内容正文:
【重难点突破】2024-2025学年高二上学期数学常考题专练(新高考)
专题3-9 抛物线与直线联立韦达化运算
总览
题型解读
【题型1】焦点弦中点相关运算与证明
【题型2】向量数量积的处理
【题型3】过焦点的直线与抛物线联立韦达化计算
【题型4】不过焦点的直线与抛物线联立计算
【题型5】垂直关系的处理
【题型6】弦长公式与面积计算
【题型7】抛物线中三角形与四边形面积最值问题
【题型8】抛物线中的定点与定值问题
题型汇编
知识梳理与常考题型
直线与抛物线相交坐标之间的关系秒杀公式
①抛物线 的焦点为F,是过的直线与抛物线的两个交点,则有.
②一般地,如果直线恒过定点与抛物线交于两点,那么
.
【题型1】焦点弦中点相关运算与证明
1.
已知抛物线 的焦点为 F,直线与该抛物线交于A、B 两点,过的中点Q作y轴的垂线与抛物线交于点P,若,则 .
2. 直线y=x-1被抛物线y2=4x截得的线段的中点坐标是________.
3.
已知抛物线 的焦点为 F,直线与该抛物线交于A、B 两点,过的中点Q作y轴的垂线与抛物线交于点P,若,则 .
4.
已知为坐标原点,过抛物线的焦点的直线交于两点.若为线段的中点,且,则 .
5. 设抛物线W:y2=4x的焦点为F,直线l:y=x+m与抛物线W相交于A,B两点,点Q为线段AB的中点.
(1)求m的取值范围;(2)求证:点Q的纵坐标为定值.
6. 物线的顶点在原点,以x轴为对称轴,经过焦点且倾斜角为135°的直线被抛物线所截得的弦长为8,试求抛物线的标准方程.
【题型2】向量数量积的处理
数量积一般化为过坐标运算的形式,再韦达化处理
7.
(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
8.
(高二上·四川成都·期末)已知抛物线上的两点A,B满足(O为坐标原点),且A,B分处对称轴的两侧,则直线AB所过定点为 .
9.
在平面直角坐标系中,点在抛物线上,且A到的焦点的距离为1.
(1)求的方程;
(2)若直线与抛物线C交于两点,,且,试探究直线是否过定点,若是,请求出定点坐标,否则,请说明理由.
10.
已知抛物线C:的焦点为F,直线l与C交于,两点,其中点A在第一象限,若直线l经过焦点F,且,则________
11.
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 .
12.
已知抛物线经过点,直线与抛物线相交于不同的A、两点.
(1)求抛物线的方程;
(2)如果,证明直线过定点,并求定点坐标.
13. 已知抛物线y2=2px(p>0)上点T(3,t)到焦点F的距离为4.
(1)求t,p的值;
(2)如图所示,设A,B是抛物线上分别位于x轴两侧的两个动点,且
(其中O为坐标原点).求证直线AB必过定点,并求出该定点的坐标.
【题型3】过焦点的直线与抛物线联立韦达化计算
抛物线 的焦点为F,是过的直线与抛物线的两个交点,则有.
14. (2023上·广东广州·高二统考期末)已知抛物线,直线过抛物线的焦点,直线与抛物线交于两点,弦长为12,则直线的方程为 .
15. (广东深圳·高二校考期末)已知点是抛物线C:上的点,F为抛物线的焦点,且,直线l:与抛物线C相交于不同的两点A,B.
(1)求抛物线C的方程;(2)若,求k的值.
16.
过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,且A,B两点的纵坐标之积为,求抛物线C的方程.
17. 已知抛物线的顶点在原点,x轴为对称轴,经过焦点且倾斜角为的直线被抛物线所截得的弦长为6,求抛物线的标准方程.
18.
(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 .
【题型4】不过焦点的直线与抛物线联立计算
1、若直线过x轴上的定点,可以考虑设直线方程为
2、一般地,如果直线恒过定点与抛物线交于两点,那么
.
19. 过点(1,0)作斜率为-2的直线,与抛物线y2=8x交于A,B两点,则弦AB的长为( )
A.2 B.2
C.2 D.2
20.
已知点,,中恰有两个点在抛物线上.
(1)求的标准方程
(2)若点,在上,且,证明:直线过定点.
