双曲线的标准方程为x 294-y 24=1.(2)设所求双曲线方程为x 216-k -y 24+k =1(16-k >0,4+k >0),∵双曲线过点(32,2),∴(32)216-k -44+k =1,解得k =4或k =-14(舍去).∴所求双曲线的标准方程为x 212-y 28=1.题型三 直线与双曲线的位置关系例3 直线l 在双曲线x 23-y 22=1上截得的弦长为4,其斜率为2,求直线l 的方程.解 设直线l 的方程为y =2x +m ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x +m ,x 23-y 22=1,得10x 2+12mx +3(m 2+2)=0.(*) 设直线l 与双曲线交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点, 由根与系数的关系,得x 1+x 2=-65m ,x 1x 2=310(m 2+2).又y 1=2x 1+m ,y 2=2x 2+m , ∴y 1-y 2=2(x 1-x 2),∴|AB |2=(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2=5(x 1-x 2)2 =5[(x 1+x 2)2-4x 1x 2] =5[3625m 2-4×310(m 2+2)].∵|AB |=4,∴365m 2-6(m 2+2)=16.∴3m 2=70,m =±2103. 由(*)式得Δ=24m 2-240,把m =±2103代入, 得Δ>0,∴m 的值为±2103. ∴所求直线l 的方程为y =2x ±2103.反思与感悟 直线与双曲线相交的题目,一般先联立方程组,消去一个变量,转化成关于x 或y 的一元二次方程.要注意根与系数的关系,根的判别式的应用.若与向量有关,则将向量用坐标表示,并寻找其坐标间的关系,结合根与系数的关系求解.跟踪训练3 设双曲线C :x 2a 2-y 2=1(a >0)与直线l :x +y =1相交于两个不同的点A 、B .(1)求实数a 的取值范围;(2)设直线l 与y 轴的交点为P ,若P A →=512PB →,求a 的值.解 (1)将y =-x +1代入双曲线方程x 2a 2-y 2=1(a >0),得(1-a 2)x 2+2a 2x -2a 2=0.依题意有⎩⎪⎨⎪⎧1-a 2≠0,Δ=4a 4+8a 2(1-a 2)>0, 所以0<a <2且a ≠1. (2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 依题意得P (0,1),因为P A →=512PB →,所以(x 1,y 1-1)=512(x 2,y 2-1).由此得x 1=512x 2.由于x 1,x 2是方程(1-a 2)x 2+2a 2x -2a 2=0的两根,且1-a 2≠0, 所以1712x 2=-2a 21-a 2,512x 22=-2a 21-a 2.消去x 2得-2a 21-a 2=28960.由a >0,解得a =1713.分类讨论思想的应用例4 已知双曲线方程为2x 2-y 2=2.(1)过定点P (2,1)作直线l 交双曲线于P 1,P 2两点,当点P (2,1)是弦P 1P 2的中点时,求此直线方程;(2)过定点Q (1,1)能否作直线l ,使l 与此双曲线交于Q 1,Q 2两点,且Q 是弦Q 1Q 2的中点?若存在,求出l 的方程;若不存在,请说明理由.分析 (1)点P 是弦P 1P 2的中点,其端点是直线与双曲线的交点,所以设出直线方程后,将其与双曲线方程组成方程组,结合根与系数的关系和中点坐标公式可求解.(2)先假设直线存在,将交点的坐标代入原曲线方程得方程组,再将中点坐标公式代入求出k 的值,得直线方程,最后与曲线方程联立,验证根的情况.解 (1)若直线的斜率不存在,即P 1P 2⊥x 轴,则由双曲线的对称性,知弦P 1P 2的中点在x 轴上,不可能是点P (2,1),所以直线l 的斜率存在. 故可设直线l 的方程为y -1=k (x -2), 即y =kx -2k +1.由⎩⎪⎨⎪⎧2x 2-y 2=2,y =kx -2k +1消去y 并化简, 得(2-k 2)x 2+2k (2k -1)x -4k 2+4k -3=0. 设直线l 与双曲线的交点为P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2). ①当2-k 2≠0,即k 2≠2时,x 1+x 2=-2k (2k -1)2-k 2.因为点P (2,1)是弦P 1P 2的中点, 所以-k (2k -1)2-k 2=2,解得k =4.当k =4时,Δ=4k 2(2k -1)2-4(2-k 2)(-4k 2+4k -3)=280>0.②当k 2=2,即k =±2时,直线与双曲线渐近线的斜率相等,即斜率为k =±2的直线l 与双曲线不可能有两个交点.综上所述,所求直线方程为y =4x -7.(2)假设这样的直线l 存在,设Q 1(x 1,y 1),Q 2(x 2,y 2), 则x 1+x 22=1,y 1+y 22=1. 所以x 1+x 2=2,y 1+y 2=2,且⎩⎪⎨⎪⎧2x 21-y 21=2,2x 22-y 22=2.两式相减,得(2x 21-2x 22)-(y 21-y 22)=0,所以2(x 1-x 2)(x 1+x 2)-(y 1-y 2)(y 1+y 2)=0, 所以2(x 1-x 2)-(y 1-y 2)=0.若直线Q 1Q 2⊥x 轴,则线段Q 1Q 2的中点不可能是点Q (1,1), 所以直线Q 1Q 2的斜率存在,故k =y 1-y 2x 1-x 2=2.所以直线Q 1Q 2的方程为y -1=2(x -1),即y =2x -1.由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -1,2x 2-y 2=2,得2x 2-(2x -1)2=2, 即2x 2-4x +3=0,得Δ=16-24<0.这就是说,直线l 与双曲线没有公共点,因此这样的直线不存在.解后反思 在本题的解答过程中,共有3次用到了分类讨论思想:在(1)中,先对直线的斜率是否存在进行了讨论,再对一元二次方程的二次项系数是否为零进行了讨论;在(2)中,对Q 1Q 2是否与x 轴垂直进行了讨论.1.双曲线x 24-y212=1的焦点到渐近线的距离为( )A.2 3B.2C. 3D.1答案 A解析 ∵双曲线x 24-y 212=1的一个焦点为F (4,0),其中一条渐近线方程为y =3x ,∴点F (4,0)到3x -y =0的距离为432=2 3.2.双曲线mx 2+y 2=1的虚轴长是实轴长的2倍,则m 的值为( ) A.-14 B.-4 C.4 D.14答案 A解析 由双曲线方程mx 2+y 2=1,知m <0, 则双曲线方程可化为y 2-x 2-1m=1,则a 2=1,a =1,又虚轴长是实轴长的2倍,∴b =2,∴-1m =b 2=4,∴m =-14,故选A.3.双曲线x 216-y 29=1的渐近线方程为( )A.3x ±4y =0B.4x ±3y =0C.9x ±16y =0D.16x ±9y =0答案 A解析 由x 216-y 29=1得a 2=16,b 2=9,∴渐近线方程为y =±34x ,即3x ±4y =0.4.已知双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的一条渐近线为2x +y =0,一个焦点为(5,0),则a=________;b =________.答案 1 2解析 由2x +y =0得y =-2x ,所以ba =2.又c =5,a 2+b 2=c 2,解得a =1,b =2.5.已知以双曲线C 的两个焦点及虚轴的两个端点为顶点的四边形中,有一个内角为60°,则双曲线C 的离心率为________. 答案62解析 设双曲线的焦点为F 1(-c,0),F 2(c,0), 虚轴两个端点为B 1(0,-b ),B 2(0,b ), ∵c >b ,∴只有∠B 1F 1B 2=60°, ∴tan 30°=b c,∴c =3b ,又a 2=c 2-b 2=2b 2,∴e =c a =3b 2b =62.1.渐近线是双曲线特有的性质.两方程联系密切,把双曲线的标准方程x 2a 2-y 2b 2=1 (a >0,b >0)右边的常数1换为0,就是渐近线方程.反之由渐近线方程ax ±by =0变为a 2x 2-b 2y 2=λ(λ≠0),再结合其他条件求得λ,可得双曲线方程.2.准确画出几何图形是解决解析几何问题的第一突破口.利用双曲线的渐近线来画双曲线特别方便,而且较为精确,只要作出双曲线的两个顶点和两条渐近线,就能画出它的近似图形.。
高中数学2.2双曲线2.2.2双曲线的简单几何性质第2课时双曲线几何性质的应用学案含解析新人教A版选修1_1
第2课时 双曲线几何性质的应用学习目标 1.了解直线与双曲线的位置关系.2.了解与直线、双曲线有关的弦长、中点等问题.知识点一 直线与双曲线的位置关系思考 直线与圆(椭圆)有且只有一个公共点,则直线与圆(椭圆)相切,那么,直线与双曲线相切,能用这个方法判断吗? 答案 不能.梳理 设直线l :y =kx +m (m ≠0),①双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0),②把①代入②得(b 2-a 2k 2)x 2-2a 2mkx -a 2m 2-a 2b 2=0.(1)当b 2-a 2k 2=0,即k =±b a时,直线l 与双曲线C 的渐近线平行,直线与双曲线相交于一点.(2)当b 2-a 2k 2≠0,即k ≠±b a时,Δ=(-2a 2mk )2-4(b 2-a 2k 2)(-a 2m 2-a 2b 2). Δ>0⇒直线与双曲线有两个公共点,此时称直线与双曲线相交; Δ=0⇒直线与双曲线有一个公共点,此时称直线与双曲线相切; Δ<0⇒直线与双曲线没有公共点,此时称直线与双曲线相离. 知识点二 弦长公式若斜率为k (k ≠0)的直线与双曲线相交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点,则|AB |=+k2x 1+x 22-4x 1x 2]=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1k 2y 1+y 22-4y 1y 2].1.若直线与双曲线交于一点,则直线与双曲线相切.( × ) 2.直线l :y =x 与双曲线C :2x 2-y 2=2有两个公共点.( √ )类型一 直线与双曲线的位置关系例1 已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的离心率为233,且过点(6,1).(1)求双曲线C 的方程;(2)若直线l :y =kx +2与双曲线C 恒有两个不同的交点A ,B ,求k 的取值范围. 考点 直线与双曲线的位置关系 题点 直线与双曲线的位置关系 解 (1)由e =233,可得c 2a 2=43,所以a 2=3b 2,故双曲线方程可化为x 23b 2-y 2b2=1.将点P (6,1)代入双曲线C 的方程, 解得b 2=1,所以双曲线C 的方程为x 23-y 2=1.(2)联立直线与双曲线方程,⎩⎨⎧y =kx +2,x 2-3y 2-3=0,消去y ,得(1-3k 2)x 2-62kx -9=0.由题意得,⎩⎪⎨⎪⎧Δ=72k 2--3k2-,1-3k 2≠0,解得-1<k <1且k ≠±33. 所以k 的取值范围为⎝⎛⎭⎪⎫-1,-33∪⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,33∪⎝ ⎛⎭⎪⎫33,1. 