内容正文:
3.3.1 抛物线及其标准方程
明确学习目标
课标要求
1.掌握抛物线的定义及其焦点、准线的概念.
2.明确抛物线方程中参数p的几何意义.
3.会求简单的抛物线方程,并能应用它解决有关问题.
重点难点
1.掌握抛物线的定义及其焦点、准线的概念.
2.明确抛物线方程中参数p的几何意义.
知晓结构体系
夯实必备知识
知识点1 抛物线的定义
1.抛物线的定义
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.
集合可表示为:.
2.要点理解
(1)“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点),一定直线l(即准线),一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1).
(2)若点F在直线l上,则到定点F和定直线l距离相等的点的轨迹是过点F且垂直于直线l的直线.
知识点2 抛物线的标准方程
1.抛物线的标准方程
图形
标准方程
焦点坐标
准线方程
y2=2px(p>0)
x=-
y2=-2px(p>0)
x=
x2=2py(p>0)
y=-
x2=-2py(p>0)
y=
2.要点理解
(1)p的几何意义是焦点到准线的距离.p的值决定开口大小,p越大,则抛物线开口越大;p越小,则抛物线开口越小.
(2)标准方程的结构特征:焦点在坐标轴上,准线与焦点所在的坐标轴垂直,坐标原点与焦点的距离等于其到准线的距离.
(3)抛物线的开口方向:抛物线的开口方向取决于标准方程中一次项变量(x或y)及其系数的正负.
(4)抛物线y2=2px(p>0)上任意一点P(x0,y0)到焦点F的距离为x0+(焦半径公式).
(5)准线与坐标轴的交点和抛物线的焦点关于原点对称.
知识点3 焦点、准线和标准方程的求法
1.标准方程的求法
(1)用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
(2)当抛物线的焦点位置没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论情况的个数.
2.焦点与准线:求焦点坐标与准线方程时,一般先将所给方程化为标准形式,由方程得到参数p,从而得到焦点坐标与准线方程.
提升学科能力
题型一 抛物线的定义理解
例1.若点满足方程,则点的轨迹是( )
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
跟踪训练1
1.已知抛物线的焦点为,点在上.若到直线的距离为3,则( )
A.4 B.5 C.6 D.7
2.抛物线的焦点到准线的距离是( ).
A. B. C.2 D.4
3.抛物线上一点的纵坐标为2,则点与抛物线焦点的距离为( )
A.2 B. C.3 D.4
题型二 抛物线的标准方程
例2.已知抛物线上任意一点到焦点F的距离比到y轴的距离大1,则抛物线的标准方程为( )
A. B. C. D.
跟踪训练2
1.若抛物线()上一点P(2,)到其焦点的距离为4,则抛物线的标准方程为( )
A.y2=2x B.y2=4x C.y2=6x D.y2=8x
2.设抛物线:的焦点为,在上,,则的方程为( )
A. B. C. D.
3.在平面直角坐标系xOy中,动点到直线的距离比它到定点的距离小1,则P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
题型三 抛物线的焦点及准线
例3.若抛物线()上一点到焦点的距离是,则( )
A. B. C. D.
跟踪训练3
1.抛物线的准线方程是( )
A. B.
C. D.
2.抛物线的焦点坐标为( )
A. B. C. D.
3.已知点为抛物线的焦点,则点坐标为 .
题型四 抛物线的线段和最值问题
例4.已知直线和直线,拋物线上一动点到直线直线的距离之和的最小值是( )
A.2 B.3 C. D.
跟踪训练4
1.若点在焦点为的抛物线上,且,点为直线上的动点,则的最小值为( )
A. B. C. D.4
2.已知P为抛物线上的任意一点,F为抛物线的焦点,点A坐标为,则的最小值为( )
A.4 B.3 C. D.
3.已知抛物线,F为抛物线的焦点,且P是该抛物线上一点,点,则的最小值为 .
