2.7.2 抛物线的几何性质-【新课程能力培养】2024-2025学年高中数学选择性必修第一册同步练习(人教B版)

2024-11-04
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第二章 平面解析几何 练 2.7.2 抛物线的几何性质 效 果 评 价 1. 对抛物线 y=4x 2 , 下列描述正确的是 ( ) A. 开口向上, 焦点为 ( 0 , 1 ) B. 开口向上, 焦点为 0 , 1 16 ! " C. 开口向右, 焦点为 ( 1 , 0 ) D. 开口向右, 焦点为 0 , 1 16 ! " 2. 焦点在 x 轴的正半轴上, 且焦点到准 线的距离为 4 的抛物线的标准方程是 ( ) A. x 2 =4y B. y 2 =4x C. x 2 =8y D. y 2 =8x 3. 抛物线 x 2 =8y 的准线被圆 x 2 +y 2 -6x=0 截得的线段长为 ( ) A. 4 B. 2 5 姨 C. 5 姨 D. 2 4. 已知抛物线 y 2 =4x 上一点 P 到准线的 距离为 d 1 , 到直线 l : 4x-3y+16=0 的距离为 d 2 , 则 d 1 +d 2 的最小值为 ( ) A. 3 B. 4 C. 5 姨 D. 7 姨 5. (多选题) 经过点 P ( 4 , -2 ) 的抛物 线的标准方程为 ( ) A. y 2 =x B. x 2 =8y C. x 2 =-8y D. y 2 =-8x 6. (多选题) 已知点 A ( -2 , 4 ) 在抛物 线 y 2 =-2px ( p>0 ) 上, 抛物线的焦点为 F , 延长 AF 与抛物线相交于另一点 B , O 为坐 标原点, 则下列结论中正确的是 ( ) A. 抛物线的准线方程为 x=2 B. 抛物线的焦点坐标为 ( -2 , 0 ) C. 点 B 的坐标为 ( -2 , -2 ) D. △OAB 的面积为 8 7. 抛物线的顶点和椭圆 x 2 25 + y 2 9 =1 的中心 重合, 抛物线的焦点和椭圆 x 2 25 + y 2 9 =1 的右焦 点重合, 则抛物线的方程为 . 8. 已知抛物线 x 2 =4y 上一点 M ( x 1 , y 1 ) 到其焦点的距离为 3 , 则点 M 到原点的距离 为 . 9. 若抛物线的顶点在原点, 开口向上, F 为焦点, M 为准线与 y 轴的交点, A 为抛 物线上一点, 且 |AM|= 17 姨 , |AF|=3 , 求此抛 物线的标准方程 . 77 高中数学选择性必修 第一册 (人教 B 版) 精编版 练 10. 已知抛物线 y 2 =8x. ( 1 ) 求该抛物线的顶点、 焦点、 准线、 对称轴、 变量 x 的取值范围; ( 2 ) 以坐标原点 O 为顶点, 作抛物线的 内接等腰三角形 OAB , |OA|=|OB| , 若焦点 F 是 △OAB 的重心, 求 △OAB 的周长 . 提 升 练 习 11. 已知 P 是抛物线 C : y 2 =2px ( p>0 ) 上的一点, F 是抛物线 C 的焦点, O 为坐标 原点, 若 |PF|=2 , ∠PFO= π 3 , 则抛物线 C 的 方程为 ( ) A. y 2 =6x B. y 2 =2x C. y 2 =x D. y 2 =4x 12. 已知点 P 为抛物线 C : x 2 =2py ( p>0 ) 上一点, 且点 P 到 x 轴的距离比它到焦点的 距离小 3 , 则 p= ( ) A. 3 B. 6 C. 8 D. 12 13. (多选题) 点 M ( 1 , 1 ) 到抛物线 y= ax 2 的准线的距离为 2 , 则 a 的值可以为 ( ) A. 1 4 B. - 1 12 C. 1 12 D. - 1 4 14. (多选题 ) 已知抛物线 C : y 2 =2px ( p>0 ) 的焦点 F 到准线的距离为 2 , 过点 F 的直线与抛物线交于 P , Q 两点, M 为线段 PQ 的中点, O 为坐标原点, 则 ( ) A. 