3.2双曲线的8大必考点复习讲义-2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
|
2份
|
28页
|
1人阅读
|
0人下载
普通
内容正文:
双曲线的8大必考点
(高二专题讲义 · 教师版)
人教A版 · 选择性必修第一册 · 圆锥曲线
一、知识清单
(一)双曲线的定义
平面内与两个定点 、 的距离之差的绝对值等于常数 (且 )的点的轨迹叫做双曲线,即 。
两个定点叫焦点,两焦点间的距离 叫焦距。
定义里的“绝对值”不能丢:若只写 ,轨迹只是双曲线的右支;只写 ,只有左支。
三种退化情形: 时轨迹是两条射线; 时轨迹不存在; 时轨迹是线段 的垂直平分线。
(二)标准方程与基本量
焦点在 轴上:(,),焦点 、。
焦点在 轴上:(,),焦点 、。
核心关系 ,与椭圆的 正好相反,考试中最容易混。
实轴长 ,虚轴长 ;顶点在实轴端点上,虚轴的两个端点不在双曲线上(这是与椭圆最大的差别)。
永远对应正项的分母:方程中哪一项为正,焦点就在哪个轴上。
(三)渐近线
的渐近线为 ; 的渐近线为 。
速记法:把标准方程右边的 改为 ,得 ,分解即得两条渐近线,不必背公式。
与已知双曲线共渐近线的双曲线可设为 (), 时焦点在原轴上, 时焦点换轴。
(四)离心率
,且 。 越接近 ,开口越窄; 越大,开口越开阔。
等轴双曲线:,此时 ,渐近线为 且互相垂直。
求离心率的基本套路:把条件(垂直、共线、比例、角度)化成关于 、、 的齐次关系,再除以 化为 的方程;解出后必须用 取舍。
(五)常用结论(均可由定义推出)
1. 焦点到渐近线的距离等于 ;
2. 过焦点且垂直于实轴的弦(通径)长为 ;
3. 焦点三角形面积 ,其中 ;
4. 焦半径:设 在右支上, 为右焦点,则 ,。
(六)点差法
设弦 的两端点在双曲线上,中点为 ,则 。
注意:双曲线的中点弦极易“算得出、不存在”。求出斜率后必须把直线方程代回双曲线,验证判别式大于零,否则弦根本不存在。
(七)五条高频易错
第一,把 写成椭圆的 ,导致离心率算错。
第二,渐近线斜率写反, 与 取决于焦点在哪根轴。
第三,由 求出两个焦半径后不检验取值范围,把小于 的增解留下。
第四,点差法求出弦方程就交卷,不检验存在性。
第五,直线与双曲线联立时忽略二次项系数为零的情形(直线与渐近线平行时只有一个交点,但不是相切)。
二、八大核心考点
考点1 定义辨析与焦半径求值
核心要点:抓住“差的绝对值等于 ”,先定支,再算焦半径;每个结果都要用 检验,这是本考点唯一的失分点。
【典例1】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在右支上,且 ,求 。
解:由方程得 ,,。
由定义 (右支上左焦点的距离更大),所以 。
检验:右支上的点到右焦点的距离最小为 ,而 ,符合。
所以 。
点拨:判断“哪条焦半径大”只看支:右支上到左焦点远、到右焦点近。
【典例2】
双曲线 的上、下焦点为 、,点 在双曲线上,且 ,求 。
解:,,,定义给出 。
所以 或 。
检验:双曲线上的点到焦点的距离最小为 ,故 不可能取到,舍去。
所以 。
点拨:本题没给在哪一支,因此出现两个候选值; 是焦半径的下界,这条检验线不能省。
【变式1】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在左支上,且 ,求 。
解:,,。左支上到右焦点 的距离更大,故 。
所以 ,检验 成立。
所以 。
点拨:左支与右支的公式方向相反,先判断“谁减谁”再动笔。
【变式2】
