资源简介 (共52张PPT)3.2.1 双曲线的标准方程 第3章 3.2 双曲线学习目标1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程,培养数学抽象的核心素养.2.掌握双曲线的标准方程及其求法,提升数学运算的核心素养.3.会利用双曲线的定义和标准方程解决较简单的问题,提升逻辑推理、数学运算的核心素养.4.了解双曲线的简单应用.任务一 双曲线的定义问题导思问题1.如图,在直线l上取两个定点A,B,P是直线l上的动点.在平面内,取定点F1,F2,以点F1为圆心、线段PA为半径作圆,再以F2为圆心、线段PB为半径作圆.我们知道,当点P在线段AB上运动时,如果|F1F2|<|AB|,那么两圆相交,其交点M的轨迹是椭圆;如果|F1F2|>|AB|,两圆不相交,不存在交点轨迹.如图,在|F1F2|>|AB|的条件下,让P点在线段AB外运动,这时动点M满足什么几何条件?提示:如题图,曲线上的点满足条件:|MF1|-|MF2|=常数.新知构建平面上到两个定点F1,F2的距离之差的________为正常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫作双曲线.这两个定点F1,F2叫作双曲线的______,两个焦点之间的距离|F1F2|叫作双曲线的______.绝对值焦点焦距已知A(0,-5),B(0,5),|PA|-|PB|=2a,当a=3或5时,P点的轨迹为A.双曲线或一条直线 B.双曲线或两条直线C.双曲线一支或一条直线 D.双曲线一支或一条射线典例1当a=3时,2a=6,此时|AB|=10,所以点P的轨迹为双曲线的一支(靠近点B).当a=5时,2a=10,此时|AB|=10,所以点P的轨迹为射线,且是以B为端点的一条射线.√规律方法 判断点的轨迹是否为双曲线时,要根据双曲线的定义成立的充要条件.F1,F2是定点,且|F1F2|=10,所以满足条件|PF1|-|PF2|=10的点P的轨迹应为一条射线.√对点练1.已知F1(-8,3),F2(2,3),动点P满足|PF1|-|PF2|=10,则P点的轨迹是A.双曲线 B.双曲线的一支C.直线 D.一条射线返回任务二 双曲线的标准方程问题导思问题2.类比求椭圆标准方程的过程.如何建立适当的坐标系,求出双曲线的标准方程?提示:观察我们画出的双曲线,发现它也具有对称性,而且直线F1F2是它的一条对称轴,所以以F1,F2所在直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系Oxy,此时双曲线的焦点分别为F1(-c,0),F2 (c,0),焦距为2c,c>0.设P(x,y)是双曲线上一点,则||PF1|-|PF2||=2a(a为大于0的常数),新知构建焦点位置 焦点在x轴上 焦点在y轴上图形标准方程__________________________________________________焦点 ________________________ ________________________a,b,c的关系 b2=________F1(-c,0),F2(c,0)F1(0,-c),F2(0,c)c2-a2典例2 规律方法 返回任务三 双曲线定义的简单应用典例3由题意得||PF1|-|PF2||=6,所以|PF2|=|PF1|±6,所以|PF2|=9或-3(舍去),故选B.√规律方法双曲线的定义的应用1.已知双曲线上一点的坐标,可以求得该点到某一焦点的距离,进而根据定义求该点到另一焦点的距离.2.双曲线中与焦点三角形有关的问题可以根据定义结合余弦定理、勾股定理或三角形面积公式等知识进行运算,在运算中要注意整体思想和一些变形技巧的灵活运用. √返回随堂评价√因为已知方程表示双曲线,所以(2+m)(2-m)>0.所以-2<m<2.√√√返回课时测评 √√ √ √√√不妨设|AF2|>|AF1|,由双曲线的定义,知|AF2|-|AF1|=2a,|BF2|-|BF1|=2a,所以|AF2|+|BF2|=(|AF1|+|BF1|)+4a=m+4a,于是△ABF2的周长l=|AF2|+|BF2|+|AB|=4a+2m.√ √ √12.