(浙江專用)2021版新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 平面解析幾何 6 第6講 雙曲線教學(xué)案
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1、第6講 雙曲線 1.雙曲線的定義 條 件 結(jié)論1 結(jié)論2 平面內(nèi)的動點M與平面內(nèi)的兩個定點F1,F(xiàn)2 M點的 軌跡為 雙曲線 F1、F2為雙曲線的焦點 |F1F2|為雙曲線的焦距 ||MF1|-|MF2||=2a 2a<|F1F2| 2.雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程和幾何性質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)方程 -=1(a>0,b>0) -=1(a>0,b>0) 圖 形 性質(zhì) 范圍 x≥a或x≤-a,y∈R y≤-a或y≥a,x∈R 對稱性 對稱軸:坐標(biāo)軸,對稱中心:原點 頂點 A1(-a,0),A2(a,0) A1(0,-a),A2(0,a) 漸近線 y=±x
2、 y=±x 離心率 e=,e∈(1,+∞) 實虛軸 線段A1A2叫做雙曲線的實軸,它的長|A1A2|=2a;線段B1B2叫做雙曲線的虛軸,它的長|B1B2|=2b;a叫做雙曲線的半實軸長,b叫做雙曲線的半虛軸長 a、b、c的關(guān)系 c2=a2+b2(c>a>0,c>b>0) 3.等軸雙曲線及性質(zhì) (1)等軸雙曲線:實軸長和虛軸長相等的雙曲線叫做等軸雙曲線,其標(biāo)準(zhǔn)方程可寫作:x2-y2=λ(λ≠0). (2)等軸雙曲線?離心率e=?兩條漸近線y=±x相互垂直. 4.雙曲線中一些常用的結(jié)論 (1)雙曲線的焦點到其漸近線的距離為b. (2)若P是雙曲線右支上一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別
3、為雙曲線的左、右焦點,則|PF1|max=a+c,|PF2|min=c-a. (3)同支的焦點弦中最短的為通徑(過焦點且垂直于長軸的弦),其長為,異支的弦中最短的為實軸,其長為2a. (4)設(shè)P,A,B是雙曲線上的三個不同的點,其中A,B關(guān)于原點對稱,直線PA,PB斜率存在且不為0,則直線PA與PB的斜率之積為. (5)P是雙曲線上不同于實軸兩端點的任意一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為雙曲線的左、右焦點,則S△PF1F2=b2·,其中θ為∠F1PF2. [疑誤辨析] 判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”) (1)平面內(nèi)到點F1(0,4),F(xiàn)2(0,-4)距離之差的絕對值等于8的點的軌
4、跡是雙曲線.( ) (2)橢圓的離心率e∈(0,1),雙曲線的離心率e∈(1,+∞).( ) (3)方程-=1(mn>0)表示焦點在x軸上的雙曲線.( ) (4)等軸雙曲線的漸近線互相垂直,離心率等于.( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ [教材衍化] 1.(選修2-1P61A組T1改編)若雙曲線-=1(a>0,b>0)的焦點到其漸近線的距離等于實軸長,則該雙曲線的離心率為________. 解析:由題意知焦點到其漸近線的距離等于實軸長,雙曲線的漸近線方程為±=0,即bx±ay=0, 所以2a==b. 又a2+b2=c2,所以5a2=c2. 所以e2
5、==5,所以e=. 答案: 2.(選修2-1P62A組T6改編)經(jīng)過點A(3,-1),且對稱軸都在坐標(biāo)軸上的等軸雙曲線方程為________. 解析:設(shè)雙曲線的方程為-=±1(a>0), 把點A(3,-1)代入,得a2=8(舍負(fù)), 故所求方程為-=1. 答案:-=1 3.(選修2-1P61練習(xí)T3改編)以橢圓+=1的焦點為頂點,頂點為焦點的雙曲線方程為________. 解析:設(shè)要求的雙曲線方程為-=1(a>0,b>0),由橢圓+=1,得焦點為(±1,0),頂點為(±2,0).所以雙曲線的頂點為(±1,0),焦點為(±2,0).所以a=1,c=2,所以b2=c2-a2=3,所
