3、双曲线的几何性质(对进行讨论)

(1)范围:     ,    .

(2)对称性:对称轴方程为       ;对称中心为      .

(3)顶点坐标为      ,焦点坐标为     ,实轴长为     ,虚轴长为     ,准线方程为      ,渐近线方程为     .

(4)离心率=     ,且    ,越大,双曲线开口越    ,越小,双曲线开口越     ,焦准距P=     .

(5)焦半径公式,设F1,F2分别是双曲线的左、右焦点,若是双曲线右支上任意一点,    ,    ,若是双曲线左支上任意一点,    ,    .

(6)具有相同渐近线的双曲线系方程为   

(7)     的双曲线叫等轴双曲线,等轴双曲线的渐近线为      ,离心率为      .

(8)的共轭双曲线方程为      .

[典型例题]

例1、根据下列条件,写出双曲线的标准方程

(1)中心在原点,一个顶点是(0,6),且离心率是1.5.

(2)与双曲线x2-2y2=2有公共渐近线,且过点M(2,-2).

(3)已知双曲线的渐近线方程为,且过点(2,-6),求双曲线的方程;

(4)已知双曲线的右准线为x=4,右焦点为F(10,0),离心率为e=2,求双曲线的方程.

解:(1)∵顶点为(0,6),设所求双曲线方程为  ∴

又∵  ∴

故所求的双曲线方程为

(2)令与双曲线x2-2y2=2有公共渐近线的双曲线为x2-2y2=k

∵ 双曲线过M(2,-2)

∴ 4-2×4=k   得k=-4

∴ x2-2y2=-4即

(3)设

(4)

例2、中,固定底边BC,让顶点A移动,已知,且,求顶点A的轨迹方程.

答案:

例3、可以证明函数(b≠0)的图象是双曲线,试问双曲线C:的离心率e等于    .

答案:(提示:)

解:列表如下:

x



0



y´
+
0
-
 
-
0
+
y
 
极大
值-2
 
无意
义
 
极小值2
 

根据上表,可作出的草图如下:

渐近线有两条,一条为y轴,另一条可设为y=kx.由渐近线的意义知:设P(x,y)为双曲线上任一点,则点P到渐近线y=kx的距离为

d==

显然:

∴  即

故双曲线的离心率

.

例4、直线l:y=kx+1与双曲线C:2x2-y2=1的右支交于不同的两点A、B.

(1)求实数k的取值范围;

(2)是否存在实数k,使得以线段AB为直径的圆经过双曲线C的右焦点F?若存在,求出k的值;若不存在,说明理由.

解:(1)将y=kx+1代入2x2-y2=1后并整理得:(k2-2)x2+2kx+2=0  ①

依题意有:

-2<k<-

(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),则由①得:x1+x2=,x1x2=    ②

假设存在实数k,使得以线段AB为直径的圆经过双曲线C的右焦点F(c,0),则FA⊥FB,因此=0

即(x1-c)(x2-c)+y1y2=0 又y1=kx1+1,y2=kx2+1

∴(k2+1)x1x2+(k-c)(x1+x2)+c2+1=0   ③

把②及c=代入③得:5k2+k-6=0

解得:k=-∈(-2,-)

或k=(-2,-)(舍去)

因此当k=-时,符合题给要求.

例5、在双曲线的一支上有不同的三点A(x1,y1),B(x2,6),C(x3,y3)与焦点F(0,5)的距离成等差数列.

(1)求y1+y3;

(2)求证:线段AC的垂直平分线经过某一定点,并求出这个定点的坐标.

解:(1)依题意,A、B、C均在双曲线的上支,则|AF|=ey1-, |BF|=6e-, |CF|=ey3-

∵|AF|,|BF|,|CF|成AP

∴6e-=  即y1+y3=12

(2)∵A、C在双曲线上

∴,

两式相减得:

于是AC的垂直平分线方程为:

y-6=-

即y=-x+

故直线恒过定点(0,)

例6、一双曲线以y轴为其右准线,它的右支过点M(1,2), 且它的虚半轴、实半轴、半焦距长依次构成一等差数列试求:

(1)双曲线的离心率;

(2)双曲线的右焦点F的轨迹方程;

(3)过点M,F的弦的另一端点Q的轨迹方程

解:(1)依题意,2a=b+c, ∴b2=(2a-c)2 = c2-a2,  5a2-4ac=0,

两边同除以a2,得;

(2)设双曲线的右焦点F(x,y), 由双曲线的定义,点M到右焦点的距离与点M到准线的距离之比为e=,

∴=, 

∴F的轨迹方程为(x-1)2+(y-2)2=

(3)设Q(x,y), 点Q到右焦点的距离与点Q到准线的距离之比为5/4,

∴|QF|=,

 又设点F(x1,y1), 则点F分线段QA的比为=:= x ,

∴x1== , y1== ,

代入(x1-1)2+(y1-2)2=整理得:

点Q的轨迹方程为  9x2-16y2+82x+64y-55=0

例7、若、为双曲线的左右焦点,O为坐标原点,P在双曲线左支,在右准线上,且满足,

(1)求双曲线离心率;

(2)若双曲线过点N(2,),它的虚轴端点为,(在轴正半轴上)过作直线与双曲线交于A、B两点,当⊥时,求直线的方程。

(1)解:由得点P在∠MOF1的角平分线上。且,

得四边形OMPF1为菱形。PM=OM=c,得

(2)由(1)知双曲线方程可设为:将点N(2,)代入得双曲线方程为

。

将其与直线联立消去y得:

设,当⊥时得,

。

故所求直线l的方程为:

例8、已知动点P与双曲线的两个焦点F1、F2的距离之和为定值,且cos∠F1PF2的最小值为-.

(1)求动点P的轨迹方程;

(2)若已知点D(0,3),点M、N在动点p的轨迹上且,求实数的取值范围.

解:(1)由题意得:C2=5

设|PF1|+|PF2|=2a (a>)

则由余弦定理有:

cos∠F1PF2=

又|PF1|·|PF2|≤

当且仅当|PF1|=|PF2|时,|PF1|·|PF2|取最大值.

此时,cos∠F1PF2取得最小值

令

又c=  ∴b2=4

故所求P的轨迹方程为

(2)设N(s,t),M(x,y)则由

可得:(x,y-3)=(s,t-3)

故

∵M、N在动点P的轨迹上.

∴  且

 

又由| t |≤2 得:

例9、已知等轴双曲线C:上一定点P()及曲线C点上两个动点A、B,满足

(1)M、N分别为PA、PB中点,求证:(O为坐标原点);

(2)求|AB|的最小值及此时A点坐标.

(1)证明:设,AP、BP中点分别M、N则,∴

同理

∵,则

 

∴,则

(2)解:∵,易知O、M、N、P四点共圆,且MN为圆的直径,OP为圆之一弦,故|MN|≥|OP|,又AB=2MN,AB∥MN

∴| AB |≥2| OP |=

所求|AB|的最小值为

此时| MN |=| OP |=,则ONPM为矩形

从而OM⊥AP,且M为AP中点,则O在AP的中垂线上,由,则

故A点为或

小结归纳:

 0  315537  315545  315551  315555  315561  315563  315567  315573  315575  315581  315587  315591  315593  315597  315603  315605  315611  315615  315617  315621  315623  315627  315629  315631  315632  315633  315635  315636  315637  315639  315641  315645  315647  315651  315653  315657  315663  315665  315671  315675  315677  315681  315687  315693  315695  315701  315705  315707  315713  315717  315723  315731  447090 

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