8.7抛物线讲义-2025届高三数学一轮复习
2024-06-29
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内容正文:
第七节 抛物线
课程目标
1.了解抛物线的实际背景,感受抛物线在刻画现实世界和解决实际问题中的应用.
2.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程,以及它的简单几何性质.
3.了解抛物线的简单应用.
基础知识
1.抛物线的定义
满足以下三个条件的点的轨迹是抛物线:
(1)在平面内;
(2)动点到定点F的距离与到定直线l的距离 ;
(3)定点 定直线上.
提醒 定义中易忽视“定点不在定直线上”这一条件,当定点在定直线上时,动点的轨迹是过定点且与定直线垂直的直线.
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)
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
焦点
F
F
F
F
离心率
e=1
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
焦半径(其中P(x0,y0))
|PF|=
|PF|=
|PF|=
|PF|=
课前自测
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(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是抛物线.( )
(2)方程y=4x2表示焦点在x轴上的抛物线,焦点坐标是(1,0).( )
(3)抛物线既是中心对称图形,又是轴对称图形.( )
(4)若直线与抛物线只有一个交点,则直线与抛物线相切.( )
2.抛物线y=2x2的准线方程为( )
A.y=- B.y=-
C.y=- D.y=-1
3.已知抛物线C与双曲线x2-y2=1有相同的焦点,且顶点在原点,则抛物线C的方程是 .
4.O为坐标原点,F为抛物线C:y2=4x的焦点,P为C上一点,若|PF|=4,则△POF的面积为 .
常用结论
与抛物线焦点弦有关的常用结论
如图,倾斜角为θ的直线AB与抛物线y2=2px(p>0)交于A,B两点,F为抛物线的焦点,设A(x1,y1),B(x2,y2).则有
(1)y1y2=-p2,x1x2=;
(2)焦点弦长:|AB|=x1+x2+p=;
(3)通径:过焦点且垂直于对称轴的弦,长为2p;
(4)焦半径:|AF|=,|BF|=,+=;
(5)以弦AB为直径的圆与准线相切;以AF或BF为直径的圆与y轴相切.
结论应用
1.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. D.
2.直线l过抛物线C:y2=12x的焦点,且与抛物线C交于A,B两点,若弦AB的长为16,则直线l的倾斜角α= .
聚焦考点 课堂演练
考点1 抛物线的定义及应用
对数函数的图象及应用
考向1 求轨迹方程
【例1】 动圆过点(1,0),且与直线x=-1相切,则动圆的圆心的轨迹方程为 .
方法技巧
求轨迹问题的两种方法
(1)直接法:按照动点适合条件直接代入求方程;
(2)定义法:用抛物线的定义可以确定动点与定点、定直线距离有关的轨迹是否为抛物线.
考向2 最值问题
【例2】 设P是抛物线y2=4x上的一个动点,则点P到点A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值为 .
方法技巧
与抛物线有关的最值问题的两个转化策略
(1)将抛物线上的点到准线的距离转化为该点到焦点的距离,构造出“两点之间线段最短”“三角形两边之和大于第三边”,使问题得以解决;
(2)将抛物线上的点到焦点的距离转化为到准线的距离,利用“与直线上所有点的连线中垂线段最短”解决.
跟踪训练
1.若动点M(x,y)到点F(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则点M的轨迹方程是( )
A.x+4=0 B.x-4=0
C.y2=8x D.y2=16x
2.已知抛物线x2=4y上有一条长为6的动弦AB,则弦AB的中点到x轴的最短距离为 .
考点2 抛物线的标准方程与几何性质
对数函数的图象及应用
【例3】 (1)已知F为抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,过F作垂直于x轴的直线交抛物线于M,N两点,以MN为直径的圆交y轴于C,D两点,且|CD|=3,则抛物线方程为( )
A.y2=2x B.y2=2x
C.y2=4x D.y2=6x
(2)(2021·新高考Ⅰ卷14题)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 .
方法技巧
1.求抛物线标准方程的方法
(1)定义法:若题目已给出抛物线的方程(含有未知数p),那么只需求出p即可;
(2)待定系数法:若题目未给出抛物线的方程,对于焦点在x轴上的抛物线的标准方程可统一设为y2=ax(a≠0);焦点在y轴上的抛物线的标准方程可设为x2=ay(a≠0),a的正负由题设来定,这样就减少了不必要的讨论.
