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(完整版)双曲线专题复习讲义及练习
双曲线专题复习讲义
★知识梳理★
1. 双曲线的定义
(1)第一定义:当时, 的轨迹为双曲线;
当时, 的轨迹不存在;
当时, 的轨迹为以为端点的两条射线
(2)双曲线的第二义
平面内到定点与定直线(定点不在定直线上)的距离之比是常数()的点的轨迹为双曲线
2。 双曲线的标准方程与几何性质
标准方程
性
质
焦点
,
焦距
范围
顶点
对称性
关于x轴、y轴和原点对称
离心率
准线
渐近线
与双曲线共渐近线的双曲线系方程为:
与双曲线共轭的双曲线为
等轴双曲线的渐近线方程为 ,离心率为.;
★重难点突破★
1。注意定义中“陷阱"
问题1:已知,一曲线上的动点到距离之差为6,则双曲线的方程为
点拨:一要注意是否满足,二要注意是一支还是两支
,的轨迹是双曲线的右支.其方程为
2。注意焦点的位置
问题2:双曲线的渐近线为,则离心率为
点拨:当焦点在x轴上时,,;当焦点在y轴上时,,
★热点考点题型探析★
考点1 双曲线的定义及标准方程
题型1:运用双曲线的定义
[例1 ] 某中心接到其正东、正西、正北方向三个观测点的报告:正西、正北两个观测点同时听到了一声巨响,正东观测点听到的时间比其他两观测点晚4s. 已知各观测点到该中心的距离都是1020m. 试确定该巨响发生的位置。(假定当时声音传播的速度为340m/ s :相关各点均在同一平面上)
【解题思路】时间差即为距离差,到两定点距离之差为定值的点的轨迹是双曲线型的.
[解析]如图,以接报中心为原点O,正东、正北方向为x轴、y轴正向,建立直角坐标系.设A、B、C分别是西、东、北观测点,则A(-1020,0),B(1020,0),C(0,1020)
设P(x,y)为巨响为生点,由A、C同时听到巨响声,得|PA|=|PC|,故P在AC的垂直平分线PO上,PO的方程为y=-x,因B点比A点晚4s听到爆炸声,故|PB|- |PA|=340×4=1360
由双曲线定义知P点在以A、B为焦点的双曲线上,A
B
C
P
O
x
y
依题意得a=680, c=1020,
用y=-x代入上式,得,∵|PB|>|PA|,
答:巨响发生在接报中心的西偏北450距中心处.
【名师指引】解应用题的关键是将实际问题转换为“数学模型”
【新题导练】
1。设P为双曲线上的一点F1、F2是该双曲线的两个焦点,若|PF1|:|PF2|=3:2,则△PF1F2的面积为 ( )
A. B.12 C. D.24
解析: ①
又②
由①、②解得
直角三角形,
故选B.
2。如图2所示,为双曲线的左
焦点,双曲线上的点与关于轴对称,
则的值是( )
A.9 B.16 C.18 D.27
[解析] ,选C
3。 P是双曲线左支上的一点,F1、F2分别是左、右焦点,且焦距为2c,则的内切圆的圆心的横坐标为( )
(A) (B) (C) (D)
[解析]设的内切圆的圆心的横坐标为,
由圆的切线性质知,
题型2 求双曲线的标准方程
[例2 ] 已知双曲线C与双曲线-=1有公共焦点,且过点(3,2)。求双曲线C的方程.
【解题思路】运用方程思想,列关于的方程组
[解析] 解法一: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: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.
【名师指引】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。
【新题导练】
4.已知双曲线的渐近线方程是,焦点在坐标轴上且焦距是10,则此双曲线的方程为 ;
[解析]设双曲线方程为,
当时,化为,,
当时,化为,,
综上,双曲线方程为或
5.以抛物线的焦点为右焦点,且两条渐近线是的双曲线方程为___________________.
[解析] 抛物线的焦点为,设双曲线方程为,,双曲线方程为
6.已知点,,,动圆与直线切于点,过、与圆相切的两直线相交于点,则点的轨迹方程为
A. B.
C.(x 〉 0) D.
