内容正文:
第19讲抛物线的简单几何性质
(2个知识点+1个要点+10种题型+2个易错点+过关检测)
知识点1:抛物线的几何性质
标准方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
图形
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
对称轴
x轴
x轴
y轴
y轴
焦点坐标
F
F
F
F
准线方程
x=-
x=
y=-
y=
顶点坐标
O(0,0)
离心率
e=1
注意点:
只有焦点在坐标轴上,顶点是原点的抛物线的方程才是标准方程.
知识点2:直线与抛物线的位置关系
设直线l:y=kx+m,抛物线:y2=2px(p>0),将直线方程与抛物线方程联立整理成关于x的方程k2x2+2(km-p)x+m2=0.
(1)若k≠0,当Δ>0时,直线与抛物线相交,有两个交点;
当Δ=0时,直线与抛物线相切,有一个切点;
当Δ<0时,直线与抛物线相离,没有公共点.
(2)若k=0,直线与抛物线有一个交点,此时直线平行于抛物线的对称轴或与对称轴重合.
注意点:
(1)直线与抛物线有一个公共点是直线与抛物线相切的必要不充分条件.
(2)研究直线与抛物线的关系时要注意直线斜率不存在的情况.
要点:抛物线的焦点弦及通径问题
1. 焦点弦:过抛物线焦点的直线与抛物线相交所得的线段,称为抛物线的焦点弦
2. 通径:过抛物线焦点且垂直于对称轴的直线与抛物线相交所得的弦,称为抛物线的通径,抛物线的通径长为2p,是所有焦点弦中最短的弦.
3. 有关抛物线焦点弦的结论
如图,已知AB是抛物线y2=2px(p>0)的焦点弦,抛物线的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2),AA‘,BB'均垂直于准线,直线AB的倾斜角为θ.
则有:(1)AB=x1+x2+p=;
(2)x1x2=,y1y2=-p2,·=-p2;
(3)AF=,BF=;
(4) +=;
(5)以AF或BF为直径的圆与y轴相切;
(6)以AB为直径的圆与准线相切;
(7)A,O,B'共线,A',O,B共线;
1
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(8)∠A'FB'=90°;
(9)S△AOB=;
(10)抛物线在A,B处的切线互相垂直且交点在准线上.
4. 圆锥曲线的统一定义
圆锥曲线可以统一定义为:平面内到一个定点F和到一条定直线l(F不在l上)的距离之比等于常数e的点的轨迹.
当0<e<1时,它是椭圆;当e>1时,它是双曲线;当e=1时,它是抛物线.
其中e是圆锥曲线的离心率,定点F是圆锥曲线的焦点,定直线l是圆锥曲线的准线.
根据图形的对称性可知,椭圆和双曲线都有两条准线,对于中心在原点,焦点在x轴上的椭圆或双曲线,与焦点F1(-c,0),F2(c,0)对应的准线方程分别为x=-,x=.
题型1:抛物线几何性质的应用
【例题1】(24-25高二上·全国·课后作业)设抛物线的焦点为,过点且斜率为1的直线交抛物线于两点,则的面积为( )
A. B. C. D.
【变式1】(23-24高二上·河北保定·期末)如图,是抛物线上一点,是抛物线焦点,以为始边、为终边的角,则( )
A.1 B.2 C.4 D.8
【变式2】(24-25高二上·全国·课后作业)直线与抛物线交于两点,若轴上存在点使得,则的面积为 .
【变式3】(24-25高二上·江苏连云港·阶段练习)如图,已知直线与抛物线C:交于两点,且, 交于点,点的坐标为,
(1)求的值.
(2)若线段的垂直平分线于抛物线C交于E,F两点,求的面积.
题型2:利用抛物线的性质求抛物线方程
【例题2】(23-24高二上·河南开封·期末)已知抛物线C关于x轴对称,且焦点在直线上,则抛物线的标准方程为( )
A. B. C. D.
【变式1】(23-24高二上·陕西西安·期中)抛物线的准线与直线的距离为3,则此抛物线的方程为( )
A. B. C. D.
【变式2】(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线的焦点为,点在抛物线上,点在轴上,使得四边形为菱形且面积为.若,则抛物线方程为 .
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线C:上两点A,B且轴,,的面积为16,求抛物线C的方程.
题型3:直线与抛物线的位置关系
【例题3】(23-24高二上·全国·课后作业)已知直线与抛物线只有一个公共点,则直线与抛物线的位置关系是( )
A.相交 B.相切
C.相离 D.相交或相切
【变式1】(23-24高二上·全国·课后作业)直线与抛物线的公共点的个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.无数
【变式2】(24-25高二上·上海·课后作业)已知抛物线C:的焦点为F,准线l上有两点A、B,若为等腰直角三角形且面积为8,则抛物线C的标准方程是 .
【变式3】(23-24高二上·全国·课后作业)当k为何值时,直线与抛物线有两个公共点?仅有一个公共点?无公共点?
题型4:与抛物线有关的弦长问题
【例题4】(24-25高二上·全国·课前预习)若抛物线与直线交于,两点,则等于( )
A. B.12 C. D.13
【变式1】(21-22高二上·宁夏·阶段练习)直线与抛物线交于两点,且线段中点的横坐标为1,则的值为( )
A.或 B. C. D.
【变式2】(23-24高二上·四川泸州·期末)过抛物线的焦点作直线l与C交于A,B两点,已知点,若,则的值为 .
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)已知椭圆与抛物线有共同的焦点,过点且斜率为的直线交抛物线于两点,在处的两条切线交于点,过作垂直于轴的直线交于两点(点在点的上方),且,求直线的方程.
题型5:与抛物线有关的中点弦问题
【例题5】(23-24高二上·湖南·期末)过抛物线的焦点的直线与抛物线C相交于A,B两点,若线段中点的坐标为,则( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【变式1】(23-24高二上·山东枣庄·阶段练习)直线与抛物线交于两点,中点的横坐标为2,则为( )
A. B.2 C.或2 D.以上都不是
【变式2】(23-24高二上·山西朔州·期末)直线与抛物线交于两点,中点的横坐标为2,则 .
【变式3】(23-24高二上·河北沧州·期末)已知P为抛物线C:()上一点,且点P到抛物线的焦点F的距离为12,到y轴的距离为10.
(1)求p的值;
(2)过点F作直线l交C于A,B两点,求AB中点M的轨迹方程.
题型6:与抛物线有关的定值问题
【例题6】(23-24高二上·湖北武汉·期末)已知抛物线的焦点为,过点的直线交抛物线于,两点,直线,分别于抛物线交于点,.设直线,的斜率分别为,,则( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【变式1】(21-22高二上·全国·课后作业)过抛物线的焦点作一直线交抛物线于、两点,则的值是 .
【变式2】(23-24高二上·河南焦作·阶段练习)已知直线过抛物线的焦点,交抛物线于两点.
(1)若,求直线的方程.
(2)若过点和抛物线顶点的直线交抛物线的准线于点,直线的斜率是否为定值?若是,请求出定值,若不是,说明理由.
【变式3】(23-24高二上·福建厦门·期中)在平面直角坐标系xOy中,已知圆心为的动圆过点,且在轴上截得的弦长为4,记的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)已知及曲线上的两点和,直线BD经过定点,直线AB、AD的斜率分别为,判断是否为定值,说明理由.
