专题48 双曲线-2025年高考数学一轮复习讲义(知识梳理+真题自测+考点突破+分层检测)(新高考专用)
展开【知识梳理】2
【真题自测】3
【考点突破】4
【考点1】双曲线的定义及应用4
【考点2】双曲线的标准方程5
【考点3】双曲线的简单几何性质6
【分层检测】8
【基础篇】8
【能力篇】10
【培优篇】10
考试要求:
1.了解双曲线的定义,几何图形和标准方程,以及它们的简单几何性质.
2.通过圆锥曲线与方程的学习,进一步体会数形结合的思想.
知识梳理
1.双曲线的定义
平面内与两个定点F1,F2的距离差的绝对值等于非零常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫双曲线.这两个定点叫双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.其数学表达式:集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
(1)若a
(3)若a>c,则集合P为空集.
2.双曲线的标准方程和几何性质
1.过双曲线的一个焦点且与实轴垂直的弦的长为eq \f(2b2,a).
2.离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(a2+b2),a)=eq \r(1+\f(b2,a2)).
3.等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于eq \r(2).
4.若渐近线方程为y=±eq \f(b,a)x,则双曲线方程可设为eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=λ(λ≠0).
5.双曲线的焦点到渐近线的距离为b.
6.若P是双曲线右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则|PF1|min=c+a,|PF2|min=c-a.
7.焦点三角形的面积:P为双曲线上的点,F1,F2为双曲线的两个焦点,且∠F1PF2=θ,则△F1PF2的面积为eq \f(b2,tan \f(θ,2)).
真题自测
一、单选题
1.(2024·全国·高考真题)已知双曲线的两个焦点分别为,点在该双曲线上,则该双曲线的离心率为( )
A.4B.3C.2D.
2.(2023·全国·高考真题)已知双曲线的离心率为,C的一条渐近线与圆交于A,B两点,则( )
A.B.C.D.
3.(2023·全国·高考真题)设A,B为双曲线上两点,下列四个点中,可为线段AB中点的是( )
A.B.C.D.
二、多选题
4.(2022·全国·高考真题)双曲线C的两个焦点为,以C的实轴为直径的圆记为D,过作D的切线与C交于M,N两点,且,则C的离心率为( )
A.B.C.D.
三、填空题
5.(2023·全国·高考真题)已知双曲线的左、右焦点分别为.点在上,点在轴上,,则的离心率为 .
6.(2022·全国·高考真题)记双曲线的离心率为e,写出满足条件“直线与C无公共点”的e的一个值 .
7.(2022·全国·高考真题)若双曲线的渐近线与圆相切,则 .
考点突破
【考点1】双曲线的定义及应用
一、单选题
1.(2024·浙江杭州·模拟预测)已知双曲线的左焦点为,过坐标原点作直线与双曲线的左右两支分别交于两点,且,,则双曲线的渐近线方程为( )
A.B.C.D.
2.(2024·安徽池州·二模)已知圆和两点为圆所在平面内的动点,记以为直径的圆为圆,以为直径的圆为圆,则下列说法一定正确的是( )
A.若圆与圆内切,则圆与圆内切
B.若圆与圆外切,则圆与圆外切
C.若,且圆与圆内切,则点的轨迹为椭圆
D.若,且圆与圆外切,则点的轨迹为双曲线
二、多选题
3.(2024·贵州六盘水·三模)(多选)设O为坐标原点,分别为双曲线的左、右焦点,离心率为2,焦点到渐近线的距离为,点为双曲线上一点,则( )
A.若,则
B.若的面积为,则
C.若线段的中点在y轴上,则
D.内切圆的圆心到轴的距离为1
4.(2024·福建泉州·模拟预测)已知双曲线C:的一条渐近线方程为,上、下焦点分别为,,则( )
A.C的方程为
B.C的离心率为2
C.若点为双曲线C上支上的任意一点,,则的最小值为
D.若点为双曲线C上支上的一点,则的内切圆面积为
三、填空题
5.(2024·云南昆明·一模)已知双曲线:的左、右焦点分别为,,是右支上一点,线段与的左支交于点.若为正三角形,则的离心率为 .
6.(2024·黑龙江·模拟预测)设,是双曲线:的左、右焦点,以为直径的圆与双曲线在第一象限交于点,且,则双曲线C的离心率为 .若内切圆圆心I的横坐标为2,则的面积为 .
反思提升:
在“焦点三角形”中,常利用正弦定理、余弦定理,结合||PF1|-|PF2||=2a,运用平方的方法,建立与|PF1|·|PF2|的联系.
