Chuyên đề Toán 10 Bài 2 (Chân trời sáng tạo): Hypebol

Với giải bài tập Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Chuyên đề học tập Toán 10 CTST Bài 2.

1 6,392 07/11/2022
Tải về


Giải bài tập Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol

Giải bài tập trang 50, 51 Chuyên đề Toán 10 Bài 2

Khám phá 1 trang 50 Chuyên đề Toán 10: Cho hypebol (H) với phương trình chính tắc x2a2y2b2=1 và điểm M(x0; y0) nằm trên (H). Các điểm M1(–x0; y0), M2(x0; –y0), M3(–x0; –y0) có thuộc (H) không?

Lời giải:

Nếu điểm M(x0; y0) thuộc (H) thì ta có: x02a2y02b2=1.

Ta có:

x02a2y02b2=x02a2y02b2=x02a2y02b2=x02a2y02b2=1

 nên các điểm có toạ độ M1(–x0; y0), M2(x0; –y0), M3(–x0; –y0) cũng thuộc (H).

Thực hành 1 trang 51 Chuyên đề Toán 10: Viết phương trình chính tắc của hypebol có kích thước của hình chữ nhật cơ sở là 8 và 6. Xác định đỉnh, tiêu điểm, tiêu cự, độ dài trục của hypebol này.

Lời giải:

Gọi phương trình chính tắc của hypebol đã cho là x2a2y2b2=1 (a > 0, b > 0).

Hypebol kích thước của hình chữ nhật cơ sở là 8 và 6, suy ra 2a = 8, 2b = 6, suy ra a = 4 và b = 3.

Vậy phương trình chính tắc của hypebol đã cho là x216y29=1.

Có c2 = a2 + b2 = 42 + 32 = 25, suy ra c = 5.

Toạ độ các đỉnh của hypebol là A1(–4; 0) và A2(4; 0).

Toạ độ các tiêu điểm của hypebol là F1(–5; 0) và F2(5; 0).

Tiêu cự của hypebol là 2c = 10.

Độ dài trục thực là 2a = 8, độ dài trục ảo là 2b = 6.

Vận dụng 1 trang 51 Chuyên đề Toán 10: Khi bay với vận tốc siêu thanh (tốc độ chuyển động lớn hơn tốc độ âm thanh trong cùng môi trường), một máy bay tạo ra một vùng nhiễu động trên mặt đất dọc theo một nhánh của hypebol (H) (Hình 4). Phần nghe rõ nhất tiếng ồn của vùng nói trên được gọi là thảm nhiễu động. Bề rộng của thảm này gấp khoảng 5 lần cao độ của máy bay. Tính cao độ của máy bay, biết bề rộng của thảm nhiễu động được đo cách phía sau máy bay một khoảng là 40 mile (mile (dặm) là đơn vị đo khoảng cách, 1 mile ≈ 1,6 km ) và (H) có phương trình: x2400y2100=1.

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Lời giải:

Khi x = 40 thì 

402400y2100=1y2100=3y2=300y=103y=103

 Bề rộng của thảm nhiễu là 203 (mile)

 Cao độ của máy bay là 2035=43 ≈ 6,93 (mlie)

Vậy cao độ của máy bay là khoảng 6,93 dặm.

Giải bài tập trang 52, 53 Chuyên đề Toán 10 Bài 2

Khám phá 2 trang 52 Chuyên đề Toán 10:

Cho điểm M(x; y) nằm trên hypebol (H):x2a2y2b2=1.

a) Chứng minh rằng F1M2 – F2M2 = 4cx.

b) Giả sử điểm M(x; y) thuộc nhánh đi qua A1(–a; 0) (Hình 5a). Sử dụng kết quả đã chứng minh được ở câu a) kết hợp với tính chất MF2 – MF1 = 2a đã biết để chứng minh MF2+MF1=2cxa. Từ đó, chứng minh các công thức: MF1=acax; MF2=acax.

c) Giả sử điểm M(x; y) thuộc nhánh đi qua A2(a; 0) (Hình 5 b). Sử dụng kết quả đã chứng minh được ở câu a) kết hợp với tính chất MF1 – MF2 = 2a đã biết để chứng minh MF2+MF1=2cxa. Từ đó, chứng minh các công thức: MF1=a+cax; MF2=a+cax.

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Lời giải:

a) F1M2 = [x – (– c)]2 + (y – 0)2 = (x + c)2 + y2 = x2 + 2cx + c2 + y2;

F2M2 = (x – c)2 + (y – 0)2 = x2 – 2cx + c2 + y2.

