内容正文:
串讲06 抛物线、
直线与圆锥曲线的位置关系
选择性必修第一册 人教B版(2019) 数学 期中考点大串讲
考场练兵
典例剖析
01
02
03
目
录
考点透视
01 考点透视
考点1.抛物线的定义
相等
定点F
定直线l
考点2.抛物线的标准方程
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
考点3.抛物线的几何性质
y≥0
y≤0
x轴
y轴
O(0,0)
e=1
考点4.直线与圆锥曲线的位置关系
相交
相切
相离
相切
充要
考点5.直线与圆锥曲线的位置关系的判定
Δ>0
Δ=0
Δ<0
考点6.弦及弦长的概念 、弦长公式
以这两个公共点为端点的线段
线段的长
线段
02 典例透析
考点1. 抛物线的定义及其应用
考点2.求抛物线的标准方程
考点2.求抛物线的标准方程
考点2.求抛物线的标准方程
考点3.利用抛物线的定义求轨迹方程
考点3.利用抛物线的定义求轨迹方程
考点4.抛物线的简单几何性质
考点5.由抛物线的几何性质求标准方程
考点6.直线与圆锥曲线的公共点问题
考点7.直线与圆锥曲线相切问题
考点8.弦长、焦点弦问题
考点8.弦长、焦点弦问题
考点8.弦长、焦点弦问题
考点9.中点弦问题
考点9.中点弦问题
考点9.中点弦问题
考点9.中点弦问题
03 考场练兵
5
3
知识点
一般地,设F是平面内的一个定点,l是不过点F的一条定直线,则平面上到F的距离与到l的距离eq \x(\s\up1(01))_______________的点的轨迹称为抛物线,其中eq \x(\s\up1(02))__________称为抛物线的焦点,eq \x(\s\up1(03))_______________称为抛物线的准线.
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(p,2),0))
x=eq \f(p,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(p,2)))
y=-eq \f(p,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,-\f(p,2)))
知识点
图形
标准方程
焦点坐标
准线方程
eq \x(\s\up1(01))________________
eq \x(\s\up1(02))____________
eq \x(\s\up1(03))___________
eq \x(\s\up1(04))________________
eq \x(\s\up1(05))____________
eq \x(\s\up1(06))___________
eq \x(\s\up1(07))________________
eq \x(\s\up1(08))____________
eq \x(\s\up1(09))___________
eq \x(\s\up1(10))________________
eq \x(\s\up1(11))____________
eq \x(\s\up1(12))___________
y=eq \f(p,2)
y2=2px(p>0)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,2),0))
x=-eq \f(p,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,-\f(p,2)))
x=-eq \f(p,2)
x=eq \f(p,2)
y=-eq \f(p,2)
y=eq \f(p,2)
知识点
标准方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
图形
性质
焦点
eq \x(\s\up1(01))____________
eq \x(\s\up1(02))___________
eq \x(\s\up1(03))__________
eq \x(\s\up1(04))____________
准线
eq \x(\s\up1(05))____________
eq \x(\s\up1(06))___________
eq \x(\s\up1(07))__________
eq \x(\s\up1(08))____________
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
eq \x(\s\up1(09))_______,x∈R
eq \x(\s\up1(10))________,x∈R
对称轴
eq \x(\s\up1(11))____________
eq \x(\s\up1(12))____________
顶点
eq \x(\s\up1(13))____________
离心率
eq \x(\s\up1(14))____________
开口方向
向右
向左
向上
向下
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,2),0))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(p,2),0))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(p,2)))
知识点
1.直线与椭圆的位置关系
当直线与椭圆有两个公共点时,称直线与椭圆eq \x(\s\up1(01))________;当直线与椭圆有且只有一个公共点时,称直线与椭圆eq \x(\s\up1(02))________;当直线与椭圆没有公共点时,称直线与椭圆eq \x(\s\up1(03))________.
2.直线与圆锥曲线相切
一般地,给定直线l与圆锥曲线C(圆、椭圆、双曲线、抛物线),如果联立它们的方程并消去一个未知数后,得到的是一个一元二次方程且该方程只有一个实数解(即有两个相等的实数解),则称直线与圆锥曲线eq \x(\s\up1(04))________.
直线与椭圆只有一个公共点是直线与该椭圆相切的eq \x(\s\up1(05))________条件.
知识点二
联立直线l与圆锥曲线C(圆、椭圆、双曲线、抛物线)的方程并消去一个未知数后,得到ax2+bx+c=0.