6、以雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程為x2-=1. 答案:x2-=1 [易錯糾偏] (1)忽視雙曲線的定義; (2)忽視雙曲線焦點的位置; (3)忽視雙曲線的漸近線與離心率的關(guān)系. 1.平面內(nèi)到點F1(0,4),F(xiàn)2(0,-4)的距離之差等于6的點的軌跡是________. 解析:由|PF1|-|PF2|=6<|F1F2|=8,得a=3,又c=4,則b2=c2-a2=7,所以所求點的軌跡是雙曲線-=1的下支. 答案:雙曲線-=1的下支 2.坐標(biāo)原點為對稱中心,兩坐標(biāo)軸為對稱軸的雙曲線的一條漸近線的傾斜角為,則雙曲線的離心率為________. 解析:若雙曲線的焦點在x軸上,設(shè)雙曲線的方程為-=
7、1,則漸近線的方程為y=±x,由題意可得=tan =,b=a,可得c=2a,則e==2;若雙曲線的焦點在y軸上,設(shè)雙曲線的方程為-=1,則漸近線的方程為y=±x,由題意可得=tan =,a=b,可得c=a,則e=.綜上可得e=2或e=. 答案:2或 3.若雙曲線-=1(a>0,b>0)的一條漸近線經(jīng)過點(3,-4),則此雙曲線的離心率為________. 解析:由條件知y=-x過點(3,-4),所以=4,即3b=4a,所以9b2=16a2,所以9c2-9a2=16a2,所以25a2=9c2,所以e=. 答案: 雙曲線的定義 (1)(2020·寧波高三質(zhì)檢)設(shè)雙
8、曲線x2-=1的兩個焦點為F1,F(xiàn)2,P是雙曲線上的一點,且|PF1|∶|PF2|=3∶4,則△PF1F2的面積等于( ) A.10 B.8 C.8 D.16 (2)(2020·溫州八校聯(lián)考)△ABC的頂點A(-5,0),B(5,0),△ABC的內(nèi)切圓圓心在直線x=3上,則頂點C的軌跡方程是________. 【解析】 (1)依題意|F1F2|=6,|PF2|-|PF1|=2,因為|PF1|∶|PF2|=3∶4,所以|PF1|=6,|PF2|=8,所以等腰三角形PF1F2的面積S=×8× =8. (2)如圖,△ABC與內(nèi)切圓的切點分別為G,E,F(xiàn). |AG|
9、=|AE|=8,|BF|=|BG|=2,|CE|=|CF|, 所以|CA|-|CB|=8-2=6. 根據(jù)雙曲線的定義,所求軌跡是以A,B為焦點,實軸長為6的雙曲線的右支,方程為-=1(x>3). 【答案】 (1)C (2)-=1(x>3) (變條件)若本例(1)中“|PF1|∶|PF2|=3∶4”變?yōu)椤癙F1⊥PF2”,其他條件不變,如何求解. 解:設(shè)|PF1|=m,|PF2|=n,則 解得mn=16,所以S△PF1F2=mn=8. 雙曲線定義的應(yīng)用規(guī)律 類型 解讀 求方程 由題目條件判斷出動點軌跡是雙曲線,由雙曲線的定義,確定2a,2b或2c的值,從而求出a2
10、,b2的值,寫出雙曲線方程 解焦點三角形 利用雙曲線上點M與兩焦點的距離的差||MF1|-|MF2||=2a(其中2a<|F1F2|)與正弦定理、余弦定理,解決焦點三角形問題 [提醒] 在應(yīng)用雙曲線定義時,要注意定義中的條件,搞清所求軌跡是雙曲線,還是雙曲線的一支.若是雙曲線的一支,則需確定是哪一支. 1.已知雙曲線x2-=1的兩個焦點為F1,F(xiàn)2,P為雙曲線右支上一點.若|PF1|=|PF2|,則△F1PF2的面積為( ) A.48 B.24 C.12 D.6 解析:選B.由雙曲線的定義可得|PF1|-|PF2|=|PF2|=2a=2,解得|PF2|=6,故|
11、PF1|=8,又|F1F2|=10,故三角形PF1F2為直角三角形,因此S△PF1F2=|PF1|×|PF2|=24. 2.(2020·衢州調(diào)研)若雙曲線-=1的左焦點為F,點P是雙曲線右支上的動點,A(1,4),則|PF|+|PA|的最小值是( ) A.8 B.9 C.10 D.12 解析:選B.由題意知,雙曲線-=1的左焦點F的坐標(biāo)為(-4,0),設(shè)雙曲線的右焦點為B,則B(4,0),由雙曲線的定義知|PF|+|PA|=4+|PB|+|PA|≥4+|AB|=4+=4+5=9,當(dāng)且僅當(dāng)A,P,B三點共線且P在A,B之間時取等號. 所以|PF|+|PA|的最小值為9.
