内容正文:
双曲线的概念及方程
定义 · 渐近线 · 焦点三角形 · 焦半径与焦点弦 · 点差法 · 离心率 · 位置关系 · 定值最值
双曲线难不在定义,而在结论多、条件严、陷阱密:同一个"焦点三角形",面积公式只在顶角给定时好用;同一条"焦点弦",交于一支与交于两支,倒数和是两个答案;"只有一个公共点"既可能相切,也可能平行于渐近线。 本学案拆成八块,每块按模型特征 → 原理推导 → 核心结论 → 易错提醒 → 大题书写与得分点展开,二级结论全部给出推导,不让任何人靠背公式上考场。
01 学习目标
1.能由判断轨迹,正确写出焦点在轴、轴的标准方程,熟练使用。
2.会求渐近线、共渐近线系与共轭双曲线,能用特征三角形(距离、垂足、面积)快速取值。
3.掌握焦点三角形面积、、内切圆切顶点三条结论,并能独立推导。
4.记住焦半径、通径、焦点弦长,能区分同支弦与异支弦的倒数和。
5.会用点差法求中点弦并验证,会由渐近线斜率、倾斜角、通径关系反求离心率,会判断直线与双曲线的公共点个数。
02 重点 · 难点
本节重点
本节难点
·定义式与,焦点轴的判断。
·渐近线三类问题:求、共系、共轭。
·焦点三角形的面积、、内切圆。
·焦半径、通径、焦点弦长与倒数和。
·点差法与检验;离心率四通道。
·"只有一个公共点"含平行渐近线,容易漏一类。
·同支弦与异支弦的倒数和不是同一个定值。
·点差法求出直线后必须验证。
·通径最短只对同一支成立,异支弦可短至。
·焦半径不加绝对值,会漏掉左支。
03 知识结构图MIND MAP
① 定义与标准方程
差的绝对值 2a;c²=a²+b²;看正项定焦点轴
双曲线
八 块 结 论
⑤ 焦半径 · 焦点弦
|ex₀±a|、通径 2b²/a、弦长 2ab²/|c²sin²α−b²|
② 渐近线
令右边为 0 得 y=±(b/a)x;共渐近线设 λ
⑥ 中点弦点差法
③ 特征三角形
焦点到渐近线距离 b,垂足到原点 a,面积 ab/2
⑦ 离心率四通道
m→√(1+m²);θ→secθ;通径=焦距→黄金比
④ 焦点三角形
S=b²cot(θ/2);内切圆切于顶点 (±a,0)
⑧ 位置 · 定值最值
平行渐近线只 1 个交点;min|PF|=c−a
看图口诀:"看见差式想定义,看见渐近设,看见焦点画三角,看见弦长用倾斜角,看见中点先点差,看见唯一想平行。" 八块之间不是并列的八种技巧:②③ 服务于选填秒杀,④⑤ 是焦点弦问题的主线,⑥⑦⑧ 是大题与压轴的入口。一条主线:先把三个数抓准。
使用建议:每块先用三分钟读完"原理推导",遮住"核心结论"自己推一遍,再做五道题。解析里朱红色是答案, 加粗处是阅卷给分的那一步。学生版不含解析,务必先独立写完整过程再对答案。
块一 定义与标准方程DEFINITION
模型特征
题干出现"到两定点距离之差的绝对值等于常数",或给出一个含两个根号之差的关系式;也可能反过来给出方程,问焦点坐标、、实轴虚轴长。
原理推导
① 定义。平面内到两定点的距离之差的绝对值等于常数()的点的轨迹叫双曲线。去掉绝对值只剩一支;时轨迹是两条射线;时轨迹不存在。
② 方程怎么来。以中点为原点、所在直线为轴建系,设、,由移项、平方两次,得
令,即得,同时得到——注意这里是加号,椭圆是减号,这是两章最容易混的一处。
③ 焦点在哪条轴。看哪一项系数为正:项为正,焦点在轴;项为正,焦点在轴。谁正跟谁,不是谁在前跟谁。
核心结论
焦点在轴:,焦点,顶点;
焦点在轴:,焦点,顶点。
,;实轴长,虚轴长,焦距。
由可知:越大,越大,渐近线越陡,开口越"张"。
易错提醒
·把写成(椭圆习惯),一步错、全题错。
·题目给"虚轴长"是,不是;给"焦距"是,不是。
·距离之差忘记加绝对值:只是靠近的那一支。
·焦点在轴时,跟的是,不要照抄在前的形式。
大题书写与得分点
·第一行写"由定义,得"——定义式就是第一个得分点。
·第二行写",由得",关系式写错整题不得分。
·第三行必须落到"因为焦点在轴,所以方程为"——轴判断与标准形式是独立给分点。
·若轨迹只是其中一支,补一句""或"",漏范围按不完整扣分。
例题精练
1.设动点满足,其中,,则点的轨迹方程为( )
A.
B.
C.
D.
2.已知双曲线的焦点为、,且实轴长为,则它的标准方程为( )
A.
B.
C.
D.
3.若方程表示焦点在轴上的双曲线,则的取值范围是( )
A.
B.
C.或
D.
4.已知双曲线上一点到左焦点的距离为,则到右焦点的距离为( )
A.
B.或
C.
D.或
5.已知双曲线的焦距为,虚轴长为,焦点在轴上,则它的标准方程为( )
A.
B.
C.
D.
