高中数学高考55第九章 平面解析几何 9 6 双曲线课件PPT
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基础知识 自主学习
题型分类 深度剖析
平面内与两个定点F1,F2的_________________等于常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做_____________,两焦点间的距离叫做______________.集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.(1)当_________时,P点的轨迹是双曲线;(2)当_________时,P点的轨迹是两条射线;(3)当________时,P点不存在.
ZHISHISHULI
2.双曲线的标准方程和几何性质
x≥a或x≤-a,y∈R
x∈R,y≤-a或y≥a
1.平面内与两定点F1,F2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=|F1F2|时,动点的轨迹是两条射线;当2a>|F1F2|时,动点的轨迹不存在;当2a=0时,动点的轨迹是线段F1F2的中垂线.
2.方程Ax2+By2=1表示双曲线的充要条件是什么?
提示 若A>0,B<0,表示焦点在x轴上的双曲线;若A<0,B>0,表示焦点在y轴上的双曲线.所以Ax2+By2=1表示双曲线的充要条件是AB<0.
3.与椭圆标准方程相比较,双曲线标准方程中,a,b只限制a>0,b>0,二者没有大小要求,若a>b>0,a=b>0,01.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)平面内到点F1(0,4),F2(0,-4)距离之差的绝对值等于8的点的轨迹是双曲线.( )
4.[P54A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_________.
把点A(4,1)代入,得a2=15(舍负),
∴(m2+n)·(3m2-n)>0,解得-m2
例1 (1)已知定点F1(-2,0),F2(2,0),N是圆O:x2+y2=1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 B.双曲线 C.抛物线 D.圆
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||=|MF2|=2<|F1F2|,∴由双曲线的定义可得,点P的轨迹是以F1,F2为焦点的双曲线.
(2)已知F1,F2为双曲线C:x2-y2=2的左、右焦点,点P在C上,|PF1|=2|PF2|,则cs∠F1PF2=___.
解析 ∵由双曲线的定义有
1.本例(2)中,若将条件“|PF1|=2|PF2|”改为“∠F1PF2=60°”,则△F1PF2的面积是多少?
解 不妨设点P在双曲线的右支上,
在△F1PF2中,由余弦定理,得
∴|PF1|·|PF2|=8,
2.本例(2)中,若将条件“|PF1|=2|PF2|”改为“ ”,则△F1PF2的面积是多少?
∴在△F1PF2中,有|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,即|PF1|2+|PF2|2=16,∴|PF1|·|PF2|=4,
(1)利用双曲线的定义判定平面内动点与两定点的轨迹是否为双曲线,进而根据要求可求出双曲线方程.(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,建立与|PF1|·|PF2|的联系.
跟踪训练1 设双曲线x2- =1的左、右焦点分别为F1,F2,若点P在双曲线上,且△F1PF2为锐角三角形,则|PF1|+|PF2|的取值范围是________.
设|PF2|=m,则|PF1|=m+2a=m+2,由于△PF1F2为锐角三角形,
题型二 双曲线的标准方程
例2 (1)(2018·大连调研)已知圆C1:(x+3)2+y2=1和圆C2:(x-3)2+y2=9,动圆M同时与圆C1及圆C2相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为________________.
解析 如图所示,设动圆M与圆C1及圆C2分别外切于A和B.
根据两圆外切的条件,得|MC1|-|AC1|=|MA|,|MC2|-|BC2|=|MB|,因为|MA|=|MB|,所以|MC1|-|AC1|=|MC2|-|BC2|,即|MC2|-|MC1|=|BC2|-|AC1|=2,所以点M到两定点C2,C1的距离的差是常数且小于|C1C2|=6.
又根据双曲线的定义,得动点M的轨迹为双曲线的左支(点M与C2的距离大,与C1的距离小),其中a=1,c=3,则b2=8.
(2)根据下列条件,求双曲线的标准方程:
解 设双曲线的标准方程为
∴b=6,c=10,a=8.
②焦距为26,且经过点M(0,12);
解 ∵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a=12.又2c=26,∴c=13,∴b2=c2-a2=25.
解 设双曲线方程为mx2-ny2=1(mn>0).
求双曲线标准方程的方法(1)定义法(2)待定系数法①当双曲线焦点位置不确定时,设为Ax2+By2=1(AB<0).
跟踪训练2 (1)(2018·沈阳调研)设椭圆C1的离心率为 ,焦点在x轴上且长轴长为26,若曲线C2上的点到椭圆C1的两个焦点的距离的差的绝对值等于8,则曲线C2的标准方程为_________.
解析 由题意知椭圆C1的焦点坐标为F1(-5,0),F2(5,0),设曲线C2上的一点P,则||PF1|-|PF2||=8.由双曲线的定义知,a=4,b=3.
可得a2+b2=9. ②由①②可得a2=4,b2=5.
题型三 双曲线的几何性质
命题点1 与渐近线有关的问题
解析 由题意,不妨设|PF1|>|PF2|,则根据双曲线的定义得,|PF1|-|PF2|=2a,又|PF1|+|PF2|=6a,解得|PF1|=4a,|PF2|=2a.在△PF1F2中,|F1F2|=2c,而c>a,所以有|PF2|<|F1F2|,所以∠PF1F2=30°,
命题点2 求离心率的值(或范围)
例4 已知直线l为双曲线: =1(a>0,b>0)的一条渐近线,直线l与圆(x-c)2+y2=a2(其中c2=a2+b2,c>0)相交于A,B两点,若|AB|=a,则双曲线C的离心率为________.
