3.2.1 双曲线的标准方程 (七大题型)(解析版).docx
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- 3.2.1 双曲线的标准方程 七大题型解析版 3.2 双曲线 标准 方程 七大 题型 解析
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1、3.2.1 双曲线的标准方程 课程标准学习目标(1)能从几何情境中认识双曲线的几何特征,说出双曲线的定义,发展直观想象素养(2)能类比椭圆标准方程的建立过程,推导出双曲线的标准方程,并能用于解决简单的问题,进一步体会建立曲线的方程的方法,发展直观想象、数学运算素养(1)了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程.(2)掌握双曲线的标准方程及其求法.(3)能利用双曲线的定义和标准方程解决一些实际应用问题知识点01 双曲线的定义在平面内,到两个定点、的距离之差的绝对值等于常数(大于0且)的动点的轨迹叫作双曲线这两个定点、叫双曲线的焦点,两焦点的距离叫作双曲线的焦距知识点诠释:1、双曲线的定义中
2、,常数应当满足的约束条件:,这可以借助于三角形中边的相关性质“两边之差小于第三边”来理解;2、若去掉定义中的“绝对值”,常数满足约束条件:(),则动点轨迹仅表示双曲线中靠焦点的一支;若(),则动点轨迹仅表示双曲线中靠焦点的一支;3、若常数满足约束条件:,则动点轨迹是以F1、F2为端点的两条射线(包括端点);4、若常数满足约束条件:,则动点轨迹不存在;5、若常数,则动点轨迹为线段F1F2的垂直平分线【即学即练1】(2023全国高三专题练习)已知动点满足,则动点的轨迹是()A射线B直线C椭圆D双曲线的一支【答案】A【解析】设,由题意知动点M满足|,故动点M的轨迹是射线.故选:A.知识点02 双曲线
3、的标准方程标准方程的推导:如何建立双曲线的方程?根据求曲线方程的一般步骤,可分:(1)建系设点;(2)点的集合;(3)代数方程;(4)化简方程等步骤(1)建系设点取过焦点、的直线为x轴,线段的垂直平分线为y轴(2)建立直角坐标系设为双曲线上任意一点,双曲线的焦距是(),那么F1、F2的坐标分别是、又设点M与、的距离的差的绝对值等于常数(2)点的集合由定义可知,双曲线就是集合:(3)代数方程,(4)化简方程将这个方程移项,两边平方得:化简得:两边再平方,整理得:(以上推导完全可以仿照椭圆方程的推导)由双曲线定义,即ca,所以设,代入上式得:即,其中这就是双曲线的标准方程双曲线的标准方程:1、当焦
4、点在轴上时,双曲线的标准方程:,其中;2、当焦点在轴上时,双曲线的标准方程:,其中椭圆、双曲线的区别和联系:椭圆双曲线根据根据,(ab0),(a0,b0,a不一定大于b)(a最大)(c最大)标准方程统一为:方程(A、B、C均不为零)表示双曲线的条件方程可化为,即,所以只有A、B异号,方程表示双曲线当,时,双曲线的焦点在x轴上;当,时,双曲线的焦点在y轴上知识点诠释:1、当且仅当双曲线的对称中心在坐标原点,对称轴是坐标轴,双曲线的方程才是标准方程形式此时,双曲线的焦点在坐标轴上2、双曲线标准方程中,a、b、c三个量的大小与坐标系无关,是由双曲线本身所确定的,分别表示双曲线的实半轴长、虚半轴长和半
5、焦距长,均为正数,且三个量的大小关系为:,且3、双曲线的焦点总在实轴上,因此已知标准方程,判断焦点位置的方法是:看、的系数,如果项的系数是正的,那么焦点在x轴上;如果项的系数是正的,那么焦点在y轴上4、对于双曲线,不一定大于b,因此不能像椭圆那样通过比较分母的大小来判定焦点在哪一条坐标轴上【即学即练2】(2023全国高二专题练习)若双曲线与双曲线有相同的焦距,且过点,则双曲线的标准方程为()ABC或D或【答案】C【解析】因为和有相同的焦距,又双曲线的焦距为,所以双曲线的焦距,又过点,当的焦点在x轴上,设双曲线的方程为,若将点代入,得,又,联立两式得,所以双曲线的标准方程为.当的焦点在y轴上,设
