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高中数学有关于双曲线的公式

2019-04-14

高中数学有关于双曲线的公式
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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
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
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