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考情考向分析
了解雙曲線的定義、幾何圖形和標(biāo)準(zhǔn)方程,知道其簡(jiǎn)單的幾何性質(zhì)(范圍、對(duì)稱性、頂點(diǎn)、離心率、漸近線).
主要側(cè)重雙曲線的方程以及以雙曲線方程為載體,研究參數(shù)a,b,c及與漸近線有關(guān)的問題,其中離心率和漸近線是重點(diǎn).以選擇、填空題為主,難度為中低檔.一般不再考查與雙曲線相關(guān)的解答題,解題時(shí)應(yīng)熟練掌握基礎(chǔ)內(nèi)容及雙曲線方程的求法,能靈活應(yīng)用雙曲線的幾何性質(zhì).
1.雙曲線定義
平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離的差的絕對(duì)值等于常數(shù)(小于|F1F2|)的點(diǎn)的軌跡叫做雙曲線.這兩個(gè)定點(diǎn)叫做雙曲線的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離叫做雙曲線的焦距.
集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c為常數(shù)且a>0,c>0.
(1)當(dāng)2a|F1F2|時(shí),P點(diǎn)不存在.
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
x∈R,y≤-a或y≥a
對(duì)稱性
對(duì)稱軸:坐標(biāo)軸 對(duì)稱中心:原點(diǎn)
頂點(diǎn)
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)
漸近線
y=±x
y=±x
離心率
e=,e∈(1,+∞),其中c=
實(shí)虛軸
線段A1A2叫做雙曲線的實(shí)軸,它的長(zhǎng)|A1A2|=2a,線段B1B2叫做雙曲線的虛軸,它的長(zhǎng)|B1B2|=2b;a叫做雙曲線的實(shí)半軸長(zhǎng),b叫做雙曲線的虛半軸長(zhǎng)
a,b,c的關(guān)系
c2=a2+b2 (c>a>0,c>b>0)
概念方法微思考
1.平面內(nèi)與兩定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離之差的絕對(duì)值等于常數(shù)2a的動(dòng)點(diǎn)的軌跡一定為雙曲線嗎?為什么?
提示 不一定.當(dāng)2a=|F1F2|時(shí),動(dòng)點(diǎn)的軌跡是兩條射線;
當(dāng)2a>|F1F2|時(shí),動(dòng)點(diǎn)的軌跡不存在;
當(dāng)2a=0時(shí),動(dòng)點(diǎn)的軌跡是線段F1F2的中垂線.
2.方程Ax2+By2=1表示雙曲線的充要條件是什么?
提示 若A>0,B0,二者沒有大小要求,若a>b>0,a=b>0,00時(shí),10,n>0,λ≠0)的漸近線方程是-=0,即±=0.( √ )
(4)等軸雙曲線的漸近線互相垂直,離心率等于.( √ )
(5)若雙曲線-=1(a>0,b>0)與-=1(a>0,b>0)的離心率分別是e1,e2,則+=1(此條件中兩條雙曲線稱為共軛雙曲線).( √ )
題組二 教材改編
2.若雙曲線-=1(a>0,b>0)的焦點(diǎn)到其漸近線的距離等于實(shí)軸長(zhǎng),則該雙曲線的離心率為( )
A. B.5
C. D.2
答案 A
解析 由題意知焦點(diǎn)到其漸近線的距離等于實(shí)軸長(zhǎng),雙曲線的漸近線方程為±=0,即bx±ay=0,
∴2a==b.又a2+b2=c2,∴5a2=c2.
∴e2==5,∴e=.
3.已知a>b>0,橢圓C1的方程為+=1,雙曲線C2的方程為-=1,C1與C2的離心率之積為,則C2的漸近線方程為( )
A.x±y=0 B.x±y=0
C.x±2y=0 D.2x±y=0
答案 A
解析 橢圓C1的離心率為,雙曲線C2的離心率為,所以·=,即a4=4b4,所以a=b,所以雙曲線C2的漸近線方程是y=±x,即x±y=0.
4.經(jīng)過點(diǎn)A(4,1),且對(duì)稱軸都在坐標(biāo)軸上的等軸雙曲線方程為________.
答案?。?
解析 設(shè)雙曲線的方程為-=±1(a>0),
把點(diǎn)A(4,1)代入,得a2=15(舍負(fù)),
故所求方程為-=1.
題組三 易錯(cuò)自糾
5.(2016·全國(guó)Ⅰ)已知方程-=1表示雙曲線,且該雙曲線兩焦點(diǎn)間的距離為4,則n的取值范圍是( )
A.(-1,3) B.(-1,)
C.(0,3) D.(0,)
答案 A
解析 ∵方程-=1表示雙曲線,
∴(m2+n)·(3m2-n)>0,解得-m20)的一條漸近線,直線l與圓(x-c)2+y2=a2(其中c2=a2+b2,c>0)相交于A,B兩點(diǎn),若|AB|=a,則雙曲線C的離心率為________.
