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课前自助餐
授人以渔
课外阅读
01
02
03
教师备用资料
04
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第9课时 抛物线(二)
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[复习要求] 1.掌握直线与抛物线的位置关系.2.掌握抛物线焦点弦的一些性质.
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√
课前自助餐
01
PAST ONE
4
①相切:k≠0,Δ=0;
②相交:k≠0,Δ>0或k=0;
③相离:k≠0,Δ<0.
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直线与抛物线的位置关系
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抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,过F的焦点弦AB的倾斜角为θ,A(x1,y1),B(x2,y2),且y1>y2,则有下列性质:
(1)y1y2=_______,x1x2=______.
-p2
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(5)以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
(6)以AF或BF为直径的圆与y轴相切.
(7)过焦点弦的端点的切线互相垂直且交点在准线上.
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1.判断下面结论是否正确.(对的打“√”,错的打“×”)
(1)若直线与抛物线相交,则它们有两个公共点.
夯实双基
答案 (1)×
(2)所有的焦点弦中,通径的长最短.
答案 (2)√
(3)若直线l过(2p,0),与抛物线y2=2px(p>0)交于A,B两点,O为原点,则OA⊥OB.
答案 (3)√
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(4)若过准线上一点P作抛物线的两条切线,A,B为切点,则直线AB过抛物线焦点.
答案 (4)√
(5)若AB是抛物线y2=2px(p>0)过焦点的一条弦,BB1⊥准线于B1,O为原点,则A,O,B1三点共线.
答案 (5)√
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2.过点(0,1)作直线,使它与抛物线y2=4x有且仅有一个公共点,这样的直线有( )
A.1条 B.2条
C.3条 D.4条
√
解析 两条切线,还有一条平行于x轴.
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3.过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x1,y1),Q(x2,y2)两点,如果x1+x2=6,则|PQ|等于( )
A.9 B.8 C.7 D.6
√
∴抛物线的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.
根据抛物线的定义,得
∴|PF|+|QF|=x1+1+x2+1=x1+x2+2,
又∵PQ经过焦点F,且x1+x2=6,
∴|PQ|=|PF|+|QF|=x1+x2+2=6+2=8.
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√
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5. (人教A版选修一P138习题3.3T5改编)如图,M是抛物线y2=4x上的一点,F是抛物线的焦点,以Fx为始边,FM为终边的角∠xFM=60°,则|MF|=________.
4
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√
授 人 以 渔
02
PAST TWO
15
题型一 焦点弦问题
已知AB是抛物线y2=2px(p>0)的焦点弦,θ为直线AB的倾斜角,F为抛物线的焦点,A(x1,y1),B(x2,y2),求证:
【思路】 (1)写出焦点F的坐标,由点斜式写出过焦点F的直线方程,注意讨论斜率是否存在,然后与y2=2px联立,再由根与系数的关系即得;
【答案】 (1)证明见解析
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【思路】 (2)中|AB|=|AF|+|BF|,再将抛物线上的点到焦点的距离转化为点到准线的距离即可;
【答案】 (2)证明见解析
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【思路】 (3)中S△AOB=S△AOF+S△BOF,再由面积公式求得;
【答案】 (3)证明见解析
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【答案】 (4)证明见解析
【思路】 (4)中将点到焦点的距离转化为点到准线的距离;
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(5)以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
【答案】 (5)证明见解析
【证明】 (5)设AB的中点为M,分别过A,M,B作准线的垂线,垂足分别为C,N,D.
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【讲评】 解决焦点弦问题的关键是“设而不求”方法的应用,解题时,设出直线与抛物线两交点的坐标,根据抛物线的方程正确表示出焦点弦长,再利用已知条件求解.
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状元笔记
(1)解决焦点弦问题时,要注意以下几点(以抛物线y2=2px(p>0)为例):
①设焦点弦与抛物线的交点为(x1,y1),(x2,y2).
②因为(x1,y1),(x2,y2)在抛物线上,故满足y12=2px1,y22=2px2.
③利用y12y22=4p2x1x2可以整体得到y1y2或x1x2.