题型7:与抛物线有关的定点问题
【例题7】(23-24高二上·安徽蚌埠·阶段练习)已知直线l与抛物线交于A,B两点,O为坐标原点,若直线OA,OB的斜率,满足,则直线l恒过定点( )
A. B. C. D.
【变式1】(21-22高二上·安徽蚌埠·期末)已知直线l与抛物线交于不同的两点A,B,O为坐标原点,若直线的斜率之积为,则直线l恒过定点( )
A. B. C. D.
【变式2】(23-24高二上·江苏南通·阶段练习)过点向抛物线引两条切线,切点分别为A,B,直线恒过的定点为 .
【变式3】(24-25高二上·黑龙江·期中)已知动点到定点的距离与动点到定直线的距离相等,若动点的轨迹记为曲线.
(1)求的方程;
(2)不过点的直线与交于横坐标不相等的A,B两点,且,若的垂直平分线交轴于点,证明:为定点.
题型8:与抛物线有关的最值(取值范围)问题
【例题8】(22-23高二上·北京延庆·期末)已知点P在抛物线上,且,则的最小值为( ).
A.2 B. C.3 D.4
【变式1】(21-22高二上·吉林松原·期中)已知抛物线的焦点为F,准线为l,且l过点,M在抛物线C上,若点,则的最小值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【变式2】(23-24高二上·河南商丘·期末)已知点是抛物线上任意一点,则点到直线与到直线的距离之和的最小值是 .
【变式3】(23-24高二上·浙江·阶段练习)已知抛物线,.
(1)Q是抛物线上一个动点,求的最小值;
(2)过点A作直线与该抛物线交于M、N两点,求的值.
题型9:与抛物线有关的对称问题
【例题9】(23-24高二上·湖北·期中)若抛物线上两点,关于直线对称,且,则中点坐标为( )
A. B. C. D.
【变式1】(23-24高二上·山东·阶段练习)已知抛物线的焦点为,是上一点,且到的距离与到的对称轴的距离之差为2,则( )
A. B.1 C.2或4 D.4或36
【变式2】(24-25高二上·上海·期中)过抛物线的焦点且垂直于抛物线对称轴的直线与抛物线交于、两点,则 .
【变式3】(23-24高二上·江苏·单元测试)已知直线经过两点,直线,关于直线:对称.
(1)求直线的方程;
(2)直线上是否存在点P,使点P到点的距离等于到直线l:的距离?如果存在,求出点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
题型10:与抛物线有关的轨迹问题
【例题10】(22-23高二·全国·课后作业)过抛物线的焦点作直线交抛物线于、两点,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【变式1】(22-23高二上·安徽六安·期末)已知直线交抛物线:于轴异侧两点,,且,过向作垂线,垂足为,则点的轨迹方程为( )
A.() B.()
C.() D.()
【变式2】(23-24高二上·湖南益阳·期末)已知抛物线的焦点为,过的直线与拋物线交于两点,(为坐标原点),则分别在点的抛物线的切线交点轨迹方程是 .
【变式3】(24-25高二上·江苏南京·期中)设过抛物线的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,且这两交点纵坐标分别为,,A,B在抛物线准线上的射影分别为,.
(1)求值;
(2)求证:是直角;
(3)M是线段AB中点,求点M的轨迹方程.
易错点1:忽略斜率不存在或二次项系数为零的情况致错
【例题1】(23-24高二上·北京西城·阶段练习)“”是“直线与抛物线有唯一公共点”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既非充分也非必要条件
【变式1】(22-23高二·全国·课堂例题)已知抛物线C:,过点的直线l与抛物线C有唯一公共点,则这样的直线有 条.
【变式2】(23-24高二上·江西上饶·期中)已知直线经过点,且与抛物线有唯一的公共点,求直线的方程.
【变式3】(23-24高二上·全国·课后作业)过点作直线与抛物线只有一个公共点,这样的直线有几条?
易错点2:涉及直线与抛物线相交问题时,忽视判别式△>0这一隐含条件致错
【例题2】(23-24高二上·河南信阳·期末)直线与抛物线交于A,B两点,则(O为抛物线顶点)的值为( )
A. B. C.4 D.12
【变式1】(24-25高二上·重庆·阶段练习)过定点的直线与抛物线交于两点,的值为( )
A. B.5 C. D.4
【变式2】(24-25高二上·云南红河·阶段练习)已知抛物线的焦点为F,直线与抛物线交于两个不同的点A,B.如果,2,成等差数列,那么 .
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)已知顶点为的抛物线的焦点为,直线与抛物线交于两点.
(1)若直线过点,且其倾斜角,求的取值范围;
(2)是否存在斜率为1的直线,使得?若存在,求出直线的方程;若不存在,请说明理由.
一、单选题
1.(24-25高二上·全国·课后作业)过点且斜率为1的直线交抛物线于两点,若,则的值为( )
A.2 B.3 C.4 D.7
2.(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线的焦点为,过点且斜率大于0的直线交于两点,若,则的斜率为( )
A. B. C. D.
3.(23-24高二上·陕西西安·期末)过抛物线焦点的直线与抛物线交于两点,则( )
A. B. C. D.
4.(23-24高二上·浙江宁波·期末)已知A,B,C是抛物线上的三点,且,若,则点A到直线BC的距离的最大值为( )
A. B. C. D.
5.(24-25高二上·全国·课后作业)已知点为抛物线上异于原点的两个动点,若,则线段中点的横坐标的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
6.(21-22高二上·陕西西安·期中)已知点和抛物线,过抛物线的焦点有斜率存在且不为0的直线与交于,两点.若,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
7.(23-24高二上·四川宜宾·期末)已知抛物线C:,点F为C的焦点,直线l:与x轴、y轴分别交于A,B两点,若的面积为12,则( )
A.2 B.3 C.4 D.5
8.(23-24高二上·重庆·期末)已知直线与抛物线交于A,B两点,若线段AB的中点为,则( )
A.4 B.6 C.8 D.10
二、多选题
9.(22-23高二上·福建漳州·期末)已知抛物线的焦点为,点为上任意一点,点,下列结论正确的是( )
A.的最小值为2 B.抛物线关于轴对称
C.的最小值为4 D.过点且与抛物线有一个公共点的直线有且只有一条
10.(24-25高二上·江苏南京·期中)已知是抛物线的焦点,,是抛物线上的两点,为坐标原点,则下列结论正确的是( )
A.若,则
B.若,则的面积为
C.若,则
D.若,的中点在的准线上的投影为,则
11.(23-24高二上·浙江宁波·阶段练习)已知斜率为的直线交抛物线于、两点,下列说法正确的是( )
A.为定值 B.线段的中点在一条定直线上
C.为定值 D.为定值(为抛物线的焦点)
三、填空题
12.(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线,焦点为,若过点的直线(斜率大于0)与抛物线、轴及准线的交点从上至下依次为,且,其中为准线与轴交点,则抛物线的方程为 .
13.(24-25高二上·上海浦东新·阶段练习)坐标平面上一点到点,及到直线的距离都相等.如果这样的点有且只有两个,那么实数的取值范围是 .