(1)当a≠0时,设一元二次方程ax2+bx+c=0的判别式为Δ,则eq \x(\s\up1(01))_______ ⇔直线与圆锥曲线C相交;eq \x(\s\up1(02))_______⇔直线与圆锥曲线C相切;eq \x(\s\up1(03))_______⇔直线与圆锥曲线C相离.
(2)当a=0,b≠0时,即得到一个一次方程,则直线l与圆锥曲线C相交,且只有一个交点.此时,若C为双曲线,则直线l与双曲线的渐近线的位置关系是平行;若C为抛物线,则直线l与抛物线的对称轴的位置关系是平行或重合.
知识点
一般地,直线与圆锥曲线有两个公共点时,则eq \x(\s\up1(01))_________________________称为圆锥曲线的一条弦,eq \x(\s\up1(02))_______________就是弦长.简单地说,圆锥曲线的弦就是连接圆锥曲线上任意两点所得的eq \x(\s\up1(03))_______________.
知识点
设斜率为k的直线l与圆锥曲线相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则|AB|=eq \r(1+k2)·|x1-x2|=eq \x(\s\up1(01))______________________________________或|AB|=eq \r(1+\f(1,k2))·|y1-y2|=eq \x(\s\up1(02))
______________________________ (k≠0)
eq \r(1+k2)·eq \r((x1+x2)2-4x1x2)
eq \r(1+\f(1,k2))·eq \r((y1+y2)2-4y1y2)
((x-1)2+(y-2)2)【例题1】若点P(x,y)满足方程=eq \f(|3x+4y+12|,5),则点P的轨迹是( )
A.圆
B.椭圆
C.双曲线
D.抛物线
解析 等式左侧表示点P(x,y)与点(1,2)间的距离,等式右侧表示点P(x,y)到直线3x+4y+12=0的距离,整个等式表示点P(x,y)到点(1,2)的距离和到直线3x+4y+12=0的距离相等,且点(1,2)不在直线3x+4y+12=0上,所以点P的轨迹为抛物线.故选D.
【例题2】分别求满足下列条件的抛物线的标准方程:
(1)焦点为(-2,0);
(2)准线方程为y=-1;
(3)焦点到准线的距离是4;
(4)过点(1,2).
解 (1)∵焦点在x轴的负半轴上,且eq \f(p,2)=2,∴p=4,
∴抛物线的标准方程为y2=-8x.
(2)∵焦点在y轴的正半轴上,且eq \f(p,2)=1,
∴p=2,
∴抛物线的标准方程为x2=4y.
(3)由题意可得p=4,抛物线的标准方程为y2=8x或y2=-8x或x2=8y或x2=-8y.
(4)解法一:点(1,2)在第一象限,要分两种情形:
当抛物线的焦点在x轴上时,设抛物线的标准方程为y2=2p1x(p1>0),则22=2p1·1,解得p1=2,抛物线的标准方程为y2=4x;
当抛物线的焦点在y轴上时,设抛物线的标准方程为x2=2p2y(p2>0),则12=2p2·2,解得p2=eq \f(1,4),抛物线的标准方程为x2=eq \f(1,2)y.
解法二:设抛物线的标准方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),将点(1,2)代入,得m=4,n=eq \f(1,2).
故抛物线的标准方程为y2=4x或x2=eq \f(1,2)y.
【例题3】 已知圆A:(x+2)2+y2=1与定直线l:x=1,且动圆P与圆A外切并与直线l相切,求动圆的圆心P的轨迹方程.
解 解法一:设点P的坐标为(x,y),圆P的半径为r,由题意知|AP|=r+1,
即eq \r((x+2)2+y2)=|x-1|+1,
化简,整理得y2=-8x,y2=-4x-4(舍去).
∴动圆的圆心P的轨迹方程为y2=-8x.
解法二:设圆P的半径为r,如图,作PK垂直于直线x=1,垂足为K,PQ垂直于直线x=2,垂足为Q,
则|KQ|=1,∴|PQ|=r+1,
又|AP|=r+1,∴|AP|=|PQ|,
故点P到圆心A(-2,0)的距离与到定直线x=2的距离相等,
∴点P的轨迹是以A(-2,0)为焦点,直线x=2为准线的抛物线.∴eq \f(p,2)=2,∴p=4,
∴动圆的圆心P的轨迹方程为y2=-8x.