本块小结
这一块只干一件事:把三个数认准,把焦点轴定准。五道题里第 1、2、5 题是"给条件求方程",第 3 题是"给方程求参数",第 4 题是"给距离求距离"—— 第 4 题最容易只写一个答案,记住双曲线有两支,差式带绝对值。
块二 渐近线 · 特征三角形 · 距离积ASYMPTOTE
模型特征
题干出现"渐近线""共渐近线""共轭双曲线""等轴双曲线""焦点到渐近线的距离""点到两渐近线距离之积"。这类题几乎都在选填,用结论可以三秒出答案,但必须知道结论从哪来。
原理推导
① 渐近线怎么求。把标准方程右边的换成:,因式分解即得。只换右边,不动左边。
② 为什么它是渐近线。由方程解出,即。当时根号趋于,曲线无限贴近直线。
③ 特征三角形。焦点到渐近线的距离
设垂足为,则,即;于是。这三条合称"特征三角形":距离是,垂足是,面积是。
④ 共渐近线系与共轭。与共渐近线的双曲线可设为,焦点在轴,焦点在轴。把与互换得共轭双曲线,两者焦距相同,、,于是。
⑤ 距离积。设在双曲线上,则。到两条渐近线的距离之积
核心结论
渐近线:;等轴双曲线:,,渐近线且互相垂直。
共渐近线系:;共轭双曲线:。
特征三角形:焦点到渐近线距离,垂足到原点,面积。
双曲线上任一点到两渐近线距离之积为定值。
易错提醒
·渐近线是,不是;焦点在轴时同理,仍是。
·求渐近线只把右边的换成,不要移项后乱配方。
·等轴双曲线的离心率是,不是。
·共渐近线必须设,直接写标准式再代点会漏掉的那一支。
大题书写与得分点
·求渐近线写"令,得"——"令右边为 0"这句话本身就是步骤分。
·共渐近线题必须写"设所求双曲线方程为",再代点求。
·求离心率要同时写出与两个式子,缺一不可。
·用到特征三角形时,把"距离、垂足"的来源写一句,避免被判定为"直接套结论"。
例题精练
1.双曲线的渐近线方程为( )
A.
B.
C.
D.
2.已知双曲线的渐近线方程为,且经过点,则它的标准方程为( )
A.
B.
C.
D.
3.若双曲线的两条渐近线互相垂直,则该双曲线的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
4.双曲线的焦点到其渐近线的距离为( )
A.
B.
C.
D.
5.双曲线上任意一点到两条渐近线的距离之积为( )
A.
B.
C.
D.
本块小结
五道题共用一句:渐近线是"的比值",不是本身。第 1、4、5 题考直接结论,第 2 题考"设或设"的待定系数,第 3 题考等轴双曲线。 记住特征三角形:距离、垂足、面积,选填题可以省掉一次联立。
块三 焦点三角形FOCAL TRIANGLE
模型特征
在双曲线上,为两焦点,题干给出顶角、三角形面积、、内切圆或周长。
原理推导
① 面积公式。设、、。在中由余弦定理
又由定义,即。两式相减得
于是。
② 顶角为直角。时,故,。
③ 内切圆切在哪。设内切圆切于。由切线长相等,(在右支)。以为起点向右量,得的横坐标为。内切圆与轴相切于顶点,与的位置无关。
④ 周长。右支上,故周长。
核心结论
;;时、。
内切圆与轴切于顶点;焦点三角形周长。
越靠近顶点,越接近,面积越小;越远,越小,面积越大,面积没有最大值。
易错提醒
·面积公式分母是,不是;是顶角,不是底角。
·就是,不要与混。
·内切圆切点是,不是焦点,也不是原点。
·算周长别忘了加上;只算两焦半径之和是常见失分。
大题书写与得分点
·开口先设元:"设,,由定义得"。
·再写余弦定理那一行,把与同时保留,这是消元的关键。
·消元后单独一行写"所以",再一行写"所以"。
·若题目问面积的最值,必须说明取等条件与是否存在,没有最大值也要写清"无最大值"。
例题精练
1.设是双曲线的两个焦点,在双曲线右支上,且,则的面积为( )
A.
B.
C.
D.
2.设是双曲线的两个焦点,在双曲线上,且,则的面积为( )
A.
B.
C.
D.
3.已知双曲线的两焦点为,为双曲线上一点,若,则的大小为( )
A.
B.
C.
D.
4.已知双曲线的两焦点为,在右支上,则的内切圆与轴相切于( )
A.
B.
C.
D.
5.已知双曲线的两焦点为,在右支上且横坐标为,则的周长为( )
A.
B.
C.
D.
本块小结
焦点三角形的四件套:面积、乘积、内切圆切顶点、周长。 五道题分别对应这四条,第 3 题是反求顶角——先写公式再解,比画图快得多。
块四 焦半径与焦点弦FOCAL RADIUS · CHORD
模型特征
题干给出的横坐标、过焦点的弦、通径、"过焦点且垂直于实轴的弦"、弦长或。这类题是大题第二问的常客。
原理推导
① 焦半径。设在双曲线上,。由,
故,同理。在右支()可直接去绝对值:,。
② 通径。把代入方程,,故,通径长。它是同一支上最短的焦点弦。
③ 焦点弦长。设过焦点的直线、,代入双曲线并整理:
由韦达定理算出,即得。当时恰为;当时恰为。
④ 倒数和。由:若(弦比渐近线"陡",交于同一支),则
若(交于两支),则,不再是定值。
核心结论
焦半径;右支,。
通径;同支最短焦点弦;过两顶点的弦。
焦点弦长;同支弦,异支弦为。
易错提醒
·焦半径不加绝对值,只算右支,左支的点直接漏掉。
·通径是,不是;椭圆也是这个式子,但含义不同。
·"最短焦点弦为"只在同一支上成立,异支弦可以短到。
·倒数和先判断"交于一支还是两支",再选公式,直接套会错。
大题书写与得分点
·设线优先用(避免讨论斜率不存在),并写"设,"。
·联立后单独一行写韦达定理、,再写的范围。
·弦长公式写成,不要直接跳到结果。
·若用焦半径,先写"由在右支,",把去绝对值的理由交代清楚。
例题精练
1.双曲线的通径长为( )
A.
B.
C.
D.
2.已知双曲线的左、右焦点分别为,在右支上且横坐标为,则等于( )
A.
B.
C.
D.
3.过双曲线的右焦点作倾斜角为的弦,则等于( )
A.
B.
C.
D.
4.过双曲线的右焦点作垂直于实轴的弦,则等于( )
A.
B.
C.
D.
5.过双曲线的右焦点作平行于轴的弦,则等于( )
A.
B.
C.
D.