答案
解析 由題意可知雙曲線的漸近線方程為bx±ay=0,圓(x-c)2+y2=a2的圓心為(c,0),半徑為a.因?yàn)橹本€l為雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的一條漸近線,與圓(x-c)2+y2=a2(其中c2=a2+b2,c>0)相交于A,B兩點(diǎn),且|AB|=a,所以2+2=a2,即4b2=3a2,即4(c2-a2)=3a2,即=,又e=,且e>1,所以e=.
思維升華 (1)求雙曲線的漸近線的方法
求雙曲線-=1(a>0,b>0)或-=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-=0,得y=±x;或令-=0,得y=±x.反之,已知漸近線方程為y=±x,可設(shè)雙曲線方程為-=λ(a>0,b>0,λ≠0).
(2)求雙曲線的離心率
①求雙曲線的離心率或其范圍的方法
(ⅰ)求a,b,c的值,由==1+直接求e.
(ⅱ)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.
②雙曲線的漸近線的斜率k與離心率e的關(guān)系:k====.
跟蹤訓(xùn)練3 (2018·錦州模擬)已知F1,F(xiàn)2是雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),過F1的直線l與雙曲線的左右兩支分別交于點(diǎn)B,A,若△ABF2為等邊三角形,則雙曲線的離心率為( )
A. B.4 C. D.
答案 A
解析 因?yàn)椤鰽BF2為等邊三角形,
所以不妨設(shè)|AB|=|BF2|=|AF2|=m,
因?yàn)锳為雙曲線右支上一點(diǎn),
所以|F1A|-|F2A|=|F1A|-|AB|=|F1B|=2a,
因?yàn)锽為雙曲線左支上一點(diǎn),
所以|BF2|-|BF1|=2a,|BF2|=4a,
由∠ABF2=60°,得∠F1BF2=120°,
在△F1BF2中,由余弦定理得4c2=4a2+16a2-2·2a·4a·cos 120°,
得c2=7a2,則e2=7,又e>1,所以e=.故選A.
高考中離心率問題
離心率是橢圓與雙曲線的重要幾何性質(zhì),是高考重點(diǎn)考查的一個(gè)知識(shí)點(diǎn),這類問題一般有兩類:一類是根據(jù)一定的條件求離心率;另一類是根據(jù)一定的條件求離心率的取值范圍,無論是哪類問題,其難點(diǎn)都是建立關(guān)于a,b,c的關(guān)系式(等式或不等式),并且最后要把其中的b用a,c表示,轉(zhuǎn)化為關(guān)于離心率e的關(guān)系式,這是化解有關(guān)橢圓與雙曲線的離心率問題難點(diǎn)的根本方法.
例1 已知橢圓E:+=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)為F,短軸的一個(gè)端點(diǎn)為M,直線l:3x-4y=0交橢圓E于A,B兩點(diǎn).若|AF|+|BF|=4,點(diǎn)M到直線l的距離不小于,則橢圓E的離心率的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
答案 A
解析 設(shè)左焦點(diǎn)為F0,連接F0A,F(xiàn)0B,則四邊形AFBF0為平行四邊形.
∵|AF|+|BF|=4,
∴|AF|+|AF0|=4,
∴a=2.
設(shè)M(0,b),則M到直線l的距離d=≥,
∴1≤b0,b>0),
由已知,取A點(diǎn)坐標(biāo)為,取B點(diǎn)坐標(biāo)為,則C點(diǎn)坐標(biāo)為且F1(-c,0).由AC⊥BF1知·=0,又=,=,可得2c2-=0,又b2=c2-a2,可得3c4-10c2a2+3a4=0,則有3e4-10e2+3=0,可得e2=3或,又e>1,
所以e=.故選B.
1.(2018·鄂爾多斯調(diào)研)已知雙曲線-=1(a>0,b>0),點(diǎn)(4,-2)在它的一條漸近線上,則離心率等于( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 漸近線方程為y=-x,
故(4,-2)滿足方程-2=-×4,所以=,
所以e== = =,故選B.
2.(2018·新余摸底)雙曲線-=1(a≠0)的漸近線方程為( )
A.y=±2x B.y=±x
C.y=±4x D.y=±x
答案 A
解析 根據(jù)雙曲線的漸近線方程知,
y=±x=±2x,故選A.