已知 、 两点间的距离为 ,动点 满足 ,判断 的轨迹并写出标准方程(、 在 轴上)。
解:由 得 ,由 得 。
因为 ,符合双曲线定义,故轨迹是双曲线(两支都要),且 。
所以方程为 。
点拨:这里是 ,即 ,符号与椭圆完全相反,写错必错。
考点2 求标准方程
核心要点:先定型(焦点在哪根轴),再定量(、、 三个量知二求一);渐近线已知时优先用共渐近线设法。
【典例1】
已知双曲线的渐近线为 ,且经过点 ,求它的标准方程。
解:先假设焦点在 轴上,则 ,即 ,方程为 。
代入点 得 ,即 ,矛盾,故焦点不在 轴。
改设焦点在 轴:,由渐近线 得 ,即 。
代入 :,故 ,。
所以方程为 。
点拨:只给渐近线不给轴,必须先讨论两种情形;出现 就是“此假设不成立”的信号,不能硬算。
【典例2】
已知双曲线的焦点在 轴上,实轴长为 ,且经过点 ,求标准方程。
解:由实轴长 得 ,。
设方程为 ,代入点得 ,即 。
解得 ,。
所以方程为 。
点拨:“实轴长”对应 ,写方程时代入的是 ,一步错满盘错。
【变式1】
已知双曲线的渐近线为 ,且经过点 ,求标准方程。
解:若焦点在 轴,则 ,代入 得 ,左边为负,矛盾。
故焦点在 轴:,即 ,方程为 。
代入 :,得 ,。
所以方程为 。
点拨:点在“哪一侧”可以由代入后是否出现负数判断,比凭感觉猜轴可靠。
【变式2】
已知双曲线的焦点为 、,且双曲线上一点到两焦点的距离之差的绝对值为 ,求标准方程。
解:焦点在 轴,;距离之差的绝对值为 ,故 ,。
由 得 。
所以方程为 。
点拨:焦点坐标直接给出轴的位置,省去讨论; 用减法算,不要写成加法。
考点3 渐近线相关问题
核心要点:方程化标准式再读渐近线;焦点到渐近线距离恒为 ;两条渐近线互相垂直等价于 。
【典例1】
已知双曲线 ,求它的渐近线方程,并求焦点到渐近线的距离。
解:化为标准式 ,故 ,,。
渐近线为 。
焦点 到直线 的距离 。
所以渐近线为 ,距离为 。
点拨:结论“焦点到渐近线距离等于 ”可以记住,但想不出时用点到直线距离公式现算最快。
【典例2】
双曲线 的一条渐近线与圆 相切,求 的值。
解:渐近线为 ,圆心 ,半径 。
相切即圆心到直线的距离等于半径:。
平方得 ,即 ,故 。
所以 。
点拨:分母 这个替换能大幅化简,记住 。
【变式1】
已知双曲线 的两条渐近线互相垂直,求 的值。
解:焦点在 轴,渐近线为 。
两条渐近线关于坐标轴对称,互相垂直即斜率之积为 :。
得 ,。
所以 (此时 ,为等轴双曲线)。
点拨:“渐近线垂直”与“等轴双曲线”是一回事, 是它的代数刻画。
【变式2】
已知双曲线的渐近线为 ,求它的离心率。
解:分两种情形。若焦点在 轴,则 ,。
若焦点在 轴,则 ,即 ,。
所以离心率为 或 。
点拨:只给渐近线、没定轴时必是两个答案;若题目还给了一个点或一条范围,就能唯一确定。
考点4 离心率求值与范围
核心要点:把几何条件翻译成 、、 的等式或不等式,除以 化为 ;求范围时别忘了 。
【典例1】
双曲线 上一点 满足 ,且 ,求离心率 。
解:设 ,则 ,由定义 ,得 。
在直角三角形 中,斜边 ,由勾股定理 ,即 。
所以 ,。
点拨:先让定义“消灭”一个未知量(把 换成 ),再用勾股定理,最后一步才出现 。
【典例2】
双曲线 的右支上存在点 满足 ,求离心率的取值范围。
解:设 ,则 ,由右支上 得 ,所以 。
右支上的点到右焦点的距离最小为 ,因此必须 ,即 。
所以 ,结合 得 。
点拨:范围问题一律用“焦半径不低于 ”建立不等式,等号能否取到取决于顶点能否达到。
【变式1】