本块小结
第 1、2 题是"点"的问题,用通径与焦半径;第 3、4、5 题是"弦"的问题,用弦长公式与倒数和。分水岭只有一句:弦交于一支还是两支。 同一支(弦比渐近线陡)→ 倒数和是;两支(弦比渐近线缓)→ 倒数和随倾斜角变。
块五 中点弦 · 点差法MIDPOINT CHORD
模型特征
题干出现"以某点为中点的弦""弦的中点""过定点且被该点平分的弦""中点弦所在直线的斜率"。这是解析几何大题第二问出现频率最高的模型之一。
原理推导
① 设点作差。设、在双曲线上,为中点。两式相减:
因式分解,并用、、,得
双曲线取正号,椭圆取负号,这是两者最容易混的一处。
② 为什么必须验。点差法只保证"若中点弦存在,则斜率必为",并没有保证弦真的存在。把直线代回双曲线,设,展开后一次项恰好消掉(这就是点差法的本质),只剩
要得到两个不同的交点,必须与常数项异号。记,则
或时存在中点弦;时不存在;时在渐近线上,也不存在。
③ 两个陷阱。一是落在渐近线上(如之于),点差法仍能算出一个"斜率",但那条直线与双曲线无交点;二是时公式分母为 0,此时弦是竖直的,要单独讨论。
核心结论
,(双曲线为正)。
存在性:,或才有中点弦;在渐近线上时无中点弦。
求完直线方程务必联立,写出的表达式并判断。
易错提醒
·只套斜率公式、不联立验,答案可能对应一条"空弦"。
·把椭圆的负号搬到双曲线,得到,方向全反。
·时公式失效,竖直弦要单独算。
·中点在渐近线上时,斜率恰好等于渐近线斜率,看着"很像",其实无解。
大题书写与得分点
·第一行:"设,,代入双曲线方程并作差。"——设点与作差是独立步骤分。
·第二行:"由中点坐标公式、,得。"
·第三行:"所以直线的方程为。"
·第四行:"联立消元得,"——这一步是阅卷人专门找的得分点,缺了按"未验证"扣分。
例题精练
1.已知双曲线的一条弦的中点为,则直线的斜率为( )
A.
B.
C.
D.
2.对于双曲线,以为中点的弦( )
A.存在,且斜率为
B.不存在
C.存在,且斜率为
D.存在,且斜率为
3.已知双曲线的一条弦的中点为,则这条弦所在直线的方程为( )
A.
B.
C.
D.
4.设是双曲线上的两点,为的中点,为坐标原点,若、都存在且不为,则等于( )
A.
B.
C.
D.
5.已知双曲线的一条弦被点平分,则这条弦所在直线的方程为( )
A.
B.
C.
D.
本块小结
点差法三步:设点、作差、用中点,得。但真正决定对错的是第四步——联立验。 第 2 题是"渐近线上的中点",第 4 题是"结论本身",第 1、3、5 题都要在解析里把算出来,考场上也要写出来。
块六 离心率四通道ECCENTRICITY
模型特征
题干求或的取值范围,给出的条件可能是渐近线方程、渐近线倾斜角、通径与焦距的关系、焦半径之比、焦点三角形中的角或面积。
原理推导
① 基本关系。,,相除得,即。
② 由渐近线斜率。渐近线,则,故。
③ 由渐近线倾斜角。倾斜角时,故
④ 由通径与焦距。通径,即。代入得,(黄金比,选填直接记)。
⑤ 由焦半径之比。右支上,解出,再由建立关于的不等式,即得的范围。
核心结论
();倾斜角时。
通径等于焦距;等轴双曲线。
越大,越大,渐近线越陡,开口越"张";求范围时永远别忘。
易错提醒
·把当成,与完全不同。
·倾斜角取的是渐近线与轴正方向的锐角夹角,不是钝角。
·由求时不必求,直接用更快。
·求的范围必须写"因为",端点的开闭也要交代。
大题书写与得分点
·写"由题意,所以",把关系式写全。
·用通径条件要写"通径长为,由题意",不能只写结果。
·求范围时写"因为,所以",最后单独一行给范围。
·若用焦半径比,先说明在哪一支、的范围,再去绝对值。
例题精练
1.若双曲线的渐近线方程为,则它的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
2.若双曲线的渐近线与轴正方向的夹角为,则它的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
3.已知双曲线的实轴长为,焦点到渐近线的距离为,则它的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
4.若双曲线的通径长等于焦距,则它的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
5.若双曲线的离心率为,则它的渐近线方程为( )
A.
B.
C.
D.
本块小结
离心率题只有两条路:要么把条件翻成,要么把条件翻成的齐次式。第 1、2、5 题走第一条,第 3、4 题走第二条。 记住两个"熟脸":等轴双曲线,通径等于焦距。
块七 直线与双曲线的位置关系POSITION
模型特征
题干出现"直线与双曲线有且只有一个公共点""有两个公共点""相切""相交弦""求的取值范围"。这类题错在漏情况,不在算不动。
原理推导
① 联立。把代入,整理得
② 二次项系数为 0。当,即直线平行于渐近线时,方程退化为一次方程,恰有一个公共点,但这不是相切。
③ 二次项系数不为 0。有两个公共点(可能同支,也可能一支一个);相切,只有一个公共点;没有公共点。
④ 结论。"只有一个公共点"包含两类:相切与平行于渐近线。以过双曲线顶点的直线为例:切线 1 条 + 平行于两条渐近线的直线 2 条,共 3 条。
核心结论
平行于渐近线():1 个公共点,不相切。
:相切,1 个公共点;:2 个;:0 个。
过双曲线上一点的"只有一个公共点"的直线共3 条(1 条切线2 条平行渐近线)。
易错提醒
·把"只有一个公共点"直接等同于,漏掉平行渐近线那一类,答案少一半。
·联立后不讨论二次项系数,直接写,遇到时分母为 0。
·求的范围时忘记排除(它对应的是一次方程,不参与的判断)。
·两个交点未必在同一支,判断同支/异支要用的符号。
大题书写与得分点
·先写"联立消元得",把二次项系数单独圈出来。
·再分类:"当,即时,方程为一元一次,恰有一个解。"
·另起一行:"当时,。"
·最后"综上,的取值为"——分类讨论不写"综上"要扣分。
例题精练
1.直线与双曲线的公共点个数为( )
A.
B.
C.
D.无法确定
2.若直线与双曲线有且只有一个公共点,则的值为( )
A.
B.
C.或
D.或
3.直线与双曲线的公共点个数为( )
A.
B.
C.
D.
4.过点且与双曲线只有一个公共点的直线共有( )
A.条
B.条
C.条
D.条
5.直线与双曲线的公共点个数为( )
A.