21. 设点P(x,y)(y≥0)为平面直角坐标系xOy内的一个动点(其中O为坐标原点),点P到定点M的距离比点P到x轴的距离大.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)若直线l:y=kx+1与点P的轨迹相交于A,B两点,且|AB|=2,求实数k的值.
【题型5】垂直关系的处理
坐标系中的垂直关系一般化为数量积相乘为0或斜率之积为-1
22. 若抛物线y2=4x与直线y=x-4相交于不同的两点A,B,求证OA⊥OB.
23.
已知抛物线,过点的直线与抛物线交于P,Q两点,为坐标原点.证明:.
24. 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.
【题型6】弦长公式与面积计算
抛物线中弦长公式与椭圆双曲线一致
(为直线的斜率,且).
25.
过抛物线的焦点F分别作两条相互垂直的直线,,若直线与抛物线C交于,两点,直线与抛物线C交于,两点,且,则四边形ADBE的面积为 .
26.
过抛物线焦点的直线交于两点,特别地,当直线的倾斜角为时,.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知点,若,求的面积(为坐标原点).
27.
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.
28.
已知A、B是抛物线上异于顶点的两个动点,直线与x轴交于P.
(1)若,求P的坐标;
(2)若P为抛物线的焦点,且弦的长等于6,求的面积.
29.
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.
30.
已知动圆过点且与直线相切,记该动圆圆心的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)若过点的直线交于两点,且,求的面积.
【题型7】抛物线中三角形与四边形面积最值问题
面积的表示:可以考虑结合铅锤高或水平宽来表示面积
求解最值:一般化为二次函数模型或利用基本不等式来求最值
31.
已知抛物线,过该抛物线焦点的直线与该抛物线相交于两点(其中点在第一象限),当直线的倾斜角为时,,为坐标原点,则面积的最小值为 .
32.
(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期末)已知是抛物线的焦点,直线与抛物线交于不同的两点,且,则面积的最小值等于 .
33.
已知抛物线经过点,直线与的交点为,且直线与倾斜角互补.
(1)求的值;(2)若,求面积的最大值.
34.
(23-24高二上·浙江宁波·期末)设为抛物线的焦点,直线l与抛物线交于两点,且,则的面积最小值为 .
35.
已知为抛物线的焦点,点在该抛物线上且位于轴的两侧,(其中为坐标原点),则与面积之和的最小值是 .
36.
已知抛物线上任意一点M到焦点F的距离比M到y轴的距离大1.
(1)求E的标准方程;
(2),,交E于A,C两点,交E于B,D两点.求四边形ABCD的面积的最小值.
【题型8】抛物线中的定点与定值问题
常见定点问题与定值问题的常见条件有数量积为定值,斜率和或积为定值,其中数量积可以化为坐标运算再代入韦达定理,斜率和积为定值时可以考虑平移齐次化来解决定点问题.
1、过抛物线上的一定点作两条斜率之和为的直线,,分别交抛物线于,两点,则直线必过定点
2、过抛物线上的一定点作两条斜率之积为的直线,,分别交抛物线于,两点,则直线必过定点
以上称为手电筒模型,注意点P不在曲线上时,上式并不适用,常数也需要齐次化乘“1²”
【坐标平移+齐次化处理】(左加右减,上减下加为曲线平移)
Step1:平移点P到原点,写出平移后的曲线方程,设出直线方程,并齐次化处理
Step2:根据斜率之积或斜率之和与韦达定理的关系得到等式,求得m,n之间的关系,
Step3:得出定点,此时别忘了,还要平移回去!
37.
(23-24高二下·广东茂名·阶段练习)已知抛物线:,为坐标原点,直线与抛物线交于,两点,且直线,斜率之积为,则点到直线的最大距离为 .
38. 已知抛物线C:y2=2px(p>0)上的点P(1,y0)(y0>0)到其焦点的距离为2.
(1)求点P的坐标及抛物线C的方程;
(2)若点M、N在抛物线C上,且kPM•kPN=,证明:直线MN过定点.
39.
在平面直角坐标系中,点到点的距离与到直线的距离相等,记动点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)直线与相交异于坐标原点的两点,,若,证明:直线恒过定点,并求出定点坐标.
40.
已知抛物线,直线交抛物线于两点,中点为.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)记抛物线上一点,直线斜率为,直线斜率为,求.
41.
已知抛物线为E上位于第一象限的一点,点P到E的准线的距离为5.