12、 雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程 (1)已知雙曲線C:-=1 (a>0,b>0)的一條漸近線方程為y=x,且與橢圓+=1有公共焦點,則C的方程為( ) A.-=1 B.-=1 C.-=1 D.-=1 (2)(2020·浙江省六市六校聯(lián)盟模擬)如圖所示,已知雙曲線以長方形ABCD的頂點A,B為左、右焦點,且雙曲線過C,D兩頂點.若AB=4,BC=3,則此雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為________. 【解析】 (1)根據(jù)雙曲線C的漸近線方程為y=x,可知=?、?,又橢圓+=1的焦點坐標(biāo)為(3,0)和(-3,0),所以a2+b2=9 ②,根據(jù)①②可知a2=4,b2=5,所以選B. (2)
13、設(shè)雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-=1(a>0,b>0). 由題意得B(2,0),C(2,3), 所以解得 所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2-=1. 【答案】 (1)B (2)x2-=1 (1)求雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程的答題模板 (2)利用待定系數(shù)法求雙曲線方程的常用方法 ①與雙曲線-=1共漸近線的方程可設(shè)為-=λ(λ≠0); ②若雙曲線的漸近線方程為y=±x,則雙曲線的方程可設(shè)為-=λ(λ≠0); ③若雙曲線過兩個已知點,則雙曲線的方程可設(shè)為+=1(mn<0)或mx2+ny2=1(mn<0). 分別求出適合下列條件的雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程: (1)虛軸長為12,離心率為; (2)焦距為
14、26,且經(jīng)過點M(0,12); (3)漸近線方程為y=±x,且經(jīng)過點(4,). 解:(1)設(shè)雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 -=1或-=1(a>0,b>0). 由題意知,2b=12,e==, 所以b=6,c=10,a=8. 所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-=1或-=1. (2)因為雙曲線經(jīng)過點M(0,12), 所以M(0,12)為雙曲線的一個頂點, 故焦點在y軸上,且a=12. 又2c=26,所以c=13. 所以b2=c2-a2=25. 所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-=1. (3)法一:因為雙曲線的漸近線方程為y=±x, 所以可設(shè)雙曲線的方程為x2-4y2=λ(λ≠0). 因為雙曲線過點(
15、4,), 所以λ=16-4×()2=4, 所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-y2=1. 法二:因為漸近線y=x過點(4,2),而<2, 所以點(4,)在漸近線y=x的下方,在y=-x的上方(如圖). 所以雙曲線的焦點在x軸上,故可設(shè)雙曲線方程為-=1(a>0,b>0). 由已知條件可得解得 所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為-y2=1. 雙曲線的幾何性質(zhì)(高頻考點) 雙曲線的幾何性質(zhì)及應(yīng)用,是高考命題的熱點,多以選擇題或填空題的形式呈現(xiàn),試題多為容易題或中檔題.主要命題角度有: (1)求雙曲線的焦點(距)、實、虛軸長; (2)求雙曲線的漸近線方程; (3)求雙曲線的離心率
