双曲线的虚轴长度为 2b ,其定义和性质如下:
几何定义
虚轴是双曲线与虚轴所在坐标轴(如y轴)的交点连线段。对于焦点在x轴上的双曲线,虚轴为垂直于x轴的线段,其两个端点为$(0, b)$和$(0, -b)$。
标准方程中的体现
在双曲线的标准方程$frac{x^2}{a^2} - frac{y^2}{b^2} = 1$中,令$x=0$,得到$y^2 = -b^2$,该方程无实数解。因此,虚轴通过点$(0, b)$和$(0, -b)$。
实轴与虚轴的长度
实轴长度为$2a$(焦点间距离的一半),虚轴长度为$2b$。
例如,双曲线$frac{x^2}{9} - frac{y^2}{16} = 1$中,$a=3$,$b=4$,实轴为$6$,虚轴为$8$。
渐近线的关系
双曲线的渐近线方程为$y = pm frac{b}{a}x$,虚轴与实轴的比值$frac{b}{a}$直接影响渐近线的斜率。
等轴双曲线 :当$a = b$时,双曲线为等轴双曲线,其渐近线互相垂直,方程为$y = pm x$。
共轭双曲线 :以原双曲线的虚轴为实轴、实轴为虚轴的双曲线称为共轭双曲线,它们有相同的渐近线且四个顶点在同一个圆上。
虚轴本身无实际几何长度(与实轴不同),但通过虚轴长度可辅助确定双曲线的形状和位置。
在实际应用中,虚轴常与实轴结合使用,例如计算离心率$e = frac{c}{a}$(其中$c^2 = a^2 + b^2$)。
综上,双曲线的虚轴长度为$2b$,是双曲线几何性质中用于描述开口宽度和渐近线的重要参数。