第3章 3.2.2 第1课时 双曲线的几何性质(课件PPT)-【步步高】2025-2026学年高二数学选择性必修第一册学习笔记(苏教版)
2026-08-13
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教辅
山东金榜苑文化传媒有限责任公司
进店逛逛 摘要:
该高中数学课件聚焦双曲线的几何性质,通过类比椭圆的研究方法,从范围、对称性、顶点等方面构建知识框架,帮助学生迁移旧知,形成从方程到性质的学习支架。
其亮点在于用表格对比双曲线与椭圆差异,结合例题规范解题步骤,培养数学思维与表达。如离心率与渐近线关系的探究,提升学生抽象能力,教师可借助结构化资源高效教学,学生能系统掌握知识并发展逻辑推理能力。
内容正文:
第1课时
第3章 3.2.2 双曲线的几何性质
<<<
双曲线的几何性质
1.掌握双曲线的简单几何性质.
2.理解双曲线的渐近线及离心率的意义.
3.根据几何条件求双曲线的标准方程.
学习目标
导 语
在研究椭圆的几何性质时,我们从椭圆的图形、方程、范围、顶点、轴长、焦点、对称性、离心率等多方面进行了研究,下面我们类比研究椭圆性质的方法研究双曲线的性质.
一、根据双曲线方程研究几何性质
二、由几何性质求双曲线的标准方程
课时对点练
三、求双曲线的离心率
随堂演练
内容索引
根据双曲线方程研究几何性质
一
标准方程 =1(a>0,b>0) =1(a>0,b>0)
图形
性质 范围 _______________ ________________
对称性 对称轴:________,对称中心:_____
顶点 __________________ _________________
1.双曲线的几何性质
x≥a或x≤-a
y≥a或y≤-a
坐标轴
原点
(-a,0),(a,0)
(0,-a),(0,a)
标准方程 =1(a>0,b>0) =1(a>0,b>0)
性质 轴长 实轴长=___,虚轴长=___,实半轴长=__,虚半轴长=__
离心率 e=____(e>1)
渐近线 ___________ ___________
2a
2b
a
b
y=±x
y=±x
2.双曲线的中心和等轴双曲线
(1)双曲线的中心
双曲线的__________叫作双曲线的中心.
(2)等轴双曲线
_______________的双曲线叫作等轴双曲线,其离心率e=.为了便于研究,方程一般写为x2-y2=m(m≠0).
对称中心
实轴和虚轴等长
(1)等轴双曲线的渐近线方程为y=±x.
(2)双曲线的渐近线方程要注意焦点所在轴的位置.
(3)焦点到渐近线的距离为b.
(4)双曲线的离心率也可以表示为e=,并且
e越大,也越大,渐近线y=±x的斜率的绝对值也越大,
这时双曲线的开口就越大,因此离心率e可以用来表示双曲线开口的程度.
(5)双曲线上的点到焦点的最小值为c-a.
注 意 点
<<<
9
(6)双曲线与椭圆的不同点:
注 意 点
<<<
双曲线 椭圆
曲线 两支曲线 封闭的曲线
顶点 两个顶点 四个顶点
轴 实轴、虚轴 长轴、短轴
渐近线 有渐近线 无渐近线
离心率 e>1 0<e<1
a,b,c的关系 a2+b2=c2 a2-b2=c2
10
(课本例1)求双曲线=1的实轴长、虚轴长、焦点坐标、顶
点坐标、离心率及渐近线方程.
例 1
由题意知a2=4,b2=3,
所以c2=a2+b2=4+3=7,解得a=2,b=,c=.
因此,双曲线的实轴长2a=4,虚轴长2b=2.
焦点坐标为(-,0),(,0),顶点坐标为(-2,0),(2,0).
离心率e=.渐近线方程为y=±x.
解
11
求双曲线9y2-4x2=-36的顶点坐标、焦点坐标、实轴长、虚轴长、离心率和渐近线方程.
例 1
12
把双曲线的方程化为标准方程为=1,
∴a2=9,b2=4,∴a=3,b=2,c=.
又双曲线的焦点在x轴上,
∴顶点坐标为(-3,0),(3,0),
焦点坐标为(-,0),(,0),
实轴长2a=6,虚轴长2b=4,
离心率e=,渐近线方程为y=±x.
解
13
把本例双曲线方程“9y2-4x2=-36”改为“9y2-4x2=36”,它的性质如何?
