河北省张家口市第一中学2015-2016学年高二文科班数学学案选修1-1:双曲线及其标准方程
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2.2 双曲线
2.2.1 双曲线及其标准方程
双曲线的定义
【问题导思】
取一条拉链,拉开它的一部分,在拉开的两边上各选择一点,分别固定在点F1、F2处,把笔尖放于点M,拉开闭拢拉链,笔尖经过的点可画出一条曲线,思考曲线满足什么条件?
【提示】 如图,曲线上的点满足条件:|MF1|-|MF2|=常数;如果改变一下位置,使|MF2|-|MF1|=常数,可得到另一条曲线.
把平面内与两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数(小于|F1F2|)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.
【问题导思】
双曲线定义中强调平面内动点到两定点的距离差的绝对值为常数,若没有绝对值,则动点的轨迹是什么?
【提示】 双曲线的一支.
双曲线的标准方程
【问题导思】
1.能否用推导椭圆标准方程的方法推出双曲线的方程?怎样推导?
【提示】 能.(1)建系:以直线F1F2为x轴,F1F2的中点为原点建立平面直角坐标系.
(2)设点:设M(x,y)是双曲线上任一点,且双曲线的焦点坐标为F1(-c,0),F2(c,0).
(3)列式:由|MF1|-|MF2|=±2a,
可得 x+c2+y2-x-c2+y2=±2a.
(4)化简:移项,平方后可得
(c2-a2)x2-a2y2=a2(c2-a2).
令c2-a2=b2,得双曲线的标准方程为
x2a2-y2b2=1(a>0,b>0).
2.双曲线的标准形式有两种,如何区别焦点所在的坐标轴?
【提示】 双曲线标准方程中x2与y2的系数的符号决定了焦点所在的坐标轴:当x2系数为正时,焦点在x轴上;当y2的系数为正时,焦点在y轴上,而与分母的大小无关.
双曲线的标准方程
焦点在x轴上 焦点在y轴上
标准
方程 x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)w
y2a2-x2b2=1(a>0,b>0)
焦点 F1(-c,0),F2(c,0) F1(0,-c),F2(0,c)
焦距 |F1F2|=2c,c2=a2+b2
双曲线标准方程的理解
(2013•泰安高二检测)方程x24-k+y2k-1=1表示的曲线为C,给出下列四个命题:
①曲线C不可能是圆;
②若1<k<4,则曲线C为椭圆;
③若曲线C为双曲线,则k<1或k>4;
④若曲线C表示焦点在x轴上的椭圆,则1<k<52.
其中正确命题的序号是________.
【思路探究】 方程x24-k+y2k-1=1表示什么曲线?此时k的取值范围是多少?
【自主解答】 当4-k=k-1>0时,即k=52时,曲线C是圆,∴命题①是假命题.对于②,当1<k<4且k≠52时,曲线C是椭圆,则②是假命题.
根据双曲线和椭圆定义及其标准方程,③④是真命题.
【答案】 ③④
1.双曲线焦点在x轴上⇔标准方程中x2项的系数为正;双曲线焦点在y轴上⇔标准方程中y2项的系数为正.
2.在曲线方程x2m+y2n=1中,若m=n>0,则曲线表示一个圆;若m>0,n>0,且m≠n,则曲线表示一个椭圆;若mn<0,则曲线表示双曲线.
若k∈R,则“k>3”是“方程x2k-3-y2k+3=1表示双曲线”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
【解析】 方程x2k-3-y2k+3=1表示双曲线的充要条件是(k-3)(k+3)>0,即k<-3或k>3;当k>3时,一定有(k-3)(k+3)>0,但反之不成立.∴k>3是方程表示双曲线的充分不必要条件.
【答案】 A
求双曲线的标准方程
已知双曲线上两点P1、P2的坐标分别为(3,-42)、(94,5),求双曲线的标准方程.
【思路探究】 (1)当双曲线的焦点位置不确定时,应怎样求双曲线的方程?
(2)已知双曲线上两点的坐标,可将双曲线的方程设为怎样的形式,以便于计算?
【自主解答】 法一 若双曲线的焦点在x轴上,
设其方程为x2a2-y2b2=1(a>0,b>0).
根据题意得9a2-32b2=1,8116a2-25b2=1,
该方程组无解;
若双曲线的焦点在y轴上,
设其方程为y2a2-x2b2=1(a>0,b>0).