内容正文:
第03讲 3.2.1双曲线及其标准方程
第一部分 思维导图
第二部分 知识梳理
知识点01:双曲线的定义
1、定义:一般地,我们把平面内与两个定点,的距离的差的绝对值等于非零常数(小于)的点的轨迹叫做双曲线.
这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.
2、集合语言表达式
双曲线就是下列点的集合:.
3、说明
若将定义中差的绝对值中的绝对值符号去掉,则点的轨迹为双曲线的一支,具体是哪一支,取决于与的大小.
(1)若,则,点的轨迹是靠近定点的那一支;
(2)若,则,点的轨迹是靠近定点的那一支.
【即学即练1】(25-26高二上·湖南怀化·期末)已知双曲线C:的左右焦点分别为,P为双曲线上一点且,则=( )
A.2 B.10 C.2或10 D.4或8
【答案】C
【分析】根据双曲线的定义求解即可.
【详解】由双曲线C:,
可知,即,
所以由双曲线定义可知,
解得或,
故选:C
知识点02:双曲线的标准方程
焦点位置
焦点在轴上
焦点在轴上
标准方程
()
()
图象
焦点坐标
,
,
的关系
两种双曲线 , ()的相同点是:它们的形状、大小都相同,都有,;不同点是:两种双曲线的位置不同,它们的焦点坐标也不同.
【即学即练2】(25-26高二上·北京延庆·期末)已知、,动点满足,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据双曲线的定义,即可求解方程.
【详解】因为,
所以点是以点为焦点的双曲线的右支,所以,,,
所以点的轨迹方程是,.
故选:C
第三部分 题型精讲
题型01双曲线定义的理解
【典例1】(25-26高二上·云南文山·阶段检测)已知,,动点满足,则点的轨迹是( )
A.双曲线的一支 B.双曲线 C.椭圆 D.射线
【答案】A
【分析】根据圆锥曲线的定义判断即可.
【详解】由题意可知,
因为,
所以点的轨迹是双曲线的一支.
【典例2】(25-26高二上·重庆大足·期中)已知点的坐标满足,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】D
【分析】根据两点间距离化简方程,再根据双曲线的定义即可判断.
【详解】设点,点,
而方程的几何意义是点到两定点M,N的距离之差为,
即,
∴动点的轨迹是双曲线的一支.
故选:D.
【变式1】(25-26高二下·上海黄浦·期中)到两定点的距离之差为定值的点的轨迹一定不是( )
A.一条直线 B.双曲线的一支 C.一条射线 D.双曲线
【答案】D
【分析】根据双曲线的定义,对定值进行讨论,即可判断选项.
【详解】设两定点分别为和,设,
当时为双曲线的一支,
当时为一条射线,
当时,为的垂直平分线,一条直线,
无论为何值时,都不会是双曲线.
【变式2】(25-26高二上·四川凉山·期末)设,为平面上两个定点,动点满足,则动点P的轨迹为( )
A.直线 B.两条射线 C.椭圆 D.双曲线
【答案】B
【分析】由即可判断.
【详解】由题可知,,
因此动点P的轨迹为两条射线,
故选:B.
【变式3】(25-26高二上·北京·期中)已知平面内两个定点,,动点P满足,则点P的轨迹为( )
A.椭圆 B.线段 C.双曲线的一支 D.一条射线
【答案】C
【分析】根据双曲线的概念,判断结果;
【详解】因为,则动点轨迹为双曲线的右支.
故选:C.
题型02利用双曲线定义求方程
【典例1】(25-26高二上·江苏淮安·期中)已知,一炮弹在某处爆炸,在处听到爆炸声的时间比在处早,设声速为340.则爆炸点所在曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用双曲线定义计算即可得.
【详解】由题意可知,爆炸点到的距离比到的距离少,
又,由双曲线定义可知,爆炸点为双曲线的左支,
其中,,则,
又,故爆炸点所在曲线的方程为.
故选:B.
【典例2】(25-26高二下·上海·期末)已知点到点的距离减去它到点的距离之差是2,则点的轨迹方程为____________.
【答案】
【详解】由题意,点的轨迹是以为焦点的双曲线的上支,其方程形如
其中,则,
故点的轨迹方程为.
【变式1】(25-26高二上·江西萍乡·期中)方程的化简结果为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设,将条件中的等式转化为,即动点的轨迹为双曲线,然后得到双曲线的,求出,即可写出双曲线方程.
【详解】设,,点,
则,,
∴,
由双曲线的定义可知,动点的轨迹为双曲线,焦点为,,
∴,,,则,
∴动点的轨迹为双曲线方程为:.
故选:B.
【变式2】(25-26高二上·湖南长沙·阶段检测)设,是平面内两个定点,动点P满足,则P点的轨迹方程是( ).
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用双曲线的定义求解即可.
【详解】由双曲线的定义可知,点P的轨迹是以,为焦点的双曲线,
因为,,所以,
所以其轨迹方程为.
故选:B
【变式3】(2025·北京海淀·二模)已知.若动点满足,则的轨迹的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由双曲线的定义即可得出答案.
【详解】∵,动点满足,
∴动点的轨迹为双曲线且为右支,,,,
∴的轨迹的方程为,
故选:D.
题型03利用双曲线定义求点到焦点距离及最值
【典例1】(25-26高二上·安徽六安·期末)双曲线上一点到它的一个焦点的距离为5,那么点到另一个焦点的距离为( )
A.1或9 B.9 C.2或6 D.6
【答案】B
【分析】利用双曲线的定义和性质可求答案.
