1.雙曲線的定義
把平面內(nèi)與兩個定點F1,F(xiàn)2的距離的差的______等于非零常數(shù)(____|F1F2|)的點的軌跡叫做雙曲線.兩個定點F1,F(xiàn)2叫做雙曲線的____,兩焦點間的距離叫做雙曲線的____.
2.雙曲線的標準方程和簡單幾何性質(zhì)
3.等軸雙曲線
實軸和虛軸等長的雙曲線叫做等軸雙曲線,其漸近線方程為________,離心率為e=__.
[常用結(jié)論]
1.雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)中的幾個常用結(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分別為雙曲線的左、右焦點,則|PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a.
(3)同支的焦點弦中最短的為通徑(過焦點且垂直于實軸的弦),其長為2b2a,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b2a2.
(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=b2tanθ2,其中θ為∠F1PF2.
(6)P是雙曲線上一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2是左、右焦點,則|PF1|+|PF2|≥2c.
2.巧設(shè)雙曲線方程
(1)與雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)有共同漸近線的方程可表示為x2a2?y2b2=t(t≠0).
(2)過已知兩個點的雙曲線方程可設(shè)為mx2+ny2=1(mn<0).

一、易錯易混辨析(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的點的軌跡是雙曲線.( )
(2)方程x2m?y2n=1(mn>0)表示焦點在x軸上的雙曲線.( )
(3)雙曲線x2m2?y2n2=λ(m>0,n>0,λ≠0)的漸近線方程是x2m2?y2n2=0,即xm±yn=0.( )
(4)等軸雙曲線的漸近線互相垂直,離心率等于2.( )
二、教材經(jīng)典衍生
1.(人教A版選擇性必修第一冊P127習(xí)題3.2T1改編)已知雙曲線x2-y216=1上一點P到它的一個焦點的距離等于4,那么點P到另一個焦點的距離等于________.
2.(人教A版選擇性必修第一冊P124例3改編)雙曲線x224?y225=-1的實軸長為________,離心率為________,漸近線方程為________.
3.(人教A版選擇性必修第一冊P120例1改編)已知平面內(nèi)兩定點A(-5,0),B(5,0),動點M滿足|MA|-|MB|=6,則點M的軌跡方程是________.
4.(人教A版選擇性必修第一冊P121練習(xí)T3改編)若方程x22+m+y2m+1=1表示雙曲線,則m的取值范圍是________.
考點一 雙曲線的定義及其應(yīng)用
[典例1] (1)在平面直角坐標系中,已知△ABC的頂點A(-3,0),B(3,0),其內(nèi)切圓圓心在直線x=2上,則頂點C的軌跡方程為( )
A.x24?y25=1(x>2)
B.x29?y25=1(x>3)
C.x29+y25=1(00)的左、右焦點,過F1的直線l與雙曲線的左支交于點A,與右支交于點B,若|AF1|=2a,∠F1AF2=2π3,則S△AF1F2S△ABF2=( )
A.1 B.12
C.13 D.23
[聽課記錄]



1.求雙曲線漸近線方程的方法
求雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)或y2a2?x2b2=1(a>0,b>0)的漸近線方程的方法是令右邊的常數(shù)等于0,即令x2a2?y2b2=0,得y=±bax;或令y2a2?x2b2=0,得y=±abx.
2.求雙曲線的離心率或其范圍的方法
(1)求a,b,c的值,由c2a2=a2+b2a2=1+b2a2直接求e.
(2)列出含有a,b,c的齊次方程(或不等式),借助于b2=c2?a2消去b,然后轉(zhuǎn)化成關(guān)于e的方程(或不等式)求解.
[跟進訓(xùn)練]
3.(1)(多選)(2024·山東濰坊模擬)已知雙曲線M:x2a2?y2b2=1(a>b>0)的焦距為4,兩條漸近線的夾角為60°,則下列說法正確的是( )
A.M的離心率為233
B.M的標準方程為x2-y23=1
C.M的漸近線方程為y=±33x
D.直線x+y-2=0經(jīng)過M的一個焦點
(2)(2021·新高考Ⅱ卷)已知雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)的離心率e=2,則該雙曲線的漸近線方程為________.
(3)已知點F是雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)的左焦點,點E是該雙曲線的右頂點,過F作垂直于x軸的直線與雙曲線交于A,B兩點,若△ABE是銳角三角形,則該雙曲線的離心率e的取值范圍是________.
