内容正文:
分级练(55) 抛物线
分级一 提能强化
1.(2022·湖北十堰三模)下列四个抛物线中,开口朝左的是( )
A.y2=5x B.x2=-5y
C.y2=-5x D.x2=5y
C 解析:抛物线y2=5x的开口朝右,抛物线x2=-5y的开口朝下,抛物线y2=-5x的开口朝左,抛物线x2=5y的开口朝上.故选C.
2.(2022·江苏海安高级中学二模)已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,准线为l.点P在C上,直线PF交x轴于点Q,且=3,则点P到准线l的距离为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
C 解析:设P(x0,y0),Q(t,0),∵F(0,1),=3,∴1-y0=3×(-1),
∴y0=4,∴P到l的距离d=5,故选C.
3.(2022·江苏宿迁模拟)已知抛物线C:x2=-2py(p>0)的焦点为F,点M是C上的一点,M到直线y=2p的距离是M到C的准线距离的2倍,且|MF|=6,则p=( )
A.4 B.6
C.8 D.10
A 解析:设M(x0,y0),由题意得解得p=4,故选A.
4.设抛物线的顶点为O,焦点为F,准线为l.P是抛物线上异于O的一点,过P作PQ⊥l于Q,则线段FQ的垂直平分线( )
A.经过点O B.经过点P
C.平行于直线OP D.垂直于直线OP
B 解析:如图所示,P为抛物线上异于O的一点,
则|PF|=|PQ|,∴QF的垂直平分线经过点P.
5.设O为坐标原点,直线x=2与抛物线C:y2=2px(p>0)交于D,E两点,若OD⊥OE,则C的焦点坐标为( )
A.(,0) B.(,0)
C.(1,0) D.(2,0)
B 解析:方法一 ∵抛物线C关于x轴对称,∴D,E两点关于x轴对称.可得出直线x=2与抛物线的两交点的坐标分别为(2,2),(2,-2).不妨设D(2,2),E(2,-2),则=(2,2),=(2,-2).又∵OD⊥OE,∴·=4-4p=0,解得p=1,∴C的焦点坐标为(,0).
方法二 ∵抛物线C关于x轴对称,∴D,E两点关于x轴对称.∵OD⊥OE,∴D,E两点横、纵坐标的绝对值均相等.不妨设点D(2,2),将点D的坐标代入C:y2=2px,得4=4p,解得p=1,故C的焦点坐标为(,0).
6.(2022·湖南长郡中学模拟)已知A(2,1),抛物线C:y2=4x的焦点为F,P是抛物线C上任意一点,则△PAF周长的最小值为( )
A.3 B.1+2
C.3+ D.3+2
C 解析:抛物线的准线为x=-1,过点P作PH垂直于准线,如图所示.由题可知,△PAF的周长为|AF|+|PA|+|PF|=|AF|+|PA|+|PH|,|AF|=,易知当A,P,H三点共线时,△PAF的周长最小,且最小值为3+.故选C.
7.(多选)(2023·山东德州三模)已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线为l,直线l与x轴交于点P,过点F的直线与抛物线C交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,O为坐标原点,则( )
A.若x1+x2=8,则|AB|=12 B.·=-27
C.+= D.△PAB面积的最小值为16
ACD 解析:抛物线C:y2=8x的焦点为F(2,0),准线l:x=-2,P(-2,0),
设直线AB为x=my+2,则得y2-8my-16=0,
Δ=64m2+64>0,故yy=64x1x2=162,故x1x2=4,
对选项A,|AB|=x1+2+x2+2=x1+x2+4=12,正确;
对选项B,·=x1x2+y1y2=4-16=-12,错误;
对选项C,+=+===,正确;
对选项D,S△PAB=×|PF|×|y2-y1|=2=2≥16,
当m=0时等号成立,正确;故选ACD.
8.(2023·江苏徐州模拟)抛物线C:x2=4ay的焦点坐标为(0,2),则C的准线方程为________.
答案:y=-2 解析:因为抛物线C:x2=4ay的焦点坐标为(0,2),所以C的准线方程为y=-2.
9.(2023·山东临沂模拟)已知抛物线的焦点F在x轴上,直线y=-2与抛物线交于点A,且|AF|=.写出抛物线的一个标准方程____________.
答案:y2=2x或y2=8x或y2=-2x或y2=-8x(写出一个即可)
解析:设所求焦点在x轴上的抛物线的方程为y2=px(p≠0),A(m,-2),
由抛物线定义得=|AF|=.又∵(-2)2=2pm,
∴p=±1或p=±4,故所求抛物线方程为y2=±2x或y2=±8x.
10.已知直线l是抛物线y2=2px(p>0)的准线,半径为3的圆过抛物线顶点O和焦点F与l相切,求抛物线的方程.
解:∵半径为3的圆与抛物线的准线l相切,∴圆心到准线的距离等于3,又∵圆心在OF的垂直平分线上,|OF|=,∴+=3,∴p=4,故抛物线的方程为y2=8x.
分级二 知能探究
11.(2022·广东梅州模拟)点P在曲线y2=4x上,过P分别作直线x=-1及y=x+3的垂线,垂足分别为G,H,则|PG|+|PH|的最小值为( )
A. B.2
C.+1 D.+2
B 解析:由题可知x=-1是抛物线的准线,焦点F(1,0),由抛物线的性质可知|PG|=|PF|,∴|PG|+|PH|=|PF|+|PH|,如图,当F,P,H在一条直线上时,|PF|+|PH|取得最小值为|FH|,利用点到直线距离公式可以求出|FH|==2,所以|PG|+|PH|的最小值为2.故选B.