【详解】由方程可得,
由定义可得,因为,所以或,
双曲线上的点到同侧焦点的最小距离为,
所以.
故选:B
【典例2】设,为双曲线C:的左、右焦点,Q为双曲线右支上一点,点P(0,2).当取最小值时,的值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】结合双曲线定义数形结合判断取最小值时,三点共线,联立直线及双曲线方程解出Q的坐标为,即可求解的值.
【详解】由双曲线定义得,
故
如图示,当三点共线,即Q在M位置时,取最小值,
,故方程为,
联立,解得点Q的坐标为 (Q为第一象限上的一点),
故
故选:A
【变式1】双曲线的两个焦点分别是,,双曲线上一点P到的距离是7,则P到的距离是( )
A.13 B.1 C.1或13 D.2或14
【答案】A
【分析】根据的长度先确定出点的位置,然后根据双曲线的定义可知,由此可求出P到的距离.
【详解】由双曲线方程,得,.
因为,所以点P在靠近的一支上,
所以,所以,
又因为,所以.
故选:A.
【点睛】关键点点睛:解答本题的关键是通过距离先确定出点位置,不能直接利用定义进行求解.
【变式2】(多选)(25-26高二上·内蒙古锡林郭勒·期末)已知P为双曲线右支上一点,那么点P到双曲线左焦点F的距离可能是( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】CD
【分析】由题意,根据双曲线的方程可得,结合即可下结论.
【详解】由已知可得:
所以,
所以
故选:CD
【变式3】(25-26高二上·宁夏固原·期末)双曲线的左右焦点分别为,为双曲线上的一点,若,则__________.
【答案】9
【分析】由焦半径取值范围确定P点位置,从而由双曲线定义即可求解.
【详解】由双曲线,可知:,
所以当在左支上时,当在右支上时,
因为,所以在左支上,所以.
故答案为:9.
题型04利用双曲线定义求双曲线中线段和差最值
【典例1】(25-26高二下·河北衡水·阶段检测)已知双曲线的右焦点为F,P为双曲线右支上一动点,,则的最小值为( )
A. B. C.5 D.10
【答案】B
【分析】设双曲线的左焦点为,根据双曲线的定义,将转化为,即可求其最小值.
【详解】设双曲线的左焦点为,则,所以,.
则由题意可得,,即.
所以,
当且仅当三点共线时,等号成立.
即的最小值为.
【典例2】(25-26高二下·陕西宝鸡·阶段检测)已知双曲线的左焦点为为双曲线右支上任意一点,点的坐标为(3,1),则的最大值为___________.
【答案】
【详解】由题意可知双曲线的实半轴长,设右焦点为,
所以,
,
当且仅当、、三点共线且在点和点之间时取等号.
的最大值为
【变式1】(25-26高二上·江苏·期末)已知双曲线:的左焦点为F,P为C的右支上一动点,定点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设双曲线右焦点为,利用双曲线的定义,将的最大值问题转化为的最小值问题,从而借助平面中三角形两边之差小于第三边的几何性质求解即可.
【详解】设双曲线的右焦点为,则,,
而(渐近线斜率),
故直线与双曲线的右支交于两个不同的点,
而,仅当共线且A在之间时等号成立,
所以,
当共线且A在之间时等号成立.
所以的最大值为,
故选:C
【变式2】(24-25高一上·广东·阶段检测)是双曲线的右支上一点,、分别是圆和上的点,则的最大值为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】D
【分析】根据题设及双曲线定义、圆的性质确定点到圆上点距离差的最大值.
【详解】双曲线中,如图所示:
,,,设左、右焦点为,,
,,
,
,三点共线且在之间时取等号,
,则,共线且在之间时取等号,
所以.
故选:D
【变式3】(2026·云南保山·二模)已知点、分别为双曲线的左、右焦点,为双曲线右支上任意一点,点的坐标为,则的最小值为________.
【答案】
【详解】由题可知双曲线的实半轴长,设左焦点为,
由双曲线定义,,得,
所以,
,
当且仅当、、三点共线且在点和点之间时取等号.
题型05判断方程是否表示双曲线
【典例1】(23-24高二下·浙江·期中)“”是“方程表示的曲线是双曲线”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【分析】根据双曲线的标准方程,结合充分、必要条件的概念即可求解.
【详解】若,则,所以方程表示双曲线;
若方程表示双曲线,则,解得或,
所以“”是“方程表示双曲线”的充分不必要条件.
故选:A
【典例2】(多选)(25-26高二上·广东清远·期中)方程表示的曲线为,下列正确的命题是( )
A.曲线不可能是圆;
B.若,则曲线为椭圆;
C.若曲线为双曲线,则或;
D.若曲线表示焦点在轴上的椭圆,则.
【答案】CD
【分析】根据方程的特点,结合圆、椭圆和双曲线的标准方程判断.
【详解】对于A,若曲线是圆,则,解得,故A错误;
对于B,若曲线为椭圆,则,解得且,故B错误;
对于C,若曲线为双曲线,则,解得或,故C正确;
对于D,若曲线表示焦点在x轴上的椭圆,则,解得,故D正确;
故选:CD.
【变式1】(多选)(23-24高二上·湖北武汉·期中)若方程所表示的曲线为,则下列说法错误的是( )
A.若为椭圆,则
B.若为双曲线,则或
C.若为椭圆,则焦距为定值
D.若为双曲线,则焦距为定值
【答案】ACD
【分析】根据椭圆以及双曲线的标准方程,即可结合选项逐一求解.
【详解】方程,由,解得,,,此时曲线是椭圆,所以A不正确.
