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雙曲線問題的幾個易錯點

2015-12-07 01:26:05甘淑清
新課程·中學(xué) 2015年10期
關(guān)鍵詞:通徑雙曲線焦點

甘淑清

在三類圓錐曲線當(dāng)中,雙曲線的問題是最復(fù)雜,也是變化最靈活的。雙曲線的問題,要求我們在解題時,密切注意雙曲線的一些易錯點。就可化難為簡,以下幾個問題,就是雙曲線問題中需要時刻注意的。

一、求雙曲線方程的步驟:先定型,再定位,后定量

其實,在求任何一類圓錐曲線方程的時候,我們都要遵循以上方法,先定型就是要求我們根據(jù)圓錐曲線的定義,判斷出曲線類型是橢圓還是雙曲線,或者是拋物線,特別在雙曲線的定義中,平面內(nèi)到兩定點F1,F(xiàn)2距離之差的絕對值為常數(shù)2a,即PF1-PF2=2a(2aF1F2時,其軌跡不存在。其次還需要注意“絕對值”三個字不可少,否則,其圖像為雙曲線的一支。再定位,就是在判斷出軌跡類型后,接下來需要關(guān)注的焦點位置是在x軸還是y軸,焦點位置直接影響到方程形式,是學(xué)生最容易忽視的問題,后定量,就是根據(jù)條件,求出 曲線方程。

例1.已知⊙A∶x2+(y-2)2=4,動圓N恒過定點B(0,-2)且恒與⊙A相外切,求動圓心N的軌跡方程。

解:根據(jù)題意,可知,圓心距=R+r

即NA=2+r=2+NB,得到NA-NB=2

N軌跡為以A、B為焦點的雙曲線的下支,設(shè)雙曲線方程為 - =1

有定義得到2a=2,2c=4故b2=3

雙曲線方程為y2- =1(y≤1)

(注:本題初學(xué)者在解題時容易犯兩個錯誤,一為判斷焦點位置,不少同學(xué)總是習(xí)慣于設(shè)出焦點在x軸的雙曲線,導(dǎo)致方程形式的錯誤,二為需要注意本題得到的并不是整條雙曲線,而只是它的一支,需畫出草圖,以便正確地取舍。)

二、雙曲線的第二定義的準確理解

雙曲線的第二定義為:平面內(nèi)到定點F距離與到定直線l的距離之比為常數(shù)e-(e>1)的點的軌跡為雙曲線。關(guān)于第二定義,教材并未特別強調(diào)頂點F不在定直線l上的限制,其實這個限制相當(dāng)有必要,否則其軌跡為兩條直線(除定點F)。

如上圖:當(dāng)F在直線l上時,定點P軌跡為兩條直線,它們與直線l的夾角θ滿足sin θ= ,可知,P在這兩條直線上移動的時候,滿足定義,關(guān)于第二定義,經(jīng)常在選擇題中考查類似這樣的問題。

例2.平面直角坐標(biāo)系中,點P(x,y)滿足 =x-y-2,則P的軌跡為( )

A.橢圓 B.雙曲線 C.拋物線 D.兩條直線

解:方程可變形為 = · ,即P點到定點F(1,-1)的距離與它到直線l∶x-y-2=0的距離之比為定值 >1,但需要注意F在直線l上,故不可選擇雙曲線,應(yīng)為兩條直線。

三、最短焦點弦問題

我們知道,橢圓中最短的焦點弦為經(jīng)過焦點且垂直于長軸的弦(即通徑,長度為 ,證明略),但是雙曲線中,求最短的焦點弦長時,需要比較通徑與實軸,當(dāng)直線與雙曲線交于兩支時,最短的焦點弦為實軸。當(dāng)直線與雙曲線交于同一支時,最短的焦點弦為

通徑。

例3.雙曲線x2- =1右焦點為F,過F且弦長為7的直線有幾條?

解:如上圖實軸長AB=2a=2,通徑長為CD= =6,由對稱的關(guān)系,可知弦長為7的直線有4條,其中兩條交于雙曲線右支,另外兩條交于兩側(cè),我們還能總結(jié)出以下結(jié)論:若焦點弦長d6,這樣的直線有四條。

四、焦半徑公式的使用

和橢圓一樣,雙曲線焦半徑公式也是由第二定義推倒得出的,但雙曲線的焦半徑公式有較多的情況分類,因此,運用焦半徑公式之前,一定要分清直線與雙曲線是交于左支還是右支,或者兩支各有一個交點,正確地使用焦半徑公式最為重要。

例4.雙曲線x2- =1焦點分別是F1,F(xiàn)2,過左焦點F1斜率 為直線l與雙曲線交于A、B兩點,求△ABF2周長。

解:(本題不少同學(xué)未考慮直線與雙曲線的位置關(guān)系,誤以為直線與雙曲線兩個交點均在左支,在求AB弦長時就會錯誤地用焦半徑表達,最終無法得到正確答案。)

由于漸近線y=± x,比較斜率易知直線l與曲線交于兩支,故周長C=AB+BF2+AF2

=AF1-BF1+BF2+AF2

=(a+exA)-(-a-exB)+(a-exB)+(exA-a)

=2a+e(xA+xB)+e(xA-xB)=2+2(xA+xB)+2(xA-xB)

x2- =1y= (x+2)聯(lián)立得到8x2-4x-13=0,

得到xA+xB= ,xA-xB= 代入可知周長為3+3 。

雙曲線問題雖然形式多樣,變化靈活,要準確地把握其知識內(nèi)容,還是要從基本定義入手,理解定義,做到“咬文嚼字”,另外結(jié)合圖形特點,遇到直線與其交點的問題,一定要根據(jù)與漸近線進行斜率比較,以確定交點位置。很多看似疑難的易錯問題就可以迎刃而解。

編輯 謝尾合

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