[解析],点的轨迹是以、为焦点,实轴长为2的双曲线的右支,选B
考点2 双曲线的几何性质
题型1 求离心率或离心率的范围
[例3] 已知双曲线的左,右焦点分别为,点P在双曲线的右支上,且,则此双曲线的离心率e的最大值为 .
【解题思路】这是一个存在性问题,可转化为最值问题来解决
[解析](方法1)由定义知,又已知,解得,,在中,由余弦定理,得,要求的最大值,即求的最小值,当时,解得.即的最大值为.
(方法2) ,
双曲线上存在一点P使,等价于
(方法3)设,由焦半径公式得,∵,∴,∴,∵,∴,∴的最大值为.
【名师指引】(1)解法1用余弦定理转化,解法2用定义转化,解法3用焦半径转化;
(2)点P在变化过程中,的范围变化值得探究;
(3)运用不等式知识转化为的齐次式是关键
【新题导练】
7.已知双曲线的一条渐近线方程为,则该双曲线的离心率为 .
[解析]当时,,,当时,,,或
8. 已知双曲线的右顶点为E,双曲线的左准线与该双曲线的两渐近线的交点分别为A、B两点,若∠AEB=60°,则该双曲线的离心率e是( )
A. B.2 C.或2 D.不存在
[解析]设双曲线的左准线与x轴交于点D,则,,,
题型2 与渐近线有关的问题
[例4]若双曲线的焦点到渐近线的距离等于实轴长,则双曲线的离心率为 ( )
A。 B。 C。 D.
【解题思路】通过渐近线、离心率等几何元素,沟通的关系
[解析] 焦点到渐近线的距离等于实轴长,故,,所以
【名师指引】双曲线的渐近线与离心率存在对应关系,通过的比例关系可以求离心率,也可以求渐近线方程
【新题导练】
9。 双曲线的渐近线方程是 ( )
A. B。 C. D.
[解析]选C
10.焦点为(0,6),且与双曲线有相同的渐近线的双曲线方程是 ( )
A. B. C. D.
[解析]从焦点位置和具有相同的渐近线的双曲线系两方面考虑,选B
基础巩固训练
1。 以椭圆的右焦点为圆心,且与双曲线的渐近线相切的圆的方程是
(A) (B)
(C) (D)
[解析]椭圆与双曲线共焦点,焦点到渐近线的距离为b,选A
2.已知双曲线的两个焦点为、,是此双曲线上的一点,且满足,,则该双曲线的方程是 ( )
A. B. C. D.
[解析]由 和得,选A
3。两个正数a、b的等差中项是,一个等比中项是,且则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
[解析] ,选D
4。设,分别为具有公共焦点与的椭圆和双曲线的离心率,为两曲线的一个公共点,且满足,则的值为( C )
A. B.1 C.2 D.不确定
[解析] C. 设,,,,
5。已知F1,F2分别是双曲线的左、右焦点,过F1且垂直于x轴的直线与双曲线交于A,B两点,若△ABF2是锐角三角形,则该双曲线离心率的取值范围是( )
(A). (B). (C)。 (D).
[解析] ,选B
6.曲线与曲线的 ( )
A.焦距相等 B.焦点相同 C.离心率相等 D.以上都不对
[解析] 方程的曲线为焦点在x轴的椭圆,方程的曲线为焦点在y轴的双曲线,,故选A
综合提高训练
7. 已知椭圆和双曲线有公共的焦点,(1)求双曲线的渐近线方程(2)直线过焦点且垂直于x轴,若直线与双曲线的渐近线围成的三角形的面积为,求双曲线的方程
[解析](1)依题意,有,即,即双曲线方程为,故双曲线的渐近线方程是,即,.
(2)设渐近线与直线交于A、B,则,,解得即,又,
双曲线的方程为
8。已知是双曲线的左,右焦点,点是双曲线右支上的一个动点,且的最小值为,双曲线的一条渐近线方程为. 求双曲线的方程;
[解析],
①.的一条渐进线方程为 ②,又 ③
由①②③得
9.已知中心在原点的双曲线C的右焦点为,右顶点为.