已知双曲线的虚轴长是实轴长的 倍,求离心率 。
解:虚轴长 、实轴长 ,由条件 ,得 。
。
所以 。
点拨:“虚轴长是实轴长的 倍”即 ,代入 ,一步到位。
【变式2】
已知双曲线 上存在点 满足 ,求离心率 的取值范围。
解:点 在右支时,由 与 得 。
需 ,得 ,即 ;点 在左支时同理。
所以 。
点拨:比例型条件先解出 的具体值(含 ),再套焦半径下界,比直接硬算快得多。
考点5 焦点三角形
核心要点:定义式与余弦定理联立;面积公式 在选择题中很快,但主观题建议写出推导过程。
【典例1】
双曲线 的两个焦点为 、,点 在双曲线上,且 ,求 的面积。
解:,,。由 ,取 ,。
。
所以 的面积为 。
点拨:公式里的 不是 ,也不是 ,这是本题最典型的“记错位置”。
【典例2】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在右支上,且 ,求 。
解:,,;由定义 。
于是 。
由余弦定理 。
所以 。
点拨:平方和用“差的平方 + 2 倍积”整体求出,比分别解两个焦半径省时,也避免取舍错误。
【变式1】
双曲线 的两个焦点为 、,点 在双曲线上,且 ,求 的面积。
解:,,,。
。
所以面积为 。
点拨: 时 ,这一结论在选填题中可直接用。
【变式2】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在右支上,且 ,求 。
解:,,;由定义 ,得 。
在 中,。
所以 。
点拨:注意所求角在顶点 处,余弦定理的分子是“两条相邻边的平方和减去对边平方”。
考点6 中点弦与点差法(必须检验存在性)
核心要点:点差法给出 ,但双曲线的中点弦可能根本不存在,必须代回验证 。
【典例1】
双曲线 中,判断是否存在以 为中点的弦,若存在求出弦所在直线方程,若不存在说明理由。
解:设弦的端点为 、,中点 ,则 ,。
两式作差:,整理得 。
故候选直线为 ,即 。
代回双曲线:,化简得 ,判别式 ,无实交点。
所以不存在以 为中点的弦。
点拨:点差法只产生“候选”直线,双曲线还必须过判别式这一关;这正是双曲线比椭圆多出来的陷阱。
【典例2】
双曲线 的一条弦的中点为 ,求这条弦所在直线的斜率与方程。
解:由点差法 。
弦所在直线为 ,即 。
检验:,,确实有两条交点,弦存在。
所以斜率为 ,方程为 。
点拨:检验时只算 的符号即可,不必解出交点坐标。
【变式1】
双曲线 的一条弦的中点为 ,求这条弦所在直线的方程。
解:标准式为 ,,,故 。
直线为 ,即 。
检验:,,弦存在。
所以方程为 ,斜率为 。
点拨:中点纵坐标为负时分母为负,斜率符号随之翻转,写完后可用图形大致判断方向是否合理。
【变式2】
双曲线 中,判断是否存在以 为中点的弦,并说明理由。
解:点差法给出 ,恰好等于渐近线的斜率 。
对应的直线为 ,即 ,它与渐近线平行。
代回得 ,直线与双曲线没有交点。
所以不存在这样的弦。
点拨:当点差法算出的斜率正好等于 时,直线平行于渐近线,必然无弦,这是最快的预判。
考点7 直线与双曲线的位置关系
核心要点:联立后先看二次项系数是否为零(平行渐近线时只有一个交点,不是相切);弦长用 。
【典例1】
直线 与双曲线 交于 、 两点,求 。
解:代入得 ,即 ,,对应 。
所以 ,,。
点拨:本题联立后是一次方程,只有两个具体交点,直接求坐标比套弦长公式更快。
【典例2】
求双曲线 的通径长(过焦点且垂直于实轴的弦长)。
解:,,;令 代入方程。
得 ,,。
所以通径长为 ,与公式 一致。
点拨:通径公式 与椭圆的完全相同,可作为解题后的快速核对。