延伸探究
把双曲线的方程9y2-4x2=36化为标准方程为=1,
∴a2=4,b2=9,c2=13.焦点在y轴上,∴顶点坐标为(0,2),(0,-2),
焦点坐标为(0,),(0,-),实轴长2a=4,
虚轴长2b=6,离心率e=,渐近线方程为y=±x,即y=±x.
解
14
由双曲线的方程研究几何性质的解题步骤
(1)把双曲线方程化为标准形式.
(2)由标准方程确定焦点位置,确定a,b的值.
(3)由c2=a2+b2求出c的值,从而写出双曲线的几何性质.
提醒:求性质时一定要注意焦点的位置.
反
思
感
悟
15
(1)双曲线+y2=1的虚轴长是实轴长的2倍,则m等于
A.- B.-4
C.4 D.
跟踪训练 1
√
双曲线方程化为标准形式得y2-=1,m<0,则有a2=1,b2=-m,
由题意知2×2=2,解得m=-4.
解析
16
(2)(多选)已知双曲线=1,对于∀k∈R且k≠0,则下列四个选项
中因k改变而变化的是
A.焦距 B.离心率
C.顶点坐标 D.渐近线方程
√
√
17
∵双曲线的方程为=1,k∈R且k≠0,
∴a2=2k2,b2=k2,c2=3k2,
焦距为2c=2|k|,
离心率e=,
顶点坐标(±|k|,0),渐近线方程为y=±x,即y=±x.
∴因k改变而变化的是焦距和顶点坐标.
解析
18
二
由几何性质求双曲线的标准方程
(课本例2)已知双曲线的中心在原点,焦点在y轴上,焦距为16,
离心率为,求双曲线的方程.
例 2
根据题意知2c=16,,
解得a=6,c=8,从而b2=c2-a2=82-62=28.
因为双曲线的中心在原点,焦点在y轴上,
所以所求双曲线方程为=1.
解
20
求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1)焦点在x轴上,虚轴长为8,离心率为;
例 2
设所求双曲线的标准方程为=1(a>0,b>0),
则2b=8,e=,从而b=4,c=a,
代入c2=a2+b2,得a2=9,故双曲线的标准方程为=1.
解
21
(2)与椭圆=1有公共焦点,离心率为.
由椭圆方程可得焦点坐标为(-3,0),(3,0),
即c=3且焦点在x轴上,
设双曲线的标准方程为=1(a>0,b>0),
因为e=,所以a=2,则b2=c2-a2=5,
故所求双曲线的标准方程为=1.
解
22
由几何性质求双曲线标准方程的解题思路
由双曲线的几何性质求双曲线的标准方程,一般用待定系数法.当双曲线的焦点位置不明确时,方程可能有两种形式,此时应注意分类讨论.
反
思
感
悟
23
求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1)焦点在x轴上,离心率为,且经过点M(-3,2);
跟踪训练 2
设所求双曲线的标准方程为=1(a>0,b>0).
∵e=,∴e2==1+,∴.
由题意得
∴所求双曲线的标准方程为=1.
解
24
(2)以椭圆=1的焦点为顶点,顶点为焦点.
椭圆=1的焦点坐标为(-1,0),(1,0),
在x轴上的顶点坐标为(-2,0),(2,0).
则双曲线的焦点坐标为(-2,0),(2,0),顶点坐标为(-1,0),(1,0).
故双曲线的标准方程为x2-=1.
解
25
求双曲线的离心率
三
(1)已知双曲线的一条渐近线方程为y=2x,则其离心率为 .
例 3
当焦点在x轴上时,=2,
这时离心率e=.
当焦点在y轴上时,=2,即,
这时离心率e=.
解析
或
27
(2)已知圆C:x2+y2-10y+21=0与双曲线=1(a>0,b>0)的渐近
线相切,则该双曲线的离心率是
A. B. C. D.
√
由双曲线=1(a>0,b>0),可得其一条渐近线的方程为y=x,
即bx-ay=0,
又由圆C:x2+y2-10y+21=0,可得圆心为C(0,5),半径r=2,
则圆心到渐近线的距离为d==2,可得e=.
解析
28
求双曲线离心率的方法
(1)若可求得a,c,则直接利用e=求解.
(2)若已知a,b,可直接利用e=求解.
(3)若得到的是关于a,c的齐次方程pc2+qac+ra2=0(p,q,r为常数,且p≠0),则转化为关于e的方程pe2+qe+r=0求解.