3.(2018·遼寧省五校聯(lián)考)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的離心率為,從雙曲線C的右焦點(diǎn)F引漸近線的垂線,垂足為A,若△AFO的面積為1,則雙曲線C的方程為( )
A.-=1 B.-y2=1
C.-=1 D.x2-=1
答案 D
解析 因?yàn)殡p曲線C的右焦點(diǎn)F到漸近線的距離|FA|=b,|OA|=a,所以ab=2,又雙曲線C的離心率為,所以 =,即b2=4a2,解得a2=1,b2=4,所以雙曲線C的方程為x2-=1,故選D.
4.已知F1,F(xiàn)2為雙曲線C:x2-y2=1的左、右焦點(diǎn),點(diǎn)P在C上,∠F1PF2=60°,則|PF1|·|PF2|等于( )
A.2 B.4 C.6 D.8
答案 B
解析 由雙曲線的方程,得a=1,c=,由雙曲線的定義得||PF1|-|PF2||=2.
在△PF1F2中,由余弦定理,得
|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cos 60°=|PF1|2+|PF2|2-|PF1|·|PF2|
=(|PF1|-|PF2|)2+|PF1|·|PF2|
=22+|PF1|·|PF2|=(2)2,
解得|PF1|·|PF2|=4.故選B.
5.已知雙曲線x2-=1的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,雙曲線的離心率為e,若雙曲線上存在一點(diǎn)P使=e,則·的值為( )
A.3 B.2 C.-3 D.-2
答案 B
解析 由題意及正弦定理得
==e=2,
∴|PF1|=2|PF2|,
由雙曲線的定義知|PF1|-|PF2|=2,
∴|PF1|=4,|PF2|=2,
又|F1F2|=4,
由余弦定理可知
cos∠PF2F1=
==,
∴·=||·||·cos∠PF2F1
=2×4×=2.故選B.
6.(2018·沈陽(yáng)模擬)已知雙曲線-=1的右焦點(diǎn)為F,P為雙曲線左支上一點(diǎn),點(diǎn)A(0,),則△APF周長(zhǎng)的最小值為( )
A.4+ B.4(1+)
C.2(+) D.+3
答案 B
解析 由題意知F(,0),設(shè)左焦點(diǎn)為F0,則F0(-,0),由題意可知△APF的周長(zhǎng)l為|PA|+|PF|+|AF|,而|PF|=2a+|PF0|,∴l(xiāng)=|PA|+|PF0|+2a+|AF|≥|AF0|+|AF|+2a=++2×2=4+4=4(+1),當(dāng)且僅當(dāng)A,F(xiàn)0,P三點(diǎn)共線時(shí)取得“=”,故選B.
7.已知離心率為的雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,M是雙曲線C的一條漸近線上的點(diǎn),且OM⊥MF2,O為坐標(biāo)原點(diǎn),若=16,則雙曲線的實(shí)軸長(zhǎng)是( )
A.32 B.16 C.84 D.4
答案 B
解析 由題意知F2(c,0),不妨令點(diǎn)M在漸近線y=x上,由題意可知|F2M|==b,所以|OM|==a.由=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(shí)軸長(zhǎng)為16.故選B.
8.(2018·葫蘆島模擬)已知雙曲線C1:-=1(a>0,b>0),圓C2:x2+y2-2ax+a2=0,若雙曲線C1的一條漸近線與圓C2有兩個(gè)不同的交點(diǎn),則雙曲線C1的離心率的取值范圍是( )
A. B.
C.(1,2) D.(2,+∞)
答案 A
解析 由雙曲線方程可得其漸近線方程為y=±x,即bx±ay=0,圓C2:x2+y2-2ax+a2=0可化為(x-a)2+y2=a2,圓心C2的坐標(biāo)為(a,0),半徑r=a,由雙曲線C1的一條漸近線與圓C2有兩個(gè)不同的交點(diǎn),得2b,即c2>4b2,又知b2=c2-a2,所以c2>4(c2-a2),即c20,b>0)的一條漸近線為2x+y=0,一個(gè)焦點(diǎn)為(,0),則a=________;b=________.
答案 1 2
解析 由2x+y=0,得y=-2x,所以=2.
又c=,a2+b2=c2,解得a=1,b=2.
10.(2018·河北名校名師俱樂部二調(diào))已知F1,F(xiàn)2分別是雙曲線x2-=1(b>0)的左、右焦點(diǎn),A是雙曲線上在第一象限內(nèi)的點(diǎn),若|AF2|=2且∠F1AF2=45°,延長(zhǎng)AF2交雙曲線的右支于點(diǎn)B,則△F1AB的面積等于________.