(2)利用抛物线的定义把过焦点的弦分成两个焦半径,再转化为到准线的距离,再求解.
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√
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【解析】 方法一:作出抛物线的准线,过A,B分别向准线作垂线,垂足分别为A1,B1,过B点作BH⊥AA1于点H.
设|AF|=m,|BF|=n,由抛物线定义得|AA1|=|AF|=m,|BB1|=|BF|=n,∴|AH|=m-n,|AB|=m+n.
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(2)(高考真题·全国卷)设F为抛物线C:y2=3x的焦点,过F且倾斜角为30°的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△OAB的面积为( )
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【思路】 先求直线AB的方程,将其与抛物线的方程联立、化简,再利用根与系数的关系求解.
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(3)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,过点F且斜率为的直线交C于A,B(A在上方),且|AF|=6,则|BF|=________.
2
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题型二 抛物线的切线
(1)过抛物线x2=4y上一点(4,4)的切线方程为__________.
y=2x-4
由Δ=(-4k)2-4×16(k-1)=0,
得k2-4k+4=0.∴k=2.
故切线方程为y-4=2(x-4),即y=2x-4.
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∴切线方程为y-4=2(x-4).
∴y=2x-4.
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(2)过点P(-1,-2)的两条直线与抛物线C:x2=4y分别相切于A,
B两点,则三角形PAB的面积为________.
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状元笔记
(1)直线与圆锥曲线相切时只有一个公共点,但只有一个公共点时未必相切,这主要体现在抛物线和双曲线的情况.
(2)在讨论时应注意全面,不要忽略二次项的系数为零的情况.
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思考题2 (1)(2025·重庆八中适应性考试)设F为抛物线C:x2=2y的焦点,P为C上一点且在第一象限,C在点P处的切线交x轴于N,交y轴于T,若∠FPT=30°,则直线NF的斜率为( )
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(2)设抛物线x2=2py(p>0),M为直线y=-2p上任意一点,过M引抛物线的切线,切点分别为A,B,记A,B,M的横坐标分别为xA,xB,xM,则( )
A.xA+xB=2xM B.xAxB=xM2
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题型三 直线与抛物线的综合问题
(2019·课标全国Ⅰ)已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为
的直线l与C的交点为A,B,与x轴的交点为P.
(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;
【答案】 (1)12x-8y-7=0
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思考题3 (1)过抛物线y2=8x焦点的直线与抛物线交于M,N两点,设抛物线的准线与x轴的交点为A,当MA⊥NA时,|MN|=________.
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【解析】 方法一:由题意可知A(-2,0),焦点坐标为(2,0).
设过抛物线焦点的直线方程为x=my+2,
代入y2=8x,消去x,得y2-8my-16=0,易知Δ>0.
设M(xM,yM),N(xN,yN),则yMyN=-16,
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所以8+2(xM+xN)=16,即xM+xN=4,
所以由抛物线的定义知|MN|=xM+xN+4=8.
方法二:由题意可知A(-2,0),设M(xM,yM),N(xN,yN),
即(xM+2)(xN+2)+yMyN=0,得4+2(xM+xN)+4-16=0,
∴xM+xN=4,|MN|=xM+xN+4=8.
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【解析】 设直线AB的方程为x=ty+m(m>0),点A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB与x轴交点为M(m,0).
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∴y1·y2=-3,
根据抛物线的对称性,不妨假设点A在x轴的上方,则y1>0.
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【讲评】 求解本题时,应考虑以下几个点:
①联立直线与抛物线方程,消x或y后建立一元二次方程,利用韦达定理与已知条件消元,这是处理此类问题的常见模式.
②求三角形面积时,为使面积的表达式简单,常根据图形的特征选择适当的底与高.
③利用基本不等式时,应注意“一正,二定,三相等”.
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课 外 阅 读
03
PAST THREE
54
圆锥曲线的第二定义及焦半径公式
【人教A版选修一P113例6,P125例5】
圆锥曲线的第二定义
平面内到一个定点F的距离与到一条定直线l(点F不在直线l上)的距离比等于一个常数e(e>0)的动点M的轨迹是圆锥曲线.当0<e<1时,动点M的轨迹是椭圆;当e=1时,动点M的轨迹是抛物线;当e>1时,动点M的轨迹是双曲线.