抛物线 C 的准线方程为 y=1 B. 线段 PQ 长度的最小值为 4 C. M 的坐标可能为 ( 3 , 2 ) D. O O$ P · O O$ Q =-3 15. 若抛物线 y 2 =2x 上有两点 A , B , 且 AB 垂直于 x 轴, 若 |AB|=2 2 姨 , 则点 A 到 抛物线的准线的距离为 . * 16. 设 P 是抛物线 y 2 =4x 上的一个动点, F 为抛物线的焦点 . ( 1 ) 若点 P 到直线 x=-1 的距离为 d , A ( -1 , 1 ), 求 |PA|+d 的最小值; ( 2 ) 若 B ( 3 , 2 ), 求 |PB|+|PF| 的最小值 . 78 高中数学选择性必修 第一册 (人教 B 版) 精编版 物线 y 2 =4x 的焦点为 ( 1 , 0 ), ∴a=1 , 因此离心率为 c a = 2 , 故选 A. 10. 4 4 【解析 】 在双曲线 C : x 2 3 -y 2 =1 中, a 2 =3 , b 2 =1 , ∴c 2 =a 2 +b 2 =4 , 即 c=2 , 因此焦距 2c=4. ∵ 双曲线 C 的右焦点与抛物线 y 2 =2px ( p>0 ) 的焦点重合, ∴ 在抛物 线 y 2 =2px ( p>0 ) 中, p 2 =c , ∴p=4. 提升练习 11. B 【解析】 设线段 AB 的中点 为 M , 如图所示 , l 是抛物线的准 线, 过点 A 作 AA 1 ⊥l 于点 A 1 , 过点 M 作 MM 1 ⊥l 于 M 1 点, 交 y 轴于点 N , 过 点 B 作 BB 1 ⊥l 于 点 B 1 , ∵ |AF |= |AA 1 | , |BF|=|BB 1 | , ∴|AA 1 |+|BB 1 |=8. 由点 M 是线段 AB 的中点知 , |MM 1 |= 1 2 ( |AA 1 |+|BB 1 | ) =4. ∵2p=4 , ∴p=2. 因此 |M 1 N|=1 , ∴|MN|=3 , 故选 B. 12. C 【解析】 由题意得 抛物线的焦点 F ( 0 , 2 ), 准 线方程为 y=-2 , 过点 P 作 PP 1 垂直于准线 , 交准线于 P 1 , 过 A 作 AA 1 垂 直 于 准 线, 交准线于 A 1 , 如图所示 . 根据抛物线的定义可知 |PF|=|PP 1 | , ∵A ( 4 , 5 ), ∴|AF|= 4 2 + ( 5-2 ) 2 姨 =5 , |AA 1 |=5- ( -2 ) =7. C △PAF =|AF|+|AP|+|PF|= |AF|+|AP|+|PP 1 |≥|AF|+|AA 1 |=5+7=12 , 故选 C. 13. AC 【解析】 ∵ 抛物线 C 的方程为 y 2 =2px ( p>0 ), ∴ 焦点 F p 2 , , & 0 . 设 M ( x , y ), 由抛物线的定义 , 知 |MF|=x+ p 2 =5 , 解得 x=5- p 2 . ∵ 圆心是 MF 的中点, ∴ 根 据中点坐标公式, 可得圆心的横坐标为 5 2 , 圆的半径也 为 5 2 , 故该圆与 y 轴相切于点 (0 , 2 ), 故圆心的纵 坐标为 2 , 则点 M 的纵坐标为 4 , 即 M 5- p 2 , , & 4 . 将点 M 5- p 2 , , & 4 代入抛物线方程, 得 p 2 -10p+16=0 , 解得 p= 2 或 p=8 , ∴ 抛物线 C 的标准方程为 y 2 =4x 或 y 2 =16x. 故 选 AC. 14. y 2 =-8x 【解析】 如图所示, 设点 P 到直线 l 的距 离为 d , 则 |PC|=d+1. 