【新高考复习】专题13解析几何 13.4双曲线 题型归纳讲义-2022届高三数学一轮复习(解析版)

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专题十三《解析几何》讲义13.4双曲线知识梳理.双曲线1.双曲线的定义平面内到两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数2a(2a<|F1F2|)的点P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.双曲线的标准方程(1)中心在坐标原点,焦点在x轴上的双曲线的标准方程为x2a2-y2b2=1(a>0,b>0).(2)中心在坐标原点,焦点在y轴上的双曲线的标准方程为y2a2-x2b2=1(a>0,b>0).3.双曲线的几何性质标准方程x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)y2a2-x2b2=1(a>0,b>0)范围|x|≥a,y∈R|y|≥a,x∈R对称性对称轴:x轴,y轴;对称中心:原点焦点F1(-c,0),F2(c,0)F1(0,-c),F2(0,c)顶点A1(-a,0),A2(a,0)A1(0,-a),A2(0,a)轴线段A1A2,B1B2分别是双曲线的实轴和虚轴;实轴长为2a,虚轴长为2b焦距|F1F2|=2c离心率e=ca=1+b2a2∈(1,+∞)e是表示双曲线开口大小的一个量,e越大开口越大.渐近线y=±baxy=±abxa,b,c的关系a2=c2-b2题型一.双曲线及其性质1.过双曲线𝑥24−𝑦23=1左焦点F的直线交双曲线的左支于M、N两点,F2为其右焦点,则|MF2|+|NF2|﹣|MN|的值为8.【解答】解:根据双曲线定义有|MF2|﹣|MF|=2a,|NF2|﹣|NF|=2a,两式相加得|MF2|+|NF2|﹣|MN|=4a=8.答案:8.2.设双曲线𝐶:𝑥28−𝑦2𝑏2=1的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与双曲线C交于M,N两点,其中M在左支上,N在右支上,若点F2在线段MN的中垂线上,则MN=()A.8√2B.8C.4√2D.4【解答】解:如图,由双曲线方程可得a=2√2.由双曲线的定义可知:|F2M|﹣|F1M|=2a=4√2,|F1N|﹣|F2N|=2a=4√2,∴|F2M|=|F1M|+4√2,|F1N|=|F2N|+4√2,∵点F2在线段MN的中垂线上,∴|F2M|=|F2N|,∴|F1N|=|F1M|+8√2,∴|MN|=|F1N|﹣|F1M|=8√2.故选:A.3.过双曲线𝐶:𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1的右顶点作x轴的垂线与C的一条渐近线相交于A,若以C的右焦点为圆心、半径为2的圆经过A、O两点(O为坐标原点),则双曲线C的标准方程是x2−𝑦23=1.【解答】解:双曲线的右顶点为(a,0),右焦点F为(c,0),由x=a和一条渐近线y=𝑏𝑎x,可得A(a,b),以C的右焦点为圆心、半径为2的圆经过A、O两点(O为坐标原点),则|AF|=|OF|=c=2,即有√(𝑎−𝑐)2+𝑏2=2,c2=a2+b2=4,解得a=1,b=√3,即有双曲线的方程为x2−𝑦23=1,故答案为:x2−𝑦23=1.4.P是双曲线𝑥29−𝑦216=1的右支上一点,M、N分别是圆(x+5)2+y2=4和(x﹣5)2+y2=1上的点,则|PM|﹣|PN|的最大值为9.【解答】解:双曲线𝑥29−𝑦216=1中,∵a=3,b=4,c=5,∴F1(﹣5,0),F2(5,0),∵|PF1|﹣|PF2|=2a=6,∴|MP|≤|PF1|+|MF1|,|PN|≥|PF2|﹣|NF2|,∴﹣|PN|≤﹣|PF2|+|NF2|,所以,|PM|﹣|PN|≤|PF1|+|MF1|﹣|PF2|﹣|NF2|=6+1+2=9.故答案为:9.5.已知F是双曲线C:x2−𝑦28=1的右焦点,P是C的左支上一点,A(0,6√6).当△APF周长最小时,该三角形的面积为12√6.