【例题4】(多选)下列说法中正确的是( )
A.抛物线关于顶点对称
B.抛物线只有一个焦点,一条对称轴,无对称中心
C.抛物线的标准方程虽然各不相同,但是其离心率都相同
D.抛物线x2=4y,y2=4x的x,y的范围是不同的,但是其焦点到准线的距离是相同的
(x2,4)【例题5】抛物线的顶点在原点,对称轴是椭圆+eq \f(y2,9)=1的短轴所在的直线,抛物线的焦点到抛物线的顶点的距离为4,求抛物线的标准方程及准线方程.
解 因为椭圆eq \f(x2,4)+eq \f(y2,9)=1的短轴在x轴上,所以抛物线的对称轴为x轴,设抛物线的标准方程为y2=2px(p>0)或y2=-2px(p>0),
因为抛物线的焦点到抛物线的顶点的距离为4,所以eq \f(p,2)=4,即p=8,所以抛物线的标准方程为y2=16x或y2=-16x,准线方程分别为x=-4或x=4.
解 联立方程eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=kx+2,,2x2+3y2=6,))
得(2+3k2)x2+12kx+6=0,
因为Δ=24(3k2-2),
当Δ>0,即k>eq \f(\r(6),3)或k<-eq \f(\r(6),3)时,直线与椭圆有两个公共点;
当Δ=0,即k=±eq \f(\r(6),3)时,直线与椭圆只有一个公共点;
当Δ<0,即-eq \f(\r(6),3)<k<eq \f(\r(6),3)时,直线与椭圆没有公共点.
【例题6】 当k为何值时,直线y=kx+2与椭圆2x2+3y2=6有两个公共点?只有一个公共点?没有公共点?
(1,4)【例题7】(2024·九江一中高二月考)抛物线y=x2过点(0,-2)的切线方程为( )
A.x=0
B.y=±2x-2
C.y=±x-2
D.y=±eq \r(2)x-2
解析 由于x=0不为y=eq \f(1,4)x2的切线,故切线斜率存在.不妨设切线的斜率为k,故切线的方程为y=kx-2,联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=\f(1,4)x2,,y=kx-2,))得eq \f(1,4)x2-kx+2=0,故Δ=k2-2=0,解得k=±eq \r(2),故切线方程为y=±eq \r(2)x-2.故选D.
(x2,5)【例题8】已知斜率为2的直线经过椭圆+eq \f(y2,4)=1的右焦点F1,与椭圆交于A,B两点,则弦AB的长为________.
解析 因为直线l过椭圆eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1的右焦点F1(1,0),又直线的斜率为2,所以直线l的方程为y=2(x-1),即2x-y-2=0.
解法一:解方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x2,5)+\f(y2,4)=1,,2x-y-2=0,))得交点A(0,-2),Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,3),\f(4,3))),所以|AB|=
eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0-\f(5,3)))\s\up12(2)+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2-\f(4,3)))\s\up12(2))=eq \r(\f(125,9))=eq \f(5\r(5),3).
eq \f(5\r(5),3)
解法二:设A(x1,y1),B(x2,y2),由方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x2,5)+\f(y2,4)=1,,2x-y-2=0,))
消去y得3x2-5x=0,因为Δ=(-5)2=25>0,则x1+x2=eq \f(5,3),x1x2=0.
所以|AB|=2,AB)eq \r((1+k)[(x1+x2)2-4x1x2])
=eq \r((1+22)\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,3)))\s\up12(2)-4×0)))=eq \f(5\r(5),3).
解法三:由方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x2,5)+\f(y2,4)=1,,2x-y-2=0,))消去x得3y2+2y-8=0,因为Δ=22-4×3×(-8)=100>0,则y1+y2=-eq \f(2,3),y1y2=-eq \f(8,3),
所以|AB|=2,AB)eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,k)))[(y1+y2)2-4y1y2])
=eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,4)))\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(2,3)))\s\up12(2)-4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(8,3))))))=eq \f(5\r(5),3).
(x2,16)【例题9】已知椭圆+eq \f(y2,4)=1的弦AB的中点M的坐标为(2,1),求直线AB的方程.
解 解法一:(根与系数的关系法)
由椭圆的对称性,知直线AB的斜率存在,
设直线AB的方程为y-1=k(x-2).
将其代入椭圆的方程并整理,
得(4k2+1)x2-8(2k2-k)x+4(2k-1)2-16=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1,x2是上述方程的两根,于是x1+x2=eq \f(8(2k2-k),4k2+1).
又M为线段AB的中点,
∴eq \f(x1+x2,2)=eq \f(4(2k2-k),4k2+1)=2,解得k=-eq \f(1,2).