【变式1】
直线 与双曲线 只有一个公共点,求 的所有取值。
解:代入得 。
当 ,即 时,方程是一次方程,恰有一个解,直线与渐近线平行,符合。
当 时,需 ,即 ,,。
所以 可取 、、、,共四个值。
点拨:“只有一个公共点”包含相切与平行渐近线两种情形,只算 会漏掉两个答案。
【变式2】
双曲线 的右焦点为 ,过 作 轴的垂线交双曲线于 、,求 。
解:令 ,代入得 ,即 。
解得 ,,。
所以 ,与通径公式 一致。
点拨:垂线过焦点即为通径,先认出这是什么弦,再用公式可以秒出答案。
考点8 定值与定点问题
核心要点:定值题先设点再算乘积,把“另一条支上的对称点”代换进式子,往往一步抵消;定点题先求动直线方程中截距与斜率的关系,再看它是不是关于斜率的线性式。
【典例1】
已知 、 是双曲线 上关于原点对称的两点, 是双曲线上任意一点(不与 、 重合),求证 为定值。
证明:设 ,则 ,。
则 。
由两点都在双曲线上得 ,,相减得 。
所以 为定值,等于 。
点拨:把两个点都代进双曲线方程作差,是这类定值题的唯一核心步骤,不要试图用斜率公式硬展开。
【典例2】
已知 是双曲线 上的任意一点,求证 到两条渐近线的距离之积为定值。
证明:双曲线化为 ,渐近线为 ,即 与 。
设 ,则 ,。
所以 (这里用到 )。
故距离之积为定值 。
点拨:两条渐近线关于坐标轴对称,点到它们的距离乘积里分子的 正好等于方程右端的常数。
【变式1】
已知 是双曲线 上的任意一点,求 到两条渐近线的距离之积。
解:渐近线为 ,即 与 。
设 ,则 ,。
故 (此处 )。
所以距离之积为定值 。
点拨:结论可以推广——到两条渐近线距离之积恒为 ,本题 、 时正好是 。
【变式2】
已知直线 过点 ,与双曲线 交于 、 两点,求线段 中点 的轨迹方程。
解:设 ,,由点差法得 。
又 、、、 共线,、 在 上,故 。
于是 ,整理得 。
所以中点 的轨迹为 (在双曲线内部的那一段,需满足 )。
点拨:中点轨迹题就是“点差法 + 共线”两式联立;求出方程后要说明只是其中一段弧,这是定值定点类问题最常见的追问。
三、强化训练
【强化训练1】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在左支上,且 ,求 。
解:,。左支上 ,故 ,且 ,符合。所以 。
【强化训练2】
已知双曲线的渐近线为 ,且经过点 ,求标准方程。
解:设焦点在 轴,则 ,;代入 得 ,,。
所以方程为 。
【强化训练3】
已知双曲线 的渐近线为 ,求离心率。
解:焦点在 轴,渐近线 ,故 ,。
。
【强化训练4】
已知双曲线的离心率为 ,且经过点 ,求标准方程。
解: 说明 (等轴双曲线)。设焦点在 轴,代入 得 ,。
所以方程为 。
【强化训练5】
双曲线 的两个焦点为 、,点 在双曲线上,且 ,求 的面积。
解:,,。
【强化训练6】
判断双曲线 是否存在以 为中点的弦,若存在求出弦所在直线。
解:点差法给出 ,直线为 ,即 。
检验:,,弦存在,故直线为 。
【强化训练7】
直线 与双曲线 交于 、 两点,求 。
解:代入得 , 或 ,对应 、。
。
【强化训练8】
已知双曲线的一条渐近线为 ,且焦点到该渐近线的距离为 ,求标准方程。
解:焦点到渐近线距离等于 ,故 ,;又 ,故 ,。
焦点在 轴,所以方程为 。
【强化训练9】
求双曲线 上的点到两条渐近线的距离之积。
解:渐近线为 ,设 。
则 ,故距离之积为定值 。
【强化训练10】
判断双曲线 是否存在以 为中点的弦。
解:点差法给出 ,直线为 。