考點四 直線與雙曲線的位置關(guān)系
[典例6] (1)(2023·全國乙卷)設(shè)A,B為雙曲線x2-y29=1上兩點,下列四個點中,可為線段AB中點的是( )
A.(1,1) B.(-1,2)
C.(1,3) D.(-1,-4)
(2)(2021·新高考Ⅰ卷)在平面直角坐標系xOy中,已知點F1(-17,0),F(xiàn)2(17,0),點M滿足|MF1|-|MF2|=2,記M的軌跡為C.
①求C的方程;
②設(shè)點T在直線x=12上,過T的兩條直線分別交C于A,B兩點和P,Q兩點,且|TA|·|TB|=|TP|·|TQ|,求直線AB的斜率與直線PQ的斜率之和.
[聽課記錄]


解決直線與雙曲線的位置關(guān)系有關(guān)的問題時,有時利用數(shù)形結(jié)合思想,有時利用方程思想.根據(jù)直線的斜率k與漸近線的斜率或某切線的斜率的關(guān)系來判斷直線與雙曲線的位置關(guān)系會比較快捷.
[跟進訓(xùn)練]
4.(1)已知雙曲線x216?y29=1的左焦點為F1,過F1的直線l交雙曲線左支于A,B兩點,則直線l斜率的取值范圍為( )
A.?43,43
B.?∞,?34∪34,+∞
C.?34,34
D.?∞,?43∪43,+∞
(2)過雙曲線x2-y23=1的右焦點作直線l交雙曲線于A,B兩點,則滿足|AB|=6的直線l有( )
A.4條 B.3條
C.2條 D.1條
(3)(多選)已知雙曲線C:x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,其中|F1F2|=2c,過右焦點F2的直線l與雙曲線的右支交于A,B兩點,則下列說法正確的是( )
A.弦AB的最小值為2b2a
B.若AB=m,則△F1AB的周長為2m+4a
C.若AB的中點為M,O為坐標原點且AB的斜率為k,則kOM·k=b2a2
D.若直線AB的斜率為3,則雙曲線的離心率e∈[2,+∞)
參考答案與解析
[考試要求] 1.了解雙曲線的定義、幾何圖形和標準方程.2.掌握其簡單的幾何性質(zhì)(范圍、對稱性、頂點、離心率、漸近線).3.了解雙曲線的簡單應(yīng)用.
1.雙曲線的定義
把平面內(nèi)與兩個定點F1,F(xiàn)2的距離的差的絕對值等于非零常數(shù)(小于|F1F2|)的點的軌跡叫做雙曲線.兩個定點F1,F(xiàn)2叫做雙曲線的焦點,兩焦點間的距離叫做雙曲線的焦距.
2.雙曲線的標準方程和簡單幾何性質(zhì)
3.等軸雙曲線
實軸和虛軸等長的雙曲線叫做等軸雙曲線,其漸近線方程為y=±x,離心率為e=2.
[常用結(jié)論]
1.雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)中的幾個常用結(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分別為雙曲線的左、右焦點,則|PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a.
(3)同支的焦點弦中最短的為通徑(過焦點且垂直于實軸的弦),其長為2b2a,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b2a2.
(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=b2tanθ2,其中θ為∠F1PF2.
(6)P是雙曲線上一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2是左、右焦點,則|PF1|+|PF2|≥2c.
2.巧設(shè)雙曲線方程
(1)與雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)有共同漸近線的方程可表示為x2a2?y2b2=t(t≠0).
(2)過已知兩個點的雙曲線方程可設(shè)為mx2+ny2=1(mn<0).

一、易錯易混辨析(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的點的軌跡是雙曲線.( )
(2)方程x2m?y2n=1(mn>0)表示焦點在x軸上的雙曲線.( )
(3)雙曲線x2m2?y2n2=λ(m>0,n>0,λ≠0)的漸近線方程是x2m2?y2n2=0,即xm±yn=0.( )
(4)等軸雙曲線的漸近線互相垂直,離心率等于2.( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)√
二、教材經(jīng)典衍生
1.(人教A版選擇性必修第一冊P127習(xí)題3.2T1改編)已知雙曲線x2-y216=1上一點P到它的一個焦點的距離等于4,那么點P到另一個焦點的距離等于________.
6 [設(shè)雙曲線的焦點為F1,F(xiàn)2,|PF1|=4,則||PF1|-|PF2||=2,故|PF2|=6或2,又雙曲線上的點到它的焦點的距離的最小值為c-a=17-1>2,故|PF2|=6.]
2.(人教A版選擇性必修第一冊P124例3改編)雙曲線x224?y225=-1的實軸長為________,離心率為________,漸近線方程為________.