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圆锥曲线焦半径定义
圆锥曲线上任意一点到焦点的距离叫做圆锥曲线关于该点的焦半径.
对于椭圆和双曲线上的任意一点,都对应有两条焦半径,对于抛物线上任意一点,焦半径唯一存在.
(1)椭圆的焦半径公式:
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(2)双曲线的焦半径公式(只讨论焦点在x轴上的情况,焦点在y轴上的情况略):
①当点P在双曲线的左支上时,|PF1|=-ex0-a,|PF2|=-ex0+a;
②当点P在双曲线的右支上时,|PF1|=ex0+a,|PF2|=ex0-a.
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(3)抛物线的焦半径公式(F为抛物线焦点):
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(2,±3)
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(3)设抛物线y2=12x的焦点为F,经过点P(4,1)的直线l与抛物线相交于A,B两点,且点P恰为AB的中点,则|AF|+|BF|=________.
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【解析】 (3)由题意可得F(3,0),抛物线的准线为x=-3,
设A(x1,y1),B(x2,y2),过A,B分别作准线的垂线,垂足分别为C,D,根据抛物线的定义,得|AF|=|AC|=x1+3,|BF|=|BD|=x2+3,
故|AF|+|BF|=(x1+x2)+6,
因为AB的中点为P(4,1),
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教师备用资料
04
PAST FOUR
67
一、设而不求&设而要求
——高考解析几何突围的两大绝招
高考中的解析几何问题多是“重复昨天的故事”,运用的多是一些常规的解题模式和常用的数学思想方法,即称之为“通性通法”的考查.但解析几何得分不高的原因是学生为“算”所困,不会选择问题的处理策略.解析几何要注重“通性通法”,通法引路,找到解题的切入点.以下面的题为例谈突围解析几何的两大通法绝招:“设而不求”与“设而要求”.
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(一)设而不求
“设而不求”是简化计算的一种重要手段,它的精彩在于设而不求,化繁为简.解题过程中,巧妙设点,避免解方程组,常见类型有:(1)灵活应用“点、线的几何性质”解题;(2)根据题意,整体消参或整体代入等.
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1.巧妙运用抛物线定义得出根与系数关系的联系,从而设而不求.
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2.中点弦或对称问题,可以利用“点差法”,“点差法”实质上是“设而不求”的另一种方法.
(1)△ABC的三个顶点都在抛物线E:y2=2x上,其中A(2,2),△ABC的重心G是抛物线E的焦点,则BC所在直线的方程为___________
_________________.
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(2)抛物线E:y2=2x上存在两点关于直线y=k(x-2)对称,则k的取值范围是____________.
【解析】 (2)当k=0时,显然成立.
当k≠0时,设两对称点为B(x1,y1),C(x2,y2),连接BC,设BC的中点为M(x0,y0),又y12=2x1,y22=2x2,两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=2(x1
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3.求解直线与圆锥曲线的相关问题时,若两条直线互相垂直或两直线斜率有明确等量关系,可用“替代法”,“替代法”的实质是设而不求.
(2017·课标全国Ⅰ,改编)已知F为抛物线C:y2=2x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1与C交于A,B两点,直线l2与C交于D,E两点,则|AB|+|DE|的最小值为________.
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(二)设而要求
解析几何的综合问题,常常涉及直线与曲线相交,当两个交点坐标未知时,用“设而不求”避免求交点,从而简化计算.而当其中一个交点坐标是已知的或除根与系数的关系外,还有坐标等量关系,则常用到“设而要求”.
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(2)设点P在椭圆上,且异于椭圆的上、下顶点,点M为直线PB与x轴的交点,点N在y轴的负半轴上.若|ON|=|OF|(O为原点),且OP⊥MN,求直线PB的斜率.