由得或,此时表示的曲线是双曲线,所以B正确,
当,解得,此时曲线表示焦点在轴上的椭圆,
故焦距为,不为定值,故C错误,
当,解得时,此时曲线表示焦点在轴上的双曲线,
则焦距为,不为定值,故D错误,
故选:ACD.
【变式2】(多选)(23-24高二上·内蒙古赤峰·阶段检测)方程,则下列说法正确的是( )
A.当时,方程表示椭圆
B.当时,方程表示焦点在轴上的双曲线
C.当时,方程表示圆
D.当或时,方程表示双曲线
【答案】BCD
【分析】根据方程中分母的正负及是否相等可判断选项即可.
【详解】当时,由,且即时,此方程表示圆,故A不正确;
当时,,,由方程可知表示焦点在轴上的双曲线,故B正确;
由A可知,当时,方程表示圆,故C正确;
当时,,,故方程表示焦点在轴上的双曲线,当时,由B可知,方程表示双曲线,故D正确.
故选:BCD
【变式3】(多选)(23-24高二上·吉林·期中)对于曲线,下列说法正确的是( )
A.当时,曲线C表示椭圆
B.当时,曲线C表示焦点在y轴上的双曲线
C.若曲线C表示焦点在x轴上的椭圆,则
D.曲线C只能表示椭圆和双曲线
【答案】BC
【分析】根据圆,椭圆和双曲线的方程判断.
【详解】解:若曲线C表示椭圆,则,解得且,故A错误;
曲线C表示焦点在y轴上的双曲线,则,解得,故B正确;
若曲线C表示焦点在x轴上的椭圆,则,解得,故C正确;
当时,方程为,表示圆,故D错误;
故选:BC
题型06求双曲线方程
【典例1】(25-26高二上·河南·阶段检测)求适合下列条件的双曲线的标准方程.
(1)焦点为,,且经过点;
(2)焦点在y轴上,经过点,.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)判断焦点位置,利用待定系数法求解;
(2)利用待定系数法求解.
【详解】(1)因为双曲线的焦点为,,
则焦点在上,且,
方程可设为
又经过点,
则,
又,则,
所以双曲线方程为
(2)因为焦点在y轴上,
可设方程为,
又经过点,,
则,解得,
所以双曲线方程为.
【典例2】(25-26高二上·江西南昌·期中)(1)求经过和两点的椭圆标准方程;
(2)求与双曲线有相同的焦点,且过点的双曲线标准方程.
【答案】(1);(2)
【分析】(1)根据椭圆的焦点分别在轴或轴上设椭圆方程,代入两点列方程组求解即得所求椭圆方程;
(2)设所求双曲线为(,),根据条件得出关于的方程组,求解即得所求双曲线方程.
【详解】(1)当椭圆的焦点在x轴上时,设椭圆的标准方程为(),
将两点坐标代入方程可得:,解得,因,不合题意,舍去;
当椭圆的焦点在y轴上时,设椭圆的标准方程为(),
将两点坐标代入方程可得,解得,符合题意,
此时椭圆的标准方程为.
综上,椭圆的标准方程为.
(2)依题意,设所求双曲线为(,).
因两曲线有相同的焦点,所以①.
又点在双曲线上,所以②.
由①②联立,解得.
故所求的双曲线方程为.
【变式1】(24-25高二上·黑龙江牡丹江·阶段检测)求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1),经过点,焦点在轴上;
(2)与双曲线有相同的焦点,且经过点;
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)结合的值,设出双曲线方程,将点坐标代入,计算参数即可.
(2)结合已知双曲线,设出所求双曲线方程,代入点的坐标,计算参数,即可求出答案.
【详解】(1)因为双曲线的焦点在轴上,
所以可设双曲线的标准方程为,
由,经过点,
可得,解得,
故双曲线的标准方程为;
(2)设所求双曲线的方程为.
双曲线过点,
,
解得或(舍去).
双曲线的标准方程为.
【变式2】(24-25高二上·辽宁铁岭·期中)求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1),经过点,焦点在轴上;
(2)过点和.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)依题意设双曲线的标准方程为,将点的坐标代入求出,即可得解;
(2)设双曲线方程为,代入点的坐标得到方程组,解得、即可.
【详解】(1)因为双曲线的焦点在轴上,
所以可设双曲线的标准方程为,
由,经过点,
可得,解得,
故双曲线的标准方程为;
(2)依题意设双曲线方程为,
则,解得,所以双曲线方程为;
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)求满足下列条件的双曲线的标准方程:
(1),焦点在轴上;
(2),经过点,焦点在轴上;
(3)双曲线过两点.
【答案】(1);
(2);
(3).
【分析】(1)利用求出双曲线的标准方程.
(2)设出双曲线的标准方程,结合给定点的坐标求出即可.
(3)设方程为,建立方程组求解即得.
【详解】(1)由双曲线的焦点在轴上,,,得,
所以所求双曲线的标准方程为.
(2)由双曲线的焦点在轴上,设双曲线的标准方程为,
由,且点在双曲线上,得,解得,
所以所求双曲线的标准方程为.
(3)设所求双曲线方程为,
由点在双曲线上,得,解得,
所以所求双曲线的标准方程为.
题型07双曲线中的轨迹方程问题
【典例1】(2026高二·全国·专题练习)在平面直角坐标系中,,动点和分别位于正半轴和负半轴上,若,则和的交点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】通过设出交点的坐标,利用、、、的坐标关系以及已知条件来建立等式,从而求出的轨迹方程.
【详解】设,,.
因为,所以.