答案 4
解析 由題意知a=1,由雙曲線定義知|AF1|-|AF2|=2a=2,|BF1|-|BF2|=2a=2,
∴|AF1|=2+|AF2|=4,|BF1|=2+|BF2|.由題意知|AB|=|AF2|+|BF2|=2+|BF2|,
∴|BA|=|BF1|,∵△BAF1為等腰三角形,∠F1AF2=45°,∴∠ABF1=90°,∴△BAF1為等腰直角三角形.
∴|BA|=|BF1|=|AF1|=×4=2,
∴=|BA|·|BF1|=×2×2=4.
11.(2018·遼陽(yáng)模擬)已知焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線+=1,它的焦點(diǎn)到漸近線的距離的取值范圍是__________.
答案 (0,2)
解析 對(duì)于焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線-=1(a>0,b>0),它的焦點(diǎn)(c,0)到漸近線bx-ay=0的距離為=b.雙曲線+=1,即-=1,其焦點(diǎn)在x軸上,則解得40)的右焦點(diǎn)為F,左頂點(diǎn)為A,以F為圓心,F(xiàn)A為半徑的圓交C的右支于P,Q兩點(diǎn),△APQ的一個(gè)內(nèi)角為60°,則雙曲線C的離心率為________.
答案
解析 設(shè)左焦點(diǎn)為F1,由于雙曲線和圓都關(guān)于x軸對(duì)稱,
又△APQ的一個(gè)內(nèi)角為60°,
∴∠PAF=30°,∠PFA=120°,|AF|=|PF|=c+a,
∴|PF1|=3a+c,
在△PFF1中,由余弦定理得,
|PF1|2=|PF|2+|F1F|2-2|PF||F1F|cos∠F1FP,
即3c2-ac-4a2=0,即3e2-e-4=0,∴e=(舍負(fù)).
13.(2018·營(yíng)口調(diào)研)已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,P為雙曲線C上第二象限內(nèi)一點(diǎn),若直線y=x恰為線段PF2的垂直平分線,則雙曲線C的離心率為( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 如圖,
直線PF2的方程為y=-(x-c),設(shè)直線PF2與直線y=x的交點(diǎn)為N,易知N.又線段PF2的中點(diǎn)為N,所以P.因?yàn)辄c(diǎn)P在雙曲線C上,所以-=1,即5a2=c2,所以e==.故選C.
14.已知F1,F(xiàn)2是雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),過F1的直線l與雙曲線的左支交于點(diǎn)A,與右支交于點(diǎn)B,若|AF1|=2a,∠F1AF2=,則等于( )
A.1 B.
C. D.
答案 B
解析 如圖所示,由雙曲線定義可知|AF2|-|AF1|=2a.
又|AF1|=2a,所以|AF2|=4a,因?yàn)椤螰1AF2=π,所以=|AF1|·|AF2|·sin∠F1AF2=×2a×4a×=2a2.由雙曲線定義可知|BF1|-|BF2|=2a,所以|BF1|=2a+|BF2|,又知|BF1|=2a+|BA|,所以|BA|=|BF2|.又知∠BAF2=,所以△BAF2為等邊三角形,邊長(zhǎng)為4a,所以=|AB|2=×(4a)2=4a2,所以==.
15.已知雙曲線E:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,|F1F2|=8,P是E右支上的一點(diǎn),PF1與y軸交于點(diǎn)A,△PAF2的內(nèi)切圓與邊AF2的切點(diǎn)為Q.若|AQ|=,則E的離心率是( )
A.2 B.
C. D.
答案 D
解析 如圖所示,設(shè)PF1,PF2分別與△PAF2的內(nèi)切圓切于M,N,依題意,有|MA|=|AQ|,|NP|=|MP|,
|NF2|=|QF2|,
|AF1|=|AF2|=|QA|+|QF2|,2a=|PF1|-|PF2|=(|AF1|+|MA|+|MP|)-(|NP|+|NF2|)=2|QA|=2,故a=,從而e===,故選D.
16.已知雙曲線-=1 (a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,點(diǎn)P在雙曲線的右支上,且|PF1|=6|PF2|,則此雙曲線的離心率e的最大值為________.
答案
解析 由定義,知|PF1|-|PF2|=2a.
又|PF1|=6|PF2|,∴|PF1|=a,|PF2|=a.
當(dāng)P,F(xiàn)1,F(xiàn)2三點(diǎn)不共線時(shí),
在△PF1F2中,由余弦定理,
得cos∠F1PF2=
==-e2,
即e2=-cos∠F1PF2.
∵cos∠F1PF2∈(-1,1),∴e∈.
當(dāng)P,F(xiàn)1,F(xiàn)2三點(diǎn)共線時(shí),
∵|PF1|=6|PF2|,∴e==,
綜上,e的最大值為.
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