题型五 抛物线的轨迹方程
例5.一个动圆与定圆相外切,且与直线相切,则动圆圆心的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
跟踪训练5
1.已知点,动圆过点,且与相切,记动圆圆心点的轨迹为曲线,则曲线的方程为( )
A. B. C. D.
2.下列说法正确的个数是( )
(1)动点满足,则P的轨迹是椭圆
(2)动点满足,则P的轨迹是双曲线
(3)动点满足到y轴的距离比到的距离小1,则P的轨迹是抛物线
(4)动点满足,则P的轨迹是圆和两条射线
A.0 B.1 C.2 D.3
3.已知动圆P与定圆C:(x+2)2+y2=1相外切,又与直线x=1相切,那么动圆圆心P的轨迹方程是 .
质量检测评价
一、单选题
1.已知抛物线的标准方程是,则它的准线方程是( )
A. B. C. D.
2.已知抛物线的焦点为,点在上.若到直线的距离为5,则( )
A.7 B.6 C.5 D.4
3.抛物线的焦点到双曲线的渐近线的距离为( )
A. B. C. D.
4.已知抛物线,若抛物线上纵坐标为2的点到焦点的距离为3,则( )
A. B.1 C.2 D.3
5.若抛物线的焦点到直线的距离为,则( )
A.4 B. C.2 D.1
6.已知是抛物线的焦点,是该抛物线上一动点,则线段的中点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
7.对抛物线,下列描述正确的是( )
A.开口向下,准线方程为 B.开口向下,焦点为
C.开口向左,焦点为 D.开口向左,准线方程为
8.已知抛物线的焦点为,为坐标原点,点在抛物线C上,若,则( )
A.F的坐标为 B.
C. D.
9.过抛物线C:上一点作两条相互垂直的直线,与C的另外两个交点分别为M、N,则( )
A.C的准线方程是
B.过C的焦点的最短弦长为12
C.直线过定点
D.当点A到直线的距离最大时,直线的方程为
三、填空题
10.抛物线的准线方程是,则实数a的值为 .
11.抛物线的焦点为,且抛物线与椭圆在第一象限的交点为A,若轴,则 .
12.已知抛物线的焦点为F,点,若点A为抛物线任意一点,当取最小值时,点A的坐标为 .
四、解答题
13.根据下列条件,分别求出曲线的标准方程:
(1)焦距是,过点,焦点在轴上的椭圆;
(2)一个焦点是,一条渐近线方程为的双曲线;
(3)焦点到准线的距离是,而且焦点在轴上的抛物线.
14.在直角坐标系中,点到直线的距离等于点到点的距离,记动点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)直线与交于两点,求线段的长.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
学科网(北京)股份有限公司
$$
3.3.1 抛物线及其标准方程
明确学习目标
课标要求
1.掌握抛物线的定义及其焦点、准线的概念.
2.明确抛物线方程中参数p的几何意义.
3.会求简单的抛物线方程,并能应用它解决有关问题.
重点难点
1.掌握抛物线的定义及其焦点、准线的概念.
2.明确抛物线方程中参数p的几何意义.
知晓结构体系
夯实必备知识
知识点1 抛物线的定义
1.抛物线的定义
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.
集合可表示为:.
2.要点理解
(1)“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点),一定直线l(即准线),一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1).
(2)若点F在直线l上,则到定点F和定直线l距离相等的点的轨迹是过点F且垂直于直线l的直线.
知识点2 抛物线的标准方程
1.抛物线的标准方程
图形
标准方程
焦点坐标
准线方程
y2=2px(p>0)
x=-
y2=-2px(p>0)
x=
x2=2py(p>0)
y=-
x2=-2py(p>0)
y=
2.要点理解
(1)p的几何意义是焦点到准线的距离.p的值决定开口大小,p越大,则抛物线开口越大;p越小,则抛物线开口越小.