14.(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线的焦点为,过且斜率为的直线交于两点,若,则的准线方程为 .
四、解答题
15.(24-25高二上·全国·课后作业)已知顶点为的抛物线过点,其焦点为,若.
(1)求点的坐标以及抛物线方程;
(2)若点与关于点对称,求.
16.(2024高二上·全国·专题练习)已知过点的动直线l与抛物线相交于两点.当直线l的斜率是时,.
(1)求抛物线G的方程;
(2)设线段BC的中垂线在y轴上的截距为b,求b的取值范围.
17.(23-24高二上·四川宜宾·期末)已知点在抛物线上,斜率为的直线与交于两点,记直线的斜率分别为
(1)证明:为定值:
(2)若,求的面积.
18.(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线的焦点为和定点为抛物线上一动点.设直线交抛物线于两点,当时,求的面积.
19.(23-24高二上·重庆·期末)已知抛物线的焦点到双曲线的渐近线的距离是.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知过点的直线与交于,两点,线段的中垂线与的准线交于点,且线段的中点为,求的最小值.
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$$
第19讲抛物线的简单几何性质
(2个知识点+1个要点+10种题型+2个易错点+过关检测)
知识点1:抛物线的几何性质
标准方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
图形
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
对称轴
x轴
x轴
y轴
y轴
焦点坐标
F
F
F
F
准线方程
x=-
x=
y=-
y=
顶点坐标
O(0,0)
离心率
e=1
注意点:
只有焦点在坐标轴上,顶点是原点的抛物线的方程才是标准方程.
知识点2:直线与抛物线的位置关系
设直线l:y=kx+m,抛物线:y2=2px(p>0),将直线方程与抛物线方程联立整理成关于x的方程k2x2+2(km-p)x+m2=0.
(1)若k≠0,当Δ>0时,直线与抛物线相交,有两个交点;
当Δ=0时,直线与抛物线相切,有一个切点;
当Δ<0时,直线与抛物线相离,没有公共点.
(2)若k=0,直线与抛物线有一个交点,此时直线平行于抛物线的对称轴或与对称轴重合.
注意点:
(1)直线与抛物线有一个公共点是直线与抛物线相切的必要不充分条件.
(2)研究直线与抛物线的关系时要注意直线斜率不存在的情况.
要点:抛物线的焦点弦及通径问题
1. 焦点弦:过抛物线焦点的直线与抛物线相交所得的线段,称为抛物线的焦点弦
2. 通径:过抛物线焦点且垂直于对称轴的直线与抛物线相交所得的弦,称为抛物线的通径,抛物线的通径长为2p,是所有焦点弦中最短的弦.
3. 有关抛物线焦点弦的结论
如图,已知AB是抛物线y2=2px(p>0)的焦点弦,抛物线的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2),AA‘,BB'均垂直于准线,直线AB的倾斜角为θ.
则有:(1)AB=x1+x2+p=;
(2)x1x2=,y1y2=-p2,·=-p2;
(3)AF=,BF=;
(4) +=;
(5)以AF或BF为直径的圆与y轴相切;
(6)以AB为直径的圆与准线相切;
(7)A,O,B'共线,A',O,B共线;
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(8)∠A'FB'=90°;
(9)S△AOB=;
(10)抛物线在A,B处的切线互相垂直且交点在准线上.
4. 圆锥曲线的统一定义
圆锥曲线可以统一定义为:平面内到一个定点F和到一条定直线l(F不在l上)的距离之比等于常数e的点的轨迹.
当0<e<1时,它是椭圆;当e>1时,它是双曲线;当e=1时,它是抛物线.
其中e是圆锥曲线的离心率,定点F是圆锥曲线的焦点,定直线l是圆锥曲线的准线.
根据图形的对称性可知,椭圆和双曲线都有两条准线,对于中心在原点,焦点在x轴上的椭圆或双曲线,与焦点F1(-c,0),F2(c,0)对应的准线方程分别为x=-,x=.
题型1:抛物线几何性质的应用
【例题1】(24-25高二上·全国·课后作业)设抛物线的焦点为,过点且斜率为1的直线交抛物线于两点,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】求出的直线,再与抛物线方程联立后化简得,再结合韦达定理可求得,从而可得,即可求解.
【详解】易知过点的直线为:,设,,
由得,则,
因为,
则.故D正确.
故选:D.
【变式1】(23-24高二上·河北保定·期末)如图,是抛物线上一点,是抛物线焦点,以为始边、为终边的角,则( )
A.1 B.2 C.4 D.8
【答案】B
【分析】求出直线的方程与抛物线方程联立求出可得答案.
【详解】由题可知,则直线的方程为,
与抛物线方程联立,得,
解得,或,因为点在第一象限,所以,
所以.
故选:B.
【变式2】(24-25高二上·全国·课后作业)直线与抛物线交于两点,若轴上存在点使得,则的面积为 .
【答案】
【分析】联立方程,利用韦达定理可得,线段的中点,利用中垂线求得,进而可得面积.
【详解】设,
联立方程,消去x可得,
则,可得,
则,且,
可知线段的中点,则线段的中垂线方程为,
令,则,可得,
所以的面积为.
故答案为:.
【变式3】(24-25高二上·江苏连云港·阶段练习)如图,已知直线与抛物线C:交于两点,且, 交于点,点的坐标为,
(1)求的值.
(2)若线段的垂直平分线于抛物线C交于E,F两点,求的面积.
【答案】(1)
(2)12
【分析】(1)由两直线垂直得到直线,再联立曲线方程,由韦达定理结合向量的数量积为零求出即可;
(2)设线段的中点为,由中点坐标公式得到方程,联立曲线方程,得到韦达定理,结合两点间距离公式化简即可;
【详解】(1)设,
因为交于点,点的坐标为,
所以直线的方程为,
联立,消去可得,,
则,
因为,所以,
即,即,解得,
(2)
设线段的中点为,
由(1)知,所以,
所以,即,
联立,消去可得,,
设,则,
所以,
又点到直线的距离为,
所以的面积为.
题型2:利用抛物线的性质求抛物线方程
【例题2】(23-24高二上·河南开封·期末)已知抛物线C关于x轴对称,且焦点在直线上,则抛物线的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】求出直线与轴的交点坐标,从而得到抛物线的焦点坐标,得到答案.
【详解】直线与轴的交点为,所以抛物线的焦点为,
故,解得,抛物线的标准方程为.
故选:D.
【变式1】(23-24高二上·陕西西安·期中)抛物线的准线与直线的距离为3,则此抛物线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】准线与直线的距离为,计算得到答案.
【详解】抛物线的准线为,准线与直线的距离为,
故,解得,故此抛物线的方程为.
故选:B.
【变式2】(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线的焦点为,点在抛物线上,点在轴上,使得四边形为菱形且面积为.若,则抛物线方程为 .
【答案】
【分析】根据菱形可得与互相垂直平分,故可得,根据面积可求抛物线的方程.
【详解】依题意与互相垂直平分,又,,则,
则,解得,所以抛物线方程为.
故答案为:.
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线C:上两点A,B且轴,,的面积为16,求抛物线C的方程.
