内容正文:
第七节 抛物线
课标解读
1.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程.
2.了解抛物线的简单几何性质(范围、对称性、顶点、离心率).
3.了解抛物线的简单应用.
4.理解数形结合思想.
[对应学生用书P194]
1.抛物线的定义
我们把平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的焦点,直线l叫做抛物线的准线.
若抛物线定义中定点F在定直线l上时,动点的轨迹是过点F且与l垂直的直线.
2.抛物线的标准方程和几何性质
标准
方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
焦点
F(,0)
F(-,0)
F(0,)
F(0,-)
离心率
e=1
准线方程
x=-
x=
y=-
y=
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
开口方向
向右
向左
向上
向下
(1)焦点在x轴上时,方程的右端为±2px,左端为y2;焦点在y轴上时,方程的右端为±2py,左端为x2;
(2)焦点到顶点以及顶点到准线的距离均为.
1.判断正误
(1)平面内与一个定点F和一条定直线l的距离相等的点的轨迹一定是抛物线.( × )
(2)抛物线y2=4x的焦点到准线的距离是4.( × )
(3)抛物线既是中心对称图形,又是轴对称图形.( × )
(4)方程y=ax2(a≠0)表示的曲线是焦点在x轴上的抛物线,且其焦点坐标是(,0),准线方程是x=-.( × )
2.(多选)(人教A版选择性必修第一册3.3.2思考改编)过点P(-2,3)的抛物线的标准方程为( )
A.y2=-x B.x2=y
C.y2=x D.x2=-y
答案:AB
3.若抛物线y=4x2上的一点M到焦点的距离为1,则点M的纵坐标是________.
答案:
4.(人教A版选择性必修第一册习题3.3T10改编)已知等腰直角三角形的直角顶点位于原点,另外两个顶点在抛物线y2=2px(p>0)上,则这个等腰直角三角形的斜边长为________.
答案:4p
5.若抛物线y2=2px(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p=________.
答案:8
[对应学生用书P195]
考点一 抛物线的标准方程(自主完成)
1.(2024·山东青岛模拟)设抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,M(x,4)在抛物线C上,|MF|=5,则C的方程为( )
A.x2=4y B.x2=-4y
C.x2=-2y D.x2=2y
A 解析:抛物线x2=2py的开口向上,由于M(x,4)在C上,且|MF|=5,根据抛物线的定义可知4+=5,p=2,所以抛物线C的方程为x2=4y.
2.(2021·新高考Ⅰ卷)已知O为坐标原点,抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,P为C上一点,PF与x轴垂直,Q为x轴上一点,且PQ⊥OP.若|FQ|=6,则C的准线方程为____________.
答案:x=- 解析:抛物线C的焦点为F(,0),将x=代入y2=2px,解得y=±p.不妨设P(,p),则kOP==2.因为PQ⊥OP,所以kPQ=-,所以直线PQ:y-p=-(x-).令y=0,得x=.由|FQ|=6,得-=2p=6,所以p=3.故C的准线方程为x=-.
3.(2024·广东梅州模拟)已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,点E(2,0),线段EF与抛物线C相交于点M,若抛物线C在点M处的切线与直线2x+y+2=0垂直,则抛物线C的方程为__________.
答案:x2=6y 解析:抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F(0,),设点M的坐标为(x0,y0),抛物线方程变形为y=,由y′=,所以抛物线C在点M处的切线斜率为,因为抛物线C在点M处的切线与直线2x+y+2=0垂直,得=,即x0=p,所以y0=p.因为点M在线段EF上,所以=,所以-=-,解得p=3,所以抛物线C的方程为x2=6y.
求抛物线的标准方程的方法
(1)先定位:确定焦点或准线的位置,再定形:根据条件求p.
(2)对于焦点在x轴上的抛物线,为避开讨论,设成y2=mx(m≠0),则焦点坐标为(,0),准线方程为x=-.同理焦点在y轴上的抛物线也可设成x2=my(m≠0).
考点二 抛物线的定义及应用
[例1] (1)(2022·全国乙卷)设F为抛物线C:y2=4x的焦点,点A在C上,点B(3,0),若|AF|=|BF|,则|AB|=( )
A.2 B.2
C.3 D.3
(2)(2024·福建宁德模拟)已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,P为抛物线上一个动点,A(-1,3),则|PA|+|PF|的最小值为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
(1)B (2)B 解析:(1)方法一 由题意可知F(1,0),
准线方程为x=-1,设A(,y0),
由抛物线的定义可知|AF|=+1,
又|BF|=3-1=2,
由|AF|=|BF|,可得+1=2,
解得y0=±2,所以A(1,2)或A(1,-2),
不妨取A(1,2),
则|AB|===2.
