2.2.2 双曲线的简单几何性质
课时目标 1.掌握双曲线的简单几何性质.2.了解双曲线的渐近性及渐近线的概念.3.掌握直线与双曲线的位置关系.
1.双曲线的几何性质
标准方程
-=1
(a>0,b>0)
-=1
(a>0,b>0)
图形
性
质
焦点
焦距
范围
对称性
顶点
轴长
实轴长=______,虚轴长=______
离心率
渐近线
2.直线与双曲线
一般地,设直线l:y=kx+m (m≠0) ①
双曲线C:-=1 (a>0,b>0) ②
把①代入②得(b2-a2k2)x2-2a2mkx-a2m2-a2b2=0.
(1)当b2-a2k2=0,即k=±时,直线l与双曲线的渐近线平行,直线与双曲线C相交于________.
(2)当b2-a2k2≠0,即k≠±时,
Δ=(-2a2mk)2-4(b2-a2k2)(-a2m2-a2b2).
Δ>0⇒直线与双曲线有________公共点,此时称直线与双曲线相交;
Δ=0⇒直线与双曲线有________公共点,此时称直线与双曲线相切;
Δ<0⇒直线与双曲线________公共点,此时称直线与双曲线相离.
一、选择题
1.下列曲线中离心率为的是( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
2.双曲线-=1的渐近线方程是( )
A.y=±x B.y=±x
C.y=±x D.y=±x
3.双曲线与椭圆4x2+y2=1有相同的焦点,它的一条渐近线方程为y=x,则双曲线的方程为( )
A.2x2-4y2=1 B.2x2-4y2=2
C.2y2-4x2=1 D.2y2-4x2=3
4.设双曲线-=1(a>0,b>0)的虚轴长为2,焦距为2,则双曲线的渐近线方程为( )
A.y=±x B.y=±2x
C.y=±x D.y=±x
5.直线l过点(,0)且与双曲线x2-y2=2仅有一个公共点,则这样的直线有( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
6.已知双曲线-=1 (a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,点P在双曲线的右支上,且|PF1|=4|PF2|,则此双曲线的离心率e的最大值为( )
A. B. C.2 D.
题 号
1
2
3
4
5
6
答 案
二、填空题
7.两个正数a、b的等差中项是,一个等比中项是,且a>b,则双曲线-=1的离心率e=______.
8.在△ABC中,a,b,c分别是∠A,∠B,∠C的对边,且a=10,c-b=6,则顶点A运动的轨迹方程是________________.
9.与双曲线-=1有共同的渐近线,并且经过点(-3,2)的双曲线方程为__________.
三、解答题
10.根据下列条件,求双曲线的标准方程.
(1)经过点,且一条渐近线为4x+3y=0;
(2)P(0,6)与两个焦点连线互相垂直,与两个顶点连线的夹角为.
11.设双曲线x2-=1上两点A、B,AB中点M(1,2),求直线AB的方程.
能力提升
12.设双曲线的一个焦点为F,虚轴的一个端点为B,如果直线FB与该双曲线的一条渐近线垂直,那么此双曲线的离心率为( )
A. B.
C. D.
13.设双曲线C:-y2=1 (a>0)与直线l:x+y=1相交于两个不同的点A、B.
(1)求双曲线C的离心率e的取值范围;
(2)若设直线l与y轴的交点为P,且=,求a的值.
1.双曲线-=1 (a>0,b>0)既关于坐标轴对称,又关于坐标原点对称;其顶点为(±a,0),实轴长为2a,虚轴长为2b;其上任一点P(x,y)的横坐标均满足|x|≥a.
2.双曲线的离心率e=的取值范围是(1,+∞),其中c2=a2+b2,且=,离心率e越大,双曲线的开口越大.可以通过a、b、c的关系,列方程或不等式求离心率的值或范围.
3.双曲线-=1 (a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,也可记为-=0;与双曲线-=1具有相同渐近线的双曲线的方程可表示为-=λ (λ≠0).
2.2.2 双曲线的简单几何性质
答案
知识梳理
1.