【解析】 (2)由题意知直线PB的斜率存在且不为0,设P(xP,yP)(xP≠0),M(xM,0),直线PB的斜率为k(k≠0),又B(0,2),则直线PB
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二、反思感悟
“熟”怎样才能生“巧”?要学会剖析,找出关键点和切入点,把一类题型具有的共性总结出来,提炼后形成数学思想方法,在不断地反思与探索中,掌握解答此类问题的通法,达到举一反三的目的.“设而不求”与“设而要求”这两大绝招,适用范围广,在各类题型中不乏其用武之地.
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感谢观看与聆听
THANKS
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联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y2=2px,,y=kx+m,))得k2x2+2(mk-p)x+m2=0.
eq \f(p2,4)
(2)|AF|=x1+eq \f(p,2)=eq \f(p,1-cos θ);
|BF|=x2+eq \f(p,2)=eq \f(p,1+cos θ);
|AB|=x1+x2+p=eq \f(2p,sin2θ).
(3)S△AOB=eq \f(p2,2sin θ)(O为坐标原点).
(4)eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)为定值eq \f(2,p).
解析 由抛物线方程为y2=4x,可得2p=4,eq \f(p,2)=1,
|PF|=x1+eq \f(p,2)=x1+1,|QF|=x2+eq \f(p,2)=x2+1,
4.设F是抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,经过点F且斜率为1的直线与C交于A,B两点.若△OAB(O为坐标原点)的面积为3eq \r(2),则p=( )
A.eq \r(2)
B.eq \r(6)
C.1
D.2
解析 方法一:由题意可知AB:x=y+eq \f(p,2),设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=y+\f(p,2),,y2=2px,))消去x可得y2-2py-p2=0,Δ>0,y1+y2=2p,
∴x1+x2=y1+eq \f(p,2)+y2+eq \f(p,2)=3p,∴|AB|=x1+eq \f(p,2)+x2+eq \f(p,2)=4p.
又O到AB的距离d=eq \f(p,2\r(2)),∴S△OAB=eq \f(1,2)×4p×eq \f(p,2\r(2))=3eq \r(2),解得p=eq \r(6).故选B.
方法二:设直线AB的倾斜角为θ,则S△OAB=eq \f(p2,2sin θ),∴eq \f(p2,2×\f(\r(2),2))=3eq \r(2).∴p=eq \r(6).故选B.
解析 方法一:如图,过M点作准线的垂线,垂足为N,过F作FE⊥MN于E,设|MF|=a,则|ME|=eq \f(1,2)a,由抛物线定义知,eq \f(1,2)a+p=a,即a=2p,∵2p=4,∴|MF|=4.
方法二:|FM|=eq \f(p,1-cos 60°)=eq \f(2,1-\f(1,2))=4.
(1)y1y2=-p2,x1x2=eq \f(p2,4);
【证明】 (1)∵y2=2px(p>0)的焦点为Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,2),0)),
当AB的斜率不存在时,直线AB的方程为x=eq \f(p,2).
不妨设y1>0>y2,则y1=p,y2=-p,则y1y2=-p2,x1x2=eq \f(p2,4).
当AB的斜率存在时,
设直线AB的方程为y=keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(p,2)))(k≠0).
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=k\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(p,2))),,y2=2px))消去x,得ky2-2py-kp2=0①.
易知Δ>0,∴y1y2=-p2,x1x2=eq \f((y1y2)2,4p2)=eq \f(p2,4).
因此,总有y1y2=-p2,x1x2=eq \f(p2,4)成立.
(2)|AB|=x1+x2+p=eq \f(2p,sin2θ);
【证明】 (2)由抛物线定义得|AF|等于点A到准线x=-eq \f(p,2)的距离.
∴|AF|=x1+eq \f(p,2),同理|BF|=x2+eq \f(p,2).
∴|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+p②.
当θ≠90°时,lAB:y=keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(p,2))),∴x=eq \f(1,k)y+eq \f(p,2).
∴x1+x2=eq \f(1,k)(y1+y2)+p.
由方程①知y1+y2=eq \f(2p,k),∴x1+x2=eq \f(2p,k2)+p③.