16、(或范圍). 角度一 求雙曲線的焦點(距)、實、虛軸長 (2020·義烏模擬)已知離心率為的雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,M是雙曲線C的一條漸近線上的點,且OM⊥MF2,O為坐標(biāo)原點,若S△OMF2=16,則雙曲線的實軸長是( ) A.32 B.16 C.84 D.4 【解析】 由題意知F2(c,0),不妨令點M在漸近線y=x上,由題意可知|F2M|==b,所以|OM|==a.由S△OMF2=16,可得ab=16,即ab=32,又a2+b2=c2,=,所以a=8,b=4,c=4,所以雙曲線C的實軸長為16.故選B. 【答案】 B 角度
17、二 求雙曲線的漸近線方程 已知F1,F(xiàn)2是雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的兩個焦點,P是C上一點,若|PF1|+|PF2|=6a,且△PF1F2最小內(nèi)角的大小為30°,則雙曲線C的漸近線方程是( ) A.x±y=0 B.x±y=0 C.x±2y=0 D.2x±y=0 【解析】 由題意,不妨設(shè)|PF1|>|PF2|,則根據(jù)雙曲線的定義得,|PF1|-|PF2|=2a, 又|PF1|+|PF2|=6a, 解得|PF1|=4a,|PF2|=2a. 在△PF1F2中,|F1F2|=2c,而c>a, 所以有|PF2|<|F1F2|, 所以∠PF1F2=30°,所以(2a
18、)2=(2c)2+(4a)2-2·2c·4acos 30°,得c=a,所以b==a, 所以雙曲線的漸近線方程為y=±x=±x, 即x±y=0. 【答案】 A 角度三 求雙曲線的離心率(或范圍) (1)(2019·高考浙江卷)漸近線方程為x±y=0的雙曲線的離心率是( ) A. B.1 C. D.2 (2)已知雙曲線-=1(a>b>0)的左、右焦點分別為F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),若雙曲線上存在一點P使=,則該雙曲線的離心率的取值范圍是________. 【解析】 (1)因為雙曲線的漸近線方程為x±y=0,所以無論雙曲線的焦點在x軸上還是在y軸上,都滿足a=b
19、,所以c=a,所以雙曲線的離心率e==.故選C.
(2)在△PF1F2中,由正弦定理知=,又=,所以=,所以點P在雙曲線右支上,設(shè)P(x0,y0),如圖,
又因為|PF1|-|PF2|=2a,所以|PF2|=.由雙曲線的幾何性質(zhì)知|PF2|>c-a,則>c-a,即e2-2e-1<0,所以1- 20、曲線中a,b的值或a與b的比值,進(jìn)而得出雙曲線的漸近線方程.
(3)求雙曲線方程.依據(jù)題設(shè)條件,求出a,b的值或依據(jù)雙曲線的定義,求雙曲線的方程.
(4)求雙曲線焦點(焦距)、實虛軸的長.依題設(shè)條件及a,b,c之間的關(guān)系求解.
1.過雙曲線-=1(a>0,b>0)的左焦點F作圓O:x2+y2=a2的兩條切線,切點為A,B,雙曲線左頂點為C,若∠ACB=120°,則雙曲線的漸近線方程為( )
A.y=±x B.y=±x
C.y=±x D.y=±x
解析:選A.如圖所示,連接OA,OB,
設(shè)雙曲線-=1(a>0,b>0)的焦距為2c(c>0),則C(-a,0), 21、F(-c,0).
由雙曲線和圓的對稱性知,點A與點B關(guān)于x軸對稱,則∠ACO=∠BCO=∠ACB=×120°=60°.
因為|OA|=|OC|=a,
所以△ACO為等邊三角形,
所以∠AOC=60°.
