2.6 双曲线及其方程
2.6.1 双曲线的标准方程
学习任务 1.掌握双曲线的定义,会用双曲线的定义解决实际问题.(数学抽象) 2.掌握用定义法和待定系数法求双曲线的标准方程.(数学运算) 3.理解双曲线标准方程的推导过程,并能运用标准方程解决相关问题.(逻辑推理、数学运算)
前面学习了椭圆及其几何性质,了解了椭圆形状与离心率e有关,在现实生活中还有一类曲线,与椭圆并称为“情侣曲线”,即双曲线.它的形状在现实中很常见,如发电厂的冷却塔的形状,上、下两头粗,中间细,截面图的形状就是本节要学习的双曲线,它的标准方程和性质又如何?为什么建成这样的双曲线形冷却塔,而不建成竖直的呢?这就需要我们学习与双曲线相关的内容.
知识点1 双曲线的定义
一般地,如果F1,F2是平面内的两个定点,a是一个正常数,且2a__|F1F2|,则平面上满足________________________的动点P的轨迹称为双曲线,其中,两个定点F1,F2称为双曲线的____,两个焦点的距离|F1F2|称为双曲线的焦距.
1.(1)如何理解双曲线定义中的“绝对值”?
(2)把“小于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”或“大于|F1F2|”或“常数为0”,结果如何?
[提示] (1)若将“绝对值”去掉,其余条件不变,则动点的轨迹只有双曲线的一支.
(2)①若将“小于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”,其余条件不变,则动点轨迹是以F1,F2为端点的两条射线(包括端点);②若将“小于|F1F2|”改为“大于|F1F2|”,其余条件不变,则动点轨迹不存在.③若将“小于|F1F2|”改为“常数为0”,其余条件不变,则动点轨迹是线段F1F2的中垂线.
知识点2 双曲线的标准方程
焦点所在 的坐标轴 x轴 y轴
标准方程 =1 (a>0,b>0) =1 (a>0,b>0)
图形
焦点坐标 (-c,0),(c,0) (0,-c),(0,c)
a,b,c的关系式 c2=______
2.如何确定双曲线标准方程的类型?
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1.已知定点F1(-2,0),F2(2,0),在平面内满足下列条件的动点P的轨迹中为双曲线的是( )
A.|PF1|-|PF2|=±3
B.|PF1|-|PF2|=±4
C.|PF1|-|PF2|=±5
D.|PF1|2-|PF2|2=±4
2.动点P到点M(1,0)及点N(5,0)的距离之差为2a,则当a=1和a=2时,点P的轨迹分别是( )
A.双曲线和一条直线
B.双曲线和一条射线
C.双曲线的一支和一条射线
D.双曲线的一支和一条直线
3.双曲线-y2=1的焦距为( )
A.4 B.8 C. D.2
4.(1)若双曲线方程为=1,则其焦点在___________轴上,焦点坐标为________.
(2)已知a=5,c=10,焦点在y轴上,则双曲线的标准方程为________.
类型1 求双曲线的标准方程
【例1】 【链接教材P146例1】
根据下列条件,求双曲线的标准方程.
(1)a=4,经过点A;
[尝试解答]___________________________________________________________
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(2)与双曲线=1有相同的焦点,且经过点;
(3)过点P且焦点在坐标轴上.
[尝试解答]___________________________________________________________
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用待定系数法求双曲线的标准方程的一般步骤
[跟进训练]
1.求适合下列条件的双曲线的标准方程.
(1)焦距为26,且经过点M(0,12);
(2)经过点P1和P2两点.
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类型2 双曲线标准方程的识别
【例2】 给出曲线方程=1.
(1)若该方程表示双曲线,求实数k的取值范围;
(2)若该方程表示焦点在y轴上的双曲线,求实数k的取值范围.
[尝试解答]___________________________________________________________
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方程表示双曲线的条件
(1)对于方程=1,当mn<0时表示双曲线,进一步来说,当m>0,n<0时表示焦点在x轴上的双曲线;当m<0,n>0时表示焦点在y轴上的双曲线.
(2)对于方程=1,当mn>0时表示双曲线,且当m>0,n>0时表示焦点在x轴上的双曲线;当m<0,n<0时表示焦点在y轴上的双曲线.
[跟进训练]
2.已知方程=1.
(1)若方程表示双曲线,求实数a的取值范围;
(2)试说明(1)中的双曲线有共同的焦点.
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类型3 双曲线定义的应用
【例3】 已知F1,F2分别是双曲线=1的左、右焦点,若P是双曲线左支上的点,且|PF1|·|PF2|=32.试求△F1PF2的面积.
[尝试解答]___________________________________________________________
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[母题探究]
1.(变条件)若本例中的标准方程不变,点P是双曲线上的一点,且=0,求△PF1F2的面积.
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2.(变条件)若把本例条件“|PF1|·|PF2|=32”换成“|PF1|∶|PF2|=2∶5”,其他条件不变,试求△F1PF2的面积.
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求双曲线中的焦点三角形面积的方法
(1)利用公式求面积.
(2)当焦点在x轴上时,利用公式(yP表示点P的纵坐标).
当焦点在y轴上时,利用公式(xP表示点P的横坐标).
重要结论:若∠F1PF2=θ,则.
[跟进训练]
3.如图,已知双曲线的方程为=1(a>0,b>0),点A,B均在双曲线的右支上,线段AB经过双曲线的右焦点F2,|AB|=m,F1为双曲线的左焦点,则△ABF1的周长为________.
1.(教材P148练习A T5改编)在双曲线的标准方程中,若a=6,b=8,则标准方程是( )
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1或=1
2.若方程=3表示焦点在y轴上的双曲线,则m的取值范围是( )
A.(1,2) B.(2,+∞)
C.(-∞,-2) D.(-2,2)
3.已知双曲线的一个焦点为点P是双曲线上的一点,若=9,则|PF2|=________.
4.已知双曲线的两个焦点分别为F1(-,0),F2(,0),P是双曲线上的一点且PF1⊥PF2,|PF1|·|PF2|=2,则双曲线的标准方程为_____________.
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.双曲线定义中距离的差为什么要加绝对值?
2.若点M在双曲线上,一定有||MF1|-|MF2||=2a吗?
3.双曲线与椭圆中,a,b,c满足的关系式相同吗?
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