學完之後,你能解釋
- 由焦距差連結c²=a²+b²。
- 辨認兩種方向的分支、頂點及漸近線。
- 分類焦距差邊界情況及單交點直線。
距離差絕對值定兩支,符號選一支
直線可因二次項相消而只與雙曲線交於一點,因此單交點不能單獨證明相切。
非退化雙曲線要求0<2a<2c;絕對差給兩支,指定符號則分辨哪一焦點較遠。
x2/a2−y2/b2=1,c2=a2+b2,y=±(b/a)x 重排方程,比較大坐標的主導部分。
y2=(b2/a2)x2−b2 主導比率趨近±b/a,但直接代入漸近線會得0=1。
x2/a2−(bx/a)2/b2=0
成立條件
- 所示標準方程要求a、b均為正。
- 代入直線後,須檢查多項式的實際次數。
反例:直線y=x+1只在(−1,0)與x²−y²=1相交,但該處切線是x=−1。
預測 → 操作 → 解釋 → 遷移
先留下預測,再探索關係。
課節思考:預測把漸近線平行移動會有零、一還是兩個交點。
模型實驗:先預測調整下列參數會改變哪個結果,再以顯示的數值檢查,並與課節問題比較。
圖像的數值資料,可列印| 量 | 數值 |
|---|
| slope / 斜率 | 0.5 |
| offset / 截距 | 1 |
| intersection count / 交點數 | 1 |
| P | -2, 0 |
解釋:非零截距時,精確相消留下線性方程;零截距時留下矛盾。
遷移:解釋截距趨近零時交點為何離開視窗。
試一試,把思路寫下來。
每次只看一個提示。訂正時記錄想法如何改變,不只抄下答案。
例題 1–3:先讀完整示範;由已完成的首步接續推理;再獨立選方法,完成後才展開解答。其餘練習可於課後繼續。
求頂點、焦點及漸近線。
x2/9−y2/16=1 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
正項決定實軸方向。
提示 2+
雙曲線的c²為平方和。
完整解答+
讀出a=3、b=4、c=5。
c2=9+16=25 把頂點、焦點置於x軸,再令齊次二次式為零。
V=(±3,0), F=(±5,0), y=±4x/3
頂點(±3,0)、焦點(±5,0)、漸近線y=±4x/3。
檢查與易錯點:漸近線經中心,不是焦點。
推理清單・自評/教師評核
- 頂點(±3,0)、焦點(±5,0)、漸近線y=±4x/3。
- 漸近線經中心,不是焦點。
先思考,待同學準備好再展開提示。
焦點為(±5,0),焦距差的絕對值為6,求方程。
已提供首步,請接續推理:用a=3、c=5。
b2=25−9=16 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
常數為2a。
提示 2+
還原b²=c²−a²。
完整解答+
用a=3、c=5。
b2=25−9=16 距離差取絕對值,故保留兩支。
x2/9−y2/16=1
x²/9−y²/16=1。
檢查與易錯點:有符號距離差會只選一支。
推理清單・自評/教師評核
- x²/9−y²/16=1。
- 有符號距離差會只選一支。
先思考,待同學準備好再展開提示。
直線y=x+1與x²−y²=1只有一個交點。它是切線嗎?證明。
考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
代入後可能降次。
提示 2+
比較交點的真正切線斜率。
完整解答+
二次項抵消,只剩一根。
x2−(x+1)2=1⇒x=−1,y=0 (−1,0)的切線垂直,而y=x+1並非垂直線。
不是切線;它平行於一條漸近線。
檢查與易錯點:消元方程降為一次時,一個交點不代表相切。
推理清單・自評/教師評核
- 不是切線;它平行於一條漸近線。
- 消元方程降為一次時,一個交點不代表相切。
先思考,待同學準備好再展開提示。
求中心至焦點距離c。
x2/16−y2/9=1 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
相加平方參數。
提示 2+
取正平方根。
完整解答+
用c²=a²+b²。
c2=16+9=25 轉成距離。
c=5。
檢查與易錯點:相減會誤用橢圓關係。
先思考,待同學準備好再展開提示。
求離心率。
x2/9−y2/16=1 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
焦距為5。
提示 2+
除以實半軸3。
完整解答+
求c/a。
e=9+16/3 化簡。
e=5/3。
檢查與易錯點:雙曲線e>1,因此3/5不正確。