【解答】解:由题意,设F′是左焦点,则△APF周长=|AF|+|AP|+|PF|=|AF|+|AP|+|PF′|+2≥|AF|+|AF′|+2(A,P,F′三点共线时,取等号),直线AF′的方程为𝑥−3+𝑦6√6=1与x2−𝑦28=1联立可得y2+6√6y﹣96=0,∴P的纵坐标为2√6,∴△APF周长最小时,该三角形的面积为12×6×6√6−12×6×2√6=12√6.故答案为:12√6.题型二.焦点三角形1.已知点F1,F2分别为双曲线𝐶:𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(𝑎>0,𝑏>0)的左、右焦点,过F1的直线交双曲线C的左支于A,B两点,且|AF2|=3,|BF2|=5,|AB|=4,则△BF1F2的面积为92.【解答】解:|AF2|=3,|BF2|=5,|AB|=4,可得三角形ABF2为直角三角形,∠BAF2=90°,设|AF1|=m,|BF1|=n,可得m+n=4,3﹣m=5﹣n=2a,解得m=1,n=3,则△BF1F2的面积为S△𝐴𝐵𝐹2−S△𝐴𝐹1𝐹2=12×3×4−12×1×3=92.故答案为:92.2.已知F1,F2是双曲线𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(a>0,b>0)的左、右焦点,P是双曲线右支上任意一点,M是线段PF1的中点,则以PF1为直径的圆与圆x2+y2=a2的位置关系是()A.相离B.相切C.相交D.以上都有可能【解答】解:∵P在双曲线右支上,∴|PF1|﹣|PF2|=2a,∵M是线段PF1的中点,∴|𝑀𝐹1|=|𝑃𝑀|=12|𝑃𝐹1|,∵O是线段F1F2的中点,∴|𝑀𝑂|=12|𝑃𝐹2|,∴12|𝑃𝐹1|−12|𝑃𝐹2|=𝑎⇒|𝑀𝐹1|−|𝑂𝑀|=𝑎⇒|𝑂𝑀|=|𝑀𝐹1|−𝑎,即圆心距等于两圆的半径之差,∴以线段PF1为直径的圆与圆x2+y2=a2的位置关系是相内切.故选:B.3.已知双曲线C:𝑥22−𝑦2=1的左右焦点为F1、F2,点M为双曲线C上任一点,则|MF1|•|MF2|的最小值为()A.1B.√2C.2D.3【解答】解:根据题意可得F1(−√3,0),F2(√3,0),设M(x,y),其中x(﹣∞,−√2]∪[√2,+∞),则y2=𝑥22−1,则|MF1|•|MF2|=√(𝑥+√3)2+𝑦2•√(𝑥−√3)2+𝑦2=√(𝑥+√3)2+𝑥22−1•√(𝑥−√3)2+𝑥22−1=√(32𝑥2−2)2,因为x∈(﹣∞,−√2]∪[√2,+∞),所以32𝑥2≥3,则当x=±√2时,|MF1|•|MF2|取最小值,最小值=√(3−2)2=1,故选:A.4.从双曲线𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(a>0,b>0)的左焦点F引圆x2+y2=a2的切线,切点为T,延长FT交双曲线右支于P点,若M为线段FP的中点,O为坐标原点,则|MO|﹣|MT|等于()A.c﹣aB.b﹣aC.a﹣bD.c﹣b【解答】解:如图所示,设F′是双曲线的右焦点,连接PF′.∵点M,O分别为线段PF,FF′的中点,由三角形中位线定理得到:|OM|=12|PF′|=12(|PF|﹣2a)=12|PF|﹣a=|MF|﹣a,∴|OM|﹣|MT|=|MF|﹣|MT|﹣a=|FT|﹣a,连接OT,因为PT是圆的切线,则OT⊥FT,在Rt△FOT中,|OF|=c,|OT|=a,∴|FT|=√丨𝑂𝐹丨2−丨𝑂𝑇丨2=b.∴|OM|﹣|MT|=b﹣a.故选:B.题型三.渐近线性质1.过双曲线C:𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1的右顶点作x轴的垂线,与C的一条渐近线相交于点A.若以C的右焦点为圆心、半径为4的圆经过A,O两点(O为坐标原点),则双曲线C的方程为()A.𝑥212−𝑦24=1B.𝑥27−𝑦29=1C.𝑥28−𝑦28=1D.𝑥24−𝑦212=1【解答】解:∵以C的右焦点为圆心、半径为4的圆经过A,O两点(O为坐标原点),∴半径R=c=4,则圆的标准方程为(x﹣4)2+y2=16,设B(a,0),y=𝑏𝑎⋅𝑎=b,即A(a,b),则(a﹣4)2+b2=16,即a2﹣8a+16+b2=16,即c2﹣8a=0,即8a=16,则a=2,b2=16﹣4=12,则双曲线C的方程为𝑥24−𝑦212=1,故选:D.2.