双曲线的标准方程

时间:2024-08-04 08:25:44编辑:分享君

双曲线的标准方程是什么?

一、双曲线的相关概念
焦点:双曲线有两个焦点。焦点的横(纵)坐标满足c²=a²+b²。
离心率:给定点与给定直线的距离之比,称为该双曲线的离心率。离心率e=c/a
顶点:双曲线和它的对称轴有两个交点,它们叫做双曲线的顶点。
实轴:两顶点之间的距离称为双曲线的实轴,实轴长的一半称为实半轴。
虚轴:在标准方程中令x=0,得y²=-b²,该方程无实根,为便于作图,在y轴上画出B1(0,b)和B2(0,-b),以B1B2为虚轴.
渐近线:双曲线有两条渐近线。渐近线和双曲线不相交。
焦点在x轴的渐近线:y=±b/a x
焦点在y轴的渐近线:y=±a/b x
二、双曲线的标准方程:

①焦点在x轴上:x²/a²-y²/b²=1(a>0,b>0)
②焦点在y轴上:y²/a²-x²/b²=1(a>0,b>0)
根据双曲线的定义,双曲线上的一个点到两焦点的距离之差的绝对值是定值,等于2a,即|PF1|-|PF2│|=2a,这里的a是从双曲线的中心到双曲线最近的分支的顶点的距离。
三、双曲线的光学性质:从双曲线一个焦点发出的光,经过双曲线反射后,反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点上。双曲线这种反向虚聚焦性质,在天文望远镜的设计等方面,也能找到实际应用。
四、设点为M点,e为离心率。M点在左支上 :MF1=ex+a(x为M点横坐标);MF2=ex-a。 M点在右支上:MF1=-(ex+a);MF2=-(ex-a).
综上所述,便可得出双曲线的上的点到两焦点的距离


双曲线的标准方程

双曲线的标准方程如下:标准方程1:焦点在X轴上时为x2/a2-y2/b2=1(a>0,b>0)。标准方程1:焦点在Y轴上时为y2/a2-x2/b2=1(a>0,b>0)。双曲线取值范围:│x│≥a(焦点在x轴上)或者│y│≥a(焦点在y轴上)。双曲线对称性:关于坐标轴和原点对称,其中关于原点成中心对称。双曲线的定义:(1)平面内,到两个定点的距离之差的绝对值为常数(小于这两个定点间的距离)的点的轨迹称为双曲线。定点叫双曲线的焦点。(2)平面内,到给定一点及一直线的距离之比为常数e(e=c/a(e>1),即为双曲线的离心率)的点的轨迹称为双曲线。定点叫双曲线的焦点,定直线叫双曲线的准线。双曲线准线的方程为x=±a²/c(焦点在x轴上)或y=±a²/c(焦点在y轴上)。(3)一平面截一圆锥面,当截面与圆锥面的母线不平行,且与圆锥面的两个圆锥都相交时,交线称为双曲线。以上内容参考:百度百科-双曲线的标准方程