已知,,
根据直线的截距式方程(为轴上的截距,为轴上的截距),
可得直线的方程:.
已知,,则直线的方程为.
因为是和的交点,所以的坐标满足和的方程.
对于直线的方程,可得.
对于直线的方程,可得.
所以,或,
又因为,所以,即.
故选:D.
【典例2】(25-26高二上·河北秦皇岛·期末)(1)已知是椭圆上一动点,为坐标原点,求线段的中点的轨迹方程.
(2)已知动点到定点的距离与到定直线的距离的比是,求点的轨迹方程.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)利用相关点法,设,,从而得到,代入方程整理即可;
(2)设,由距离公式得到方程,整理即可.
【详解】(1)设,,
由中点坐标公式得,所以.
又点在椭圆上,所以,即.
(2)由题意,设,则,
所以,整理得,即点的轨迹方程为.
【变式1】(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)已知圆,点在圆A上运动,设线段PB的垂直平分线和直线PA的交点为,则点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据垂直平分线的性质,可得,结合双曲线的定义,可得a,c的值,根据a,b,c的关系,即可求得答案.
【详解】因为圆心,,所以,
因为线段PB的垂直平分线和直线PA的交点为,
所以,
所以,
所以Q点轨迹为双曲线,且,
所以,则点的轨迹方程为.
故选:B
【变式2】已知两点坐标分别为,直线与斜率之积为24,求的轨迹方程.
【答案】
【详解】设,由题意知,,其中,
化简整理得,
所以点的轨迹方程为.
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)如图,点的坐标分别是,直线,相交于点,且它们的斜率之积是,试求点的轨迹方程.
【答案】
【分析】首先设的坐标为,由已知点的坐标代入求得直线的斜率,由乘积为即可得到点坐标的关系式,将其整理化简可得到的轨迹方程,最后去除多余点.
【详解】设,则直线的斜率,
直线的斜率,
由题意得,,
化简,整理得,
所以点的轨迹方程为:.
题型08双曲线中的焦点三角形问题
【典例1】(26-27高三上·甘肃·开学考试)已知双曲线的左、右焦点分别为,,过作直线交的左支于,两点,且,则的周长为( )
A.13 B.14 C.15 D.16
【答案】B
【分析】先把双曲线方程化为标准形式,再利用双曲线的定义求解.
【详解】把双曲线方程化为标准形式 ,
设双曲线实半轴长为,那么,
根据双曲线的定义可知,,,
又,
所以的周长为.
【典例2】(2025·贵州安顺·二模)已知是双曲线的左,右焦点,点在双曲线上,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据双曲线定理及余弦定理可求.
【详解】由题设,双曲线的实半轴长,且,
因为,故在右支上且,
而,故,
由余弦定理可得:,
故选:C.
【变式1】(2025·新疆·模拟预测)已知双曲线的两个焦点分别为,,双曲线上一点P与的距离为2,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先应用双曲线定义得出,,再应用余弦定理计算求解即可.
【详解】因为,,
由双曲线的定义可知,得,
又因为,
在中,,
所以.
故选:B.
【变式2】(2025·四川成都·三模)双曲线的两个焦点分别是与,焦距为4,M是双曲线上的一点,且,则的面积是_______.
【答案】6
【分析】根据给定条件,结合双曲线定义求出,进而求出三角形面积.
【详解】由双曲线的焦距为4,得,解得,
由,,解得或,
当时,点为双曲线离焦点较近的顶点,与共线,不符合要求,
因此,,为直角三角形,
所以的面积是.
故答案为:6
【变式3】(24-25高二上·云南昭通·期中)若是双曲线的两个焦点,为坐标原点,点在双曲线上,且,离心率为,则的面积为__________.
【答案】4
【分析】由题意,易知为直角三角形,根据勾股定理和双曲线的定义计算可得,结合三角形的面积公式计算即可求解.
【详解】双曲线中,解得,
所以,得,所以,
故为直角三角形,得,
由双曲线的定义知,
所以,
得,所以.
故答案为:4
第四部分 题型精练
A夯实基础 B能力提升 C综合素养
A夯实基础
1.(26-27高二上·全国·课后作业)已知,,动点满足,当为3和5时,点的轨迹分别是( )
A.双曲线和一条直线 B.双曲线和两条射线
C.双曲线的一支和一条直线 D.双曲线的一支和一条射线
【答案】D
【详解】依题意得.
当时,,此时,符合双曲线定义,
因此点的轨迹是双曲线靠近的右支,故点的轨迹为双曲线的一支;
当时,,此时,
说明点满足和、共线,且在的右侧(含点),沿轴正方向延伸,
故点的轨迹为一条射线.
综上,点的轨迹分别是双曲线的一支和一条射线.
2.(25-26高二下·云南昭通·期末)已知双曲线的一个焦点坐标为,则( )
A.3 B.6 C. D.9
【答案】D
【详解】双曲线的标准方程为其中
设双曲线的焦距参数为 ,则
已知一个焦点坐标为 ,所以
因此
3.(2025·辽宁铁岭·模拟预测)已知双曲线C:,则( )
A. B.C的焦点在x轴上
C. D.C的焦点在y轴上
【答案】D
【分析】根据双曲线方程的代数特征求得的取值范围,进而判断出正确答案.
【详解】由方程表示双曲线,可得二次项分母异号,
即, 解得.
因此,,,将方程化为双曲线标准形式,
可得双曲线的焦点在轴上.
对于选项A:与矛盾,故A错误.
对于选项B:双曲线焦点在轴上,故B错误.
对于选项C:的完整取值范围为,仅为其子集,故C错误.