因為FA與圓O相切于點A,所以O(shè)A⊥FA,
在Rt△AOF中,∠AFO=90°-∠AOF=90°-60°=30°,所以|OF|=2|OA|,即c=2a,
所以b= = =a,
故雙曲線-=1(a>0,b>0)的漸近線方程為
y=±x,即y=±x.
2.(2020·紹興諸暨高考模擬)設(shè)雙曲線-=1(a>0,b>0)的左,右焦點分別是F1,F(xiàn)2,點P在雙曲線上,且滿足∠PF2F1 22、=2∠PF1F2=60°,則此雙曲線的離心率等于( )
A.2-2 B.
C.+1 D.2+2
解析:選C.設(shè)雙曲線的焦距長為2c,
因為點P為雙曲線上一點,且∠PF1F2=30°,∠PF2F1=60°,
所以P在右支上,∠F2PF1=90°,
即PF1⊥PF2,|PF1|=2csin 60°=c,
|PF2|=2ccos 60°=c,
所以由雙曲線的定義可得|PF1|-|PF2|=(-1)c=2a,所以e===+1.
故選C.
3.(2020·嘉興一中高考適應(yīng)性考試)若雙曲線-=1(a>0,b>0)的右焦點到漸近線的距離等于焦距的倍,則雙曲線的離心率為_____ 23、___,如果雙曲線上存在一點P到雙曲線的左右焦點的距離之差為4,則雙曲線的虛軸長為________.
解析:因為右焦點到漸近線的距離為b,若右焦點到漸近線的距離等于焦距的倍,
所以b=·2c=c,
平方得b2=c2=c2-a2,即a2=c2,
則c=2a,則離心率e==2,
因為雙曲線上存在一點P到雙曲線的左右焦點的距離之差為4,
所以2a=4,則a=2,從而b==2.
答案:2 4
直線與雙曲線的位置關(guān)系
已知中心在原點的雙曲線C的右焦點為(2,0),實軸長為2.
(1)求雙曲線C的方程;
(2)若直線l:y=kx+與雙曲線C左支交于A,B兩點,求k的 24、取值范圍.
【解】 (1)設(shè)雙曲線C的方程為-=1(a>0,b>0).
由已知得,a=,c=2,再由a2+b2=c2,得b2=1,
所以雙曲線C的方程為-y2=1.
(2)設(shè)A(xA,yA),B(xB,yB),
將y=kx+代入-y2=1,
得(1-3k2)x2-6kx-9=0.
由題意知
所以k的取值范圍為.
(變問法)在本例(2)的條件下,線段AB的垂直平分線l0與y軸交于M(0,m),求m的取值范圍.
解:由(2)得:xA+xB=,
所以yA+yB=(kxA+)+(kxB+)
=k(xA+xB)+2=.
所以AB的中點P的坐標(biāo)為.
設(shè)直線l0的方程為:y 25、=-x+m,
將P點坐標(biāo)代入直線l0的方程,得m=.
因為 26、C:-=1(a>0,b>0)的離心率為,點(,0)是雙曲線的一個頂點.
(1)求雙曲線的方程;
(2)經(jīng)過雙曲線右焦點F2作傾斜角為30°的直線,直線與雙曲線交于不同的兩點A,B,求AB的長.
解:(1)因為雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的離心率為,點(,0)是雙曲線的一個頂點,
所以解得c=3,b=,
所以雙曲線的方程為-=1.
(2)雙曲線-=1的右焦點為F2(3,0),所以經(jīng)過雙曲線右焦點F2且傾斜角為30°的直線的方程為y=(x-3).
聯(lián)立得5x2+6x-27=0.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=-,x1x2=-.
所以|AB|= × 27、=.
[基礎(chǔ)題組練]
1.若雙曲線-=1(a>0,b>0)的離心率為,則其漸近線方程為( )
A.y=±2x B.y=±x
C.y=±x D.y=±x
解析:選B.由條件e=,即=,得==1+=3,所以=±,所以雙曲線的漸近線方程為y=±x.故選B.