2.抛物线性质的应用技巧
(1)利用抛物线方程确定其焦点、准线时,关键是将抛物线方程化成标准方程;
(2)要结合图形分析,灵活运用平面图形的性质简化运算.
跟踪训练
1.已知A为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,点A到C的焦点的距离为12,到y轴的距离为9,则p=( )
A.2 B.3
C.6 D.9
2.已知点A(1,)在抛物线C:y2=2px上,则A到C的准线的距离为 .
考点3 直线与抛物线的位置关系
对数函数的图象及应用
【例4】(多选)设O为坐标原点,直线y=-(x-1)过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与C交于M,N两点,l为C的准线,则( )
A.p=2 B.|MN|=
C.以MN为直径的圆与l相切 D.△OMN为等腰三角形
方法技巧
解决直线与抛物线位置关系问题的方法
(1)直线与抛物线的位置关系和直线与椭圆、双曲线的位置关系类似,一般要用到判别式来判断;
(2)有关直线与抛物线的弦长问题,要注意直线是否过抛物线的焦点,若过抛物线的焦点,可直接使用公式|AB|=x1+x2+p(焦点在x轴正半轴);若不过焦点,则必须用一般弦长公式;
(3)涉及抛物线的弦长、中点、距离等相关问题时,一般利用根与系数的关系采用“设而不求”“整体代入”“点差法”以及定义的灵活应用.
跟踪训练
1.已知A,B为抛物线C:x2=4y上的两点,M(-1,2),若=,则直线AB的方程为( )
A.x-2y+3=0 B.x+2y-3=0
C.2x-y+3=0 D.2x+y-3=0
2.在平面直角坐标系xOy中,抛物线Γ:x2=8y的焦点为F,过点F'(0,-2)的直线l与抛物线Γ交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点(其中0<x1<x2),连接BF并延长交抛物线Γ于点C,记直线l的斜率为k,直线CF'的斜率为k',则k+k'= .
第七节 抛物线
课后分层跟踪巩固
基础达标 A
1.抛物线C:y2=4x的焦点为F,点P是C上一点,若|PF|=5,则点P到y轴的距离为( )
A.4 B.3
C.2 D.1
2.顶点在原点,且过点P(-2,3)的抛物线的标准方程为( )
A.y2=x
B.x2=y
C.y2=-x或x2=y
D.y2=x或x2=-y
3.已知面积为的等边△OAB(O为坐标原点)的三个顶点都在抛物线y2=2px(p>0)上,则p=( )
A. B.
C. D.2
4.已知动圆P与定圆C:(x-2)2+y2=1相外切,又与定直线l:x=-1相切,那么动圆的圆心P的轨迹方程是( )
A.y2=4x B.y2=-4x
C.y2=8x D.y2=-8x
5.中国古代桥梁的建筑艺术,有不少是世界桥梁史上的创举,充分显示了中国劳动人民的非凡智慧.一个抛物线型拱桥,当水面离拱顶2 m时,水面宽8 m.若水面下降1 m,则水面宽度为( )
A.2 m B.4 m
C.4 m D.12 m
6.(多选)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为4,直线l过点F且与抛物线交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,若M(m,2)是线段AB的中点,则下列结论正确的是( )
A.p=4
B.抛物线方程为y2=16x
C.直线l的方程为y=2x-4
D.|AB|=10
7.已知直线y=kx+2与抛物线y2=8x有且只有一个公共点,则k的值为 .
8.若在抛物线y2=-4x上存在一点P,使其到焦点F的距离与到点A(-2,1)的距离之和最小,则该点的坐标为 .
9.抛物线y2=4x的焦点为F,点P在双曲线C:-=1的一条渐近线上,O为坐标原点,若|OF|=|PF|,则△PFO的面积为 .
10.已知直线l经过抛物线y2=6x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点.
(1)若直线l的倾斜角为60°,求|AB|的值;
(2)若|AB|=9,求线段AB的中点M到准线的距离.