B.
C.
D.
本块小结
判断公共点个数,永远先看两件事:① 斜率是否等于;② 二次项系数是否为 0。第 1、2、4 题考"平行渐近线",第 3、5 题考。 记住那句口诀:"看见唯一想平行"——"只有一个公共点"绝不只有相切一种。
块八 定值 · 最值 · 范围CONSTANT · EXTREMUM
模型特征
题干出现"求最小值""证明某式为定值""求取值范围""△ 面积的最大值"。通常要先把目标量写成某一个变量(多为)的函数,再用单调性或基本不等式。
原理推导
① 焦半径的单调性。右支上随增大而增大,,故最小值为(在顶点取到),无最大值。同理最小值为。
② 焦半径之和。右支上,最小值就是焦距,在顶点取到。
③ 距离积定值。到两渐近线距离之积恒为,与无关。
④ 焦点弦倒数和。同一支上的弦,是定值;交于两支时为,随倾斜角变化。
⑤ 面积。,当沿支远离顶点时,面积无上界;当顶点时面积趋近,但取不到(此时共线)。所以面积只有下确界 0,没有最大值。
核心结论
,(均在顶点取到)。
;距离积定值;同支弦倒数和定值。
焦点三角形面积无最大值;若题目限定异于顶点,最值往往取不到,只能用极限说明。
易错提醒
·最值在顶点取到,但有些题规定异于顶点,此时"最小值"实际取不到,要写"无最小值,下确界为…"。
·把记成,量纲都不对。
·同支弦与异支弦用同一个倒数和公式,结论直接错。
·面积题里会随变化,不能把它当常数代入。
大题书写与得分点
·设后立刻写"因为在右支,所以"——范围是后续最值的依据。
·把目标量写成的函数,单独一行:"于是,。"
·用单调性求最值,写出"当时取到最小值",取等条件单独给分。
·答句完整:"所以最小值为,此时的坐标为。"
例题精练
1.已知是双曲线的右焦点,是双曲线上一点,则的最小值为( )
A.
B.
C.
D.
2.设是双曲线的两个焦点,在右支上,则的最小值为( )
A.
B.
C.
D.
3.过双曲线的右焦点作一条与双曲线交于同一支的弦,则等于( )
A.
B.
C.
D.
4.双曲线上任意一点到两条渐近线的距离之积为( )
A.
B.
C.
D.
5.过双曲线的右焦点作垂直于实轴的弦,为坐标原点,则的面积为( )
A.
B.
C.
D.
本块小结
定值题问"与位置无关",最值题问"何时取到"。第 3、4 题是定值,第 1、2、5 题是最值或面积。 做最值题只记一句:先把目标写成的函数,再用卡范围;做定值题只记一句:算完发现消掉了,就是定值。
04 方法对照总表SUMMARY
块别
识别关键词
一句话做法
一 定义与方程
距离之差、根号之差、求方程
比与,算,看正项定轴
二 渐近线
渐近线、共渐近线、等轴、共轭
令右边为;共系设;距离取
三 特征三角形
焦点到渐近线距离、垂足、面积
距离、垂足、面积
四 焦点三角形
顶角、面积、内切圆、周长
余弦定理加定义,得
五 焦半径与弦
横坐标、通径、焦点弦、倒数和
;先判同支还是异支
六 点差法
中点弦、被定点平分、中点已知
设点作差得,再联立验
七 离心率
渐近线斜率、倾斜角、通径、焦半径比
翻成或的齐次式
八 位置与最值
公共点个数、唯一、定值、最小值
先查平行渐近线,再把目标写成的函数
05 核心结论速查13 CONCLUSIONS
序
结论(公式)
条件与用法
1
,
所有题的第一步
2
渐近线
令方程右边为
3
等轴双曲线:,
,渐近线互垂
4
共渐近线系:
,代点求
5
共轭双曲线:
两双曲线焦距相同
6
特征三角形:距离,垂足,
焦点到渐近线的垂线
7
焦点三角形
8
;时
余弦定理定义
9
内切圆切于顶点
切线长相等推出
10
焦半径;通径
右支可直接去绝对值
11
焦点弦
为弦的倾斜角
12
双曲线为正;必验
13
距离积
到两条渐近线,定值
最后三句话
一、双曲线的一切结论都从两个式子长出来:与。背不住结论时,回到这两个式子现场推。
二、结论都有"适用条件":焦点弦的倒数和分同支与异支,面积公式要求顶角,点差法要求。用结论前先问一句"条件满足吗"。
三、大题的分不在最后那个数,而在定义式、联立式、韦达定理、、取等条件这五处。每一步单独成行,阅卷人才找得到分。
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双曲线的概念及方程
定义 · 渐近线 · 焦点三角形 · 焦半径与焦点弦 · 点差法 · 离心率 · 位置关系 · 定值最值
双曲线难不在定义,而在结论多、条件严、陷阱密:同一个"焦点三角形",面积公式只在顶角给定时好用;同一条"焦点弦",交于一支与交于两支,倒数和是两个答案;"只有一个公共点"既可能相切,也可能平行于渐近线。 本学案拆成八块,每块按模型特征 → 原理推导 → 核心结论 → 易错提醒 → 大题书写与得分点展开,二级结论全部给出推导,不让任何人靠背公式上考场。
01 学习目标
1.能由判断轨迹,正确写出焦点在轴、轴的标准方程,熟练使用。
2.会求渐近线、共渐近线系与共轭双曲线,能用特征三角形(距离、垂足、面积)快速取值。
3.掌握焦点三角形面积、、内切圆切顶点三条结论,并能独立推导。
4.记住焦半径、通径、焦点弦长,能区分同支弦与异支弦的倒数和。
5.会用点差法求中点弦并验证,会由渐近线斜率、倾斜角、通径关系反求离心率,会判断直线与双曲线的公共点个数。
02 重点 · 难点
本节重点
本节难点
·定义式与,焦点轴的判断。
·渐近线三类问题:求、共系、共轭。
·焦点三角形的面积、、内切圆。
·焦半径、通径、焦点弦长与倒数和。
·点差法与检验;离心率四通道。
·"只有一个公共点"含平行渐近线,容易漏一类。
·同支弦与异支弦的倒数和不是同一个定值。
·点差法求出直线后必须验证。
