浙江省20届高考数学一轮 第9章 9.6 双曲线
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1、9.6 双曲线最新考纲 考情考向分析了解双曲线的定义、标准方程、几何图形及简单几何性质,了解直线与双曲线的位置关系.主要侧重双曲线的方程以及以双曲线方程为载体,研究参数 a,b,c 及与渐近线有关的问题,其中离心率和渐近线是重点.题型为选择、填空题.1.双曲线定义平面内与两个定点 F1,F 2 的距离的差的绝对值等于常数(小于|F 1F2|)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.集合 P M|MF1| MF2|2a,|F 1F2|2c ,其中 a,c 为常数且 a0,c0.(1)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
2、方程 1( a0,b0)x2a2 y2b2 1(a0,b0)y2a2 x2b2图形范围 xa 或 xa,y R xR,ya 或 ya对称性 对称轴:坐标轴 对称中心:原点顶点 A1(a,0),A 2(a,0) A1(0,a),A 2(0,a)渐近线 y xbay xab离心率 e ,e (1 ,),其中 cca a2 b2性质实虚轴 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|B 1B2|2b;a 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c2a 2b 2 (ca0,cb0)概念方法微思考1.平面内与两定点 F1
3、,F 2 的距离之差的绝对值等于常数 2a 的动点的轨迹一定为双曲线吗?为什么?提示 不一定.当 2a|F 1F2|时,动点的轨迹是两条射线;当 2a|F1F2|时,动点的轨迹不存在;当 2a0 时,动点的轨迹是线段 F1F2 的中垂线.2.方程 Ax2By 21 表示双曲线的充要条件是什么?提示 若 A0,B0,表示焦点在 y 轴上的双曲线.所以 Ax2 By21 表示双曲线的充要条件是 AB0,b0,二者没有大小要求,若 ab0,ab0,0b0 时,10 时,ca 1 (ba)2 2e (亦称等轴双曲线 ),当 0 .2 2题组一 思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打 “”或“”
4、)(1)平面内到点 F1(0,4),F 2(0,4) 距离之差的绝对值等于 8 的点的轨迹是双曲线.( )(2)方程 1( mn0)表示焦点在 x 轴上的双曲线.( )x2m y2n(3)双曲线方程 (m0,n0, 0) 的渐近线方程是 0,即 0.( )x2m2 y2n2 x2m2 y2n2 xmyn(4)等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于 .( )2(5)若双曲线 1(a0 ,b0)与 1(a0,b0)的离心率分别是 e1,e 2,则x2a2 y2b2 x2b2 y2a2 1(此条件中两条双曲线称为共轭双曲线).( )1e21 1e2题组二 教材改编2.P61T1若双曲线 1(a0,b
5、0)的焦点到其渐近线的距离等于实轴长,则该双曲线x2a2 y2b2的离心率为( )A. B.55C. D.22答案 A解析 由题意知焦点到其渐近线的距离等于实轴长,双曲线的渐近线方程为 0,即xaybbxay0,2a b.又 a2b 2c 2,5a 2c 2.bca2 b2e 2 5, e .c2a2 53.P61A 组 T3已知 ab0,椭圆 C1 的方程为 1,双曲线 C2 的方程为x2a2 y2b2 1,C 1 与 C2 的离心率之积为 ,则 C2 的渐近线方程为( )x2a2 y2b2 32A.x y0 B. xy02 2C.x2y0 D.2xy0答案 A解析 椭圆 C1 的离心率为
6、,双曲 线 C2 的离心率为 ,所以 a2 b2a a2 b2a a2 b2a a2 b2a,即 a44b 4,所以 a b,所以双曲 线 C2 的渐近线方程是 y x,即 x y0.32 2 12 24.P62A 组 T6经过点 A(4,1),且对称轴都在坐标轴上的等轴双曲线方程为_.答案 1x215 y215解析 设双曲线的方程为 1(a0),x2a2 y2a2把点 A(4,1)代入,得 a215(舍负) ,故所求方程为 1.x215 y215题组三 易错自纠5.已知方程 1 表示双曲线,且该双曲线两焦点间的距离为 4,则 n 的取值x2m2 n y23m2 n范围是( )A.(1, 3)
7、 B.(1, )3C.(0,3) D.(0, )3答案 A解析 方程 1 表示双曲线,x2m2 n y23m2 n(m 2n)(3m 2n)0,解得m 20,b0)的一条渐近线经过点(3, 4),则此双曲线的离心率为( )x2a2 y2b2A. B. C. D.73 54 43 53答案 D解析 由条件知 y x 过点(3, 4), 4,ba 3ba即 3b4a,9b 216a 2,9c 29a 216a 2,25a 29c 2, e .故选 D.537.(2018浙江省镇海中学模拟) 双曲线 C:y 2 1 的渐近线方程为_,设双曲线x24 1(a0,b0)经过点(4,1),且与双曲线 C
8、具有相同的渐近线,则该双曲线的标准x2a2 y2b2方程为_.答案 y 1x2 x212 y23解析 双曲线 y2 1 的渐近线方程为 y x;与 y2 1 具有相同的渐近线的双曲线x24 12 x24方程可设为 y2 m(m0),因为该双曲线经过点(4,1),所以 m1 2 3,即该双曲x24 424线的方程为 y2 3,即 1.x24 x212 y23题型一 双曲线的定义例 1 (1)已知定点 F1(2,0),F 2(2,0) ,N 是圆 O:x 2y 21 上任意一点,点 F1 关于点N 的对称点为 M,线段 F1M 的中垂线与直线 F2M 相交于点 P,则点 P 的轨迹是( )A.椭圆