综合应用 B
巩固
11.设抛物线E:y2=8x的焦点为F,过点M(4,0)的直线与E相交于A,B两点,与E的准线相交于点C,点B在线段AC上,|BF|=3,记△BCF与△ACF的面积分别为S△BCF,S△ACF,则=( )
A. B.
C. D.
12.(多选)已知抛物线x2=y的焦点为F,M(x1,y1),N(x2,y2)是抛物线上两点,则下列结论正确的是( )
A.点F的坐标为(,0)
B.若直线MN过点F,则x1x2=-
C.若=λ,则|MN|的最小值为
D.若|MF|+|NF|=,则线段MN的中点P到x轴的距离为
13.过抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点F作直线l与抛物线C交于A,B两点,当点A的纵坐标为1时,|AF|=2.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若抛物线C上存在点M(-2,y0),使得MA⊥MB,求直线l的方程.
14.抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A,B为抛物线上的两个动点,且满足∠AFB=60°.过弦AB的中点M作抛物线准线的垂线MN,垂足为N.则的最大值为 .
15.如图,已知点F为抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点,点A(2,m)在抛物线E上,且|AF|=3.
(1)求抛物线E的方程;
(2)已知点G(-1,0),延长AF交抛物线E于点B,证明:GF为∠AGB的平分线.
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第七节 抛物线
课程目标
1.了解抛物线的实际背景,感受抛物线在刻画现实世界和解决实际问题中的应用.
2.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程,以及它的简单几何性质.
3.了解抛物线的简单应用.
基础知识
1.抛物线的定义
满足以下三个条件的点的轨迹是抛物线:
(1)在平面内;
(2)动点到定点F的距离与到定直线l的距离 相等 ;
(3)定点 不在 定直线上.
提醒 定义中易忽视“定点不在定直线上”这一条件,当定点在定直线上时,动点的轨迹是过定点且与定直线垂直的直线.
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)
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
焦点
F
F
F
F
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
焦半径(其中P(x0,y0))
|PF|=x0+
|PF|=-x0+
|PF|=y0+
|PF|=-y0+
课前自测
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(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是抛物线.( × )
(2)方程y=4x2表示焦点在x轴上的抛物线,焦点坐标是(1,0).( × )
(3)抛物线既是中心对称图形,又是轴对称图形.( × )
(4)若直线与抛物线只有一个交点,则直线与抛物线相切.( × )
2.抛物线y=2x2的准线方程为( )
A.y=- B.y=-
C.y=- D.y=-1
解析:A 由y=2x2,得x2=y,故抛物线y=2x2的准线方程为y=-.
3.已知抛物线C与双曲线x2-y2=1有相同的焦点,且顶点在原点,则抛物线C的方程是 y2=±4x .
解析:可知双曲线的焦点为(-,0),(,0).设抛物线方程为y2=±2px(p>0),则=,所以p=2,所以抛物线方程为y2=±4x.
4. O为坐标原点,F为抛物线C:y2=4x的焦点,P为C上一点,若|PF|=4,则△POF的面积为 2 .
解析:由|PF|=xP+=4,可得xP=3,∴yP=±2.∴S△POF=|OF|·|yP|=2.
常用结论
与抛物线焦点弦有关的常用结论
如图,倾斜角为θ的直线AB与抛物线y2=2px(p>0)交于A,B两点,F为抛物线的焦点,设A(x1,y1),B(x2,y2).则有
(1)y1y2=-p2,x1x2=;
(2)焦点弦长:|AB|=x1+x2+p=;
(3)通径:过焦点且垂直于对称轴的弦,长为2p;
(4)焦半径:|AF|=,|BF|=,+=;
(5)以弦AB为直径的圆与准线相切;以AF或BF为直径的圆与y轴相切.
结论应用
1.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. D.
解析:C 因为|AF|=4,所以点A到准线l距离为4,又F为AC中点,所以焦点F到准线l距离为2,即p=2.由结论知+=,所以|BF|=,所以|AB|=|AF|+|BF|=4+=.
2.直线l过抛物线C:y2=12x的焦点,且与抛物线C交于A,B两点,若弦AB的长为16,则直线l的倾斜角α= 或 .
解析:∵p=6,由结论知|AB|===16,∴sin2α=,则sin α=.∴α=或.
聚焦考点 课堂演练
考点1 抛物线的定义及应用
对数函数的图象及应用
考向1 求轨迹方程
【例1】动圆过点(1,0),且与直线x=-1相切,则动圆的圆心的轨迹方程为 y2=4x .