【答案】
【分析】先根据对称性设点,再结合面积公式求参,进而得出,得出抛物线方程.
【详解】不妨设点A在第一象限且,则,可得,
轴,且,即为等腰直角三角形,
则OA的斜率为1,即,由的面积为16,可得,
解得,所以,所以抛物线C的方程为.
题型3:直线与抛物线的位置关系
【例题3】(23-24高二上·全国·课后作业)已知直线与抛物线只有一个公共点,则直线与抛物线的位置关系是( )
A.相交 B.相切
C.相离 D.相交或相切
【答案】D
【分析】根据直线和抛物线只有一个公共点确定正确答案.
【详解】直线与抛物线的对称轴平行或与抛物线相切时有一个公共点,
所以D选项正确.
故选:D
【变式1】(23-24高二上·全国·课后作业)直线与抛物线的公共点的个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.无数
【答案】B
【分析】因为直线与抛物线的对称轴平行,即可得出答案.
【详解】因为直线与抛物线的对称轴平行,
故直线与抛物线只有一个公共点.
故选:B.
【变式2】(24-25高二上·上海·课后作业)已知抛物线C:的焦点为F,准线l上有两点A、B,若为等腰直角三角形且面积为8,则抛物线C的标准方程是 .
【答案】或
【分析】分或()两种情况讨论,由面积列方程即可求解
【详解】由题意得,当时,,解得;
当或时,,解得,
所以抛物线的方程是或.
故答案为:或.
【变式3】(23-24高二上·全国·课后作业)当k为何值时,直线与抛物线有两个公共点?仅有一个公共点?无公共点?
【答案】答案见解析
【分析】联立方程组消元,分二次系数是否为0讨论,结合判别式即可求解.
【详解】由,得.
当时,方程化为一次方程,
该方程只有一解,原方程组只有一组解,
∴直线与抛物线只有一个公共点;
当时,二次方程的判别式,
当时,得,,
∴当或时,直线与抛物线有两个公共点;
由得,此时直线与抛物线相切,只有一个公共点;
由得或,此时直线与抛物线无公共点.
综上,当或时,直线与抛物线仅有一个公共点;
当或时,直线与抛物线有两个公共点;
当或时,直线与抛物线无公共点.
题型4:与抛物线有关的弦长问题
【例题4】(24-25高二上·全国·课前预习)若抛物线与直线交于,两点,则等于( )
A. B.12 C. D.13
【答案】C
【分析】联立直线与抛物线方程,利用弦长公式计算即得.
【详解】由消去y并整理得,,
设,,则,,
.
故选:C
【变式1】(21-22高二上·宁夏·阶段练习)直线与抛物线交于两点,且线段中点的横坐标为1,则的值为( )
A.或 B. C. D.
【答案】B
【分析】联立直线与抛物线的方程,然后利用韦达定理,根据中点坐标公式,可得结果.
【详解】解:设,由,
消去y得,
由题意得,
∴,.
故选:B
【变式2】(23-24高二上·四川泸州·期末)过抛物线的焦点作直线l与C交于A,B两点,已知点,若,则的值为 .
【答案】8
【分析】首先设直线的方程,与抛物线方程联立,利用韦达定理表示,即可求直线的方程,并代入焦点弦长公式,即可求解.
【详解】抛物线的焦点,显然的斜率不为0,设直线,
联立 ,得,,
,,
则,,
,,
,
解得:,所以,
.
故答案为:8
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)已知椭圆与抛物线有共同的焦点,过点且斜率为的直线交抛物线于两点,在处的两条切线交于点,过作垂直于轴的直线交于两点(点在点的上方),且,求直线的方程.
【答案】
【分析】设直线的方程为,根据直线与抛物线相切结合设而不求的方法可得,根据可求,从而可求直线的方程.
【详解】易知椭圆的右焦点为,因为椭圆与抛物线有共同焦点,
所以,即,所以抛物线的方程为,
显然直线的斜率,可设直线的方程为,
由得,,
不妨设,其中,则,
设在点处的切线方程为,
由,得,
所以,解得,故,
所以在处的切线方程为,同理在处的切线方程为.
由,得,,
所以.
将代入,得,,又,
所以,解得,
所以直线的方程为.
题型5:与抛物线有关的中点弦问题
【例题5】(23-24高二上·湖南·期末)过抛物线的焦点的直线与抛物线C相交于A,B两点,若线段中点的坐标为,则( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】A
【分析】利用点差法及中点与焦点坐标分别表示直线的斜率,可建立关于的方程,求解可得.
【详解】设,,则,
两式作差得,,
当时,则中点坐标为焦点,不满足题意;
当时,得.
设线段中点,因为坐标,且过焦点,
所以,
则的斜率,
解得.
故选:A.
【变式1】(23-24高二上·山东枣庄·阶段练习)直线与抛物线交于两点,中点的横坐标为2,则为( )
A. B.2 C.或2 D.以上都不是
【答案】B
【分析】设,得到,求得,再由,两式相减,得到,得出方程,即可求解.
【详解】设,因为中点的横坐标为,则,
可得,
又由,两式相减得到,可得,
可得,解得或,
联立方程组,整理得,
由,解得,所以.
故选:B.
【变式2】(23-24高二上·山西朔州·期末)直线与抛物线交于两点,中点的横坐标为2,则 .
【答案】2
【分析】联立直线与抛物线方程,得到两根之和,从而得到方程,求出或,舍去不合要求的根.
【详解】若,此时与抛物线只有1个交点,不合题意,
故,
联立,整理得,
由0,解得,
设,
则
因为中点的横坐标为2,则,
故,解得(舍去)或,
所以.
故答案为:2
【变式3】(23-24高二上·河北沧州·期末)已知P为抛物线C:()上一点,且点P到抛物线的焦点F的距离为12,到y轴的距离为10.
(1)求p的值;
(2)过点F作直线l交C于A,B两点,求AB中点M的轨迹方程.
【答案】(1)4
(2)
【分析】(1)根据抛物线的定义列出方程即可求解;
(2)设,,,利用点差法化简计算即可得出结果.
【详解】(1)由抛物线的定义得,
故.
(2)由(1)得,,则抛物线C的方程为,焦点,
设,,,
∴,,
当M,F不重合时,相减整理得,,
∴,即,
当M,F重合时,满足上式.
∴点M的轨迹方程为.
题型6:与抛物线有关的定值问题
【例题6】(23-24高二上·湖北武汉·期末)已知抛物线的焦点为,过点的直线交抛物线于,两点,直线,分别于抛物线交于点,.设直线,的斜率分别为,,则( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】A
【分析】因为,设,,,,的方程为,通过联立直线与抛物线解得的纵坐标,同理得到的纵坐标,再根据斜率公式得到,整理得,设直线为,联立方程结合韦达定理可得答案.
【详解】抛物线的焦点为,
由题意可知:可知直线与抛物线必相交,
设,,,,
则,
设的方程为,
联立方程,消去并整理得,
根据韦达定理得,即,
同理可得,则,
可得,
设直线为,
联立方程,消去并整理得,
根据韦达定理得,所以.
故选:A.
【变式1】(21-22高二上·全国·课后作业)过抛物线的焦点作一直线交抛物线于、两点,则的值是 .
