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双曲线

 

一、一周知识概述

  本周学习了双曲线的两种定义,推导了双曲线两种标准方程,并要求能用待定系数法求双曲线的标准方程.在数学思想和研究方法上与学习椭圆时类似,所以学习中可与椭圆的相关知识进行对比,注意它们的联系和区别.接下来学习了利用双曲线的标准方程,研究双曲线的几何性质及性质的应用,最后又学习了应用这些知识解决有关双曲线的综合问题.学习这些内容的时候,通过类比椭圆几何性质的研究方法,可以自主探究双曲线的范围、对称性、顶点、离心率等几何性质,提高类比分析归纳的能力.

二、重、难点知识讲解

1、双曲线的定义(第一定义)

  平面上,到两定点F1、F2的距离之差的绝对值为一常数2a(2a<|F1F2|)的点M的轨迹为一双曲线.

  注意:

  (1)“在平面上”说明双曲线亦是平面曲线.

  (2)常数2a应满足“小于|F1F2|=2c”的时候,轨迹才是双曲线;

  当2a=2c时,M点轨迹为两条射线;

  当2a>2c时,M点不存在.

  (3)要注意是差的绝对值,否则只是双曲线的一支;

  (4)由定义可得双曲线上所有点的性质,即||MF1|-|MF2||=2a.

  要学会运用此性质.

例1、若椭圆(m>n>0)和双曲线(s、t>0)有相同的焦点F1和F2,而P是这两条曲线的一个交点,则|PF1|·|PF2|的值为多少?

[解析]

2、双曲线的标准方程(中心在原点、焦点在坐标轴上的双曲线的方程)

  如果双曲线的焦点在x轴上,标准方程为(a>0,b>0)

  如果双曲线的焦点在y轴上,标准方程为(a>0,b>0).

  双曲线标准方程中a>0,b>0,但a不一定大于b.如果x2的系数是正的,那么焦点在x轴上,如果y2的系数是正的,那么焦点在y轴上,有别于椭圆通过比较分母的大小来判定焦点的位置.要学会利用题设条件求a、b并判断焦点所在的坐标轴求双曲线方程,或用待定系数法确定双曲线方程;另外,在方程Ax2+By2=C中,只要AB<0,且C≠0,方程表示双曲线方程.

例2、求适合下列条件的双曲线的标准方程.

  (1)c=,经过点(5,-2),焦点在x轴上;

  (2)a=2,且与双曲线有公共焦点;

  (3)焦点在x轴上的双曲线过点P(4,-3),且(0,5)与两焦点的连线互相垂直.

[解析]

3、双曲线的几何性质

  (1)双曲线的几何性质包括:范围、对称轴、对称中心及其实轴与虚轴的概念、焦距与焦点坐标、离心率、准线、渐近线方程等.

  关于双曲线渐近线方程的记忆,只须将双曲线标准方程中的1改为0即可.如双曲线的渐近线方程为,即,这两条直线恰是边长2a、2b的矩形的两条对角线所在的直线.当双曲线的两支向外延伸时,与这两条直线无限接近,但永不相交.

  渐近线是双曲线特有的性质,理解渐近线的渐近性,可以理解为:,当x无限增大时,无限接近于0,所以y无限趋近于

  (2)等轴双曲线x2-y2=±a2的渐近线方程是y=±x,离心率

  (3)离心率的求解注意运用几何性质,将相关线段关系转化为a、b、c的齐次等式.

  (4)与双曲线有相同渐近线的方程是

4、要掌握双曲线的第二定义:

  在平面上到一定点F的距离与到一定直线距离之比为一个大于1的常数e的点的轨迹.即.教材例5即是应用双曲线的第二定义

几何性质见下表:

标准方程

(a>0,b>0)

(a>0,b>0)

图形

范围

|x|≥a,y∈R

|y|≥a,x∈R

对称性

对称轴:x轴、y轴,对称中心:原点

离心率

顶点

(-a,0)(a,0)

(0,-a),(0,a)

焦点

(-c,0)(c,0)

(0,-c)(0,c)

准线

渐近线

例3、经过双曲线的右焦点F2作倾斜角为30°的弦AB,

(1)求|AB|.

(2)F1是双曲线的左焦点,求△F1AB的周长.

[解析]

例4、已知双曲线的右焦点F,点A(9,2),试在这个双曲线上求一点M,使|MA|+|MF|的值最小,并求出这个最小值.

[解析]

4、直线与双曲线的位置关系

  (1)一次方程与二次方程所表示的是直线与曲线的位置关系,一般处理方法均是将一次方程代入二次方程考查解的个数,但这里直线方程代入双曲线方程后当二次项为零时,即是直线与渐近线平行时,有一个交点,然后讨论△与零的大小判断解的个数.

  直线与圆锥曲线相交的弦长问题

  (2)直线l︰y=kx+b,与二次曲线C︰(x, y)=0交于A、B两点,由得:ax2+bx+c=0 (a≠0),则.

  (3)利用“点差法”来解决中点弦问题,其基本思路是设点(即设出弦的端点坐标)——代入(即将端点代入曲线方程)——作差(即两式相减)——得出中点坐标与斜率的关系。

  (4)圆锥曲线中的对称问题

  对于曲线上点关于直线的对称问题处理时要抓住三点:

  (1)对称点的连线垂直于对称轴(垂直);

  (2)对称点的连线段的中点在对称轴上(平分);

  (3)对称点所在直线与曲线相交(△>0)。

例5、当k为任值时,直线y=kx-1与双曲线①没有公共点;②有两个公共点;③只有一个公共点.

[解析]

例6、已知双曲线方程3x2-y2=3.

  (1)求以定点A(2,1)为中点的弦所在直线方程;

  (2)以定点B(1,1)为中点的弦存在吗?若存在,求出其所在直线方程;若不存在,请说明理由.

[解析]

5、有关双曲线的综合应用问题

  涉及到双曲线综合题,同学们要注意定义、几何性质以及函数,不等式等知识的综合运用.

例7、已知双曲线 =1 的左、右焦点分别为F1、F2,左准线为,能否在双曲线的左支上求一点 P, 使| PF1| 是P到L的距离 d与| PF2| 的等比中项? 若能成等比中项,求出点P的坐标;若不能,请说明理由.

[解析]

例8、已知梯形ABCD中,|AB|=2|CD|,AB∥CD,点E分有向线段所成的比为,双曲线过C、D、E三点,且以A、B为焦点,求双曲线的离心率.

[解析]

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