(Ⅰ)求双曲线C的方程
(Ⅱ)若直线与双曲线恒有两个不同的交点A和B且(其中为原点),求k的取值范围
解(1)设双曲线方程为
由已知得,再由,得
故双曲线的方程为。
(2)将代入得
由直线与双曲线交与不同的两点得
即且. ① 设,则
,由得,
而
。
于是,即解此不等式得 ②
由①+②得
故的取值范围为
参考例题:
已知双曲线C:的两个焦点为,点P是双曲线C上的一点,,且.
(1)求双曲线的离心率;
(2)过点P作直线分别与双曲线的两渐近线相交于两点,若,,求双曲线C的方程.
(1)设,则,∵,∴,
∴.
(2)由(1)知,故,从而双曲线的渐近线方程为,
依题意,可设,
由,得. ①
由,得,解得.
∵点在双曲线上,∴,
又,上式化简得. ②
由①②,得,从而得.故双曲线C的方程为.
双曲线专题练习一
一、填空题
1.椭圆与双曲线的焦点相同,则k= .
2.双曲线的渐近线为 两渐近线夹角为 。
3.已知为椭圆的两个焦点,为它的短轴的一个端点,若该椭圆的长轴长为,则△面积的最大值为 .
4.过点(-6,3)且和双曲线x2—2y2=2有相同的渐近线的双曲线方程为 。
5.过原点与双曲线 交于两点的直线斜率的取值范围是
6、若双曲线的一个焦点是(0,3),则k的值是 。
7. 已知直线y=kx—1与双曲线,试列出实数
k需满足的不等式组,使直线与双曲线交同支于两点, 。
8.点P是双曲线上一点,F1、F2是双曲线焦点,若ÐF1PF2=120o,
则DF1PF2的面积 。
9.过点M(-2,0)的直线L与椭圆x2+2y2=2交于P1、P2两点,线段P1P2的中点为P,设直线l的斜率为k1(k1≠0),直线OP的斜率为k2,则k1k2的值为______。
10.若对任意kÎR,直线与双曲线总有公共点,则b范围 。
11.若方程x+k—=0只有一个解,则实数k的取值范围是______________.
12.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空格内,若不正确,
将正确的结果填在下面空格内. 。
二、选择题
13。平面内有定点A、B及动点P,设命题甲是“|PA|+|PB|是定值",命题乙是
“点P的轨迹是以A、B为焦点的椭圆”,那么甲是乙的 ( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
14。 经过双曲线的右焦点作直线交双曲线与、两点,若|AB|=4,
则这样的直线存在的条数为 ( )
(A)4; (B)3; (C)2; (D)1
15.双曲线与其共轭双曲线有 ( )
A.相同的焦点 B。 相同的渐近线 C.相等的实轴长 D。 相等的虚轴长
16.过点P(3,4)与双曲线只有一个交点的直线的条数为 ( )
A.4 B。 3 C。2 D。 1
三、解答题
17.已知动圆与圆C1:(x+5)2+y2=49和圆C2:(x—5)2+y2=1都外切,
(1)求动圆圆心P的轨迹方程。
(2)若动圆P与圆C2内切,与圆C1外切,则动圆圆心P的轨迹是 。
若动圆P与圆C1内切,与圆C2外切,则动圆圆心P的轨迹是 。
若把圆C1的半径改为1,那么动圆P的轨迹是 。
(只需写出图形形状)
18.已知直线与双曲线交于、点。
(1)求的取值范围;(2)若以为直径的圆过坐标原点,求实数的值;
(3)是否存在这样的实数,使、两点关于直线对称?若存在,
请求出的值;若不存在,说明理由。
解:
19.(1)椭圆C:(a>b>0)上的点A(1,)到两焦点的距离之和为4,
求椭圆的方程;
(2)设K是(1)中椭圆上的动点, F1是左焦点, 求线段F1K的中点的轨迹方程;
(3)已知椭圆具有性质:若M、N是椭圆C上关于原点对称的两点,P是椭圆上任意一点, 当直线PM、PN的斜率都存在并记为kPM、kPN时,那么是与点P位置无关的定值。试对双曲线 写出具有类似特性的性质,并加以证明。
20. 已知双曲线方程为,
(1)求过点P(1,2)的直线的斜率的取值范围,使直线与双曲线
有一个交点,两个交点,没有交点。
(2) 过点P(1,2)的直线交双曲线于A、B两点,若P为弦AB的中点,
求直线AB的方程;
(3)是否存在直线,使Q(1,1)为被双曲线所截弦的中点?若存在,
求出直线的方程;若不存在,请说明理由.