(2)标准方程的结构特征:焦点在坐标轴上,准线与焦点所在的坐标轴垂直,坐标原点与焦点的距离等于其到准线的距离.
(3)抛物线的开口方向:抛物线的开口方向取决于标准方程中一次项变量(x或y)及其系数的正负.
(4)抛物线y2=2px(p>0)上任意一点P(x0,y0)到焦点F的距离为x0+(焦半径公式).
(5)准线与坐标轴的交点和抛物线的焦点关于原点对称.
知识点3 焦点、准线和标准方程的求法
1.标准方程的求法
(1)用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
(2)当抛物线的焦点位置没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论情况的个数.
2.焦点与准线:求焦点坐标与准线方程时,一般先将所给方程化为标准形式,由方程得到参数p,从而得到焦点坐标与准线方程.
提升学科能力
题型一 抛物线的定义理解
例1.若点满足方程,则点的轨迹是( )
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
【答案】D
【分析】根据轨迹方程所代表的意义和抛物线的定义可得答案.
【详解】等式左侧表示点与点间的距离,
等式右侧表示到直线的距离,
整个等式表示点到点的距离和到直线的距离相等,
且点不在直线上,
所以点轨迹为抛物线.
故选:D.
跟踪训练1
1.已知抛物线的焦点为,点在上.若到直线的距离为3,则( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】A
【分析】
根据抛物线方程写出其准线方程,再利用抛物线定义即可求得结果.
【详解】如下图所示:
根据题意可得抛物线的准线方程为,
若到直线的距离为,则到抛物线的准线的距离为,
利用抛物线定义可知.
故选:A
2.抛物线的焦点到准线的距离是( ).
A. B. C.2 D.4
【答案】B
【分析】根据抛物线方程及其定义确定焦点到准线的距离.
【详解】由抛物线方程知:,即,
根据抛物线定义知:焦点到准线的距离是.
故选:B
3.抛物线上一点的纵坐标为2,则点与抛物线焦点的距离为( )
A.2 B. C.3 D.4
【答案】B
【分析】根据题意,结合抛物线的定义,即可求解.
【详解】由抛物线的准线方程为,焦点,
因为抛物线上一点的纵坐标为2,
根据抛物线的定义,可得点与抛物线焦点的距离为.
故选:B.
题型二 抛物线的标准方程
例2.已知抛物线上任意一点到焦点F的距离比到y轴的距离大1,则抛物线的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
根据抛物线的定义求解.
【详解】由题意抛物线上任意一点到焦点F的距离与它到直线的距离相,因此,,抛物线方程为.
故选:C.
跟踪训练2
1.若抛物线()上一点P(2,)到其焦点的距离为4,则抛物线的标准方程为( )
A.y2=2x B.y2=4x C.y2=6x D.y2=8x
【答案】D
【分析】由抛物线的定义可解答.
【详解】抛物线上一点到焦点的距离等于到其准线的距离,即为4,∴,解得,∴抛物线的标准方程为.
故选:D.
2.设抛物线:的焦点为,在上,,则的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据抛物线的定义求得,进而确定正确答案.
【详解】抛物线的开口向上,
由于在上,且,
根据抛物线的定义可知,
所以抛物线的方程为.
故选:A
3.在平面直角坐标系xOy中,动点到直线的距离比它到定点的距离小1,则P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据抛物线的定义判断轨迹,再由抛物线焦点、准线得到方程即可.
【详解】由题意知动点到直线的距离与定点的距离相等,
由抛物线的定义知,P的轨迹是以为焦点,为准线的抛物线,
所以,轨迹方程为,
故选:D
题型三 抛物线的焦点及准线
例3.若抛物线()上一点到焦点的距离是,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用抛物线定义有,结合已知求即可.
【详解】设焦点为,则,解得.
故选:D
跟踪训练3
1.抛物线的准线方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】先将已知方程化为标准方程,再求准线方程.
【详解】将化为标准方程,
由此得,所以抛物线的准线方程为.