10 75 y=±5612x [雙曲線y225?x224=1中a=5,b2=24,c2=25+24=49,
∴實軸長為2a=10,離心率e=ca=75,
漸近線方程為y=±5612x.]
3.(人教A版選擇性必修第一冊P120例1改編)已知平面內(nèi)兩定點A(-5,0),B(5,0),動點M滿足|MA|-|MB|=6,則點M的軌跡方程是________.
x29?y216=1(x≥3) [由雙曲線的定義知,點M的軌跡是雙曲線的右支.又由題意可知焦點在x軸上,且c=5,a=3,所以b=c2?a2=4,故點M的軌跡方程為x29?y216=1(x≥3).]
4.(人教A版選擇性必修第一冊P121練習(xí)T3改編)若方程x22+m+y2m+1=1表示雙曲線,則m的取值范圍是________.
(-2,-1) [因為方程x22+m+y2m+1=1表示雙曲線,所以(2+m)(m+1)<0,即-2<m<-1.]
考點一 雙曲線的定義及其應(yīng)用
[典例1] (1)在平面直角坐標系中,已知△ABC的頂點A(-3,0),B(3,0),其內(nèi)切圓圓心在直線x=2上,則頂點C的軌跡方程為( )
A.x24?y25=1(x>2)
B.x29?y25=1(x>3)
C.x29+y25=1(00)的左、右焦點,過F1的直線l與雙曲線的左支交于點A,與右支交于點B,若|AF1|=2a,∠F1AF2=2π3,則S△AF1F2S△ABF2=( )
A.1 B.12
C.13 D.23
(1)A (2)B [(1)因為F1?3,0,F(xiàn)23,0,x022?y02=1,所以MF1·MF2=(-3-x0,-y0)·(3-x0,-y0)=x02+y02-3<0,即3y02-1<0,解得-33<y0<33.故選A.
(2)如圖所示,由雙曲線定義可知|AF2|-|AF1|=2a.
又|AF1|=2a,
所以|AF2|=4a,
因為∠F1AF2=2π3,
所以S△AF1F2=12|AF1|·|AF2|·sin ∠F1AF2
=12×2a×4a×32=23a2.
由雙曲線定義可知|BF1|-|BF2|=2a,
所以|BF1|=2a+|BF2|,又知|BF1|=2a+|BA|,
所以△BAF2為等邊三角形,邊長為4a,
所以S△ABF2=34|AB|2=34×(4a)2=43a2,
所以S△AF1F2S△ABF2=23a243a2=12.
故選B.]
1.求雙曲線漸近線方程的方法
求雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)或y2a2?x2b2=1(a>0,b>0)的漸近線方程的方法是令右邊的常數(shù)等于0,即令x2a2?y2b2=0,得y=±bax;或令y2a2?x2b2=0,得y=±abx.
2.求雙曲線的離心率或其范圍的方法
(1)求a,b,c的值,由c2a2=a2+b2a2=1+b2a2直接求e.
(2)列出含有a,b,c的齊次方程(或不等式),借助于b2=c2?a2消去b,然后轉(zhuǎn)化成關(guān)于e的方程(或不等式)求解.
[跟進訓(xùn)練]
3.(1)(多選)(2024·山東濰坊模擬)已知雙曲線M:x2a2?y2b2=1(a>b>0)的焦距為4,兩條漸近線的夾角為60°,則下列說法正確的是( )
A.M的離心率為233
B.M的標準方程為x2-y23=1
C.M的漸近線方程為y=±33x
D.直線x+y-2=0經(jīng)過M的一個焦點
(2)(2021·新高考Ⅱ卷)已知雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)的離心率e=2,則該雙曲線的漸近線方程為________.
(3)已知點F是雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)的左焦點,點E是該雙曲線的右頂點,過F作垂直于x軸的直線與雙曲線交于A,B兩點,若△ABE是銳角三角形,則該雙曲線的離心率e的取值范圍是________.
(1)ACD (2)y=±3x (3)(1,2) [(1)因為雙曲線M:x2a2?y2b2=1(a>b>0)的焦距為4,所以有a2+b2=c2=4,①,
雙曲線的兩條漸近線的夾角為60°,則過一、三象限的漸近線的斜率為3或33,即ba=3或ba=33,②
聯(lián)立①②可得:a2=1,b2=3,c2=4或a2=3,b2=1,c2=4.
因為a>b,所以a2=3,b2=1,c2=4,
故雙曲線M的方程為x23-y2=1.
