2023年高考数学一轮复习 第八章 平面解析几何 第6节 双曲线教案.doc
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- 2023年高考数学一轮复习 第八章 平面解析几何 第6节 双曲线教案 2023 年高 数学 一轮 复习 第八 平面 解析几何 双曲线 教案
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1、第6节双曲线考试要求1.了解双曲线的定义,几何图形和标准方程,以及它们的简单几何性质.2.通过圆锥曲线与方程的学习,进一步体会数形结合的思想.1.双曲线的定义平面内与两个定点F1,F2的距离差的绝对值等于非零常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫双曲线.这两个定点叫双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.其数学表达式:集合PM|MF1|MF2|2a,|F1F2|2c,其中a,c为常数且a0,c0.(1)若ac,则集合P为空集.2.双曲线的标准方程和几何性质标准方程1(a0,b0)1(a0,b0)图形性质范围xa或xa,yRxR,ya或ya对称性对称轴:坐标轴;对称中心:原点顶点A1(a,0
2、),A2(a,0)A1(0,a),A2(0,a)渐近线yxyx离心率e,e(1,)实虚轴线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长度|A1A2|2a;线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长度|B1B2|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c2a2b21.过双曲线的一个焦点且与实轴垂直的弦的长为.2.离心率e.3.等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于.4.若渐近线方程为yx,则双曲线方程可设为(0).5.双曲线的焦点到渐近线的距离为b.6.若P是双曲线右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则|PF1|minca,|PF2|minca.7.焦点三角形的面积:P为
3、双曲线上的点,F1,F2为双曲线的两个焦点,且F1PF2,则F1PF2的面积为.1.思考辨析(在括号内打“”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.()(2)平面内到点F1(0,4),F2(0,4)距离之差等于6的点的轨迹是双曲线.()(3)方程1(mn0)表示焦点在x轴上的双曲线.()(4)双曲线(m0,n0,0)的渐近线方程是0.()(5)若双曲线1(a0,b0)与1(a0,b0)的离心率分别是e1,e2,则1.()答案(1)(2)(3)(4)(5)解析(1)因为|MF1|MF2|8|F1F2|,表示的轨迹为两条射线.(2)由双曲线的
4、定义知,应为双曲线的一支,而非双曲线的全部.(3)当m0,n0时表示焦点在x轴上的双曲线,而m0,n0时则表示焦点在y轴上的双曲线.2.(易错题)若方程1所表示的曲线为C,则下面四个命题中错误的是()A.若C为椭圆,则1t3B.若C为双曲线,则t3或t1C.曲线C可能是圆D.若C为椭圆,且长轴在y轴上,则1t2答案AD解析若t3,则方程可变形为1,它表示焦点在y轴上的双曲线;若t1,则方程可变形为1,它表示焦点在x轴上的双曲线;若2t3,则03tt1,故方程1表示焦点在y轴上的椭圆;若1t2,则0t13t,故方程1表示焦点在x轴上的椭圆;若t2,则方程1,即为x2y21,它表示圆,综上,选AD
