内容正文:
新高考爱考的双曲线结论1
一、标准方程(第一定义)
【第1定义】平面内与两个定点,的距离的差的绝对值等于常数(小于且不等于零)的点的轨迹,叫做双曲线,这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点的距离叫做双曲线的焦距.
【注意】若定义中“差的绝对值”中的“绝对值”去掉的话,点的轨迹成为双面线的一支。
设为双曲线上的任意一点,
若点在双曲线右支上,则;
若在双曲线的左支上,则;
因此得.
标准方程
图形
范围
,
,
焦点
,
,
顶点
,
,
对称性
对称轴:轴、轴,对称中心:原点
实轴与虚轴
线段称为实轴,,叫做实半轴长
线段称为虚轴,,叫做虚半轴长
离心率
,,越大,双曲线的开口就越开阔
渐近线方程
焦点三角形
为双曲线上一点,称为焦点三角形,,则
【注意】可以看出,
①如果项的系数是正的,那么焦点就在轴上;如果项的系数是正的,那么焦点就在轴上.
②标准方程中的三个量满足
③方程表示的曲线为双曲线,它包含焦点在轴上或在轴上两种情形.若将方程变形为,则当,时,方程为,它表示焦点在轴上的双曲线,此时;当时,方程为,它表示焦点在轴上的双曲线,此时。
因此,在求双曲线的标准方程时,若焦点的位置不确定,则常考虑上述设法.
二、第二定义5结论
新人教A版高中数学选择性必修一P116及P125例5分别给出了椭圆和双曲线的第二定义.圆锥曲线的第二定义(平面内到定点与到定直线距离的比为常数e的点的轨迹)是圆锥曲线概念的重要组成部分,它揭示了圆锥曲线之间的内在联系,它不仅是研究圆锥曲线图象和性质的基础,而且在很多数学问题的求解过程中,具有不可低估的特殊功能.
【第2定义】圆锥曲线的第二定义,也称圆锥曲线的统一定义:在平面内到定点的距离与到定直线(定点不在直线上)的距离之比是常数e的点的轨迹为圆锥曲线.当时,轨迹为椭圆;当时,轨迹为双曲线;当时,轨迹为抛物线.其中定点是曲线的焦点,定直线是焦点对应的准线,e是离心率.
注:圆锥曲线上任意一点与焦点之间所连线段叫做焦半径;过圆锥曲线焦点的直线被曲线所截得的线段叫做焦点弦.
约定:接下来提到的e为离心率,为直线的倾斜角,p为焦准距(焦点到准线的距离.其中,焦点在x轴的椭圆和双曲线的准线为,抛物线的准线为,焦点在y轴的椭圆和双曲线的准线为,抛物线的准线为.
下面给出圆锥曲线有关焦半径、焦点弦的几个重要结论.
【结论1】焦半径公式
1.以圆锥曲线的焦点为(椭圆是左焦点、双曲线是右焦点),AB为过焦点的弦,其中A在x轴上方,B在x轴下方,则,.
开口向右的抛物线中,如图1,只需令即可,,.
图1 图2
注意:如果与双曲线交于不同两支,如图2,,,这也是为什么在前面及后面的公式中加绝对值的原因.
2.以圆锥曲线的焦点为(椭圆是右焦点,如图3;双曲线是左焦点),AB为过焦点的弦,其中A在x轴上方,B在x轴下方,则,.
开口向左的抛物线中,如图4,只需令即可,,.
图3 图4 图5 图6
3.以圆锥曲线的焦点为(椭圆是上焦点,如图5;双曲线是下焦点),AB为过焦点的弦,其中A在y轴右方,B在y轴左方,则,.
开口向下的抛物线中,如图6,只需令即可,,.
4.以圆锥曲线的焦点为(椭圆是下焦点,如图7;双曲线是上焦点),AB为过焦点的弦,其中A在y轴右方,B在y轴左方,则,.
开口向上的抛物线中,如图8,只需令即可,,.
图7 图8 图9
注意:公式较多,如何记忆,理解本质,其实不难.首先,焦点在x轴,三角是余弦,焦点在y轴,三角是正弦,其次,分母的加减号,不妨设倾斜角是锐角,较长的焦半径分母较小,中间是“-”,较短的焦半径分母较大,中间是“+”,通过图像判断长短,再灵活运用即可.在高考中,焦点位于y轴较少考到.
证明:只证明第一个,同理可证其余的公式.
证法1:如图9,根据第二定义,,令,,
,,
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证法2:(在高考大题中,采用余弦定理加以证明后使用,一定给分)
设,则点A到右焦点的距离,,,.
【结论2】焦点弦长公式
焦点在x轴的焦点弦的长度,特别的,抛物线的焦点弦,只需要令,;
焦点在y轴的焦点弦的长度,特别的,抛物线的焦点弦,只需要令,.
此公式也解释了,为什么所有焦点弦中,通径最短.
证明:.
【评注】即使与双曲线交于不同两支,结论依旧成立.
【结论3】
焦半径的倒数之和为定值(与双曲线交于两支除外)
抛物线中,只需要令,.
证明:.
【结论4】
椭圆互相垂直的两个焦点弦倒数之和为定值;
双曲线互相垂直的两个焦点弦倒数之和为定值.
证明:在椭圆中.
【结论5】
焦点在x轴上的圆锥曲线C,经过其焦点F的直线交曲线于A、B两点,直线AB的倾斜角为,斜率为,,则曲线C的离心率e满足等式:,;
在抛物线中,,则;
若交于双曲线两支,则;
焦点在y轴上的圆锥曲线C,经过其焦点F的直线交曲线于A、B两点,若直线AB的倾斜角为,斜率为,,则曲线C的离心率e满足等式:,.
此公式一定要记住,在选填中出现频率非常高,而且非常简便.(关注微信公众号:Hi数学派)
证明:我们以焦点在x轴的椭圆为例,,,,
,,.
为什么两边都加绝对值?左边加绝对值是因为如果倾斜角为钝角,.右边加绝对值是因为有可能.学生可能会问或者对公式有影响吗?一定没影响.举例说明,与,,,值不变.
进一步的讨论:(1)当焦点内分弦时,
如图10,,∴.
图10 图11
(2)当焦点外分弦时(此时曲线为双曲线),如图11,
,∴.
【注意】特别要注意焦点外分焦点弦(此时曲线为双曲线)和内分焦点弦时公式的不同,这一点很容易不加区别而出错.
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