设 P ( x , y ), 则 ( x+2 ) 2 +y 2 姨 =|x-1|+1. 由图形知, x≤1 , ∴x-1≤0. 因此, ( x+2 ) 2 +y 2 姨 =2-x. 化简得, y 2 =-8x. 15. C 【解析】 易知抛物线 C : x 2 =4y 的焦点为 F ( 0 , 1 ), ∴ 抛物线的准线 l 的方程为 y=-1. 又 ∵ 点 A 的坐标 为 ( 2 , 0 ), ∴ 直线 AF 的斜率 k= 0-1 2-0 =- 1 2 . 如图, 过点 M 作 MG⊥l 于点 G , 根据抛物线的定义知 |FM|=|MG|. 在 Rt△MNG 中, 易知 tan∠MNG=-k= 1 2 , ∴ |MG| |NG| = 1 2 , 即 |NG |=2 |MG| , ∴ |MN|= |MG| 2 +|NG| 2 姨 = 5 姨 |MG| , ∴|FM| ∶ |MN|=1 ∶ 5 姨 . 故选 C. 16. 解 : 如图 , 在探照灯的轴 截面所在平面内建立平面直角坐标 系, 使探照灯的顶点 (即抛物线的 顶点) 与原点重合, x 轴垂直于灯 口直径 . 设抛物线的标准方程为 y 2 = 2px ( p>0 ), 由已知条件可得点 A 的坐标是 ( 40 , 30 ), 且在抛物线上, 代入方程得 30 2 = 2p · 40 , 解得 p= 45 4 , 故所求抛物线的标准方程为 y 2 = 45 2 x , 焦点坐标是 45 8 , , & 0 . 2.7.2 抛物线的几何性质 学习手册 变式训练 1 解: 当抛物线焦点在 x 轴正 半 轴上 时 , 如 图所 示 , ∵ △OAB 为等边三角形 , 且边长为 1 , ∴A 3 姨 2 , 1 2 , & . 设抛物线方程 为 y 2 =2px ( p>0 ), ∴ 1 4 =2p · 3 姨 2 , ∴p= 3 姨 12 , ∴ 抛物线方程为 y 2 = 3 姨 6 x. 同理, 当抛物 线的焦点在 x 轴负半轴上时, 方程为 y 2 =- 3 姨 6 x. 变式训练 2 5 4 【解析】 根据抛物线定义与梯形中位线 定理, 得线段 AB 的中点到 y 轴的距离为 1 2 ( |AF|+|BF| ) - 1 4 = 3 2 - 1 4 = 5 4 . x y O M N F A B A 1 B 1 M 1 l 第 11 题答图 x y O A P A 1 P 1 1 2 3 4 5 5 4 3 2 1 -3 -2 -1 -1 -2 -3 F 第 12 题答图 x y O M N G F l A 第 15 题答图 x y O F A B 第 16 题答图 x y O A B 变式训练 1 答图 x y O d l C P 第 14 题答图 110 参 考 答 案 变式训练 3 y 2 =16x 【解析】 如图所 示, 由题意可得 |DF| |BF| =cos30° , |DF|= p , ∴|BF|= 2p 3 姨 , ∴|AF|= 2p 3 姨 . 由抛物线的定义知, 点 A 到准 线的距离也为 2p 3 姨 . ∵△ABC 的面积为 128 3 , ∴ 1 2 × 2p 3 姨 × 2p 3 姨 = 128 3 , ∴p=8 , ∴ 抛物线的标准方程为 y 2 =16x. 变式训练 4 15 8 【解析】 设 AB 的中点为 P ( x 0 , y 0 ), 分 别过 A , P , B 三点作准线的垂线, 垂足分别为 A′ , Q , B′. 由题意得 |AA′|+|BB′|=|AB|=4 , |PQ|= |AA′|+|BB′| 2 =2. 又 ∵|PQ|=y 0 + 1 8 , ∴y 0 + 1 8 =2 , 解得 y 0 = 15 8 . 随堂练习 1. D 【解析】 ∵ 抛物线 x 2 =2py ( p>0 ) 的准线经过点 ( -1 , -1 ), ∴ p 2 =1 , ∴ 该抛物线的焦点坐标为 ( 0 , 1 ) . 