一、填空题
1. k= 2 。2. 。 3.2. 4. 5.
6、—1 。7。 。8.. 9. 。 10. 11. [—1,1)
12. |PF2|=17。
二、选择题
13。 ( B )14 ( B )15.( B )16C
三、解答题
X
O
Y
5
-5
2
·
17.已知动圆与圆C1:(x+5)2+y2=49和圆C2:(x—5)2+y2=1都外切,
(1)求动圆圆心P的轨迹方程。
解:(1)从已知条件可以确定圆C1、C2的圆心与半径。
两圆外切可得:两圆半径和=圆心距
动圆半径r,依题意有 7+r=|PC1|,1+r=|PC2|,
两式相减得:|PC1|-|PC2|=6 <|C1C2|。
由双曲线定义得:点P的轨迹是以C1、C2为焦点的双曲线的右支。
(x≥3)
(2)若动圆P与圆C2内切,与圆C1外切,则动圆圆心P的轨迹是 (双曲线右支)
若动圆P与圆C1内切,与圆C2外切,则动圆圆心P的轨迹是 (双曲线左支)
若把圆C1的半径改为1,那么动圆P的轨迹是 。(两定圆连心线的垂直平分线)
18.已知直线与双曲线交于、点。
(1)求的取值范围;
(2)若以为直径的圆过坐标原点,求实数的值;
(3)是否存在这样的实数,使、两点关于直线对称?若存在,
请求出的值;若不存在,说明理由。
解:(1)由消去,得(1)
依题意即且(2)
(2)设,,则
∵ 以AB为直径的圆过原点 ∴ ∴
但
由(3)(4),,
∴ 解得且满足(2)
(3)假设存在实数,使A、B关于对称,则直线与垂直
∴ ,即 直线的方程为
将代入(3)得
∴ AB中点的横坐标为2 纵坐标为
但AB中点不在直线上,即不存在实数,使A、B关于直线对称.
19.(1)椭圆C:(a>b>0)上的点A(1,)到两焦点的距离之和为4,
求椭圆的方程;
(2)设K是(1)中椭圆上的动点, F1是左焦点, 求线段F1K的中点的轨迹方程;
(3)已知椭圆具有性质:若M、N是椭圆C上关于原点对称的两点,P是椭圆上任意一点, 当直线PM、PN的斜率都存在并记为kPM、kPN时,那么是与点P位置无关的定值。试对双曲线 写出具有类似特性的性质,并加以证明。
解:(1)
(2)设中点为(x,y), F1(—1,0) K(-2-x,-y)在上 Þ
(3)设M(x1,y1), N(—x1,-y1), P(xo,yo), xo≠x1
则 为定值。
20。 已知双曲线方程为与点P(1,2),
(1)求过点P(1,2)的直线的斜率的取值范围,使直线与双曲线
有一个交点,两个交点,没有交点。
(2) 过点P(1,2)的直线交双曲线于A、B两点,若P为弦AB的中点,
求直线AB的方程;
(3)是否存在直线,使Q(1,1)为被双曲线所截弦的中点?若存在,
求出直线的方程;若不存在,请说明理由.
解:(1)当直线l的斜率不存在时,l的方程为x=1,与曲线C有一个交点.当l的斜率
存在时,设直线l的方程为y-2=k(x-1),代入C的方程,并整理得
(2-k2)x2+2(k2-2k)x-k2+4k-6=0 (*)
(ⅰ)当2-k2=0,即k=±时,方程(*)有一个根,l与C有一个交点
(ⅱ)当2-k2≠0,即k≠±时
Δ=[2(k2-2k)]2-4(2-k2)(-k2+4k-6)=16(3-2k)
①当Δ=0,即3-2k=0,k=时,方程(*)有一个实根,l与C有一个交点.