反思与感悟 (1)解决直线与双曲线的公共点问题,不仅要考虑判别式,更要注意二次项系数为0时,直线与渐近线平行的特殊情况.(2)双曲线与直线只有一个公共点的题目,应分两种情况讨论:双曲线与直线相切或直线与双曲线的渐近线平行.(3)注意对直线l 的斜率是否存在进行讨论.跟踪训练1 已知双曲线x 2-y 24=1,过点P (1,1)的直线l 与双曲线只有一个公共点,求直线l 的斜率k .考点 直线与双曲线的位置关系 题点 直线与双曲线的位置关系 解 当直线l 的斜率不存在时, 直线l :x =1与双曲线相切,符合题意. 当直线l 的斜率存在时,设l 的方程为y =k (x -1)+1, 代入双曲线方程,得(4-k 2)x 2-(2k -2k 2)x -k 2+2k -5=0. 当4-k 2=0时,k =±2,直线l 与双曲线的渐近线平行,l 与双曲线只有一个公共点; 当4-k 2≠0时,令Δ=0,得k =52.综上,k =52或k =±2或k 不存在.类型二 弦长公式及中点弦问题 例2 双曲线的方程是x 24-y 2=1.(1)直线l 的倾斜角为π4,被双曲线截得的弦长为8311,求直线l 的方程;(2)过点P (3,1)作直线l ′,使其被双曲线截得的弦恰被P 点平分,求直线l ′的方程. 考点 直线与双曲线的位置关系 题点 弦长及弦中点问题解 (1)设直线l 的方程为y =x +m ,代入双曲线方程,得3x 2+8mx +4(m 2+1)=0, Δ=(8m )2-4×3×4(m 2+1)=16(m 2-3)>0, ∴m 2>3.设直线l 与双曲线交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点, 则x 1+x 2=-83m ,x 1x 2=m 2+3.由弦长公式|AB |=1+k 2|x 1-x 2|,得 2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-83m 2-m 2+3=8311, ∴42×m 2-33=8311,即m =±5,满足m 2>3,∴直线l 的方程为y =x ±5.(2)设直线l ′与双曲线交于A ′(x 3,y 3),B ′(x 4,y 4)两点, 点P (3,1)为A ′B ′的中点,则x 3+x 4=6,y 3+y 4=2. 由x 23-4y 23=4,x 24-4y 24=4,两式相减得(x 3+x 4)(x 3-x 4)-4(y 3+y 4)(y 3-y 4)=0, ∴y 3-y 4x 3-x 4=34,∴l ′的方程为y -1=34(x -3),即3x -4y -5=0.把此方程代入双曲线方程,整理得5y 2-10y +114=0,满足Δ>0,∴所求直线l ′的方程为3x -4y -5=0.反思与感悟 (1)使用弦长公式时,一般可以利用根与系数的关系,解决此类问题,一定不要忽略直线与双曲线相交这个条件,得到的k 要保证满足相交,即验证Δ>0.(2)与弦中点有关的问题主要用点差法.跟踪训练2 设双曲线的顶点是椭圆x 23+y 24=1的焦点,该双曲线又与直线15x -3y +6=0交于A ,B 两点,且OA ⊥OB (O 为坐标原点). (1)求此双曲线的方程; (2)求|AB |.考点 直线与双曲线的位置关系 题点 弦长及弦中点问题解 (1)已知椭圆的焦点为(0,±1), 即是双曲线的顶点,因此设双曲线方程为y 2-mx 2=1(m >0),① 又直线15x -3y =-6,②A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)是方程①②组成的方程组的两个解.由⎩⎨⎧y 2-mx 2=1,15x -3y =-6,得⎝ ⎛⎭⎪⎫53-m x 2+4153x +3=0, 当m =53时,显然不满足题意.当m ≠53时,则⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-415353-m ,x 1x 2=353-m ,又OA ⊥OB ,∴OA →·OB →=0,∴x 1x 2+y 1y 2=0,∴x 1x 2+y 1y 2=83x 1x 2+2153(x 1+x 2)+4=0,∴83×353-m +2153×⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫-415353-m +4=0,∴m =13,经验证,此时Δ>0.∴双曲线的方程为y 2-x 23=1.(2)∵⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-15,x 1x 2=94,∴|AB |=1+k 2×x 1+x 22-4x 1x 2=1+⎝⎛⎭⎪⎫1532×-152-4×94=4.类型三 由直线与双曲线相交求参数的取值范围(值)例3 已知中心在坐标原点的双曲线C 的右焦点为(2,0),右顶点为(3,0). (1)求双曲线C 的方程;(2)若直线l :y =kx +2与双曲线C 恒有两个不同的交点A ,B ,且OA →·OB →>2(其中O 为原点),求k 的取值范围.考点 直线与双曲线的位置关系 题点 直线与双曲线的位置关系解 (1)设双曲线方程为x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0),由已知得a =3,c =2,所以b =1.故所求双曲线方程为x 23-y 2=1.(2)将y =kx +2代入x 23-y 2=1,可得(1-3k 2)x 2-62kx -9=0. 由直线l 与双曲线交于不同的两点,得⎩⎨⎧1-3k 2≠0,Δ=-62k2+-3k2=-k2,故k 2≠13且k 2<1.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1+x 2=62k 1-3k 2,x 1x 2=-91-3k 2,由OA →·OB →>2,得x 1x 2+y 1y 2>2. 又因为y 1y 2=(kx 1+2)(kx 2+2)=k 2x 1x 2+2k (x 1+x 2)+2=-9k 21-3k 2+12k21-3k2+2=3k 21-3k2+2. 所以-91-3k 2+3k 21-3k 2+2>2,所以3k 2-91-3k 2>0.又因为k 2≠13且k 2<1,所以13<k 2<1.所以k 的取值范围是⎩⎨⎧⎭⎬⎫k ⎪⎪⎪-1<k <-33或33<k <1. 反思与感悟 当与直线有关时,常常联立直线与双曲线的方程,消元后利用一元二次方程的判别式、根与系数的关系构造相关数量关系式求解. 跟踪训练3 已知双曲线C :x 2-y 2=1及直线l :y =kx -1. (1)若l 与C 有两个不同的交点,求实数k 的取值范围;(2)若l 与C 交于A ,B 两点,O 是坐标原点,且△AOB 的面积为2,求实数k 的值. 考点 直线与双曲线的位置关系题点 直线与双曲线相交弦长与三角形面积 解 (1)双曲线C 与直线l 有两个不同的交点,则方程组⎩⎪⎨⎪⎧x 2-y 2=1,y =kx -1有两个不同的实数根,整理得(1-k 2)x 2+2kx -2=0,∴⎩⎪⎨⎪⎧1-k 2≠0,Δ=4k 2+-k2,解得-2<k <2且k ≠±1.∴当双曲线C 与直线l 有两个不同的交点时,k 的取值范围是(-2,-1)∪(-1,1)∪(1,2).(2)设交点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 直线l 与y 轴交于点D (0,-1).由(1)知,C 与l 联立的方程为(1-k 2)x 2+2kx -2=0, ∴⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-2k1-k 2,x 1x 2=-21-k 2.当A ,B 在双曲线上的一支上且|x 1|>|x 2|时,S △OAB =S △OAD -S △OBD=12(|x 1|-|x 2|) =12|x 1-x 2|; 当A ,B 在双曲线的两支上且x 1>x 2时,S △OAB =S △ODA +S △OBD=12(|x 1|+|x 2|) =12|x 1-x 2|. ∴S △OAB =12|x 1-x 2|=2,∴(x 1-x 2)2=(22)2, 即⎝⎛⎭⎪⎫-2k 1-k 22+81-k 2=8,解得k =0或k =±62. 又∵-2<k <2且k ≠±1, ∴当k =0或k =±62时,△AOB 的面积为 2.1.若直线y =kx 与双曲线4x 2-y 2=16相交,则实数k 的取值范围是( ) A .-2<k <2B .-1<k <1C .0<k <2D .-2<k <0考点 直线与双曲线的位置关系 题点 直线与双曲线的位置关系 答案 A解析 易知k ≠±2,将y =kx 代入4x 2-y 2=16得关于x 的一元二次方程(4-k 2)x 2-16=0,由Δ>0可得-2<k <2.2.“直线与双曲线有唯一交点”是“直线与双曲线相切”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考点 直线与双曲线的位置关系 题点 直线与双曲线的位置关系 答案 B3.直线y =x -1被双曲线2x 2-y 2=3所截得的弦的中点坐标是( ) A .(1,2) B .(-2,-1) C .(-1,-2)D .(2,1)考点 直线与双曲线的位置关系 题点 直线与双曲线的位置关系 答案 C解析 将y =x -1代入2x 2-y 2=3,得x 2+2x -4=0,由此可得弦的中点的横坐标为x 1+x 22=-22=-1,将x =-1代入直线方程y =x -1得y =-2,故选C. 4.过点A (3,-1)且被A 点平分的双曲线x 24-y 2=1的弦所在的直线方程是________.考点 直线与双曲线的位置关系 题点 直线与双曲线的其他问题 答案 3x +4y -5=0解析 易知所求直线的斜率存在,设为k ,设该直线的方程为y +1=k (x -3),代入x 24-y 2=1,消去y 得关于x 的一元二次方程(1-4k 2)x 2+(24k 2+8k )x -36k 2-24k -8=0, ∴-24k 2+8k 1-4k 2=6,∴k =-34,此时Δ>0,符合题意,∴所求直线方程为3x +4y -5=0.5.过双曲线x 2-y 22=1的右焦点F 作直线l 交双曲线于A ,B 两点,若|AB |=4,则满足条件的直线l 有________条.考点 直线与双曲线的位置关系题点 直线与双曲线相交弦长与三角形面积 答案 3解析 当直线l 交双曲线于左右两支时,因为2a =2,而|AB |=4,故可有两条.若直线l 交双曲线于同支,当直线l 垂直于x 轴时,|AB |=4,故只有一条,所以满足条件的直线有3条.双曲线的综合问题常涉及其离心率、渐近线、范围等,与向量、三角函数、不等式等知识交汇考查综合运用数学知识的能力.(1)当与向量知识结合时,注意运用向量的坐标运算,将向量间的关系,转化为点的坐标问题,再根据根与系数的关系,将所求问题与条件建立关系求解.(2)当与直线有关时,常常联立直线与双曲线的方程,消元后利用一元二次方程的判别式、根与系数的关系构造相关关系求解.一、选择题1.双曲线C 与椭圆x 29+y 24=1有相同的焦距,一条渐近线的方程为x -2y =0,则双曲线C 的标准方程为( ) A.x 24-y 2=1 B.x 24-y 2=1或y 2-x 24=1 C .x 2-y 24=1或y 2-x 24=1D .y 2-x 24=1 考点 双曲线性质的应用题点 双曲线与椭圆结合的有关问题 答案 B2.