1、第十章 平面解析几何 第六节 双曲线最新考纲考情索引核心素养1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程,知道其简单的几何性质(范围、对称性、顶点、离心率、渐近线)2.了解双曲线的简单应用3.理解数形结合的思想.2018全国卷,T6 2018全国卷,T102017全国卷,T5 2017全国卷,T52017全国卷,T141.直观想象2.数学运算1双曲线的定义(1)平面内与两个定点F1,F2(|F1F2|2c0)的距离之差的_为非零常数2a(2a2c)的点的轨迹叫做双曲线这两个定点叫做双曲线的_(2)集合PM|MF1|MF2|2a,|F1F2|2c,其中a,c为常数且a0,c0.当_时,M点的轨迹是双
2、曲线;当_时,M点的轨迹是两条射线;当_时,M点不存在绝对值焦点2a|F1F2|2a|F1F2|2a|F1F2|2双曲线的标准方程和几何性质标准方程x2a2y2b21(a0,b0)y2a2x2b21(a0,b0)图形范围_ _对称性对称轴:_;对称中心:_性质顶点A1(a,0),A2(a,0)A1(0,a),A2(0,a)xa或xa,yR xR,ya或ya坐标轴原点渐近线_离心率eca,e_,其中c_性质实虚轴线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|_,线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|_;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c2_(ca0,cb
3、0)ybaxyabx(1,)a2b22a2ba2b21三种常见双曲线方程的设法(1)若已知双曲线过两点,焦点位置不能确定,可设方程为Ax2By21(AB0)(2)当已知双曲线的渐近线方程bxay0,求双曲线方程时,可设双曲线方程为b2x2a2y2(0)(3)与双曲线x2a2y2b21有相同的渐近线的双曲线方程可设为x2a2y2b2(0)2已知双曲线的标准方程求双曲线的渐近线方程,只需将双曲线的标准方程中的“1”改为“0”1概念思辨判断下列说法的正误(正确的打“”,错误的打“”)(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)方程 x2m y2n
4、1(nm0)表示焦点在x轴上的双曲线()(3)双曲线方程 x2m2 y2n2(m0,n0,0)的渐近线方程是x2m2y2n20,即xmyn0.()(4)等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于2.()答案:(1)(2)(3)(4)2教材衍化(1)(人A选修11P53T1改编)若双曲线 x2a2 y2b2 1(a0,b0)的焦点到其渐近线的距离等于实轴长,则该双曲线的离心率为()A.5 B5C.2D.2解析:由题意知焦点到其渐近线的距离等于实轴长,双曲线的渐近线方程为x2a2y2b20,即bxay0,所以2abca2b2b.又a2b2c2,所以5a2c2.所以e2c2a25,所以e 5.答案:A(
5、2)(人A选修11P54A组T6改编)经过点A(3,1),且对称轴都在坐标轴上的等轴双曲线方程为_解析:设双曲线方程为x2y2(0),把点A(3,1)的坐标代入,得8,故所求方程为x28 y281.答案:x28 y2813典题体验(1)(2018全国卷)双曲线x2a2 y2b21(a0,b0)的离心率为 3,则其渐近线方程为()Ay 2xBy 3xCy 22 xDy 32 x(2)(2019华南师范大学附中检测)设k1,则关于x,y的方程(1k)x2y2k21所表示的曲线是()A长轴在x轴上的椭圆B长轴在y轴上的椭圆C实轴在x轴上的双曲线D实轴在y轴上的双曲线(3)(2017全国卷)双曲线 x
6、2a2 y29 1(a0)的一条渐近线方程为y35x,则a_解析:(1)双曲线x2a2y2b21的渐近线方程为bxay0.又因为离心率ca a2b2a 3,所以a2b23a2.所以b 2a(a0,b0)所以渐近线方程为 2axay0,即y 2x.故选A.(2)因为k1,所以1k0,所以方程(1k)x2y2k21所表示的曲线是实轴在y轴上的双曲线,故选D.(3)因为双曲线的标准方程为x2a2y291(a0),所以双曲线的渐近线方程为y3ax.又双曲线的一条渐近线方程为y35x,所以a5.答案:(1)A(2)D(3)5考点1 双曲线的定义(讲练互动)【例1】已知双曲线x2 y224 1的两个焦点为