9、 B.双曲线C.抛物线 D.圆答案 B解析 如图,连接 ON,由题意可得|ON|1,且 N 为 MF1 的中点,又 O 为 F1F2 的中点,| MF2|2.点 F1 关于点 N 的对称点为 M,线段 F1M 的中垂线与直线 F2M 相交于点 P,由垂直平分 线的性质可得|PM| PF1|,| PF2| PF1| PF2|PM|MF 2|23) D. 1( x4)x29 y216 x216 y29答案 C解析 由条件可得,圆与 x 轴的切点为 T(3,0),由相切的性质得|CA|CB|TA| TB|8263).x29 y216(2)根据下列条件,求双曲线的标准方程:虚轴长为 12,离心率为 ;
10、54焦距为 26,且经过点 M(0,12);经过两点 P(3,2 )和 Q(6 ,7).7 2解 设双曲线的标准方程为 1 或 1(a0,b0).x2a2 y2b2 y2a2 x2b2由题意知,2b12,e ,ca 54b6,c10 ,a8.双曲线的标准方程为 1 或 1.x264 y236 y264 x236双曲线经过点 M(0,12),M (0,12)为双曲线的一个顶点,故焦点在 y 轴上,且 a12.又 2c26,c13,b 2c 2a 225.双曲线的标准方程为 1.y2144 x225设双曲线方程为 mx2ny 21(mn0).Error!解得Error!双曲线的标准方程为 1.y2
11、25 x275思维升华 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:(1)c2a 2b 2;(2)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(1)一般步骤判断:根据已知条件,确定双曲线的焦点是在 x 轴上, 还 是在 y 轴上, 还是两个坐标轴都有可能;设:根据中的判断结果,设 出所需的未知数或者标准方程;列:根据题意,列出关于 a,b,c 的方程或者方程组;解:求解得到方程.(2)常见设法与双曲线 1 共渐近线的双曲线方程可设为 ( 0);x2a2 y2b2 x2a2 y2b2若双曲
12、线的渐近线方程为 y x,则双曲线方程可设为 ( 0);ba x2a2 y2b2若双曲线过两个已知点,则 双曲线方程可设为 1(mn b0)有共同焦点的双曲线方程可设为 1( b20,b0)的一条渐近线方程为 y x,且与椭圆 1x2a2 y2b2 52 x212 y23有公共焦点,则 C 的方程为( )A. 1 B. 1x28 y210 x24 y25C. 1 D. 1x25 y24 x24 y23答案 B解析 由 y x,可得 .52 ba 52由椭圆 1 的焦点为(3,0),(3,0),x212 y23可得 a2b 29.由可得 a24,b 25.所以 C 的方程为 1.故选 B.x24
13、 y25题型三 双曲线的几何性质命题点 1 与渐近线有关的问题例 3 过双曲线 1(a0,b0)的左焦点 F 作圆 O: x2y 2a 2 的两条切线,切点为x2a2 y2b2A,B,双曲线左顶点为 C,若ACB 120 ,则双曲线的渐近线方程为( )A.y x B.y x333C.y x D.y x222答案 A解析 如图所示,连接 OA,OB,设双曲线 1(a0,b0)的焦距为 2c(c0),x2a2 y2b2则 C(a,0),F( c ,0).由双曲线和圆的对称性知,点 A 与点 B 关于 x 轴对称,则ACOBCO ACB 12060.12 12因为|OA|OC|a,所以ACO 为等边
14、三角形,所以 AOC60.因为 FA 与圆 O 切于点 A,所以 OAFA,在 Rt AOF 中,AFO 90AOF9060 30,所以|OF|2| OA|,即 c2a,所以 b a,c2 a2 2a2 a2 3故双曲线 1(a0,b0)的渐近线方程为 y x,即 y x.x2a2 y2b2 ba 3命题点 2 求离心率的值(或范围 )例 4 (1)(2018丽水、衢州、湖州质检)已知 F1,F 2 分别为双曲线 1( a0,b0)的左、x2a2 y2b2右焦点,P 为双曲线右支上一点,满足PF 2F1 ,连接 PF1 交 y 轴于点 Q,若2|QF2| c,则双曲线的离心率是( )2A. B
15、.2 3C.1 D.12 3答案 C解析 设 O 为坐标原点,由题意可得, PF2x 轴,OQPF 2,所以 Q 为 PF1 的中点,易知F2(c,0),因为|QF 2| c,所以|OQ| c,又 |OQ| |PF2|,所以| PF2|2|OQ |2c,所以| PF1|2212c,根据双曲线的定义,得|PF 1| PF2|2a,即 2 c2c2a,所以 e 1.故2 2ca 12 1 2选 C.(2)(2018浙江省绍兴市适应性考试) 如图,已知双曲线 C: 1(a0,b0)的左焦点为x2a2 y2b2F,A 为虚轴的一个端点.若以 A 为圆心的圆与 C 的一条渐近线相切于点 B,且 t (t
16、R),AB BF 则该双曲线的离心率为( )A.2 B. 5C. D.1 32 1 52答案 D解析 由题图知 F(c ,0),A(0, b),渐近线方程为 y x.由已知得 A,B,F 三点共线,且baAFOB .所以点 F 到渐近线 OB 的距离为 d b,| AF| ,又由 BOF |bc|a2 b2 c2 b2OAF,得|FO |2|FB|FA|.即 c2b ,即 c4b 2(c2b 2),则 c4(c 2a 2)(2c2a 2),整理得c2 b2c43a 2c2a 40,即 e43e 210,解得 e2 .所以该双曲线的离心3 52 (e2 3 52 舍 去 )率 e ,故 选 D.