故选 D. 2. C 【解析】 由抛物线定义可知, 点 P 到焦点 F 的 距离即为点 P 到抛物线准线 x=- p 2 的距离, 即 6+ p 2 =8 , 解得 p=4. 又 ∵ 焦点 F 到抛物线准线的距离为 p, 所求距 离为 4. 故选 C. 3. A 【解析】 如图, 过点 A 作 准线的垂线 AC , 过点 F 作 AC 的垂 线 FB , 垂足分别为 C , B. 由题意 知∠BFA=∠OFA-90°=30°. 又 ∵|AF|= 4 , ∴|AB|=2. 点 A 到准线的距离 d= |AB|+|BC|=p+2=4 , 解得 p=2 , 则抛 物线 y 2 =4x 的准线方程是 x=-1. 故 选 A. 4. D 【解析 】 由题意知 , △PMF 为等边三角形 , PF=PM , ∴PM⊥ 抛物线的准线 . 设 P m 2 4 , , ' m , 则 M(-1 , m), 等边三角形边长为 1+ m 2 4 . ∵F ( 1 , 0 ), ∴ 由 PM=FM, 得 1+ m 2 4 = 4+m 2 姨 , 解得 m=2 3 姨 , ∴ 等边三角形边长 为 4 , 其面积为 4 3 姨 . 故选 D. 5. 8 7 【解析 】 由抛物线 y 2 =mx 的焦点坐标 F 为 ( 2 , 0 ), 可得 m 4 =2 , 即 m=8 , 则抛物线 y 2 =8x 的准线方 程为 x=-2. 过点 P 作直线 x=-2 的垂线, 垂足为 C , 则 |PA|+|PF|= |PA|+|PC|≥|AC|. 当 A , P , C 三点共线时, |PA|+|PF| 取得 最小值, 且为 |AC|=5- ( -2 ) =7. 6. 4 【解析】 设 A ( x 1 , y 1 ), B ( x 2 , y 2 ), 则 AB 的中 点的横坐标 x 0 = x 1 +x 2 2 . 又 ∵ 抛物线的准线方程为 x=-1 , 且 |AB|=10 , ∴x 1 +x 2 +p=x 1 +x 2 +2=10 , ∴x 1 +x 2 =8 , ∴x 0 = x 1 +x 2 2 =4. 练习手册 效果评价 1. B 【解析】 抛物线 y=4x 2 化为标准式为 y 4 =x 2 , 2p= 1 4 , 故焦点在 y 轴上, 开口向上, 焦点坐标为 0 , 1 16 , 6 , 故选 B. 2. D 【解析】 根据题意, 抛物线的焦点在 x 轴的正 半轴上, 设其标准方程为 y 2 =2px ( p>0 ), 又由焦点到准 线的距离为 4 , 即 p=4 , 故抛物线的标准方程为 y 2 =8x , 故选 D. 3. B 【解析 】 ∵ 抛物线 x 2 =8y 的准线方程为 y=-2 , 圆 x 2 +y 2 -6x=0 整理得( x-3 ) 2 +y 2 =9 , 则圆心坐标为 ( 3 , 0 ), 半径为 r=3 , 则圆心到直线 y=-2 的距离为 d=2 , 因此 y=-2 被圆 x 2 +y 2 -6x=0 截得的线段长为 2 r 2 -d 2 姨 =2 5 姨 . 故选 B. 4. B 【解析 】 ∵ 抛物 线上的点 P 到准线的距离 等于到焦点 F 的距离 , ∴ 过焦点 F 作直线 4x-3y+ 16=0 的垂线, 则 F 到直线 的距离为 d 1 +d 2 的最小值, 如 图 所 示 , ∴ ( d 1 +d 2 ) min = |4-0+16| 4 2 +3 2 姨 =4. 故选 B. 5. AC 【解析】 若抛物线的焦点在 x 轴上, 设抛物线 的方程为 y 2 =2px ( p>0 ), 又 ∵ 抛物线经过点 P ( 4 , -2 ), ∴ ( -2 ) 2 =2p×4 , 解得 p= 1 2 , ∴ 抛物线的方程为 y 2 =x. 