双曲线x2-y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,双曲线上的点P满足∠F1PF2=60°,则|PF1|·|PF2|等于A.1 B.4C.7 D.9在△PF1F2中,由余弦定理可得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos 60°=(|PF1|-|PF2|)2+|PF1||PF2|,即4c2=4a2+|PF1|·|PF2|,即|PF1|·|PF2∣=4c2-4a2=4b2=4.13.动圆与圆x2+y2=1和x2+y2-8x+12=0都外切,则动圆圆心的轨迹是A.双曲线的一支 B.圆C.椭圆 D.双曲线√设动圆的圆心为M,半径为r,圆x2+y2=1与x2+y2-8x+12=0的圆心分别为O1和O2,半径分别为1和2,由两圆外切的充要条件,得|MO1|=r+1,|MO2|=r+2.所以|MO2|-|MO1|=1,又|O1O2|=4,所以动点M的轨迹是双曲线的一支(靠近O1).√√ √ 返回3.2 双曲线3.2.1 双曲线的标准方程学习目标 1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程,培养数学抽象的核心素养. 2.掌握双曲线的标准方程及其求法,提升数学运算的核心素养. 3.会利用双曲线的定义和标准方程解决较简单的问题,提升逻辑推理、数学运算的核心素养. 4.了解双曲线的简单应用.任务一 双曲线的定义问题1.如图,在直线l上取两个定点A,B,P是直线l上的动点.在平面内,取定点F1,F2,以点F1为圆心、线段PA为半径作圆,再以F2为圆心、线段PB为半径作圆.我们知道,当点P在线段AB上运动时,如果|F1F2|<|AB|,那么两圆相交,其交点M的轨迹是椭圆;如果|F1F2|>|AB|,两圆不相交,不存在交点轨迹.如图,在|F1F2|>|AB|的条件下,让P点在线段AB外运动,这时动点M满足什么几何条件?提示:如题图,曲线上的点满足条件:|MF1|-|MF2|=常数.平面上到两个定点F1,F2的距离之差的绝对值为正常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫作双曲线.这两个定点F1,F2叫作双曲线的焦点,两个焦点之间的距离|F1F2|叫作双曲线的焦距.已知A(0,-5),B(0,5),|PA|-|PB|=2a,当a=3或5时,P点的轨迹为( )A.双曲线或一条直线 B.双曲线或两条直线C.双曲线一支或一条直线 D.双曲线一支或一条射线答案:D解析:当a=3时,2a=6,此时|AB|=10,所以点P的轨迹为双曲线的一支(靠近点B).当a=5时,2a=10,此时|AB|=10,所以点P的轨迹为射线,且是以B为端点的一条射线. 判断点的轨迹是否为双曲线时,要根据双曲线的定义成立的充要条件.对点练1.已知F1(-8,3),F2(2,3),动点P满足|PF1|-|PF2|=10,则P点的轨迹是( )A.双曲线 B.双曲线的一支C.直线 D.一条射线答案:D解析:F1,F2是定点,且|F1F2|=10,所以满足条件|PF1|-|PF2|=10的点P的轨迹应为一条射线.任务二 双曲线的标准方程问题2.类比求椭圆标准方程的过程.如何建立适当的坐标系,求出双曲线的标准方程?提示:观察我们画出的双曲线,发现它也具有对称性,而且直线F1F2是它的一条对称轴,所以以F1,F2所在直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系Oxy,此时双曲线的焦点分别为F1(-c,0),F2 (c,0),焦距为2c,c>0.设P(x,y)是双曲线上一点,则||PF1|-|PF2||=2a(a为大于0的常数),因为|PF1|=,|PF2|=,所以-=±2a,①类比椭圆标准方程的化简过程,化简①,得(c2-a2)x2-a2y2=a2(c2-a2),两边同除以a2(c2-a2),得-=1.由双曲线的定义知,2c>2a,即c>a,所以c2-a2>0,类比椭圆标准方程的建立过程,令b2=c2-a2,其中b>0,代入上式,得-=1(a>0,b>0).问题3.设双曲线的焦点为 F1和F2,焦距为2c,而且双曲线上的动点P满足||PF1|-|PF2||=2a,其中c>a>0 ,以F1,F2所在直线为y轴,线段F1F2的垂直平分线为x轴,建立平面直角坐标系,如图所示,此时,双曲线的标准方程是什么?提示:-=1(a>0,b>0).