内容正文:
第八章 解析几何
微专题系列之数学应用——活用抛物线焦点弦的四个结论
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课时作业(四十九)
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第八章 解析几何
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设AB是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),则
(1)x1·x2= eq \f(p2,4) ;
(2)y1·y2=-p2;
(3)|AB|=x1+x2+p= eq \f(2p,sin2α) (α是直线AB的倾斜角);
(4) eq \f(1,|AF|) + eq \f(1,|BF|) = eq \f(2,p) 为定值(F是抛物线的焦点).
【例】过抛物线y2=4x的焦点F的直线l与抛物线交于A,B两点,若|AF|=2|BF|,则|AB|等于( )
A.4 B. eq \f(9,2) C.5 D.6
[思维过程]
明确目标→求弦长|AB|.
提取信息→直线l过抛物线焦点,且满足“|AF|=2|BF|”.
建立联系→(方法一) 将直线方程与抛物线方程联立利用焦点弦长为定值;(方法二)利用结论(3)求解;(方法三)利用结论(4)求解.
思路导引→(方法一:一般解法) 易知直线l的斜率存在,设为k,
则其方程为y=k(x-1).
由 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=k(x-1),,y2=4x)) 得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,则xA·xB=1,①
因为|AF|=2|BF|,由抛物线的定义得xA+1=2(xB+1),即xA=2xB+1,②
由①②解得xA=2,xB= eq \f(1,2) ,所以|AB|=|AF|+|BF|=xA+xB+p= eq \f(9,2) .
(方法二:应用结论(3)) 由对称性不妨设点A在x轴的上方,如图,设A,B在准线上的射影分别为D,C,作BE⊥AD于E,
设|BF|=m,直线l的倾斜角为θ,
则|AB|=3m,
由抛物线的定义知|AD|=|AF|=2m,
|BC|=|BF|=m,
|AE|=|AD|-|BC|=m,
所以cos θ= eq \f(|AE|,|AB|) = eq \f(1,3) ,所以sin θ= eq \f(2\r(2),3) ,
所以sin2θ= eq \f(8,9) .又y2=4x,知2p=4.
故利用弦长公式|AB|= eq \f(2p,sin2θ) = eq \f(9,2) .
(方法三:应用结论(4)) 因为|AF|=2|BF|,
所以 eq \f(1,|AF|) + eq \f(1,|BF|) = eq \f(1,2|BF|) + eq \f(1,|BF|) = eq \f(3,2|BF|) = eq \f(2,p) =1,
解得|BF|= eq \f(3,2) ,|AF|=3,
故|AB|=|AF|+|BF|= eq \f(9,2) .
答案:B
【练】如图,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于点A,B,交其准线l于点C,若F是AC的中点,且|AF|=4,则线段AB的长为( )
A.5 B.6 C. eq \f(16,3) D. eq \f(20,3)
C 解析:如图,设l与x轴交于点M,
过点A作AD⊥l交l于点D,
由抛物线的定义知,|AD|=|AF|=4,
由F是AC的中点,
知|AF|=2|MF|=2p,
所以2p=4,解得p=2,所以抛物线的方程为y2=4x.
(方法一) 设A(x1,y1),B(x2,y2),
则|AF|=x1+ eq \f(p,2) =x1+1=4,
所以x1=3,可得y1=2 eq \r(3) ,所以A(3,2 eq \r(3) ),
又F(1,0),所以直线AF的斜率k= eq \f(2\r(3),3-1) = eq \r(3) ,
所以直线AF的方程为y= eq \r(3) (x-1),
代入抛物线方程y2=4x得3x2-10x+3=0,
所以x1+x2= eq \f(10,3) ,|AB|=x1+x2+p= eq \f(16,3) .
(方法二) 设A(x1,y1),B(x2,y2),
则|AF|=x1+ eq \f(p,2) =x1+1=4,
所以x1=3,又x1x2= eq \f(p2,4) =1,
所以x2= eq \f(1,3) ,所以|AB|=x1+x2+p=3+ eq \f(1,3) +2= eq \f(16,3) .
(方法三) 因为 eq \f(1,|AF|) + eq \f(1,|BF|) = eq \f(2,p) ,|AF|=4,
所以|BF|= eq \f(4,3) ,所以|AB|=|AF|+|BF|=4+ eq \f(4,3) = eq \f(16,3) .
$$