解析:设动圆的圆心坐标为(x,y),则圆心到点(1,0)的距离与到直线x=-1的距离相等,根据抛物线的定义易知动圆的圆心的轨迹方程为y2=4x.
方法技巧
求轨迹问题的两种方法
(1)直接法:按照动点适合条件直接代入求方程;
(2)定义法:用抛物线的定义可以确定动点与定点、定直线距离有关的轨迹是否为抛物线.
考向2 最值问题
【例2】设P是抛物线y2=4x上的一个动点,则点P到点A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值为 .
解析:如图,易知抛物线的焦点为F(1,0),准线是x=-1,由抛物线的定义知点P到直线x=-1的距离等于点P到点F的距离.于是,问题转化为在抛物线上求一点P,使点P到点A(-1,1)的距离与点P到F(1,0)的距离之和最小,显然,连接AF与抛物线相交的点即为满足题意的点,此时最小值为=.
方法技巧
与抛物线有关的最值问题的两个转化策略
(1)将抛物线上的点到准线的距离转化为该点到焦点的距离,构造出“两点之间线段最短”“三角形两边之和大于第三边”,使问题得以解决;
(2)将抛物线上的点到焦点的距离转化为到准线的距离,利用“与直线上所有点的连线中垂线段最短”解决.
跟踪训练
1.若动点M(x,y)到点F(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则点M的轨迹方程是( )
A.x+4=0 B.x-4=0
C.y2=8x D.y2=16x
解析:D 依题意可知,点M到点F的距离等于点M到直线x=-4的距离,因此其轨迹是抛物线,且p=8,顶点在原点,焦点在x轴正半轴上,所以其方程为y2=16x.故选D.
2.已知抛物线x2=4y上有一条长为6的动弦AB,则弦AB的中点到x轴的最短距离为 2 .
解析:由题意知,抛物线的准线l:y=-1,过点A作AA1⊥l交l于点A1,过点B作BB1⊥l交l于点B1,设弦AB的中点为M,过点M作MM1⊥l交l于点M1,则|MM1|=.因为|AB|≤|AF|+|BF|(F为抛物线的焦点),即|AF|+|BF|≥6,所以|AA1|+|BB1|≥6,2|MM1|≥6,|MM1|≥3,故点M到x轴的距离d≥2,故最短距离为2.
考点2 抛物线的标准方程与几何性质
对数函数的图象及应用
【例3】(1)已知F为抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,过F作垂直于x轴的直线交抛物线于M,N两点,以MN为直径的圆交y轴于C,D两点,且|CD|=3,则抛物线方程为( B )
A.y2=2x B.y2=2x
C.y2=4x D.y2=6x
(2)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 x=- .
解析:(1)由题意可知通径MN=2p,所以圆的半径是p,在Rt△COF中,()2+()2=p2,p>0,解得p=,所以抛物线方程为y2=2x,故选B.
(2)法一 由题易得|OF|=,|PF|=p,∠OPF=∠PQF,所以tan∠OPF=tan ∠PQF,所以=,即=,解得p=3,所以C的准线方程为x=-.
法二 由题易得|OF|=,|PF|=p,|PF|2=|OF|·|FQ|,即p2=×6,解得p=3或p=0(舍去),所以C的准线方程为x=-.
方法技巧
1.求抛物线标准方程的方法
(1)定义法:若题目已给出抛物线的方程(含有未知数p),那么只需求出p即可;
(2)待定系数法:若题目未给出抛物线的方程,对于焦点在x轴上的抛物线的标准方程可统一设为y2=ax(a≠0);焦点在y轴上的抛物线的标准方程可设为x2=ay(a≠0),a的正负由题设来定,这样就减少了不必要的讨论.
2.抛物线性质的应用技巧
(1)利用抛物线方程确定其焦点、准线时,关键是将抛物线方程化成标准方程;
(2)要结合图形分析,灵活运用平面图形的性质简化运算.
跟踪训练
1.已知A为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,点A到C的焦点的距离为12,到y轴的距离为9,则p=( )
A.2 B.3
C.6 D.9
解析:C 法一 因为点A到y轴的距离为9,所以可设点A(9,yA),所以=18p.又点A到焦点的距离为12,所以=12,所以+18p=122,即p2+36p-252=0,解得p=-42(舍去)或p=6.故选C.