12.(多选)(2023·山东省齐鲁名校 3月大联考)已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,直线l过点F且与抛物线C交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,其中y1>0,且=,则( )
A.直线l的斜率为-
B.x1x2=4
C.|MN|=9
D.△MON(点O为坐标原点)的面积为6
BC 解析:因为y1>0,所以点M在第一象限,显然直线l不与x轴垂直,设直线l:x=my+2(m≠0),联立可得y2-8my-16=0,由根与系数的关系可得y1+y2=8m,y1y2=-16.
如图,作MA,NB分别垂直x轴于点A,B,则△MAF∽△NBF,
得===,又y1y2=-16,则y1=2,y2=-4.
A选项,y1+y2=8m=-2,即m=-,则直线斜率为=-2,故A错误;
B选项,因y=8x1,y=8x2,则x1x2=·=4,故B正确;
C选项,由抛物线定义,|MN|=|MF|+|NF|=x1+x2+4,
又x=my+2,则x1+x2+4=m(y1+y2)+8=-·(-2)+8=9,故C正确;
D选项,由图得S△MON=|OF|(|MA|+|NB|)=×2×(y1-y2)=6,故D错误.故选BC.
13.(多选)(2022·新高考Ⅰ卷)已知O为坐标原点,点A(1,1)在抛物线C:x2=2py(p>0)上,过点B(0,-1)的直线交C于P,Q两点,则( )
A.C的准线为y=-1 B.直线AB与C相切
C.|OP|·|OQ|>|OA|2 D.|BP|·|BQ|>|BA|2
BCD 解析:将点A代入抛物线方程得1=2p,所以抛物线方程为x2=y,故准线方程为y=-,A错误;kAB==2,所以直线AB的方程为y=2x-1,联立可得x2-2x+1=0,解得x=1,故B正确;设过B的直线为l,若直线l与y轴重合,则直线l与抛物线C只有一个交点,所以直线l的斜率存在,设其方程为y=kx-1,P(x1,y1),Q(x2,y2),联立得x2-kx+1=0,所以所以k>2或k<-2,y1y2=(x1x2)2=1,又|OP|==,|OQ|==,所以|OP|·|OQ|===|k|>2=|OA|2,故C正确;因为|BP|=|x1|,|BQ|=|x2|,所以|BP|·|BQ|=(1+k2)|x1x2|=1+k2>5,而|BA|2=5,故D正确.故选BCD.
14.(2023·广东汕头模拟)已知抛物线C:y2=6x的焦点为F,A为C上一点且在第一象限,以F为圆心,线段FA的长度为半径的圆交C的准线于M,N两点,且A,F,M三点共线,则|AF|=________.
答案:6 解析:如图所示,连接AN.因为A,F,M三点共线,所以AM为圆F的直径,所以AN⊥MN,点F到抛物线C的准线的距离为3,则易知|AN|=6,由抛物线定义知|AF|=|AN|=6.
15.直线l过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F(1,0),且与C交于A,B两点,则p=________,+=________.
答案:2 1 解析:由题意知=1,即p=2,所以抛物线方程为y2=4x.当直线AB的斜率不存在时,将x=1代入抛物线方程,解得|AF|=|BF|=2,即+=1;当直线AB的斜率存在时,设AB的方程为y=k(x-1),联立整理得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则从而+=+===1.综上,+=1.
16.(2022·山东德州教育科学研究院二模)已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,O为坐标原点,A(t,1)是抛物线第一象限上的点,|AF|=5,直线AF与抛物线的另一个交点为B,求S△AOB的面积.
解:∵|AF|=1+=5,则p=8,∴抛物线方程为x2=16y,把A(t,1)代入抛物线方程得,t2=16且t>0,则t=4,∵A(4,1),F(0,4),则直线AF的斜率k==-,∴直线AF的方程为y=-x+4,即3x+4y-16=0.联立方程解得或即B(-16,16),则|AB|==25,又O到直线AF:3x+4y-16=0的距离d==,∴S△AOB=|AB|×d=40.
分级三 素能创新
17.探照灯、汽车灯等很多灯具的反光镜是抛物面(其纵断面是拋物线的一部分),正是利用了抛物线的光学性质:由其焦点射出的光线经抛物线反射之后沿对称轴方向射出.根据光路可逆图,在平面直角坐标系中,抛物线C:y2=8x,一条光线经过M(8,-6),与x轴平行射到抛物线C上,经过两次反射后经过N(8,y0)射出,则y0=________,光线从点M到N经过的总路程为________.
答案: 20 解析:如图,设第一次射到抛物线上的点记为P,第二次射到抛物线上的点记为Q,易得P(,-6),因为F(2,0),所以直线PF的方程为12x+5y-24=0.联立消去x整理得3y2+10y-48=0,可设Q(x0,y0),显然-6和y0是该方程的两个根,则-6y0=-16,所以y0=.
方法一 光线从点M到N经过的总路程为|MP|+|PQ|+|QN|=(xM-xP)+(xP+xQ+4)+(xN-xQ)=xM+xN+4=20.
方法二 设抛物线的准线为l,则其方程为x=-2,分别过点P,Q作准线l的垂线,垂足分别为G,H,则|PF|=|PG|,|QF|=|QH|,所以|PQ|=|PF|+|QF|=|PG|+|QH|,故光线从点M到N经过的总路程为|MP|+|PQ|+|QN|=|MG|+|NH|=8+2+8+2=20.
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