雙曲線的标準方程

雙曲線的标準方程

方程式
雙曲線(Hyperbola)是指與平面上到兩個定點的距離之差的絕對值為定值的點的軌迹,也可以定義為到定點與定直線的距離之比是一個大于1的常數的點之軌迹。[1]雙曲線是圓錐曲線的一種,即圓錐面與平行于中軸的平面的交截線。它還可以定義為與兩個固定的點(稱為焦點)的距離差是常數的點的軌迹。焦點位于貫軸上,它們的中間點稱為中心。
  • 中文名:雙曲線的标準方程
  • 外文名:Standard hyperbolic equations
  • 别名:
  • 表達式:
  • 提出者:
  • 适用領域:航天、數學、工程
  • 應用學科:數學
  • 标準方程1:x^2/a^2-y^2/b^2=1(a、b>0)
  • 标準方程2:y^2/a^2-x^2/b^2=1(a、b>0)

定義

設雙曲線的焦距為2c,雙曲線上任意一點到焦點F1,F2的距離的差的絕對值等于常數2a(c>a>0)

以F1,F2所在直線為x軸,線段F1F2的垂直平分線為y軸,建立直角坐标系xOy,則F1,F2的坐标分别為(-c,0),(c,0)

設M(x,y)為雙曲線上任意一點,根據雙曲線定義知

|MF1-MF2|=2a

即||=2a

化簡得

因為

所以令(b>0)得:

兩邊除以(a>0,b>0即焦點在x軸上)

類似可以得到焦點為F1(0,-c),F2(0,c)的雙曲線的方程(a>0,b>0即焦點在y軸上)

以上兩種方程都叫做雙曲線的标準方程。

方程推導

橢圓和雙曲線标準方程的推導方法大緻有兩種:一種是教材上移項平方的方法,另一種是資料上常見的構造對偶式的方法.這兩種方法的運算量都比較大,尤其前一種方法需要兩次移項平方.最近,筆者在進行橢圓的教學時,又發現了一種運算量較小的辦法,即根據圓和橢圓的方程都具備“二元二次”的特征,可通過構造圓的方程能簡化橢圓标準方程的推導過程,而該方法也同樣适用于雙曲線标準方程的推導。

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