对于选项D:由上述推导,双曲线的焦点在轴上,故D正确.
4.(2026·四川遂宁·二模)已知方程表示双曲线,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.或
【答案】D
【详解】由题意得:,解得或.
5.(25-26高三下·江西赣州·期中)设为实数,若方程表示焦点在轴上的双曲线,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】方程表示焦点在轴上的双曲线,,解得.
6.(25-26高二上·陕西安康·期末)记双曲线的左,右焦点分别为上一点满足,,则的周长为( )
A.22 B.24 C.26 D.28
【答案】D
【分析】由双曲线定义可得,从而求出,得到,求出答案.
【详解】由双曲线定义可知,即,故,
故,故,
所以,的周长为.
故选:D
7.(多选)已知点在双曲线上,,分别为双曲线的左、右焦点,若的面积为,则下列说法正确的是( )
A.点到x轴的距离为 B.
C.为钝角三角形 D.
【答案】AC
【分析】根据双曲线的方程,定义与性质,结合三角形的面积求出点的坐标,结合两点的距离公式、斜率公式以及余弦定理,对选项逐一判断即可.
【详解】由双曲线的方程可得,,则,
由的面积为,得,解得,
即点到x轴的距离为,故A选项正确;
将代入双曲线方程可得,根据双曲线的对称性可设,
则,
由双曲线的定义知,则,
则,故B选项错误;
在中,,
则,为钝角,
则为钝角三角形,故C选项正确;
,
则错误,
故选:AC.
8.(多选)(25-26高二上·河北石家庄·阶段检测)已知曲线,则( )
A.若曲线C表示圆,则
B.若曲线C表示椭圆,则
C.若曲线C表示双曲线,则或
D.曲线C不可能表示等轴双曲线
【答案】AD
【分析】根据圆、椭圆、双曲线、等轴双曲线的标准方程逐一判断即可.
【详解】A:若曲线C表示圆,则有,本选项正确;
B:若曲线C表示椭圆,则有,且,所以本选项不正确;
C:若曲线C表示双曲线,则有,或,解得,或
所以本选项不正确;
D:若曲线C表示等轴双曲线,则有或
两个方程组都是空集,所以曲线C不可能表示等轴双曲线,因此本选项正确,
故选:AD
9.(2026·北京海淀·一模)已知双曲线的左、右焦点分别为,.若C上一点P满足,则______.
【答案】7
【分析】根据方程可得,结合双曲线的定义运算求解.
【详解】由题意可知:,,则,
由双曲线定义可得,即,
解得或(舍去),
且,符合题意,
所以.
10.(2026高二上·浙江温州·专题练习)已知平面上的动点与点,满足,则点的轨迹方程为_____.
【答案】
【分析】根据题意,求得,得到,进而得到点的轨迹方程.
【详解】由点,,可得,
因为,即,可得点三点共线,
且点的轨迹方程为.
故答案为:
B能力提升
1.(25-26高二下·河南新乡·期末)已知为双曲线的左、右焦点,点在双曲线右支上,且,则的周长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用双曲线定义设出两焦半径,再在焦点三角形中由余弦定理列方程求边长,最后相加得周长.
【详解】因为双曲线,则,所以.
因为点在双曲线右支上,所以.
令,则,又因为,,
所以由余弦定理得,即,
即,因为,解得,即,所以,
则的周长为.
2.(2026·河南驻马店·模拟预测)已知是一个动点,过点分别作直线,的垂线,垂足分别为,.若的面积为,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】D
【分析】设动点坐标,利用点到直线距离公式表示垂线段长度,结合两直线夹角与三角形面积公式建立方程,化简后得到轨迹方程.
【详解】不妨设,
设动点,直线与的一般式为、,
由点到直线的距离公式,得,.
直线与的夹角为,由,
得与两直线夹角互补,故.
由,
即,
化简得,即.
当时,整理为;
当时,整理为.
因此动点的轨迹方程为或.
3.(多选)(26-27高三上·浙江·阶段检测)已知双曲线,焦点,,以坐标原点为圆心,为半径的圆与双曲线于第一象限交于点,则下列满足内切圆半径为1的双曲线方程有( )
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【分析】通过内切圆半径确定双曲线中需满足的等式关系,进而逐项判断即可.
【详解】以原点为圆心、为半径的圆方程为,该圆过双曲线的两个焦点,
根据直径所对圆周角为直角,可得为直角三角形,,
设,,由双曲线定义得;
直角三角形内切圆半径公式为,又,,
代入得;结合,
可得:,
由勾股定理,
将、代入上式化简可得关系:;
选项A:双曲线,,,
,不满足条件,
选项B:双曲线,,,
,满足条件,
选项C:双曲线,,,
,满足条件,
选项D:双曲线,,,
,满足条件.
4.(多选)(25-26高二上·福建宁德·阶段检测)在平面直角坐标系中,已知点是一个动点,则( )
A.若,则点的轨迹为椭圆.
B.若,则点的轨迹为双曲线.
C.若,则点的轨迹为圆.
D.若,则点的轨迹为两条射线.
【答案】ACD
【分析】利用椭圆、双曲线、圆的定义,逐项判断即可.
【详解】对于A,,则点的轨迹为以为焦点的椭圆,A正确;
对于B,,则点的轨迹是以为焦点双曲线的右支,B错误;
对于C,由,得,则点的轨迹是以为直径的圆,C正确;
对于D,,则点的轨迹是以为端点,且不过的两条射线,D正确.
故选:ACD
5.(26-27高三·全国·一轮复习)已知双曲线C:=1的左、右焦点分别为,,P为C的右支上一点,且,则的面积为______.
