2025版新教材高中数学第3章第1课时双曲线的简单几何性质课件新人教A版选择性必修第一册
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又由圆 C:x2+y2-10y+21=0,可得圆心为 C(0,5),半径 r=2, 则圆心到直线的距离为 d= b2|-+5-a| a2=5ca,则5ca=2,可得 e=ac= 5 2.
[规律方法] 求双曲线离心率的方法 (1)直接法:若可求得 a,c,则直接利用 e=ac得解. (2)解方程法:若得到的是关于 a,c 的齐次方程 pc2+q·ac+r·a2=0(p, q,r 为常数,且 p≠0),则转化为关于 e 的方程 pe2+q·e+r=0 求解.
→ 求双曲线的标准方程
[解析] (1)设双曲线的标准方程为ax22-by22=1(a>0,b>0)或ay22-bx22= 1(a>0,b>0).
由题知 2b=12,ac=54,且 c2=a2+b2, ∴b=6,c=10,a=8, ∴双曲线的标准方程为6x42 -3y62 =1 或6y42 -3x62 =1.
必备知识•探新知
知识点 1 双曲线的性质
标准方程
ax22-by22=1(a>0,b>0)
ay22-bx22=1(a>0,b>0)
图形
范围 性质
对称性
____x_≥__a_或__x_≤__-__a____ ____y_≤__-__a_或__y≥__a_____ 对称轴:坐标轴;对称中心:原点
标准方程 顶点坐标 渐近线
-
y2
=Leabharlann k(k≠0),将点 M(2,-2)的坐标代入得 k=222-(-2)2=-2,∴双曲线的
标准方程为y22-x42=1.
[规律方法] 1.由几何性质求双曲线标准方程的解题思路 由双曲线的几何性质求双曲线的标准方程,一般用待定系数法.当双 曲线的焦点不明确时,方程可能有两种形式,此时应注意分类讨论,为 了避免讨论,也可设双曲线的方程为 mx2-ny2=1(mn>0). 2.常见双曲线方程的设法 (1)渐近线为 y=±mn x 的双曲线方程可设为mx22-ny22=λ(λ≠0,m>0,n >0);如果两条渐近线的方程为 Ax±By=0,那么双曲线的方程可设为 A2x2 -B2y2=m(m≠0,A>0,B>0).
c2=____a_2_+__b_2____(c>a>0,c>b>0)
思考:双曲线的离心率对双曲线的形状有何影响? 提示:以双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0)为例.e=ac= a2a+b2= 1+ba22, 故当ba的值越大,渐近线 y=bax 的斜率越大,双曲线的开口越大,e 也越 大,所以 e 反映了双曲线开口的大小,即双曲线的离心率越大,它的开 口就越大.
知识点 2 等轴双曲线
实轴和虚轴__等__长___的双曲线,它的渐近线方程是___y=__±__x____,离 心率为 2.
做一做:(2023·北京卷)已知双曲线 C 的焦点为(-2,0)和(2,0),离心 率为 2,则 C 的方程为___x2_2-__y_22_=__1____.
[解析] 令双曲线 C 的实半轴、虚半轴长分别为 a,b,显然双曲线 C 的中心为原点,焦点在 x 轴上,其半焦距 c=2,
B.2 2
C.4
D.4 2
(2)双曲线 3x2-y2=3 的渐近线方程是( C )
A.y=±3x
B.y=±13x
C.y=± 3x
D.y=±
3 3x
[解析] (1)双曲线方程可变形为y82-x42=1,所以 a2=8,a=2 2,故 实轴长 2a=4 2.
(2)令 x2-y32=0,则 y=± 3x.
-
y2 9
=
λ(λ≠0).
当 λ>0 时,a2=4λ,∴2a=2 4λ=6,解得 λ=94;
当 λ<0 时,a2=-9λ,∴2a=2 -9λ=6,解得 λ=-1.
∴双曲线的标准方程为x92-8y12 =1 或y92-x42=1. 4
(3)
设
与
双
曲
线
x2 2
-
y2
=
1
有
公
共
渐
近
线
的
双
曲
线
方
程
为
x2 2
[分析] 将双曲线方程化为标准方程,先求出参数a,b,c的值,再 写出各个结果.
[解析] 双曲线的方程化为标准形式为x92-y42=1. ∴a2=9,b2=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=ac= 313,渐近线方程为 y=±23x.