【考点2】双曲线的标准方程
一、单选题
1.(2024·天津·高考真题)双曲线的左、右焦点分别为是双曲线右支上一点,且直线的斜率为2.是面积为8的直角三角形,则双曲线的方程为( )
A.B.C.D.
2.(2024·河北石家庄·二模)已知曲线,则“”是“曲线的焦点在轴上”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
二、多选题
3.(2023·广东·模拟预测)已知双曲线:(,),的左、右焦点分别为,,为上一点,则以下结论中,正确的是( )
A.若,且轴,则的方程为
B.若的一条渐近线方程是,则的离心率为
C.若点在的右支上,的离心率为,则等腰的面积为
D.若,则的离心率的取值范围是
4.(2023·浙江绍兴·模拟预测)过双曲线的左焦点的直线交的左、右支分别于两点,交直线于点,若,则( )
A.B.
C.D.
三、填空题
5.(2021·浙江杭州·模拟预测)在四边形ABCD中,已知,,,,若C,D两点关于y轴对称,则 .
6.(2023·广东韶关·一模)已知双曲线的左、右焦点分别为,以为直径的圆与双曲线在第一、三象限的交点分别为,设四边形的周长为,面积为S,则 .
反思提升:
1.用待定系数法求双曲线的标准方程时,先确定焦点在x轴还是y轴上,设出标准方程,再由条件确定a2,b2的值,即“先定型,再定量”,如果焦点的位置不好确定,可将双曲线的方程设为eq \f(x2,m2)-eq \f(y2,n2)=λ(λ≠0)或mx2-ny2=1(mn>0),再根据条件求解.
2.与双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1有相同渐近线时可设所求双曲线方程为eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=λ(λ≠0).
【考点3】双曲线的简单几何性质
一、单选题
1.(2024·重庆·模拟预测)过双曲线的右焦点F作与其中一条渐近线垂直的直线分别与这两条渐近线交于两点,若,则该双曲线的焦距为( )
A.2B.3C.D.4
2.(21-22高三上·湖北黄冈·阶段练习)P为双曲线左支上任意一点,为圆的任意一条直径,则的最小值为( )
A.3B.4C.5D.9
二、多选题
3.(2024·山东·二模)已知双曲线的离心率为,过其右焦点的直线与交于点,下列结论正确的是( )
A.若,则
B.的最小值为
C.若满足的直线恰有一条,则
D.若满足的直线恰有三条,则
4.(2024·河北秦皇岛·三模)设,是双曲线的两条渐近线,若直线与直线关于直线对称,则双曲线的离心率的平方可能为( )
A.B.C.D.
三、填空题
5.(2024·江苏扬州·模拟预测)已知双曲线的左、右焦点分别是,若双曲线左支上存在点,使得,则该双曲线离心率的最大值为 .
6.(2024·吉林延边·一模)祖暅是我国南北朝时期伟大的科学家,他于5世纪末提出了“幂势既同,则积不容异”的体积计算原理,即“夹在两个平行平面之间的两个几何体,被平行于这两个平面的任意平面所截,如果截得的两个截面的面积总相等,那么这两个几何体的体积相等”.某同学在暑期社会实践中,了解到火电厂的冷却塔常用的外形可以看作是双曲线的一部分绕其虚轴旋转所形成的曲面(如图).现有某火电厂的冷却塔设计图纸,其外形的双曲线方程为(),内部虚线为该双曲线的渐近线,则该同学利用“祖暅原理”算得此冷却塔的体积为 .
反思提升:
1.求双曲线离心率或其取值范围的方法:
(1)直接求出a,c的值,利用离心率公式直接求解.
(2)列出含有a,b,c的齐次方程(或不等式),借助于b2=a2-c2消去b,转化为含有e的方程(或不等式)求解.
2.双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的渐近线可由eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=0即得两渐近线方程eq \f(x,a)±eq \f(y,b)=0.
分层检测
【基础篇】
一、单选题
1.(2024·山西晋城·二模)已知双曲线(,)的两条渐近线均和圆相切,且双曲线的左焦点为圆C的圆心,则该双曲线的方程为( )
A.B.C.D.
2.(2024·湖南·三模)双曲线的上焦点到双曲线一条渐近线的距离为,则双曲线两条渐近线的斜率之积为( )
A.B.4C.D.2
3.(2024·广西桂林·模拟预测)已知是双曲线的左、右焦点,过作双曲线一条渐近线的垂线,垂足为,且,则双曲线的离心率为( )
A.B.C.D.