·通径最短只对同一支成立,异支弦可短至。
·焦半径不加绝对值,会漏掉左支。
03 知识结构图MIND MAP
① 定义与标准方程
差的绝对值 2a;c²=a²+b²;看正项定焦点轴
双曲线
八 块 结 论
⑤ 焦半径 · 焦点弦
|ex₀±a|、通径 2b²/a、弦长 2ab²/|c²sin²α−b²|
② 渐近线
令右边为 0 得 y=±(b/a)x;共渐近线设 λ
⑥ 中点弦点差法
③ 特征三角形
焦点到渐近线距离 b,垂足到原点 a,面积 ab/2
⑦ 离心率四通道
m→√(1+m²);θ→secθ;通径=焦距→黄金比
④ 焦点三角形
S=b²cot(θ/2);内切圆切于顶点 (±a,0)
⑧ 位置 · 定值最值
平行渐近线只 1 个交点;min|PF|=c−a
看图口诀:"看见差式想定义,看见渐近设,看见焦点画三角,看见弦长用倾斜角,看见中点先点差,看见唯一想平行。" 八块之间不是并列的八种技巧:②③ 服务于选填秒杀,④⑤ 是焦点弦问题的主线,⑥⑦⑧ 是大题与压轴的入口。一条主线:先把三个数抓准。
使用建议:每块先用三分钟读完"原理推导",遮住"核心结论"自己推一遍,再做五道题。解析里朱红色是答案, 加粗处是阅卷给分的那一步。学生版不含解析,务必先独立写完整过程再对答案。
块一 定义与标准方程DEFINITION
模型特征
题干出现"到两定点距离之差的绝对值等于常数",或给出一个含两个根号之差的关系式;也可能反过来给出方程,问焦点坐标、、实轴虚轴长。
原理推导
① 定义。平面内到两定点的距离之差的绝对值等于常数()的点的轨迹叫双曲线。去掉绝对值只剩一支;时轨迹是两条射线;时轨迹不存在。
② 方程怎么来。以中点为原点、所在直线为轴建系,设、,由移项、平方两次,得
令,即得,同时得到——注意这里是加号,椭圆是减号,这是两章最容易混的一处。
③ 焦点在哪条轴。看哪一项系数为正:项为正,焦点在轴;项为正,焦点在轴。谁正跟谁,不是谁在前跟谁。
核心结论
焦点在轴:,焦点,顶点;
焦点在轴:,焦点,顶点。
,;实轴长,虚轴长,焦距。
由可知:越大,越大,渐近线越陡,开口越"张"。
易错提醒
·把写成(椭圆习惯),一步错、全题错。
·题目给"虚轴长"是,不是;给"焦距"是,不是。
·距离之差忘记加绝对值:只是靠近的那一支。
·焦点在轴时,跟的是,不要照抄在前的形式。
大题书写与得分点
·第一行写"由定义,得"——定义式就是第一个得分点。
·第二行写",由得",关系式写错整题不得分。
·第三行必须落到"因为焦点在轴,所以方程为"——轴判断与标准形式是独立给分点。
·若轨迹只是其中一支,补一句""或"",漏范围按不完整扣分。
例题精练
1.设动点满足,其中,,则点的轨迹方程为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C 由得,;,故。差带绝对值,两支都要;焦点在轴,方程为。
2.已知双曲线的焦点为、,且实轴长为,则它的标准方程为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A 焦点在轴,;实轴长,,。必须写在下面,故方程为。
3.若方程表示焦点在轴上的双曲线,则的取值范围是( )
A.
B.
C.或
D.
答案 D 焦点在轴,要求项系数为正、项系数为负:且,两个条件同时成立,解得。
4.已知双曲线上一点到左焦点的距离为,则到右焦点的距离为( )
A.
B.或
C.
D.或
答案 B ,。若在右支,,得;若在左支,,得。两种情形都满足或,故有两个答案。
5.已知双曲线的焦距为,虚轴长为,焦点在轴上,则它的标准方程为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C 焦距,;虚轴长,;。焦点在轴,写在下面,方程为。
本块小结
这一块只干一件事:把三个数认准,把焦点轴定准。五道题里第 1、2、5 题是"给条件求方程",第 3 题是"给方程求参数",第 4 题是"给距离求距离"—— 第 4 题最容易只写一个答案,记住双曲线有两支,差式带绝对值。
块二 渐近线 · 特征三角形 · 距离积ASYMPTOTE
模型特征
题干出现"渐近线""共渐近线""共轭双曲线""等轴双曲线""焦点到渐近线的距离""点到两渐近线距离之积"。这类题几乎都在选填,用结论可以三秒出答案,但必须知道结论从哪来。
原理推导
① 渐近线怎么求。把标准方程右边的换成:,因式分解即得。只换右边,不动左边。
② 为什么它是渐近线。由方程解出,即。当时根号趋于,曲线无限贴近直线。
③ 特征三角形。焦点到渐近线的距离
设垂足为,则,即;于是。这三条合称"特征三角形":距离是,垂足是,面积是。
④ 共渐近线系与共轭。与共渐近线的双曲线可设为,焦点在轴,焦点在轴。把与互换得共轭双曲线,两者焦距相同,、,于是。
⑤ 距离积。设在双曲线上,则。到两条渐近线的距离之积
核心结论
渐近线:;等轴双曲线:,,渐近线且互相垂直。
共渐近线系:;共轭双曲线:。
特征三角形:焦点到渐近线距离,垂足到原点,面积。
双曲线上任一点到两渐近线距离之积为定值。
易错提醒
·渐近线是,不是;焦点在轴时同理,仍是。
·求渐近线只把右边的换成,不要移项后乱配方。
·等轴双曲线的离心率是,不是。
·共渐近线必须设,直接写标准式再代点会漏掉的那一支。
大题书写与得分点
·求渐近线写"令,得"——"令右边为 0"这句话本身就是步骤分。
·共渐近线题必须写"设所求双曲线方程为",再代点求。
·求离心率要同时写出与两个式子,缺一不可。
·用到特征三角形时,把"距离、垂足"的来源写一句,避免被判定为"直接套结论"。
例题精练
1.双曲线的渐近线方程为( )
A.
B.