(1)求E的标准方程;
(2)设O为坐标原点,F为E的焦点,A,B为E上异于P的两点,且直线与斜率乘积为,求证:直线过定点.
42.
已知抛物线,O是坐标原点,过的直线与E相交于A,B两点,满足.
(1)求抛物线E的方程;
(2)若在抛物线E上,过的直线交抛物线E于M,N两点,直线,的斜率都存在,分别记为,,求的值.
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$$【重难点突破】2024-2025学年高二上学期数学常考题专练(新高考)
专题3-9 抛物线与直线联立韦达化运算
总览
题型解读
【题型1】焦点弦中点相关运算与证明
【题型2】向量数量积的处理
【题型3】过焦点的直线与抛物线联立韦达化计算
【题型4】不过焦点的直线与抛物线联立计算
【题型5】垂直关系的处理
【题型6】弦长公式与面积计算
【题型7】抛物线中三角形与四边形面积最值问题
【题型8】抛物线中的定点与定值问题
题型汇编
知识梳理与常考题型
直线与抛物线相交坐标之间的关系秒杀公式
①抛物线 的焦点为F,是过的直线与抛物线的两个交点,则有.
②一般地,如果直线恒过定点与抛物线交于两点,那么
.
【题型1】焦点弦中点相关运算与证明
1.
已知抛物线 的焦点为 F,直线与该抛物线交于A、B 两点,过的中点Q作y轴的垂线与抛物线交于点P,若,则 .
【答案】
【分析】先求出的纵坐标,再联立直线与抛物线方程表示的纵坐标,故可求斜率.
【详解】易知设,
因为,故,故,而,故,故,
联立直线与抛物线方程得,,
所以的纵坐标,故
2. 直线y=x-1被抛物线y2=4x截得的线段的中点坐标是________.
【答案】(3,2)
【解析】将y=x-1代入y2=4x,整理,得x2-6x+1=0.由根与系数的关系,得x1+x2=6,
=3,∴===2.∴所求点的坐标为(3,2)
3.
已知抛物线 的焦点为 F,直线与该抛物线交于A、B 两点,过的中点Q作y轴的垂线与抛物线交于点P,若,则 .
【答案】
【分析】先求出的纵坐标,再联立直线与抛物线方程表示的纵坐标,故可求斜率.
【详解】易知设,
因为,故,故,而,故,故,
联立直线与抛物线方程得,,
所以的纵坐标,故
4.
已知为坐标原点,过抛物线的焦点的直线交于两点.若为线段的中点,且,则 .
【答案】
【分析】直线的斜率存在,可设为,与抛物线方程联立得到韦达定理,求出点坐标,利用求解,再结合抛物线定义得到结果.
【详解】设,,,显然当直线垂直于轴时,与重合,
此时不满足条件,所以可设直线的方程为,
代入的方程有,,
所以,,,
所以,解得,,
由抛物线的几何性质可知,,所以.
5. 设抛物线W:y2=4x的焦点为F,直线l:y=x+m与抛物线W相交于A,B两点,点Q为线段AB的中点.
(1)求m的取值范围;(2)求证:点Q的纵坐标为定值.
【答案】(1)m<1,(2)Q的纵坐标为定值2
【解析】(1)直线l:y=x+m与抛物线W联立得x2+(2m-4)x+m2=0,
∴Δ=(2m-4)2-4m2>0,解得m<1.
(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=4-2m,x1x2=m2,则点Q的纵坐标为
==2.∴点Q的纵坐标为定值2.
6. 物线的顶点在原点,以x轴为对称轴,经过焦点且倾斜角为135°的直线被抛物线所截得的弦长为8,试求抛物线的标准方程.
【答案】y2=4x或y2=-4x
【详解】解:如图,依题意可设抛物线的标准方程为y2=2px(p>0),
则直线方程为y=-x+p.
设直线交抛物线于A(x1,y1),
B(x2,y2),
过A,B分别作准线的垂线,垂足分别为C,D,则由抛物线定义,得
|AB|=|AF|+|FB|=|AC|+|BD|=x1++x2+,
即x1+x2+p=8.①
又A(x1,y1),B(x2,y2)是直线和抛物线的交点,由消去y,得x2-3px+=0.
所以x1+x2=3p,②
将②代入①,得p=2.
所以抛物线的标准方程为y2=4x.