6、双曲线的方程为,将点代入,得,又,联立两式得,所以双曲线的标准方程为,综上所述,双曲线的标准方程为或.故选:C.知识点03 求双曲线的标准方程待定系数法:由题目条件确定焦点的位置,从而确定方程的类型,设出标准方程,再由条件确定方程中的参数、的值其主要步骤是“先定型,再定量”;定义法:由题目条件判断出动点的轨迹是什么图形,然后再根据定义确定方程知识点诠释:若定义中“差的绝对值”中的绝对值去掉,点的集合成为双曲线的一支,先确定方程类型,再确定参数a、b,即先定型,再定量若两种类型都有可能,则需分类讨论【即学即练3】(2023广东东莞高三校联考阶段练习)已知双曲线,四点、中恰有三点在上,则双曲线的标
7、准方程为 【答案】【解析】因为点、关于原点对称,且双曲线也关于原点对称,故点、都在双曲线上,对于点,所以,即点不在双曲线上,所以,点、都在双曲线上,所以,解得,因此,双曲线的标准方程为.故答案为:.题型一:双曲线的定义例1(2023全国高三专题练习)已知点,则在平面内满足下列条件的动点P的轨迹为双曲线的是()ABCD【答案】B【解析】由于,因此满足,的动点P的轨迹均不是双曲线,满足的动点P的轨迹是双曲线的右支,而满足的动点P的轨迹才是双曲线故选:B例2(2023全国高三专题练习)如果双曲线上一点到它的右焦点的距离是,那么点到它的左焦点的距离是()ABC或D不确定【答案】C【解析】设双曲线的左、
8、右焦点为,则;则,由双曲线定义可得,即,所以或,由于,故点到它的左焦点的距离是或,故选:C例3(2023全国高二期中)若点在双曲线上,双曲线的焦点为,且,则等于()A2B4C8D12【答案】B【解析】双曲线中,得,则,由双曲线的定义可得,因为,所以,解得,故选:B变式1(2023全国高二专题练习)平面内到两个定点的距离之差的绝对值等于的点的轨迹是()A双曲线B两条射线C一条线段D一条直线【答案】B【解析】如图:设动点为,到两个定点的距离之差的绝对值为,则若在线段(不包含两端点)上,有;若在直线外,有;若在线段的延长线上或线段的反向延长线上(均包含两端点),则有.故选:B变式2(2023全国高二
9、专题练习)设,是双曲线C:的左、右焦点,过的直线与C的右支交于P,Q两点,则()A5B6C8D12【答案】C【解析】双曲线C:,则,由双曲线的定义知:,所以.故选:C.题型二:双曲线的标准方程例4(2023全国高二期中)求适合下列条件的圆锥曲线的标准方程:(1),焦点是,的双曲线;(2)离心率为,短轴长为6的椭圆.【解析】(1)由题意设双曲线方程为,由焦点坐标可知,又,故,所以双曲线的方程为.(2)当焦点在轴时,设椭圆方程为,由题可得,解得,所以椭圆方程为;当焦点在轴时,设椭圆方程为,由题可得,解得,所以椭圆方程为;所以,所求椭圆方程为或.例5(2023新疆喀什高一校考期末)求适合下列条件的圆
10、锥曲线的标准方程(1)中心在原点,实轴在轴上,一个焦点坐标为的等轴双曲线;(2)椭圆的中心在原点,焦点在轴上,焦距为,且它的一个顶点坐标为【解析】(1)设等轴双曲线的标准方程为,则,可得,因此,所求双曲线的标准方程为.(2)设椭圆的标准方程为,则,因此,所求椭圆的标准方程为.例6(2023高二课时练习)双曲线经过两点,则双曲线的标准方程是 【答案】【解析】设双曲线的方程为,由题意可得:,解得,所以双曲线的标准方程是.故答案为:.变式3(2023内蒙古呼伦贝尔高二海拉尔第一中学校考期末)设椭圆的离心率为,焦点在轴上且长轴长为26,若曲线上的点到椭圆的两个焦点的距离的差的绝对值等于8,则曲线的标准