2.已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的一條漸近線為y=kx(k>0),離心率e=k,則雙曲線的方程為( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
解析:選C.由已知得
所以a2=4b2.所以雙曲線的方程為-=1.
3.(2020·杭州學(xué)軍中學(xué)高三質(zhì)檢)雙曲線M:x2-=1的左、右焦 28、點分別為F1,F(xiàn)2,記|F1F2|=2c,以坐標(biāo)原點O為圓心,c為半徑的圓與曲線M在第一象限的交點為P,若|PF1|=c+2,則點P的橫坐標(biāo)為( )
A. B.
C. D.
解析:選A.由點P在雙曲線的第一象限可得|PF1|-|PF2|=2,則|PF2|=|PF1|-2=c,又|OP|=c,∠F1PF2=90°,由勾股定理可得(c+2)2+c2=(2c)2,解得c=1+.易知△POF2為等邊三角形,則xP==,選項A正確.
4.(2020·杭州中學(xué)高三月考)已知F1,F(xiàn)2分別是雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點,若F2關(guān)于漸近線的對稱點恰落在以F1為圓心,OF1為 29、半徑的圓上,則雙曲線C的離心率為( )
A. B.3
C. D.2
解析:選D.由題意,F(xiàn)1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),一條漸近線方程為y=x,則F2到漸近線的距離為=b.
設(shè)F2關(guān)于漸近線的對稱點為M,F(xiàn)2M與漸近線交于點A,所以|MF2|=2b,A為F2M的中點,又O是F1F2的中點,所以O(shè)A∥F1M,所以∠F1MF2為直角,
所以△MF1F2為直角三角形,
所以由勾股定理得4c2=c2+4b2,
所以3c2=4(c2-a2),所以c2=4a2,
所以c=2a,所以e=2.
故選D.
5.已知F是雙曲線C:x2-=1的右焦點,P是C上一點,且PF與x軸垂直, 30、點A的坐標(biāo)是(1,3),則△APF的面積為( )
A. B.
C. D.
解析:選D.法一:由題可知,雙曲線的右焦點為F(2,0),當(dāng)x=2時,代入雙曲線C的方程,得4-=1,解得y=±3,不妨取點P(2,3),因為點A(1,3),所以AP∥x軸,又PF⊥x軸,所以AP⊥PF,所以S△APF=|PF|·|AP|=×3×1=.故選D.
法二:由題可知,雙曲線的右焦點為F(2,0),當(dāng)x=2時,代入雙曲線C的方程,得4-=1,解得y=±3,不妨取點P(2,3),因為點A(1,3),所以=(1,0),=(0,-3),所以·=0,所以AP⊥PF,所以S△APF=|PF|·|AP|=× 31、3×1=.故選D.
6.(2020·浙江高中學(xué)科基礎(chǔ)測試)已知雙曲線-=1(a>0,b>0)與拋物線y2=20x有一個公共的焦點F,且兩曲線的一個交點為P,若|PF|=17,則雙曲線的離心率為( )
A. B.
C. D.
解析:選B.由題意知F(5,0),不妨設(shè)P點在x軸的上方,由|PF|=17知點P的橫坐標(biāo)為17-5=12,則其縱坐標(biāo)為=4,設(shè)雙曲線的另一個焦點為F1(-5,0),則|PF1|==23,所以2a=|PF1|-|PF|=23-17=6,所以a=3,所以e==,故選B.
7.(2020·寧波市余姚中學(xué)高三期中)已知曲線+=1,當(dāng)曲線表示焦點在y軸上的橢圓時k 32、的取值范圍是________;當(dāng)曲線表示雙曲線時k的取值范圍是________.
解析:當(dāng)曲線表示焦點在y軸上的橢圓時,k2-k>2,
所以k<-1或k>2;
當(dāng)曲線表示雙曲線時,k2-k<0,
所以0<k<1.