当抛物线方程设为y2=-2px(p>0)时,同理可求得抛物线标准方程为y2=-4x.
故抛物线的标准方程为y2=4x或y2=-4x.
【题型2】向量数量积的处理
数量积一般化为过坐标运算的形式,再韦达化处理
7.
(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,
.
8.
(高二上·四川成都·期末)已知抛物线上的两点A,B满足(O为坐标原点),且A,B分处对称轴的两侧,则直线AB所过定点为 .
【答案】
【分析】设,,写出直线AB方程,由及A,B位置可解得,即可化简解析式,确定定点.
【详解】设,,则,即,即.
由A,B分处对称轴的两侧得,又∵,解得(舍)或,故,则直线过定点.
9.
在平面直角坐标系中,点在抛物线上,且A到的焦点的距离为1.
(1)求的方程;
(2)若直线与抛物线C交于两点,,且,试探究直线是否过定点,若是,请求出定点坐标,否则,请说明理由.
【答案】(1)
(2)直线过定点
【分析】(1)利用抛物线的定义及点在抛物线上计算即可;
(2)设的方程,由平面向量数量积的坐标表示及韦达定理求参数即可.
【详解】(1)依题意可得,解得,所以抛物线方程为:;
(2)设直线显然存在,
联立方程,化简可得
所以
在抛物线C上,故,
,解得或,
因为,所以,得
所以直线过定点.
10.
已知抛物线C:的焦点为F,直线l与C交于,两点,其中点A在第一象限,若直线l经过焦点F,且,则________
【答案】
【解析】过的直线l的方程可设为,
联立抛物线方程,可得,
所以,,
则,解得
11.
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,
.
12.
已知抛物线经过点,直线与抛物线相交于不同的A、两点.
(1)求抛物线的方程;
(2)如果,证明直线过定点,并求定点坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定点
【分析】(1)将已知点坐标代入抛物线方程求得即得;
(2)设,,设,代入抛物线方程应用韦达定理得,,代入可求得,从而得定点坐标.
【详解】(1)由题意可知,将点代入抛物线方程,
可得,解得,则抛物线方程为.
(2)因为直线与抛物线相交于不同的A、两点,
所以直线不与x轴平行,可设,与联立,得,
设,,∴,.,
由
,解得,
∴过定点.
13. 已知抛物线y2=2px(p>0)上点T(3,t)到焦点F的距离为4.
(1)求t,p的值;
(2)如图所示,设A,B是抛物线上分别位于x轴两侧的两个动点,且
(其中O为坐标原点).求证直线AB必过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】p=2,t=±2 直线AB过定点(5,0)
解:(1)由已知得3+=4,∴p=2,∴抛物线的方程为y2=4x,代入可解得t=±2.
(2)设直线AB的方程为x=my+n,A,B.由得y2-4my-4n=0,则y1+y2=4m,y1y2=-4n.由,得+y1y2=5,∴y1y2=-20或y1y2=4(舍去).
即-4n=-20,∴n=5,∴直线AB过定点(5,0)
【题型3】过焦点的直线与抛物线联立韦达化计算
抛物线 的焦点为F,是过的直线与抛物线的两个交点,则有.
14. (2023上·广东广州·高二统考期末)已知抛物线,直线过抛物线的焦点,直线与抛物线交于两点,弦长为12,则直线的方程为 .
【答案】或
【分析】根据题意可得抛物线的焦点,设直线的方程为,,,,,联立直线与抛物线方程,消掉得关于的一元二次方程,利用韦达定理可得,由,解得,即可求解.
【详解】解:根据题意可得抛物线的焦点,
根据题意可得直线的斜率存在,
设直线的方程为,,,,,
联立,得,
所以,,
因为,
解得,,
则直线的方程为或
15. (广东深圳·高二校考期末)已知点是抛物线C:上的点,F为抛物线的焦点,且,直线l:与抛物线C相交于不同的两点A,B.
(1)求抛物线C的方程;(2)若,求k的值.
【答案】(1);(2)1或.
【分析】(1)根据抛物线的定义,即可求得p值;(2)由过抛物线焦点的直线的性质,结合抛物线的定义,即可求出弦长AB
【详解】(1)抛物线C:的准线为,
由得:,得.
所以抛物线的方程为.
(2)设,,由,
,
∴,
∵直线l经过抛物线C的焦点F,
∴
解得:,
所以k的值为1或
16.