7、F1,F2,P为双曲线右支上一点若|PF1|43|PF2|,则F1PF2的面积为()A48 B24 C12 D6解析:由双曲线的定义可得|PF1|PF2|13|PF2|2a2,解得|PF2|6,故|PF1|8,又|F1F2|10,由勾股定理可知三角形PF1F2为直角三角形,因此SPF1F212|PF1|PF2|24.答案:B【例2】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_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|
8、,所以|MC1|AC1|MC2|BC2|,即|MC2|MC1|BC2|AC1|2,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x2y281(x1)答案:x2y281(x1)1应用双曲线的定义需注意的问题:在双曲线的定义中,要注意双曲线上的点(动点)具备的几何条件,即“到两定点(焦点)的距离之差的绝对值为一常数,且该常数必须小于两定点间的距离”若定义中的“绝对值”去掉,点的轨迹是双曲线的一支同时需注意定义的转化应用2在焦点三角形中,注意定义、余弦
9、定理的活用,常将|PF1|PF2|2a平方,建立与|PF1|PF2|间的联系变式训练1已知双曲线C的离心率为2,焦点为F1,F2,点A在C上若|F1A|2|F2A|,则cos AF2F1()A.14B.13C.24D.23解析:由e ca 2得c2a,如图,由双曲线的定义得|F1A|F2A|2a.又|F1A|2|F2A|,故|F1A|4a,|F2A|2a,所以cos AF2F1(4a)2(2a)2(4a)224a2a14.答案:A2(2019唐山调研)已知双曲线x23 y21的左、右焦点分别为F1、F2,P为双曲线右支上一点,点Q的坐标为(2,3),则|PQ|PF1|的最小值为_解析:由x23
10、 y21,得a23,b21,所以c2a2b24,则c2,则F2(2,0),因为|PF1|PF2|2 3,所以|PF1|2 3|PF2|,则|PQ|PF1|PQ|PF2|2 3,当Q,P,F2三点共线时,|PQ|PF2|最小,等于|QF2|,因为Q(2,3),F2(2,0),所以|QF2|(22)2(30)25,所以|PQ|PF1|的最小值为52 3.答案:52 3考点2 双曲线的标准方程(讲练互动)【例1】一题多解(2017全国卷)已知双曲线C:x2a2 y2b2 1(a0,b0)的一条渐近线方程为y52x,且与椭圆x212y231有公共焦点,则C的方程为()A.x28 y2101 B.x24
11、 y251C.x25 y241 D.x24 y231解析:法一 由双曲线的渐近线方程可设双曲线方程为x24 y25 k(k0),即x24k y25k1,因为双曲线与椭圆x212 y23 1有公共焦点,所以4k5k123,解得k1,故双曲线C的方程为x24 y251.故选B.法二 因为椭圆x212y231的焦点为(3,0),双曲线与椭圆x212y231有公共焦点,所以a2b29,因为双曲线的一条渐近线为y 52 x,所以ba 52,联立可解得a24,b25.所以双曲线C的方程为 x24y251.答案:B【例2】(2018天津卷)已知双曲线x2a2y2b21(a0,b0)的离心率为2,过右焦点且垂
12、直于x轴的直线与双曲线交于A,B两点设A,B到双曲线的同一条渐近线的距离分别为d1和d2,且d1d26,则双曲线的方程为()A.x23 y291 B.x29 y231C.x24 y2121 D.x212y241解析:设双曲线的右焦点为F(c,0)将xc代入x2a2y2b21.得c2a2y2b21,所以yb2a.不妨设A(c,b2a),B(c,b2a)双曲线的一条渐近线方程为ybax,即bxay0,则d1bcab2ab2(a)2|bcb2|cbc(cb),d2bcab2ab2(a)2|bcb2|cbc(cb),所以d1d2bc2c2b6,所以b3.因为ca2,c2a2b2,所以a23,所以双曲线