F1M2F2M2 = (x2 + 2cx + c2 + y2) – (x2 – 2cx + c2 + y2) = 4cx.

b) Ta có: MF12 – MF22 = 4cx  (MF1 + MF2)(MF1 – MF2) = 4cx  (MF1 + MF2)(–2a) = 4cx

 MF1 + MF2 = 4cx2a = –2cax. Khi đó:

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

c) Ta có:

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Khi đó:

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Thực hành 2 trang 53 Chuyên đề Toán 10:

Tính độ dài hai bán kính qua tiêu của điểm M(x; y) trên hypebol (H):x264y236=1.

Lời giải:

Có a2 = 64, b2 = 36, suy ra a = 8, b = 6, c = a2+b2=64+36=100=10.

Độ dài hai bán kính qua tiêu của điểm M(x; y) là:

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Vận dụng 2 trang 53 Chuyên đề Toán 10:

Tính độ dài hai bán kính qua tiêu của đỉnh A2(a; 0) trên hypebol (H): x2a2y2b2=1.

Lời giải:

Độ dài hai bán kính qua tiêu của đỉnh A2(a; 0) là:

A2F1 = a+cax=a+caa=a+c=a+c (vì a + c > 0 );

A2F2 = acax=acaa=ac=ca (vì a – c < 0).

Khám phá 3 trang 53 Chuyên đề Toán 10: Cho hypebol (H):x2a2y2b2=1. Chứng tỏ rằng ca>1.

Lời giải:

ca=a2+b2a=a2+b2a2=1+b2a2>1=1.

Thực hành 3 trang 53 Chuyên đề Toán 10: Tìm tâm sai của các hypebol sau:

a) H1:x24y21=1;

b) H2:x29y225=1;

c) H3:x23y23=1.

Lời giải:

a) Có a2 = 4, b2 = 1, suy ra a = 2, b = 1, c = a2+b2=4+1=5

 tâm sai của hypebol là e = ca=52.

b) Có a2 = 9, b2 = 25, suy ra a = 3, b = 5, c = a2+b2=9+25=31

 tâm sai của hypebol là e = ca=313.

c) Có a2 = 3, b2 = 3, suy ra 

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

 tâm sai của hypebol là e = ca=63=2.

Vận dụng 3 trang 53 Chuyên đề Toán 10:

Cho hypebol (H) có tâm sai bằng 2. Chứng minh trục thực và trục ảo của (H) có độ dài bằng nhau.

Lời giải:

Giả sử hypebol (H) có phương trình chính tắc là x2a2y2b2=1 (a > 0, b > 0).

Hypebol (H) có tâm sai bằng 2ca=2

a2+b2a=2a2+b2a2=2a2+b2=2a2a2=b2a=b2a=2b.

Vậy trục thực và trục ảo của (H) có độ dài bằng nhau.

Vận dụng 4 trang 53 Chuyên đề Toán 10: Một vật thể có quỹ đạo là một nhánh của hypebol (H), nhận tâm Mặt Trời làm tiêu điểm (Hình 6). Cho biết tâm sai của (H) bằng 1,2 và khoảng cách gần nhất giữa vật thể và tâm Mặt Trời là 2 . 108 km.

a) Lập phương trình chính tắc của (H).

b) Lập công thức tính bán kính qua tiêu của vị trí M(x; y) của vật thể trong mặt phẳng toạ độ.

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Lời giải:

a) Chọn hệ trục toạ độ sao cho tiêu điểm F2 của (H) trùng với tâm Mặt Trời, trục Ox đi qua đỉnh và tiêu điểm này của (H), đơn vị trên các trục là km.

Gọi phương trình chính tắc của (H) là x2a2y2b2=1 (a > 0, b > 0).

Gọi toạ độ của vật thể là M(x; y).

Áp dụng công thức bán kính qua tiêu, ta có: khoảng cách giữa vật thể và tâm Mặt Trời là MF2 = acax=aex = ex – a ≥ ea – a (vì vật thể nằm ở nhánh bên phải trục Ox nên x ≥ a).

Như vậy khoảng cách gần nhất giữa vật thể và tâm Mặt Trời là ea – a

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Vậy phương trình chính tắc của (H) là x21018y20,44.1018=1.

b) Bán kính qua tiêu của vị trí M(x; y) của vật thể trong mặt phẳng toạ độ là:

MF2 = acax=aex = |109 – 1,2x| (km).