过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,且A,B两点的纵坐标之积为,求抛物线C的方程.
【答案】y2=4x
【解析】由于抛物线的焦点F,故可设直线AB的方程为x=my+.
由得y2-2pmy-p2=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1y2=-p2,
∴-p2=-4,由p>0,可得p=2,∴抛物线C的方程为y2=4x.
17. 已知抛物线的顶点在原点,x轴为对称轴,经过焦点且倾斜角为的直线被抛物线所截得的弦长为6,求抛物线的标准方程.
【答案】y2=3x
【解析】解:当抛物线焦点在x轴正半轴上时,可设抛物线标准方程为y2=2px(p>0),则焦点F,直线l的方程为y=x-.设直线l与抛物线的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),过点A,B向抛物线的准线作垂线,垂足分别为点A1,点B1,则|AB|=|AF|+|BF|=|AA1|+|BB1|=+=x1+x2+p=6,∴x1+x2=6-p. ①
由消去y,得2=2px,即x2-3px+=0.∴x1+x2=3p,代入①式得3p=6-p,∴p=.∴所求抛物线的标准方程是y2=3x.
18.
(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:.
【题型4】不过焦点的直线与抛物线联立计算
1、若直线过x轴上的定点,可以考虑设直线方程为
2、一般地,如果直线恒过定点与抛物线交于两点,那么
.
19. 过点(1,0)作斜率为-2的直线,与抛物线y2=8x交于A,B两点,则弦AB的长为( )
A.2 B.2
C.2 D.2
【答案】B
【解析】设A(x1,y1),B(x2,y2).
由题意知AB的方程为y=-2(x-1),即y=-2x+2.
由得x2-4x+1=0,∴x1+x2=4,x1x2=1.
∴|AB|=
20.
已知点,,中恰有两个点在抛物线上.
(1)求的标准方程
(2)若点,在上,且,证明:直线过定点.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【分析】(1)根据点的坐标可得抛物线也关于轴对称,将点代入抛物线方程即可求解;
(2)设直线的方程为,与抛物线方程联立结合韦达定理可得,即可求定点坐标.
【详解】(1)因为点,关于轴对称,抛物线也关于轴对称,
所以点,在上,
将点代入抛物线得,,即,
所以抛物线的方程为:;
(2)由题意可知,直线的斜率一定存在,则设直线的方程为,
由消得:,
由韦达定理得,
所以直线,显然恒过定点.
21. 设点P(x,y)(y≥0)为平面直角坐标系xOy内的一个动点(其中O为坐标原点),点P到定点M的距离比点P到x轴的距离大.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)若直线l:y=kx+1与点P的轨迹相交于A,B两点,且|AB|=2,求实数k的值.
【答案】x2=2y,k=±1
【详解】解:(1)过点P作x轴的垂线且垂足为点N,则|PN|=y,由题意知|PM|-|PN|=,∴ =y+,化简得x2=2y.故点P的轨迹方程为x2=2y.
(2)由题意设A(x1,y1),B(x2,y2),联立消去y化简得x2-2kx-2=0,∴x1+x2=2k,x1x2=-2.
∵|AB|=·=·=2,
∴k4+3k2-4=0,又k2≥0,∴k2=1,∴k=±1.
【题型5】垂直关系的处理
坐标系中的垂直关系一般化为数量积相乘为0或斜率之积为-1
22. 若抛物线y2=4x与直线y=x-4相交于不同的两点A,B,求证OA⊥OB.
【详解】由消去y,得x2-12x+16=0.
∵直线y=x-4与抛物线相交于不同两点A,B,
∴可设A(x1,y1),B(x2,y2),
则有x1+x2=12,x1x2=16.
∵=x1x2+y1y2=x1x2+(x1-4)(x2-4)=
x1x2+x1x2-4(x1+x2)+16=16+16-4×12+16=0,
∴,即OA⊥OB.
23.
已知抛物线,过点的直线与抛物线交于P,Q两点,为坐标原点.证明:.
【解析】直线
由,得
则由,得:,
整理得:,即:.
所以,
则,即:
24. 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.
【答案】(1)x2=4y,(2)y=2x+1
解:(1)C:x2=2py的准线方程为y=-,当点A的纵坐标为1时,|AF|=2,∴1+=2,∴p=2,抛物线C的方程为x2=4y.