5、.3.(2021全国甲卷)已知F1,F2是双曲线C的两个焦点,P为C上一点,且F1PF260,|PF1|3|PF2|,则C的离心率为()A. B. C. D.答案A解析设|PF2|m,|PF1|3m,则|F1F2|m,所以C的离心率e.4.(2021全国乙卷)已知双曲线C:y21(m0)的一条渐近线为xmy0,则C的焦距为_.答案4解析双曲线y21(m0)的渐近线为yx,即xy0,又双曲线的一条渐近线为xmy0,即xy0,对比两式可得,m3.设双曲线的实半轴长为a,虚半轴长为b,半焦距为c,则有a2m3,b21,所以双曲线的焦距2c24.5.(易错题)双曲线1上一点P到焦点F1(5,0)的距离
6、为7,则点P到焦点F2(5,0)的距离为_.答案13解析在双曲线1中,a3,由题意得|PF1|7,由双曲线的定义可得|PF1|PF2|2a6,即|7|PF2|6,解得|PF2|13或|PF2|1,又|PF2|ca2,所以|PF2|13.6.(2020北京卷)已知双曲线C:1,则C的右焦点的坐标为_;C的焦点到其渐近线的距离是_.答案(3,0)解析由1,得c2a2b29,解得c3,又焦点在x轴上,所以双曲线C的右焦点坐标为(3,0).双曲线的一条渐近线方程为yx,即xy0,所以焦点(3,0)到渐近线的距离为d.考点一双曲线的定义及应用例1 (1)(2022滨州质检)4表示的曲线方程为()A.1(
7、x2)B.1(x2)C.1(y2)D.1(y2)答案C解析的几何意义为点M(x,y)到点F1(0,3)的距离,的几何意义为点M(x,y)到点F2(0,3)的距离,则4表示点M(x,y)到点F1(0,3)的距离与到点F2(0,3)的距离的差为4,且4|F1F2|,所以点M的轨迹是以F1,F2为焦点的双曲线的下支,且该双曲线的实半轴长a2,半焦距c3,所以b2c2a25,则4表示的曲线方程为1(y2).(2)已知F1,F2为双曲线C:x2y22的左、右焦点,点P在C上,F1PF260,则F1PF2的面积为_.答案2解析不妨设点P在双曲线的右支上,则|PF1|PF2|2a2,在F1PF2中,由余弦定
8、理,得cosF1PF2,|PF1|PF2|8,SF1PF2|PF1|PF2|sin 602.感悟提升在“焦点三角形”中,常利用正弦定理、余弦定理,结合|PF1|PF2|2a,运用平方的方法,建立与|PF1|PF2|的联系.训练1 (1)已知圆C1:(x3)2y21和圆C2:(x3)2y29,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_.答案x21(x1)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
9、,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a1,c3,则b28.故点M的轨迹方程为x21(x1).(2)(2022广州模拟)过双曲线x21的左焦点F1作一条直线l交双曲线左支于P,Q两点,若|PQ|10,F2是双曲线的右焦点,则PF2Q的周长是_.答案24解析由题意,得|PF2|PF1|2,|QF2|QF1|2.|PF1|QF1|PQ|10,|PF2|QF2|104,|PF2|QF2|14.PF2Q的周长是|PF2|QF2|PQ|141024.考点二双曲线的标准方程1.与椭圆y2
10、1共焦点且过点P(2,1)的双曲线标准方程是_.答案y21解析法一椭圆y21的焦点坐标是(,0).设双曲线标准方程为1(a0,b0),因为双曲线过点P(2,1),所以1,又a2b23,解得a22,b21,所以所求双曲线的标准方程是y21.法二设所求双曲线标准方程为1(10,b0)的渐近线方程为yx,且其右焦点为(5,0),则双曲线C的标准方程为_.答案1解析由题意得,c2a2b225,所以a4,b3,所以所求双曲线的标准方程为1.3.经过点P(3,2),Q(6,7)的双曲线的标准方程为_.答案1解析设双曲线方程为mx2ny21(mn0),即1,则有425,解得5,所以所求双曲线的标准方程为1.