设F1,F2是双曲线C:𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(a>0,b>0)的左,右焦点,O是坐标原点.过F2作C的一条渐近线的垂线,垂足为P,若|PF1|=√6|OP|,则C的离心率为√3.【解答】解:双曲线C:𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(a>0.b>0)的一条渐近线方程为y=𝑏𝑎𝑥,∴点F2到渐近线的距离d=𝑏𝑐√𝑎2+𝑏2=𝑏,即|PF2|=b,∴|OP|=√|𝑂𝐹2|2−|𝑃𝐹2|2=√𝑐2−𝑏2=a,cos∠PF2O=𝑏𝑐,∵|PF1|=√6|OP|,∴|PF1|=√6a,在三角形F1PF2中,由余弦定理可得|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2﹣2|PF2|•|F1F2|COS∠PF2O,∴6a2=b2+4c2﹣2×b×2c×𝑏𝑐=4c2﹣3b2=4c2﹣3(c2﹣a2),即3a2=c2,得e=√3,故答案为:√3.3.已知斜率为1的直线l与双曲线𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(a>0,b>0)相交于A,B两点,且AB的中点为M(1,3),则双曲线的渐近线方程为()A.y=±3xB.y=±√3xC.y=±13𝑥D.y=±√33x【解答】解:设A(x1,y1),B(x2,y2),则𝑥12𝑎2−𝑦12𝑏2=1,𝑥22𝑎2−𝑦22𝑏2=1两式相减可得:(𝑥1+𝑥2)(𝑥1−𝑥2)𝑎2−(𝑦1+𝑦2)(𝑦1−𝑦2)𝑏2=0,∵斜率为1的直线l与双曲线𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(a>0,b>0)相交于A,B两点,A、B的中点为M(1,3),∴k•kOM=𝑏2𝑎2=3,∴y=±𝑏𝑎x=±√3x.故选:B.4.已知双曲线𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(a>0,b>0)的右焦点为F,若过F且倾斜角为60°的直线分别与双曲线的左右两支相交,则此双曲线离心率的取值范围是(2,+∞).【解答】解:依题意,斜率为√3的直线l过双曲线𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(a>0,b>0)的右焦点为F且与双曲线的左右两支分别相交,结合图形分析可知,双曲线的一条渐近线的斜率𝑏𝑎必大于√3,即𝑏𝑎>√3,因此该双曲线的离心率e=𝑐𝑎=√1+(𝑏𝑎)2>√1+3=2.故答案为:(2,+∞).题型四.构建等量关系求离心率1.设双曲线𝑥2𝑎2−𝑦2𝑏2=1(𝑎>0,𝑏>0)的右焦点是F,左、右顶点分别是A1,A2,过F做x轴的垂线交双曲线于B,C两点,若A1B⊥A2C,则双曲线的离心率为√2.【解答】解:由题意可知:左、右顶点分别是A1(﹣a,0),A2(a,0),当x=c时,代入双曲线方程,解得:y=±𝑏2𝑎,设B(c,𝑏2𝑎),C(c,−𝑏2𝑎),则直线A1B的斜率k1=𝑏2𝑎−0𝑐−(−𝑎)=𝑏2𝑎(𝑐+𝑎),直线A2C的斜率k2=−𝑏2𝑎−0𝑐−𝑎=−𝑏2𝑎(𝑐−𝑎),由A1B⊥A2C,则k1×k2=﹣1,即𝑏2𝑎(𝑐+𝑎)×𝑏2𝑎(𝑐−𝑎)=1,则𝑏2𝑎2=1,双曲线的离心率e=𝑐𝑎=√1+𝑏2𝑎2=√2,故答案为:√2.2.过双曲线M:x2−𝑦2𝑏2=1的左顶点A作斜率为1的直线l,若l与双曲线M的两条渐近线分别相交于B、C,且|AB|=|BC|,则双曲线M的离心率是()A.√10B.√5C.√103D.√52【解答】解:过双曲线𝑀:𝑥2−𝑦2𝑏2=1的左顶点A(﹣1,0)作斜率为1的直线l:y=x+1,若l与双曲线M的两条渐近线𝑥2−𝑦2𝑏2=0分别相交于点B(x1,y1),C(x2,y2),联立方程组{𝑥2−𝑦2𝑏2=0𝑦=𝑥+1代入消元得(b2﹣1)x2﹣2x﹣1=0,∴{𝑥1+𝑥2=2𝑏2−1𝑥1𝑥2=11−𝑏2,∴x1+x2=﹣2x1x2,又|AB|=|BC|,则B为AC中点,2x1=﹣1+x2,代入解得{𝑥1=−14𝑥2=1

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