《2017-2018版高中数学 第三章 圆锥曲线与方程 3.1 双曲线及其标准方程 北师大版选修2-1(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018版高中数学 第三章 圆锥曲线与方程 3.1 双曲线及其标准方程 北师大版选修2-1(1)（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章3双曲线,3.1双曲线及其标准方程,学习目标 1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程. 2.掌握双曲线的标准方程及其求法. 3.会利用双曲线的定义和标准方程解决简单的问题.,题型探究,问题导学,内容索引,当堂训练,问题导学,知识点一双曲线的定义,思考,如图，若取一条拉链，拉开它的一部分，在拉开的两边上各选择一点，分别固定在点F1，F2上，把笔尖放在点M处，拉开或闭拢拉链，笔尖经过的点可画出一条曲线，那么曲线上的点应满足怎样的几何条件？,曲线上的点满足条件：|MF1|MF2|常数； 如果改变一下笔尖位置，使|MF2|MF1|常数， 可得到另一条曲线.,答案,梳理,(1)平面内到
2、两定点F1，F2的距离之差的 等于常数(大于零且小于|F1F2|)的点的轨迹叫作双曲线. 叫作双曲线的焦点，两焦点之间的距离叫作双曲线的 . (2)关于“小于|F1F2|”：若将“小于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”，其余条件不变，则动点轨迹是以F1，F2为端点的 (包括端点)；若将“小于|F1F2|”改为“大于|F1F2|”，其余条件不变，则动点轨迹不存在. (3)若将“绝对值”去掉，其余条件不变，则动点的轨迹只有双曲线的 . (4)若常数为零，其余条件不变，则点的轨迹是 .,绝对值,这两个定点,焦距,两条射线,一支,线段F1F2的中垂线,知识点二双曲线的标准方程,思考1,双曲线的标准
3、方程的推导过程是什么？,答案,(1)建系：以直线F1F2为x轴，F1F2的中点为原点建立平面直角坐标系. (2)设点：设M(x，y)是双曲线上任意一点， 且双曲线的焦点坐标为F1(c，0)，F2(c，0). (3)列式：由|MF1|MF2|2a，,(4)化简：移项，平方后可得(c2a2)x2a2y2a2(c2a2).,(5)检验：从上述过程可以看到，双曲线上任意一点的坐标都满足方程；以方程的解(x，y)为坐标的点到双曲线两个焦点(c，0)，(c，0)的距离之差的绝对值为2a，即以方程的解为坐标的点都在双曲线上，这样，就把方程叫作双曲线的标准方程.(此步骤可省略),思考2,双曲线中a，b，c的关
4、系如何？与椭圆中a，b，c的关系有何不同？,双曲线标准方程中的两个参数a和b，确定了双曲线的形状和大小，是双曲线的定形条件，这里b2c2a2，即c2a2b2，其中ca，cb，a与b的大小关系不确定；而在椭圆中b2a2c2，即a2b2c2，其中ab0，ac，c与b的大小关系不确定.,答案,梳理,(1)两种形式的标准方程,F1(c，0)，F2(c，0),F1(0，c)，F2(0，c),a2b2c2,(2)焦点F1，F2的位置是双曲线定位的条件，它决定了双曲线标准方程的类型.“焦点跟着正项走”，若x2项的系数为正，则焦点在 上；若y2项的系数为正，那么焦点在 上. (3)双曲线的焦点位置不确定时可设