【答案】
【分析】设出直线AB方程,与抛物线方程联立得出与,再代入斜率公式即可得出答案.
【详解】由题意知,抛物线焦点坐标为,从而设直线AB的方程为,
联立方程,得,,
,.
所以.
故答案为:.
【变式2】(23-24高二上·河南焦作·阶段练习)已知直线过抛物线的焦点,交抛物线于两点.
(1)若,求直线的方程.
(2)若过点和抛物线顶点的直线交抛物线的准线于点,直线的斜率是否为定值?若是,请求出定值,若不是,说明理由.
【答案】(1)或
(2)直线的斜率为定值0,理由见解析
【分析】(1)分斜率是否存在进行讨论,斜率存在时设,联立抛物线方程结合韦达定理、焦点弦弦长公式可得关于的方程,解方程并检验此时是否满足即可;
(2)首先得,又,从而由即可判断.
【详解】(1)由题意知,抛物线焦点,
当直线斜率不存在时,联立与抛物线,解得,此时,不满足题意,
当直线斜率存在时,设,
由,得,注意,
由韦达定理知,,由抛物线的弦长公式,解得,
经验证,此时满足,所以,直线的方程为或.
(2)
设,则直线与准线的交点为,
由(1)知,则,从而.
所以,直线的斜率为定值0.
【变式3】(23-24高二上·福建厦门·期中)在平面直角坐标系xOy中,已知圆心为的动圆过点,且在轴上截得的弦长为4,记的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)已知及曲线上的两点和,直线BD经过定点,直线AB、AD的斜率分别为,判断是否为定值,说明理由.
【答案】(1);
(2)是,.
【分析】(1)设圆心,半径为,由两点间距离公式和圆的弦长公式列方程,消去即可;
(2)设直线方程为,联立抛物线方程消去x,利用斜率公式将用坐标表示,然后由韦达定理代入化简即可.
【详解】(1)设圆心,半径为,由圆过点得,
又因为圆在轴上截得的弦长为4,所以,
则,整理得.
(2)易知直线的斜率不为0,
设直线方程为,即,
联立消去得,
由得或,
设,则,
,
所以,
即等于定值1.
题型7:与抛物线有关的定点问题
【例题7】(23-24高二上·安徽蚌埠·阶段练习)已知直线l与抛物线交于A,B两点,O为坐标原点,若直线OA,OB的斜率,满足,则直线l恒过定点( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设直线l的方程为,代入抛物线方程由韦达定理可表示出,结合也表示出,可解出的值得直线所过定点.
【详解】设,,则,,
设直线l的方程为,代入抛物线方程可化为,,
,,
所以直线l一定过定点.
故选:A
【变式1】(21-22高二上·安徽蚌埠·期末)已知直线l与抛物线交于不同的两点A,B,O为坐标原点,若直线的斜率之积为,则直线l恒过定点( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设出直线方程,联立抛物线方程,得到,进而得到的值,将直线的斜率之积为,用A,B点坐标表示出来,结合的值即可求得答案.
【详解】设直线方程为 ,
联立 ,整理得: ,
需满足 ,即 ,
则 ,
由 ,得: ,
所以 ,即 ,
故 ,
所以直线l为:,当时,,
即直线l恒过定点,
故选:A
【变式2】(23-24高二上·江苏南通·阶段练习)过点向抛物线引两条切线,切点分别为A,B,直线恒过的定点为 .
【答案】
【分析】设出切线方程后代入抛物线方程,利用可求得,再通过方程的解可求得切点坐标,继而求出切线斜率,得到切线方程,进一步分析即可.
【详解】设过点的切线方程为,
代入抛物线方程得:
,
其判别式,
即,
故得,,
又的解为,
所以切点的横坐标为,
代入抛物线方程可求得切点坐标为,
设,
令,则,
即切点的坐标为;
令,则,
即切点的坐标为,
故直线的斜率
故直线的方程为
,
当时,
即直线过定点
【变式3】(24-25高二上·黑龙江·期中)已知动点到定点的距离与动点到定直线的距离相等,若动点的轨迹记为曲线.
(1)求的方程;
(2)不过点的直线与交于横坐标不相等的A,B两点,且,若的垂直平分线交轴于点,证明:为定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)由题意,根据抛物线的定义进行求解即可;
(2)设出直线的方程,将直线方程与曲线的方程联立,利用韦达定理及得到,,,求出的中点坐标和直线的方程,进而即可得证.
【详解】(1)因为动点到定点的距离与动点到定直线的距离相等,
所以动点的轨迹为焦点在轴,开口朝右的抛物线,
此时,
则曲线的方程为;
(2)证明:设直线的方程为,,,
联立,消去并整理得,
此时,
解得,
由韦达定理得,,
因为,
所以,
因为,
所以,
解得,
设点为的中点,
此时,
所以直线的方程为,
令,
解得.
故点为定点,坐标为
题型8:与抛物线有关的最值(取值范围)问题
【例题8】(22-23高二上·北京延庆·期末)已知点P在抛物线上,且,则的最小值为( ).
A.2 B. C.3 D.4
【答案】A
【分析】设,利用两点间的距离公式结合二次函数的性质求解即可
【详解】设,则有,又,
所以
因为,
所以,
所以,当且仅当时取等,
所以的最小值为2,
故选:A
【变式1】(21-22高二上·吉林松原·期中)已知抛物线的焦点为F,准线为l,且l过点,M在抛物线C上,若点,则的最小值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】B
【分析】先求出抛物线的方程,根据抛物线上的点到焦点的距离转化为到抛物线的准线的距离,结合图象,即可求出结果.
【详解】抛物线的焦点为,
准线为且l过点,
抛物线的准线方程是,
则抛物线的方程为,
因为 ,点在抛物线内,
过点作准线的垂线,垂足是,
在抛物线上,是抛物线的焦点,
,
当 三点共线时,(图中虚线位置),
取到最小值,即最小值为,
故选:.
【变式2】(23-24高二上·河南商丘·期末)已知点是抛物线上任意一点,则点到直线与到直线的距离之和的最小值是 .
【答案】/
【分析】根据抛物线定义可得点到直线的距离等于,结合结论两点之间线段最短,垂线段最短求结论.
【详解】抛物线的焦点的坐标为,准线方程为,
由抛物线定义可得点到直线的距离等于,
过点作直线的垂线,垂足为,
所以点到直线与到直线的距离之和等于,
由两点之间线段最短可得,
过作直线的垂线,垂足为,
,
所以,
当且仅当三点共线时等号成立.
故答案为:.
【变式3】(23-24高二上·浙江·阶段练习)已知抛物线,.
(1)Q是抛物线上一个动点,求的最小值;
(2)过点A作直线与该抛物线交于M、N两点,求的值.
【答案】(1)
(2)0
【分析】(1)设,表达出,求出最小值;
(2)设出直线的方程,与抛物线方程联立,利用韦达定理即得.
【详解】(1)设,,
当,即时,取得最小值,最小值为;
(2)当直线的斜率为0时,直线与抛物线只有1个交点,不合要求,
设直线的方程是,与抛物线联立,消x得,
设,,
则,,故,
故.