代回得 ,,无交点,故不存在这样的弦。
1
学科网(北京)股份有限公司
$
双曲线的8大必考点
(高二专题讲义 · 学生版)
人教A版 · 选择性必修第一册 · 圆锥曲线
一、知识清单
(一)双曲线的定义
平面内与两个定点 、 的距离之差的绝对值等于常数 (且 )的点的轨迹叫做双曲线,即 。
两个定点叫焦点,两焦点间的距离 叫焦距。
定义里的“绝对值”不能丢:若只写 ,轨迹只是双曲线的右支;只写 ,只有左支。
三种退化情形: 时轨迹是两条射线; 时轨迹不存在; 时轨迹是线段 的垂直平分线。
(二)标准方程与基本量
焦点在 轴上:(,),焦点 、。
焦点在 轴上:(,),焦点 、。
核心关系 ,与椭圆的 正好相反,考试中最容易混。
实轴长 ,虚轴长 ;顶点在实轴端点上,虚轴的两个端点不在双曲线上(这是与椭圆最大的差别)。
永远对应正项的分母:方程中哪一项为正,焦点就在哪个轴上。
(三)渐近线
的渐近线为 ; 的渐近线为 。
速记法:把标准方程右边的 改为 ,得 ,分解即得两条渐近线,不必背公式。
与已知双曲线共渐近线的双曲线可设为 (), 时焦点在原轴上, 时焦点换轴。
(四)离心率
,且 。 越接近 ,开口越窄; 越大,开口越开阔。
等轴双曲线:,此时 ,渐近线为 且互相垂直。
求离心率的基本套路:把条件(垂直、共线、比例、角度)化成关于 、、 的齐次关系,再除以 化为 的方程;解出后必须用 取舍。
(五)常用结论(均可由定义推出)
1. 焦点到渐近线的距离等于 ;
2. 过焦点且垂直于实轴的弦(通径)长为 ;
3. 焦点三角形面积 ,其中 ;
4. 焦半径:设 在右支上, 为右焦点,则 ,。
(六)点差法
设弦 的两端点在双曲线上,中点为 ,则 。
注意:双曲线的中点弦极易“算得出、不存在”。求出斜率后必须把直线方程代回双曲线,验证判别式大于零,否则弦根本不存在。
(七)五条高频易错
第一,把 写成椭圆的 ,导致离心率算错。
第二,渐近线斜率写反, 与 取决于焦点在哪根轴。
第三,由 求出两个焦半径后不检验取值范围,把小于 的增解留下。
第四,点差法求出弦方程就交卷,不检验存在性。
第五,直线与双曲线联立时忽略二次项系数为零的情形(直线与渐近线平行时只有一个交点,但不是相切)。
二、八大核心考点
考点1 定义辨析与焦半径求值
核心要点:抓住“差的绝对值等于 ”,先定支,再算焦半径;每个结果都要用 检验,这是本考点唯一的失分点。
【典例1】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在右支上,且 ,求 。
【典例2】
双曲线 的上、下焦点为 、,点 在双曲线上,且 ,求 。
【变式1】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在左支上,且 ,求 。
【变式2】
已知 、 两点间的距离为 ,动点 满足 ,判断 的轨迹并写出标准方程(、 在 轴上)。
考点2 求标准方程
核心要点:先定型(焦点在哪根轴),再定量(、、 三个量知二求一);渐近线已知时优先用共渐近线设法。
【典例1】
已知双曲线的渐近线为 ,且经过点 ,求它的标准方程。
【典例2】
已知双曲线的焦点在 轴上,实轴长为 ,且经过点 ,求标准方程。
【变式1】
已知双曲线的渐近线为 ,且经过点 ,求标准方程。
【变式2】
已知双曲线的焦点为 、,且双曲线上一点到两焦点的距离之差的绝对值为 ,求标准方程。
考点3 渐近线相关问题
核心要点:方程化标准式再读渐近线;焦点到渐近线距离恒为 ;两条渐近线互相垂直等价于 。
【典例1】
已知双曲线 ,求它的渐近线方程,并求焦点到渐近线的距离。