故选:C.
2.抛物线的焦点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】将抛物线方程化为标准方程,再求焦点坐标即可.
【详解】由可得,其焦点坐标为,
故选:B
3.已知点为抛物线的焦点,则点坐标为 .
【答案】
【分析】首先将抛物线化为标准方程,根据抛物线定义的4种形式,即可得出焦点的坐标.
【详解】由题意,抛物线的标准方程为:,
其焦点在轴的正半轴上,则,,
所以焦点坐标为.
故答案是:.
题型四 抛物线的线段和最值问题
例4.已知直线和直线,拋物线上一动点到直线直线的距离之和的最小值是( )
A.2 B.3 C. D.
【答案】B
【分析】根据抛物线的定义可得,结合图象分析求解.
【详解】由题意可得:拋物线的焦点,准线,
设动点直线的距离分别为,
点到直线的距离分别为,
则,可得,
当且仅当点在点到直线的垂线上且在与之间时,等号成立,
动点到直线直线的距离之和的最小值是3.
故选:B.
跟踪训练4
1.若点在焦点为的抛物线上,且,点为直线上的动点,则的最小值为( )
A. B. C. D.4
【答案】A
【分析】
先求得点的坐标,求得关于直线的对称点,根据三点共线求得的最小值.
【详解】抛物线的焦点,准线,
,则,不妨设,
关于直线的对称点为,
由于,所以当三点共线时最小,
所以的最小值为.
故选:A
2.已知P为抛物线上的任意一点,F为抛物线的焦点,点A坐标为,则的最小值为( )
A.4 B.3 C. D.
【答案】A
【分析】过点P作抛物线准线l的垂线段,垂足为点,过点A作于点H,结合抛物线的定义可得,从而可求得答案.
【详解】由拋物线知,则,准线l方程为.
如图所示,点A在抛物线内,过点P作抛物线准线l的垂线段,垂足为点,过点A作于点H.
由抛物线的定义得,
所以,当且仅当点P是线段AH与抛物线的交点(即A,P,H三点共线)时取等号.
故的最小值为.
故选:A
【点睛】关键点点睛:此题考查抛物线定义的应用,解题的关键是将转化为点P到准线的距离,再利用用平面几何的性质确定最小值点,考查数形结合的思想,属于中档题.
3.已知抛物线,F为抛物线的焦点,且P是该抛物线上一点,点,则的最小值为 .
【答案】8
【分析】作邮抛物线的准线,把转化为到准线的距离,由三点共线得最小值.
【详解】由题意抛物线的准线的方程是,
过作于,则,所以
当且仅当三点共线时,取得最小值,
所以的最小值是8.
故答案为:8.
题型五 抛物线的轨迹方程
例5.一个动圆与定圆相外切,且与直线相切,则动圆圆心的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据点到直线的距离与点到点之间距离的关系化简即可.
【详解】定圆的圆心,半径为2,
设动圆圆心P点坐标为(x,y),动圆的半径为r,d为动圆圆心到直线的距离,即r,
则根据两圆相外切及直线与圆相切的性质可得,
所以,
化简得:.
∴动圆圆心轨迹方程为.
故选:D.
跟踪训练5
1.已知点,动圆过点,且与相切,记动圆圆心点的轨迹为曲线,则曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】分析题意,利用抛物线的定义判断曲线是抛物线,再求解轨迹方程即可.
【详解】由题意知,点到点的距离和它到直线的距离相等,
所以点的轨迹是以为焦点的抛物线,所以的方程为,故C正确.
故选:C.
2.下列说法正确的个数是( )
(1)动点满足,则P的轨迹是椭圆
(2)动点满足,则P的轨迹是双曲线
(3)动点满足到y轴的距离比到的距离小1,则P的轨迹是抛物线
(4)动点满足,则P的轨迹是圆和两条射线
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】B
【分析】根据椭圆、双曲线定义及公式的几何意义判断(1)、(2),应用两点、点线距离公式求P的轨迹判断(3),由已知条件得或即可判断(4).