故所求直线AB的方程为x+2y-4=0.
解法二:(点差法)
设A(x1,y1),B(x2,y2),x1≠x2.
∵M(2,1)为线段AB的中点,∴x1+x2=4,y1+y2=2.
又A,B两点在椭圆上,
则xeq \o\al(2,1)+4yeq \o\al(2,1)=16,xeq \o\al(2,2)+4yeq \o\al(2,2)=16,
两式相减,得(xeq \o\al(2,1)-xeq \o\al(2,2))+4(yeq \o\al(2,1)-yeq \o\al(2,2))=0,
于是(x1+x2)(x1-x2)+4(y1+y2)(y1-y2)=0.
∴eq \f(y1-y2,x1-x2)=-eq \f(x1+x2,4(y1+y2))=-eq \f(4,4×2)=-eq \f(1,2),
即kAB=-eq \f(1,2).
故所求直线AB的方程为x+2y-4=0.
解法三:[对称点法(或共线法)]
设所求直线与椭圆的一个交点为A(x,y),
由于点M(2,1)为线段AB的中点,
则另一个交点为B(4-x,2-y).
∵A,B两点都在椭圆上,
∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+4y2=16, ①,(4-x)2+4(2-y)2=16. ②))
①-②,整理得x+2y-4=0.
即点A的坐标满足这个方程,根据对称性,点B的坐标也满足这个方程,而过A,B两点的直线只有一条,
故所求直线AB的方程为x+2y-4=0.
1.(2024·鞍山一中高二期中)抛物线y=2x2的准线方程是( )
A.x=eq \f(1,8)
B.x=-eq \f(1,8)
C.y=eq \f(1,8)
D.y=-eq \f(1,8)
解析 因为y=2x2可化为x2=eq \f(1,2)y,所以准线方程为y=-eq \f(1,8).故选D.
2.(2024·北京顺义牛栏山一中高二期中)已知抛物线y2=2px(p>0)上横坐标为3的点M到焦点F的距离为6,则p=( )
A.2
B.3
C.6
D.8
解析 记抛物线y2=2px(p>0)的准线为l,作MN⊥l,垂足为N,由抛物线定义可知,|MN|=|MF|,则3+eq \f(p,2)=6,解得p=6.故选C.
3.已知点F是抛物线y=eq \f(1,16)x2的焦点,点P是该抛物线上的动点,则线段PF的中点E的轨迹方程是( )
A.x2=8y-16
B.x2=2y-eq \f(1,16)
C.x2=y-eq \f(1,2)
D.x2=2y-2
解析 抛物线的方程可化为x2=16y,焦点F(0,4),设线段PF的中点E的坐标为(x,y),P(x0,y0),则x0=2x,y0=2y-4,代入抛物线的方程,得(2x)2=16(2y-4),即x2=8y-16.故选A.
4.(2024·菏泽高二期中)抛物线y=eq \f(4,3)x2的焦点坐标为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,3)))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3),0))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(3,16)))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,16),0))
解析 抛物线方程为x2=eq \f(3,4)y,故焦点坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(3,16))).故选C.
5.若点(m,n)在抛物线y2=-13x上,则下列点中一定在该抛物线上的是( )
A.(-m,-n)
B.(m,-n)
C.(-m,n)
D.(-n,-m)
解析 由抛物线关于x轴对称易知,点(m,-n)一定在该抛物线上.
6.抛物线x=8y2的通径长为( )
A.8
B.4
C.eq \f(1,8)
D.eq \f(1,4)
解析 抛物线x=8y2,即y2=eq \f(1,8)x,可得2p=eq \f(1,8),因此通径长为eq \f(1,8).故选C.
7.(2024·北京东城汇文中学高二期中)直线l过抛物线y2=2x的焦点F,且l与该抛物线交于不同的两点A(x1,y1),B(x2,y2),若x1+x2=3,则弦AB的长是( )
A.2
B.3
C.4
D.5
解析 抛物线y2=2x的准线方程为x=-eq \f(1,2),因为直线l过抛物线y2=2x的焦点F,且l与该抛物线交于不同的两点A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=x1+eq \f(1,2)+x2+eq \f(1,2)=x1+x2+1=3+1=4.故选C.
8.(2023·新课标Ⅱ卷)已知椭圆C:eq \f(x2,3)+y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,直线y=x+m与C交于A,B两点,若△F1AB的面积是△F2AB面积的2倍,则m=( )
A.eq \f(2,3)
B.eq \f(\r(2),3)
C.-eq \f(\r(2),3)
D.-eq \f(2,3)
解析 将直线与椭圆的方程联立得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=x+m,,\f(x2,3)+y2=1,))消去y可得4x2+6mx+3m2-3=0.因为直线与椭圆相交于A,B两点,则Δ=36m2-4×4(3m2-3)>0,解得-2<m<2.设F1到AB的距离为d1,F2到AB的距离为d2,易知F1(-eq \r(2),0),F2(eq \r(2),0),则d1=eq \f(|-\r(2)+m|,\r(2)),d2=eq \f(|\r(2)+m|,\r(2)),eq \f(S△F1AB,S△F2AB)=eq \f(\f(|-\r(2)+m|,\r(2)),\f(|\r(2)+m|,\r(2)))=eq \f(|-\r(2)+m|,|\r(2)+m|)=2,解得m=-eq \f(\r(2),3)或m=-3eq \r(2)(舍去).故选C.
9.(2024·哈尔滨第三十二中高二期中)抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,其上的点P(m,-3)到焦点的距离为4,则抛物线方程为( )
A.x2=8y
B.x2=4y
C.x2=-4y
D.x2=-8y
解析 由题意,设抛物线方程为x2=-2py(p>0),准线方程为y=eq \f(p,2),由抛物线的定义知,eq \f(p,2)-(-3)=4,解得p=2,故抛物线的方程为x2=-4y.故选C.
10.(2024·洛阳洛宁县第一高级中学高二月考)图1为一种卫星接收天线,其曲面与轴截面的交线为抛物线的一部分,已知该卫星接收天线的口径AB=6,深度MO=2,信号处理中心F位于焦点处,以顶点O为坐标原点,建立如图2所示的平面直角坐标系xOy,若P是该抛物线上一点,点Qeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(15,8),2)),则|PF|+|PQ|的最小值为( )
A.4
B.3
C.2
D.1
解析 设抛物线的方程为y2=2px(p>0),因为AB=6,MO=2,所以点A(2,3)在抛物线上,所以9=4p,故p=eq \f(9,4),所以抛物线的方程为y2=eq \f(9,2)x,所以抛物线的焦点F的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9,8),0)),准线方程为x=-eq \f(9,8),在方程y2=eq \f(9,2)x中取x=eq \f(15,8)可得y2=eq \f(135,16)>4,所以点Q在抛物线内,过点P作PP′与准线垂直,P′为垂足,过点Q作QQ′与准线垂直,Q′为垂足,则|PF|=|PP′|,所以|PF|+|PQ|=|PP′|+|PQ|≥|QQ′|=eq \f(15,8)+eq \f(9,8)=3,当且仅当直线PQ与准线垂直时等号成立,所以|PF|+|PQ|的最小值为3.故选B.
11.若抛物线y2=x上一点P到准线的距离等于它到顶点的距离,则点P的坐标为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),±\f(\r(2),4)))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,8),±\f(\r(2),4)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),\f(\r(2),4)))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,8),\f(\r(2),4)))
解析 设抛物线的焦点为F,顶点为O,由题意知,点P到焦点F的距离等于它到顶点O的距离,因此点P在线段OF的垂直平分线上,而点F的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),0)),所以点P的横坐标为eq \f(1,8),代入抛物线的方程得y=±eq \f(\r(2),4),故点P的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,8),±\f(\r(2),4))).故选B.
12.抛物线y=eq \f(1,8)x2上一点A(x0,2)到其对称轴的距离为( )
A.2
B.4
C.6
D.8
解析 抛物线的对称轴为y轴,把A(x0,2)代入y=eq \f(1,8)x2,得xeq \o\al(2,0)=16,即|x0|=4,故点A到y轴的距离为4.
13.(2024·启东中学高二月考)如图是一座抛物线形拱桥,当桥洞内水面宽16 m时,拱顶距离水面4 m,当水面上升1 m后,桥洞内水面宽为( )
A.4 m
B.4eq \r(3) m
C.8eq \r(3) m
D.12 m
解析 以抛物线的顶点为坐标原点,抛物线的对称轴为y轴,过原点且垂直于y轴的直线为x轴建立如图所示的平面直角坐标系,设抛物线的方程为x2=-2py(p>0),由题意可知点(8,-4)在抛物线上,所以64=-2p×(-4),可得p=8,所以抛物线的方程为x2=-16y,当水面上升1 m后,即当y=-3时,x2=48,可得x=±4eq \r(3),因此,当水面上升1 m后,桥洞内水面宽为8eq \r(3) m.故选C.