设直线l 过双曲线C 的一个焦点,且与C 的一条对称轴垂直,l 与C 交于A ,B 两点,|AB |为C 的实轴长的2倍,则C 的离心率为( ) A.2B.3C .2D .3 考点 双曲线的几何性质 题点 求双曲线的离心率答案 B解析 设双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0).∵直线l 过双曲线的焦点且与对称轴垂直, ∴直线l 的方程为x =c 或x =-c ,代入x 2a 2-y 2b 2=1,得y 2=b 2⎝ ⎛⎭⎪⎫c 2a 2-1=b 4a 2, ∴y =±b 2a ,故|AB |=2b 2a .依题意2b2a=4a ,∴b 2a 2=2,∴c 2-a 2a2=e 2-1=2,∴e = 3. 3.双曲线y 2b 2-x 2a 2=1(a >b >0)的一条渐近线与椭圆x 2a 2+y 2b2=1交于点M ,N ,则|MN |等于( )A .a +b B.2aC.a 2+b 2 D.a 2-b 2考点 双曲线性质的应用题点 双曲线与椭圆结合的有关问题 答案 C解析 双曲线y 2b 2-x 2a 2=1的一条渐近线方程为y =ba x ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =ba x ,x 2a 2+y 2b 2=1,得x =±22a . 所以|MN |=1+b 2a 2|x 2-x 1|=a 2+b 2a 2·2a=a 2+b 24.已知F 1,F 2分别为双曲线C :x 2-y 2=2的左、右焦点,点P 在C 上,|PF 1|=2|PF 2|,则cos∠F 1PF 2等于( ) A.14B.35C.34D.45 考点 双曲线的定义 题点 双曲线的焦点三角形 答案 C解析 由双曲线定义知,|PF 1|-|PF 2|=22, 又|PF 1|=2|PF 2|,∴|PF 2|=22,|PF 1|=4 2.|F 1F 2|=2c =2 a 2+b 2=4.∴cos ∠F 1PF 2=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|=32+8-162×22×42=2416×2=34. 5.已知双曲线方程为x 2-y 24=1,过P (1,0)的直线l 与双曲线只有一个公共点,则l 的条数为( )A .4B .3C .2D .1 考点 直线与双曲线的位置关系题点 直线与双曲线的位置关系答案 B解析 由双曲线x 2-y 24=1的渐近线方程为y =±2x ,点P (1,0)是双曲线的右顶点,则直线x =1与双曲线只有一个公共点,过点P (1,0)且平行于渐近线y =±2x 时,直线l 与双曲线只有一个公共点,有2条,故满足题意的直线共3条. 6.已知双曲线E :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点为F (3,0),过点F 的直线交双曲线于A ,B 两点,若AB 的中点坐标为N (-12,-15),则E 的方程为( )A.x 23-y 26=1 B.x 26-y 23=1 C.x 24-y 25=1 D.x 25-y 24=1 考点 直线与双曲线的位置关系题点 弦长及弦中点问题答案 C解析 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 21a 2-y 21b 2=1,x 22a 2-y 22b2=1, 两式相减可得x 1+x 2x 1-x 2a 2=y 1+y 2y 1-y 2b 2.∵线段AB 的中点坐标为N (-12,-15), ∴-x 1-x 2a 2=-y 1-y 2b 2. ∴y 1-y 2x 1-x 2=4b 25a 2.∵直线的斜率为-15-12-3=1, ∴4b 25a 2=1. ∵右焦点为F (3,0),∴a 2+b 2=9,解得a 2=4,b 2=5,∴E 的方程为x 24-y 25=1. 7.已知M (x 0,y 0)是双曲线C :x 22-y 2=1上的一点,F 1,F 2是C 的两个焦点.若MF 1→·MF 2→<0,则y 0的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,33B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-36,36 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫-223,223 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫-233,233 考点 双曲线的几何性质题点 双曲线范围的应用答案 A解析 由题意知a 2=2,b 2=1, 所以c 2=3,不妨设F 1(-3,0),F 2(3,0),所以MF 1→=(-3-x 0,-y 0),MF 2→=(3-x 0,-y 0),所以MF 1→·MF 2→=x 20-3+y 20=3y 20-1<0,所以-33<y 0<33. 8.如图,已知F 1,F 2是双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点,过F 1的直线l 与双曲线的左、右两支分别交于点B ,A ,若△ABF 2为等边三角形,则双曲线的离心率为( ) A.7B .4 C.233 D. 3考点 双曲线的几何性质题点 求双曲线的离心率答案 A解析 因为△ABF 2为等边三角形,不妨设|AB |=|BF 2|=|AF 2|=m ,A 为双曲线上一点,|F 1A |-|F 2A |=|F 1A |-|AB |=|F 1B |=2a ,B 为双曲线上一点,则|BF 2|-|BF 1|=2a ,|BF 2|=4a ,|F 1F 2|=2c ,由∠ABF 2=60°,得∠F 1BF 2=120°,在△F 1BF 2中,由用余弦定理,得4c 2=4a 2+16a 2-2·2a ·4a ·cos120°,得c 2=7a 2,则e 2=7,即e =7.二、填空题 9.双曲线x 2a 2-y 29=1的离心率e =54,则其两条渐近线方程为________. 考点 双曲线性质的应用题点 以离心率或渐近线为条件的简单问题答案 y =±34x 解析 双曲线x 2a 2-y 29=1,∴b =3, 又双曲线的离心率e =c a =1+b 2a 2=1+9a 2=54, 解得a =4, ∴双曲线的两条渐近线方程为y =±b a x =±34x .10.双曲线x 29-y 216=1的右顶点为A ,右焦点为F ,过点F 平行于双曲线的一条渐近线的直线与双曲线交于点B ,则△AFB 的面积为________.考点 双曲线的定义题点 双曲线的焦点三角形答案 3215 解析 双曲线右顶点A (3,0),右焦点F (5,0),双曲线一条渐近线的斜率是43,则直线FB 的方程是y =43(x -5),与双曲线方程联立解得点B 的纵坐标为-3215,故△AFB 的面积为12×|AF ||y B |=12×2×3215=3215. 11.若双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)与直线y =2x 无交点,则离心率e 的取值范围是________. 考点 双曲线的几何性质题点 求双曲线离心率的取值范围答案 (1,5]解析 由题意可得,双曲线的渐近线的斜率ba≤2,所以e =1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2≤ 5. 又e >1,则离心率e 的取值范围是(1,5].12.过P (8,3)作双曲线9x 2-16y 2=144的弦AB ,且P 为弦AB 的中点,那么直线AB 的方程为________.考点 直线与双曲线的位置关系题点 弦长及弦中点问题答案 3x -2y -18=0解析 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由P (8,3)为弦AB 的中点,可得x 1+x 2=16,y 1+y 2=6,又9x 21-16y 21=144,9x 22-16y 22=144,两式相减,可得9(x 1+x 2)(x 1-x 2)-16(y 1+y 2)(y 1-y 2)=0,即为9(x 1-x 2)-6(y 1-y 2)=0,可得k AB =y1-y 2x 1-x 2=32,则直线AB 的方程为y -3=32(x -8),即3x -2y -18=0.三、解答题13.已知双曲线的渐近线方程为y =±2x ,且双曲线过点(-3,42).(1)求双曲线的方程;(2)若直线4x -y -6=0与双曲线相交于A ,B 两点,求|AB |的值.考点 直线与双曲线的位置关系题点 直线与双曲线的位置关系解 (1)双曲线的渐近线方程为y =±2x ,则设双曲线的方程为x 2-y24=λ(λ≠0),把(-3,42)代入方程,得9-324=λ,解得λ=1,∴双曲线的方程为x 2-y 24=1.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则⎩⎪⎨⎪⎧4x -y -6=0,x 2-y24=1,整理得3x 2-12x +10=0,由根与系数的关系,得x 1+x 2=4,x 1x 2=103, 由弦长公式可知|AB |=+k 2x 1+x 22-4x 1x 2] =+⎝ ⎛⎭⎪⎫42-4×103=21023, ∴|AB |的值为21023. 四、探究与拓展 14.过双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点F 作一条与其渐近线平行的直线l ,交C 于点P .若点P 的横坐标为2a ,求双曲线C 的离心率. 考点 双曲线的几何性质题点 求双曲线的离心率解 如图所示,不妨设与渐近线平行的直线l 的斜率为b a , 又直线l 过右焦点F (c,0),则直线l 的方程为y =b a(x -c ).因为点P 的横坐标为2a ,代入双曲线方程得4a 2a 2-y 2b2=1, 化简得y =-3b 或y =3b (点P 在x 轴下方,故舍去), 故点P 的坐标为(2a ,-3b ),代入直线方程得-3b =b a (2a -c ),化简可得离心率e =c a =2+ 3.15.直线y =ax +1与双曲线3x 2-y 2=1相交于A ,B 两点.(1)求线段AB 的长;(2)当a 为何值时,以AB 为直径的圆经过坐标原点? 考点 直线与双曲线的位置关系题点 弦长及弦中点问题解 由⎩⎪⎨⎪⎧ y =ax +1,3x 2-y 2=1,消去y , 得(3-a 2)x 2-2ax -2=0.由题意可得3-a 2≠0,设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=2a3-a 2,x 1x 2=-23-a 2.(1)|AB |=x 1-x 22+y 1-y 22=+a 2x 1+x 22-4x 1x 2] =+a 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫2a 3-a 22+83-a 2=2+a 2-a 2|3-a 2|.(2)由题意知,OA ⊥OB ,则OA →·OB →=0.即x 1x 2+y 1y 2=0,∴x 1x 2+(ax 1+1)(ax 2+1)=0,即(1+a 2)x 1x 2+a (x 1+x 2)+1=0,∴(1+a 2)·-23-a 2+a ·2a3-a 2+1=0,解得a =±1.经检验当a =±1时,以AB 为直径的圆经过坐标原点.。
人教A版高中数学选修1-1课件2.2.2《双曲线的简单几何性质》课时1
(3)焦点坐标: F1(5,0), F2 (5,0) (4)离心率: e c 5
a4
思考:y
1 的图像是什么?
