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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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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 9. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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      .  答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 =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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 √ √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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. √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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. √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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  .  答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 -1 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 丙 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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; 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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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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)
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