5、其标准方程为Ax2By21(AB0). (4)标准方程中的两个参数a和b，确定了双曲线的形状和大小，是双曲线的定形条件，这里的b2 与椭圆中的b2 相区别.,x轴,y轴,c2a2,a2c2,题型探究,类型一双曲线的定义及应用,命题角度1双曲线中焦点三角形面积问题,解答,得a3，b4，c5.,由定义和余弦定理得|PF1|PF2|6， |F1F2|2|PF1|2|PF2|22|PF1|PF2|cos 60， 所以102(|PF1|PF2|)2|PF1|PF2|， 所以|PF1|PF2|64，,引申探究 本例中若F1PF290，其他条件不变，求F1PF2的面积.,解答,由双曲线方程知a3，b4，c5
6、， 由双曲线的定义得|PF1|PF2|2a6， 所以|PF1|2|PF2|22|PF1|PF2|36， 在RtF1PF2中，由勾股定理得 |PF1|2|PF2|2|F1F2|2(2c)2100， 将代入得|PF1|PF2|32，,求双曲线中焦点三角形面积的方法 (1)方法一： 根据双曲线的定义求出|PF1|PF2|2a； 利用余弦定理表示出|PF1|，|PF2|，|F1F2|之间满足的关系式； 通过配方，利用整体的思想求出|PF1|PF2|的值；,反思与感悟,(2)方法二：,特别提醒：利用双曲线的定义解决与焦点有关的问题，一是要注意定义条件|PF1|PF2|2a的变形使用，特别是与|PF1|2
7、|PF2|2，|PF1|PF2|间的关系.,解答,在MF1F2中，由余弦定理， 得|F1F2|2|MF1|2|MF2|22|MF1|MF2|cos . |F1F2|24c2，|MF1|2|MF2|2(|MF1|MF2|)22|MF1|MF2|4a22|MF1|MF2|， 式化为4c24a22|MF1|MF2|(1cos )，,当|PF1|PF2|3时，|PF1|PF2|3|F1F2|4，满足双曲线定义， P点的轨迹是双曲线.,命题角度2利用双曲线定义求其标准方程 例2(1)已知定点F1(2，0)，F2(2，0)，在平面内满足下列条件的动点P的轨迹中为双曲线的是 A.|PF1|PF2|3 B.|
8、PF1|PF2|4 C.|PF1|PF2|5D.|PF1|2|PF2|24,答案,解析,(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_.,答案,解析,如图，设动圆M与圆C1及圆C2分别外切于点A和B， 根据两圆外切的条件|MC1|AC1|MA|，|MC2| |BC2|MB|，因为|MA|MB|， 所以|MC1|AC1|MC2|BC2|， 即|MC2|MC1|2，表明动点M与两定点C2，C1的距离的差是常数2. 根据双曲线的定义，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)，a1，c3，则b28，,
9、双曲线定义的两种应用 (1)根据双曲线的定义判断动点轨迹时，一定要注意双曲线定义中的各个条件，不要一看到动点到两个定点的距离之差的绝对值是常数，就认为其轨迹是双曲线，还要看该常数是否小于两个已知定点之间的距离且大于零，否则就不是双曲线.,反思与感悟,(2)巧妙利用双曲线的定义求曲线的轨迹方程，可以使运算量大大减小，同时提高解题速度和质量. 其基本步骤为 寻求动点M 与定点F1，F2 之间的关系； 根据题目的条件计算是否满足|MF1|MF2|2a(常数，a0). 判断：若2a2c|F1F2|，满足定义，则动点M 的轨迹就是双曲线，且2c|F1F2|，b2c2a2，进而求出相应a，b，c. 根据F
10、1，F2所在的坐标轴写出双曲线的标准方程.,跟踪训练2下列命题是真命题的是_.(将所有真命题的序号都填上) 已知定点F1(1，0)，F2(1，0)，则满足|PF1|PF2| 的点P的轨迹为双曲线； 已知定点F1(2，0)，F2(2，0)，则满足|PF1|PF2|4的点P的轨迹为两条射线； 到定点F1(3，0)，F2(3，0)距离之差的绝对值等于7的点P的轨迹为双曲线； 若点P到定点F1(4，0)，F2(4，0)的距离的差的绝对值等于点M(1，2)到点N(3，1)的距离，则点P的轨迹为双曲线.,答案,解析, 6，故点P的轨迹不存在； 点M(1，2)到点N(3，1)的距离为 58，故点P的轨迹是以