11、方程为()ABCD【答案】A【解析】在椭圆中,由题知,解得,所以椭圆的焦点为,因为曲线上的点到,的距离的差的绝对值等于8,且,所以曲线是以,为焦点,实轴长为8的双曲线,所以曲线的虚半轴长为,故的标准方程为:.故选:A.变式4(2023全国高二专题练习)已知等轴双曲线经过点,则的标准方程为()ABCD【答案】A【解析】设双曲线的方程为(),代入点,得,故所求双曲线的方程为,其标准方程为故选:A题型三:双曲线方程的充要条件例7(2023高二单元测试)方程表示的曲线,下列说法错误的是()A当时,表示两条直线B当,表示焦点在x轴上的椭圆C当时,表示圆D当时,表示焦点在x轴上的双曲线【答案】B【解析】对
12、于A:当时,方程为,表示与两条直线,则A说法正确;对于B:化为,当时,则,则表示焦点在轴上的椭圆,故B说法错误;对于C:当时,方程为,表示圆心为原点,半径为1的圆,则C说法正确;对于D:化为,当时,则,则表示焦点在x轴上的双曲线,故D说法正确;故选:B.例8(2023全国高二专题练习)对于常数a,b,“”是“方程对应的曲线是双曲线”的()A充分不必要条件B必要不充分条件C充要条件D既不充分也不必要条件【答案】C【解析】可整理成,当,则且或且,此时方程即表示的曲线为双曲线,则充分性成立;若方程表示的曲线为双曲线,则即,则必要性成立,故选:C例9(2023全国高二专题练习)设,则“方程表示双曲线”
13、的必要不充分条件为()ABCD【答案】B【解析】由,方程表示双曲线,则,所以,根据选项,“方程表示双曲线”的必要不充分条件为B.故选:B.变式5(2023全国高二专题练习)“”是“为双曲线”的()A充分不必要条件B必要不充分条件C充要条件D既不充分也不必要条件【答案】C【解析】因为方程表示双曲线,所以,又当时,方程表示双曲线,因此“”是“方程表示双曲线”的充要条件.故选:C变式6(2023全国高二专题练习)当时,方程所表示的曲线是()A焦点在轴的椭圆B焦点在轴的双曲线C焦点在轴的椭圆D焦点在轴的双曲线【答案】D【解析】当ab0时,方程化简得,方程表示双曲线焦点坐标在y轴上;故选:D题型四:椭圆
14、中焦点三角形的周长与面积及其他问题例10(2023高二课时练习)设点P在双曲线上,为双曲线的两个焦点,且,则的周长等于 .【答案】22【解析】由题意知,又,故的周长为,故答案为:22例11(2023陕西安康高二校联考期末)设,为双曲线的两个焦点,点在双曲线上,且满足,则的面积是 【答案】【解析】如图:由得,由题意:,所以,故答案为:例12(2023全国高二专题练习)设双曲线的左、右焦点分别为,为双曲线右支上一点,且,则的大小为 【答案】/【解析】因为双曲线,则,所以,因为为双曲线右支上一点,所以,又,所以,由余弦定理,即,解得,又,所以.故答案为:变式7(2023全国高二专题练习)已知点分别是
15、双曲线的下、上焦点,若点是双曲线下支上的点,且,则的面积为 .【答案】16【解析】因为是双曲线下支上的点,所以,两边平方得:|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|PF2|=36,所以|PF1|2+|PF2|2=36+2|PF1|PF2|=36+232=100.在F1PF2中,由余弦定理,得cos F1PF2=0,所以F1PF2=90,所以|PF1|PF2|=32=16故答案为:变式8(2023全国高二专题练习)已知点F1,F2分别是双曲线=1的左、右焦点,若点P是双曲线左支上的点,且,则的面积为 .【答案】16【解析】双曲线,所以,所以,是双曲线左支上的点,在中,由余弦定理得,的面积为.故答