反
思
感
悟
29
过双曲线C:=1(a>0,b>0)的右焦点作一条与其渐近线
平行的直线,交C于点P.若点P的横坐标为2a,则C的离心率为 .
跟踪训练 3
2+
如图,设F1,F2为双曲线C的左、右焦点,
将点P的横坐标2a代入=1中,得y2=3b2,
不妨令点P的坐标为(2a,-b),
此时,
得到c=(2+)a,
即双曲线C的离心率e==2+.
解析
30
1.知识清单:
(1)根据双曲线方程研究几何性质.
(2)由几何性质求双曲线的标准方程.
(3)求双曲线的离心率.
2.方法归纳:待定系数法、分类讨论、解方程法.
3.常见误区:求双曲线方程时位置关系考虑不全面致错.
课堂小结
随堂演练
四
1
2
3
4
1.(多选)已知双曲线方程为x2-8y2=32,则
A.实轴长为8 B.虚轴长为4
C.焦距为6 D.离心率为
√
双曲线方程x2-8y2=32化为标准方程为=1,
可得a=4,b=2,c=6,
所以双曲线的实轴长为8,虚轴长为4,焦距为12,离心率为.
解析
√
√
1
2
3
4
2.若双曲线=1(a>0,b>0)的离心率为,则其渐近线方程为
A.y=±2x B.y=±x
C.y=±x D.y=±x
√
∵e=,∴=3,
∴b2=2a2,∴渐近线方程为y=±x.
解析
1
2
3
4
3.已知双曲线的实轴和虚轴等长,且过点(5,3),则双曲线方程为
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1
由题意知,所求双曲线是等轴双曲线,设其方程为x2-y2=λ(λ≠0),将点(5,3)代入方程,可得λ=52-32=16,所以双曲线方程为x2-y2=16,
即=1.
解析
√
1
2
3
4
4.已知点(2,3)在双曲线C:=1(a>0,b>0)上,C的焦距为4,则它的离心率为 .
由题意知=1,c2=a2+b2=4,
解得a=1,所以e==2.
解析
2
课时对点练
五
题号 1 2 3 4 5 6
答案 C C A B AD B
题号 7 8 11 12 13
答案 =1 ACD D B
题号 14 15
答案 -1 2 丙
对一对
答案
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(1)设经过第一、三象限的渐近线的方程为y=kx,
则=4,解得k=.
若双曲线焦点在x轴上,则,e=;
若双曲线焦点在y轴上,则,e=,
故所求双曲线的离心率为e=或e=.
(2)由题意设F1(-c,0),F2(c,0),
由PF1⊥PF2得·=0.
9.
答案
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16
所以(3+c)(3-c)+16=0,解得c=5,
由(1)知,又a2+b2=c2=25,
所以a=3,b=4,
所以双曲线的方程为=1.
10.
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设直线l的方程为=1,即bx+ay-ab=0.
于是有c,
所以ab=c2,两边平方,得a2b2=c4.
又b2=c2-a2,所以16a2(c2-a2)=3c4,
两边同时除以a4,得3e4-16e2+16=0,解得e2=4或e2=.
又b>a,所以e2==1+>2,则e=2.
于是双曲线的离心率为2.
16.
答案
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(1)双曲线C1的焦点坐标为(,0),(-,0),
设双曲线C2的标准方程为=1(a>0,b>0),
则
所以双曲线C2的标准方程为-y2=1.
(2)双曲线C1的渐近线方程为y=2x,y=-2x,
设A(x1,2x1),B(x2,-2x2),
16.
答案
1
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16
由消去y化简得3x2-2mx-m2=0,
由Δ=(-2m)2-4×3×(-m2)=16m2>0,得m≠0.
因为x1x2=-,
·=x1x2+2x1(-2x2)=-3x1x2=m2,
所以m2=3,即m=±.
基础巩固
1.双曲线2x2-y2=8的实轴长是
A.2 B.2 C.4 D.4
√
双曲线方程化为标准方程为=1,
所以a2=4,a=2,从而2a=4,故选C.
解析
答案
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2.已知双曲线=1(a>0,b>0),其中一条渐近线与x轴的夹角为,
则双曲线的渐近线方程是
A.y=±3x B.y=±x
C.y=±x D.y=±x
√
答案
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由双曲线=1(a>0,b>0),
可知渐近线方程为y=±x,
又双曲线的一条渐近线与x轴的夹角为,
故=tan ,
即渐近线方程为y=±x.