【详解】(1)公式的几何意义为到、的距离之和为4,而、的距离等于4,故P的轨迹不是椭圆,错误;
(2)公式的几何意义为到与到的距离之差为5,且、的距离等于4,P的轨迹不是双曲线,错误;
(3)由题设,到y轴的距离比到的距离小1,则,可得P的轨迹是或,错误;
(4)由题设,或,故P的轨迹是圆和直线(在圆上或圆外部分,即两条射线),正确.
故选:B.
3.已知动圆P与定圆C:(x+2)2+y2=1相外切,又与直线x=1相切,那么动圆圆心P的轨迹方程是 .
【答案】y2=﹣8x
【分析】设,由两圆位置关系、直线与圆位置关系列式化简即可得.
【详解】设圆心P到直线x=1的距离等于r,P(x,y ),由题意可得 PC=1+r,即 =1+1﹣x,化简可得 y2=﹣8x.
故答案为:y2=﹣8x.
质量检测评价
一、单选题
1.已知抛物线的标准方程是,则它的准线方程是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据抛物线方程与准线的关系,可得答案.
【详解】因为,所以,所以抛物线的准线方程为.
故选:A.
2.已知抛物线的焦点为,点在上.若到直线的距离为5,则( )
A.7 B.6 C.5 D.4
【答案】D
【分析】利用抛物线的定义求解即可.
【详解】因为抛物线的焦点,准线方程为,点在上,
所以到准线的距离为,
又到直线的距离为,
所以,故.
故选:D.
3.抛物线的焦点到双曲线的渐近线的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先求出焦点坐标和渐近线方程为,再利用点到直线的距离公式即可求出结果.
【详解】因为抛物线的焦点,又双曲线的渐近线方程为,
所以焦点到双曲线渐近线的距离为,
故选:B.
4.已知抛物线,若抛物线上纵坐标为2的点到焦点的距离为3,则( )
A. B.1 C.2 D.3
【答案】C
【分析】根据抛物线的定义:抛物线上一点到焦点的距离等于到准线的距离,即可求解.
【详解】根据题意作图如下:
因为抛物线上纵坐标为2的点到焦点的距离为3,
又抛物线上一点到焦点的距离等于其到准线的距离,
所以,解得.
故选:C
5.若抛物线的焦点到直线的距离为,则( )
A.4 B. C.2 D.1
【答案】C
【分析】先求出焦点坐标,再根据点到直线的距离公式计算即可.
【详解】抛物线的焦点为,
则点到直线的距离,解得.
故选:C.
6.已知是抛物线的焦点,是该抛物线上一动点,则线段的中点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】先把抛物线整理成标准方程,然后求得抛物线的焦点,设出和的坐标,然后利用和的坐标表示出的坐标,进而利用抛物线方程的关系求得和的关系及的轨迹方程.
【详解】解:抛物线的标准方程是,故.
设,,的中点
,即,即
故选:.
【点睛】本题主要考查了抛物线的简单性质和求轨迹方程的问题.解题的关键是充分挖掘题设信息整理求得和的关系.
二、多选题
7.对抛物线,下列描述正确的是( )
A.开口向下,准线方程为
B.开口向下,焦点为
C.开口向左,焦点为
D.开口向左,准线方程为
【答案】AB
【分析】先化为标准方程,求得焦点坐标和准线方程即可判断.
【详解】由题设,抛物线可化为,
开口向下,焦点为,准线方程为.所以AB正确,CD错误.
故选:AB.
8.已知抛物线的焦点为,为坐标原点,点在抛物线C上,若,则( )
A.F的坐标为 B.
C. D.
【答案】BCD
【分析】
根据抛物线的定义域标准方程,以及抛物线的几何性质,逐项判定,即可求解.