题型9:与抛物线有关的对称问题
【例题9】(23-24高二上·湖北·期中)若抛物线上两点,关于直线对称,且,则中点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据已知条件求得,进而求得中点坐标.
【详解】因为抛物线上两点,关于直线对称,
故和直线垂直,
所以,故,
又,所以,
故中点坐标是,即
故选:B
【变式1】(23-24高二上·山东·阶段练习)已知抛物线的焦点为,是上一点,且到的距离与到的对称轴的距离之差为2,则( )
A. B.1 C.2或4 D.4或36
【答案】D
【分析】利用抛物线定义结合已知计算即可.
【详解】因为是上一点,
所以,所以,
由抛物线的定义可得到的距离为,
点到的对称轴的距离为,
则,解得或.
故选:D.
【变式2】(24-25高二上·上海·期中)过抛物线的焦点且垂直于抛物线对称轴的直线与抛物线交于、两点,则 .
【答案】4
【分析】根据题意有,联立抛物线求交点纵坐标,即可得弦长.
【详解】由题设,抛物线焦点为,即,
令,则,故.
故答案为:4
【变式3】(23-24高二上·江苏·单元测试)已知直线经过两点,直线,关于直线:对称.
(1)求直线的方程;
(2)直线上是否存在点P,使点P到点的距离等于到直线l:的距离?如果存在,求出点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在符合条件的点P,其坐标为或.
【分析】(1)求出方程,根据,的对称性求得的方程;
(2)根据条件求出点P的轨迹方程,与联立求得P的坐标.
【详解】(1)直线的斜率,则直线的方程为,即.
设点为直线上任意一点,
则点关于:的对称点在直线上,即,
所以直线的方程为.
(2)假设存在符合条件的点P,使点P到点的距离等于到直线: 的距离.
设点,则,
所以点P在的图象上.
又因为点P在直线上,
由解得或,
所以存在符合条件的点P,其坐标为或.
题型10:与抛物线有关的轨迹问题
【例题10】(22-23高二·全国·课后作业)过抛物线的焦点作直线交抛物线于、两点,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】分析可知直线不与轴重合,设点、,设直线的方程为,将直线的方程与抛物线的方程联立,列出韦达定理,求出线段的中点坐标,进而可得出线段的中点的轨迹方程.
【详解】抛物线的焦点为,设点、,
若直线与轴重合,则直线与抛物线只有一个交点,不合乎题意,
设直线的方程为,联立可得,
,由韦达定理可得,所以,,
设线段的中点为,则,,则,
所以,,化简可得.
因此,线段的中点的轨迹方程为.
故选:D.
【变式1】(22-23高二上·安徽六安·期末)已知直线交抛物线:于轴异侧两点,,且,过向作垂线,垂足为,则点的轨迹方程为( )
A.() B.()
C.() D.()
【答案】B
【分析】设直线方程,代入抛物线消去x,由和韦达定理,解得可得直线经过定点,由可知在以为直径的圆上,可求轨迹方程.
【详解】设直线,将它与抛物线方程联立得:,
则,
设,则,
所以,故或,
当时,在直线上,故舍去,所以,
所以直线经过定点,由可知在以为直径的圆(原点除外)上.
故选:B.
【变式2】(23-24高二上·湖南益阳·期末)已知抛物线的焦点为,过的直线与拋物线交于两点,(为坐标原点),则分别在点的抛物线的切线交点轨迹方程是 .
【答案】
【分析】由标准方程表示出焦点坐标,设出直线方程与交点坐标,联立方程,写出韦达定理,利用数量积可得,进而求切线方程和交点坐标,根据交点坐标分析轨迹分析.
【详解】由题意可得,设,
显然直线的斜率存在,则可设为,
联立可得,消去可得,
则,可得,,
则
,
因为,,
由可得,
由,解得.
此时抛物线,即,可得,
可知在点处的切线斜率存在,设切线方程为,
联立方程,消去y得,
可得,解得,
则切线方程为,即,
同理可得在点处的切线方程为,
联立方程,解得,
即交点坐标为,可知所求轨迹方程为.
故答案为:.
【点睛】方法点睛:与相交有关的向量问题的解决方法
在解决直线与圆锥曲线相交,所得弦端点的有关的向量问题时,一般需利用相应的知识,将该关系转化为端点坐标满足的数量关系,再将其用横(纵)坐标的方程表示,从而得到参数满足的数量关系,进而求解.
【变式3】(24-25高二上·江苏南京·期中)设过抛物线的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,且这两交点纵坐标分别为,,A,B在抛物线准线上的射影分别为,.
(1)求值;
(2)求证:是直角;
(3)M是线段AB中点,求点M的轨迹方程.
【答案】(1);
(2)证明见解析;
(3).
【分析】(1)设直线为,联立抛物线并应用韦达定理即可求结果;
(2)由题设有,且,进而得到,即可证结论;
(3)根据题设有,结合(1)有,即可得轨迹方程.
【详解】(1)由题设,焦点,直线可设为,联立抛物线有,
所以,由直线与抛物线有两个交点,即,则.
(2)如下图示,由题意易知,则,,
又,则,,
综上,,,即,
而,即,
所以,得证.
(3)由题意,由(1)知:,,
所以,故,
所以轨迹为.
易错点1:忽略斜率不存在或二次项系数为零的情况致错
【例题1】(23-24高二上·北京西城·阶段练习)“”是“直线与抛物线有唯一公共点”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既非充分也非必要条件
【答案】A
【分析】联立与,分与两种情况,结合根的判别式得到或,从而求出答案.
【详解】联立与得,,
当时,,只有一个根,满足要求,
当时,令,解得,
故直线与抛物线有唯一公共点”时,或,
故是“直线与抛物线有唯一公共点”的充分不必要条件.
故选:A
【变式1】(22-23高二·全国·课堂例题)已知抛物线C:,过点的直线l与抛物线C有唯一公共点,则这样的直线有 条.
【答案】3
【分析】直线l与抛物线C有唯一公共点.分两类情况:一类是直线l平行于抛物线对称轴,另一类是直线l与抛物线C相切.
【详解】由题意知,直线的斜率存在.
设直线斜率为,则切线方程为,
联立
消x得,
当时,此时,与抛物线有唯一公共点;
当时,由,解得,即过M点的切线有两条.
综上可知,满足条件的直线有3条.
故答案为:3.
【变式2】(23-24高二上·江西上饶·期中)已知直线经过点,且与抛物线有唯一的公共点,求直线的方程.
【答案】或或
【分析】先说明斜率不存在时满足题意,直线斜率存在时,设方程为,与抛物线联立,分和两种情况求解即可.
【详解】当直线斜率不存在时,方程为,明显与抛物线有唯一的公共点,满足;
当直线斜率存在时,设方程为,
联立,消去得,
当时,,,满足与抛物线有唯一的公共点,
当时,,解得,此时直线与抛物线相切于一个点,
所以直线的方程为或或.
【变式3】(23-24高二上·全国·课后作业)过点作直线与抛物线只有一个公共点,这样的直线有几条?
【答案】条
【分析】分直线的斜率不存在与存在两种情况讨论,当斜率存在时,将直线与方程联立,分析即得解;
【详解】当直线的斜率不存在时,直线方程为,
此时与抛物线只有一个公共点,符合题意.
