高二數(shù)學(xué)知識點總結(jié):雙曲線方程典例分析

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    雙曲線的幾何性質(zhì)與代數(shù)中的方程、平面幾何的知識聯(lián)系密切;直線與雙曲線的交點問題、弦長間問題都離不開一元二次方程的判別式,韋達定理等;漸近線的夾角問題與直線的夾角公式.三角函數(shù)中的相關(guān)知識,是高考的主要內(nèi)容.
    一、求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程
    求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程 或 (a、b>0),通常是利用雙曲線的有關(guān)概念及性質(zhì)再 結(jié)合其它知識直接求出a、b或利用待定系數(shù)法.
    例1 求與雙曲線 有公共漸近線,且過點 的雙曲線的共軛雙曲線方程.
    解 令與雙曲線 有公共漸近線的雙曲線系方程為 ,將點 代入,得 ,∴雙曲線方程為 ,由共軛雙曲線的定義,可得此雙曲線的共軛雙曲線方程為 .
    評 此例是“求與已知雙曲線共漸近線的雙曲線方程”類型的題.一般地,與雙曲線 有公共漸近線的雙曲線的方程可設(shè)為 (kR,且k≠0);有公共焦點的雙曲線方程可設(shè)為 ,本題用的是待定系數(shù)法.
    例2 雙曲線的實半軸與虛半軸長的積為 ,它的兩焦點分別為F1、F2,直線 過F2且與直線F1F2的夾角為 ,且 , 與線段F1F2的垂直平分線的交點為P,線段PF2與雙曲線的交點為Q,且 ,建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,求雙曲線的方程.
    解 以F1F2的中點為原點,F(xiàn)1、F2所在直線為x軸建立坐標(biāo)系,則所求雙曲線方程為 (a>0,b>0),設(shè)F2(c,0),不妨設(shè) 的方程為 ,它與y軸交點 ,由定比分點坐標(biāo)公式,得Q點的坐標(biāo)為 ,由點Q在雙曲線上可得 ,又 ,
    ∴ , ,∴雙曲線方程為 .
    評 此例用的是直接法.
    二、雙曲線定義的應(yīng)用
    1、第一定義的應(yīng)用
    例3 設(shè)F1、F2為雙曲線 的兩個焦點,點P在雙曲線上,且滿足∠F1PF2=900,求ΔF1PF2的面積.
    解 由雙曲線的第一定義知, ,兩邊平方,得 .
    ∵∠F1PF2=900,∴ ,
    ∴ ,
    ∴ .
    2、第二定義的應(yīng)用
    例4 已知雙曲線 的離心率 ,左、右焦點分別為F1、F2,左準(zhǔn)線為l,能否在雙曲線左支上找到一點P,使 是 P到l的距離d與 的比例中項?
    解 設(shè)存在點 ,則 ,由雙曲線的第二定義,得 ,
    ∴ , ,又 ,
    即 ,解之,得 ,
    ∵ ,
    ∴ , 矛盾,故點P不存在.
    評 以上二例若不用雙曲線的定義得到焦半徑 、
    或其關(guān)系,解題過程將復(fù)雜得多.
    三、雙曲線性質(zhì)的應(yīng)用
    例5 設(shè)雙曲線 ( )的半焦距為c,
    直線l過(a,0)、(0,b)兩點,已知原點到 的距離為 ,
    求雙曲線的離心率.
    解析 這里求雙曲線的離心率即求 ,是個幾何問題,怎么把
    題目中的條件與之聯(lián)系起來呢?如圖1,
    ∵ , , ,由面積法知ab= ,考慮到 ,
    知 即 ,亦即 ,注意到a    四、與雙曲線有關(guān)的軌跡問題
    例6 以動點P為圓心的圓與⊙A: 及⊙B: 都外切,求點P的軌跡方程.
    解 設(shè)動點P(x,y),動圓半徑為r,由題意知 , , .
    ∴ .∴ , ,據(jù) 雙曲線的定義知,點P的軌跡是以A、B為焦點的雙曲線的右支,方程為 : .
    例 7 如圖2,從雙曲線 上任一點Q引直線 的垂線,垂足為N,求線段QN的中點P的軌跡方程.
    解析 因點P隨Q的運動而運動,而點Q在已知雙曲線上,
    故可從尋求 Q點的坐標(biāo)與P點的坐標(biāo)之間的關(guān)系入手,用轉(zhuǎn)移法達到目的.
    設(shè)動點P的坐標(biāo)為 ,點Q的坐標(biāo)為 ,
    則 N點的坐標(biāo)為 .
    ∵點 N在直線 上,∴ ……①
    又∵PQ垂直于直線 ,∴ ,
    即 ……②
    聯(lián)立 ①、②解得 .又∵點N 在雙曲線 上,
    ∴ ,
    即 ,化簡,得點P的軌跡方程為: .
    五、與雙曲線有關(guān)的綜合題
    例8 已知雙曲線 ,其左右焦點分別為F1、F2,直線l過其右焦點F2且與雙曲線 的右支交于A、B兩點,求 的最小值.
    解 設(shè) , ,( 、 ).由雙曲線的第二定義,得
     , ,
    ∴ ,
    設(shè)直線l的傾角為θ,∵l與雙曲線右支交于兩點A、B,∴ .
    ①當(dāng) 時,l的方程為 ,代入雙曲線方程得
     .
    由韋達定理得: .
    ∴ .
    ②當(dāng) 時,l的方程為 ,∴ ,∴ .
    綜①②所述,知所求最小值為 .