高二数学必修

发布 2022-07-10 20:10:28 阅读 7654

双曲线编辑[shuāng qū xiàn] 双曲线(hyperbola)是指与平面上两个定点的距离之差的绝对值为定值的点的轨迹,也可以定义为到定点与定直线的距离之比是一个大于1的常数的点之轨迹。双曲线是圆锥曲线的一种,即圆锥面与平面的交截线。

目录1名。称定义。

2特征介绍。

3面积公式。

4参数方程。

5重点。5.1 取值范围5.

2 对称性5.3 顶点5.4 渐近线5.

5 离心率5.6 焦半径5.7 等轴双曲线5.

8 共轭双曲线5.9 准线6光学性质。

1名称定义我们把平面内与两个定点f1,f2的距离的差的绝对值等于一个常数(常数为2a)的轨迹称为双曲线。 (平面内到两定点的距离差的绝对值为定长的点的轨迹叫做双曲线)

即:│pf1-pf2│=2a

定义1:平面内,到两个定点的距离之差的绝对值为常数(小于这两个定点间的距离[1])的点的轨迹称为双曲线。定点叫双曲线的焦点。

定义2:平面内,到给定一点及一直线的距离之比为常数e(e>1,即为双曲线的离心率)的点的轨迹称为双曲线。定点叫双曲线的焦点,定直线叫双曲线的准线。

双曲线准线的方程为x=±a/c(焦点在x轴上)或y=±a/c(焦点在y轴上)。

定义3:一平面截一圆锥面,当截面与圆锥面的母线不平行,且与圆锥面的两个圆锥都相交时,交线称为双曲线。

定义4:在平面直角坐标系中,二元二次方程f(x,y)=ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0满足以下条件时,其图像为双曲线。

不都是零。- 4ac > 0.

注:第2条可以推出第1条。

在高中的解析几何中,学到的是双曲线的中心在原点,图像关于x,y轴对称的情形。这时双曲线的方程退化为:x2/a2 - y2/b2 = 1.

上述的四个定义是等价的,并且根据建好的前后位置判断图像关于x,y轴对称。

标准方程为:

1、焦点在x轴上时为:

x2/a2 - y2/b2 = 1 (a>0,b>0)

2、焦点在y 轴上时为:

y2/a2 - x2/b2 = 1 (a>0,b>0)

2特征介绍以下从纯几何的角度给出一些双曲线的相关概念和性质。

分支。双曲线有两个分支。

焦点。在定义1中提到的两给定点称为该双曲线的焦点,定义2中提到的一给定点也是双曲线的焦点。双曲线有两个焦点。

准线。在定义2中提到的给定直线称为该双曲线的准线。

离心率。在定义2中提到的到给定点与给定直线的距离之比,称为该双曲线的离心率。

离心率e=c/a

双曲线有两个焦点,两条准线。(注意:尽管定义2中只提到了一个焦点和一条准线。

但是给定同侧的一个焦点,一条准线以及离心率可以根据定义2同时得到双曲线的两支,而两侧的焦点,准线和相同离心率得到的双曲线是相同的。)

顶点。双曲线与两焦点连线的交点,称为双曲线的顶点。

实轴。两顶点之间的距离称为双曲线的实轴。实轴长的一半称为实半轴。

渐近线。双曲线有两条渐近线。

渐近线的方程求法是:将右边的常数设为0,即可用解二元二次的方法求出渐近线的解,例如:x2/2-y2/4=1,令1=0,则x2/2=y2/4,则双曲线的渐近线为y=±(2)x

实际应用。通风塔,冷却塔,埃菲尔铁塔,广州塔“小蛮腰”等。

3面积公式若 ∠f1pf2=θ,则 s△f1pf2=b2×cot(θ/2)或s△f1pf2=b2/tan(θ/2)

例: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p到x轴的距离为多。

少?解:由双曲线焦点三角形面积公式。

得s△f1pf2=b2×cot(θ/2)=√3

设p到x轴的距离为h,则 s△f1pf2 =1/2×h×2√2; h =√6/2

4参数方程双曲线的参数方程:

x=a·sec θ 正割) y=b·tan θ a为实半轴长, b为虚半轴长,θ为参数。焦点在x轴上)

x=a(t+1/t)/2, y=b(t-1/t)/2 (t为参数)(a为半实轴长,b为半短轴长,焦点在x轴上)

5重点取值范围。

1]│x│≥a(焦点在x轴上)或者│y│≥a(焦点在y轴上)。

对称性。关于坐标轴和原点对称。

顶点。a(-a,0) ,a'(a,0)。同时 aa'叫做双曲线的实轴且│aa'│=2a.

b(0,-b) ,b'(0,b)。同时 bb'叫做双曲线的虚轴且│bb'│=2b.

f1(-c,0) ,f2(c,0)。f1为双曲线的左焦点,f2为双曲线的右焦点且│f1f2│=2c

对实轴、虚轴、焦点有:a2+b2=c2

渐近线。焦点在x轴:y=±(b/a)x.