焦点位置 焦点在x轴上 焦点在y轴上图形标准方程 -=1(a>0,b>0) -=1(a>0,b>0)焦点 F1(-c,0),F2(c,0) F1(0,-c),F2(0,c)a,b,c 的关系 b2=c2-a2(1)以椭圆+=1长轴的端点为焦点,且经过点(3,)的双曲线的标准方程为 .(2)求过点P,Q且焦点在坐标轴上的双曲线的标准方程.答案:(1)-=1解析:(1)由题意得,双曲线的焦点在x轴上,且c=2.设双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0),则有a2+b2=c2=8,-=1,解得a2=3,b2=5.故所求双曲线的标准方程为-=1.(2)解:设双曲线的方程为Ax2+By2=1,AB<0.因为点P,Q在双曲线上,则故双曲线的标准方程为-=1.双曲线的标准方程 1.用待定系数法求双曲线的标准方程时,若焦点位置不确定,可按焦点在x轴和y轴上两种情况讨论求解. 2.当mn<0时,方程+=1表示双曲线.对点练2.焦点在x轴上,经过点P(4,-2)和点Q(2,2)的双曲线的标准方程为 .答案:-=1解析:设双曲线方程为-=1(a>0,b>0),将点(4,-2)和(2,2)代入方程得解得a2=8,b2=4,所以双曲线的标准方程为-=1.任务三 双曲线定义的简单应用(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(2)已知双曲线-=1的左、右焦点分别是F1,F2.若双曲线上一点P使得∠F1PF2=60°,求△F1PF2的面积.答案:(1)B解析:(1)由题意得||PF1|-|PF2||=6,所以|PF2|=|PF1|±6,所以|PF2|=9或-3(舍去),故选B.(2)解:由-=1得,a=3,b=4,c=5.由双曲线的定义和余弦定理得|PF1|-|PF2|=±6,|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos 60°,所以102=(|PF1|-|PF2|)2+|PF1|·|PF2|,所以|PF1|·|PF2|=64,所以=|PF1|·|PF2|·sin ∠F1PF2=×64×=16.双曲线的定义的应用 1.已知双曲线上一点的坐标,可以求得该点到某一焦点的距离,进而根据定义求该点到另一焦点的距离. 2.双曲线中与焦点三角形有关的问题可以根据定义结合余弦定理、勾股定理或三角形面积公式等知识进行运算,在运算中要注意整体思想和一些变形技巧的灵活运用.对点练3.设F1,F2分别是双曲线x2-=1的左、右焦点,P是双曲线上的一点,且3|PF1|=4|PF2|,则△PF1F2的面积等于( )A.4 B.8C.24 D.48答案:C解析:由解得|PF1|=8,|PF2|=6.在△PF1F2中,|PF1|=8,|PF2|=6,|F1F2|=10,所以△PF1F2为直角三角形,所以=|PF1||PF2|=24.1.已知点P(x,y)的坐标满足-=±,则动点P的轨迹是( )A.椭圆 B.双曲线C.两条射线 D.双曲线的一支答案:B解析:设A(1,0),B(-1,0),则由已知得||PA|-|PB||=,即动点P到两个定点A,B的距离之差的绝对值等于常数,又|AB|=2,且<2,所以根据双曲线的定义知,动点P的轨迹是双曲线.2.方程-=1表示双曲线,则m的取值范围是( )A.-2<m<2 B.m>0C.m≥0 D.|m|≥2答案:A解析:因为已知方程表示双曲线,所以(2+m)(2-m)>0.所以-2<m<2.3.椭圆+=1与双曲线-=1有相同的焦点,则a的值是( )A.1 B.1或-2C.1或 D.答案:A解析:依题意得解得a=1.4.已知双曲线的焦点分别为F1(0,-3),F2(0,3),P是双曲线上一点且||PF1|-|PF2||=4,则双曲线的标准方程为( )A.-=1 B.-=1C.-=1 D.-=1答案:C解析:由双曲线的定义可得c=3,2a=4,即a=2,b2=c2-a2=9-4=5,且焦点在y轴上,所以双曲线的方程为-=1.课时测评30 双曲线的标准方程(时间:60分钟 满分:110分)(1—8小题,每小题5分,共40分)1.双曲线C的两焦点分别为(-6,0),(6,0),且经过点(-5,2),则双曲线的标准方程为( )A.-=1 B.-=1C.-=1 D.