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,
由,得,
当时,符合题意;
当时,由,可得,
即当时,符合题意.综上,满足条件的直线有条.
易错点2:涉及直线与抛物线相交问题时,忽视判别式△>0这一隐含条件致错
【例题2】(23-24高二上·河南信阳·期末)直线与抛物线交于A,B两点,则(O为抛物线顶点)的值为( )
A. B. C.4 D.12
【答案】B
【分析】联立直线与抛物线方程求得,从而利用平面向量数量积的坐标表示即可得解.
【详解】由,得,易得,
设,则,
.
故选:B.
【变式1】(24-25高二上·重庆·阶段练习)过定点的直线与抛物线交于两点,的值为( )
A. B.5 C. D.4
【答案】B
【分析】设出直线的方程并与抛物线方程联立,化简写出根与系数,从而求得的值.
【详解】依题意可知直线与轴不重合、与轴不平行,
设直线的方程为,
由,消去并化简得,
,
解得,设,
则,
,
所以.
故选:B
【变式2】(24-25高二上·云南红河·阶段练习)已知抛物线的焦点为F,直线与抛物线交于两个不同的点A,B.如果,2,成等差数列,那么 .
【答案】/
【分析】联立抛物线和直线方程,得到,再由等差中项的性质得到,结合抛物线的定义可得,结合可得到满足的方程,求解即得结果.
【详解】设,,
联立,整理得:,
由,得,
由韦达定理,得,
由,2,成等差数列,可得,
由抛物线的定义得,
所以,故,解得或(舍).
故答案为:.
【变式3】(24-25高二上·全国·课后作业)已知顶点为的抛物线的焦点为,直线与抛物线交于两点.
(1)若直线过点,且其倾斜角,求的取值范围;
(2)是否存在斜率为1的直线,使得?若存在,求出直线的方程;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,或
【分析】(1)由题可知,且直线的斜率不为0,设,设直线的方程为,联立方程组,利用韦达定理求弦长,然后求解三角形的面积分析求解最值即可;
(2)设直线方程为,联立方程组,将转化为,求解直线的方程即可.
【详解】(1)由题可知,且直线的斜率不为0,
设.
设直线的方程为,因为,则,
因此点到直线的距离为,
联立则,显然,
所以,
则,
所以,
当时,取得最大值为,
当时,取得最小值为,所以的取值范围为.
(2)设直线方程为,即,
联立得,故即,
又,
易知,
因为,则,
因为,所以,即,
解得或,
故存在斜率为1的直线,使得,此时直线的方程为或.
一、单选题
1.(24-25高二上·全国·课后作业)过点且斜率为1的直线交抛物线于两点,若,则的值为( )
A.2 B.3 C.4 D.7
【答案】D
【分析】求出直线,然后与抛物线方程联立,结合韦达定理及弦长公式即可求解.
【详解】由题得直线,设,联立得,
令,则,所以,
由,
则,解得.故D正确.
故选:D.
2.(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线的焦点为,过点且斜率大于0的直线交于两点,若,则的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设出直线方程,联立曲线后借助焦点弦公式计算即可得.
【详解】依题意,设直线的方程为,
由,得,所以,
所以,
解得,所以直线的斜率为.
故选:B.
3.(23-24高二上·陕西西安·期末)过抛物线焦点的直线与抛物线交于两点,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】联立方程得出韦达定理结合抛物线焦半径计算即可.
【详解】由题意,直线的斜率不为0,设过焦点的直线方程为,,
直线方程与抛物线方程联立,消去并整理得,
由韦达定理得,,
,故C正确.
故选:C.
4.(23-24高二上·浙江宁波·期末)已知A,B,C是抛物线上的三点,且,若,则点A到直线BC的距离的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将代入抛物线方程,得到,得到,设,由求出,设直线的方程为,联立抛物线方程,得到两根之和,两根之积,从而得到,得到直线恒过定点,求出距离最大值.
【详解】将代入中得,,解得,故,
设,由题意得,
其中,,
故,即,
故,即,
设直线的方程为,联立抛物线方程得,
,则,
故,解得,
所以直线的方程为,恒过定点,
故点A到直线BC的距离最大值.
为取等号,,因为,以,满足,
故选:C
5.(24-25高二上·全国·课后作业)已知点为抛物线上异于原点的两个动点,若,则线段中点的横坐标的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
【答案】B
【分析】利用梯形中位线将中点的横坐标转化为,再应用抛物线定义转化为,再由可得最小值.
【详解】设的中点,抛物线的准线为,
如图,作,垂足分别为.
由直角梯形的性质可得,
取抛物线焦点为,由抛物线定义可得,
当且仅当直线经过点时取等号,
所以线段中点的横坐标的最小值为.
故选:B.
6.(21-22高二上·陕西西安·期中)已知点和抛物线,过抛物线的焦点有斜率存在且不为0的直线与交于,两点.若,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设直线方程为,与抛物线方程联立,根据,由,结合韦达定理求解.
【详解】由得焦点坐标为,
设直线方程为,
与抛物线方程联立,消去y得,
设,则,
因为,
所以,即,
即,解得,
所以直线方程为:,
故选:A
7.(23-24高二上·四川宜宾·期末)已知抛物线C:,点F为C的焦点,直线l:与x轴、y轴分别交于A,B两点,若的面积为12,则( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】A
【分析】根据直线方程求出点坐标,再由抛物线方程求出坐标,利用三角形面积求解即可.
【详解】如图,
直线l:中,令,可得,令,可得,
所以,,
由抛物线C:可得,
所以,所以,
解得.
故选:A
8.(23-24高二上·重庆·期末)已知直线与抛物线交于A,B两点,若线段AB的中点为,则( )
A.4 B.6 C.8 D.10
【答案】C
【分析】先通过抛物线的定义得到,由,利用点差法得到,通过线段AB的中点,得到AB的斜率,又因为,从而得到及.
【详解】抛物线的焦点为,直线过焦点,
设,,因为在抛物线内部,且直线不包含斜率为0的情况,则直线与抛物线必有两交点,
因为线段AB的中点为,所以
,作差后可以得到,即
可以得到,则
由抛物线定义,得
故选:C
二、多选题
9.(22-23高二上·福建漳州·期末)已知抛物线的焦点为,点为上任意一点,点,下列结论正确的是( )
A.的最小值为2 B.抛物线关于轴对称
C.的最小值为4 D.过点且与抛物线有一个公共点的直线有且只有一条
【答案】CD
【分析】根据抛物线的定义得到,然后根据抛物线的图象即可得到当在原点时,最小,即可判断A选项;根据抛物线的图象即可判断BD选项;根据抛物线的定义和几何知识可以得到当三点共线时最小,然后求最小值即可判断C选项.
【详解】
作出抛物线的准线,过作的垂线,垂足为,则.
当在原点时,最小为1,A错误;
易知抛物线关于轴对称,B错误;
,∴当三点共线时最小,最小值为到准线的距离为4,C正确.
点在抛物线内,故只有当过的直线平行于对称轴轴时,过的直线与抛物线有一个公共点,D正确.
故选:CD.