(2)∵M(-2,y0)在C上,∴y0==1,又F(0,1),设l的方程为y=kx+1,由得x2-4kx-4=0,令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,∴k=2或0,当k=0时,l过M点(舍),当k=2时,l不过M点,∴k=2,∴l的方程为y=2x+1.
【题型6】弦长公式与面积计算
抛物线中弦长公式与椭圆双曲线一致
(为直线的斜率,且).
25.
过抛物线的焦点F分别作两条相互垂直的直线,,若直线与抛物线C交于,两点,直线与抛物线C交于,两点,且,则四边形ADBE的面积为 .
【答案】
【分析】设出两直线的方程,求出、,表示出四边形面积,即可得出答案.
【详解】抛物线的焦点,
因为和的横坐标相同且在抛物线上,易知关于x轴对称且夹角为,
所以直线的斜率为,则直线的斜率为,显然直线和的斜率都存在,
则设直线的方程为,直线的方程为,
联立方程组,消元得,则,
即,同理,
所以四边形的面积为:
26.
过抛物线焦点的直线交于两点,特别地,当直线的倾斜角为时,.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知点,若,求的面积(为坐标原点).
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意设直线,联立抛物线方程,结合弦长公式即可列方程求得参数,进而得解;
(2)由题意设直线,联立抛物线方程,结合韦达定理、数量积的坐标公式列方程即可求得参数,进一步即可求解的面积.
【详解】(1)抛物线焦点的坐标为,
当直线的倾斜角为时,直线,联立抛物线方程,
化简并整理得,,显然,
设,则,
则
,解得,
所以抛物线的方程为;
(2)设,
显然直线的斜率不为0,所以设直线,联立抛物线方程,
化简并整理得,显然,
所以,
又,所以,
因为,
所以
,
所以,则,
设的面积为,
则,
所以的面积为.
27.
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.
28.
已知A、B是抛物线上异于顶点的两个动点,直线与x轴交于P.
(1)若,求P的坐标;
(2)若P为抛物线的焦点,且弦的长等于6,求的面积.
【答案】(1);
(2)
【分析】(1)设直线的方程为,与抛物线方程联立,根据韦达定理及平面向量数量积公式可求得t的值,从而求出P的坐标;
(2)设直线的方程为,与抛物线方程联立,根据韦达定理及弦长公式可求得的值,再求出点到直线的距离,从而求出的面积.
【详解】(1)因为直线不垂直于y轴,设直线的方程为,,,
由消去x得,,
所以,,,
由,得,
解得,满足,所以直线方程为,
令得,即P的坐标.
(2)由题意知抛物线的焦点为,因为直线不垂直于y轴,设直线的方程为,点,
由消去x得,,
所以,,,
所以,解得,
点到直线的距离为,
所以,
故的面积为.
29.
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.
30.
已知动圆过点且与直线相切,记该动圆圆心的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)若过点的直线交于两点,且,求的面积.
【答案】(1)
(2)6
【分析】(1)根据抛物线的定义,利用两点之间距离公式以及点到直线的距离公式,建立方程方程,可得答案;
(2)设出点的坐标以及直线方程,结合韦达定理以及向量的坐标表示,建立方程,可得答案.
【详解】(1)设,动圆的半径,
整理可得.故曲线的方程为.
(2)法一:
设,不妨设点在轴上方,
由可得,
由已知直线斜率必不为0,故可设直线,
联立方程,可得,
故,解得,故,
.
法二:
设,不妨设点在轴上方,
由可得,
若直线的斜率不存在,则,不符合题意,舍去;
设直线,
联立方程可得,
,解得,,
,解得.
原点到直线的距离,
故的面积.
【题型7】抛物线中三角形与四边形面积最值问题
面积的表示:可以考虑结合铅锤高或水平宽来表示面积
求解最值:一般化为二次函数模型或利用基本不等式来求最值
31.
已知抛物线,过该抛物线焦点的直线与该抛物线相交于两点(其中点在第一象限),当直线的倾斜角为时,,为坐标原点,则面积的最小值为 .
【答案】
【分析】结合题意求出,设直线,结合韦达定理表示出面积,结合基本不等式即可求解.
【详解】如图所示,分别过向准线作垂线,垂足分别为、,过作的垂线,垂足为,
当直线的倾斜角为时,结合题意易得,
所以,即,
设,,满足,,
设直线,代入抛物线方程,
可得,,
所以,
当时,三角形面积取最小值,此时最小值为.