若抛 物线的焦点在 y 轴上, 设抛物线的方程为 x 2 =-2py ( p> 0 ), 又 ∵ 抛物线经过点 P ( 4 , -2 ), ∴4 2 =-2p× ( -2 ), 解 得 p=4 , ∴ 抛物线的方程为 x 2 =-8y. 故选 AC. 6. ABD 【解析】 将 A ( -2 , 4 ) 代入抛物线方程可得 p=4 , 因此抛物线方程为 y 2 =-8x , ∴ 准线方程为 x=2 , 焦点坐标为 ( -2 , 0 ), 故 A , B 正确; 易知 AF⊥x 轴 , ∴B ( -2 , -4 ), 故 C 错误; 又 ∵|AB|=8 , ∴S △OAB = 1 2 ×8×2= 8 , 故 D 正确 . 故选 ABD. 7. y 2 =16x 【解析】 依题意知 , 椭圆的右焦点 F 2 ( 4 , x y O F A B C D 变式训练 3 答图 x y O F A B C 第 3 题答图 x y O F P x=-1 y 2 =4x 4x-3y+16=0 第 4 题答图 111 高中数学选择性必修 第一册 (人教 B 版) 精编版 0 ), 设抛物线的方程为 y 2 =2px ( p>0 ), 则 p 2 =4 , ∴p=8 , ∴ 抛物线的方程为 y 2 =16x. 8. 2 3 姨 【解析】 根据抛物线方程可求得焦点坐标 为 ( 0 , 1 ), 准线方程为 y=-1 , 根据抛物线定义, 解得 y 1 =2 , 代入抛物线方程求得 x=±2 2 姨 , ∴ 点 M 的坐标 为 ( ±2 2 姨 , 2 ) , ∴ 点 M 到 原 点 的 距 离 为 |OM |= 2 2 + ( ±2 2 姨 ) 2 姨 =2 3 姨 . 9. 解: 设所求抛物线的标准方程为 x 2 =2py ( p>0 ), 设 A ( x 0 , y 0 ), 由题意知 M 0 , - p 2 2 # , ∵|AF|=3 , ∴y 0 + p 2 =3. ∵|AM|= 17 姨 , ∴x 2 0 + y 0 + p 2 2 2 2 =17 , ∴x 2 0 =8 , 代入方程 x 2 0 = 2py 0 得, 8=2p 3- p 2 2 2 , 解得 p=2 或 p=4 , ∴ 所求抛物线的标准方程为 x 2 =4y 或 x 2 =8y. 10. 解: ( 1 ) 抛物线 y 2 =8x 的 顶点、 焦点、 准线、 对称轴、 变量 x 的 取 值 范 围 分 别 为 ( 0 , 0 ) , ( 2 , 0 ), x=-2 , x 轴, x≥0. ( 2 ) 如图所示 . 由 |OA|=|OB| 可 知 AB⊥x 轴, 垂足为点 M. ∵ 焦点 F 是 △OAB 的重心, 则 |OF|= 2 3 |OM|. ∵F ( 2 , 0 ), ∴|OM|= 3 2 |OF|=3 , ∴M ( 3 , 0 ) . 故设 A ( 3 , m ), 代入 y 2 =8x 得 m 2 =24 , ∴m=2 6 姨 或 m=-2 6 姨 . ∴A ( 3 , 2 6 姨 ), B ( 3 , -2 6 姨 ), ∴|OA|=|OB|= 33 姨 , ∴△OAB 的周长为 2 33 姨 +4 6 姨 . 提升练习 11. A 【解析 】 过点 P 向 x 轴作垂线 , 设垂足为 Q , ∵ ∠PFO = 仔 3 , |PF |=2 , ∴ |PQ |= 3 姨 , |QF |=1 , ∴P p 2 -1 , ± 3 姨 2 # , 将点 P 的坐标代入 y 2 =2px , 得 p=3 , 故抛物线 C 的方程为 y 2 =6x. 故选 A. 12. B 【解析】 由题得, 抛物线的准线方程为 y=- p 2 , 由抛物线的定义可知, 点 P 到焦点的距离等于它到准线 的距离, ∴ 点 P 到 x 轴的距离比它到准线 y=- p 2 的距离 小 3 , 于是得 p 2 =3 , ∴p=6. 