对点训练❷ 求满足下列条件的双曲线的标准方程:
(1)焦点在 x 轴上,虚轴长为 8,离心率为53; (2)过点(2,0),与双曲线6y42 -1x62 =1 的离心率相等. [解析] (1)设所求双曲线的标准方程为ax22-by22=1(a>0,b>0), 由题意知 2b=8,e=ac=53, 从而 b=4,c=53a, 代入 c2=a2+b2,得 a2=9, 故双曲线的标准方程为x92-1y62 =1.
由双曲线 C 的离心率为 2,得ac= 2,解得 a= 2,则 b= c2-a2= 2,
所以双曲线 C 的方程为x22-y22=1. 故答案为:x22-y22=1.
关键能力•攻重难
题型一
题型探究 由双曲线的方程求几何性质
1.求双曲线9y2-4x2=-36的顶点坐标、焦点坐标、实轴长、虚轴 长、离心率和渐近线方程.
(2)当所求双曲线的焦点在 x 轴上时, 可设其方程为6x42 -1y62 =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x42-y2=1; 当所求双曲线的焦点在 y 轴上时, 可设其方程为6y42 -1x62 =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x42-y2=1.
[解析] 将 x2-4y2=1 化为标准方程 x2-y12=1, 4
由此可得实半轴长 a=1,虚半轴长 b=12,半焦距 c= 25,离心率为
e=
5 2.
所以双曲线的焦点坐标是-
25,0,
25,0,中心坐标为(0,0),顶
点坐标为(-1,0),(1,0),实轴长为 2,虚轴长为 1,渐近线方程为 y=±12x.
轴长为 2a=4.
2.点(3,0)到双曲线1x62 -y92=1 的一条渐近线的距离为( A )
9 A.5
B.85
C.65
D.45
[解析] 根据双曲线方程可得,双曲线的渐近线方程为 3x±4y=0,则
点(3,0)到双曲线一条渐近线 3x-4y=0 的距离为 d=|3×323+--0×442|=95.
(2)与双曲线ax22-by22=1 或ay22-bx22=1(a>0,b>0)共渐近线的双曲线方 程可设为ax22-by22=λ 或ay22-bx22=λ(λ≠0).
(3)与双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0)离心率相等的双曲线系方程可设 为ax22-by22=λ(λ>0)或ay22-bx22=λ(λ>0),这是因为由离心率不能确定焦点位 置.
[解析] 已知双曲线 C:ax22-by22=1(a>0,b>0)的离心率为 25,故有 a2+a2b2=54,所以ba22=14,解得ba=12.故双曲线 C 的渐近线方程为 y=±12x.
2.双曲线x2-4y2=1的焦点坐标是_-___2_5_,__0_ ,___2_5_,__0_ _;中心坐 标为___(_0_,0_)__;顶点坐标为____(-__1_,_0_)___,___(1_,_0_)_;实轴长为___2__,
虚轴长为__1___,渐近线方程为y=__±_12_x__,离心率为___2_5__.
[规律方法] 由双曲线的方程研究几何性质 1.把双曲线方程化为标准形式. 2.由标准方程确定焦点位置和a,b的值. 3.由c2=a2+b2求出c值,从而写出双曲线的几何性质. 提醒:把双曲线方程化为标准形式是求其几何性质的前提.
对点训练❶ (1)双曲线 2x2-y2=-8 的实轴长是( D )
A.2
做一做:1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”). (1)双曲线的离心率越大,它的开口越小.( × ) (2)双曲线的离心率的取值范围是(1,+∞).( √ ) (3)当已知双曲线的渐近线时,双曲线的标准方程就是确定的.( × ) 提示:(1)双曲线的离心率越大,它的开口越开阔. (3)具有相同的渐近线的双曲线有无数支,因此方程不能确定.
对点训练❸ 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( D )
A. 6 [解析]
B. 5
C.
6 2
D.
5 2
由题意知,过点(4,-2)的渐近线的方程为 y=-bax,
∴-2=-ba·4,∴a=2b.
方法一:设 b=k,则 a=2k,c= 5k,∴e=ac= 25kk= 25. 方法二:e2=ba22+1=14+1=54,故 e= 25.
性质 离心率
a,b,c 间的关系
ax22-by22=1(a>0,b>0) A1(-a,0),A2(a,0) __y_=__±_ba_x_______
ay22-bx22=1(a>0,b>0) A1(0,-a),A2(0,a)
____y_=__±_ab_x_____
c e=___a___,e∈(1,+∞),其中 c= a2+b2
易错警示
4.双曲线的渐近线方程为 y=±34x,则离心率为( C )
5 A.4
B.
5 2
C.53或54
D. 25或
15 3
[错解] 由双曲线的渐近线方程为 y=±34x,得ba=34,
所以 e=ac= 1+ba22=54,故选 A.