解析
3.若一双曲线与椭圆4x2+y2=64有公共的焦点,且它们的离心率互为倒数,则该双曲线的方程为
A.y2-3x2=36 B.x2-3y2=36
C.3y2-x2=36 D.3x2-y2=36
√
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椭圆4x2+y2=64化为标准方程为
=1,
a2=64,c2=64-16=48,
∴焦点为(0,4),(0,-4),离心率e=,
则双曲线的焦点在y轴上,c'=4,e'=,
从而a'=6,b'2=12,
故所求双曲线的方程为y2-3x2=36.
解析
答案
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4.设双曲线C:=1(a>0,b>0)的两条渐近线互相垂直,顶点到一
条渐近线的距离为1,则双曲线的一个焦点到一条渐近线的距离为
A.2 B. C.2 D.4
√
答案
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因为双曲线C:=1(a>0,b>0)的两条渐近线互相垂直,所以a=b.
所以渐近线方程为y=±x,
因为顶点到一条渐近线的距离为1,
所以a=1,
所以a=b=,
所以双曲线C的方程为=1,焦点坐标为(-2,0),(2,0),
所以双曲线的一个焦点到一条渐近线的距离为d=.
解析
答案
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5.(多选)若双曲线C的一个焦点为F(5,0),P是双曲线上一点,且渐近线
方程为y=±x,则下列结论正确的是
A.C的方程为=1
B.C的离心率为
C.焦点到渐近线的距离为3
D.PF的最小值为2
√
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双曲线C的一个焦点为F(5,0),且渐近线方程为y=±x,可得c=5,焦点坐标在x轴上,所以,因为c=5,所以b=4,a=3,所以C的方程为=1,A正确;
离心率为e=,B不正确;
焦点到渐近线的距离为d=b=4,C不正确;
PF的最小值为c-a=2,D正确.
解析
6.已知双曲线C:=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,若双
曲线上存在点P满足PF1∶PF2∶F1F2=4∶6∶5,则该双曲线的离心率为
A.2 B. C. D.5
√
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设PF1=4k,则PF2=6k,F1F2=5k,k>0,所以e=.
解析
7.已知双曲线=1(a>0,b>0)的一个焦点为F(2,0),且离心率为e=,则双曲线的标准方程为 .
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=1
由焦点坐标,知焦点在x轴上且c=2,由e=,可得a=4,所以b==2,则双曲线的标准方程为=1.
解析
8.设F1,F2是双曲线C:=1(a>0,b>0)的两个焦点,P是C上一点,若PF1+PF2=6a,且△PF1F2的最小内角为30°,则C的离心率为 .
答案
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不妨设PF1>PF2,则PF1-PF2=2a,又PF1+PF2=6a,得PF1=4a,PF2=2a,F1F2=2c,则在△PF1F2中,∠PF1F2=30°,由余弦定理得(2a)2=(4a)2+(2c)2-2×(4a)×(2c)×cos 30°,整理得(e-)2=0,所以e=.
解析
9.中心在原点,对称轴为坐标轴的双曲线的两条渐近线与圆(x-5)2+y2=16相切.
(1)求双曲线的离心率;
设经过第一、三象限的渐近线的方程为y=kx,则=4,解得k=.
若双曲线焦点在x轴上,则,e=;
若双曲线焦点在y轴上,则,e=,
故所求双曲线的离心率为e=或e=.
解
答案
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(2)P(3,-4)是渐近线上一点,F1,F2是双曲线的左、右焦点,若PF1⊥PF2,求双曲线的方程.
由题意设F1(-c,0),F2(c,0),
由PF1⊥PF2得·=0.
所以(3+c)(3-c)+16=0,解得c=5,
由(1)知,又a2+b2=c2=25,
所以a=3,b=4,
所以双曲线的方程为=1.
解
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10.设双曲线=1(0<a<b)的半焦距为c,直线l过(a,0),(0,b)两点,已知原点到直线l的距离为c,求双曲线的离心率.
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设直线l的方程为=1,
即bx+ay-ab=0.
于是有c,
所以ab=c2,两边平方,得a2b2=c4.
又b2=c2-a2,所以16a2(c2-a2)=3c4,
两边同时除以a4,得3e4-16e2+16=0,
解得e2=4或e2=. 又b>a,所以e2==1+>2,则e=2.
于是双曲线的离心率为2.