11、F1(4，0)，F2(4，0)为焦点的双曲线.,类型二待定系数法求双曲线的标准方程,解答,解答,a212，b28.,待定系数法求方程的步骤 (1)定型：即确定双曲线的焦点所在的坐标轴是x轴还是y轴. (2)设方程：根据焦点位置设出相应的标准方程的形式， 若不知道焦点的位置，则进行讨论，或设双曲线的方程为Ax2By21(AB0).,反思与感悟,(3)计算：利用题中条件列出方程组，求出相关值. (4)结论：写出双曲线的标准方程.,跟踪训练3根据条件求双曲线的标准方程. (1)c ，经过点A(5，2)，焦点在x轴上；,解答,解得a25或a230(舍).,解答,设双曲线方程为mx2ny21(mn0)，
12、,解答,依题意，则所求双曲线焦点在x轴上，,类型三双曲线定义的综合运用,证明,如图所示，设|PF1|r1，|PF2|r2，|F1F2|2c， 则在PF1F2中，对于双曲线有|r2r1|2m，,则在PF1F2中，对于椭圆有r1r22a，,(1)结合双曲线的定义，解决综合问题，诸如：实际应用题，焦点三角形问题等，要充分利用双曲线的定义、正弦定理、余弦定理等，利用化归思想，重点考查综合运用能力与求解能力. (2)双曲线与椭圆的比较如下表：,反思与感悟,利用双曲线与椭圆的关系，可类比椭圆得到双曲线的有关结论，或用类似方法解决双曲线的有关问题，以及双曲线与椭圆的综合问题.,跟踪训练4(1)已知双曲线与椭
13、圆 1有共同的焦点，且过点( ，4)，求双曲线的方程.,解答,解答,类似的性质如下：,设直线PM，PN的斜率都存在，并记为kPM，kPN，那么kPM与kPN之积是与点P位置无关的定值. 其证明过程如下： 设P(x，y)，M(m，n)，则N(m，n)，,故kPM与kPN之积是与点P位置无关的定值.,当堂训练,2,3,4,5,1,由双曲线的定义得|PF1|PF2|2a6， 即|3|PF2|6，解得|PF2|9(负值舍去)，故选B.,1.若双曲线E： 1的左，右焦点分别为F1，F2，点P在双曲线E上，且|PF1|3，则|PF2|等于 A.11 B.9 C.5 D.3,答案,解析,答案,解析,2,3,
14、4,5,1,又由|F1F2|10可得PF1F2是直角三角形，,3.已知圆C：x2y26x4y80，以圆C与坐标轴的交点分别作为双曲线 的一个焦点和顶点，则所得双曲线的标准方程为_.,令x0，得y24y80，方程无解，即该圆与y轴无交点. 令y0，得x26x80，解得x2或x4， 则符合条件的双曲线中a2，c4， b2c2a216412，且焦点在x轴上，,答案,解析,2,3,4,5,1,4.已知双曲线2x2y2k(k0)的焦距为6，则k的值为_.,2,3,4,5,1,6或6,答案,解析,2,3,4,5,1,由题意知，k0.,综上，k6或k6.,2,3,4,5,1,答案,解析,规律与方法,1.双曲
15、线定义的理解 (1)定义中距离的差要加绝对值，否则只为双曲线的一支.设F1，F2表示双曲线的左，右焦点， 若|MF1|MF2|2a，则点M在右支上； 若|MF2|MF1|2a，则点M在左支上. (2)双曲线定义的双向运用： 若|MF1|MF2|2a(02a|F1F2|)，则动点M的轨迹为双曲线. 若动点M在双曲线上，则|MF1|MF2|2a.,2.求双曲线标准方程的步骤 (1)定位：是指确定与坐标系的相对位置，在标准方程的前提下，确定焦点位于哪条坐标轴上，以确定方程的形式. (2)定量：是指确定a2，b2的数值，常由条件列方程组求解. 特别提醒：若焦点的位置不明确，应注意分类讨论，也可以设双曲线方程为mx2ny21的形式，为简单起见，常标明条件mn0.,
