人教版数学高三年级《双曲线》教学设计

发布 2022-11-24 23:12:28 阅读 4553

8.2 双曲线。

知识梳理。思考讨论

对于焦点在y轴上的双曲线-=1(a>0,b>0),其性质如何?焦半径公式如何推导?

点击双基。1.(2023年春季北京)双曲线-=1的渐近线方程是。

解析:由双曲线方程可得焦点在x轴上,a=2,b=3.

渐近线方程为y=±x=±x.

答案:a2.过点(2,-2)且与双曲线-y2=1有公共渐近线的双曲线方程是。

a.-=1b.-=1

c.-=1d.-=1

解析:可设所求双曲线方程为-y2=λ,把(2,-2)点坐标代入方程得λ=-2.

答案:a3.如果双曲线-=1上一点p到它的右焦点的距离是8,那么p到它的右准线距离是。

a.10bc.2d.

解析:利用双曲线的第二定义知p到右准线的距离为=8×=.

答案:d4.已知圆c过双曲线-=1的一个顶点和一个焦点,且圆心在此双曲线上,则圆心到双曲线中心的距离是。

解析:由双曲线的几何性质易知圆c过双曲线同一支上的顶点和焦点,所以圆c的圆心的横坐标为4.故圆心坐标为(4,±)易求它到中心的距离为。

答案: 5.求与圆a:(x+5)2+y2=49和圆b:(x-5)2+y2=1都外切的圆的圆心p的轨迹方程为。

解析:利用双曲线的定义。

答案:-=1(x>0)

典例剖析。例1】 根据下列条件,求双曲线方程:

1)与双曲线-=1有共同的渐近线,且过点(-3,2);

2)与双曲线-=1有公共焦点,且过点(3,2).

剖析:设双曲线方程为-=1,求双曲线方程,即求a、b,为此需要关于a、b的两个方程,由题意易得关于a、b的两个方程。

解法一:(1)设双曲线的方程为-=1,=1,

解得a2=,b2=4.

所以双曲线的方程为-=1.

2)设双曲线方程为-=1.

由题意易求c=2.

又双曲线过点(3,2),-1.

又∵a2+b2=(2)2,a2=12,b2=8.

故所求双曲线的方程为-=1.

解法二:(1)设所求双曲线方程为-=λ0),将点(-3,2)代入得λ=,所以双曲线方程为-=.

2)设双曲线方程为-=1,将点(3,2)代入得k=4,所以双曲线方程为-=1.

评述:求双曲线的方程,关键是求a、b,在解题过程中应熟悉各元素(a、b、c、e及准线)之间的关系,并注意方程思想的应用。若已知双曲线的渐近线方程ax±by=0,可设双曲线方程为a2x2-b2y2=λ(0).

例2】 (2023年全国,19)设点p到点m(-1,0)、n(1,0)距离之差为2m,到x轴、y轴距离之比为2,求m的取值范围。

剖析:由|pm|-|pn|=2m,得||pm|-|pn||=2|m|.知点p的轨迹是双曲线,由点p到x轴、y轴距离之比为2,知点p的轨迹是直线,由交轨法求得点p的坐标,进而可求得m的取值范围。

解:设点p的坐标为(x,y),依题意得=2,即y=±2x(x≠0

因此,点p(x,y)、m(-1,0)、n(1,0)三点不共线,得||pm|-|pn||

||pm|-|pn||=2|m|>0,0<|m|<1.因此,点p在以m、n为焦点,实轴长为2|m|的双曲线上。

故-=1. ②

将①代入②,并解得x2=,1-m2>0,∴1-5m2>0.

解得0<|m|<,即m的取值范围为(-,0)∪(0,).

评述:本题考查了双曲线的定义、标准方程等基本知识,考查了逻辑思维能力及分析问题、解决问题的能力。解决此题的关键是用好双曲线的定义。

例3】 如下图,在双曲线-=1的上支上有三点a(x1,y1),b(x2,6),c(x3,y3),它们与点f(0,5)的距离成等差数列。

1)求y1+y3的值;

2)证明:线段ac的垂直平分线经过某一定点,并求此点坐标。

剖析:可以验证f为焦点,利用第二定义可得三点到准线的距离也成等差数列,进而有三点纵坐标成等差数列,由此易得y1+y3的值。为求出ac的中垂线所过定点,不妨设想作出a与c关于y轴的对称点a′与c′.

由双曲线的对称性,易知a′与c′也在双曲线上,且a′、b、c′满足题设条件,所以a′c′的中垂线也应过此定点。由两条中垂线关于y轴对称。所以定点应在y轴上。

1)解:c==5,故f为双曲线的焦点,设准线为l,离心率为e,由题设有2|fb|=|fa|+|fc|.