17、3 52 6 254 5 12思维升华 1.求双曲线的渐近线的方法求双曲线 1(a0,b0)或 1( a0,b0)的渐近线方程的方法是令右边的常数等x2a2 y2b2 y2a2 x2b2于 0,即令 0,得 y x;或令 0,得 y x.反之,已知 渐近线方程为x2a2 y2b2 ba y2a2 x2b2 aby x,可设双曲线方程为 (a0,b0, 0).ba x2a2 y2b22.求双曲线的离心率(1)求双曲线的离心率或其范围的方法求 a,b,c 的值,由 1 直接求 e.c2a2 a2 b2a2 b2a2列出含有 a,b,c 的齐次方程(或不等式) ,借助于 b2c 2a 2 消去 b,
18、然后转化成关于 e 的方程(或不等式) 求解.(2)双曲线的渐近线的斜率 k 与离心率 e 的关系:k .ba c2 a2a c2a2 1 e2 1跟踪训练 3 (1)已知点 F1,F 2 是双曲线 C: 1(a 0,b0)的左、右焦点,O 为坐标x2a2 y2b2原点,点 P 在双曲线 C 的右支上,且满足 |F1F2|2| OP|,| PF1|3|PF 2|,则双曲线 C 的离心率的取值范围是( )A.(1, ) B.102, )C. D.(1,102 (1,52答案 C解析 由|F 1F2|2| OP|,可得|OP|c,故 PF 1F2为直角三角形,且 PF1PF 2,则|PF1|2 |
19、PF2|2 |F1F2|2.由双曲线的定义可得|PF 1| PF2|2a,则|PF 1|2a|PF 2|,所以(|PF 2|2a) 2|PF 2|24c 2,整理得(|PF 2|a) 22c 2a 2.又|PF 1| 3|PF2|,即 2a|PF 2|3|PF 2|,可得| PF2|a,所以|PF 2|a2a,即 2c2a 24a 2,可得 c a.102由 e ,且 e1,可得 10 ,b0)的左、右焦点,过 F1 的直线 l 与双曲线的左、x2a2 y2b2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. B.4 C. D.7233 3答案 A解析 因为A
20、BF 2为等边三角形,所以不妨设|AB| BF2|AF 2|m ,因为 A 为双曲线右支上一点,所以|F 1A| F2A|F 1A|AB| F1B|2a,因为 B 为双曲线左支上一点,所以|BF 2| BF1|2a,|BF 2|4a,由ABF 260,得F 1BF2120,在F 1BF2 中,由余弦定理得 4c24a 216a 222a4 acos 120,得 c27a 2,则 e27,又 e1,所以 e .故选 A.7离心率问题离心率是椭圆、双曲线的重要几何性质,是高考重点考查的一个知识点,这类问题一般有两类:一类是根据一定的条件求离心率;另一类是根据一定的条件求离心率的取值范围,无论是哪类
21、问题,其难点都是建立关于 a,b,c 的关系式( 等式或不等式) ,并且最后要把其中的 b 用 a,c 表示,转化为关于离心率 e 的关系式,这是化解有关椭圆与双曲线的离心率问题难点的根本方法.例 1 已知椭圆 E: 1(a b0)的右焦点为 F,短轴的一个端点为 M,直线x2a2 y2b2l:3x4y0 交椭圆 E 于 A,B 两点.若| AF|BF |4,点 M 到直线 l 的距离不小于 ,则椭45圆 E 的离心率的取值范围是( )A. B.(0,32 (0,34C. D.32,1) 34,1)答案 A解析 设左焦点为 F0,连接 F0A,F0B,则四边形 AFBF0为平行四边形.|AF|
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