16、案为:.变式9(2023全国高二专题练习)若是双曲线的左、右焦点,点在该双曲线上,且是等腰三角形,则的周长是 .【答案】16【解析】双曲线的标准方程为,所以,因为是等腰三角形,不设在双曲线的右支上,则,所以,所以的周长为6+6+10=16故答案为:.变式10(2023四川南充高二四川省南充高级中学校考阶段练习)已知双曲线的左、右焦点分别是,过点的直线与双曲线的右支交于点,连接交双曲线的左支于点,若,则的面积是 【答案】10【解析】连接,由,得,设,则,由得,即,得在中,在中,由余弦定理,得,所以,得,所以,即,故的面积为故答案为:10.变式11(2023全国高二专题练习)已知,为双曲线的左、右
17、焦点,点P在双曲线C上,则 【答案】/【解析】,则,.故答案为:.变式12(多选题)(2023全国高二专题练习)已知,分别是双曲线C:的左、右焦点,P是C上一点,且位于第一象限,则()AP的纵坐标为BC的周长为D的面积为4【答案】ABD【解析】依题意,因为,所以.由双曲线的定义可得,两边平方得,即,解得,故的面积为,D正确.设P的纵坐标为h,的面积,解得,A正确.,解得,的周长为,C错误.可得,B正确.故选:ABD题型五:椭圆上两点距离的最值问题例13(2023高二课时练习)已知点,点在曲线上运动,点在曲线上运动,则的最小值是 【答案】【解析】如下图所示:在双曲线中,圆的圆心为,半径长为,所以
18、,双曲线的左、右焦点分别为、,由双曲线的定义可得,所以,当且仅当为射线与圆的交点,且时,等号成立,故的最小值是.故答案为:.例14(2023湖北高二校联考期末)已知圆与轴的交点分别为双曲线的顶点和焦点,设分别为双曲线的左,右焦点,为右支上任意一点,则的取值范围为 .【答案】【解析】因为与轴交点的坐标分别为,由题意可知:,因为为右支上任意一点,根据双曲线的定义有,即,令,则,因为在上为增函数,所以,所以,所以,即.故答案为:.例15(2023高二课时练习)已知定点,且,动点满足,则的最小值是 .【答案】6【解析】因为动点满足,所以点P的轨迹是以A,B为焦点的双曲线的一支,则,即,不妨设焦点在x轴
19、上,则双曲线方程为,左焦点为,右焦点为,设,则,所以,所以的最小值是6,故答案为:6变式13(2023高二单元测试)平面内,线段的长度为10,动点满足,则的最小值为 【答案】2【解析】因为,所以,因此动点在以为焦点的双曲线的靠近点的一支上,且,从而的最小值为故答案为:2.题型六:椭圆上两线段的和差最值问题例16(2023全国高二专题练习)设,为双曲线C:的左、右焦点,Q为双曲线右支上一点,点P(0,2)当取最小值时,的值为()ABCD【答案】A【解析】由双曲线定义得, 故如图示,当三点共线,即Q在M位置时,取最小值,故方程为,联立,解得点Q的坐标为 (Q为第一象限上的一点),故 故选:A例17
20、(2023江苏盐城高二江苏省射阳中学校考阶段练习)已知等轴双曲线的焦距为8,左、右焦点在轴上,中心在坐标原点,点的坐标为,为双曲线右支上一动点,则的最大值为()ABCD【答案】B【解析】因为等轴双曲线的左、右焦点在轴上,中心在坐标原点,所以可设双曲线的方程为,又因为双曲线的焦距为8,所以,而,所以,故双曲线的标准方程为.由双曲线的定义可知,由题意可知,所以,故的最大值为,当且仅当三点共线且点位于第一象限时取得最大值.故选:B例18(2023全国高二专题练习)已知F是双曲线C:的右焦点,P是C的左支上一点,则的最小值为()A5B6C7D8【答案】B【解析】由双曲线方程可知,故右焦点,左焦点,当点
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