-=1答案:B解析:2a=|-|=4,所以a=2,又c=6,所以b2=c2-a2=36-20=16.所以双曲线的标准方程为-=1.2.已知方程+=1表示双曲线,则m的取值范围是( )A.(-1,+∞) B.(2,+∞)C.(-∞,-1)∪(2,+∞) D.(-1,2)答案:D解析:因为方程+=1表示双曲线,所以(m-2)(m+1)<0,解得-1<m<2,所以m的取值范围是(-1,2).3.若双曲线方程为x2-2y2=1,则它的右焦点坐标为( )A. B.C. D.(,0)答案:B解析:将双曲线方程化为标准方程为x2-=1,所以a2=1,b2=,所以c2=a2+b2=,所以c=,故右焦点坐标为.4.(多选)双曲线-=1上的点到一个焦点的距离为12,则到另一个焦点的距离为( )A.17 B.7 C.22 D.2答案:CD解析:设双曲线-=1的左、右焦点分别为F1,F2,则a=5,b=3,c=,设P为双曲线上一点,不妨令|PF1|=12(12>a+c=5+),所以点P可能在左支,也可能在右支,由||PF1|-|PF2||=2a=10,得|12-|PF2||=10,所以|PF2|=22或2.所以点P到另一个焦点的距离是22或2.5.已知双曲线-=1(a>0,b>0),F1,F2为其两个焦点,若过焦点F1的直线与双曲线的同一支相交,且所得弦长|AB|=m,则△ABF2的周长为( )A.4a B.4a-mC.4a+2m D.4a-2m答案:C解析:不妨设|AF2|>|AF1|,由双曲线的定义,知|AF2|-|AF1|=2a,|BF2|-|BF1|=2a,所以|AF2|+|BF2|=(|AF1|+|BF1|)+4a=m+4a,于是△ABF2的周长l=|AF2|+|BF2|+|AB|=4a+2m.6.已知双曲线-=1上一点P到左焦点F1的距离为10,则PF1的中点N到坐标原点O的距离为( )A.3或7 B.6或14C.3 D.7答案:A解析:设F2是双曲线的右焦点,连接ON(图略),ON是△PF1F2的中位线,所以|ON|=|PF2|,因为||PF1|-|PF2||=4,|PF1|=10,所以|PF2|=14或6,所以|ON|=|PF2|=7或3.7.焦点在x轴上的双曲线经过点P(4,-3),且Q(0,5)与两焦点的连线互相垂直,则此双曲线的标准方程为 .答案:-=1解析:设焦点为F1(-c,0),F2(c,0)(c>0),则由QF1⊥QF2,得·=-1,所以·=-1,所以c=5.设双曲线方程为-=1(a>0,b>0),因为双曲线过点P(4,-3),所以-=1,又因为c2=a2+b2=25,所以a2=16,b2=9.所以双曲线的标准方程为-=1.8.设F1,F2分别是双曲线x2-=1的左、右焦点.若P在双曲线上,且·=0,则|+|的值为 .答案:2解析:由题意,知双曲线两个焦点的坐标分别为F1(-,0),F2(,0).设点P(x,y),则=(--x,-y),=(-x,-y).因为·=0,所以x2+y2-10=0,即x2+y2=10.所以|+|===2.9.(13分)在周长为48的Rt△MPN中,∠MPN=90°,tan∠PMN=,求以M,N为焦点,且过点P的双曲线方程.解:因为△MPN的周长为48,且tan∠PMN=,所以设|PN|=3k,|PM|=4k,则|MN|=5k.由3k+4k+5k=48,得k=4.所以|PN|=12,|PM|=16,|MN|=20.以MN所在直线为x轴,以MN的中点为原点建立平面直角坐标系,如图所示.设所求双曲线方程为-=1(a>0,b>0).由|PM|-|PN|=4,得2a=4,a=2,a2=4.由|MN|=20,得2c=20,c=10,c2=100,所以b2=c2-a2=100-4=96,故所求方程为-=1(x>2).10.(15分)如图,若F1,F2是双曲线-=1的两个焦点.(1)若双曲线上一点M到它的一个焦点的距离等于16,求点M到另一个焦点的距离;(2)若P是双曲线左支上的点,且|PF1|·|PF2|=32,试求△F1PF2的面积.解:(1)F1,F2是双曲线-=1的两个焦点,则a=3,b=4,c=5,设点M到另一个焦点的距离为m,由双曲线定义可知|m-16|=2a=6,解得m=10或m=22,即点M到另一个焦点的距离为10或22.