x
图像无限靠近x轴和y轴
x轴, y轴叫做y 1 的渐进线. x
5、渐近线
双曲线 x2 a2
y2 b2
1, (a 0, b 0)
拖动下方中间的两个点绘制双曲线 图像,体会双曲线和渐近线的关系
高中数学课件
(金戈铁骑 整理制作)
2.2 双曲线
2.3.2 双曲线的简单几何性质(1)
通过动画展示通风塔的截面图是双曲线,培养学生善 于观察,热爱生活的良好品质,同时激发了学生探索新知 的欲望,充分调动学生学习的积极性和主动性. 运用类比 的思想,类比椭圆的性质学习双曲线的性质,注意双曲线 的性质比椭圆多一个渐进线的性质. 例1是探讨双曲线的常见性质;例2是求通风塔的形状双曲 线方程;双曲线和之前学的椭圆有很多相似之处,也有很 多区别,在教学过程中着重采用了双曲线和椭圆对比、对 照的方式讲解.其一是便于学生理解,其二是通过对比、 对照让学生记忆深刻,不易混淆.
B1
二、导出双曲线 y 2 a2
x2 b2
1(a
0,b
0)
的简单几何性质
(1)范围: y a, y a
(2)对称性: 关于x轴、y轴、原点都对称
-b (3)顶点: (0,-a)、(0,a)
(4)渐近线: (5)离心率:
yax b
e c a
y
a o bx -a
性
双 曲
4、离心率
(1)定义:双曲线的焦距与实轴长的比e c ,叫做
a
双曲线的 离心率。
几何画板展示离心率与
高中数学第二章2.2双曲线2.2.2双曲线的简单几何性质讲义(含解析)新人教A版选修1_1
2.2.2 双曲线的简单几何性质预习课本P49~53,思考并完成以下问题1.双曲线有哪些几何性质?2.双曲线的顶点、实轴、虚轴分别是什么?3.双曲线的渐近线、等轴双曲线的定义分别是什么?[新知初探]1.双曲线的几何性质标准方程x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)y2a2-x2b2=1(a>0,b>0)性质图形焦点F1(-c,0),F2(c,0)F1(0,-c),F2(0,c)焦距|F1F2|=2c性质范围x≤-a或x≥a,y∈R y≤-a或y≥a,x∈R 对称性对称轴:坐标轴;对称中心:原点顶点A1(-a,0),A2(a,0)A1(0,-a),A2(0,a) 轴实轴:线段A1A2,长:2a;2.等轴双曲线实轴和虚轴等长的双曲线叫等轴双曲线,它的渐近线是y =±x ,离心率为e = 2. [点睛] 对双曲线的简单几何性质的几点认识 (1)双曲线的焦点决定双曲线的位置;(2)双曲线的离心率和渐近线刻画了双曲线的开口大小,离心率越大,双曲线的开口越大,反之亦然.[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)双曲线x 22-y 24=1的焦点在y 轴上( )(2)双曲线的离心率越大,双曲线的开口越开阔( ) (3)以y =±2x 为渐近线的双曲线有2条( ) 答案:(1)× (2)√ (3)×2.双曲线x 216-y 2=1的顶点坐标是( )A .(4,0),(0,1)B .(-4,0),(4,0)C .(0,1),(0,-1)D .(-4,0),(0,-1)答案:B3.中心在原点,实轴长为10,虚轴长为6的双曲线的标准方程是( ) A.x 225-y 29=1 B.x 225-y 29=1或y 225-x 29=1 C.x 2100-y 236=1 D.x 2100-y 236=1或y 2100-x 236=1 答案:B4.(2017·全国卷Ⅲ)双曲线x 2a 2-y 29=1(a >0)的一条渐近线方程为y =35x ,则a =________.答案:5双曲线的几何性质[典例] 22虚轴长、离心率和渐近线方程.[解] 双曲线的方程化为标准形式是x 29-y 24=1,∴a 2=9,b 2=4,∴a =3,b =2,c =13. 又双曲线的焦点在x 轴上, ∴顶点坐标为(-3,0),(3,0), 焦点坐标为(-13,0),(13,0), 实轴长2a =6,虚轴长2b =4, 离心率e =ca =133,渐近线方程为y =±23x .由双曲线的方程研究几何性质的解题步骤(1)把双曲线方程化为标准形式是解决本题的关键; (2)由标准方程确定焦点位置,确定a ,b 的值;(3)由c 2=a 2+b 2求出c 值,从而写出双曲线的几何性质. [注意] 求性质时一定要注意焦点的位置. 1.已知双曲线x 29-y 216=1与y 216-x 29=1,下列说法正确的是( )A .两个双曲线有公共顶点B .两个双曲线有公共焦点C .两个双曲线有公共渐近线D .两个双曲线的离心率相等解析:选C 双曲线x 29-y 216=1的焦点和顶点都在x 轴上,而双曲线y 216-x 29=1的焦点和顶点都在y 轴上,因此可排除选项A 、B ;双曲线x 29-y 216=1的离心率e 1=9+169=53,而双曲线y 216-x 29=1的离心率e 2=16+916=54,因此可排除选项D ;易得C 正确. 2.(2017·北京高考)若双曲线x 2-y 2m=1的离心率为3,则实数m =________.解析:由双曲线的标准方程可知a 2=1,b 2=m , 所以e =1+b 2a2=1+m =3,解得m =2. 答案:2由双曲线的几何性质求标准方程[典例] (1)(2017·天津高考)已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左焦点为F ,离心率为 2.若经过F 和P (0,4)两点的直线平行于双曲线的一条渐近线,则双曲线的方程为( )A.x 24-y 24=1B.x 28-y 28=1C.x 24-y 28=1 D.x 28-y 24=1(2)过点(2,-2)且与x 22-y 2=1有相同渐近线的双曲线的标准方程为________.[解析] (1)由e =2知,双曲线为等轴双曲线, 则其渐近线方程为y =±x ,故由P (0,4),知左焦点F 的坐标为(-4,0), 所以c =4,则a 2=b 2=c 22=8.故双曲线的方程为x 28-y 28=1.(2)法一:当焦点在x 轴上时,由于b a =22. 故可设方程为x 22b 2-y 2b2=1,代入点(2,-2)得b 2=-2(舍去); 当焦点在y 轴上时,可知a b =22,故可设方程为y 2a 2-x 22a2=1,代入点(2,-2)得a 2=2. 所以所求双曲线方程为y 22-x 24=1.法二:因为所求双曲线与已知双曲线x 22-y 2=1有相同的渐近线,故可设双曲线方程为x 22-y 2=λ(λ≠0),代入点(2,-2)得λ=-2,所以所求双曲线的方程为x 22-y 2=-2,即y 22-x 24=1. [答案] (1)B (2)y 22-x 24=1求双曲线的标准方程的方法与技巧(1)一般情况下,求双曲线的标准方程关键是确定a ,b 的值和焦点所在的坐标轴,若给出双曲线的顶点坐标或焦点坐标,则焦点所在的坐标轴易得.再结合c 2=a 2+b 2及e =c a列关于a ,b 的方程(组),解方程(组)可得标准方程.(2)如果已知双曲线的渐近线方程为y =±b a x ,那么此双曲线方程可设为x 2a 2-y 2b 2=λ(λ≠0).求适合下列条件的双曲线的标准方程: (1)虚轴长为12,离心率为54;(2)焦点在x 轴上,离心率为2,且过点(-5,3); (3)顶点间距离为6,渐近线方程为y =±32x .解:(1)设双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2b 2=1或y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).由题意知2b =12,c a =54且c 2=a 2+b 2,∴b =6,c =10,a =8,∴双曲线的标准方程为x 264-y 236=1或y 264-x 236=1.(2)∵e =ca=2,∴c =2a ,b 2=c 2-a 2=a 2. 又∵焦点在x 轴上,∴设双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2a2=1(a >0).把点(-5,3)代入方程,解得a 2=16. ∴双曲线的标准方程为x 216-y 216=1.(3)设以y =±32x 为渐近线的双曲线方程为x 24-y 29=λ(λ≠0), 当λ>0时,a 2=4λ,∴2a =24λ=6⇒λ=94.当λ<0时,a 2=-9λ,∴2a =2-9λ=6⇒λ=-1. ∴双曲线的标准方程为x 29-4y 281=1或y 29-x 24=1.双曲线的离心率[典例] 过双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的右焦点作一条与其渐近线平行的直线,交C 于点P .若点P 的横坐标为2a ,则C 的离心率为________.[解析] 如图所示,不妨设与渐近线平行的直线l 的斜率为b a,又直线l 过右焦点F (c,0),则直线l 的方程为y =b a(x -c ).