引入

把椭圆的”距离之和”改成”距离之差”,曲线会变成什么样?

为什么双曲线有两条分支,还有两条永远接近却不相交的直线?

为什么双曲线的离心率可以大于任意大的数,而椭圆不能超过 ?

双曲线是三种圆锥曲线中唯一有两支、有渐近线的曲线。它的标准方程与椭圆只差一个符号,但性质几乎处处相反。

正文

定义

平面内到两个定点 、 的距离之差的绝对值等于常数(小于 且大于 )的点的轨迹称为双曲线。

定义中的两个限制缺一不可:

条件违背后果
差的绝对值小于 $F_{1}F_{2}
常数大于 等于 时轨迹是线段的垂直平分线

标准方程

焦点在 轴上:

焦点在 轴上:

量关系
实半轴
虚半轴
半焦距
焦点 或

与椭圆相反,所以双曲线中 恒大于 ,离心率 恒大于 。

与椭圆的结构对比

项目椭圆双曲线
定义距离之和为 距离之差绝对值为
关系式
离心率范围
图形封闭曲线两条分支
渐近线无有两条
与坐标轴交点四个顶点两个顶点(实轴)

统一记忆:椭圆中 最大,所以 等于另外两者之和;双曲线中 最大,所以 等于另外两者之和。

渐近线

渐近线的来源:当 时,,故 。即曲线在远处趋近于这两条直线。

方程渐近线

记忆方法:把方程右边的 换成 ,即得渐近线方程。

离心率与形状

离心率形状
开口很窄,接近两条射线
增大开口变宽
开口接近

由 、 得 。所以离心率越大,渐近线斜率越大,开口越宽。

等轴双曲线

当 时,方程为 ,渐近线为 ,两条渐近线互相垂直,离心率 。

等轴双曲线可以写成 的形式(旋转 后),这是反比例函数图像的几何本质——反比例函数的图像是等轴双曲线。

焦点三角形

设 为双曲线上一点,,则

与椭圆的 相比, 跑到了分母。原因是双曲线用”差的绝对值”,余弦定理中的符号相反。

常见误区

错误说法问题
” 一定是实半轴”焦点的位置决定,需看标准方程
""那是椭圆
”双曲线与渐近线有交点”永不相交,只能无限接近
”离心率可以小于 “双曲线
“双曲线只有一支”两支,由差的绝对值决定

引出

为什么反比例函数的图像是双曲线?旋转在这里起了什么作用?

当离心率恰好等于 时,曲线会变成什么?

双曲线的参数方程与双曲函数有什么关系?