【典例2】
双曲线 的一条渐近线与圆 相切,求 的值。
【变式1】
已知双曲线 的两条渐近线互相垂直,求 的值。
【变式2】
已知双曲线的渐近线为 ,求它的离心率。
考点4 离心率求值与范围
核心要点:把几何条件翻译成 、、 的等式或不等式,除以 化为 ;求范围时别忘了 。
【典例1】
双曲线 上一点 满足 ,且 ,求离心率 。
【典例2】
双曲线 的右支上存在点 满足 ,求离心率的取值范围。
【变式1】
已知双曲线的虚轴长是实轴长的 倍,求离心率 。
【变式2】
已知双曲线 上存在点 满足 ,求离心率 的取值范围。
考点5 焦点三角形
核心要点:定义式与余弦定理联立;面积公式 在选择题中很快,但主观题建议写出推导过程。
【典例1】
双曲线 的两个焦点为 、,点 在双曲线上,且 ,求 的面积。
【典例2】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在右支上,且 ,求 。
【变式1】
双曲线 的两个焦点为 、,点 在双曲线上,且 ,求 的面积。
【变式2】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在右支上,且 ,求 。
考点6 中点弦与点差法(必须检验存在性)
核心要点:点差法给出 ,但双曲线的中点弦可能根本不存在,必须代回验证 。
【典例1】
双曲线 中,判断是否存在以 为中点的弦,若存在求出弦所在直线方程,若不存在说明理由。
【典例2】
双曲线 的一条弦的中点为 ,求这条弦所在直线的斜率与方程。
【变式1】
双曲线 的一条弦的中点为 ,求这条弦所在直线的方程。
【变式2】
双曲线 中,判断是否存在以 为中点的弦,并说明理由。
考点7 直线与双曲线的位置关系
核心要点:联立后先看二次项系数是否为零(平行渐近线时只有一个交点,不是相切);弦长用 。
【典例1】
直线 与双曲线 交于 、 两点,求 。
【典例2】
求双曲线 的通径长(过焦点且垂直于实轴的弦长)。
【变式1】
直线 与双曲线 只有一个公共点,求 的所有取值。
【变式2】
双曲线 的右焦点为 ,过 作 轴的垂线交双曲线于 、,求 。
考点8 定值与定点问题
核心要点:定值题先设点再算乘积,把“另一条支上的对称点”代换进式子,往往一步抵消;定点题先求动直线方程中截距与斜率的关系,再看它是不是关于斜率的线性式。
【典例1】
已知 、 是双曲线 上关于原点对称的两点, 是双曲线上任意一点(不与 、 重合),求证 为定值。
【典例2】
已知 是双曲线 上的任意一点,求证 到两条渐近线的距离之积为定值。
【变式1】
已知 是双曲线 上的任意一点,求 到两条渐近线的距离之积。
【变式2】
已知直线 过点 ,与双曲线 交于 、 两点,求线段 中点 的轨迹方程。
三、强化训练
【强化训练1】
双曲线 的左、右焦点为 、,点 在左支上,且 ,求 。
【强化训练2】
已知双曲线的渐近线为 ,且经过点 ,求标准方程。
【强化训练3】
已知双曲线 的渐近线为 ,求离心率。
【强化训练4】
已知双曲线的离心率为 ,且经过点 ,求标准方程。
【强化训练5】
双曲线 的两个焦点为 、,点 在双曲线上,且 ,求 的面积。
【强化训练6】
判断双曲线 是否存在以 为中点的弦,若存在求出弦所在直线。
【强化训练7】
直线 与双曲线 交于 、 两点,求 。
【强化训练8】
已知双曲线的一条渐近线为 ,且焦点到该渐近线的距离为 ,求标准方程。
【强化训练9】
求双曲线 上的点到两条渐近线的距离之积。
【强化训练10】
判断双曲线 是否存在以 为中点的弦。
1
学科网(北京)股份有限公司
$