解析 由题意可知双曲线的渐近线方程为bx±ay=0,圆(x-c)2+y2=a2的圆心为(c,0),半径为a.
(1)求双曲线的渐近线的方法
(2)求双曲线的离心率
(ⅱ)列出含有a,b,c的齐次方程(或不等式),借助于b2=c2-a2消去b,然后转化成关于e的方程(或不等式)求解.
解析 因为△ABF2为等边三角形,所以不妨设|AB|=|BF2|=|AF2|=m,因为A为双曲线右支上一点,所以|F1A|-|F2A|=|F1A|-|AB|=|F1B|=2a,因为B为双曲线左支上一点,所以|BF2|-|BF1|=2a,|BF2|=4a,由∠ABF2=60°,得∠F1BF2=120°,在△F1BF2中,由余弦定理得4c2=4a2+16a2-2·2a·4a·cs 120°,
离心率是椭圆与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.
GAOPINXIAOKAODIAN
解析 设左焦点为F0,连接F0A,F0B,则四边形AFBF0为平行四边形.∵|AF|+|BF|=4,∴|AF|+|AF0|=4,∴a=2.
例2 已知F1,F2为双曲线的焦点,过F2作垂直于实轴的直线交双曲线于A,B两点,BF1交y轴于点C,若AC⊥BF1,则双曲线的离心率为
又b2=c2-a2,可得3c4-10c2a2+3a4=0,
解析 根据双曲线的渐近线方程知,
解析 因为双曲线C的右焦点F到渐近线的距离|FA|=b,|OA|=a,所以ab=2,
即b2=4a2,解得a2=1,b2=4,
4.(2018·金华模拟)已知F1,F2为双曲线C:x2-y2=1的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则|PF1|·|PF2|等于A.2 B.4 C.6 D.8
在△PF1F2中,由余弦定理,得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cs 60°=|PF1|2+|PF2|2-|PF1|·|PF2|=(|PF1|-|PF2|)2+|PF1|·|PF2|解得|PF1|·|PF2|=4.故选B.
A.3 B.2 C.-3 D.-2
解析 由题意及正弦定理得
∴|PF1|=2|PF2|,由双曲线的定义知|PF1|-|PF2|=2,∴|PF1|=4,|PF2|=2,又|F1F2|=4,由余弦定理可知
由题意可知△APF的周长l为|PA|+|PF|+|AF|,而|PF|=2a+|PF0|,
当且仅当A,F0,P三点共线时取得“=”,故选B.
A.32 B.16 C.84 D.4
所以双曲线C的实轴长为16.故选B.
由双曲线C1的一条渐近线与圆C2有两个不同的交点,
10.已知F1,F2分别是双曲线x2- =1(b>0)的左、右焦点,A是双曲线上在第一象限内的点,若|AF2|=2且∠F1AF2=45°,延长AF2交双曲线的右支于点B,则△F1AB的面积等于___.
解析 由题意知a=1,由双曲线定义知|AF1|-|AF2|=2a=2,|BF1|-|BF2|=2a=2,∴|AF1|=2+|AF2|=4,|BF1|=2+|BF2|.由题意知|AB|=|AF2|+|BF2|=2+|BF2|,∴|BA|=|BF1|,∵△BAF1为等腰三角形,∵∠F1AF2=45°,∴∠ABF1=90°,∴△BAF1为等腰直角三角形.
12.(2018·福建六校联考)已知双曲线C: =1(a>0,b>0)的右焦点为F,左顶点为A,以F为圆心,FA为半径的圆交C的右支于P,Q两点,△APQ的一个内角为60°,则双曲线C的离心率为___.
解析 设左焦点为F1,由于双曲线和圆都关于x轴对称,又△APQ的一个内角为60°,∴∠PAF=30°,∠PFA=120°,|AF|=|PF|=c+a,∴|PF1|=3a+c,在△PFF1中,由余弦定理得,|PF1|2=|PF|2+|F1F|2-2|PF||F1F|cs∠F1FP,
因为点P在双曲线C上,
解析 如图所示,由双曲线定义可知|AF2|-|AF1|=2a.又|AF1|=2a,所以|AF2|=4a,
由双曲线定义可知|BF1|-|BF2|=2a,所以|BF1|=2a+|BF2|,又知|BF1|=2a+|BA|,所以|BA|=|BF2|.
15.已知双曲线E: =1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,|F1F2|=8,P是E右支上的一点,PF1与y轴交于点A,△PAF2的内切圆与边AF2的切点为Q.若|AQ|= ,则E的离心率是
解析 如图所示,设PF1,PF2分别与△PAF2的内切圆切于M,N,依题意,有|MA|=|AQ|,|NP|=|MP|,|NF2|=|QF2|,
16.已知双曲线 =1 (a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在双曲线的右支上,且|PF1|=6|PF2|,则此双曲线的离心率e的最大值为__.
解析 由定义,知|PF1|-|PF2|=2a.
当P,F1,F2三点不共线时,在△PF1F2中,由余弦定理,
当P,F1,F2三点共线时,
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