C.
D.
答案 D 令,得,即。,斜率是,不要写成。
2.已知双曲线的渐近线方程为,且经过点,则它的标准方程为( )
A.
B.
C.
D.
答案 B 由设,方程为。代入:,得,,故。点在轴方向更远,焦点在轴。
3.若双曲线的两条渐近线互相垂直,则该双曲线的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A 两渐近线垂直,则,即,是等轴双曲线。。
4.双曲线的焦点到其渐近线的距离为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C 焦点到渐近线的距离恒等于。这里,,故距离为。也可验算:到的距离。
5.双曲线上任意一点到两条渐近线的距离之积为( )
A.
B.
C.
D.
答案 B 两渐近线为,距离之积。由在双曲线上,,故积为,与点的位置无关。
本块小结
五道题共用一句:渐近线是"的比值",不是本身。第 1、4、5 题考直接结论,第 2 题考"设或设"的待定系数,第 3 题考等轴双曲线。 记住特征三角形:距离、垂足、面积,选填题可以省掉一次联立。
块三 焦点三角形FOCAL TRIANGLE
模型特征
在双曲线上,为两焦点,题干给出顶角、三角形面积、、内切圆或周长。
原理推导
① 面积公式。设、、。在中由余弦定理
又由定义,即。两式相减得
于是。
② 顶角为直角。时,故,。
③ 内切圆切在哪。设内切圆切于。由切线长相等,(在右支)。以为起点向右量,得的横坐标为。内切圆与轴相切于顶点,与的位置无关。
④ 周长。右支上,故周长。
核心结论
;;时、。
内切圆与轴切于顶点;焦点三角形周长。
越靠近顶点,越接近,面积越小;越远,越小,面积越大,面积没有最大值。
易错提醒
·面积公式分母是,不是;是顶角,不是底角。
·就是,不要与混。
·内切圆切点是,不是焦点,也不是原点。
·算周长别忘了加上;只算两焦半径之和是常见失分。
大题书写与得分点
·开口先设元:"设,,由定义得"。
·再写余弦定理那一行,把与同时保留,这是消元的关键。
·消元后单独一行写"所以",再一行写"所以"。
·若题目问面积的最值,必须说明取等条件与是否存在,没有最大值也要写清"无最大值"。
例题精练
1.设是双曲线的两个焦点,在双曲线右支上,且,则的面积为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A 。顶角为直角时。顺带记住此时。
2.设是双曲线的两个焦点,在双曲线上,且,则的面积为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C ,。,不是。
3.已知双曲线的两焦点为,为双曲线上一点,若,则的大小为( )
A.
B.
C.
D.
答案 D ,得,,故。
4.已知双曲线的两焦点为,在右支上,则的内切圆与轴相切于( )
A.
B.
C.
D.
答案 B 切线长相等给出,从向右量得。切点横坐标恒为,与的具体位置无关。
5.已知双曲线的两焦点为,在右支上且横坐标为,则的周长为( )
A.
B.
C.
D.
答案 D ,,。右支上,周长还要加上焦距,故为。
本块小结
焦点三角形的四件套:面积、乘积、内切圆切顶点、周长。 五道题分别对应这四条,第 3 题是反求顶角——先写公式再解,比画图快得多。
块四 焦半径与焦点弦FOCAL RADIUS · CHORD
模型特征
题干给出的横坐标、过焦点的弦、通径、"过焦点且垂直于实轴的弦"、弦长或。这类题是大题第二问的常客。
原理推导
① 焦半径。设在双曲线上,。由,
故,同理。在右支()可直接去绝对值:,。
② 通径。把代入方程,,故,通径长。它是同一支上最短的焦点弦。
③ 焦点弦长。设过焦点的直线、,代入双曲线并整理:
由韦达定理算出,即得。当时恰为;当时恰为。
④ 倒数和。由:若(弦比渐近线"陡",交于同一支),则
若(交于两支),则,不再是定值。
核心结论
焦半径;右支,。
通径;同支最短焦点弦;过两顶点的弦。
焦点弦长;同支弦,异支弦为。
易错提醒
·焦半径不加绝对值,只算右支,左支的点直接漏掉。
·通径是,不是;椭圆也是这个式子,但含义不同。
·"最短焦点弦为"只在同一支上成立,异支弦可以短到。
·倒数和先判断"交于一支还是两支",再选公式,直接套会错。
大题书写与得分点
·设线优先用(避免讨论斜率不存在),并写"设,"。
·联立后单独一行写韦达定理、,再写的范围。
·弦长公式写成,不要直接跳到结果。
·若用焦半径,先写"由在右支,",把去绝对值的理由交代清楚。
例题精练
1.双曲线的通径长为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A ,,通径。通径是过焦点且垂直于实轴的弦,长。
2.已知双曲线的左、右焦点分别为,在右支上且横坐标为,则等于( )
A.
B.
C.
D.
答案 B ,,。右支上。先判断在右支,再去绝对值。
3.过双曲线的右焦点作倾斜角为的弦,则等于( )
A.
B.
C.
D.
答案 C ,,,。分母取绝对值。
4.过双曲线的右焦点作垂直于实轴的弦,则等于( )
A.
B.
C.
D.
答案 D 此时,故倒数和为。同一支上的弦,倒数和是定值。
5.过双曲线的右焦点作平行于轴的弦,则等于( )
A.
B.
C.
D.