答案:k<-1或k>2 0<k<1
8.(2020·金華十校聯(lián)考)已知l是雙曲線C:-=1的一條漸近線,P是l上的一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2是C的兩個焦點,若·=0,則P到x軸的距離為________.
解析:F1(-,0),F(xiàn)2(,0),不妨設(shè)l的方程為y=x,則可設(shè)P(x0,x0),由·=(--x0,-x0)·(-x0,-x0)=3x-6=0,得x0=±,故P到x軸的距離為| 33、x0|=2.
答案:2
9.(2020·瑞安四校聯(lián)考)設(shè)雙曲線-=1(a>0,b>0)的兩條漸近線與直線x=分別交于A,B兩點,F(xiàn)為該雙曲線的右焦點.若60°<∠AFB<90°,則該雙曲線的離心率的取值范圍是________.
解析:雙曲線-=1的兩條漸近線方程為y=±x,x=時,y=±,不妨設(shè)A,B,因為60°<∠AFB<90°,所以 34、意可知,F(xiàn)1(-,0),F(xiàn)2(,0),|F1F2|=2.設(shè)P(x0,y0),則△PF1F2的面積為×2|y0|=12.故y=,將P點坐標(biāo)代入雙曲線方程得x=,不妨設(shè)點P,則=,=,可得·=0,即PF1⊥PF2,故∠F1PF2=.
答案:
11.已知橢圓D:+=1與圓M:x2+(y-5)2=9,雙曲線G與橢圓D有相同焦點,它的兩條漸近線恰好與圓M相切,求雙曲線G的方程.
解:橢圓D的兩個焦點坐標(biāo)為(-5,0),(5,0),
因而雙曲線的中心在原點,焦點在x軸上,且c=5.
設(shè)雙曲線G的方程為-=1(a>0,b>0),
所以漸近線方程為bx±ay=0且a2+b2=25,
又圓心M(0 35、,5)到兩條漸近線的距離為r=3.
所以=3,得a=3,b=4,
所以雙曲線G的方程為-=1.
12.已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的一條漸近線方程為2x+y=0,且頂點到漸近線的距離為.
(1)求此雙曲線的方程;
(2)設(shè)P為雙曲線上一點,A,B兩點在雙曲線的漸近線上,且分別位于第一、二象限,若=,求△AOB的面積.
解:(1)依題意得解得
故雙曲線的方程為-x2=1.
(2)由(1)知雙曲線的漸近線方程為y=±2x,設(shè)A(m,2m),B(-n,2n),其中m>0,n>0,由=得點P的坐標(biāo)為.將點P的坐標(biāo)代入-x2=1,整理得mn=1.
設(shè)∠AOB=2θ,因為tan=2 36、,則tan θ=,從而sin 2θ=.
又|OA|=m,|OB|=n,
所以S△AOB=|OA||OB|sin 2θ=2mn=2.
[綜合題組練]
1.(2020·舟山市普陀三中高三期中)過雙曲線-=1(a>0,b>0)的右頂點A作斜率為-1的直線,該直線與雙曲線的兩條漸近線的交點分別為B,C.若=,則雙曲線的離心率是( )
A. B.
C. D.
解析:選C.直線l:y=-x+a與漸近線l1:bx-ay=0交于點B,
l與漸近線l2:bx+ay=0交于點C,A(a,0),
所以=,=,
因為=,
所以b=2a,
所以c2-a2=4a2,
所以e2==5,所 37、以e=,故選C.
2.(2020·寧波高考模擬)如圖,F(xiàn)1,F(xiàn)2是橢圓C1與雙曲線C2的公共焦點,A,B分別是C1、C2在第二、四象限的公共點,若AF1⊥BF1,且∠AF1O=,則C1與C2的離心率之和為( )
A.2 B.4
C.2 D.2
解析:選A.F1,F(xiàn)2是橢圓C1與雙曲線C2的公共焦點,A、B分別是C1、C2在第二、四象限的公共點,
若AF1⊥BF1,且∠AF1O=,可得A,B,
代入橢圓方程可得+=1,可得+=1,
可得e4-8e2+4=0,解得e=-1.