故答案为:.
32.
(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期末)已知是抛物线的焦点,直线与抛物线交于不同的两点,且,则面积的最小值等于 .
【答案】2
【分析】设方程为,代入抛物线方程,应用韦达定理得,,由求得,距离公式求得,再求得原点到直线l的距离可得三角形面积,从而得最小值.
【详解】抛物线C的方程为,
由题可知直线l斜率若存在,则斜率不为0,故设l为,
由,得,则,即,
∴,,
则,解得,
直线方程为,恒过定点,
,
到直线的距离为,
∴,
∴时,为最小值,
故答案为:
33.
已知抛物线经过点,直线与的交点为,且直线与倾斜角互补.
(1)求的值;
(2)若,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由点在抛物线上,得,联立直线与抛物线方程得,再通过计算即可;
(2)先求弦长,再求到直线的距离,可表示出,再结合基本不等式可求面积的最大值.
【详解】(1)由题意可知,,所以,
所以抛物线的方程为;
如图:设,
将直线的方程代入,得,
所以,
因为直线与倾斜角互补,
所以,
即,
所以,
即,
所以.
(2)由(1)可知,
所以,
则,
因为,
所以,即,
又点到直线的距离为,
所以,
因为,
所以,当且仅当,即时,等号成立,
所以面积最大值为.
34.
(23-24高二上·浙江宁波·期末)设为抛物线的焦点,直线l与抛物线交于两点,且,则的面积最小值为 .
【答案】
【分析】设直线的方程为,联立方程,利用韦达定理求出,由,得,求出的关系,进而可求出的范围,再根据计算即可.
【详解】由已知,设直线的方程为,
联立,消得,
,
则,
由,得,
即,
所以,
化简得,
所以,
化简得,解得或,
则,则或,
所以或,
,
所以当时,,
所以的面积最小值为.
故答案为:.
35.
已知为抛物线的焦点,点在该抛物线上且位于轴的两侧,(其中为坐标原点),则与面积之和的最小值是 .
【答案】12
【分析】先设直线方程和点的坐标,联立直线与抛物线的方程得到一个一元二次方程,再利用韦达定理及可求出,进而求出直线在轴上的截距,最后将面积之和表示出来,利用基本不等式求最值,即可得到结果.
【详解】由题意可知:,
设直线的方程为:,点,
直线与x轴的交点为,
联立方程,消去x得,
根据韦达定理有,
因为,所以,解得或,
由点在该抛物线上且位于轴的两侧,可知,
所以,故,此时,即,
不妨设点A在轴上方,则,,且,
则
,
当且仅当,即时,等号成立,
所以与面积之和的最小值是.
故答案为:12.
36.
已知抛物线上任意一点M到焦点F的距离比M到y轴的距离大1.
(1)求E的标准方程;
(2),,交E于A,C两点,交E于B,D两点.求四边形ABCD的面积的最小值.
【答案】(1)
(2)32
【分析】(1)由题意,根据抛物线的定义可知,从而可得抛物线E的标准方程;
(2)设出的方程,与抛物线方程联立,结合韦达定理及抛物线定义求出,,由结合基本不等式求出最小值.
【详解】(1)抛物线的焦点,准线.
∵抛物线上任意一点M到焦点F的距离比M到y轴的距离大1.
根据抛物线的定义可知,,∴,
∴抛物线E的标准方程为.
(2)由题可知均有斜率且斜率不为零,且过焦点,
设,,,设,
由,消可得,
∴,,
∴,
∴,
同理可得,
∴,
当且仅当时取等号,
∴四边形ABCD面积的最小值为32.
【题型8】抛物线中的定点与定值问题
常见定点问题与定值问题的常见条件有数量积为定值,斜率和或积为定值,其中数量积可以化为坐标运算再代入韦达定理,斜率和积为定值时可以考虑平移齐次化来解决定点问题.
1、过抛物线上的一定点作两条斜率之和为的直线,,分别交抛物线于,两点,则直线必过定点
2、过抛物线上的一定点作两条斜率之积为的直线,,分别交抛物线于,两点,则直线必过定点
以上称为手电筒模型,注意点P不在曲线上时,上式并不适用,常数也需要齐次化乘“1²”
【坐标平移+齐次化处理】(左加右减,上减下加为曲线平移)
Step1:平移点P到原点,写出平移后的曲线方程,设出直线方程,并齐次化处理
Step2:根据斜率之积或斜率之和与韦达定理的关系得到等式,求得m,n之间的关系,
Step3:得出定点,此时别忘了,还要平移回去!