10.(24-25高二上·江苏南京·期中)已知是抛物线的焦点,,是抛物线上的两点,为坐标原点,则下列结论正确的是( )
A.若,则
B.若,则的面积为
C.若,则
D.若,的中点在的准线上的投影为,则
【答案】ACD
【分析】根据抛物线的标准方程,联立直线的方程,求出交点坐标即可判断A;求出点的纵坐标计算判断;设出点,
的坐标,结合向量垂直的坐标表示及均值不等式求解判断C;利用抛物线定义结合余弦定理、均值不等式判断D.
【详解】解:抛物线方程为:,
抛物线的焦点,准线,
设,,
则,,,
A.设,联立,可得,
,,①
,,与①联立,
可得,或,,
或
,故选项A正确;
B.,,,
的面积,选项B错误;
C. ,
,显然,
,,
,
当且仅当时取等号,选项C正确;
D.设点的横坐标为,,
,
在中,,
由余弦定理得,
,
,
当且仅当时取等号,
,选项正确.
故选:ACD.
11.(23-24高二上·浙江宁波·阶段练习)已知斜率为的直线交抛物线于、两点,下列说法正确的是( )
A.为定值 B.线段的中点在一条定直线上
C.为定值 D.为定值(为抛物线的焦点)
【答案】BC
【分析】分析可知,,设直线的方程为,将直线的方程与抛物线的方程联立,利用韦达定理可判断A选项;求出线段中点的纵坐标,可判断B选项;利用斜率公式结合韦达定理可判断C选项;利用抛物线的焦半径公式可判断D选项.
【详解】若,则直线与抛物线只有一个交点,
不合乎题意,则,设直线的方程为,
联立可得,
,
对于A选项,不一定是定值,A错;
对于B选项,设线段的中点为,则,
为定值,故线段的中点在定直线上,B对;
对于C选项,为定值,C对;
对于D选项,不一定为定值,D错.
故选:BC.
三、填空题
12.(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线,焦点为,若过点的直线(斜率大于0)与抛物线、轴及准线的交点从上至下依次为,且,其中为准线与轴交点,则抛物线的方程为 .
【答案】
【分析】设直线方程为,联立方程组,可得,结合,解得,再由,可解,从而得解.
【详解】易得,设直线方程为且,令,则,
联立得,
即,则,
则,
由可得,,
化简得,解得.
令,则,又,即,解得,
所以抛物线方程为.
故答案为:
13.(24-25高二上·上海浦东新·阶段练习)坐标平面上一点到点,及到直线的距离都相等.如果这样的点有且只有两个,那么实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】由题意可知,点在抛物线上,因为点有且只有两个,联立方程组,根据方程根的个数求解.
【详解】由题意可知,点在以为焦点,为准线的抛物线上,同时在线段的垂直平分线上,
因为这样的点有且只有两个,则线段的中垂线与抛物线有两个交点,
即线段的中点坐标为,线段中垂线的斜率为,则中垂线方程为,
联立,化简得,,
由,即,
因式分解为:,解得,
又因为,所以实数的取值范围是.
故答案为:
14.(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线的焦点为,过且斜率为的直线交于两点,若,则的准线方程为 .
【答案】
【分析】写出直线方程,与抛物线方程联立,消去,得到关于的一元二次方程,由韦达定理,得到,,再利用焦半径公式,表示出,根据可求得值,最后可得抛物线的准线方程.
【详解】易知,直线的方程为,
由得,
设,
则,,
所以,
解得,所以的准线方程为.
故答案为:
四、解答题
15.(24-25高二上·全国·课后作业)已知顶点为的抛物线过点,其焦点为,若.
(1)求点的坐标以及抛物线方程;
(2)若点与关于点对称,求.
【答案】(1)答案见解析
(2)答案见解析
【分析】(1)根据抛物线过点及列出相应等式即可求解;
(2)根据(1)结果分情况讨论和,从而可求解.
【详解】(1)因为抛物线过点,则①,又,
且焦点为,即②,
结合①②解得或,
即,或.
(2)当时,此时,则,
所以;
当时,,则,
所以.
16.(2024高二上·全国·专题练习)已知过点的动直线l与抛物线相交于两点.当直线l的斜率是时,.
(1)求抛物线G的方程;
(2)设线段BC的中垂线在y轴上的截距为b,求b的取值范围.
【答案】(1).
(2).
【分析】(1)分析题意,利用平面向量的坐标表示求解方程即可.
(2)将b表示为一元函数,求解值域即可.
【详解】(1)设,,
由题意知直线l的方程为
由得,
∴,
又∵,,
∴,
结合已求内容及,
解得,
则抛物线G的方程为.
(2)
由题意设,的中点坐标为,
由得,
,.
∴线段的中垂线方程为,
∴线段BC的中垂线在y轴上的截距为.
对于方程,
由得或.
此时易知.
17.(23-24高二上·四川宜宾·期末)已知点在抛物线上,斜率为的直线与交于两点,记直线的斜率分别为
(1)证明:为定值:
(2)若,求的面积.
【答案】(1)证明见解析;
(2)48.
【分析】(1)求出抛物线的方程,设出直线的方程,与的方程联立,借助韦达定理及斜率坐标公式计算即得.
(2)由(1)的结论求出,进而求出直线的方程,利用弦长公式及点到直线的距离公式求解即得.
【详解】(1)由点在抛物线上,得,抛物线,
设直线的方程为,,显然,
由消去x得,
,则且,,
因此,
所以为定值.
(2)由,得,则,由(1)知,,
,解得,
直线的方程为,,
而点到直线的距离,
所以的面积.
18.(24-25高二上·全国·课后作业)已知抛物线的焦点为和定点为抛物线上一动点.设直线交抛物线于两点,当时,求的面积.
【答案】答案见解析
【分析】由抛物线可知焦点,又,因此可知直线的方程,与抛物线联立,可求出弦长;因为,由抛物线的定义可求,进而可求出,分两种情况求的面积即可.
【详解】
因为,所以,所以直线方程为.
设,
联立得,显然,
所以,
则,
因为,所以,则.
当时,到的距离;
当时,到的距离.
19.(23-24高二上·重庆·期末)已知抛物线的焦点到双曲线的渐近线的距离是.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知过点的直线与交于,两点,线段的中垂线与的准线交于点,且线段的中点为,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)求出渐近线方程,由点到直线距离公式得到方程,求出,得到抛物线方程;
(2)设直线的方程为,联立抛物线方程,得到两根之和,两根之积,由弦长公式求出和的坐标,并得到的中垂线方程,得到,表达出,求出的最小值.
【详解】(1)的焦点为,
双曲线的渐近线方程为,
不妨取,即.
由点到直线的距离公式得,得,
所以抛物线的方程为.
(2)由(1)知,,.
当直线斜率为0时,直线与抛物线只有1个交点,不合要求,
直线斜率不为0,故设直线的方程为,
联立消去并整理,得,,
设,,则,,
,
∴.
易得点的坐标为,
∴的中垂线方程为,
令得,
∴,
从而,
∴,
∴当且仅当时,取最小值.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中最值或范围问题的常见解法:
(1)几何法,若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用几何法来解决;
(2)代数法,若题目的条件和结论能体现某种明确的函数关系,则可首先建立目标函数,再求这个函数的最值或范围.
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