13、的方程为x23 y291.故选A.答案:A求双曲线标准方程的主要方法1定义法:由条件判定动点的轨迹是双曲线,求出a2,b2,得双曲线方程2待定系数法:即“先定位,后定量”,如果不能确定焦点的位置,应注意分类讨论或恰当设置简化讨论变式训练1(2019肇庆模拟)已知双曲线C:x2a2y2b21(a0,b0)的一个焦点坐标为(4,0),且双曲线的两条渐近线互相垂直,则该双曲线的方程为()A.x28 y281B.x216y2161C.y28x28 1D.x28 y281或y28x28 1解析:由双曲线C:x2a2 y2b2 1(a0,b0)的一个焦点坐标为(4,0),可得c4,即有a2b2c216,由
14、双曲线的两条渐近线互相垂直,即直线ybax和直线ybax垂直,可得ab,则ab2 2,则该双曲线的方程为x28 y281.故选A.答案:A2(2019衡水联考)过双曲线x2a2y2b21(a0,b0)的右焦点F(c,0)作其渐近线y 32 x的垂线,垂足为M,若SOMF43(O为坐标原点),则双曲线的标准方程为()A.x24 y231 B.x28 y261C.x216y2121 D.x232y2241解析:由题意易得ba 32,12ab4 3,解得a4,b2 3,所以双曲线的标准方程为x216y2121,故选C.答案:C考点3 双曲线的几何性质(多维探究)角度 双曲线的离心率问题【例1】(20
15、17全国卷)若a1,则双曲线 x2a2 y21的离心率的取值范围是()A(2,)B(2,2)C(1,2)D(1,2)解析:由题意知eca1 1a2,因为a1,所以e 2,又因为e1,所以1e 2.答案:C角度 双曲线的渐近线问题【例2】(2018全国卷)已知双曲线C:x2a2 y2b2 1(a0,b0)的离心率为2,则点(4,0)到C的渐近线的距离为()A.2B2 C.3 22D2 2解析:由题意,得eca 2,c2a2b2,得a2b2.又因为a0,b0,所以ab,渐近线方程为xy0,点(4,0)到渐近线的距离为 422 2.故选D.答案:D角度 双曲线性质的综合应用【例3】一题多解(2017
16、全国卷)已知F是双曲线C:x2 y23 1的右焦点,P是C上一点,且PF与x轴垂直,点A的坐标是(1,3),则APF的面积为()A.13 B.12 C.23 D.32解析:法一 易知F(2,0),不妨取P点在x轴上方,如图因为PFx轴,所以P(2,3),|PF|3,又A(1,3),所以|AP|1,APPF,所以SADF123132.故选D.法二 易知F(2,0),由于PFx轴,可设P点坐标为P(2,y0),由点P在双曲线C:x2y231上可得y209,解得y03,于是|PF|y0|3.由于APF的边PF上的高为211,所以SAPF123132.故选D.答案:D与双曲线几何性质有关问题的解题策略
17、1求双曲线的离心率(或范围)依据题设条件,将问题转化为关于a,c的等式(或不等式),解方程(或不等式)即可求得2求双曲线的渐近线方程依据题设条件,求双曲线中a,b的值或a与b的比值,进而得出双曲线的渐近线方程3求双曲线的方程依据题设条件,求出a,b的值或依据双曲线的定义,求双曲线的方程4求双曲线焦点(焦距)、实虚轴的长依题设条件及a,b,c之间的关系求解变式训练1(2019长沙模拟二)已知双曲线x2a2y2b21(a0,b0)的渐近线与圆(x2 2)2y283相切,则该双曲线的离心率为()A.62B.32C.3 D3解析:由双曲线x2a2y2b21(a0,b0)的渐近线ybax,即bxay0与
18、圆相切得|2 2b|b2a22 2bc2 23,即c 3b,则c23b23(c2a2),化简得2c 3a,则该双曲线的离心率为eca 32 62,故选A.答案:A2已知F1,F2是椭圆与双曲线的公共焦点,P是它们的一个公共点,且|PF1|PF2|,线段PF1的垂直平分线过F2,若椭圆的离心率为e1,双曲线的离心率为e2,则 2e1e22的最小值为()A6 B3 C.6 D.3解析:设椭圆的长半轴长为a,双曲线的半实轴长为a,半焦距为c,依题意知|PF1|PF2|2a,|PF1|PF2|2a,2a2a4c,所以 2e1e22 2ac c2a2a4cc c2a2ac c2a4246,当且仅当c2a时取“”故选A.答案:A3双曲线C:y2a2x2b21(a0,b0)的离心率为54,焦点到渐近线的距离为3,则C的实轴长等于_解析:因为eca54,所以c54a,设双曲线的一条渐近线方程为yabx,即axby0,焦点为(0,c),所以bca2b2 b3,所以ac2b2 2516a29,所以a216,即a4,故2a8.答案:8