M的離心率為43=233,A正確;
雙曲線M的標準方程為x23-y2=1,B錯誤;
M的漸近線方程為y=±33x,C正確;
直線x+y-2=0經(jīng)過M的一個焦點(2,0),D正確.故選ACD.
(2)因為雙曲線的方程是x2a2?y2b2=1(a>0,b>0),
所以雙曲線的漸近線方程為y=±bax,
因為離心率為e=ca=2,可得c=2a,所以c2=4a2,
即a2+b2=4a2,可得b=3a,由此可得雙曲線的漸近線方程為y=±3x.
(3)若△ABE是銳角三角形,只需∠AEF<45°,在Rt△AFE中,|AF|=b2a,|FE|=a+c,則b2a<a+c,即b2<a2+ac,即2a2-c2+ac>0,則e2-e-2<0,解得-1<e<2,又e>1,則1<e<2.]
【教師備選資源】
1.如圖1所示,雙曲線具有光學(xué)性質(zhì),從雙曲線右焦點發(fā)出的光線經(jīng)過雙曲線鏡面反射,其反射光線的反向延長線經(jīng)過雙曲線的左焦點.若雙曲線E:x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,從F2發(fā)出的光線經(jīng)過圖2中的A,B兩點反射后,分別經(jīng)過點C和D,且cs ∠BAC=-35,AB⊥BD,則雙曲線E的離心率為( )
A.52 B.173
C.102 D.5
B [依題意,直線CA,DB都過點F1,
如圖,有AB⊥BF1,cs ∠BAF1=35.
設(shè)|BF2|=m,則|BF1|=2a+m,顯然有tan ∠BAF1=43,|AB|=34|BF1|=34(2a+m),|AF2|=32a-14m,因此|AF1|=2a+|AF2|=72a-14m.
在Rt△ABF1中,|AB|2+|BF1|2=|AF1|2,
即916(2a+m)2+(2a+m)2=72a?14m2,
解得m=23a,即|BF1|=83a,|BF2|=23a.
令雙曲線半焦距為c,
在Rt△BF1F2中,|BF2|2+|BF1|2=|F1F2|2,
即23 a2+83 a2=(2c)2,解得ca=173,
所以雙曲線E的離心率為173.故選B.]
2.(2024·天津西青區(qū)模擬)設(shè)P是雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)與圓x2+y2=a2+b2在第一象限的交點,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別是雙曲線的左、右焦點,若tan ∠PF2F1=3,則雙曲線的離心率為( )
A.10 B.102
C.3 D.2
B [如圖,連接PF1,PF2,由題意可得PF1⊥PF2,設(shè)|PF1|=m,|PF2|=n,由雙曲線的定義可得m-n=2a,
且m2+n2=4c2,tan ∠PF2F1=mn=3,
則m=3a,n=a,9a2+a2=4c2,
即有c2=52a2,e=ca=102.
故選B.]
3.(2024·廣東汕頭金山中學(xué)模擬)如圖,發(fā)電廠的冷卻塔外形是由雙曲線的一部分繞其虛軸所在直線旋轉(zhuǎn)所得到的曲面,該冷卻塔總高度為70米,水平方向上塔身最窄處的半徑為20米,最高處塔口半徑為25米,塔底部塔口半徑為202米,則該雙曲線的離心率為________.
5 [如圖,以冷卻塔的軸截面的最窄處所在的直線為x軸,垂直平分線為y軸建立平面直角坐標系,設(shè)雙曲線的方程為x2a2?y2b2=1(a>0,b>0),由題意知|OA|=a=20,
設(shè)C(25,m)(m>0),B(202,-70+m),
所以252202?m2b2=1,2022202?m?702b2=1,解得b=40,m=30,
所以c2=a2+b2=400+1 600=2 000,
所以e=ca=2 00020=5.]
考點四 直線與雙曲線的位置關(guān)系
[典例6] (1)(2023·全國乙卷)設(shè)A,B為雙曲線x2-y29=1上兩點,下列四個點中,可為線段AB中點的是( )
A.(1,1) B.(-1,2)
C.(1,3) D.(-1,-4)
(2)(2021·新高考Ⅰ卷)在平面直角坐標系xOy中,已知點F1(-17,0),F(xiàn)2(17,0),點M滿足|MF1|-|MF2|=2,記M的軌跡為C.
①求C的方程;
②設(shè)點T在直線x=12上,過T的兩條直線分別交C于A,B兩點和P,Q兩點,且|TA|·|TB|=|TP|·|TQ|,求直線AB的斜率與直線PQ的斜率之和.