标准方程
-=1(a>0,b>0)
-=1(a>0,b>0)
图形
性
质
焦点
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
焦距
|F1F2|=2c
范围
x≥a或x≤-a,y∈R
y≥a或y≤-a,x∈R
对称性
关于x轴、y轴和原点对称
顶点
(-a,0),(a,0)
(0,-a),(0,a)
轴长
实轴长=2a,虚轴长=2b
离心率
e=(e>1)
渐近线
y=±x
y=±x
2.(1)一点 (2)两个 一个 没有
作业设计
1.B [∵e=,∴e2==,∴=.]
2.A
3.C [由于椭圆4x2+y2=1的焦点坐标为,
则双曲线的焦点坐标为,又由渐近线方程为y=x,得=,即a2=2b2,又由2=a2+b2,得a2=,b2=,又由于焦点在y轴上,因此双曲线的方程为2y2-4x2=1.故选C.]
4.C [由题意知,2b=2,2c=2,则b=1,c=,a=;双曲线的渐近线方程为y=±x.]
5.C [点(,0)即为双曲线的右顶点,过该点有两条与双曲线渐近线平行的直线与双曲线仅有一个公共点,另过该点且与x轴垂直的直线也与双曲线只有一个公共点.]
6.B [||PF1|-|PF2||=2a,即3|PF2|=2a,
所以|PF2|=≥c-a,即2a≥3c-3a,即5a≥3c,
则≤.]
7.
解析 a+b=5,ab=6,解得a,b的值为2或3.
又a>b,∴a=3,b=2.∴c=,从而e==.
8.-=1(x>3)
解析 以BC所在直线为x轴,BC的中点为原点建立直角坐标系,则B(-5,0),C(5,0),而|AB|-|AC|=6<10.故A点的轨迹是双曲线的右支,其方程为-=1(x>3).
9.-=1
解析 ∵所求双曲线与双曲线-=1有相同的渐近线,∴可设所求双曲线的方程为
-=λ (λ≠0).∵点(-3,2)在双曲线上,
∴λ=-=.
∴所求双曲线的方程为-=1.
10.解 (1)因直线x=与渐近线4x+3y=0的交点坐标为,而3<|-5|,故双曲线的焦点在x轴上,设其方程为-=1,
由
解得故所求的双曲线方程为-=1.
(2)设F1、F2为双曲线的两个焦点.依题意,它的焦点在x轴上.
因为PF1⊥PF2,且|OP|=6,
所以2c=|F1F2|=2|OP|=12,所以c=6.
又P与两顶点连线夹角为,
所以a=|OP|·tan=2,
所以b2=c2-a2=24.
故所求的双曲线方程为-=1.
11.解 方法一 (用韦达定理解决)
显然直线AB的斜率存在.
设直线AB的方程为y-2=k(x-1),
即y=kx+2-k,由
得(2-k2)x2-2k(2-k)x-k2+4k-6=0,
当Δ>0时,设A(x1,y1),B(x2,y2),
则1==,
∴k=1,满足Δ>0,∴直线AB的方程为y=x+1.
方法二 (用点差法解决)
设A(x1,y1),B(x2,y2),则,
两式相减得(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)(y1+y2).
∵x1≠x2,∴=,
∴kAB==1,
∴直线AB的方程为y=x+1,
代入x2-=1满足Δ>0.
∴直线AB的方程为y=x+1.
12. D
[设双曲线方程为-=1(a>0,b>0),如图所示,双曲线的一条渐近线方程为
y=x,
而kBF=-,
∴·(-)=-1,
整理得b2=ac.
∴c2-a2-ac=0,两边同除以a2,得e2-e-1=0,
解得e=或e=(舍去).]
13.解 (1)由双曲线C与直线l相交于两个不同的点得有两个不同的解,
消去y并整理得(1-a2)x2+2a2x-2a2=0,①
∴
解得-又∵a>0,∴0∵双曲线的离心率e== ,
∴0且e≠.
∴双曲线C的离心率e的取值范围是
∪(,+∞).
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),P(0,1).
∵ =,∴(x1,y1-1)=(x2,y2-1),
由此可得x1=x2.∵x1,x2都是方程①的根,
且1-a2≠0,∴x1+x2=x2=-,
x1x2=x=-,消去x2得-=,
即a2=.
又∵a>0,∴a=.