高中数学有关于双曲线的公式

定义4:在平面直角坐标系中,二元二次方程f(x,y)=ax^2+bxy+cy^2+dx+ey+f=0满足以下条件时,其图像为双曲线.
  1.a、b、c不都是零.
  2.b^2 - 4ac > 0.
  3.a^2+b^2=c^2
  在高中的解析几何中,学到的是双曲线的中心在原点,图像关于x,y轴对称的情形.这时双曲线的方程退化为:x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1.
  上述的四个定义是等价的,并且根据建好的前后位置判断图像关于x,y轴对称.
2 标准方程编辑本段
  1,焦点在X轴上时为:
  x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1
  2,焦点在Y 轴上时为:
  y^2/a^2 - x^2/b^2 = 1
3 主要特点编辑本段
3.1 1、轨迹上一点的取值范围:
  │x│≥a(焦点在x轴上)或者│y│≥a(焦点在y轴上).
3.2 2、对称性:
  关于坐标轴和原点对称.
3.3 3、顶点:
  A(-a,0),A'(a,0).同时 AA'叫做双曲线的实轴且│AA'│=2a.
  B(0,-b),B'(0,b).同时 BB'叫做双曲线的虚轴且│BB'│=2b.
  F1(-c,0)F2(c,0).F1为双曲线的左焦点,F2为双曲线的右焦点且│F1F2│=2c
  对实轴、虚轴、焦点有:a^2+b^2=c^2
3.4 4、渐近线:
  焦点在x轴:y=±(b/a)x.
  焦点在y轴:y=±(a/b)x.圆锥曲线ρ=ep/1-ecosθ当e>1时,表示双曲线.其中p为焦点到准线距离,θ为弦与x轴夹角.
  令1-ecosθ=0可以求出θ,这个就是渐近线的倾角.θ=arccos(1/e)
  令θ=0,得出ρ=ep/(1-e),x=ρcosθ=ep/(1-e)
  令θ=PI,得出ρ=ep/(1+e),x=ρcosθ=-ep/(1+e)
  这两个x是双曲线定点的横坐标.
  求出它们的中点的横坐标(双曲线中心横坐标)
  x=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  (注意化简一下)
  直线ρcosθ=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  是双曲线一条对称轴,注意是不与曲线相交的对称轴.
  将这条直线顺时针旋转PI/2-arccos(1/e)角度后就得到渐近线方程,设旋转后的角度是θ’
  则θ’=θ-[PI/2-arccos(1/e)]
  则θ=θ’+[PI/2-arccos(1/e)]
  代入上式:
  ρcos{θ’+[PI/2-arccos(1/e)]}=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  即:ρsin[arccos(1/e)-θ’]=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  现在可以用θ取代式中的θ’了
  得到方程:ρsin[arccos(1/e)-θ]=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  现证明双曲线x^2/a^2-y^2/b^2=1 上的点在渐近线中  
  设M(x,y)是双曲线在第一象限的点,则
  y=(b/a)√(x^2-a^2) (x>a)
  因为x^2-a^20)
  而反比例函数的标准型是 xy = c (c ≠ 0)
  但是反比例函数图象确实是双曲线轨迹经过旋转得到的
  因为xy = c的对称轴是 y=x,y=-x 而X^2/a^2 - Y^2/b^2 = 1的对称轴是x轴,y轴
  所以应该旋转45度
  设旋转的角度为 a (a≠0,顺时针)
  (a为双曲线渐进线的倾斜角)
  则有
  X = xcosa + ysina
  Y = - xsina + ycosa
  取 a = π/4
  则
  X^2 - Y^2 = (xcos(π/4) + ysin(π/4))^2 -(xsin(π/4) - ycos(π/4))^2
  = (√2/2 x + √2/2 y)^2 -(√2/2 x - √2/2 y)^2
  = 4 (√2/2 x) (√2/2 y)
  = 2xy.
  而xy=c
  所以
  X^2/(2c) - Y^2/(2c) = 1 (c>0)
  Y^2/(-2c) - X^2/(-2c) = 1 (c1;
  在双曲线的线上称为双曲线上,则有x^2/a^2-y^2/b^2=1;
  在双曲线所夹的区域称为双曲线外,则有x^2/a^2-y^2/b^2