法二 根据抛物线的定义及题意得,点A到C的准线x=-的距离为12,因为点A到y轴的距离为9,所以=12-9,解得p=6.故选C.
2.已知点A(1,)在抛物线C:y2=2px上,则A到C的准线的距离为 .
解析:∵点A(1,)在抛物线y2=2px上,∴5=2p,得p=,∴点A到准线的距离为xA+=1+=.
考点3 直线与抛物线的位置关系
对数函数的图象及应用
【例4】(多选)(2023·新高考Ⅱ卷10题)设O为坐标原点,直线y=-(x-1)过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与C交于M,N两点,l为C的准线,则( )
A.p=2
B.|MN|=
C.以MN为直径的圆与l相切
D.△OMN为等腰三角形
解析:AC 由于y2=2px的焦点为(,0),直线y=-(x-1)过焦点,所以-(-1)=0,解得p=2,A正确;联立消去y得3x2-10x+3=0,设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=,所以|MN|=x1+x2+p=.B不正确;以MN为直径的圆的圆心的横坐标为=,圆心到准线l的距离d=+1==|MN|,故以MN为直径的圆与l相切,C正确;不妨令点M在第一象限,由3x2-10x+3=0得x1=,x2=3,所以y1=,y2=-2,所以|ON|==,|OM|==,又|MN|=,所以△OMN不是等腰三角形,D不正确.故选A、C.
方法技巧
解决直线与抛物线位置关系问题的方法
(1)直线与抛物线的位置关系和直线与椭圆、双曲线的位置关系类似,一般要用到判别式来判断;
(2)有关直线与抛物线的弦长问题,要注意直线是否过抛物线的焦点,若过抛物线的焦点,可直接使用公式|AB|=x1+x2+p(焦点在x轴正半轴);若不过焦点,则必须用一般弦长公式;
(3)涉及抛物线的弦长、中点、距离等相关问题时,一般利用根与系数的关系采用“设而不求”“整体代入”“点差法”以及定义的灵活应用.
跟踪训练
1.已知A,B为抛物线C:x2=4y上的两点,M(-1,2),若=,则直线AB的方程为( )
A.x-2y+3=0 B.x+2y-3=0
C.2x-y+3=0 D.2x+y-3=0
解析:B 由题意知点M(-1,2)在抛物线内,且M(-1,2)是线段AB的中点,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-2,联立两式相减得(x1-x2)(x1+x2)=4(y1-y2),即kAB===-,则直线AB的方程为y-2=-(x+1),即x+2y-3=0.由消去y,得x2+2x-6=0,Δ=22-4×(-6)>0,故斜率为-符合题意.因此直线AB的方程为x+2y-3=0.
2.在平面直角坐标系xOy中,抛物线Γ:x2=8y的焦点为F,过点F'(0,-2)的直线l与抛物线Γ交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点(其中0<x1<x2),连接BF并延长交抛物线Γ于点C,记直线l的斜率为k,直线CF'的斜率为k',则k+k'= 0 .
解析:设C(x3,y3),由题意知直线l的斜率存在,设直线l:y=kx-2,联立消去y得x2-8kx+16=0,Δ=64k2-64>0,x1·x2=16,同理可得x2·x3=-16,故x1=-x3,又点A,C都在抛物线x2=8y上,所以由对称性知k+k'=0.
第七节 抛物线
课后分层跟踪巩固
基础达标 A
1.抛物线C:y2=4x的焦点为F,点P是C上一点,若|PF|=5,则点P到y轴的距离为( )
A.4 B.3
C.2 D.1
解析:A 根据题意,点F的坐标为(1,0),故|PF|=xP+1=5,即xP=4,即点P到y轴的距离为4.故选A.
2.顶点在原点,且过点P(-2,3)的抛物线的标准方程为( )
A.y2=x
B.x2=y
C.y2=-x或x2=y
D.y2=x或x2=-y
解析:C 设抛物线的标准方程是y2=kx或x2=my,代入点P(-2,3),解得k=-,m=,所以y2=-x或x2=y.
3.已知面积为的等边△OAB(O为坐标原点)的三个顶点都在抛物线y2=2px(p>0)上,则p=( )
A. B.
C. D.2
解析:A 因为等边△OAB的面积为,所以OA=2,不妨设点A是第一象限的点,则结合抛物线的对称性可知A(,1),所以1=2p,解得p=.故选A.