故选 B. 13. AB 【解析】 抛物线 y=ax 2 的准线方程为 y=- 1 4a , ∵ 点 M ( 1 , 1 ) 到抛物线 y=ax 2 的准线的距离为 2 , ∴ 1+ 1 4a =2 , 解得 a= 1 4 或 a=- 1 12 , 故选 AB. 14. BCD 【解析】 焦点 F 到准线的距离为 p=2 , ∴ 抛 物线 C 的焦点为 ( 1 , 0 ), 准线方程为 x=-1 , 故 A 错 误; 当 PQ 垂直于 x 轴时长度最小, 此时 P ( 1 , 2 ), Q ( 1 , -2 ), ∴|PQ|=4 , 故 B 正确; 设 P ( x 1 , y 1 ), Q ( x 2 , y 2 ), 直 线 PQ 的方程为 x=my+1 , 联立 x=my+1 , y 2 =2px , 消去 y 可得 x 2 - ( 4m 2 +2 ) x+1=0 , 消去 x 可得 y 2 -4my-4=0 , ∴x 1 + x 2 =4m 2 +2 , y 1 +y 2 =4m , 当 m=1 时 , 可得 M ( 3 , 2 ), 故 C 正确 ; 又 ∵x 1 x 2 =1 , y 1 y 2 =-4 , ∴ O O+ P·O O+ Q =x 1 x 2 +y 1 y 2 =-3 , 故 D 正确 . 故选 BCD. 15. 3 2 【解析】 由抛物线 y 2 =2x , 其准线方程为 x= - 1 2 , ∵AB 垂直于 x 轴, |AB|=2 2 姨 , ∴A 到 x 轴的距离 为 2 姨 . 假设 A 在 y 轴上方, 即 y= 2 姨 , 代入抛物线 y 2 = 2x , 求得 x=1 , ∴ 点 A 到抛物线的准线的距离 d=1+ 1 2 = 3 2 . * 16. 解: ( 1 ) 依题意, 抛物线的焦点为 F ( 1 , 0 ), 准线方程为 x=-1. 由已知及抛物线的定义, 可知 |PF|=d , 于是问题转 化为求 |PA|+|PF| 的最小值 . 由平面几何知识知, 当 F , P , A 三点共线时 , |PA |+|PF | 取得最小值 , 最小值为 |AF |= 5 姨 , 即 |PA|+d 的最小值为 5 姨 . ( 2 ) 把点 B 的横坐标代入 y 2 = 4x 中 , 得 y=±2 3 姨 , ∵2 3 姨 >2 , ∴ 点 B 在抛物线的内部 . 如图, 过点 B 作 BQ 垂直准线于点 Q , 交抛物 线于点 P 1 . 由抛物线的定义 , 可知 |P 1 Q|=|P 1 F| , 则 |PB|+|PF|≥|P 1 B|+|P 1 Q|= |BQ|=3+1=4 , ∴|PB|+|PF| 的最小值为 4. 2.8 直线与圆锥曲线的位置关系 学习手册 变式训练 1 C 【解析】 由 x+y-3=0 , x 2 4 +y 2 =1 1 . . . - . . . / , 得 x 2 4 + ( 3-x ) 2 =1 , 化简得 5x 2 -24x+32=0 , ∵Δ=24 2 -4×5×32=-64<0 , ∴ 方程 无解, ∴ 直线与椭圆的位置关系是相离, 故选 C. 变式训练 2 C 【解析】 由双曲线的几何性质可知, 当 直线与渐近线平行时, 直线 l 与 C 有唯一公共点, 由于 双曲线的渐近线方程为 y=± 1 2 x , 故直线 l 的方程为 y= 1 2 ( x-2 )或 y=- 1 2 ( x-2 ), 即 y= 1 2 x-1 或 y=- 1 2 x+1. 故 选 C. 变式训练 3 解: ( 1 ) |MF|=1+ p 2 = 3 2 , ∴p=1 , 即抛物 线 C 的方程 为 y 2 =2x. x y O M F A B 第 10 题答图 x y O x=-1 B ( 3 , 2 ) F Q P 1 第 16 题答图 112

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