代入雙曲線方程可得:-=1,
可得:-=1,
可得:e4-8e2+4=0,解得e=+1,
38、
則C1與C2的離心率之和為2.
故選A.
3.設(shè)雙曲線x2-=1的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2.若點P在雙曲線上,且△F1PF2為銳角三角形,則|PF1|+|PF2|的取值范圍是__________.
解析:由題意不妨設(shè)點P在雙曲線的右支上,現(xiàn)考慮兩種極限情況:當(dāng)PF2⊥x軸時,將x=2代入x2-=1,解得y=±3,所以|PF2|=3,所以PF1==5,所以|PF1|+|PF2|有最大值8;當(dāng)∠P為直角時,|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=4c2=16,又因為|PF1|-|PF2|=2,兩邊平方得(|PF1|-|PF2|)2=4,所以|PF1||PF2|=6,解得|PF1|=1 39、+,|PF2|=-1+,所以|PF1|+|PF2|有最小值2.因為△F1PF2為銳角三角形,所以|PF1|+|PF2|的取值范圍為(2,8).
答案:(2,8)
4.(2020·溫州十五校聯(lián)合體聯(lián)考)過點M(0,1)且斜率為1的直線l與雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的兩漸近線交于點A,B,且=2,則直線l的方程為____________;如果雙曲線的焦距為2,則b的值為________.
解析:直線l的方程為y=x+1,兩漸近線的方程為y=±x.其交點坐標(biāo)分別為,.由=2,得xB=2xA.若=-,得a=3b,由a2+b2=10b2=10得b=1,若-=,得a=-3b(舍去).
答案 40、:y=x+1 1
5.已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的離心率為2,焦點到漸近線的距離等于,過右焦點F2的直線l交雙曲線于A,B兩點,F(xiàn)1為左焦點.
(1)求雙曲線的方程;
(2)若△F1AB的面積等于6,求直線l的方程.
解:(1)依題意,b=,=2?a=1,c=2,所以雙曲線的方程為x2-=1.
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由(1)知F2(2,0).
易驗證當(dāng)直線l斜率不存在時不滿足題意,故可設(shè)直線l:y=k(x-2),由消元得(k2-3)x2-4k2x+4k2+3=0,k≠±,x1+x2=,x1x2=,y1-y2=k(x1-x2),△F1AB的面積S=c|y 41、1-y2|=2|k|·|x1-x2|=2|k|·=12|k|·=6.得k4+8k2-9=0,則k=±1.所以直線l的方程為y=x-2或y=-x+2.
6.已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的一條漸近線的方程為y=x,右焦點F到直線x=的距離為.
(1)求雙曲線C的方程;
(2)斜率為1且在y軸上的截距大于0的直線l與雙曲線C相交于B、D兩點,已知A(1,0),若·=1,證明:過A、B、D三點的圓與x軸相切.
解:(1)依題意有=,c-=,
因為a2+b2=c2,所以c=2a2,所以a=1,c=2,所以b2=3,所以雙曲線C的方程為x2-=1.
(2)證明:設(shè)直線l的方程為y=x 42、+m(m>0),B(x1,x1+m),D(x2,x2+m),BD的中點為M,
由得2x2-2mx-m2-3=0,
所以x1+x2=m,x1x2=-,
又因為·=1,即(2-x1)(2-x2)+(x1+m)(x2+m)=1,所以m=0(舍)或m=2,
所以x1+x2=2,x1x2=-,M點的橫坐標(biāo)為=1,
因為·=(1-x1)(1-x2)+(x1+2)(x2+2)=5+2x1x2+x1+x2=5-7+2=0,所以AD⊥AB,
所以過A、B、D三點的圓以點M為圓心,BD為直徑,
因為點M的橫坐標(biāo)為1,所以MA⊥x軸,
所以過A、B、D三點的圓與x軸相切.
21
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