Giải bài tập trang 54, 55 Chuyên đề Toán 10 Bài 2

Khám phá 4 trang 54 Chuyên đề Toán 10: Cho điểm M(x; y) trên hypebol (H):x2a2y2b2=1 và hai đường thẳng Δ1:x+ae=0; Δ2:xae=0 (Hình 7).

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Gọi d(M; Δ1), d(M; Δ2) lần lượt là khoảng cách từ M đến các đường thẳng Δ1, Δ2.

Ta có:

MF1dM;Δ1=|a+ex|x+ae=|a+ex||a+ex|e=e.

Dựa theo cách tính trên, tính MF2dM;Δ2.

Lời giải:

Ta viết lại phương trình đường thẳng Δ2 ở dạng: x+0yae=0. Với mỗi điểm M(x; y) thuộc hypebol, ta có:

dM,Δ2=x+0yae12+02=xae.

suy ra

MF2dM,Δ2=aexxae=aexxeae=e.

Thực hành 4 trang 55 Chuyên đề Toán 10:

Tìm toạ độ hai tiêu điểm và viết phương trình hai đường chuẩn tương ứng của các hypebol sau:

a) H1:x24y21=1

b) H2:x236y264=1

c) H3:x29y29=1.

Lời giải:

a) Có a2 = 4, b2 = 1, suy ra c = a2+b2=4+1=5

 Hai tiêu điểm của hypebol là F15;0 F25;0

Phương trình đường chuẩn ứng với tiêu điểm F1

 Δ1:x+ae=0x+a2c=0x+45=0.

Phương trình đường chuẩn ứng với tiêu điểm F2

Δ1:xae=0xa2c=0x45=0.

b) Có a2 = 36, b2 = 64, suy ra c = a2+b2=36+64=10

 Hai tiêu điểm của hypebol là F110;0 F210;0

Phương trình đường chuẩn ứng với tiêu điểm F1

Δ1:x+ae=0x+a2c=0x+3610=0x+185=0.

Phương trình đường chuẩn ứng với tiêu điểm F2

Δ1:xae=0xa2c=0x3610=0x185=0.

c) Có a2 = 9, b2 = 9, suy ra c = a2+b2=9+9=32

 Hai tiêu điểm của hypebol là F132;0 F232;0

Phương trình đường chuẩn ứng với tiêu điểm F1

Δ1:x+ae=0x+a2c=0x+932=0x+32=0.

Phương trình đường chuẩn ứng với tiêu điểm F2

Δ1:xae=0xa2c=0x932=0x32=0.

Vận dụng 5 trang 55 Chuyên đề Toán 10:

Lập phương trình chính tắc của hypebol có tiêu cự bằng 26 và khoảng cách giữa hai đường chuẩn bằng 28813.

Lời giải:

Gọi phương trình chính tắc của hypebol đã cho là x2a2y2b2=1 (a > 0, b > 0).

+) Hypebol có tiêu cự bằng 26, suy ra 2c = 26, suy ra c = 13.

+) Khoảng cách giữa hai đường chuẩn bằng 28813, suy ra 2ae=28813

ae=14413a2c=14413a213=14413a2=144b2=c2a2=132144=25.

Vậy phương trình chính tắc của hypebol đã cho là x2144y225=1.

Bài 1 trang 55 Chuyên đề Toán 10:

Cho hypebol (H):x2144y225=1.

a) Tìm tâm sai và độ dài hai bán kính qua tiêu của điểm M13;2512 trên H.

b) Tìm tọa độ hai tiêu điểm và viết phương trình hai đường chuẩn tương ứng.

c) Tìm điểm N(x; y)  (H) sao cho NF1 = 2NF2 với F1, F2 là hai tiêu điểm của (H).

Lời giải:

a) Có a2 = 144, b2 = 25  a = 12, b = 5, c=a2+b2=13.

Tâm sau của (H) là e = ca=1312.

Độ dài hai bán kính qua tiêu của điểm M13;2512 là:

MF1 = a+cax=12+1312.13=31312;

 MF2 = acax=121312.13=2512.

b) Hai tiêu điểm của hypebol là F1(–13; 0) và F2(13; 0).

Phương trình đường chuẩn ứng với tiêu điểm F1

Δ1:x+ae=0x+a2c=0x+14413=0.

Phương trình đường chuẩn ứng với tiêu điểm F2

Δ1:xae=0xa2c=0x14413=0.

c) 

Chuyên đề Toán 10 Bài 2: Hypebol - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

+) x = 4813 loại vì 0 < x < a.