高中数学有关于双曲线的公式

定义4:在平面直角坐标系中,二元二次方程f(x,y)=ax^2+bxy+cy^2+dx+ey+f=0满足以下条件时,其图像为双曲线。
  1.a、b、c不都是零.
  2. b^2 - 4ac > 0.
  3.a^2+b^2=c^2
  在高中的解析几何中,学到的是双曲线的中心在原点,图像关于x,y轴对称的情形。这时双曲线的方程退化为:x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1.
  上述的四个定义是等价的,并且根据建好的前后位置判断图像关于x,y轴对称。
2 标准方程编辑本段
  1,焦点在X轴上时为:
  x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1
  2,焦点在Y 轴上时为:
  y^2/a^2 - x^2/b^2 = 1
3 主要特点编辑本段
3.1 1、轨迹上一点的取值范围:
  │x│≥a(焦点在x轴上)或者│y│≥a(焦点在y轴上)。
3.2 2、对称性:
  关于坐标轴和原点对称。
3.3 3、顶点:
  A(-a,0), A'(a,0)。同时 AA'叫做双曲线的实轴且│AA'│=2a.
  B(0,-b), B'(0,b)。同时 BB'叫做双曲线的虚轴且│BB'│=2b.
  F1(-c,0)F2(c,0).F1为双曲线的左焦点,F2为双曲线的右焦点且│F1F2│=2c
  对实轴、虚轴、焦点有:a^2+b^2=c^2
3.4 4、渐近线:
  焦点在x轴:y=±(b/a)x.
  焦点在y轴:y=±(a/b)x. 圆锥曲线ρ=ep/1-ecosθ当e>1时,表示双曲线。其中p为焦点到准线距离,θ为弦与x轴夹角。
  令1-ecosθ=0可以求出θ,这个就是渐近线的倾角。θ=arccos(1/e)
  令θ=0,得出ρ=ep/(1-e),x=ρcosθ=ep/(1-e)
  令θ=PI,得出ρ=ep/(1+e),x=ρcosθ=-ep/(1+e)
  这两个x是双曲线定点的横坐标。
  求出它们的中点的横坐标(双曲线中心横坐标)
  x=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  (注意化简一下)
  直线ρcosθ=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  是双曲线一条对称轴,注意是不与曲线相交的对称轴。
  将这条直线顺时针旋转PI/2-arccos(1/e)角度后就得到渐近线方程,设旋转后的角度是θ’
  则θ’=θ-[PI/2-arccos(1/e)]
  则θ=θ’+[PI/2-arccos(1/e)]
  代入上式:
  ρcos{θ’+[PI/2-arccos(1/e)]}=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  即:ρsin[arccos(1/e)-θ’]=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  现在可以用θ取代式中的θ’了
  得到方程:ρsin[arccos(1/e)-θ]=[(ep/1-e)+(-ep/1+e)]/2
  现证明双曲线x^2/a^2-y^2/b^2=1 上的点在渐近线中  
  设M(x,y)是双曲线在第一象限的点,则
  y=(b/a)√(x^2-a^2) (x>a)
  因为x^2-a^2<x^2,所以y=(b/a)√(x^2-a^2)<b/a√x^2=bx/a
  即y<bx/a
  所以,双曲线在第一象限内的点都在直线y=bx/a下方
  根据对称性第二、三、四象限亦如此
3.5 5、离心率:
  第一定义:e=c/a 且e∈(1,+∞).
  第二定义:双曲线上的一点P到定点F的距离│PF│ 与 点P到定直线(相应准线)的距离d 的比等于双曲线的离心率e.
  d点│PF│/d线(点P到定直线(相应准线)的距离)=e
3.6 6、双曲线焦半径公式
  (圆锥曲线上任意一点P(x,y)到焦点距离)
  左焦半径:r=│ex+a│ 
  右焦半径:r=│ex-a│
3.7 7、等轴双曲线
  一双曲线的实轴与虚轴长相等 即:2a=2b 且 e=√2
  这时渐近线方程为:y=±x(无论焦点在x轴还是y轴)
3.8 8、共轭双曲线
  双曲线S'的实轴是双曲线S的虚轴 且 双曲线S'的虚轴是双曲线S的实轴时,称双曲线S'与双曲线S为共轭双曲线。
  几何表达:S:(x^2/a^2)-(y^2/b^2)=1 S':(y^2/b^2)-(x^2/a^2)=1
  特点:(1)共渐近线 ;与渐近线平行得线和双曲线有且只有一个交点
  (2)焦距相等
  (3)两双曲线的离心率平方后的倒数相加等于1
3.9 9、准线:
  焦点在x轴上:x=±a^2/c
  焦点在y轴上:y=±a^2/c
3.10 10、通径长:
  (圆锥曲线中,过焦点并垂直于轴的弦)
  d=2b^2/a
  11、过焦点的弦长公式:
  d=2pe/(1-e^2cos^2θ)
3.11 12、弦长公式:
  d = √(1+k^2)|x1-x2| = √(1+k^2)(x1-x2)^2 = √(1+1/k^2)|y1-y2| = √(1+1/k^2)(y1-y2)^2 推导如下:
  由 直线的斜率公式:k = (y1 - y2) / (x1 - x2)
  得 y1 - y2 = k(x1 - x2) 或 x1 - x2 = (y1 - y2)/k
  分别代入两点间的距离公式:|AB| = √[(x1 - x2)^2; + (y1 - y2)^2; ]
  稍加整理即得:
  |AB| = |x1 - x2|√(1 + k^2;) 或 |AB| = |y1 - y2|√(1 + 1/k^2;)
  ·双曲线的标准公式与反比例函数  
  X^2/a^2 - Y^2/b^2 = 1(a>0,b>0)
  而反比例函数的标准型是 xy = c (c ≠ 0)
  但是反比例函数图象确实是双曲线轨迹经过旋转得到的
  因为xy = c的对称轴是 y=x,y=-x 而X^2/a^2 - Y^2/b^2 = 1的对称轴是x轴,y轴
  所以应该旋转45度
  设旋转的角度为 a (a≠0,顺时针)
  (a为双曲线渐进线的倾斜角)
  则有
  X = xcosa + ysina
  Y = - xsina + ycosa
  取 a = π/4
  则
  X^2 - Y^2 = (xcos(π/4) + ysin(π/4))^2 -(xsin(π/4) - ycos(π/4))^2
  = (√2/2 x + √2/2 y)^2 -(√2/2 x - √2/2 y)^2
  = 4 (√2/2 x) (√2/2 y)
  = 2xy.
  而xy=c
  所以
  X^2/(2c) - Y^2/(2c) = 1 (c>0)
  Y^2/(-2c) - X^2/(-2c) = 1 (c<0)
  由此证得,反比例函数其实就是双曲线的一种形式,.只不过是双曲线在平面直角坐标系内的另一种摆放形式.
3.12 13.双曲线内、上、外
  在双曲线的两侧的区域称为双曲线内,则有x^2/a^2-y^2/b^2>1;
  在双曲线的线上称为双曲线上,则有x^2/a^2-y^2/b^2=1;
  在双曲线所夹的区域称为双曲线外,则有x^2/a^2-y^2/b^2<1。


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