方法二 由题意可知F(1,0),|BF|=2,
所以|AF|=2,抛物线通径为4,
所以|AF|=2为通径的一半,所以AF⊥x轴,
所以|AB|==2.
(2)由题意可知抛物线x2=4y的焦点坐标为F(0,1),准线l的方程为y=-1,过P作PQ⊥l于点Q,
由抛物线定义可知|PF|=|PQ|,所以|PF|+|PA|=|PQ|+|PA|,则当A,P,Q共线时|PQ|+|PA|取得最小值,所以|PF|+|PA|最小值为3-(-1)=4.
抛物线定义的应用技巧
(1)涉及抛物线上的点到焦点(准线)的距离问题,可优先考虑利用抛物线的定义转化为点到准线(焦点)的距离问题求解.“看到准线想焦点,看到焦点想准线”,这是解决抛物线焦点弦有关问题的重要途径.
(2)与抛物线有关的最值问题,一般情况下都与抛物线的定义有关.
1.(2024·江苏苏州模拟)已知抛物线x2=my(m>0)上的点(x0,2)到该抛物线焦点F的距离为3,则m=( )
A.1 B.2
C.4 D.6
C 解析:由题意,抛物线x2=my(m>0)的准线方程为y=-,根据抛物线的定义,可得点(x0,2)到焦点F的距离等于到准线y=-的距离,可得2+=3,解得m=4.
2.(2024·湖北十堰模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,抛物线C的准线与坐标轴相交于点P,点M(3,2),且△MFP的面积为2,若Q是抛物线C上一点,则△FMQ周长的最小值为( )
A.4+ B.4+2
C.4+ D.4+2
B 解析:如图,由题可知,△MFP的面积为×p×2=2,则p=2.则有F(1,0),准线方程为x=-1,|MF|==2,Q点到准线距离为|QQ′|,△FMQ的周长最小,需|QF|+|MQ|最小,即|QQ′|+|MQ|最小,所以当MQ垂直于抛物线C的准线时,△FMQ的周长最小,且最小值为4+2.
考点三 抛物线的几何性质及应用
[例2] (1)(2024·山东济宁模拟)已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点F的直线与抛物线C的两个交点分别为A,B,且满足=2,E为AB的中点,则点E到抛物线准线的距离为( )
A. B.
C. D.
(2)(2020·新高考全国卷Ⅰ)斜率为的直线过抛物线C:y2=4x的焦点,且与C交于A,B两点,则|AB|=________.
答案: (1)B (2)
解析:(1)由题得抛物线y2=4x的焦点坐标为(1,0),准线方程为x=-1,如图,设A(x1,y1),B(x2,y2),∵=2,
∴|AF|=2|BF|,∴x1+1=2(x2+1),∴x1=2x2+1,∵|y1|=2|y2|,∴y=4y,∴x1=4x2,
∴x1=2,x2=.∴线段AB的中点到该抛物线准线的距离为[(x1+1)+(x2+1)]=.
(2)由题意得直线方程为y=(x-1),
联立得3x2-10x+3=0,∴xA+xB=,
∴|AB|=1+xA+1+xB=2+=.
抛物线几何性质的应用技巧
(1)涉及抛物线几何性质的问题常结合图形思考,通过图形可以直观地看出抛物线的顶点、对称轴、开口方向等几何特征,体现了数形结合思想解题的直观性.
(2)与抛物线的焦点弦长有关的问题,可直接应用公式求解.解题时,需依据抛物线的标准方程,确定弦长公式是由交点横坐标还是由交点纵坐标定,是p与交点横(纵)坐标的和还是与交点横(纵)坐标的差,这是正确解题的关键.
1.(2024·河北唐山期末)已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2)是C上两点,若y-2y=4,则=( )
A. B.
C. D.2
A 解析:由抛物线C:y2=4x,得|AF|=x1+1,|BF|=x2+1,又因y-2y=4,所以4x2-8x1=4,即x2=2x1+1,所以x2+1=2(x1+1),即|BF|=2|AF|,所以=.
2.(2024·福建泉州模拟)已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点P(-1,0)的直线l与C交于不同的两点M,N.若|NF|=2|PF|,则|MF|=________.
答案: 解析:抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),设M(x1,y1),N(x2,y2),由抛物线的对称性不妨令y1>0,y2>0,如图,显然|NF|=2|PF|=4,
而|NF|=x2+1,则x2=3,y2=2,于是直线l的方程为y=(x+1),由得3x2-10x+3=0,解得x1=,x2=3,所以|MF|=x1+1=.
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