因为点P 的横坐标为2a ,代入双曲线方程得4a2a 2-y 2b2=1,化简得y =-3b 或y =3b (点P 在x 轴下方,故舍去),故点P 的坐标为(2a ,-3b ),代入直线方程得-3b =ba(2a -c ),化简可得离心率e =c a=2+ 3.[答案] 2+ 3求双曲线离心率的两种方法(1)直接法:若已知a ,c 可直接利用e =c a求解,若已知a ,b ,可利用e = 1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a2求解.(2)方程法:若无法求出a ,b ,c 的具体值,但根据条件可确定a ,b ,c 之间的关系,可通过b 2=c 2-a 2,将关系式转化为关于a ,c 的齐次方程,借助于e =c a,转化为关于e 的n 次方程求解.[活学活用]1.如果双曲线x 2a 2-y 2b2=1右支上总存在到双曲线的中心与右焦点距离相等的两个相异点,则双曲线离心率的取值范围是________.解析:如图,因为AO =AF ,F (c,0),所以x A =c 2,因为A 在右支上且不在顶点处,所以c 2>a ,所以e =ca >2.答案:(2,+∞)2.设F 1,F 2是双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的两个焦点,P 是C 上一点,若|PF 1|+|PF 2|=6a ,且△PF 1F 2的最小内角为30°,则C 的离心率为________.解析:不妨设|PF 1|>|PF 2|,则|PF 1|-|PF 2|=2a ,又|PF 1|+|PF 2|=6a ,得|PF 1|=4a ,|PF 2|=2a ,|F 1F 2|=2c ,则在△PF 1F 2中,∠PF 1F 2=30°,由余弦定理得(2a )2=(4a )2+(2c )2-2×(4a )×(2c )×cos 30°,整理得(e -3)2=0,所以e = 3.答案: 3层级一 学业水平达标1.双曲线2x 2-y 2=8的实轴长是( ) A .2 B .2 2 C .4D .4 2解析:选C 双曲线方程可变形为x 24-y 28=1,所以a 2=4,a =2,从而2a =4,故选C.2.已知双曲线的实轴和虚轴等长,且过点(5,3),则双曲线方程为( ) A.x 225-y 225=1 B.x 29-y 29=1C.y 216-x 216=1 D.x 216-y 216=1解析:选D 由题意知,所求双曲线是等轴双曲线,设其方程为x 2-y 2=λ(λ≠0),将点(5,3)代入方程,可得λ=52-32=16,所以双曲线方程为x 2-y 2=16,即x 216-y 216=1.3.(2017·全国卷Ⅱ)若a >1,则双曲线x 2a2-y 2=1的离心率的取值范围是( )A .(2,+∞)B .(2,2)C .(1,2)D .(1,2)解析:选C 由题意得双曲线的离心率e =a 2+1a .即e 2=a 2+1a 2=1+1a2.∵a >1,∴0<1a2<1,∴1<1+1a2<2,∴1<e < 2.4.若一双曲线与椭圆4x 2+y 2=64有公共的焦点,且它们的离心率互为倒数,则该双曲线的方程为( )A .y 2-3x 2=36 B .x 2-3y 2=36 C .3y 2-x 2=36D .3x 2-y 2=36解析:选A 椭圆4x 2+y 2=64可变形为x 216+y 264=1,a 2=64,c 2=64-16=48,∴焦点为(0,43),(0,-43),离心率e =32, 则双曲线的焦点在y 轴上,c ′=43,e ′=23, 从而a ′=6,b ′2=12,故所求双曲线的方程为y 2-3x 2=36.5.已知双曲线x 2a2-y 2=1(a >0)的实轴长、虚轴长、焦距长成等差数列,则双曲线的渐近线方程为( )A .y =±35xB .y =±53xC .y =±34xD .y =±43x解析:选D 由双曲线方程为x 2a2-y 2=1,知b 2=1,c 2=a 2+1,∴2b =2,2c =2a 2+1.∵实轴长、虚轴长、焦距长成等差数列,∴2a +2c =4b =4,∴2a +2a 2+1=4,解得a =34.∴双曲线的渐近线方程为y =±43x .6.已知点(2,3)在双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)上,C 的焦距为4,则它的离心率为________.解析:由题意知4a 2-9b2=1,c 2=a 2+b 2=4,解得a =1,所以e =c a=2. 答案:27.已知双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的一个焦点为F (25,0),且离心率为e =52,则双曲线的标准方程为________.解析:由焦点坐标,知c =25,由e =c a =52,可得a =4,所以b =c 2-a 2=2,则双曲线的标准方程为x 216-y 24=1. 答案:x 216-y 24=18.已知双曲线过点(4,3),且渐近线方程为y =±12x ,则该双曲线的标准方程为________.解析:法一:∵双曲线的渐近线方程为y =±12x ,∴可设双曲线的方程为x 2-4y 2=λ(λ≠0). ∵双曲线过点(4,3),∴λ=16-4×(3)2=4, ∴双曲线的标准方程为x 24-y 2=1.法二:∵渐近线y =12x 过点(4,2),而3<2,∴点(4,3)在渐近线y =12x 的下方,在y =-12x 的上方(如图).∴双曲线的焦点在x 轴上, 故可设双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0). 由已知条件可得⎩⎪⎨⎪⎧b a =12,16a 2-3b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1,∴双曲线的标准方程为x 24-y 2=1. 答案:x 24-y 2=19.求满足下列条件的双曲线的标准方程.(1)与双曲线y 24-x 23=1具有相同的渐近线,且过点M (3,-2);(2)过点(2,0),与双曲线y 264-x 216=1离心率相等;(3)与椭圆x 225+y 216=1有公共焦点,离心率为32.解:(1)设所求双曲线方程为y 24-x 23=λ(λ≠0).由点M (3,-2)在双曲线上得44-93=λ,得λ=-2.故所求双曲线的标准方程为x 26-y 28=1.(2)当所求双曲线的焦点在x 轴上时, 可设其方程为x 264-y 216=λ(λ>0),将点(2,0)的坐标代入方程得λ=116,故所求双曲线的标准方程为x 24-y 2=1;当所求双曲线的焦点在y 轴上时, 可设其方程为y 264-x 216=λ(λ>0),将点(2,0)的坐标代入方程得λ=-14<0(舍去).综上可知,所求双曲线的标准方程为x 24-y 2=1.(3)法一:由椭圆方程可得焦点坐标为(-3,0),(3,0),即c =3且焦点在x 轴上.设双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0).因为e =c a =32,所以a =2,则b 2=c 2-a 2=5,故所求双曲线的标准方程为x 24-y 25=1.法二:因为椭圆焦点在x 轴上,所以可设双曲线的标准方程为x 225-λ-y 2λ-16=1(16<λ<25).因为e =32,所以λ-1625-λ=94-1,解得λ=21.故所求双曲线的标准方程为x 24-y 25=1.10.设双曲线x 2a 2-y 2b2=1(0<a <b )的半焦距为c ,直线l 过(a,0),(0,b )两点,已知原点到直线l 的距离为34c ,求双曲线的离心率. 解:直线l 的方程为x a +yb=1,即bx +ay -ab =0. 于是有|b ·0+a ·0-ab |a 2+b 2=34c ,所以ab =34c 2,两边平方,得a 2b 2=316c 4. 又b 2=c 2-a 2,所以16a 2(c 2-a 2)=3c 4, 两边同时除以a 4,得3e 4-16e 2+16=0, 解得e 2=4或e 2=43.又b >a ,所以e 2=a 2+b 2a 2=1+b 2a2>2,则e =2.于是双曲线的离心率为2.层级二 应试能力达标1.若双曲线与椭圆x 216+y 264=1有相同的焦点,它的一条渐近线方程为y =-x ,则双曲线的方程为( )A .y 2-x 2=96 B .y 2-x 2=160 C .y 2-x 2=80D .y 2-x 2=24解析:选D 设双曲线方程为x 2-y 2=λ(λ≠0),因为双曲线与椭圆有相同的焦点,且焦点为(0,±43),所以λ<0,且-2λ=(43)2,得λ=-24.故选D.2.若中心在原点,焦点在x 轴上的双曲线的一条渐近线经过点(4,-2),则它的离心率为( )A. 6B. 5C.62D.52解析:选D 设双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0).由题意,知过点(4,-2)的渐近线方程为y =-b a x ,所以-2=-b a×4,即a =2b .设b =k (k >0),则a =2k ,c =5k ,所以e =c a =5k 2k =52.故选D. 3.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),则E 的方程为( )A.x 23-y 26=1B.x 24-y 25=1C.x 26-y 23=1 D.x 25-y 24=1解析:选B 设双曲线的标准方程为x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0),由题意知c =3,a 2+b 2=9,设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)则有⎩⎪⎨⎪⎧x 21a 2-y 21b2=1,x 22a 2-y22b 2=1,两式作差得y 1-y 2x 1-x 2=b 2x 1+x 2a 2y 1+y 2=-12b 2-15a 2=4b25a2,又AB 的斜率是-15-0-12-3=1,所以4b 2=5a 2,代入a 2+b 2=9得a 2=4,b 2=5, 所以双曲线标准方程是x 24-y 25=1.4.已知A ,B 为双曲线E 的左,右顶点,点M 在E 上,△ABM 为等腰三角形,且顶角为120°,则E 的离心率为( )A. 5 B .2 C. 3D. 2解析:选D 不妨取点M 在第一象限,如图所示,设双曲线方程为x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0),则|BM |=|AB |=2a ,∠MBx =180°-120°=60°,∴M 点的坐标为()2a ,3a .∵M 点在双曲线上,∴4a 2a 2-3a2b2=1,a =b ,∴c =2a ,e =c a= 2.故选D.5.已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点为F ,若过点F 且倾斜角为60°的直线l与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线的离心率e 的取值范围是________________________________________________________________________.解析:由题意,知b a ≥3,则b 2a 2≥3,所以c 2-a 2≥3a 2,即c 2≥4a 2,所以e 2=c 2a2≥4,所以e ≥2.答案:[2,+∞)6.双曲线x 29-y 216=1的右顶点为A ,右焦点为F ,过点F 平行于双曲线的一条渐近线的直线与双曲线交于点B ,则△AFB 的面积为________.解析:双曲线x 29-y 216=1的右顶点A (3,0),右焦点F (5,0),渐近线方程为y =±43x .不妨设直线FB 的方程为y =43(x -5),代入双曲线方程整理,得x 2-(x -5)2=9,解得x =175,y =-3215,所以B ⎝ ⎛⎭⎪⎫175,-3215.所以S △AFB =12|AF ||y B |=12(c -a )·|y B |=12×(5-3)×3215=3215. 答案:32157.已知双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的一个焦点是F 2(2,0),离心率e =2.(1)求双曲线C 的方程;(2)若斜率为1的直线l 与双曲线C 交于两个不同的点M ,N ,线段MN 的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为4,求直线l 的方程.解:(1)由已知得c =2,e =2,所以a =1,b = 3.所以所求的双曲线方程为x 2-y 23=1.(2)设直线l 的方程为y =x +m ,点M (x 1,y 1),N (x 2,y 2).联立⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,x 2-y 23=1,整理得2x 2-2mx -m 2-3=0.(*)设MN 的中点为(x 0,y 0),则x 0=x 1+x 22=m2,y 0=x 0+m =3m2,所以线段MN 垂直平分线的方程为y -3m 2=-⎝ ⎛⎭⎪⎫x -m 2,即x +y -2m =0,与坐标轴的交点分别为(0,2m ),(2m,0),可得12|2m |·|2m |=4,得m 2=2,m =±2,此时(*)的判别式Δ>0,故直线l 的方程为y =x ± 2.8.已知双曲线C :x 2-y 2=1及直线l :y =kx -1.(1)若直线l 与双曲线C 有两个不同的交点,求实数k 的取值范围;(2)若直线l 与双曲线C 交于A ,B 两点,O 为坐标原点,且△AOB 的面积是2,求实数k 的值.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx -1,x 2-y 2=1消去y ,得(1-k 2)x 2+2kx -2=0.①由直线l 与双曲线C 有两个不同的交点,得⎩⎪⎨⎪⎧1-k 2≠0,Δ=4k 2+81-k2>0,解得-2<k <2且k ≠±1.即k 的取值范围为(-2,-1)∪(-1,1)∪(1,2).(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由方程①,得x 1+x 2=-2k 1-k 2,x 1x 2=-21-k 2.因为直线l :y =kx -1恒过定点D (0,-1),则当x 1x 2<0时,S △AOB =S △OAD +S △OBD =12|x 1-x 2|=2;当x 1x 2>0时,S △AOB =|S △OAD -S △OBD |=12|x 1-x 2|= 2.综上可知,|x 1-x 2|=22,所以(x 1-x 2)2=(x 1+x 2)2-4x 1x 2=(22)2,即⎝⎛⎭⎪⎫-2k 1-k 22+81-k 2=8,解得k =0或k =±62.由(1),可知-2<k <2且k ≠±1,故k =0或k =±62都符合题意.。
高中数学 1-1.2.2.2双曲线的几何性质(2)学案 新人教A版选修1-1
1)注意:双曲线的顶点只有两个,这是与椭圆不同的(椭圆有四个顶点),
双曲线的顶点分别是实轴的两个端点。
2)实轴:线段 叫做双曲线的实轴,它的长等于 叫做双曲线的实半轴长。
虚轴:线段 叫做双曲线的虚轴,它的长等于 叫做双曲线的虚半轴长。
在作图时,我们常常把虚轴的两个端点画上(为要确定渐进线),但要注意他们并非是双曲线的顶点。
2、渐近线:注意到开课之初所画的矩形,矩形确定了两条对角线,这两条直线即称为双曲线的渐近线。从图上看,双曲线 的各支向外延伸时,与这两条直线逐渐接近。
在初中学习反比例函数 时提到x轴y轴都是它的渐近线。高中三角函数 ,渐近线是 。
所谓渐近,既是无限接近但永不相交。
3、离心率:
双曲线的焦距与实轴长的比e= ,叫双曲线的离心率.
3、高考要求:双曲线的几何性质在解题中的灵活运用。
4、体现的思想方法:类比、设想。
5、知识体系的建构:预习反馈:
二、探究精讲:
以双曲线标准方程 为例进行说明双曲线的顶点、渐近线和离心率。
1、顶点:在双曲线 的方程里,对称轴是 轴,所以令 得 ,因此双曲线和 轴有两个交点 ,他们是双曲线 的顶点。
说明:①由c>a>0可得e>1;
②双曲线的离心率越大,它的开口越阔.
探究三:
例3.求与双曲线 有共同渐近线,且过点 的双曲线的方程。
三、感悟方法练习:
1、双曲线的性质:
椭 圆
双 曲 线
不 同 点
标准方程
图 象
范 围
对 称 性
顶 点
渐 近 线
1、课本 练习第1,2题
〖备选习题〗:
A. B.2 C. D.4
2013-2014学年 高中数学 人教A版选修1-1 第二章 2.2.2(二)双曲线的简单几何性质(二)
2.2.2(二)
x2 y2 跟踪训练 3 设 A、B 分别是双曲线 2- 2=1(a,b>0)的左、 a b 右顶点,双曲线的实轴长为 4 3,焦点到渐近线的距离为 3. (1)求此双曲线的方程; 3 (2)已知直线 y= x-2 与双曲线的右支交于 D、E 两点, 3
本 讲 栏 目 开 关
→ +OE → =mOC → ,求 且在双曲线的右支上存在点 C,使得OD
解得 m=± 4.
∴x1+x2=16 3,y1+y2=12.
当 m=-4 时,点 C 在已知双曲线的左支上,不符合题意, 舍去. ∴m=4,点 C 的坐标为(4 3,3).
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2.2.2(二)
x2 y2 1.已知双曲线 2- = 1(a>0)的一条渐近线方程为 3x- 4y= a 9
填一填·知识要点、记下疑难点
2.2.2(二)
1.直线与双曲线的位置关系及判定 直线:Ax+By+C=0, x2 y2 双曲线: 2- 2=1(a>0,b>0), a b 两方程联立消去 y,得 mx2+nx+q=0. 位置关系 相交 相切 相离 公共点个数 1 个或 2 个 1个 0个 判定方法 m ≠0 m=0 或 Δ>0
m 的值及点 C 的坐标.
解 (1)由双曲线的实轴长为 4 3,得 a=2 3.
b 双曲线右焦点的坐标为(c,0),一条渐近线为 y= x,由点到 a 直线的距离公式,得 b= 3. x 2 y2 ∴双曲线的方程为 - =1. 12 3
研一研·问题探究、课堂更高效
(2)设 D(x1,y1),E(x2,y2),C(x0,y0). 3 将直线 y= x-2 代入双曲线方程, 3 化简得 x2-16 3x+84=0,
人教版-高中数学选修1-1-第二章 2.2.2 双曲线的简单几何性质
5 y x 7
例2 双曲线型自然通风塔的外形,是双曲线的一部 分绕其虚轴旋转所成的曲面,它的最小半径为12m, 上口半径为13m,下口半径为25m,高55m,选择适当 的坐标系,求出双曲线方程. y 13 建立如图直角坐标系,使小圆直径AA' C C 解: 12
/
在x 轴上,圆心与原点重合,这时上、下 口的直径CC',BB'平行于x轴。
(c a ) x a y a (c a ) 2 2 x y 2 2 2 令c a b 得 2 2 1(a 0, b 0) a b
2 2 2 2 2 2 2 2
| MF | c P {M | } d a 2 2 ( x c) y c 2 a a | x | c
双曲线第二定义
定义:
准线方程:
离心率
8 2
6 18
|x|≥3
4 4
4
| x | 4 2
10 14
|y|≥5
4
2 ,0
|y|≥2
(±3,0) (0,±2) (0,±5)
10 ,0
6,0 3
3 2 e 4
0,2 2 0,
e 2
e
74
74 5
e 10
y=±3x
2 y x 4
y x
c e (e 1) a
y a, y a
B1 (0, a ), B2 (0, a )
c e (e 1) a
对称性 关于x轴,y轴,原点对称 关于x轴,y轴,原点对称
顶点 离心率
例3 点M ( x, y)与定点F (c,0)的距离和它到定直线
a2 c l : x 的距离的比是常数 (c a 0), 求点M的轨迹方程. c a 如图,设d是点M到直线l的距离, 解: 依题意得点M的集合为
[精品]新人教A版选修1-1高中数学2.2.2双曲线的简单的几何性质(2)优质课教案
§2.2.2双曲线的简单的几何性质(2)【学情分析】:1、学生已经学习了双曲线的几何性质,能理解双曲线的几何性质并能运用双曲线的几何性质解决一些简单的问题;2、学生已学习了双曲线的定义及标准方程,会熟练地求双曲线的标准方程;【教学目标】:知识与技能1、进一步了解双曲线的标准方程和简单的几何性质;2、能运用双曲线的几何性质解决一些简单问题;过程与方法1、能用坐标法解决一些与双曲线有关的简单的几何问题和实际问题,理解坐标法的思路与步骤;2、了解直线与双曲线的位置关系问题一般求解策略与技巧,进一步体会数形结合的思想;情感态度与价值观通过运用双曲线有关知识解决实际问题,使学生充分认识数学的价值,从而培养学生学习数学的兴趣。
【教学重点】:双曲线的简单几何性质的运用【教学难点】:直线与双曲线的位置关系的求解技巧【教学过程设计】:练习与测试:1.若双曲线的渐近线方程为x y 3±=,它的一个焦点是()0,10,则双曲线的方程是__________.答案:1922=-y x2.双曲线221x y -=的左焦点为F ,P 为左支下半支上任意一点(异于顶点),则直线PF 的斜率的变化范围是(目的:能够理解直线与双曲线的位置与双曲线的渐进线斜率有关) 答案:(,0)(1,)-∞⋃+∞解析:画出图形,利用数形结合法求解。
3. 设中心在原点的椭圆与双曲线2x 2-2y 2=1有公共的焦点,且它们的离心率互为倒数,则该椭圆的方程是_________________. 解析:双曲线中,a =21=b ,∴F (±1,0),e =ac =2.∴椭圆的焦点为(±1,0),离心率为22∴长半轴长为2,短半轴长为1.∴方程为22x +y 2=1.4. (1)试讨论方程(1-k )x 2+(3-k 2)y 2=4(k ∈R )所表示的曲线;(2)试给出方程622-+k k x +1622--k k y =1表示双曲线的充要条件.解:(1)3-k 2>1-k >0⇒k ∈(-1,1),方程所表示的曲线是焦点在x 轴上的椭圆; 1-k >3-k 2>0⇒k ∈(-3,-1),方程所表示的曲线是焦点在y 轴上的椭圆;1-k =3-k 2>0⇒k =-1,表示的是一个圆;(1-k )(3-k 2)<0⇒k ∈(-∞,-3)∪(1,3),表示的是双曲线;k =1,k =-3,表示的是两条平行直线;k =3,表示的图形不存在.(2)由(k 2+k -6)(6k 2-k -1)<0⇒(k +3)(k -2)(3k +1)(2k -1)<0⇒k ∈(-3,-31)∪(21,2).5. 已知双曲线中心在原点且一个焦点为F (7,0)直线y=x -1与其相交于M 、N 两点,MN 中点的横坐标为32-,则此双曲线的方程是 ( )A 14322=-y xB 13422=-y x C 12522=-y x D 15222=-y x 答案:D 解析设双曲线方程为2222221,7x y a b a b-=+=1122(,),(,)M x y N x y 分别代入双曲线方程并相减即可求解6.过双曲线22221x y a b-=(a >0,b >0)的左焦点且垂直于x 轴的直线与双曲线相交于M 、N 两点,以MN 为直径的圆恰好过双曲线的右顶点,则双曲线的离心率等于_________. 答案:27.已知点(2,0),(2,0)M N -,动点P满足条件||||PM PN -=.记动点P 的轨迹为W .(Ⅰ)求W 的方程;(Ⅱ)若,A B 是W 上的不同两点,O 是坐标原点,求OA OB ⋅的最小值.解:(1)依题意,点P 的轨迹是以M ,N 为焦点的双曲线的右支,所求方程为:22x y 122-= (x >0) (1) 当直线AB 的斜率不存在时,设直线AB 的方程为x =x 0,此时A (x 0,B (x 0,OA OB ⋅=2当直线AB 的斜率存在时,设直线AB 的方程为y =kx +b ,代入双曲线方程22x y 122-=中,得:(1-k 2)x 2-2kbx -b 2-2=0……………………1︒ 依题意可知方程1︒有两个不相等的正数根,设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则222212221224k b 41k b 202kb x x 01k b 2x x 0k 1⎧⎪∆∙≥⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩ =-(-)(--)+=-+=- 解得|k|>1又OA OB ⋅=x 1x 2+y 1y 2=x 1x 2+(kx 1+b )(kx 2+b )=(1+k 2)x 1x 2+kb (x 1+x 2)+b 2=2222k 242k 1k 1+=+-->2综上可知OA OB ⋅的最小值为2设中心为O ,正西的观测点为A ,正东的观测点为B ,正北的观测点为C ,以O 为原点建立直角坐标系,由已知巨响的位置M 在AC 的中垂线上,且在以A 、B 为焦点,实轴为1360的双曲线左支上,AC 的中垂线:y x =- ① 双曲线:2221680578000x y -= ②解①②得x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩∴巨响位于西北方向,距中心为68m 。
高中数学 双曲线几何性质学案 新人教A版选修1
2.2.2 双曲线的简单几何性质(一)双曲线的几何性质:以焦点在x 轴为例,标准方程:1、范围2、对称性3、顶点 叫做双曲线的顶点,顶点坐标是4、轴 叫做双曲线的实轴,实轴长是 , 叫做虚轴,虚轴长是 , 叫做等轴双曲线。
5、渐近线 直线 叫做双曲线22221x y a b-=的渐近线。
特别地,当a b =时,双曲线的方程为 ,实轴长和虚轴长都等于 ,双曲线是等轴双曲线,其渐近线方程为 ,它们互相 。
6、离心率 双曲线的 叫做双曲线的离心率,即e = ,因为c >a >0,所以 。
又222c a b =+,所以c e a==标准方程22221x y a b -= (a >0,b >0) 22221y x a b -= (a >0,b >0)图形性 质焦点焦距 范围对称性 顶点轴长 离心率 渐近线(二)双曲线的几何性质的简单应用 1、已知方程求其几何性质例1 (1)求双曲线22916144y x -=的实半轴长,虚半轴长,焦点坐标,离心率,渐近线方程,并作出草图。
(2)(2020北京卷)已知双曲线22221x y a b-=的离心率为2,焦点与椭圆221259x y +=的焦点相同,那么双曲线的焦点坐标为 ,渐近线方程为 。
(3)(2020新课标全国卷)中心在原点,焦点在x 轴上的双曲线的一条渐近线经过点()4,2-,则它的离心率为( ) 6 5 C.62 D.52练习:求下列双曲线的实轴、虚轴的长,顶点、焦点的坐标,离心率和渐近线方程(1)22194x y -= (2)22249y x -= (3)224x y -= (4)222x y -=-2、由几何性质求方程 例2 (1)求与双曲线2212516x y -=共渐近线,且通过点()5,2P -的双曲线的标准方程。
归纳:与双曲线22221x y a b-=渐近线的双曲线方程可设为(2)已知双曲线的渐近线方程为12y x =±,焦距为10.,求双曲线方程。
数学 1-1.2.2.2双曲线的几何性质教案 新人教A版选修1-1 教案
某某省东北师X 大学附属中学2014-2015学年高中数学 1-.2双曲线的几何性质教案 新人教A 版选修1-1☆要点强化☆1.双曲线的X 围、对称性、顶点和渐近线;。
☆当堂检测☆1. 07某某理已知双曲线的顶点到渐近线的距离为2,焦点到渐近线的距离为6,则该双曲线的离心率为.2. 求双曲线的标准方程:⑴实轴的长是10,虚轴长是8,焦点在x 轴上;⑵焦距是10,虚轴长是8,焦点在y 轴上;⑶离心率2e =()5,3M -; ⑷两条渐近线的方程是23y x =±,经过点9,12M ⎛⎫- ⎪⎝⎭。
(选作题)已知双曲线的中心在坐标原点,焦点12,F F 在坐标轴上,离心率为2,且过点(4,10)-,(1)求双曲线方程;(2)若点(3,)M m 在双曲线上,求证:12MF MF ⊥;(3)求12F MF ∆的面积。