焦点在y轴:y=±(a/b)x. 圆锥曲线ρ=ε1-ecosθ当e>1时,表示双曲线。其中p为焦点到准线距离,θ为弦与x轴夹角。

令1-ecosθ=0可以求出θ,这个就是渐近线的倾角,即θ=arccos(1/e)

令θ=0,得出ρ=ε1-e),x=ρcosθ=ε1-e)

令θ=π得出ρ=ε1+e),x=ρcosθ=-1+e)

这两个x是双曲线定点的横坐标。

求出它们的中点的横坐标(双曲线中心横坐标)

x=[(1-e)+(1+e)]/2

注意化简一下)

直线ρcosθ=[1-e)+(1+e)]/2

是双曲线一条对称轴,注意是不与曲线相交的对称轴。

将这条直线顺时针旋转π/2-arccos(1/e)角度后就得到渐近线方程,设旋转后的角度是θ’

则θ’=2-arccos(1/e)]

则θ=θ2-arccos(1/e)]

代入上式:cos=[(1-e)+(1+e)]/2

即:ρsin[arccos(1/e1-e)+(1+e)]/2

现在可以用θ取代式中的θ’了。

得到方程:ρsin[arccos(1/e)-θ1-e)+(1+e)]/2

现证明双曲线x2/a2-y2/b2=1 上的点在渐近线中。

设m(x,y)是双曲线在第一象限的点,则。

y=(b/a)√(x2-a2) (x>a)

因为x2-a2即 y所以,双曲线在第一象限内的点都在直线y=bx/a下方。

根据对称性第。

二、三、四象限亦如此。

离心率。第一定义:e=c/a 且e∈(1,+∞

第二定义:双曲线上的一点p到定点f的距离│pf│ 与点p到定直线(相应准线)的距离d 的比等于双曲线的离心率e.

d点│pf│/d线(点p到定直线(相应准线)的距离)=e

焦半径。圆锥曲线上任意一点p(x,y)到焦点距离)

左焦半径:r=│ex+a│

右焦半径:r=│ex-a│

等轴双曲线。

一双曲线的实轴与虚轴长相等即:2a=2b 且 e=√2

这时渐近线方程为:y=±x(无论焦点在x轴还是y轴)

共轭双曲线。

双曲线s'的实轴是双曲线s的虚轴且双曲线s'的虚轴是双曲线s的实轴时,称双曲线s'与双曲线s为共轭双曲线。

几何表达:s:(x2/a2)-(y2/b2)=1 s':(y2/b2)-(x2/a2)=1

特点:(1)共渐近线;与渐近线平行得线和双曲线有且只有一个交点。

2)焦距相等。

3)两双曲线的离心率平方后的倒数相加等于1

准线。焦点在x轴上:x=±a2/c

焦点在y轴上:y=±a2/c

通径长。圆锥曲线中,过焦点并垂直于轴的弦)

d=2b2/a

11、过焦点的弦长公式:

d=2pe/(1-e2cos2θ)

弦长公式。d = 1+k2)|x1-x2|

√[1+k2)(x1-x2)2]

√(1+1/k2)|y1-y2|

√[1+1/k2)(y1-y2)2 ]

推导如下:由直线的斜率公式:k = y1 - y2) /x1 - x2)

得 y1 - y2 = k(x1 - x2) 或 x1 - x2 = y1 - y2)/k

分别代入两点间的距离公式:|ab| =x1 - x2)2; +y1 - y2)2; ]

稍加整理即得:

ab| =x1 - x2|√(1 + k2;) 或 |ab| =y1 - y2|√(1 + 1/k2;)

双曲线的标准公式与反比例函数。

x2/a2 - y2/b2 = 1(a>0,b>0)

而反比例函数的标准型是 xy = c (c ≠ 0)

但是反比例函数图象确实是双曲线轨迹经过旋转得到的。

因为 xy = c的对称轴是 y=x, y=-x 而x2/a2 - y2/b2 = 1的对称轴是x轴,y轴。

所以应该旋转45°

设旋转的角度为 a(a≠0,顺时针)

a为双曲线渐进线的倾斜角)

则有。x = xcosa + ysina

y = xsina + ycosa

取 a = 4

则。x2 - y2 = xcos(π/4) +ysin(π/4))2 -(xsin(π/4) -ycos(π/4))2

(√2/2 x + 2/2 y)2 -(2/2 x - 2/2 y)2

4 (√2/2 x) (2/2 y)

2xy.而xy=c

所以。x2/(2c) -y2/(2c) =1 (c>0)

y2/(-2c) -x2/(-2c) =1 (c<0)

由此证得,反比例函数其实就是双曲线的一种形式,.只不过是双曲线在平面直角坐标系内的另一种摆放形式。

双曲线内、上、外。

在双曲线的两侧的区域称为双曲线内,则有x2/a2-y2/b2>1;

在双曲线的线上称为双曲线上,则有x2/a2-y2/b2=1;

在双曲线所夹的区域称为双曲线外,则有x2/a2-y2/b2<1。

6光学性质从双曲线一个焦点发出的光,经过双曲线反射后,反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点上。

双曲线这种反向虚聚焦性质,在天文望远镜的设计等方面,也能找到实际应用。

数学曲线数学名词参考资料。

1. 人教版教材关于双曲线的定义 .

2. 圆锥曲线光学性质 .文库 .2010-05-7 [引用日期2013-02-3] .

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