[辨析] 错误的根本原因是误以为焦点只能在x轴上,造成失解.实际 上本题应该有两种情况.
题型二
根据双曲线几何性质求其标准方程
2.求满足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)顶点间距离为 6,渐近线方程为 y=±32x; (3)与双曲线 x2-2y2=2 有公共渐近线,且过点 M(2,-2).
[分析] 分析双曲线的几何性质 → 求a,b,c → 确定讨论焦点位置
(2)方法一:当焦点在 x 轴上时,由ba=32且 a=3,得 b=92, ∴所求双曲线的标准方程为x92-8y12 =1.
4
当焦点在 y 轴上时,由ab=32且 a=3, 得 b=2. ∴所求双曲线的标准方程为y92-x42=1.
方法二:设以直线
y = ±32 x
为
渐
近
线
的
双
曲
线
的
方
程
为
x2 4
[正解] 当焦点在 x 轴上时ba=34,∴e=ac= 1+ba22=54, 当焦点在 y 轴上时,ab=34,∴e=ac= 1+ba22=53,故选 C.
课堂检测•固双基
1.双曲线x42-y2=1 的实轴长为( A )
A.4
B.2
C. 3
D.1
[解析] ∵双曲线ax22-by22=1 的实轴长为 2a,∴双曲线x42-y2=1 的实
3.若双曲线ax22-y2=1(a>0)的离心率为 2,则其实轴长为( D )
A. 3
B.2 3
C.
3 3
D.2
3 3
[解析] 由题意得 e2=1+a12,即 1+a12=4,解得 a= 33,则实轴长
为233,故选 D.
4.已知双曲线 C:ax22-by22=1(a>0,b>0)的离心率为 25,则双曲线 C 的渐近线方程为_____y_=__±_12_x____.
题型三
求双曲线的离心率
3.已知圆 C:x2+y2-10y+21=0 与双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0)的
渐近线相切,则该双曲线的离心率是( C )
A. 2
B.53
C.52
D. 5
[解析] 由双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0),可得其一条渐近线的方程为 y=bax,即 bx-ay=0,
3.2 双曲线 3.2.2 双曲线的简单几何性质 第1课时 双曲线的简单几何性质
素养目标•定方向
1.掌握双曲线的简单几何性质.(重点) 2.理解双曲线离心率的定义、取值范围和渐近线方程.(难点)
1.通过学习双曲线的简单几何性质,培养直观想象、数学运算素 养.
2.通过求解双曲线离心率、取值范围和渐近线方程培养数学运算 素养.
[规律方法] 求双曲线离心率的方法 (1)直接法:若可求得 a,c,则直接利用 e=ac得解. (2)解方程法:若得到的是关于 a,c 的齐次方程 pc2+q·ac+r·a2=0(p, q,r 为常数,且 p≠0),则转化为关于 e 的方程 pe2+q·e+r=0 求解.
→ 求双曲线的标准方程
[解析] (1)设双曲线的标准方程为ax22-by22=1(a>0,b>0)或ay22-bx22= 1(a>0,b>0).
由题知 2b=12,ac=54,且 c2=a2+b2, ∴b=6,c=10,a=8, ∴双曲线的标准方程为6x42 -3y62 =1 或6y42 -3x62 =1.
必备知识•探新知
知识点 1 双曲线的性质
标准方程
ax22-by22=1(a>0,b>0)
ay22-bx22=1(a>0,b>0)
图形
范围 性质
对称性
____x_≥__a_或__x_≤__-__a____ ____y_≤__-__a_或__y≥__a_____ 对称轴:坐标轴;对称中心:原点
标准方程 顶点坐标 渐近线
-
y2
=Leabharlann k(k≠0),将点 M(2,-2)的坐标代入得 k=222-(-2)2=-2,∴双曲线的
标准方程为y22-x42=1.
[规律方法] 1.由几何性质求双曲线标准方程的解题思路 由双曲线的几何性质求双曲线的标准方程,一般用待定系数法.当双 曲线的焦点不明确时,方程可能有两种形式,此时应注意分类讨论,为 了避免讨论,也可设双曲线的方程为 mx2-ny2=1(mn>0). 2.常见双曲线方程的设法 (1)渐近线为 y=±mn x 的双曲线方程可设为mx22-ny22=λ(λ≠0,m>0,n >0);如果两条渐近线的方程为 Ax±By=0,那么双曲线的方程可设为 A2x2 -B2y2=m(m≠0,A>0,B>0).
c2=____a_2_+__b_2____(c>a>0,c>b>0)
思考:双曲线的离心率对双曲线的形状有何影响? 提示:以双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0)为例.e=ac= a2a+b2= 1+ba22, 故当ba的值越大,渐近线 y=bax 的斜率越大,双曲线的开口越大,e 也越 大,所以 e 反映了双曲线开口的大小,即双曲线的离心率越大,它的开 口就越大.