4.已知动圆P与定圆C:(x-2)2+y2=1相外切,又与定直线l:x=-1相切,那么动圆的圆心P的轨迹方程是( )
A.y2=4x B.y2=-4x
C.y2=8x D.y2=-8x
解析:C 设P点坐标为(x,y),C(2,0),动圆的半径为r,则根据两圆相外切及直线与圆相切的性质可得,|PC|=1+r,P在直线的右侧,故P到定直线的距离d=x+1=r,所以|PC|-d=1,即-(x+1)=1,化简得y2=8x.故选C.
5.中国古代桥梁的建筑艺术,有不少是世界桥梁史上的创举,充分显示了中国劳动人民的非凡智慧.一个抛物线型拱桥,当水面离拱顶2 m时,水面宽8 m.若水面下降1 m,则水面宽度为( )
A.2 m B.4 m
C.4 m D.12 m
解析:B 由题意,以拱桥顶点为原点,建立平面直角坐标系,设抛物线方程为x2=-2py(p>0),由题意知,抛物线经过点A(-4,-2)和点B(4,-2),代入抛物线方程解得p=4,所以抛物线方程为x2=-8y,水面下降1 m,即y=-3,解得x1=2,x2=-2,所以此时水面宽度d=2x1=4.
6.(多选)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为4,直线l过点F且与抛物线交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,若M(m,2)是线段AB的中点,则下列结论正确的是( )
A.p=4
B.抛物线方程为y2=16x
C.直线l的方程为y=2x-4
D.|AB|=10
解析:ACD 由焦点F到准线的距离为4,根据抛物线的定义可知p=4,故A正确;则抛物线方程为y2=8x,故B错误;焦点F(2,0),则=8x1,=8x2,若M(m,2)是线段AB的中点,则y1+y2=4,∴-=8x1-8x2,即===2,∴直线l的方程为y=2x-4,故C正确;又由可得x2-6x+4=0,∴x1+x2=6,∴|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+4=10,故D正确.
7.已知直线y=kx+2与抛物线y2=8x有且只有一个公共点,则k的值为 0或1 .
解析:直线y=kx+2中,当k=0时,y=2,此时直线y=kx+2与抛物线y2=8x有且仅有一个公共点;当k≠0时,把y=kx+2代入抛物线y2=8x,得(kx+2)2=8x,整理得k2x2+(4k-8)x+4=0,∵直线y=kx+2与抛物线y2=8x有且仅有一个公共点,∴Δ=(4k-8)2-16k2=0,解得k=1.故k的值为0或1.
8.若在抛物线y2=-4x上存在一点P,使其到焦点F的距离与到点A(-2,1)的距离之和最小,则该点的坐标为 (-,1) .
解析:如图,∵y2=-4x,∴p=2,焦点坐标为(-1,0).依题意可知当A,P及P到准线的垂足三点共线时,点P到点F与点P到点A的距离之和最小,故点P的纵坐标为1.将y=1代入抛物线方程求得x=-,则点P的坐标为(-,1).
9.抛物线y2=4x的焦点为F,点P在双曲线C:-=1的一条渐近线上,O为坐标原点,若|OF|=|PF|,则△PFO的面积为 .
解析:抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),双曲线C:-=1的渐近线方程为x±y=0,不妨设P在渐近线x-y=0上,可设P(m,m),m>0,由|OF|=|PF|可得 =1,解得m=,则△PFO的面积为|OF|·|yP|=×1×=.
10.已知直线l经过抛物线y2=6x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点.
(1)若直线l的倾斜角为60°,求|AB|的值;
(2)若|AB|=9,求线段AB的中点M到准线的距离.
解:(1)因为直线l的倾斜角为60°,所以其斜率k=tan 60°=,
又F(,0),所以直线l的方程为y=(x-).
联立消去y得4x2-20x+9=0,
解得x1=,x2=,
故|AB|=×|-|=2×4=8.
(2)设A(x3,y3),B(x4,y4),由抛物线定义,知|AB|=|AF|+|BF|=x3++x4+=x3+x4+p=x3+x4+3=9,
所以x3+x4=6,于是线段AB的中点M的横坐标是3,
又准线方程是x=-,
所以M到准线的距离等于3+=.