+) x = 43213 thì:

432132144y225=1y2=32400169y=18013y=18013.

Vậy có hai điểm N thoả mãn đề bài là N143213;18013 và N243213;-18013

Bài 2 trang 55 Chuyên đề Toán 10: Lập phương trình chính tắc của hypebol có tiêu cự bằng 20 và khoảng cách giữa hai đường chuẩn bằng 365.

Lời giải:

Gọi phương trình chính tắc của hypebol đã cho là x2a2y2b2=1 (a > 0, b > 0).

+) Hypebol có tiêu cự bằng 26, suy ra 2c = 20, suy ra c = 10.

+) Khoảng cách giữa hai đường chuẩn bằng 365, suy ra 2ae=365

ae=185a2c=185a210=185a2=36b2=c2a2=10236=64.

Vậy phương trình chính tắc của hypebol đã cho là x236y264=1.

Bài 3 trang 55 Chuyên đề Toán 10: Cho đường tròn (C) tâm F1, bán kính r và một điểm F2 thoả mãn F1F2 = 4r.

a) Chứng tỏ rằng tâm của các đường tròn đi qua F2 và tiếp xúc với (C) nằm trên một đường hypebol (H).

b) Viết phương trình chính tắc và tìm tâm sai của (H).

Lời giải:

a) Gọi (C'; r') là đường tròn đi qua F2 và tiếp xúc với (C);

I(x; y) là tâm của đường tròn đi qua F2 và tiếp xúc với (C).

Vì F2 nằm ngoài (C) nên (C') tiếp xúc ngoài với (C) hoặc (C') tiếp xúc trong với (C) và (C) nằm trong (C').

+) Nếu (C') tiếp xúc ngoài với (C) thì r' + r = IF1  IF2 + r = IF1  IF1 – IF2 = r

+) Nếu (C') tiếp xúc trong với (C) và (C) nằm trong (C') thì r' – r = IF1  IF2 – r = IF1

 IF2 – IF1 = r.

Vậy ta luôn có |IF2 – IF1| = r trong cả hai trường hợp

 I nằm trên hypebol có hai tiêu điểm là F1, F2 và độ dài trục thực là r.

b) Chọn hệ trục toạ độ sao cho gốc toạ độ trùng với trung điểm của F1F2 và F1, F2 đều nằm trên trục Ox.

Giả sử phương trình chính tắc của hypebol này là x2a2y2b2=1 (a > 0, b > 0).

Khi đó ta có 2a = r, suy ra a = r2

F1F2 = 4r, suy ra c = 2r, suy ra b2=c2a2=2r2r22=15r24.

Vậy phương trình chính tắc của hypebol này là x2r24y215r24=1.

Bài 4 trang 55 Chuyên đề Toán 10: Trong hoạt động mở đầu bài học, cho biết khoảng cách giữa hai trạm vô tuyến là 600 km, vận tốc sóng vô tuyến là 300000 km/s và thời gian con tàu nhận được tín hiệu từ hai trạm trên bờ biển luôn cách nhau 0,0012 s (hai trạm vô tuyến phát các tín hiệu cùng một thời điểm). Viết phương trình chính tắc của quỹ đạo hypebol (H) của con tàu.

Lời giải:

Chọn hệ trục toạ độ sao cho gốc toạ độ O trùng với tiêu điểm của F1F2, đơn vị trên các trục là km.

Giả sử phương trình chính tắc của (H) là x2a2y2b2=1 (a > 0, b > 0).

Gọi t1 là thời gian con tàu nhận được tín hiệu từ trạm F1; t2 là thời gian con tàu nhận được tín hiệu từ trạm F2, v là vận tốc sóng vô tuyến.

Theo đề bài ta có: |t1 – t2| = 0,0012

|vt1 – vt2| = 0,0012v = 0,0012 . 300000 = 360 (km)

|MF1 – MF2| = 360 với mọi vị trí của M

 2a = 360  a = 180.

Có khoảng cách giữa hai trạm vô tuyến là 600 km  2c = 600  c = 300

b2=c2a2=30021802=57600.

Vậy phương trình chính tắc của (H) là x232400y257600=1.

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài tập cuối chuyên đề 2

Bài 1: Elip

Bài 3: Parabol

Bài 4: Tính chất chung của ba đường conic

Bài tập cuối chuyên đề 3

1 6,392 07/11/2022
Tải về


Xem thêm các chương trình khác: