7.4 双曲线 讲义-2027届高三数学一轮复习

2026-10-19
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第三编 · U7 解析几何 7.4双曲线 高中数学一轮复习讲义 一、考情与考点定位 本节先回答三个问题:高考怎么考、必须记准什么、这一讲要练哪几类模型。 (一)高考怎么考 双曲线在卷面上的位置与椭圆对称:小题考三量关系与渐近线,一道五分的选择或填空;大题很少单独命题,多在圆锥曲线综合题中作为后两问的背景。独立小题反复落在三个位置:给实轴与虚轴的倍数关系反求离心率(三量关系);给渐近线方程、渐近线被圆截得的弦长,或判断直线与曲线有无公共点(渐近线);给点到两焦点的距离,用定义直接出 、(定义)。 与椭圆相比,双曲线多出一件工具——渐近线。它把“直线与曲线有无交点”变成一次斜率比较,是命题人偏爱的新增抓手。 表 1: 高考双曲线考情梳理 年份 卷别 题号 考查点 2025 全国一卷 3 虚轴长与实轴长的倍数关系,求离心率 2025 全国二卷 11(多选) 以焦距为直径的圆与渐近线的交点,判角、离心率与面积 2024 新课标Ⅰ卷 12 过焦点作平行于虚轴的弦,用定义求离心率 2024 全国甲卷(理) 5 焦点在 轴上,给点到两焦点的距离,用定义求离心率 2023 全国甲卷(理) 8 由离心率定渐近线,再求渐近线被圆截得的弦长 表 1 有两条信息值得注意。一是离心率仍是第一考点:2025 年全国一卷第 3 题只给一个倍数关系,2024 年全国甲卷(理)第 5 题只给两个距离,2024 年新课标Ⅰ卷第 12 题给一条特殊弦,三处都不需要联立方程。二是渐近线正在成为新的增长点:2025 年全国二卷第 11 题把渐近线与圆放在一起考四个选项,2023 年全国甲卷(理)第 8 题先由离心率定渐近线再算弦长。两条线指向同一个动作:先把题面翻成 、、 的等式,再看要不要动用渐近线。 (二)必备知识清单 表 2: 本讲必备知识清单 知识块 必须记准的内容 掌握要求 定义 ; 时是两条射线, 时不存在 会由文字翻成等式并判断轨迹 标准方程 焦点在 轴:;焦点在 轴:,均要求 、 会由正项判焦点位置 三量关系 , 最大; 不与椭圆的 混用 渐近线 焦点在 轴:;焦点在 轴:;令右边为 0 即得 会写、会画,会用斜率判交点 几何性质 实轴 、虚轴 ;顶点 ;范围 ;通径长 会写会算,能画草图 焦半径与焦点三角形 右支点 :,; 会用定义现推 二、知识梳理:把定义变成可操作的动作 双曲线的全部公式都从一句话长出来:到两个定点的距离之差的绝对值等于常数。这一节把这句话拆成六个动作,每个动作对应一类题面的第一反应。 (一)定义:先把“距离之差”写成 题面出现“到两定点距离之差”,第一个动作就是把两个根号摆出来,令其差的绝对值等于常数: 第二个动作是比大小。常数与 的大小关系决定轨迹是什么: · :轨迹是以 、 为焦点的双曲线; · :轨迹是以 、 为端点、向外延伸的两条射线; · :轨迹不存在(三角形两边之差小于第三边)。 第三个动作最容易被跳过——看有没有绝对值。题面写 (不带绝对值)时, 离 更近,轨迹只有靠近 的那一支;写成差的绝对值,才是两支都要。 (二)标准方程:先看正项,再定 与 双曲线只有两种标准形式,区别在减号后面是谁: 判断焦点的动作是看正项: 项是正的,焦点在 轴; 项是正的,焦点在 轴。记成一句话——焦点跟着正项走。这与椭圆“跟着大分母走”恰好相反,是选择题最常设的陷阱。 当题面没有说明焦点在哪条轴上时,设 ()可以一次覆盖两种情形,最后按 、 的正负回填,必要时把两个答案都写出来。 (三)三量关系与离心率: 最大, 双曲线里 、、 的关系是 是三者中最大的,没有“ 最大”这一说(那是椭圆)。离心率 于是有两个常用变形: 凡是题面给“实轴长与虚轴长之比”“渐近线的斜率”“离心率”中的任意一个,都能立刻换成另外两个,这是本讲运算量最小的一条路。 (四)渐近线:令右边为零 求渐近线最快的方法不是背公式,而是把标准方程右边的 1 改成 0: 焦点在 轴上时同理得到 。两条渐近线的斜率绝对值,一个是 ,另一个是它的倒数,写反了整道题就错了。 渐近线还有两个必记的推论: 渐近线的两个推论 共渐近线系:与 共渐近线的双曲线可统一写成 ,其中 焦点在 轴上, 焦点在 轴上;题面只给渐近线再加一个点时,设它并代入定点求 。 渐近线上的定点:渐近线 上到原点距离为 的点恰是 ,因为 。它正是以 为直径的圆与渐近线的交点,见到这个圆就不必再解方程。 特别地,当 时双曲线称为等轴双曲线,渐近线为 ,离心率 。 (五)几何性质:六个量一次记全 双曲线的六个量 范围:焦点在 轴时 , 可取任意实数。 对称性:关于 轴、 轴、原点都对称。 顶点与轴长:实顶点 ;虚轴端点 不在曲线上,只用来画渐近线矩形;实轴长 ,虚轴长 ,焦距 。 离心率与通径:,越接近 1 开口越窄;通径(过焦点且垂直于实轴的弦)长 ,把 代入即得 。 (六)焦半径与焦点三角形 设 在右支上(),、 为左、右焦点,则 推导与椭圆完全平行:把 展开,用 与 化简即可。因为 ,所以右支上的点到右焦点的距离满足 最小值在右顶点处取到。这一条是“存在性”问题的判据:凡是反求参数范围的题,最后都要回到这个不等式。 再看焦点三角形。设 ,记 、,则 。由余弦定理 代入 与 ,得 注意这里是 ,与椭圆的 正好相反,一起记时最容易串。 这一讲的三句话 定义了距离之差,就一定先写 并比一比 ;给了渐近线或开口,就一定先把 定下来;问离心率,就把条件化成 再代入 。三句话覆盖本讲八成的题。 三、题型模型分类:先认情境,再选工具 双曲线的题面也很短,但“该动哪一步”由图形决定:动点是不是被两个定点夹住、条件给的是距离还是比值、题面有没有提到渐近线或开口。按这三点分成六个模型。 表 3: 双曲线的六个模型速查表 模型 一眼认出它的样子 核心动作 对应例题 一 · 定义与轨迹 给两定点一个动点,说“距离之差为定值” 令差等于 ,比 与 ,看有无绝对值 例 1 二 · 定义求离心率 直接给出点到两焦点的距离 差的绝对值定 ,焦点坐标定 例 2 三 · 求标准方程 只给渐近线,再加一个点 设共渐近线系求 例 3 四 · 三量与离心率 给两轴的倍数关系或数值 换成 后代公式 例 4 五 · 渐近线 题面出现“渐近线”“有无交点” 令右边为 0,比斜率或算距离 例 5 六 · 通径与焦点弦 过焦点作垂直于实轴的直线 代 得 例 6 (一)模型一:定义与轨迹 识别标志是“动点到两定点距离之差为常数”。标准动作三步:把定值认成 ,与 比大小,再看题面有没有绝对值。易错处在最后一步——不带绝对值就只写一支。 (二)模型二:定义求离心率 识别标志是题面直接给出点到两焦点的距离。标准动作两步:由 定 ,由焦点坐标定 ,再算 。易错处是焦点在 轴上时把 看成了横坐标。 (三)模型三:求标准方程 识别标志是问“求双曲线的标准方程”,条件里带着渐近线或离心率。标准动作两条路:给渐近线就设共渐近线系 代入定点求 ;给离心率就先由 定 再代入定点。易错处是焦点位置未定时只写一种情形。 (四)模型四:三量与离心率 识别标志是题面给实轴长、虚轴长、焦距中两个量的倍数关系,最后问离心率。标准动作是把倍数换成 代入 。易错处是倍数代反,或最后不验 。 (五)模型五:渐近线 识别标志是题面出现“渐近线”“开口大小”,或问“直线与双曲线有无公共点”。标准动作是先写渐近线再比斜率:直线 与 有公共点的条件是 ,无公共点是 。渐近线与圆相交时,退化为“弦心距加勾股”求弦长。 (六)模型六:通径与焦点弦 识别标志是“过焦点作垂直于实轴(平行于虚轴)的直线”。标准动作是把 代入,得交点纵坐标 ,故弦长 、焦点到交点距离 ,再与定义式联立出 、。易错处是把通径长记成 (漏掉因子 2)。 四、例题精讲 六道例题一一对应上面六个模型,其中四道来自高考真题。每题统一按四步展开:认模型 → 摆已知 → 推关系 → 校验。最后一步专管四件事: 与 的大小、支的取舍、、点是否真的落在曲线上。 (一)模型一:定义与轨迹 例题 1(模型一·距离之差定轨迹) 已知两个定点 、,动点 满足 ,求点 的轨迹方程。 第 1 步 · 认模型:题面给两个定点、一个动点,说的是“距离之差为定值”——模型一。注意这里没写绝对值,这一条要留到最后处理。 第 2 步 · 摆已知:,即 ,;定值 6 就是 ,故 。因为 ,轨迹确实是双曲线而不是射线。 第 3 步 · 推关系:由 得 又焦点在 轴上,标准形式为 ,即 第 4 步 · 校验:题面是 ,说明 , 离 更近,只能取靠近 的那一支,即右支,必须补上 。若题面改成 ,才是两支都取。 故点 的轨迹方程为 图 1: 动点 P 到两定点 F1、F2 的距离之差恒为定值的情形 “差的绝对值”与“差”不是一回事 给出两支, 只给出靠近 的一支:题面没写绝对值,答案后面必须跟 或 。若轨迹来自三角形的顶点,还要删去共线的点。 (二)模型二:定义求离心率 例题 2(模型二·焦点在纵轴上的定义题) 已知双曲线的两个焦点分别为 、,点 在该双曲线上,则该双曲线的离心率为() 第 1 步 · 认模型:题面给两个焦点、给双曲线上一点到这两个焦点的距离——模型二。焦点都在 轴上,说明正项是 ,这一点先记下来。 第 2 步 · 摆已知:两个焦点的纵坐标是 ,故 再算 到两个焦点的距离: 第 3 步 · 推关系:由定义,双曲线上一点到两焦点距离之差的绝对值等于 : 于是 第 4 步 · 校验:,,符合双曲线要求;,曲线存在;把 代入 得 ,点确实在曲线上。 故选 C。 图 2: 焦点在纵轴上的双曲线与其上一点 P 到两焦点的连线 焦点不在横轴上时的三个提醒 一、焦点坐标里相同的那个分量才是 , 与 要分清。二、正项跟着焦点走:焦点在 轴上就写 。三、两焦半径谁大谁小不影响结果,因为定义取的是差的绝对值。 (三)模型三:求标准方程 例题 3(模型三·共渐近线系) 已知双曲线 与双曲线 有共同的渐近线,且 经过点 ,求 的标准方程。 第 1 步 · 认模型:只给渐近线、再给一个点,最后问方程——模型三,标准动作是设共渐近线系,而不是另起 、。 第 2 步 · 摆已知:已知双曲线的渐近线由 给出,即 。与它共渐近线的双曲线可统一设为 第 3 步 · 推关系:把点 代入: 故 。于是 第 4 步 · 校验: 说明正项是 ,焦点在 轴上,故 、,,;把点代回:,点在曲线上;渐近线为 ,与已知一致。 故 的标准方程为 图 3: 两条共用同一对渐近线的双曲线与其中一条上的已知点 看到“共渐近线”就设参数 凡是题面说“与某双曲线有共同的渐近线”,都不要重新设 、,直接写 ,代入定点一次求出 。 的正负还顺带解决了焦点位置:正则在 轴,负则在 轴。这一招比“分两种情况各设一次”快一倍,也不会漏解。 (四)模型四:三量与离心率 例题 4(模型四·虚轴与实轴的倍数) 若双曲线 的虚轴长是实轴长的 倍,则 的离心率为() 第 1 步 · 认模型:题面只给两个轴的倍数关系,只问离心率——模型四,动作是把倍数换成 。 第 2 步 · 摆已知:实轴长为 ,虚轴长为 ,题设“虚轴长是实轴长的 倍”即 第 3 步 · 推关系:两边平方得 ,代入 : 也可直接用 ,两步到位。 第 4 步 · 校验:,符合双曲线要求;此时 ,三量大小顺序 正确(双曲线里 最大,不必有 )。 故选 D。 “倍数”说的是轴长,不是半轴 “虚轴长是实轴长的 倍”写成 ,约去 2 后仍是 ,所以半轴之比等于轴长之比。但“焦距是实轴长的 倍”同样是 ——三种轴长同时放大同一倍数,比值不变。真正容易错的是把 当成 :只要记住 是渐近线的斜率, 就不会代反。 (五)模型五:渐近线 例题 5(模型五·渐近线被圆截得的弦长) 已知双曲线 : 的离心率为 , 的一条渐近线与圆 交于 、 两点,则 第 1 步 · 认模型:题面给离心率、给一个圆,问渐近线被圆截得的弦长——模型五。离心率只是用来定渐近线的,之后就是一道直线与圆的题。 第 2 步 · 摆已知:由 得 故渐近线为 。圆的圆心为 (2,3),半径为 1。 第 3 步 · 推关系:先判哪条渐近线与圆相交。圆心 (2,3) 到 的距离为 ,与圆无交点;到 (即 )的距离为 由勾股定理,半弦长为 ,故 第 4 步 · 校验:,直线与圆确实相交于两点;另一条渐近线距离 ,不可能另有交点,故 、 唯一。 故选 D。 图 4: 圆心、渐近线与圆的两个交点构成的弦 渐近线被圆截弦的两步 一、先判是哪一条:两条渐近线关于原点对称,圆心到它们的距离一般不相等,只有距离小于半径的那条才与圆相交。二、再用“半径、弦心距、半弦长”的直角三角形:,其中 用点到直线的距离公式算。这两步与双曲线本身无关,是纯直线与圆的计算。 (六)模型六:通径与焦点弦 例题 6(模型六·过焦点的竖直弦) 设双曲线 : 的左、右焦点分别为 、,过 作平行于 轴的直线交 于 、 两点。若 ,,求 的离心率。 第 1 步 · 认模型:直线过焦点且平行于虚轴(即垂直于实轴),给出的全是弦上各段的长度——模型六。核心动作是把 代进去,把纵向长度换成 。 第 2 步 · 摆已知:由对称性,、 关于 轴对称,故 。把 代入方程,并用 : 所以 ,即 。 第 3 步 · 推关系:对点 用定义( 在右支上,): 代入 得 ,于是 第 4 步 · 校验:,; 代入方程得 ,点在曲线上;,与题设一致。 故 的离心率为 。 图 5: 过右焦点且垂直于实轴的弦与左焦点到交点的连线 通径长别漏乘因子 2 把 代入得交点纵坐标 :整条弦长是 ,焦点到单个交点的距离才是 。本题 是整条弦,先除以 2 再用。这条弦也是过焦点的弦中最短的一条。 五、易错点辨析 下表六条覆盖本讲最常见的失分点,共同特征是:公式都写对了,出错在“前提”与“取舍”上。 表 4: 本讲六个高频错误及其纠正 错误表现 错因 正确做法 见“距离之差为定值”就写两支 没看有没有绝对值 有绝对值写两支,否则补 或 判焦点位置时看分母大小 把椭圆规则搬到双曲线 看正项:哪个平方项为正就在哪条轴 双曲线里用 与椭圆的三量关系混淆 恒为 , 最大 渐近线写成 没区分焦点在哪条轴 焦点在 轴是 ,在 轴是 面积套用 与椭圆的面积公式串了 双曲线是 解出 后不检验 齐次化后常有两个根 两根都验,只留大于 1 的;端点单独讨论 六、当堂检测 A 组对应六个模型的基本动作,限时 15 分钟;B 组是几何性质的组合与反求,限时 20 分钟;C 组是压轴小问。 (一)A 组:基础过关 A1 若方程 表示焦点在 轴上的双曲线,求实数 的取值范围。 A2 求双曲线 的实轴长、虚轴长、焦距、离心率与渐近线方程。 A3 求与双曲线 有共同渐近线,且经过点 的双曲线的标准方程。 A4 已知双曲线 的左、右焦点为 、,点 在右支上且 ,求 。 (二)B 组:能力提升 B5 已知双曲线 的焦点为 、,点 在双曲线上且 ,求 的面积。 B6 记双曲线 : 的离心率为 。若直线 与 没有公共点,求 的取值范围。 B7 已知双曲线的离心率为 ,且经过点 ,求该双曲线的标准方程。 B8 已知双曲线 的左、右焦点为 、,点 在右支上,点 ,求 的最小值。 (三)C 组:压轴突破 C9 已知双曲线 : 的左、右焦点为 、。若 的右支上存在点 ,使得 ,求 的离心率的取值范围。 C10 已知双曲线 : 的左、右焦点为 、,过 的直线交 的右支于 、 两点。 (1)若 ,试用 、 表示 的周长; (2)若过 且垂直于实轴的弦长为 6,且 的离心率为 2,求 的方程。 七、参考答案与提示 (一)A 组 A1答案:。 提示:先化成“减号”的标准形 。焦点在 轴上要求两个分母都为正,即 且 ,联立得 。等号不能取。 A2答案:实轴长 6,虚轴长 8,焦距 10,,渐近线 。 提示:,,。这里 在双曲线里完全允许;渐近线斜率是 ,不是 。 A3答案:。 提示:设 ,代入 得 ,故 ,即 。 说明焦点在 轴上,别写反。 A4答案:4。 提示:右支上的点满足 ,故 。检验:右支上 的最小值为 ,4>2,这样的点确实存在。 (二)B 组 B5答案:。 提示:记 、,则 。由余弦定理 即 ,得 ,于是 也可直接用 。检验:两根为 ,较小的 ,点存在。 B6答案:。 提示:把 代入双曲线方程: 无公共点即左边系数为非正:,即 ,也就是 ——这正是“直线不比渐近线平缓”的代数说法。于是 又双曲线要求 ,故 。端点 时直线恰与渐近线平行,仍无公共点,端点要取。 B7答案: 或 。 提示:由 得 ,即 。焦点位置未定,要分两种。焦点在 轴时设 ,代入 : 焦点在 轴时设 ,代入得 两解都要写,漏掉第二解是本题唯一失分点。 B8答案:10。 提示:右支上 ,故 取等条件是 落在线段 上;右支与 轴交于右顶点 (3,0),恰在线段 上,故 10 可以取到。关键是把“到较远焦点的距离”用定义换成“到较近焦点的距离加常数”。 (三)C 组 C9答案:。 提示:设 ,则 。由定义( 在右支上,) 即 、。于是问题变成:右支上是否存在到 的距离等于 的点。右支上的点到 的距离从右顶点处的最小值 起,沿支向远处连续增大到无穷,故存在当且仅当 又双曲线要求 ,故 。端点 时,,取到的点恰是右顶点,端点可取。 C10答案:(1);(2)。 提示:(1) 在右支围成的区域内,、 分居 两侧,所以 对 、 分别用定义:,。故周长为 (2)过 且垂直于实轴的弦即通径,把 代入得 ,故弦长为 ,即 。又 得 ,于是 。联立 故 的方程为 。检验: 与题设一致, 与题设一致。 学科网(北京)股份有限公司 $

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