【答案】48
【分析】根据所给条件结合双曲线的定义求出.方法一:过点作的垂线交于,求出的高,即可求出三角形的面积;方法二:在中运用余弦定理求得,求得,进而求出三角形的面积;方法三:根据海伦公式求三角形的面积.
【详解】由可得,,,
,
,
方法一:过点作的垂线交于,则,
,
所以的面积为.
方法二:在中,.
因为,所以,
所以.
方法三:根据海伦公式,,其中是三角形的三边长,得
.
C综合素养
1.设动圆的半径为,它与圆外切,且与圆内切,求圆心的轨迹方程.
【答案】
【分析】根据两圆关系及已知有,再由双曲线的定义确定轨迹并写出轨迹方程.
【详解】因为动圆与圆外切,所以,
因为动圆与圆内切,所以,
所以,
根据双曲线的定义,点的轨迹为双曲线的右支,且,
所以,则,
所以圆心的轨迹方程E为.
2.(26-27高三·全国·一轮复习)已知动点与两定点,连线的斜率之积等于常数.
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)试根据λ的取值情况讨论轨迹C的形状.
【答案】(1),,
(2)当时,轨迹C为中心在原点,焦点在x轴上的双曲线(除去顶点);
当时,轨迹C为中心在原点,焦点在x轴上的椭圆(除去长轴的两个端点);
当时,轨迹C为以原点为圆心,1为半径的圆除去点,;
当时,轨迹C为中心在原点,焦点在y轴上的椭圆(除去短轴的两个端点).
【分析】(1)设,,根据题意结合斜率公式运算求解可得轨迹方程,要注意限制条件;
(2)由(1)知动点P的轨迹C的方程,结合圆、椭圆以及双曲线的方程分析判断.
【详解】(1)设,,
由题意可得:,整理可得,
由,可得,
所以动点P的轨迹C的方程为,,.
(2)由(1)知动点P的轨迹C的方程为,,.
当时,轨迹C为中心在原点,焦点在x轴上的双曲线(除去顶点);
当时,轨迹C为中心在原点,焦点在x轴上的椭圆(除去长轴的两个端点);
当时,轨迹C为以原点为圆心,1为半径的圆除去点,;
当时,轨迹C为中心在原点,焦点在y轴上的椭圆(除去短轴的两个端点).
3.(2026·河南·模拟预测)在平面直角坐标系中,一动直线分别交,于A,B(A,B横坐标同号)两点,且的面积恒为4.
(1)求中点的轨迹的方程;
(2)若直线交轨迹于,两点,的面积为,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)先利用三角形面积为4,建立,两点坐标之间的等量关系;设中点的坐标,利用中点坐标公式将点坐标用,两点坐标表示,即可求出点的轨迹的方程;
(2)联立方程组,分别根据弦长公式表示出,再根据点到直线的距离公式求出距离,根据面积为建立等量关系即可求出.
【详解】(1)解:设,,由题知,
则,
设,则,,所以,
因此,中点的轨迹的方程.
(2)解:设,,
将代入,整理得,
则,解得,,,
由弦长公式可得:
,
设点到直线的距离为,则,
所以,
两边同时平方,化简整理得,
解得或(舍),所以.
4.(25-26高三·全国·三轮复习)已知双曲线的左、右顶点分别为A和B,和是双曲线上两个不同的动点.求直线与交点的轨迹C的方程.
【答案】
【分析】设直线与的交点为,求出直线与的方程,两式相乘得,再利用在双曲线上,整理化简可得答案.
【详解】设直线与的交点为,
∵A,B是双曲线的左、右顶点,∴,
,,
两式相乘得,而在双曲线上,
所以,即,所以,化简得:,即.
又当时,则交点为或,与题意不合,故去掉左右顶点;
当时,则交点为,的斜率为,与双曲线渐近线平行,与双曲线仅有一个交点A,故去掉上下顶点;
∴直线与的交点的轨迹C的方程是.
5.(2026高三·全国·专题练习)已知圆 ,过点的直线与圆交于两点,过点作的平行线交直线于点.求点的轨迹的方程;
【答案】
【分析】利用与平行及的几何关系,推导出 ,再根据双曲线的定义,确定点的轨迹是以为焦点、实轴长为的双曲线右支,进而求出轨迹方程.
【详解】圆的圆心为,半径,定点,则,
如图,由于与平行,得,
又因为,所以,
因此,又,
所以,故;
点在直线上,故,即;
因,根据双曲线定义,点的轨迹是以为焦点,实轴长的双曲线右支,
半焦距,实半轴,则,轨迹方程为 .
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第03讲 3.2.1双曲线及其标准方程
第一部分 思维导图
第二部分 知识梳理
知识点01:双曲线的定义
1、定义:一般地,我们把平面内与两个定点,的距离的差的绝对值等于非零常数(小于)的点的轨迹叫做双曲线.
这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.
2、集合语言表达式
双曲线就是下列点的集合:.
3、说明
若将定义中差的绝对值中的绝对值符号去掉,则点的轨迹为双曲线的一支,具体是哪一支,取决于与的大小.
(1)若,则,点的轨迹是靠近定点的那一支;
(2)若,则,点的轨迹是靠近定点的那一支.
【即学即练1】(25-26高二上·湖南怀化·期末)已知双曲线C:的左右焦点分别为,P为双曲线上一点且,则=( )
A.2 B.10 C.2或10 D.4或8
知识点02:双曲线的标准方程
焦点位置
焦点在轴上
焦点在轴上
标准方程
()
()
图象
焦点坐标
,
,
的关系
两种双曲线 , ()的相同点是:它们的形状、大小都相同,都有,;不同点是:两种双曲线的位置不同,它们的焦点坐标也不同.
