高中数学-双曲线典型例题
一、根据方程的特点判断圆锥曲线的类型。
例1 讨论19252
2=-+-k
y k x 表示何种圆锥曲线,它们有何共同特征. 解:(1)当9<k 时,025>-k ,09>-k ,所给方程表示椭圆,此时k a -=252,k b -=92,
16222=-=b a c ,这些椭圆有共同的焦点(-4,0)
,(4,0). (2)当259<<k 时,025>-k ,09<-k ,所给方程表示双曲线,此时,k a -=252,k b -=92,16222=+=b a c ,这些双曲线也有共同的焦点(-4,0),)(4,0).
(3)25<k ,9=k ,25=k 时,所给方程没有轨迹.
二、根据已知条件,求双曲线的标准方程。
例2 根据下列条件,求双曲线的标准方程.
(1)过点⎪⎭⎫ ⎝⎛4153,P ,⎪⎭⎫ ⎝⎛-5316
,Q 且焦点在坐标轴上.
(2)6=c ,经过点(-5,2),焦点在x 轴上.
(3)与双曲线14162
2
=-y x 有相同焦点,且经过点()223,
解:(1)设双曲线方程为12
2=+n y m x
∵ P 、Q 两点在双曲线上, ∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧
=+=+1
25
92561
162259n m n m 解得⎩⎨⎧=-
=916
n m ∴所求双曲线方程为19162
2=+-y x
说明:采取以上“巧设”可以避免分两种情况讨论,得“巧求”的目的.
(2)∵焦点在x 轴上,6=c , ∴设所求双曲线方程为:162
2=--λλy x (其中60<<λ)
∵双曲线经过点(-5,2),∴164
25=--λλ
∴5=λ或30=λ(舍去) ∴所求双曲线方程是15
22
=-y x 说明:以上简单易行的方法给我们以明快、简捷的感觉.
(3)设所求双曲线方程为:()16014162
2<<=+--λλ
λy x ∵双曲线过点()223,,∴1441618=++-λ
λ ∴4=λ或14-=λ(舍) ∴所求双曲线方程为18
122
2=-y x 三、求与双曲线有关的角度问题。
例3 已知双曲线116
92
2=-y x 的右焦点分别为1F 、2F ,点P 在双曲线上的左支上且3221=PF PF ,求21PF F ∠的大小.
解:∵点P 在双曲线的左支上 ∴621=-PF PF ∴362212221=-+PF PF PF PF ∴10022
21=+PF PF ∵()100441222221=+==b a c F F
∴ο9021=∠PF F
(2)题目的“点P 在双曲线的左支上”这个条件非常关键,应引起我们的重视,若将这一条件改为“点P 在双曲线上”结论如何改变呢?请读者试探索.
四、求与双曲线有关的三角形的面积问题。
例 4 已知1F 、2F 是双曲线14
22
=-y x 的两个焦点,点P 在双曲线上且满足ο9021=∠PF F ,求21PF F ∆的面积.
分析:利用双曲线的定义及21PF F ∆中的勾股定理可求21PF F ∆的面积.
解:∵P 为双曲线14
22
=-y x 上的一个点且1F 、2F 为焦点. ∴4221==-a PF PF ,52221==c F F
∵ο9021=∠PF F
∴在21F PF Rt ∆中,202
2122
21==+F F PF PF
∵()162212
221221=-+=-PF PF PF PF PF PF ∴1622021=-PF PF ∴221=⋅PF PF ∴12
12121=⋅=
∆PF PF S PF F 五、根据双曲线的定义求其标准方程。
例5 已知两点()051,
-F 、()052,F ,求与它们的距离差的绝对值是6的点的轨迹. 解:根据双曲线定义,可知所求点的轨迹是双曲线. ∵5=c ,3=a
∴164352
22222==-=-=a c b ∴所求方程116
92
2=-y x 为动点的轨迹方程,且轨迹是双曲线. 例 P 是双曲线136
642
2=-y x 上一点,1F 、2F 是双曲线的两个焦点,且171=PF ,求2PF 的值. 解:在双曲线136
642
2=-y x 中,8=a ,6=b ,故10=c . 由P 是双曲线上一点,得1621=-PF PF . ∴12=PF 或332=PF . 又22=-≥a c PF ,得332=PF .
六、求与圆有关的双曲线方程。
例6 求下列动圆圆心M 的轨迹方程:
(1)与⊙()2222
=++y x C :内切,且过点()02,A (2)与⊙()11221=-+y x C :和⊙()412
22=++y x C :都外切. (3)与⊙()93221=++y x C :外切,且与⊙()1322
2=+-y x C :内切. 解:设动圆M 的半径为r
(1)∵⊙1C 与⊙M 内切,点A 在⊙C 外 ∴2-=r MC ,r MA =,2=-MC MA
∴点M 的轨迹是以C 、A 为焦点的双曲线的左支,且有: 22=
a ,2=c ,27222=-=a c b
∴双曲线方程为()
217222
2-≤=-x y x (2)∵⊙M 与⊙1C 、⊙2C 都外切 ∴11+=r MC ,22+=r MC , 112=-MC MC
∴点M 的轨迹是以2C 、1C 为焦点的双曲线的上支,且有: 21=a ,1=c ,4
3222=-=a c b ∴所求的双曲线的方程为: ⎪⎭⎫ ⎝⎛≥=-43134422
y x y (3)∵⊙M 与⊙1C 外切,且与⊙2C 内切 ∴31+=r MC ,12-=r MC ,421=-MC MC ∴点M 的轨迹是以1C 、2C 为焦点的双曲线的右支,且有: 2=a ,3=c ,5222=-=a c b ∴所求双曲线方程为:
()215
42
2≥=-x y x。