14.(2024·上海长宁高二期中)已知抛物线y2=4x与过焦点的一条直线交于A,B两点,若弦AB的中点M的横坐标为eq \f(3,2),则|AB|=________.
解析 由题意知抛物线的焦点F(1,0),且直线AB的斜率不为0,设AB:x=ty+1,联立抛物线的方程得y2-4ty-4=0,Δ>0,故yA+yB=4t,yAyB=-4,所以xA+xB=t(yA+yB)+2=2×eq \f(3,2)=3,即t2=eq \f(1,4),则|AB|=eq \r(1+t2)·|yA-yB|=eq \r(1+t2)·eq \r((yA+yB)2-4yAyB)=eq \f(\r(5),2)×eq \r(4+16)=5.
15.(2024·华南师大附中高二质检)已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,上顶点为D,且∠F1DF2=120°,若第一象限的点A,B在C上,|AF2|=2,|BF2|=4,|AB|=3,则直线AB的斜率为________.
解析 椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1的左、右焦点分别为F1,F2,上顶点为D,且∠F1DF2=120°,所以∠F1DO=60°,由椭圆的几何性质可知|DF1|=a,|OF1|=c,椭圆的离心率为e=eq \f(c,a)=sin60°=eq \f(\r(3),2),设点A(x1,y1),B(x2,y2),则0<x1<a,0<x2<a,
-eq \f(\r(11),4)
16.若抛物线x2=8y上一点P到焦点的距离为5,则点P的纵坐标为________.
解析 抛物线x2=8y的焦点为F(0,2),准线方程为y=-2,设P(x,y),y>0,因为抛物线上一点P到焦点的距离为5,由抛物线的定义,得|PF|=y-(-2)=5,解得y=3.
17.(2024·铜川阳光中学高二质检)已知点M(1,m)在抛物线C:y2=2px(p>0)上,且|MF|=2(F为焦点),若P为C上的一个动点,设点Q的坐标为(3,0),则|PQ|的最小值为________.
解析 已知点M(1,m)在抛物线C:y2=2px(p>0)上,且|MF|=2(F为焦点),由定义知,1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(p,2)))=2,得p=2,∴抛物线C:y2=4x.设P(x0,y0)(x0≥0),由题意知yeq \o\al(2,0)=4x0,则|PQ|2=(x0-3)2+yeq \o\al(2,0)=(x0-3)2+4x0=(x0-1)2+8≥8,∴当x0=1时,|PQ|2取得最小值8,则|PQ|的最小值为2eq \r(2).
2eq \r(2)
18.已知抛物线关于x轴对称,它的顶点在坐标原点O,并且经过点M(2,y0).若点M到该抛物线焦点的距离为3,求抛物线的方程及|OM|的值.
解 设抛物线的方程为y2=2px(p>0),
则其焦点坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,2),0)),准线方程为x=-eq \f(p,2),
∵M在抛物线上,
∴M到焦点的距离等于其到准线的距离,
即2,0)eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2-\f(p,2)))\s\up12(2)+y)
=2+eq \f(p,2)=3,
解得p=2,y0=±2eq \r(2),
∴抛物线的方程为y2=4x.
点M(2,±2eq \r(2)),根据两点间距离公式有|OM|=eq \r(22+(±2\r(2))2)=2eq \r(3).
19.已知A,B是抛物线C:y2=2px(p>0)上的两个动点(AB不垂直于x轴),F为抛物线的焦点,且|AF|+|BF|=8,线段AB的垂直平分线经过定点Q(6,0),求此抛物线的方程.
解 抛物线y2=2px(p>0)的准线方程为x=-eq \f(p,2).
设A(x1,y1),B(x2,y2),
∵|AF|+|BF|=8,
∴x1+eq \f(p,2)+x2+eq \f(p,2)=8,即x1+x2=8-p.
∵Q(6,0)在线段AB的中垂线上,
∴|QA|=|QB|,
即(x1-6)2+yeq \o\al(2,1)=(x2-6)2+yeq \o\al(2,2),
又yeq \o\al(2,1)=2px1,yeq \o\al(2,2)=2px2,
∴(x1-x2)(x1+x2-12+2p)=0.
∵AB与x轴不垂直,
∴x1≠x2,
∴x1+x2-12+2p=8-p-12+2p=0,
即p=4.
从而抛物线的方程为y2=8x.
$$