【即学即练2】(25-26高二上·北京延庆·期末)已知、,动点满足,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
第三部分 题型精讲
题型01双曲线定义的理解
【典例1】(25-26高二上·云南文山·阶段检测)已知,,动点满足,则点的轨迹是( )
A.双曲线的一支 B.双曲线 C.椭圆 D.射线
【典例2】(25-26高二上·重庆大足·期中)已知点的坐标满足,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
【变式1】(25-26高二下·上海黄浦·期中)到两定点的距离之差为定值的点的轨迹一定不是( )
A.一条直线 B.双曲线的一支 C.一条射线 D.双曲线
【变式2】(25-26高二上·四川凉山·期末)设,为平面上两个定点,动点满足,则动点P的轨迹为( )
A.直线 B.两条射线 C.椭圆 D.双曲线
【变式3】(25-26高二上·北京·期中)已知平面内两个定点,,动点P满足,则点P的轨迹为( )
A.椭圆 B.线段 C.双曲线的一支 D.一条射线
题型02利用双曲线定义求方程
【典例1】(25-26高二上·江苏淮安·期中)已知,一炮弹在某处爆炸,在处听到爆炸声的时间比在处早,设声速为340.则爆炸点所在曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
【典例2】(25-26高二下·上海·期末)已知点到点的距离减去它到点的距离之差是2,则点的轨迹方程为____________.
【变式1】(25-26高二上·江西萍乡·期中)方程的化简结果为( )
A. B. C.D.
【变式2】(25-26高二上·湖南长沙·阶段检测)设,是平面内两个定点,动点P满足,则P点的轨迹方程是( ).
A. B.
C. D.
【变式3】(2025·北京海淀·二模)已知.若动点满足,则的轨迹的方程为( )
A. B.
C. D.
题型03利用双曲线定义求点到焦点距离及最值
【典例1】(25-26高二上·安徽六安·期末)双曲线上一点到它的一个焦点的距离为5,那么点到另一个焦点的距离为( )
A.1或9 B.9 C.2或6 D.6
【典例2】设,为双曲线C:的左、右焦点,Q为双曲线右支上一点,点P(0,2).当取最小值时,的值为( )
A. B. C. D.
【变式1】双曲线的两个焦点分别是,,双曲线上一点P到的距离是7,则P到的距离是( )
A.13 B.1 C.1或13 D.2或14
【变式2】(多选)(25-26高二上·内蒙古锡林郭勒·期末)已知P为双曲线右支上一点,那么点P到双曲线左焦点F的距离可能是( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【变式3】(25-26高二上·宁夏固原·期末)双曲线的左右焦点分别为,为双曲线上的一点,若,则__________.
题型04利用双曲线定义求双曲线中线段和差最值
【典例1】(25-26高二下·河北衡水·阶段检测)已知双曲线的右焦点为F,P为双曲线右支上一动点,,则的最小值为( )
A. B. C.5 D.10
【典例2】(25-26高二下·陕西宝鸡·阶段检测)已知双曲线的左焦点为为双曲线右支上任意一点,点的坐标为(3,1),则的最大值为___________.
【变式1】(25-26高二上·江苏·期末)已知双曲线:的左焦点为F,P为C的右支上一动点,定点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【变式2】(24-25高一上·广东·阶段检测)是双曲线的右支上一点,、分别是圆和上的点,则的最大值为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【变式3】(2026·云南保山·二模)已知点、分别为双曲线的左、右焦点,为双曲线右支上任意一点,点的坐标为,则的最小值为________.
题型05判断方程是否表示双曲线
【典例1】(23-24高二下·浙江·期中)“”是“方程表示的曲线是双曲线”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【典例2】(多选)(25-26高二上·广东清远·期中)方程表示的曲线为,下列正确的命题是( )
A.曲线不可能是圆;
B.若,则曲线为椭圆;
C.若曲线为双曲线,则或;
D.若曲线表示焦点在轴上的椭圆,则.
【变式1】(多选)(23-24高二上·湖北武汉·期中)若方程所表示的曲线为,则下列说法错误的是( )
A.若为椭圆,则
B.若为双曲线,则或
C.若为椭圆,则焦距为定值
D.若为双曲线,则焦距为定值
【变式2】(多选)(23-24高二上·内蒙古赤峰·阶段检测)方程,则下列说法正确的是( )
A.当时,方程表示椭圆
B.当时,方程表示焦点在轴上的双曲线
C.当时,方程表示圆
D.当或时,方程表示双曲线
【变式3】(多选)(23-24高二上·吉林·期中)对于曲线,下列说法正确的是( )
A.当时,曲线C表示椭圆
B.当时,曲线C表示焦点在y轴上的双曲线
C.若曲线C表示焦点在x轴上的椭圆,则
D.曲线C只能表示椭圆和双曲线
题型06求双曲线方程
【典例1】(25-26高二上·河南·阶段检测)求适合下列条件的双曲线的标准方程.
(1)焦点为,,且经过点;
(2)焦点在y轴上,经过点,.
【典例2】(25-26高二上·江西南昌·期中)(1)求经过和两点的椭圆标准方程;
(2)求与双曲线有相同的焦点,且过点的双曲线标准方程.
【变式1】(24-25高二上·黑龙江牡丹江·阶段检测)求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1),经过点,焦点在轴上;
(2)与双曲线有相同的焦点,且经过点;
【变式2】(24-25高二上·辽宁铁岭·期中)求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1),经过点,焦点在轴上;
(2)过点和.