4.(23-24高三上·江西·期末)阿波罗尼斯(约公元前262年~约公元前190年),古希腊著名数学家﹐主要著作有《圆锥曲线论》、《论切触》等.尤其《圆锥曲线论》是一部经典巨著,代表了希腊几何的最高水平,此书集前人之大成,进一步提出了许多新的性质.其中也包括圆锥曲线的光学性质,光线从双曲线的一个焦点发出,通过双曲线的反射,反射光线的反向延长线经过其另一个焦点.已知双曲线C:(,)的左、右焦点分别为,,其离心率,从发出的光线经过双曲线C的右支上一点E的反射,反射光线为EP,若反射光线与入射光线垂直,则( )
A.B.C.D.
二、多选题
5.(2024·河北邯郸·三模)已知双曲线,则( )
A.的取值范围是B.的焦点可在轴上也可在轴上
C.的焦距为6D.的离心率的取值范围为
6.(21-22高二上·浙江金华·期中)已知点、是双曲线的左、右焦点,以线段为直径的圆与双曲线在第一象限的交点为,若,则( )
A.PF1与双曲线的实轴长相等B.的面积为
C.双曲线的离心率为D.直线是双曲线的一条渐近线
7.(2021·海南·二模)已知双曲线的离心率为,则( )
A.的焦点在轴上B.的虚轴长为2
C.直线与相交的弦长为1D.的渐近线方程为
三、填空题
8.(2024·湖北武汉·模拟预测)已知圆锥曲线的焦点在轴上,且离心率为2,则 .
9.(2023·吉林延边·二模)已知坐标平面xOy中,点,分别为双曲线的左、右焦点,点M在双曲线C的左支上,与双曲线C的一条渐近线交于点D,且D为的中点,点I为的外心,若O、I、D三点共线,则双曲线C的离心率为 .
10.(2024·上海闵行·二模)双曲线的左右焦点分别为,过坐标原点的直线与相交于两点,若,则 .
四、解答题
11.(2024·河南商丘·模拟预测)已知中心在坐标原点,以坐标轴为对称轴的双曲线经过点,且其渐近线的斜率为.
(1)求的方程.
(2)若动直线与交于两点,且,证明:为定值.
12.(2024·安徽蚌埠·模拟预测)已知双曲线的左顶点是,一条渐近线的方程为.
(1)求双曲线E的离心率;
(2)设直线与双曲线E交于点P,Q,求线段PQ的长.
【能力篇】
一、单选题
1.(2023·河南驻马店·二模)已知双曲线的左、右焦点分别为,过的直线与双曲线的右支交于点为坐标原点,过点作,垂足为,若,则双曲线的离心率是( )
A.B.C.D.
二、多选题
2.(2024·湖北·模拟预测)已知双曲线E:过点,则( )
A.双曲线E的实轴长为4
B.双曲线E的离心率为
C.双曲线E的渐近线方程为
D.过点P且与双曲线E仅有1个公共点的直线恰有1条
三、填空题
3.(2024·河南郑州·三模)已知双曲线的离心率为分别是它的两条渐近线上的两点(不与坐标原点重合),点在双曲线上且 的面积为6,则该双曲线的实轴长为 .
四、解答题
4.(2024·江西九江·二模)已知双曲线的离心率为,点在上.
(1)求双曲线的方程;
(2)直线与双曲线交于不同的两点,,若直线,的斜率互为倒数,证明:直线过定点.
【培优篇】
一、单选题
1.(2024·山东日照·一模)过双曲线的右支上一点P,分别向和作切线,切点分别为M,N,则的最小值为( )
A.28B.29C.30D.32
二、多选题
2.(2024·山东·模拟预测)已知双曲线的渐近线方程为,过的右焦点的直线交双曲线右支于,两点,的内切圆分别切直线,,于点,,,内切圆的圆心为,半径为,则( )
A.的离心率等于B.切点与右焦点重合
C.D.
三、填空题
3.(2024·河南·模拟预测)已知双曲线的左、右焦点分别为,,过点的直线与双曲线的左、右两支分别交于A,B两点,若,,则C的离心率为 .标准方程
eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)
eq \f(y2,a2)-eq \f(x2,b2)=1(a>0,b>0)
图 形
性 质
范围
x≥a或x≤-a,y∈R
x∈R,y≤-a或y≥a
对称性
对称轴:坐标轴;对称中心:原点
顶点
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)
渐近线
y=±eq \f(b,a)x
y=±eq \f(a,b)x
离心率
e=eq \f(c,a),e∈(1,+∞)
实虚轴
线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长度|A1A2|=2a;线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长度|B1B2|=2b;a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长
a,b,c的关系
c2=a2+b2
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