先思考,待同學準備好再展開提示。
求頂點及漸近線。
y2/4−x2/9=1 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
正項在垂直方向。
提示 2+
求漸近線時令二次差為零。
完整解答+
頂點的x=0。
V=(0,±2) 解齊次方程。
y2/4=x2/9⇒y=±2x/3
頂點(0,±2);漸近線y=±2x/3。
檢查與易錯點:不可只因字母改變便任意倒轉斜率比。
推理清單・自評/教師評核
- 頂點(0,±2);漸近線y=±2x/3。
- 不可只因字母改變便任意倒轉斜率比。
先思考,待同學準備好再展開提示。
逐步建立思路
提示 1+
把負項移到另一邊。
提示 2+
保留精確分數。
完整解答+
代入x=5。
y2/16=25/9−1=16/9 乘16。
y2=256/9
y²=256/9。
檢查與易錯點:有兩個y值;兩者均仍在x>0分支。
先思考,待同學準備好再展開提示。
描述雙曲線上可取的x坐標。
x2/9−y2/16=1 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
y²項非負。
提示 2+
平方不等式的解須寫成聯集。
完整解答+
整理並限制x²。
x2/9=1+y2/16≥1 所得兩射線中的每個x均給實數y。
x≤−3 or x≥3
(−∞,−3]∪[3,∞)。
檢查與易錯點:−3≤x≤3描述的是被排除的中央區域。
推理清單・自評/教師評核
- (−∞,−3]∪[3,∞)。
- −3≤x≤3描述的是被排除的中央區域。
先思考,待同學準備好再展開提示。
證明y=4x/3上沒有任何有限點位於此雙曲線。
x2/9−y2/16=1 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
精確代入直線。
提示 2+
左邊變為常數。
完整解答+
兩平方項相等。
x2/9−(4x/3)2/16=0 方程將要求0=1。
沒有有限交點。
檢查與易錯點:漸近線在無窮遠被趨近,不屬曲線本身。
推理清單・自評/教師評核
- 沒有有限交點。
- 漸近線在無窮遠被趨近,不屬曲線本身。
先思考,待同學準備好再展開提示。
逐步建立思路
提示 1+
斜率為b/a及−b/a。
提示 2+
斜率乘積為−1。
完整解答+
使用垂直斜率條件。
−b2/9=−1 取正參數。
b=3。
檢查與易錯點:負根不能代表正半軸參數。
先思考,待同學準備好再展開提示。
哪一支滿足PF₁−PF₂=6?
F1=(−5,0),F2=(5,0), x2/9−y2/16=1 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
檢查右頂點。
提示 2+
有符號差在每一支為常數。
完整解答+
(3,0)到兩焦點距離為8及2。
PF1−PF2=6 右支到左焦點較遠。
右支,x≥3。
檢查與易錯點:只有絕對值方程會包含兩支。
推理清單・自評/教師評核
先思考,待同學準備好再展開提示。
以原點為中心的水平雙曲線,漸近線y=±2x,且過(√2,2),求方程。
考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
斜率給b=2a。
提示 2+
已知點決定剩下的大小。
完整解答+
把b²=4a²代入點的方程。
2/a2−4/(4a2)=1 還原兩參數。
a2=1, b2=4
x²−y²/4=1。
檢查與易錯點:漸近線決定形狀,但不決定大小;還需要一點。
推理清單・自評/教師評核
- x²−y²/4=1。
- 漸近線決定形狀,但不決定大小;還需要一點。
先思考,待同學準備好再展開提示。
兩焦點相距10。當距離差絕對值d分別為0、6、10、12時,分類軌跡。
F1=(−5,0), F2=(5,0) 考點與先備課節
範圍:JM01 / JM02
逐步建立思路
提示 1+
反三角不等式給d≤10。
提示 2+
幾何分析兩個邊界。
完整解答+
零差給垂直平分線;中間正差給雙曲線。
d=0:x=0; d=6:x2/9−y2/16=1 最大差出現在焦點外側射線;更大的差不可能。
d=10:y=0,∣x∣≥5; d=12:∅
依次為直線、非退化雙曲線、兩外側射線、空集。
檢查與易錯點:非退化雙曲線的定義常數須滿足0<d<10。
推理清單・自評/教師評核
- 依次為直線、非退化雙曲線、兩外側射線、空集。
- 非退化雙曲線的定義常數須滿足0<d<10。
先思考,待同學準備好再展開提示。