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)求满足下列条件的双曲线的标准方程:
(1),焦点在轴上;
(2),经过点,焦点在轴上;
(3)双曲线过两点.
题型07双曲线中的轨迹方程问题
【典例1】(2026高二·全国·专题练习)在平面直角坐标系中,,动点和分别位于正半轴和负半轴上,若,则和的交点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【典例2】(25-26高二上·河北秦皇岛·期末)(1)已知是椭圆上一动点,为坐标原点,求线段的中点的轨迹方程.
(2)已知动点到定点的距离与到定直线的距离的比是,求点的轨迹方程.
【变式1】(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)已知圆,点在圆A上运动,设线段PB的垂直平分线和直线PA的交点为,则点的轨迹方程为( )
A. B. C.D.
【变式2】已知两点坐标分别为,直线与斜率之积为24,求的轨迹方程.
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)如图,点的坐标分别是,直线,相交于点,且它们的斜率之积是,试求点的轨迹方程.
题型08双曲线中的焦点三角形问题
【典例1】(26-27高三上·甘肃·开学考试)已知双曲线的左、右焦点分别为,,过作直线交的左支于,两点,且,则的周长为( )
A.13 B.14 C.15 D.16
【典例2】(2025·贵州安顺·二模)已知是双曲线的左,右焦点,点在双曲线上,,则( )
A. B. C. D.
【变式1】(2025·新疆·模拟预测)已知双曲线的两个焦点分别为,,双曲线上一点P与的距离为2,则( )
A. B. C. D.
【变式2】(2025·四川成都·三模)双曲线的两个焦点分别是与,焦距为4,M是双曲线上的一点,且,则的面积是_______.
【变式3】(24-25高二上·云南昭通·期中)若是双曲线的两个焦点,为坐标原点,点在双曲线上,且,离心率为,则的面积为__________.
第四部分 题型精练
A夯实基础 B能力提升 C综合素养
A夯实基础
1.(26-27高二上·全国·课后作业)已知,,动点满足,当为3和5时,点的轨迹分别是( )
A.双曲线和一条直线 B.双曲线和两条射线
C.双曲线的一支和一条直线 D.双曲线的一支和一条射线
2.(25-26高二下·云南昭通·期末)已知双曲线的一个焦点坐标为,则( )
A.3 B.6 C. D.9
3.(2025·辽宁铁岭·模拟预测)已知双曲线C:,则( )
A. B.C的焦点在x轴上
C. D.C的焦点在y轴上
4.(2026·四川遂宁·二模)已知方程表示双曲线,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.或
5.(25-26高三下·江西赣州·期中)设为实数,若方程表示焦点在轴上的双曲线,则实数的取值范围是( )
A. B. C.D.
6.(25-26高二上·陕西安康·期末)记双曲线的左,右焦点分别为上一点满足,,则的周长为( )
A.22 B.24 C.26 D.28
7.(多选)已知点在双曲线上,,分别为双曲线的左、右焦点,若的面积为,则下列说法正确的是( )
A.点到x轴的距离为 B.
C.为钝角三角形 D.
8.(多选)(25-26高二上·河北石家庄·阶段检测)已知曲线,则( )
A.若曲线C表示圆,则
B.若曲线C表示椭圆,则
C.若曲线C表示双曲线,则或
D.曲线C不可能表示等轴双曲线
9.(2026·北京海淀·一模)已知双曲线的左、右焦点分别为,.若C上一点P满足,则______.
10.(2026高二上·浙江温州·专题练习)已知平面上的动点与点,满足,则点的轨迹方程为_____.
B能力提升
1.(25-26高二下·河南新乡·期末)已知为双曲线的左、右焦点,点在双曲线右支上,且,则的周长为( )
A. B. C. D.
2.(2026·河南驻马店·模拟预测)已知是一个动点,过点分别作直线,的垂线,垂足分别为,.若的面积为,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C.或 D.或
3.(多选)(26-27高三上·浙江·阶段检测)已知双曲线,焦点,,以坐标原点为圆心,为半径的圆与双曲线于第一象限交于点,则下列满足内切圆半径为1的双曲线方程有( )
A. B.
C. D.
4.(多选)(25-26高二上·福建宁德·阶段检测)在平面直角坐标系中,已知点是一个动点,则( )
A.若,则点的轨迹为椭圆.
B.若,则点的轨迹为双曲线.
C.若,则点的轨迹为圆.
D.若,则点的轨迹为两条射线.
5.(26-27高三·全国·一轮复习)已知双曲线C:=1的左、右焦点分别为,,P为C的右支上一点,且,则的面积为______.
C综合素养
1.设动圆的半径为,它与圆外切,且与圆内切,求圆心的轨迹方程.
2.(26-27高三·全国·一轮复习)已知动点与两定点,连线的斜率之积等于常数.
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)试根据λ的取值情况讨论轨迹C的形状.
3.(2026·河南·模拟预测)在平面直角坐标系中,一动直线分别交,于A,B(A,B横坐标同号)两点,且的面积恒为4.
(1)求中点的轨迹的方程;
(2)若直线交轨迹于,两点,的面积为,求的值.
4.(25-26高三·全国·三轮复习)已知双曲线的左、右顶点分别为A和B,和是双曲线上两个不同的动点.求直线与交点的轨迹C的方程.
5.(2026高三·全国·专题练习)已知圆 ,过点的直线与圆交于两点,过点作的平行线交直线于点.求点的轨迹的方程;
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