37.
(23-24高二下·广东茂名·阶段练习)已知抛物线:,为坐标原点,直线与抛物线交于,两点,且直线,斜率之积为,则点到直线的最大距离为 .
【答案】1
【分析】设出直线的方程,把直线与抛物线联立,表示出,运用韦达定理即可.
【详解】设直线:,,,则,
所以,,,,
,所以,
则直线:,直线恒过点,则点到直线的最大距离为1.
38. 已知抛物线C:y2=2px(p>0)上的点P(1,y0)(y0>0)到其焦点的距离为2.
(1)求点P的坐标及抛物线C的方程;
(2)若点M、N在抛物线C上,且kPM•kPN=,证明:直线MN过定点.
答案:(2)(9,﹣2)
【简析】将点P移到原点,抛物线与所有点和线跟着平移,再设平移后的直线MN,然后齐次化,同除x²,得出两根之积为,从而求出直线MN中的参数.
39.
在平面直角坐标系中,点到点的距离与到直线的距离相等,记动点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)直线与相交异于坐标原点的两点,,若,证明:直线恒过定点,并求出定点坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,
【分析】(1)利用抛物线的定义或者直接把条件转化可得答案;
(2)设出方程,利用垂直可得,进而得到定点或者利用直线的两点式方程,结合韦达定理可得定点.
【详解】(1)法一因为到点的距离与到直线的距离相等;
所以的轨迹是以为焦点为准线的抛物线故可设的方程为,
则有 所以,
故的方程为.
法二设的坐标为则有,
所以.
即, 所以的方程为.
(2)法一设方程为,
因为,所以,即.
所以,即;
由得,
所以.
所以,即,所以;
所以方程为,
故恒过定点.
法二设,因为,所以;
所以,所以.
所以的方程为,
整理得,
所以,即,
所以直线恒过定点.
40.
已知抛物线,直线交抛物线于两点,中点为.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)记抛物线上一点,直线斜率为,直线斜率为,求.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设点作差再结合中点坐标和斜率值即可得到答案.
(2)设点计算出,,则得到,再将直线与抛物线联立得到韦达定理式再整体代入即可.
【详解】(1)设,则有,
①②得③
均在直线上,,
又中点为,则有,
代入③有抛物线的标准方程为.
(2)由题意知,设,
同理有,
④
联立直线与抛物线,易得,
则有,代入④式有.
41.
已知抛物线为E上位于第一象限的一点,点P到E的准线的距离为5.
(1)求E的标准方程;
(2)设O为坐标原点,F为E的焦点,A,B为E上异于P的两点,且直线与斜率乘积为,求证:直线过定点.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【分析】(1)由题可知,求解即可得到抛物线的方程;(2)先求解,设,根据斜率公式结合题意可得,分斜率存在和不存在分别求得直线的方程,从而可确定过定点.
【详解】(1)由题可知,解得.
所以的标准方程为;
(2)由(1)知,,且,解得,所以.
设,则,同理可得,,
则,即.
当直线斜率存在时,直线的方程为,
整理得.
所以,即,
所以直线过定点;
当直线的斜率不存在时,可得.
综上,直线过定点.
2024·重庆巴蜀中学·月考
42.
已知抛物线,O是坐标原点,过的直线与E相交于A,B两点,满足.
(1)求抛物线E的方程;
(2)若在抛物线E上,过的直线交抛物线E于M,N两点,直线,的斜率都存在,分别记为,,求的值.
【答案】(1);(2)
【分析】(1)设的直线方程为:,,, 联立方程,利用韦达定理求出,再根据,可得,求出,即可得解;
(2)先求出点的坐标,设的直线为,,,联立方程,利用韦达定理求出,,再利用斜率公式化简整理即可得解.
【详解】(1)当直线的斜率为0时不成立,
设的直线方程为:,,,
联立,消去x得,
则恒成立,
故,
又,,故,
又,则,
故,解得,
故抛物线E的方程是;
(2)因为,在抛物线上,故,则,
当直线的斜率为0时不成立,
设的直线为,,,
联立,消去x得:,
则,,
因为,,
则,
故的值为.
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