答案 B 弦过且平行于轴,交点为、,故、,倒数和。此弦交于两支,公式换成。
本块小结
第 1、2 题是"点"的问题,用通径与焦半径;第 3、4、5 题是"弦"的问题,用弦长公式与倒数和。分水岭只有一句:弦交于一支还是两支。 同一支(弦比渐近线陡)→ 倒数和是;两支(弦比渐近线缓)→ 倒数和随倾斜角变。
块五 中点弦 · 点差法MIDPOINT CHORD
模型特征
题干出现"以某点为中点的弦""弦的中点""过定点且被该点平分的弦""中点弦所在直线的斜率"。这是解析几何大题第二问出现频率最高的模型之一。
原理推导
① 设点作差。设、在双曲线上,为中点。两式相减:
因式分解,并用、、,得
双曲线取正号,椭圆取负号,这是两者最容易混的一处。
② 为什么必须验。点差法只保证"若中点弦存在,则斜率必为",并没有保证弦真的存在。把直线代回双曲线,设,展开后一次项恰好消掉(这就是点差法的本质),只剩
要得到两个不同的交点,必须与常数项异号。记,则
或时存在中点弦;时不存在;时在渐近线上,也不存在。
③ 两个陷阱。一是落在渐近线上(如之于),点差法仍能算出一个"斜率",但那条直线与双曲线无交点;二是时公式分母为 0,此时弦是竖直的,要单独讨论。
核心结论
,(双曲线为正)。
存在性:,或才有中点弦;在渐近线上时无中点弦。
求完直线方程务必联立,写出的表达式并判断。
易错提醒
·只套斜率公式、不联立验,答案可能对应一条"空弦"。
·把椭圆的负号搬到双曲线,得到,方向全反。
·时公式失效,竖直弦要单独算。
·中点在渐近线上时,斜率恰好等于渐近线斜率,看着"很像",其实无解。
大题书写与得分点
·第一行:"设,,代入双曲线方程并作差。"——设点与作差是独立步骤分。
·第二行:"由中点坐标公式、,得。"
·第三行:"所以直线的方程为。"
·第四行:"联立消元得,"——这一步是阅卷人专门找的得分点,缺了按"未验证"扣分。
例题精练
1.已知双曲线的一条弦的中点为,则直线的斜率为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C ,,。验存在性:,存在;联立得,。
2.对于双曲线,以为中点的弦( )
A.存在,且斜率为
B.不存在
C.存在,且斜率为
D.存在,且斜率为
答案 B 把代入得,在渐近线上,此时。点差法算出的"斜率"正是渐近线斜率,该直线与双曲线无交点,故弦不存在。
3.已知双曲线的一条弦的中点为,则这条弦所在直线的方程为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A ,直线为,即。验:联立得,。
4.设是双曲线上的两点,为的中点,为坐标原点,若、都存在且不为,则等于( )
A.
B.
C.
D.
答案 D 点差法给出。双曲线是正号,与椭圆的相反。
5.已知双曲线的一条弦被点平分,则这条弦所在直线的方程为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C ,,,直线为,即。验:联立得,。
本块小结
点差法三步:设点、作差、用中点,得。但真正决定对错的是第四步——联立验。 第 2 题是"渐近线上的中点",第 4 题是"结论本身",第 1、3、5 题都要在解析里把算出来,考场上也要写出来。
块六 离心率四通道ECCENTRICITY
模型特征
题干求或的取值范围,给出的条件可能是渐近线方程、渐近线倾斜角、通径与焦距的关系、焦半径之比、焦点三角形中的角或面积。
原理推导
① 基本关系。,,相除得,即。
② 由渐近线斜率。渐近线,则,故。
③ 由渐近线倾斜角。倾斜角时,故
④ 由通径与焦距。通径,即。代入得,(黄金比,选填直接记)。
⑤ 由焦半径之比。右支上,解出,再由建立关于的不等式,即得的范围。
核心结论
();倾斜角时。
通径等于焦距;等轴双曲线。
越大,越大,渐近线越陡,开口越"张";求范围时永远别忘。
易错提醒
·把当成,与完全不同。
·倾斜角取的是渐近线与轴正方向的锐角夹角,不是钝角。
·由求时不必求,直接用更快。
·求的范围必须写"因为",端点的开闭也要交代。
大题书写与得分点
·写"由题意,所以",把关系式写全。
·用通径条件要写"通径长为,由题意",不能只写结果。
·求范围时写"因为,所以",最后单独一行给范围。
·若用焦半径比,先说明在哪一支、的范围,再去绝对值。
例题精练
1.若双曲线的渐近线方程为,则它的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A ,。不用求的具体值。
2.若双曲线的渐近线与轴正方向的夹角为,则它的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C ,;也可用。两种写法都行,结果一致。
3.已知双曲线的实轴长为,焦点到渐近线的距离为,则它的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
答案 B 实轴长,;焦点到渐近线距离恒为。,是等轴双曲线,。
4.若双曲线的通径长等于焦距,则它的离心率为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A ,即。又,得,两边除以:,取的根。
5.若双曲线的离心率为,则它的渐近线方程为( )
A.
B.
C.
D.
答案 D 由得,渐近线。
本块小结
离心率题只有两条路:要么把条件翻成,要么把条件翻成的齐次式。第 1、2、5 题走第一条,第 3、4 题走第二条。 记住两个"熟脸":等轴双曲线,通径等于焦距。
块七 直线与双曲线的位置关系POSITION
模型特征
题干出现"直线与双曲线有且只有一个公共点""有两个公共点""相切""相交弦""求的取值范围"。这类题错在漏情况,不在算不动。
原理推导
① 联立。把代入,整理得
② 二次项系数为 0。当,即直线平行于渐近线时,方程退化为一次方程,恰有一个公共点,但这不是相切。
③ 二次项系数不为 0。有两个公共点(可能同支,也可能一支一个);相切,只有一个公共点;没有公共点。
④ 结论。"只有一个公共点"包含两类:相切与平行于渐近线。以过双曲线顶点的直线为例:切线 1 条 + 平行于两条渐近线的直线 2 条,共 3 条。
核心结论
平行于渐近线():1 个公共点,不相切。
:相切,1 个公共点;:2 个;:0 个。
过双曲线上一点的"只有一个公共点"的直线共3 条(1 条切线2 条平行渐近线)。
易错提醒
·把"只有一个公共点"直接等同于,漏掉平行渐近线那一类,答案少一半。
·联立后不讨论二次项系数,直接写,遇到时分母为 0。
·求的范围时忘记排除(它对应的是一次方程,不参与的判断)。
·两个交点未必在同一支,判断同支/异支要用的符号。
大题书写与得分点
·先写"联立消元得",把二次项系数单独圈出来。
·再分类:"当,即时,方程为一元一次,恰有一个解。"
·另起一行:"当时,。"
·最后"综上,的取值为"——分类讨论不写"综上"要扣分。
例题精练
1.直线与双曲线的公共点个数为( )
A.
B.
C.
D.无法确定
答案 B 该双曲线的渐近线为,直线与渐近线平行。联立得,即,只有一个解。平行渐近线,恰一交点,不相切。
2.若直线与双曲线有且只有一个公共点,则的值为( )
A.