(2)P是双曲线左支上的点,|PF2|-|PF1|=2a=6,则|PF2|2-2|PF1|·|PF2|+|PF1|2=36,代入|PF1|·|PF2|=32,可得|PF1|2+|PF2|2=36+2×32=100,即|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=100,所以△F1PF2为直角三角形,所以=|PF1|·|PF2|=×32=16.(11—14小题,每小题5分,共20分)11.设椭圆+=1和双曲线-y2=1的公共焦点为F1,F2,P是两曲线的一个公共点,则cos∠F1PF2等于( )A. B. C. D.答案:B解析:设|PF1|=d1,|PF2|=d2,则d1+d2=2,①|d1-d2|=2,②①2+②2,得+=18.①2-②2,得2d1d2=6.而c=2,所以cos∠F1PF2=.12.双曲线x2-y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,双曲线上的点P满足∠F1PF2=60°,则|PF1|·|PF2|等于( )A.1 B.4C.7 D.9答案:B解析:在双曲线x2-y2=1中,a=b=1,c=,设P在右支上,则|PF1|-|PF2|=2a=2,因为∠F1PF2=60°,在△PF1F2中,由余弦定理可得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos 60°=(|PF1|-|PF2|)2+|PF1||PF2|,即4c2=4a2+|PF1|·|PF2|,即|PF1|·|PF2∣=4c2-4a2=4b2=4.13.动圆与圆x2+y2=1和x2+y2-8x+12=0都外切,则动圆圆心的轨迹是( )A.双曲线的一支 B.圆C.椭圆 D.双曲线答案:A解析:设动圆的圆心为M,半径为r,圆x2+y2=1与x2+y2-8x+12=0的圆心分别为O1和O2,半径分别为1和2,由两圆外切的充要条件,得|MO1|=r+1,|MO2|=r+2.所以|MO2|-|MO1|=1,又|O1O2|=4,所以动点M的轨迹是双曲线的一支(靠近O1).14.(多选)已知点P在双曲线C:-=1上,F1,F2是双曲线C的左、右焦点,若△PF1F2的面积为20,则下列说法正确的有( )A.点P到x轴的距离为B.|PF1|+|PF2|=C.△PF1F2为钝角三角形D.∠F1PF2=答案:BC解析:因为双曲线C:-=1,所以c==5.又因为=·2c|yP|=×10×|yP|=20,所以|yP|=4,所以选项A错误;将|yP|=4代入C:-=1得-=1,即|xP|=.由对称性,不妨取P的坐标为,可知|PF2|==.由双曲线定义可知|PF1|=|PF2|+2a=+8=,所以|PF1|+|PF2|=+=,所以选项B正确;由对称性,对于点P,在△PF1F2中,|PF1|=>2c=10>|PF2|=.且cos∠PF2F1==-<0,则∠PF2F1为钝角,所以△PF1F2为钝角三角形,选项C正确;由余弦定理得cos∠F1PF2==≠,∠F1PF2≠,所以选项D错误.15.(5分)已知P为双曲线-=1右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,M为△PF1F2的内心.若=+8,则△MF1F2的面积为( )A.2 B.10C.8 D.6答案:B解析:设△PF1F2的内切圆的半径为R,由双曲线的标准方程可知a=4,b=3,c=5.因为=+8,所以(|PF1|-|PF2|)R=8,即aR=8,所以R=2,所以=·2c·R=10.16.(17分)如图所示,已知双曲线-=1(a>0,b>0)中,c=2a,F1,F2为左、右焦点,P为双曲线上的点,∠F1PF2=60°,=12,求双曲线的标准方程.解:由题意得||PF1|-|PF2||=2a,在△F1PF2中,由余弦定理得cos 60°==,所以|PF1|·|PF2|=4(c2-a2)=4b2.所以=|PF1||PF2|·sin 60°=2b2·=b2.所以b2=12,b2=12.由c=2a,c2=a2+b2,得a2=4.所以双曲线的标准方程为-=1.21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 湘教版高中数学选择性必修第一册第3章圆锥曲线与方程3.2.1双曲线的标准方程学案.docx 湘教版高中数学选择性必修第一册第3章圆锥曲线与方程3.2.1双曲线的标准方程课件.ppt