11、感悟提升1.用待定系数法求双曲线的标准方程时,先确定焦点在x轴还是y轴上,设出标准方程,再由条件确定a2,b2的值,即“先定型,再定量”,如果焦点的位置不好确定,可将双曲线的方程设为(0)或mx2ny21(mn0),再根据条件求解.2.与双曲线1有相同渐近线时可设所求双曲线方程为(0).考点三双曲线的简单几何性质角度1求双曲线的渐近线例2 (1)(2022杭州模拟)设F1,F2是双曲线C:1(a0,b0)的左、右焦点,P是双曲线C右支上一点,若|PF1|PF2|4a,且F1PF260,则双曲线C的渐近线方程是()A.xy0 B.2xy0C.x2y0 D.2xy0答案C解析F1,F2是双曲线的左
12、、右焦点,点P在双曲线右支上,由双曲线的定义可得|PF1|PF2|2a,又知|PF1|PF2|4a,|PF1|3a,|PF2|a.在PF1F2中,由余弦定理的推论可得cos 60,即,3a210a24c2,即4c27a2,又知b2a2c2,双曲线C的渐近线方程为yx,即x2y0.(2)设双曲线1(a0,b0)的右焦点是F,左、右顶点分别是A1,A2,过F作A1A2的垂线与双曲线交于B,C两点,若A1BA2C,则该双曲线的渐近线的斜率为()A. B. C.1 D.答案C解析不妨令B在x轴上方,因为BC过右焦点F(c,0),且垂直于x轴,所以可求得B,C两点的坐标分别为,又A1,A2的坐标分别为(
13、a,0),(a,0),所以,因为A1BA2C,所以0,即(ca) (ca)0,即c2a20,所以b20,故1,即1,又双曲线的渐近线的斜率为,故该双曲线的渐近线的斜率为1.角度2求双曲线的离心率例3 (1)设F为双曲线C:1(a0,b0)的右焦点,O为坐标原点,以OF为直径的圆与圆x2y2a2交于P,Q两点.若|PQ|OF|,则C的离心率为()A. B. C.2 D.答案A解析设双曲线C:1(a0,b0)的右焦点F的坐标为(c,0).则c,如图所示,由圆的对称性及条件|PQ|OF|可知,PQ是以OF为直径的圆的直径,且PQOF.设垂足为M,连接OP,则|OP|a,|OM|MP|.在RtOPM中
14、,|OM|2|MP|2|OP|2得a2,故,即e.(2)(2019全国卷)已知双曲线C:1(a0,b0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点.若,0,则C的离心率为_.答案2解析因为0,所以F1BF2B,如图.所以|OF1|OB|,所以BF1OF1BO,所以BOF22BF1O.因为,所以点A为F1B的中点,又点O为F1F2的中点,所以OABF2,所以F1BOA,因为直线OA,OB为双曲线C的两条渐近线,所以tanBF1O,tanBOF2.因为tanBOF2tan(2BF1O),所以,所以b23a2,所以c2a23a2,即2ac,所以双曲线的离心率e2.(
15、3)(2022石家庄模拟)已知点F是双曲线1(a0,b0)的左焦点,点E是该双曲线的右顶点,过F且垂直于x轴的直线与双曲线交于A,B两点,若ABE是锐角三角形,则该双曲线的离心率e的取值范围是()A.(1,) B.(1,2)C.(1,1) D.(2,1)答案B解析由题意易知点F的坐标为(c,0),A,B,E(a,0),因为ABE是锐角三角形,所以0,即0,整理得3e22ee4,e(e33e31)0,e(e1)2(e2)0,解得e(0,2),又e1,e(1,2).感悟提升1.求双曲线离心率或其取值范围的方法:(1)直接求出a,c的值,利用离心率公式直接求解.(2)列出含有a,b,c的齐次方程(或
16、不等式),借助于b2a2c2消去b,转化为含有e的方程(或不等式)求解.2.双曲线1(a0,b0)的渐近线可由0即得两渐近线方程0.训练2 (1)已知抛物线y24x的焦点为F,准线为l.若l与双曲线1(a0,b0)的两条渐近线分别交于点A和点B,且|AB|4|OF|(O为原点),则双曲线的离心率为()A. B. C.2 D.答案D解析由题意,可得F(1,0),直线l的方程为x1,双曲线的渐近线方程为yx.将x1代入yx,得y,所以点A,B的纵坐标的绝对值均为.由|AB|4|OF|可得4,即b2a,b24a2,故双曲线的离心率e.(2)已知双曲线C:1(a0,b0)的左、右焦点分别为F1,F2,
17、一条渐近线为l,过点F2且与l平行的直线交双曲线C于点M,若|MF1|2|MF2|,则双曲线C的离心率为()A. B. C. D.答案C解析不妨设渐近线l的方程为yx,则点M在第四象限,由双曲线的定义知|MF1|MF2|2a,又|MF1|2|MF2|,所以|MF1|4a,|MF2|2a.设过点F2且与l平行的直线的倾斜角为,则tan ,所以cos ,所以cosF1F2M.在F1F2M中,由余弦定理cosF1F2M,得,整理得c25a2,即ca,所以e.考点四双曲线几何性质的综合应用例4 (1)已知M(x0,y0)是双曲线C:y21上的一点,F1,F2是C的两个焦点,若0,则y0的取值范围是()
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