(1)D [結(jié)合選項可知,直線AB的斜率存在且不為零.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中點為M(x0,y0),由點A,B在雙曲線上,得x12?y129=1,x22?y229=1,兩式作差,得x12?x22=y(tǒng)12?y229,即(x1-x2)(x1+x2)=y(tǒng)1?y2y1+y29,y1?y2y1+y2x1?x2x1+x2=9,即y1?y2x1?x2·y1+y22x1+x22=kAB·y0x0=9,因此kAB=9·x0y0.
由雙曲線方程可得漸近線方程為y=±3x,如圖.對于A選項,因為kAB=9×11=9>3,所以直線AB與雙曲線無交點,不符合題意;對于B選項,因為kAB=9×?12=-920),所以雙曲線C的漸近線方程為y=±bax,
結(jié)合漸近線的特點,只需01,所以11)上,直線l交C于P,Q兩點,直線AP,AQ的斜率之和為0.
(1)求l的斜率;
(2)若tan ∠PAQ=2 2,求△PAQ的面積.
[解] (1)因為點A(2,1)在雙曲線C:x2a2?y2a2?1=1(a>1)上,所以4a2?1a2?1=1,解得a2=2,即雙曲線C的方程為x22-y2=1,由題意可知直線l的斜率存在,設(shè)l:y=kx+m,P(x1,y1),Q(x2,y2),聯(lián)立y=kx+m,x22?y2=1,得(1-2k2)x2-4mkx-2m2-2=0,所以Δ=16m2k2+4(2m2+2)(1-2k2)>0?m2+1-2k2>0,x1+x2=-4mk2k2?1,x1x2=2m2+22k2?1,所以由kAP+kAQ=0可得,y2?1x2?2+y1?1x1?2=0,即(x1-2)(kx2+m-1)+(x2-2)(kx1+m-1)=0,即2kx1x2+(m-1-2k)(x1+x2)-4(m-1)=0,所以2k×2m2+22k2?1+(m-1-2k)×?4mk2k2?1-4(m-1)=0,化簡得8k2+4k-4+4m(k+1)=0,即(k+1)(2k-1+m)=0,所以k=-1或m=1-2k,
當(dāng)m=1-2k時,直線l:y=kx+m=k(x-2)+1,
過點A(2,1),與題意不符,舍去,故k=-1.
(2)不妨設(shè)直線AP,AQ的傾斜角為α,β(α<β),因為kAP+kAQ=0,所以α+β=π,因為tan ∠PAQ=2 2,所以tan (β-α)=2 2,即tan 2α=-2 2,即2tan2α-tanα-2=0,解得tan α=2,于是,直線AP:y=2(x-2)+1,直線AQ:y=-2(x-2)+1,聯(lián)立y=2x?2+1,x22?y2=1,得32x2+2 2(1-2 2)x+10-4 2=0,因為方程有一個根為2,所以xP=10?4 23,yP=4 2?53,同理可得,xQ=10+4 23,yQ=?4 2?53.
所以PQ:x+y-53=0,|PQ|=163,
點A到直線PQ的距離d=2+1?532=2 23,
故△PAQ 的面積為12×163×2 23=16 29標準方程
x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)
y2a2?x2b2=1(a>0,b>0)
圖形
性質(zhì)
焦點
________________________________
________________________________
焦距
__________________
范圍
________或______,y∈R
y≤-a或y≥a,x∈R
對稱性
對稱軸:______;對稱中心:____
頂點
________________________________
________________________________

實軸:線段________,長:____;虛軸:線段________,長:____,實半軸長:__,虛半軸長:__
離心率
e=ca∈____________
漸近線
y=±bax
y=±abx
a,b,c的關(guān)系
c2=__________ (c>a>0,c>b>0)
標準方程
x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)
y2a2?x2b2=1(a>0,b>0)
圖形
性質(zhì)
焦點
F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0)
F1(0,-c),F(xiàn)2(0,c)
焦距
|F1F2|=2c
范圍
x≤-a或x≥a,y∈R
y≤-a或y≥a,x∈R
對稱性
對稱軸:坐標軸;對稱中心:原點
頂點
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)

實軸:線段A1A2,長:2a;虛軸:線段B1B2,長:2b,實半軸長:a,虛半軸長:b
離心率
e=ca∈(1,+∞)
漸近線
y=±bax
y=±abx
a,b,c的關(guān)系
c2=a2+b2 (c>a>0,c>b>0)

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