知识点 2 等轴双曲线
实轴和虚轴__等__长___的双曲线,它的渐近线方程是___y=__±__x____,离 心率为 2.
做一做:(2023·北京卷)已知双曲线 C 的焦点为(-2,0)和(2,0),离心 率为 2,则 C 的方程为___x2_2-__y_22_=__1____.
[解析] 令双曲线 C 的实半轴、虚半轴长分别为 a,b,显然双曲线 C 的中心为原点,焦点在 x 轴上,其半焦距 c=2,
B.2 2
C.4
D.4 2
(2)双曲线 3x2-y2=3 的渐近线方程是( C )
A.y=±3x
B.y=±13x
C.y=± 3x
D.y=±
3 3x
[解析] (1)双曲线方程可变形为y82-x42=1,所以 a2=8,a=2 2,故 实轴长 2a=4 2.
(2)令 x2-y32=0,则 y=± 3x.
-
y2 9
=
λ(λ≠0).
当 λ>0 时,a2=4λ,∴2a=2 4λ=6,解得 λ=94;
当 λ<0 时,a2=-9λ,∴2a=2 -9λ=6,解得 λ=-1.
∴双曲线的标准方程为x92-8y12 =1 或y92-x42=1. 4
(3)
设
与
双
曲
线
x2 2
-
y2
=
1
有
公
共
渐
近
线
的
双
曲
线
方
程
为
x2 2
[分析] 将双曲线方程化为标准方程,先求出参数a,b,c的值,再 写出各个结果.
[解析] 双曲线的方程化为标准形式为x92-y42=1. ∴a2=9,b2=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=ac= 313,渐近线方程为 y=±23x.
对点训练❷ 求满足下列条件的双曲线的标准方程:
(1)焦点在 x 轴上,虚轴长为 8,离心率为53; (2)过点(2,0),与双曲线6y42 -1x62 =1 的离心率相等. [解析] (1)设所求双曲线的标准方程为ax22-by22=1(a>0,b>0), 由题意知 2b=8,e=ac=53, 从而 b=4,c=53a, 代入 c2=a2+b2,得 a2=9, 故双曲线的标准方程为x92-1y62 =1.
由双曲线 C 的离心率为 2,得ac= 2,解得 a= 2,则 b= c2-a2= 2,
所以双曲线 C 的方程为x22-y22=1. 故答案为:x22-y22=1.
关键能力•攻重难
题型一
题型探究 由双曲线的方程求几何性质
1.求双曲线9y2-4x2=-36的顶点坐标、焦点坐标、实轴长、虚轴 长、离心率和渐近线方程.
(2)当所求双曲线的焦点在 x 轴上时, 可设其方程为6x42 -1y62 =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x42-y2=1; 当所求双曲线的焦点在 y 轴上时, 可设其方程为6y42 -1x62 =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x42-y2=1.
[解析] 将 x2-4y2=1 化为标准方程 x2-y12=1, 4
由此可得实半轴长 a=1,虚半轴长 b=12,半焦距 c= 25,离心率为
e=
5 2.
所以双曲线的焦点坐标是-
25,0,
25,0,中心坐标为(0,0),顶
点坐标为(-1,0),(1,0),实轴长为 2,虚轴长为 1,渐近线方程为 y=±12x.
轴长为 2a=4.
2.点(3,0)到双曲线1x62 -y92=1 的一条渐近线的距离为( A )
9 A.5
B.85
C.65
D.45
[解析] 根据双曲线方程可得,双曲线的渐近线方程为 3x±4y=0,则
点(3,0)到双曲线一条渐近线 3x-4y=0 的距离为 d=|3×323+--0×442|=95.
(2)与双曲线ax22-by22=1 或ay22-bx22=1(a>0,b>0)共渐近线的双曲线方 程可设为ax22-by22=λ 或ay22-bx22=λ(λ≠0).
(3)与双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0)离心率相等的双曲线系方程可设 为ax22-by22=λ(λ>0)或ay22-bx22=λ(λ>0),这是因为由离心率不能确定焦点位 置.
[解析] 已知双曲线 C:ax22-by22=1(a>0,b>0)的离心率为 25,故有 a2+a2b2=54,所以ba22=14,解得ba=12.故双曲线 C 的渐近线方程为 y=±12x.