B.
C.或
D.或
答案 C 联立得。当时二次项为 0,一次方程只有一个解;当时令,得。两类合起来共四个值。
3.直线与双曲线的公共点个数为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A 代入:,得,,两个交点。竖直线不与渐近线平行,也不相切。
4.过点且与双曲线只有一个公共点的直线共有( )
A.条
B.条
C.条
D.条
答案 D 是右顶点。过顶点的切线只有 1 个公共点;过该点且平行于两条渐近线的直线也各只有 1 个公共点。1 条切线 + 2 条平行渐近线 = 3 条。
5.直线与双曲线的公共点个数为( )
A.
B.
C.
D.
答案 A 联立消元:,整理得,,无公共点。斜率大于渐近线斜率,方向"过陡",整条直线落在双曲线开口之外。
本块小结
判断公共点个数,永远先看两件事:① 斜率是否等于;② 二次项系数是否为 0。第 1、2、4 题考"平行渐近线",第 3、5 题考。 记住那句口诀:"看见唯一想平行"——"只有一个公共点"绝不只有相切一种。
块八 定值 · 最值 · 范围CONSTANT · EXTREMUM
模型特征
题干出现"求最小值""证明某式为定值""求取值范围""△ 面积的最大值"。通常要先把目标量写成某一个变量(多为)的函数,再用单调性或基本不等式。
原理推导
① 焦半径的单调性。右支上随增大而增大,,故最小值为(在顶点取到),无最大值。同理最小值为。
② 焦半径之和。右支上,最小值就是焦距,在顶点取到。
③ 距离积定值。到两渐近线距离之积恒为,与无关。
④ 焦点弦倒数和。同一支上的弦,是定值;交于两支时为,随倾斜角变化。
⑤ 面积。,当沿支远离顶点时,面积无上界;当顶点时面积趋近,但取不到(此时共线)。所以面积只有下确界 0,没有最大值。
核心结论
,(均在顶点取到)。
;距离积定值;同支弦倒数和定值。
焦点三角形面积无最大值;若题目限定异于顶点,最值往往取不到,只能用极限说明。
易错提醒
·最值在顶点取到,但有些题规定异于顶点,此时"最小值"实际取不到,要写"无最小值,下确界为…"。
·把记成,量纲都不对。
·同支弦与异支弦用同一个倒数和公式,结论直接错。
·面积题里会随变化,不能把它当常数代入。
大题书写与得分点
·设后立刻写"因为在右支,所以"——范围是后续最值的依据。
·把目标量写成的函数,单独一行:"于是,。"
·用单调性求最值,写出"当时取到最小值",取等条件单独给分。
·答句完整:"所以最小值为,此时的坐标为。"
例题精练
1.已知是双曲线的右焦点,是双曲线上一点,则的最小值为( )
A.
B.
C.
D.
答案 B ,,。右支上,最小值在顶点处取到,为。
2.设是双曲线的两个焦点,在右支上,则的最小值为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C ,,,在顶点处取到。
3.过双曲线的右焦点作一条与双曲线交于同一支的弦,则等于( )
A.
B.
C.
D.
答案 A 同支弦的倒数和为定值,与弦的倾斜角无关。
4.双曲线上任意一点到两条渐近线的距离之积为( )
A.
B.
C.
D.
答案 D 定值。这个值与的位置无关,所以叫"定值"而不是"最值"。
5.过双曲线的右焦点作垂直于实轴的弦,为坐标原点,则的面积为( )
A.
B.
C.
D.
答案 C 弦长,到直线的距离为,。
本块小结
定值题问"与位置无关",最值题问"何时取到"。第 3、4 题是定值,第 1、2、5 题是最值或面积。 做最值题只记一句:先把目标写成的函数,再用卡范围;做定值题只记一句:算完发现消掉了,就是定值。
04 方法对照总表SUMMARY
块别
识别关键词
一句话做法
一 定义与方程
距离之差、根号之差、求方程
比与,算,看正项定轴
二 渐近线
渐近线、共渐近线、等轴、共轭
令右边为;共系设;距离取
三 特征三角形
焦点到渐近线距离、垂足、面积
距离、垂足、面积
四 焦点三角形
顶角、面积、内切圆、周长
余弦定理加定义,得
五 焦半径与弦
横坐标、通径、焦点弦、倒数和
;先判同支还是异支
六 点差法
中点弦、被定点平分、中点已知
设点作差得,再联立验
七 离心率
渐近线斜率、倾斜角、通径、焦半径比
翻成或的齐次式
八 位置与最值
公共点个数、唯一、定值、最小值
先查平行渐近线,再把目标写成的函数
05 核心结论速查13 CONCLUSIONS
序
结论(公式)
条件与用法
1
,
所有题的第一步
2
渐近线
令方程右边为
3
等轴双曲线:,
,渐近线互垂
4
共渐近线系:
,代点求
5
共轭双曲线:
两双曲线焦距相同
6
特征三角形:距离,垂足,
焦点到渐近线的垂线
7
焦点三角形
8
;时
余弦定理定义
9
内切圆切于顶点
切线长相等推出
10
焦半径;通径
右支可直接去绝对值
11
焦点弦
为弦的倾斜角
12
双曲线为正;必验
13
距离积
到两条渐近线,定值
06 答案速查ANSWER KEY
块别
1
2
3
4
5
一 定义与方程
C
A
D
B
C
二 渐近线
D
B
A
C
B
三 焦点三角形
A
C
D
B
D
四 焦半径与弦
A
B
C
D
B
五 点差法
C
B
A
D
C
六 离心率
A
C
B
A
D
七 位置关系
B
C
A
D
A
八 定值最值
B
C
A
D
C
表中每行 1–5 对应本块中的五道例题,即全卷第 1–40 题。
最后三句话
一、双曲线的一切结论都从两个式子长出来:与。背不住结论时,回到这两个式子现场推。
二、结论都有"适用条件":焦点弦的倒数和分同支与异支,面积公式要求顶角,点差法要求。用结论前先问一句"条件满足吗"。
三、大题的分不在最后那个数,而在定义式、联立式、韦达定理、、取等条件这五处。每一步单独成行,阅卷人才找得到分。
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