将③代入②,得|AB|=eq \f(2p,k2)+2p=2peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,k2)))=2peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,tan2θ)))=eq \f(2p,sin2θ).
当θ=90°时,|AB|=|y1-y2|=2p=eq \f(2p,sin2θ).
综上所述,|AB|=x1+x2+p=eq \f(2p,sin2θ).
(3)S△AOB=eq \f(p2,2sin θ)(O为坐标原点);
【证明】 (3)S△AOB=S△AOF+S△BOF
=eq \f(1,2)|OF|·|AF|·sin θ+eq \f(1,2)|OF|·|BF|·sin θ
=eq \f(1,2)|OF|·sin θ·(|AF|+|BF|)=eq \f(1,2)·|OF|·|AB|·sin θ
=eq \f(1,2)·eq \f(p,2)·eq \f(2p,sin2θ)·sin θ=eq \f(p2,2sin θ).
(4)eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)为定值;
【证明】 (4)eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(1,x1+\f(p,2))+eq \f(1,x2+\f(p,2))=eq \f(x1+x2+p,x1x2+\f(p,2)(x1+x2)+\f(p2,4)).
又x1x2=eq \f(p2,4),代入上式得eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(2,p),故eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)为定值.
【思路】 (5)先设出AB的中点M,再证明点M到准线的距离等于eq \f(1,2)|AB|即可.
则|MN|=eq \f(1,2)(|AC|+|BD|)=eq \f(1,2)(|AF|+|BF|)=eq \f(1,2)|AB|.
∴以AB为直径的圆与准线相切.
(π,3)INCLUDEPICTURE"RT.TIF"
思考题1 (1)过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F作倾斜角为的直线交抛物线于A,B两点,点A在第一象限,则eq \f(|AF|,|FB|)=( )
A.2
B.3
C.4
D.eq \r(3)
∵直线AB的倾斜角为eq \f(π,3),∴∠HAB=eq \f(π,3).
在Rt△AHB中,cos∠HAB=eq \f(|AH|,|AB|),
∴eq \f(1,2)=eq \f(m-n,m+n),∴eq \f(m,n)=3.即eq \f(|AF|,|FB|)=3.故选B.
方法二:由题知,直线AB的斜率为k=tan eq \f(π,3)=eq \r(3),Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,2),0)).
∴直线AB的方程为y=eq \r(3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(p,2))),
联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=\r(3)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(p,2))),,y2=2px,))得12x2-20px+3p2=0.
解得x=eq \f(p,6)或x=eq \f(3,2)p.
∵A在第一象限,∴xA=eq \f(3,2)p,xB=eq \f(p,6).∴eq \f(|AF|,|FB|)=eq \f(xA+\f(p,2),xB+\f(p,2))=3.
方法三(特值法):令p=2,易知直线AB的方程为y=eq \r(3)(x-1).
联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y2=4x,,y=\r(3)(x-1),))得3x2-10x+3=0,解得x=3或eq \f(1,3).
∵A在第一象限,∴xA=3,xB=eq \f(1,3).
∴eq \f(|AF|,|BF|)=eq \f(xA+1,xB+1)=3.
方法四(公式法):利用二级结论,得抛物线的焦半径|AF|=eq \f(p,1-cos θ),|FB|=eq \f(p,1+cos θ)(其中θ为直线AB的倾斜角).
∵θ=eq \f(π,3),∴eq \f(|AF|,|FB|)=eq \f(1+cos θ,1-cos θ)=3.
A.eq \f(3\r(3),4)
B.eq \f(9\r(3),8)
C.eq \f(63,32)
D.eq \f(9,4)
【解析】 由已知得焦点坐标为Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4),0)),因此直线AB的方程为y=eq \f(\r(3),3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(3,4))),即4x-4eq \r(3)y-3=0.
方法一:联立抛物线方程与直线AB的方程消去x,得4y2-12eq \r(3)y-9=0,Δ>0.
所以yA+yB=3eq \r(3),yAyB=-eq \f(9,4),
故|yA-yB|=eq \r((yA+yB)2-4yAyB)=6.