【详解】
由抛物线,可得,所以,且焦点在y轴正半轴上,
则焦点,所以A错误;
由抛物线的定义,可得,解得,所以B正确;
由,可得,所以,则,所以C正确;
由,所以D正确.
故选:BCD.
9.过抛物线C:上一点作两条相互垂直的直线,与C的另外两个交点分别为M、N,则( )
A.C的准线方程是
B.过C的焦点的最短弦长为12
C.直线过定点
D.当点A到直线的距离最大时,直线的方程为
【答案】AD
【分析】对于,根据点在抛物线上,求出抛物线方程,即可求出准线方程;根据过抛物线C的焦点且与x轴垂直时弦长最短为,可判断;对于,设直线为,联立直线和抛物线方程消元后,再根据韦达定理即,即可求得直线所过定点;对于,当时,点A到直线MN的距离最大,即可求得的方程.
【详解】将代入抛物线C中得,则抛物线C为,
故抛物线C的准线方程为,故A正确;
当过抛物线C的焦点且与x轴垂直时弦长最短,此时弦长为16,故B错误;
设直线为,,,
联立抛物线可得,,
∴,,
∵,
,
∵,,∴,
∴,
化简整理可得,
,
∴,得,
∴直线MN为,
∴直线MN过定点,故C错误,
当时,点A到直线MN的距离最大,
此时,则,
此时直线MN为,D正确.
故选:AD.
三、填空题
10.抛物线的准线方程是,则实数a的值为 .
【答案】/-0.125
【分析】对比抛物线准线方程即可列方程求解参数.
【详解】由题意,解得.
故答案为:.
11.抛物线的焦点为,且抛物线与椭圆在第一象限的交点为A,若轴,则 .
【答案】
【分析】利用抛物线方程可知坐标,再结合椭圆方程计算坐标,计算即可.
【详解】由,所以,
又在椭圆上,代入可得.
故答案为:
12.已知抛物线的焦点为F,点,若点A为抛物线任意一点,当取最小值时,点A的坐标为 .
【答案】
【分析】利用抛物线的定义计算即可.
【详解】易知,抛物线的准线为,过A作于C点,
则,当且仅当A为线段与抛物线的交点时取得最小值,此时.
故答案为:
四、解答题
13.根据下列条件,分别求出曲线的标准方程:
(1)焦距是,过点,焦点在轴上的椭圆;
(2)一个焦点是,一条渐近线方程为的双曲线;
(3)焦点到准线的距离是,而且焦点在轴上的抛物线.
【答案】(1);
(2);
(3).
【分析】(1)根据椭圆的焦距与顶点及焦点在轴上写出椭圆标准方程即可;
(2)根据双曲线的焦点及渐近线方程写出双曲线标准方程即可;
(3)根据抛物线的性质及焦点在轴上写出抛物线标准方程即可.
【详解】(1)由题意可设,
可知,
则椭圆的标准方程为:;
(2)易知双曲线的焦点在横轴上,
可设标准方程为,
则,且是其一条渐近线,
即,故,所以双曲线的标准方程为:;
(3)若焦点在纵轴正半轴,可设抛物线标准方程为:,
因为焦点到准线的距离是,则有,所以,
若焦点在纵轴负半轴上,可设抛物线标准方程为:,
因为焦点到准线的距离是,则有,所以,
综上抛物线的标准方程为:.
14.在直角坐标系中,点到直线的距离等于点到点的距离,记动点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)直线与交于两点,求线段的长.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据抛物线的定义直接求解即可;
(2)将直线方程与抛物线方程联立,利用韦达定理和抛物线的定义求解即可.
【详解】(1)在直角坐标系中,点到直线的距离等于点到点的距离,
所以根据抛物线的定义可得动点的轨迹是以为焦点,直线为准线的抛物线,
所以轨迹为的方程为.
(2)设点,,
由,消去整理得,
, ,
故弦长.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
学科网(北京)股份有限公司
$$