2.双曲线x2-4y2=1的焦点坐标是_-___2_5_,__0_ ,___2_5_,__0_ _;中心坐 标为___(_0_,0_)__;顶点坐标为____(-__1_,_0_)___,___(1_,_0_)_;实轴长为___2__,
虚轴长为__1___,渐近线方程为y=__±_12_x__,离心率为___2_5__.
[规律方法] 由双曲线的方程研究几何性质 1.把双曲线方程化为标准形式. 2.由标准方程确定焦点位置和a,b的值. 3.由c2=a2+b2求出c值,从而写出双曲线的几何性质. 提醒:把双曲线方程化为标准形式是求其几何性质的前提.
对点训练❶ (1)双曲线 2x2-y2=-8 的实轴长是( D )
A.2
做一做:1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”). (1)双曲线的离心率越大,它的开口越小.( × ) (2)双曲线的离心率的取值范围是(1,+∞).( √ ) (3)当已知双曲线的渐近线时,双曲线的标准方程就是确定的.( × ) 提示:(1)双曲线的离心率越大,它的开口越开阔. (3)具有相同的渐近线的双曲线有无数支,因此方程不能确定.
对点训练❸ 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( D )
A. 6 [解析]
B. 5
C.
6 2
D.
5 2
由题意知,过点(4,-2)的渐近线的方程为 y=-bax,
∴-2=-ba·4,∴a=2b.
方法一:设 b=k,则 a=2k,c= 5k,∴e=ac= 25kk= 25. 方法二:e2=ba22+1=14+1=54,故 e= 25.
性质 离心率
a,b,c 间的关系
ax22-by22=1(a>0,b>0) A1(-a,0),A2(a,0) __y_=__±_ba_x_______
ay22-bx22=1(a>0,b>0) A1(0,-a),A2(0,a)
____y_=__±_ab_x_____
c e=___a___,e∈(1,+∞),其中 c= a2+b2
易错警示
4.双曲线的渐近线方程为 y=±34x,则离心率为( C )
5 A.4
B.
5 2
C.53或54
D. 25或
15 3
[错解] 由双曲线的渐近线方程为 y=±34x,得ba=34,
所以 e=ac= 1+ba22=54,故选 A.
[辨析] 错误的根本原因是误以为焦点只能在x轴上,造成失解.实际 上本题应该有两种情况.
题型二
根据双曲线几何性质求其标准方程
2.求满足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)顶点间距离为 6,渐近线方程为 y=±32x; (3)与双曲线 x2-2y2=2 有公共渐近线,且过点 M(2,-2).
[分析] 分析双曲线的几何性质 → 求a,b,c → 确定讨论焦点位置
(2)方法一:当焦点在 x 轴上时,由ba=32且 a=3,得 b=92, ∴所求双曲线的标准方程为x92-8y12 =1.
4
当焦点在 y 轴上时,由ab=32且 a=3, 得 b=2. ∴所求双曲线的标准方程为y92-x42=1.
方法二:设以直线
y = ±32 x
为
渐
近
线
的
双
曲
线
的
方
程
为
x2 4
[正解] 当焦点在 x 轴上时ba=34,∴e=ac= 1+ba22=54, 当焦点在 y 轴上时,ab=34,∴e=ac= 1+ba22=53,故选 C.
课堂检测•固双基
1.双曲线x42-y2=1 的实轴长为( A )
A.4
B.2
C. 3
D.1
[解析] ∵双曲线ax22-by22=1 的实轴长为 2a,∴双曲线x42-y2=1 的实
3.若双曲线ax22-y2=1(a>0)的离心率为 2,则其实轴长为( D )
A. 3
B.2 3
C.
3 3
D.2
3 3
[解析] 由题意得 e2=1+a12,即 1+a12=4,解得 a= 33,则实轴长
为233,故选 D.
4.已知双曲线 C:ax22-by22=1(a>0,b>0)的离心率为 25,则双曲线 C 的渐近线方程为_____y_=__±_12_x____.
题型三
求双曲线的离心率
3.已知圆 C:x2+y2-10y+21=0 与双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0)的
渐近线相切,则该双曲线的离心率是( C )
A. 2
B.53
C.52
D. 5
[解析] 由双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0),可得其一条渐近线的方程为 y=bax,即 bx-ay=0,
3.2 双曲线 3.2.2 双曲线的简单几何性质 第1课时 双曲线的简单几何性质
素养目标•定方向
1.掌握双曲线的简单几何性质.(重点) 2.理解双曲线离心率的定义、取值范围和渐近线方程.(难点)
1.通过学习双曲线的简单几何性质,培养直观想象、数学运算素 养.
2.通过求解双曲线离心率、取值范围和渐近线方程培养数学运算 素养.