因此S△OAB=eq \f(1,2)|OF|·|yA-yB|=eq \f(1,2)×eq \f(3,4)×6=eq \f(9,4).
方法二:联立抛物线方程与直线AB的方程消去y,得x2-eq \f(21,2)x+eq \f(9,16)=0,Δ>0.
故xA+xB=eq \f(21,2).
根据抛物线的定义有|AB|=xA+xB+p=eq \f(21,2)+eq \f(3,2)=12,原点到直线AB的距离为h=eq \f(|-3|,\r(42+(-4\r(3))2))=eq \f(3,8).
因此S△OAB=eq \f(1,2)|AB|·h=eq \f(9,4).
方法三:|AB|=eq \f(2p,sin2θ)=eq \f(3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(2))=12(θ为直线AB的倾斜角),
S△OAB=eq \f(1,2)·|OF|·|AB|·sin θ=eq \f(1,2)×eq \f(3,4)×12×eq \f(1,2)=eq \f(9,4).
【解析】 由k=eq \r(3)得∠AFx=60°,
方法一:利用eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(1,|AF|)+\f(1,|BF|)=\f(2,p),,|AF|+|BF|=\f(2p,sin260°)=\f(8p,3),,|AF|>|BF|,))解得|AF|=2p,
|BF|=eq \f(2,3)p,∵|AF|=2p=6,∴p=3,∴|BF|=eq \f(2p,3)=eq \f(2,3)×3=2.
方法二:由焦半径公式|AF|=eq \f(p,1-cos∠AFx)=eq \f(p,1-cos 60°)=2p=6,得p=3,
∴|BF|=eq \f(p,1+cos∠AFx)=eq \f(p,1+cos 60°)=eq \f(2,3)p=2.
【解析】 方法一:设切线方程为y-4=k(x-4).
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y-4=k(x-4),,x2=4y))⇒x2=4(kx-4k+4)⇒x2-4kx+16(k-1)=0,
方法二:由x2=4y得y=eq \f(x2,4),
∴y′=eq \f(x,2).∴当x=4时,y′=eq \f(4,2)=2.
eq \f(27,2)
【解析】 抛物线C:x2=4y,即y=eq \f(1,4)x2,故y′=eq \f(1,2)x,设A,B两点的坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则有eq \f(1,2)x1=eq \f(y1+2,x1+1),整理得x1+2y1=4,同理x2+2y2=4.
故直线AB的方程为x+2y=4,由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+2y=4,,x2=4y))得x2+2x-8=0,Δ>0,
故x1+x2=-2,x1x2=-8,|AB|=eq \r(1+\f(1,4))×eq \r((-2)2-4×(-8))=3eq \r(5),
又点P到直线AB的距离为eq \f(|-1-4-4|,\r(5))=eq \f(9,\r(5)),故三角形PAB的面积为eq \f(1,2)×3eq \r(5)×eq \f(9,\r(5))=eq \f(27,2).
A.-2
B.-eq \r(3)
C.-eq \f(1,2)
D.-eq \f(\r(3),3)
【解析】 由x2=2y得y=eq \f(1,2)x2,则y′=x,设P(x0,y0),记直线PN为l,则l的斜率为k=x0,l的方程为y=x0x-y0,则Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(y0,x0),0)),T(0,-y0),又y0=eq \f(x02,2),则易知N为PT的中点,又|PF|=y0+eq \f(p,2)=|TF|,则△PFT为等腰三角形,于是FN⊥PT,又∠FPT=30°,则l的倾斜角为60°,所以l的斜率为eq \r(3),于是NF的斜率为-eq \f(\r(3),3).故选D.
C.eq \f(1,xA)+eq \f(1,xB)=eq \f(2,xM)
D.以上都不对
【解析】 由x2=2py得y=eq \f(x2,2p),所以y′=eq \f(x,p),所以直线MA的方程为y+2p=eq \f(xA,p)(x-xM),直线MB的方程为y+2p=eq \f(xB,p)(x-xM),所以eq \f(xA2,2p)+2p=eq \f(xA,p)(xA-xM)①,eq \f(xB2,2p)+2p=eq \f(xB,p)(xB-xM)②,由①②可得xA+xB=2xM.故选A.
eq \f(3,2)
【解析】 设直线l的方程为y=eq \f(3,2)x+b,A(x1,y1),B(x2,y2).