解
11.(多选)已知F1,F2分别是双曲线C:y2-x2=1的上、下焦点,点P是其一条渐近线上一点,且以线段F1F2为直径的圆经过点P,则
A.双曲线C的渐近线方程为y=±x
B.以F1F2为直径的圆的方程为x2+y2=1
C.点P的横坐标为±1
D.△PF1F2的面积为
√
综合运用
答案
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等轴双曲线C:y2-x2=1的渐近线方程为y=±x,故选项A正确;
由双曲线的方程可知F1F2=2,所以以线段F1F2为直径的圆的方程为x2+y2=2,故选项B错误;
点P(x0,y0)在圆x2+y2=2上,设点P(x0,y0)在渐近线y=x上,所以
解得|x0|=1,则点P的横坐标为±1,故选项C正确;
由上述分析可得△PF1F2的面积为·F1F2·|x0|=×2×1=,故选项
D正确.
解析
12.已知A,B为双曲线E的左、右顶点,点M在E上,△ABM为等腰三角形,且顶角为120°,则E的离心率为
A. B.2 C. D.
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不妨取点M在第一象限,如图所示,
设双曲线方程为=1(a>0,b>0),则BM=AB=2a,
∠MBx=180°-120°=60°,
∴M点的坐标为(2a,a).
∵M点在双曲线上,∴=1,a=b,
∴c=a,e=.
解析
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13.如图,中心均为原点O的双曲线与椭圆有公共焦点,M,N是双曲线的两顶点,若M,O,N将椭圆的长轴四等分,则双曲线与椭圆的离心率的比值是
A.3 B.2
C. D.
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设椭圆与双曲线的标准方程分别为=1(a>b>0),
=1(m>0,n>0),
因为它们共焦点,
所以设它们的半焦距均为c,
所以椭圆与双曲线的离心率分别为e1=,e2=,
由点M,O,N将椭圆长轴四等分可知m=a-m,
即2m=a,所以=2.
解析
14.已知椭圆M:=1(a>b>0),双曲线N:=1(m>0,n>0).
若双曲线N的两条渐近线与椭圆M的四个交点及椭圆M的两个焦点恰为一个正六边形的六个顶点,则椭圆M的离心率为 ;双曲线N的离心率为 .
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椭圆、双曲线都关于x轴、y轴对称,所以只需考虑第一象限内的情况.
记双曲线N的一条渐近线与椭圆M在第一象限内的交点为P,椭圆的左焦点为Q,右焦点为F,连接PQ,如图.
由题意知,△OPF为正三角形,边长设为2,则高为,
易得PQ=2,所以椭圆的半焦距为2,
2a=PQ+PF=2+2,a=+1,
椭圆M的离心率为-1.
双曲线N的一条渐近线的斜率为=tan 60°=,e2==1+=4,
所以双曲线N的离心率为2.
解析
15.张老师在课堂上与学生一起探究某双曲线的简单几何性质时,有四位同学分别给出了一个结论:
甲:该双曲线的实轴长为6;
乙:该双曲线的虚轴长为8;
丙:该双曲线的焦距为5;
丁:该双曲线的一条渐近线方程可以为y=x.
如果只有一位同学的结论是错误的,那么这位同学是 .
拓广探究
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设双曲线的实半轴长为a,虚半轴长为b,半焦距为c,有c2=a2+b2,即c>a,c>b,
显然甲、乙、丙3人的结论中至少有两个正确,由于焦距比实轴、虚轴都长,因此丙的结论是错误的,
此时a=3,b=4,则该双曲线的一条渐近线方程可以为y=x,丁的结
论也正确,符合题意,
所以结论错误的同学是丙.
解析
16.已知双曲线C1:x2-=1.
(1)求与双曲线C1有相同的焦点,且过点P(4,)的双曲线C2的标准方程;
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双曲线C1的焦点坐标为(,0),(-,0),
设双曲线C2的标准方程为=1(a>0,b>0),
则
所以双曲线C2的标准方程为-y2=1.
解
(2)直线l:y=x+m分别交双曲线C1的两条渐近线于A,B两点,当·=3时,求实数m的值.
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双曲线C1的渐近线方程为y=2x,y=-2x,
设A(x1,2x1),B(x2,-2x2),
由消去y化简得3x2-2mx-m2=0,
由Δ=(-2m)2-4×3×(-m2)=16m2>0,得m≠0.
因为x1x2=-,
·=x1x2+2x1(-2x2)=-3x1x2=m2,
所以m2=3,即m=±.
解
第3章 3.2.2 双曲线的几何性质
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