②当Δ>0,即k<,又k≠±,故当k<-或-<k<或<k<时,方程(*)有两不等实根,l与C有两个交点.
③当Δ<0,即k>时,方程(*)无解,l与C无交点。
综上知:当k=±,或k=,或k不存在时,l与C只有一个交点;
当<k<,或-<k<,或k<-时,l与C有两个交点;
当k>时,l与C没有交点.
(2)假设以P为中点的弦为AB,且A(x1,y1),B(x2,y2),则2x12-y12=2,2x22-y22=2两式相减得:2(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)(y1+y2)
又∵x1+x2=2,y1+y2=4 ∴2(x1-x2)=y1-y1 即kAB==1
但渐近线斜率为±,结合图形知直线AB与有交点,所以以P为中点的弦为:。
(3)假设以Q为中点的弦存在,设为AB,且A(x1,y1),B(x2,y2),则2x12-y12=2,2x22-y22=2两式相减得:2(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)(y1+y2)
又∵x1+x2=2,y1+y2=2 ∴2(x1-x2)=y1-y1 即kAB==2
但渐近线斜率为±,结合图形知直线AB与C无交点,所以假设不正确,即以Q为中点的弦不存在。
21已知中心在原点,顶点A1、A2在x轴上,离心率e=的双曲线过点P(6,6) (1)求双曲线方程 (2)动直线l经过△A1PA2的重心G,与双曲线交于不同的两点M、N,问 是否存在直线l,使G平分线段MN,证明你的结论
解 (1)如图,设双曲线方程为=1 由已知得,解得a2=9,b2=12 所以所求双曲线方程为=1
(2)P、A1、A2的坐标依次为(6,6)、(3,0)、(-3,0),∴其重心G的坐标为(2,2)
假设存在直线l,使G(2,2)平分线段MN,设M(x1,y1),N(x2,y2) 则有
,∴kl=∴l的方程为
y= (x-2)+2,由,消去y,整理得x2-4x+28=0 ∵Δ=16-4×28<0,∴所求直线l不存在
22. 已知双曲线,问过点A(1,1)能否作直线,使与双曲线交于P、Q两点,并且A为线段PQ的中点?若存在,求出直线的方程,若不存在,说明理由。
错解 设符合题意的直线存在,并设、
则 (1)得 因为A(1,1)为线段PQ的中点, 所以 将(4)、(5)代入(3)得
若,则直线的斜率 所以符合题设条件的直线存在. 其方程为 剖析 在(3)式成立的前提下,由(4)、(5)两式可推出(6)式,但由(6)式不能推出(4)(5)两式,故应对所求直线进行检验,上述错解没有做到这一点,故是错误的. 应在上述解题的基础上,再由
得 根据,说明所求直线不存在。
双曲线专题练习二
1。 过点且与双曲线有公共渐近线的双曲线方程是( )
A. B.
C. D.
2. 已知定点A、B,且|AB|=4,动点P满足|PA|-|PB|=3,则|PA|的最小值是( )
A. B。 C. D。 5
3. 设双曲线以椭圆长轴的两个端点为焦点,其准线过椭圆的焦点,则双曲线的渐近线的斜率为( )
A. B. C. D。
4. 设A为双曲线右支上一动点,F为该双曲线的右焦点,连结AF交双曲线于B,过B作直线BC垂直于双曲线的右准线,垂足为C,则直线AC必过定点( )
A。 B。 C。 (4,0) D.
5. 把曲线C1:按向量平移后得曲线,曲线有一条准线方程为,则的值为( )
A。 B。 C。 3 D.