分别过a、b、c作x轴的垂线aa2、bb2、cc2,交l于a1、b1、c1,则由双曲线第二定义有|fb|=e|bb1|,|fa|=e|aa1|,|fc|=e|cc1|,代入①式,得2e|bb1|=e|aa1|+e|cc1|,即2|bb1|=|aa1|+|cc1|.

于是两边均加上准线与x轴距离的2倍,有。

2|bb2|=|aa2|+|cc2|,此即2×6=y1+y3,可见y1+y3=12.

2)证明:ac的中垂线方程为。

y-=-x-),即y-6=-x

由于a、c均在双曲线上,所以有-=1,-=1.

相减得=.于是有。

(y1+y3)=·12=13,故②变为y=-x+,易知此直线过定点d(0,).

评述:利用第二定义得焦半径,可使问题容易解决。中垂线过弦ac的中点,中点问题往往把a、c的坐标代入方程,两式相减、变形,即可解决问题。

闯关训练。夯实基础。

1.(2023年天津,4)设p是双曲线-=1上一点,双曲线的一条渐近线方程为3x-2y=0,f1、f2分别是双曲线的左、右焦点。若|pf1|=3,则|pf2|等于。

a.1或5b.6c.7d.9

解析:由渐近线方程y=x,且a=2,b=3.据定义有|pf2|-|pf1|=4,|pf2|=7.

答案:c2.(2023年春季北京,5)“ab<0”是“曲线ax2+by2=1为双曲线”的。

a.充分不必要条件。

b.必要不充分条件。

c.充分必要条件。

d.既不充分又不必要条件。

解析:由ab<0,得a>0,b<0或a<0,b>0.

由此可知a与b符号相反,则方程表示双曲线,反之亦然。

答案:c3.(2023年上海)给出问题:

f1、f2是双曲线-=1的焦点,点p在双曲线上。若点p到焦点f1的距离等于9,求点p到焦点f2的距离。某学生的解答如下:

双曲线的实轴长为8,由||pf1|-|pf2||=8,即|9-|pf2||=8,得|pf2|=1或17.

该学生的解答是否正确?若正确,请将他的解题依据填在下面横线上;若不正确,将正确结果填在下面横线上。

解析:易知p与f1在y轴的同侧,|pf2|-|pf1|=2a,∴|pf2|=17.

答案:|pf2|=17

4.过点a(0,2)可以作条直线与双曲线x2-=1有且只有一个公共点。

解析:数形结合,两切线、两交线。

答案:45.已知双曲线的方程是16x2-9y2=144.

1)求这双曲线的焦点坐标、离心率和渐近线方程;

2)设f1和f2是双曲线的左、右焦点,点p在双曲线上,且|pf1|·|pf2|=32,求∠f1pf2的大小。

解:(1)由16x2-9y2=144得-=1,a=3,b=4,c=5.焦点坐标f1(-5,0),f2(5,0),离心率e=,渐近线方程为y=±x.

2)||pf1|-|pf2||=6,cos∠f1pf2=

∠f1pf2=90°.

6.已知双曲线x2-=1与点p(1,2),过p点作直线l与双曲线交于a、b两点,若p为ab中点。

1)求直线ab的方程;

2)若q(1,1),证明不存在以q为中点的弦。

1)解:设过p(1,2)点的直线ab方程为y-2=k(x-1),代入双曲线方程得。

2-k2)x2+(2k2-4k)x-(k4-4k+6)=0.

设a(x1,y1),b(x2,y2),则有x1+x2=-,由已知=xp=1,=2.解得k=1.

又k=1时,δ=16>0,从而直线ab方程为x-y+1=0.

2)证明:按同样方法求得k=2,而当k=2时,δ<0,所以这样的直线不存在。

培养能力。7.双曲线kx2-y2=1,右焦点为f,斜率大于0的渐近线为l,l与右准线交于a,fa与左准线交于b,与双曲线左支交于c,若b为ac的中点,求双曲线方程。

解:由题意k>0,c=,渐近线方程l为y=x,准线方程为x=±,于是a(,)直线fa的方程为 y=,于是b(-,

由b是ac中点,则xc=2xb-xa=-,yc=2yb-ya=.

将xc、yc代入方程kx2-y2=1,得。

k2c4-10kc2+25=0.

解得k(1+)=5,则k=4.

所以双曲线方程为4x2-y2=1.

8.(理)已知l1、l2是过点p(-,0)的两条互相垂直的直线,且l1、l2与双曲线y2-x2=1各有两个交点,分别为a1、b1和a2、b2.

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