综合应用 B
巩固
11.设抛物线E:y2=8x的焦点为F,过点M(4,0)的直线与E相交于A,B两点,与E的准线相交于点C,点B在线段AC上,|BF|=3,记△BCF与△ACF的面积分别为S△BCF,S△ACF,则=( )
A. B.
C. D.
解析:C 抛物线E的焦点为F(2,0),准线方程为x=-2.设A(x1,y1),B(x2,y2),C(-2,y3).直线AB的斜率一定存在且不为0,设直线AB的方程为y=k(x-4),k≠0,联立消去y得k2(x-4)2=8x,即k2x2-(8k2+8)x+16k2=0,显然Δ>0,∴x1x2=16.∵|BF|=x2+=x2+2=3,∴x2=1,∴x1=16.设点F到直线AB的距离为d,则=====.
12.(多选)已知抛物线x2=y的焦点为F,M(x1,y1),N(x2,y2)是抛物线上两点,则下列结论正确的是( )
A.点F的坐标为(,0)
B.若直线MN过点F,则x1x2=-
C.若=λ,则|MN|的最小值为
D.若|MF|+|NF|=,则线段MN的中点P到x轴的距离为
解析:BCD 易知点F的坐标为(0,),选项A错误;根据抛物线的性质知,直线MN过焦点F时,x1x2=-p2=-,选项B正确;若=λ,则线段MN过点F,则|MN|的最小值即抛物线通径的长,为2p,即,选项C正确;抛物线x2=y的焦点为(0,),准线方程为y=-,过点M,N,P分别作准线的垂线MM',NN',PP',垂足分别为M',N',P'(图略),所以|MM'|=|MF|,|NN'|=|NF|.所以|MM'|+|NN'|=|MF|+|NF|=,所以线段|PP'|==,所以线段MN的中点P到x轴的距离为|PP'|-=-=,选项D正确.
13.过抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点F作直线l与抛物线C交于A,B两点,当点A的纵坐标为1时,|AF|=2.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若抛物线C上存在点M(-2,y0),使得MA⊥MB,求直线l的方程.
解:(1)抛物线C:x2=2py(p>0)的准线方程为y=-,焦点为F(0,).
∵当点A的纵坐标为1时,|AF|=2,
∴1+=2,解得p=2,
∴抛物线C的方程为x2=4y.
(2)∵点M(-2,y0)在抛物线C上,
∴y0==1.又F(0,1),
∴设直线l的方程为y=kx+1.
由得x2-4kx-4=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=4k,x1x2=-4,
=(x1+2,y1-1),=(x2+2,y2-1).
∵MA⊥MB,∴·=0,
∴(x1+2)(x2+2)+(y1-1)(y2-1)=0,
∴-4+8k+4-4k2=0,
解得k=2或k=0.
当k=0时,l过点M,舍去,
∴k=2,
∴直线l的方程为y=2x+1.
14.抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A,B为抛物线上的两个动点,且满足∠AFB=60°.过弦AB的中点M作抛物线准线的垂线MN,垂足为N.则的最大值为 1 .
解析:设|AF|=a,|BF|=b,过A,B点分别作准线的垂线AQ,BP,由抛物线定义,得|AF|=|AQ|,|BF|=|BP|,在梯形ABPQ中,2|MN|=|AQ|+|BP|=a+b.在△AFB中,由余弦定理得,|AB|2=a2+b2-2abcos 60°=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab,又∵ab≤()2,∴(a+b)2-3ab≥(a+b)2-(a+b)2=(a+b)2,得到|AB|≥(a+b)=|MN|.∴≤1,即的最大值为1.
15.如图,已知点F为抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点,点A(2,m)在抛物线E上,且|AF|=3.
(1)求抛物线E的方程;
(2)已知点G(-1,0),延长AF交抛物线E于点B,证明:GF为∠AGB的平分线.
解:(1)由抛物线定义可得|AF|=2+=3,解得p=2,
∴抛物线E的方程为y2=4x.
(2)证明:∵点A(2,m)在抛物线E上,
∴m2=4×2,解得m=±2,
由题图知A(2,2),又F(1,0),
∴直线AF的方程为y=2(x-1).
由得2x2-5x+2=0,
解得x=2或,∴B(,-).
又G(-1,0),∴kGA=,kGB=-,
∴kGA+kGB=0,
∴∠AGF=∠BGF,
故GF为∠AGB的平分
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