6. 在中,若,则方程表示( )
A. 焦点在x轴上的椭圆 B。 焦点在y轴上的椭圆
C。 焦点在x轴上的双曲线 D. 焦点在y轴上的双曲线
7. 已知椭圆与双曲线有相同的焦点和,若是的等比中项,是与的等差中项,则椭圆的离心率是( )
A. B。 C. D。
8. 设分别为具有公共焦点与的椭圆和双曲线的离心率,P为两曲线的一个公共点,且满足,则的值为( )
A. 1 B。 C。 2 D. 不确定
二. 解答题
9。 已知双曲线M过点,且它的渐近线方程是.
(1)求双曲线M的方程;
(2)设椭圆N的中心在原点,它的短轴是双曲线M的实轴,且N中斜率为的弦的中点轨迹恰好是M的一条渐近线在N内的部分,试求椭圆N的方程。
10. 已知双曲线C的中心在原点,抛物线的焦点是双曲线C的一个焦点,且双曲线C过点。
(1)求双曲线C的方程;
(2)设双曲线C的实轴左顶点为A,右焦点为F,在第一象限内任取双曲线C上一点P,试问是否存在常数,使得恒成立?并证明你的结论。
11。 双曲线的中心是原点O,它的虚轴长为,相应于焦点的准线与轴相交于点A,且,过点F的直线与双曲线交于P、Q两点。
(1)求双曲线的方程及离心率;
(2)若,求直线PQ的方程。
【试题答案】
一.
1。 A
解析:设与有公共渐近线的双曲线方程为,把点代入可求得。
2。 C
解析:P点轨迹是以A(左)、B(右)为焦点的双曲线的右支(如图)P与双曲线右支顶点M重合时最小,最小值为。
3. C
解析:椭圆的长轴两端点和焦点分别为(5,0),,(4,0),
设双曲线的方程为,则有,,
∴ ,
故其渐近线为
4. A
解析:(特殊值法)取,则
∴ 直线AC与x轴相交于点,故选A
5. C
解析:无论曲线为椭圆还是双曲线都可得到,且由题意可知曲线中心由(0,0)(1,2)后,曲线的一条准线为,可判定为的右准线
故,即,故
6。 C
解析:
即
,,
表示焦点在x轴上的双曲线,故选C.
7。 D
解析:由题意得
由(2)(3)可得,代入(1)得椭圆的离心率,故选D。
8. C
解析:设
设椭圆的长轴为,双曲线的实轴长为,
则
由此可得
即
将,代入,选C
二.
9。 解析:(1)所求双曲线的方程为
(2)由(1)知双曲线的焦点在x轴上
∴ 椭圆的焦点在y轴上
由于双曲线M的实轴长为
∴ 设椭圆方程为(其中
又设N中斜率为的弦的两端点为,其中点为
则
由(1)(2)得 ∴ N中斜率为的弦的中点的轨迹是直线在N内的部分。根据题意得 ∴
∴ 椭圆N的方程为
10. 解析:(1)由题意设双曲线方程为,把代入得 ①
又抛物线的焦点是(2,0)
故 ②
由①②得
所以所求双曲线方程为
(2)假设存在适合题意的常数,此时
先来考虑特殊情形下的值;
当轴时,将代入双曲线方程
解得
因为,所以是等腰直角三角形,,
此时
以下证明当PF与x轴不垂直时,恒成立
设,由于点P在第一象限内,所以直线PA的斜率存在,为
因为PF与x轴不垂直,所以直线PF的斜率也存在,为
所以
因为
所以
将其代入上式并化简得
因为,所以
即
因为,
所以
所以恒成立
综合以上两种思路,得存在常数,使得双曲线C在第一象限内的任意一点P,使恒成立。
11. 解:(1)由题意,设双曲线的方程为
由已知 解得
所以双曲线的方程为
离心率
(2)由(1)知A(1,0),F(3,0)
当直线PQ与x轴垂直时,PQ方程为
此时,,应舍去
当直线PQ与x轴不垂直时,设直线PQ的方程为
由方程组
得
由于过点F的直线与双曲线交于P、Q两点,则,即
由于,即
∴ 且(*)
设,则
由直线PQ的方程得,
于是 〈3〉
∵ ∴
即 〈4〉
由〈1〉〈2><3〉〈4〉得
整理得 ∴ [满足(*)]
∴ 直线PQ的方程为或
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