●教学目标1.掌握双曲线的几何性质2.能通过双曲线的标准方程确定双曲线的顶点、实虚半轴、焦点、离心率、渐近线方程. ●教学重点双曲线的几何性质●教学难点 双曲线的渐近线●教学方法学导式●教具准备幻灯片、三角板II.讲授新课:1.X 围:双曲线在不等式x ≥a 与x ≤-a 所表示的区域内.2.对称性:双曲线关于每个坐标轴和原点都对称,这时,坐标轴是双曲线的对称轴,原点是双曲线的对称中心,双曲线的对称中心叫双曲线中心.3.顶点:双曲线和它的对称轴有两个交点A 1(-a ,0)、A 2(a ,0),它们叫做双曲线的顶点. 线段A 1A 2叫双曲线的实轴,它的长等于2a ,a 叫做双曲线的实半轴长;线段B 1B 2叫双曲线的虚轴,它的长等于2b ,b 叫做双曲线的虚半轴长.4.渐近线①我们把两条直线y=±x ab 叫做双曲线的渐近线; ②从图8—16可以看出,双曲线12222=-by a x 的各支向外延伸时,与直线y =±x ab 逐渐接近. ③“渐近”的证明:先取双曲线在第一象限内的部分进行证明.这一部分的方程可写为y =x a x a b (22->a ). 设M (x ,y )是它上面的点,N (x ,y )是直线y=x a b 上与M 有相同横坐标的点,则Y =x a b . ∵y =Y x ab x a x a b a x a b =-=- 222)(1 ∴)(22a x x a by Y MN --=-= 222222))((ax x a x x a x x a b -+-+--⋅= 22a x x ab-+=设MQ 是点M 到直线y =x ab 的距离,则MQ <MN ,当x 逐渐增大时,MN 逐渐减小,x 无限增大,MN 接近于O ,MQ 也接近于O .就是说,双曲线在第一象限的部分从射线ON 的下方逐渐接近于射线ON .在其他象限内,也可证明类似的情况.(上述内容用幻灯片给出).④等轴双曲线:实轴和虚轴等长的双曲线叫做等轴双曲线.⑤ 利用双曲线的渐近线,可以帮助我们较准确地画出双曲线的草图.具体做法是:画出双曲线的渐近线,先确定双曲线顶点及第一象限内任意一点的位置,然后过这两点并根据双曲线在第一象限内从渐近线的下方逐渐接近渐近线的特点画出双曲线的一部分,最后利用双曲线的对称性画出完整的双曲线.5.离心率:双曲线的焦距与实轴长的比e =ac ,叫双曲线的离心率. 说明:①由c >a >0可得e >1;②双曲线的离心率越大,它的开口越阔.师:为使大家进一步熟悉双曲线的几何性质,我们来看下面的例题.例1 求双曲线9y 2-16x 2=144的实半轴长和虚半轴长、焦点坐标、离心率、渐近线方程.解:把方程化为标准方程. 1342222=-x y . 由此可知,实半轴长a =4,虚半轴长b =3.5342222=+=+=b a c .焦点的坐标是(0,-5),(0,5).离心率45==a c e . 渐近线方程为y x 43±=,即x y 34±=. 说明:此题要求学生认识到第二种形式的标准方程所对应的双曲线性质与课本性质的相同点与不同点.可让学生比较得出(作为练习).III.课堂练习:(1)写出第二种形式的标准方程所对应的双曲线性质.(2)课本P 113练习1.●课堂小结师:通过本节学习,要求大家熟悉并掌握双曲线的几何性质,尤其是双曲线的渐近线方程及其“渐近”性质的证明,并能简单应用双曲线的几何性质.●课后作业习题8.4 1、5、6.。
高中数学人教版选修1-12-2-2双曲线的简单几何性质(二)教案.docx
2.3.3双曲线的简单几何性质(一)【学习目标】初步掌握双曲线的范围、对称性、顶点、渐近线、离心率等几何性质。
【自主学习】双曲线的简单几何性质:1.范围、对称性: 2.顶点: 顶点:()0,),0,(21a A a A - 特殊点:()b B b B -,0),,0(21实轴:21A A 长为2a, a 叫做 。
虚轴:21B B 长为2b , b 叫做 。
3.渐近线:过双曲线12222=-by a x 的两顶点21,A A ,作y 轴的平行线a x ±=,经过21,B B 作x 轴的平行线b y ±=,四条直线围成一个矩形,矩形的两条对角线所在直线方程是 (0=±by a x ),这两条直线就是双曲线的渐近线。
4.等轴双曲线 ,这样的双曲线叫做等轴双曲线。
结合图形说明:a=b 时,双曲线方程变成222a y x =-(或)2b ,它的实轴和虚轴都等于2a(2b),这时直线围成正方形,渐近线方程为x y ±=,它们互相垂直且平分双曲线的实轴和虚轴所成的角。
5.双曲线的草图画法:6.离心率概念:双曲线的焦距与实轴长的比=e ,叫做双曲线的离心率。
范围: 。
双曲线形状与e 的关系:1122222-=-=-==e ac a a c a b k , 因此e 越大,即渐近线的斜率的绝对值就 ,这时双曲线的形状就从 逐渐变得 .【典型例题】例1.求双曲线14416922=-x y 的顶点坐标、焦点坐标、实半轴长、虚半轴长、离心率和渐近线方程,并作出草图。
【课堂检测】1.下列方程中,以x ±2y=0为渐近线的双曲线方程是( )22222222()1()1()1()116441622x y x y x y A B C y D x -=-=-=-= 2. 下列各对曲线中,即有相同的离心率又有相同渐近线的是( ) (A)x 23-y 2=1和y 29-x 23=1 (B)x 23-y 2=1和y 2-x 23=1 (C)y 2-x 23=1和x 2-y 23=1 (D)x 23-y 2=1和92x -32y =1 3.双曲线kx 2+4y 2=4k 的离心率小于2,则k 的取值范围是( )(A )(-∞,0) (B )(-3,0) (C )(-12,0) (D )(-12,1)4.求满足下列条件的双曲线的标准方程:(1)实轴的长是10,虚轴长是8,焦点在x 轴上;(2)离心率e ,经过点M(-5,3);(3)求以椭圆的顶点为焦点的等轴双曲线的方程。
人教A版高中数学选修高二新课程双曲线的简单几何性质教案新(1)
潮阳市西元中学数学科教案上课时间第周星期第节课型课题 2.2.2双曲线的几何性质(二)教学目的理解并掌握双曲线的几何性质,并能从双曲线的标准方程出发,推导出这些性质,并能具体估计双曲线的形状特征.教学设想教学重点:双曲线的几何性质及初步运用.教学难点:双曲线的几何性质的理解撑握教学过程一、复习准备:1、回顾双曲线的范围、对称轴、顶点、离心率、渐近线;2、已知双曲线的方程为221914x y-=,写出其顶点和焦点坐标、实半轴长、虚半轴长、离心率、渐近线方程。
二、讲授新课:1. 双曲线的几何性质:对双曲线的相关问题,要紧扣定义及相关概念。
例1、双曲线型冷却塔的外形,是双曲线的一部分绕其虚轴旋转所成的曲面,它的最小半径为12m,上口半径为13m,下口半径为25m,高为55m,试选择适当的坐标系,求出此双曲线的方程。
分析引导:求双曲线的方程只需求出a,b即可,题目是个典型的求曲线方程问题,引导学生建立坐标系、找出关系式求解。
练习:已知双曲线的焦点在x轴上,方程为22221x ya b-=,两顶点的距离为8,一渐近线上有点(8,6)A,试求此双曲线的方程。
例2、过双曲线22136x y-=的右焦点,倾斜角为30o的直线交双曲线于,A B两点,求,A B两点的坐标。
(变训练:求AB及1ABF∆的周长,)(解几问题,求两曲线的交点,一般是通过联立方程组求解)练习:1、求到两定12(5,0),(5,0)F F-的距离的差的绝对值为6的点的轨迹方程。
2、点(,)M x y到定点(5,0)F距离和它到定直线16:5l x=的距离的比是常数54,求点M的轨迹方程。
(双曲线的第二定义:到定点的距离与到定直线的距离的比是常数a>1)。
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A. 2
B.2
C. 2 2
D.4
2. 求证:双曲线 共同的渐近线。
x2 y2 x2 y 2 0 1有 ( )与双曲线 a 2 b2 a 2 b2
二、探究精讲: 以双曲线标准方程 线和离心率。 1、顶点:在双曲线
感悟一:
x2 y2 1 为例进行说明双曲线的顶点、渐近 a2 b2
x2 y2 1 的方程里,对称轴是 x, y 轴,所 a2 b2
以 令 y 0 得 x a , 因 此 双 曲 线 和
x 轴有两个交点
A (a,0) A2 (a,0) ,他们是双曲线
吉林省东北师范大学附属中学 2014-2015 学年高中数学 1-1.2.2.2 双曲线的几何性质(2)学案 新人教 A 版选修 1-1
课型:新授课 〖学习目标及要求〗:
时间:
月
日
学习札记
1、学习目标:(1)能用对比的方法分析双曲线的范围、对称性、顶点 等几何性质,并熟记之;; (2)掌握双曲线的渐近线的概念和证明; (3) 能根据双曲线的几何性质, 确定双曲线的方程并解 决 简单问题。 2、重点难点:双曲线的范围、对称性、顶点和渐近线。 3、高考要求:双曲线的几何性质在解题中的灵活运用。 4、体现的思想方法:类比、设想。 5、知识体系的建构: 圆锥曲线体系的建构。 〖讲学过程〗: 一、预习反馈:
c ,叫双曲线的离心率. a
探究三: 例 3.求与双曲线 4 x y 4 有共同渐近线,且过点 M (2, 2) 的双曲
2 2
线的方程。 三、感悟方法练习: 1、双曲线的性质: 椭 标准方程 图 范 顶 象 围 点 圆 双 曲 线 不 同 点 感悟三:
对 称 性 渐 近 线 1、 课本 P 58 练习第 1,2 题 〖备选习题〗:
x2 y2 1 a2 b2
tan x ,渐近线是 x k (k Z ) 。
2
k 时提到 x 轴 y 轴都是它的渐近线。 高中 x
所谓渐近,既是 无限接近但永不相交 。 3、离心率: 双曲线的焦距与实轴长的比 e= 说明:①由 c>a>0 可得 e>1; ②双曲线的离心率越大,它的开口越阔. 感悟二:
x2 y2 1 的顶点。 a2 b2
令 x 0 ,没点只有两个,这是与椭圆不同的(椭圆有四个顶
点), 双曲线的顶点分别是实轴的两个端点。 2)实轴:线段 A A2 叫做双曲线的实轴,它的长等于 2a, a 叫做双曲线 的实半轴长。 虚轴:线段 B B2 叫做双曲线的虚轴,它的长等于 2b, b 叫做双曲线 的虚半轴长。 在作图时,我们常常把虚轴的两 个端点画上(为要确定渐进线), 但要注意他们并非是双曲线的顶点。 2、渐近线:注意到开课之初所画的矩形,矩形确定了两条对角线, 这两条直线即称为双曲线的渐近线。从图上看,双曲线 的各支向外延伸时,与这两条直线逐渐接近。 在初中学习反比例函数 y 三角函数 y