高中数学第8章圆锥曲线方程（第11课时）双曲线的简单几何性质(2)

高中数学第8章圆锥曲线方程（第11课时）双曲线的简单几何性质(2)

课 题：8．4双曲线的简单几何性质 （二） ‎ 教学目的：‎ ‎1．使学生掌握双曲线的范围、对称性、顶点、渐近线、离心率等几何性质 ‎2．掌握等轴双曲线，共轭双曲线等概念 ‎3．并使学生能利用上述知识进行相关的论证、计算、作双曲线的草图以及解决简单的实际问题 ‎4．通过教学使同学们运用坐标法解决问题的能力得到进一步巩固和提高，“应用数学”的意识等到进一步锻炼的培养 ‎ 教学重点：双曲线的渐近线、离心率 教学难点：渐近线几何意义的证明，离心率与双曲线形状的关系 ‎ 授课类型：新授课 ‎ 课时安排：1课时 ‎ 教 具：多媒体、实物投影仪 ‎ 教学过程：‎ 一、复习引入： ‎ ‎1．范围、对称性 ‎ 由标准方程，从横的方向来看，直线x=-a,x=a之间没有图象，从纵的方向来看，随着x的增大，y的绝对值也无限增大，所以曲线在纵方向上可无限伸展，不像椭圆那样是封闭曲线 双曲线不封闭，但仍称其对称中心为双曲线的中心 ‎ ‎2．顶点 顶点：‎ 特殊点：‎ 实轴：长为2a, a叫做半实轴长 虚轴：长为2b，b叫做虚半轴长 双曲线只有两个顶点，而椭圆则有四个顶点，这是两者的又一差异 ‎3．渐近线 过双曲线的两顶点，作Y轴的平行线，经过作X轴的平行线，四条直线围成一个矩形 ‎ 矩形的两条对角线所在直线方程是（），这两条直线就是双曲线的渐近线 ‎ ‎4．等轴双曲线 定义：实轴和虚轴等长的双曲线叫做等轴双曲线，这样的双曲线叫做等轴双曲线 ‎ 等轴双曲线的性质：（1）渐近线方程为：；（2）渐近线互相垂直；（3）离心率 ‎ 等轴双曲线可以设为：，当时交点在x轴，当时焦点在y轴上 ‎5．共渐近线的双曲线系 如果已知一双曲线的渐近线方程为，那么此双曲线方程就一定是：或写成 ‎ ‎6．双曲线的草图 具体做法是：画出双曲线的渐近线，先确定双曲线的顶点及第一象限内任意一点的位置，然后过这两点并根据双曲线在第一象限从渐近线下方逐渐接近渐近线的特点画出双曲线的一部分，最后利用双曲线的对称性画出完整的双曲线 二、讲解新课：‎ ‎7．离心率 概念：双曲线的焦距与实轴长的比，叫做双曲线的离心率 范围：‎ 双曲线形状与e的关系：‎ ‎，‎ 因此e越大，即渐近线的斜率的绝对值就大，这是双曲线的形状就从扁狭逐渐变得开阔。由此可知，双曲线的离心率越大，它的开口就越阔 ‎ ‎ (1)双曲线的形状张口随着渐近线的位置变化而变化；‎ ‎(2)渐近线的位置(倾斜)情况又受到其斜率制约 利用计算机动画先演示出“e的大小”与“开口的阔窄”‎ 的关系，能让学生对此变化规律先形成直观理解；然后再用代数方法边板书边推导，这样就可化难为易，使学生对此规律有更深刻清晰的理解 这样做将有助于实在本节的这个难点 ‎ ‎8．离心率相同的双曲线 ‎ (1)计算双曲线的离心率；‎ ‎(2)离心离为的双曲线一定是吗？举例说明 如果存在很多的话，它们能否用一个特有的形式表示呢？‎ ‎ (3)离心率为的双曲线有多少条？‎ 分析：的关系式，并从中发现只要实现半轴和虚半轴各与a=2,b=3有相同的比k：1(k>0)的双曲线，其离心率e都是 ‎9．共轭双曲线：以已知双曲线的实轴为虚轴，虚轴为实轴，这样得到的双曲线称为原双曲线的共轭双曲线 如与 注意的区别：三量a,b,c中a,b不同（互换）c相同 通过分析曲线发现二者其具有相同的渐近线 此即为共轭之意 1） 性质：共用一对渐近线 双曲线和它的共轭双曲线的焦点在同一圆上 2） 确定双曲线的共轭双曲线的方法：将1变为-1 ‎ 3） 共用同一对渐近线的双曲线的方程具有什么样的特征：可设为，当时交点在x轴，当时焦点在y轴上 ‎ 三、讲解范例：‎ 例1求双曲线的实半轴长和虚半轴长、焦点坐标、离心率、渐近线方程．‎ 解：把方程化为标准方程 由此可知，实半轴长a＝4，虚半轴长b＝3．‎ 焦点的坐标是(0，－5)，(0，5)．‎ 离心率 渐近线方程为，即 ‎ 例2　 双曲线型自然通风塔的外形，是双曲线的一部分绕其虚轴旋转所成的曲面，它的最小半径为12 m，上口半径为13 m，下口半径为25 m，高55m．选择适当的坐标系，求出此双曲线的方程(精确到1m)．‎ ‎ ‎ 分析：本题建立合适的坐标系是关键。注意到通风塔有三个特殊的截口圆：上口、下口、最小的一个截口。显然，最小截口圆的圆心是双曲线的中心，直径是双曲线的实轴，所以以最小截口直径所在直线为X轴，圆心为原点建立坐标系，则双曲线的方程具有最简单的形式。‎ 解：如图所示，建立直角坐标系xOy，使小圆的直径AA′在x轴上，圆心与原点重合．这时，上、下口的直径CC′、BB′平行于x轴，且|CC′|=13×2(m)，|BB′|=25×2(m)．‎ 设双曲线的方程为 令点C的坐标为(13，y)，则点B的坐标为(25，y－55)．因为点B、C在双曲线上，所以 ‎ ① 且 ②‎ 解方程组，得 ‎ ‎ （负值舍去）‎ 代入方程①，得 化简得 ‎19b2＋275b－18150＝0　　　 ③‎ 解方程③(使用计算器计算)，得 b≈25(m)．‎ 所以所求双曲线方程为 ‎ 点评： 这是一个有实际意义的题目．解这类题目时，首先要解决以下两个问题：(1)选择适当的坐标系；(2)将实际问题中的条件借助坐标系用数学语言表达出来．‎ 四、课堂练习：‎ ‎1.方程mx2＋ny2＋mn=0(m

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