(1)联立直线l与抛物线的方程eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=\f(3,2)x+b,,y2=3x,))消去y化简整理得eq \f(9,4)x2+(3b-3)x+b2=0,Δ=(3b-3)2-4×eq \f(9,4)b2>0,∴b<eq \f(1,2),x1+x2=eq \f(4×(3-3b),9),
由|AF|+|BF|=4可知x1+x2+eq \f(3,2)=4,即x1+x2=eq \f(5,2),故eq \f(4×(3-3b),9)=eq \f(5,2),得b=-eq \f(7,8),满足Δ>0,故直线l的方程为y=eq \f(3,2)x-eq \f(7,8),即12x-8y-7=0.
(2)若eq \o(AP,\s\up18(→))=3eq \o(PB,\s\up18(→)),求|AB|.
【答案】 (2)eq \f(4\r(13),3)
【解析】 (2)联立方程eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=\f(3,2)x+b,,y2=3x,))消去x化简整理得y2-2y+2b=0,Δ=4-8b>0,∴b<eq \f(1,2),y1+y2=2,y1y2=2b,由eq \o(AP,\s\up18(→))=3eq \o(PB,\s\up18(→)),不妨设y1>0,y2<0,可知y1=-3y2,则-2y2=2,得y2=-1,y1=3,故可知b=-eq \f(3,2),满足Δ>0,∴|AB|=eq \r(1+\f(1,k2))·|y1-y2|=eq \r(1+\f(4,9))×|3+1|=eq \f(4\r(13),3).
所以xMxN=eq \f((-16)2,64)=4. 因为MA⊥NA,
所以kMA·kNA=eq \f(yM,xM+2)·eq \f(yN,xN+2)=eq \f(yMyN,xMxN+2(xM+xN)+4)=-1,
则xMxN=eq \f(p2,4)=4,yMyN=-p2=-16.
eq \o(AM,\s\up18(→))·eq \o(AN,\s\up18(→))=(xM+2,yM)·(xN+2,yN)=0,
(2)已知F为抛物线y2=x的焦点,点A,B在该抛物线上且位于x轴的两侧,而且eq \o(OA,\s\up18(→))·eq \o(OB,\s\up18(→))=6(O为坐标原点),若△ABO与△AFO的面积分别为S1和S2,则S1+4S2的最小值是________.
【思路】 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eq \o(OA,\s\up18(→))·eq \o(OB,\s\up18(→))=6消元,最后将面积之和表示出来,探求最值问题.
∴联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=ty+m,,y2=x,))可得y2=ty+m,Δ=t2+4m>0,根据韦达定理得y1·y2=-m.
∵eq \o(OA,\s\up18(→))·eq \o(OB,\s\up18(→))=6,∴x1x2+y1y2=6,即(y1·y2)2+y1·y2-6=0,即m2-m-6=0,解得m=3或-2(负值舍去).
∵Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),0)),∴S1+4S2=eq \f(1,2)×3×(y1-y2)+4×eq \f(1,2)×eq \f(1,4)y1=eq \f(3,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y1+\f(3,y1)))+eq \f(1,2)y1=2y1+eq \f(9,2y1)≥6.
当且仅当2y1=eq \f(9,2y1),即y1=eq \f(3,2)时取等号.
若P(x0,y0)为椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)上任意一点,F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,则|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.
若P(x0,y0)为椭圆eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0)上任意一点,F1,F2分别为椭圆的上、下焦点,则|PF1|=a-ey0,|PF2|=a+ey0.
若P(x0,y0)为双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)上任意一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则
①若P(x0,y0)为抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,则|PF|=x0+eq \f(p,2);
②若P(x0,y0)为抛物线y2=-2px(p>0)上任意一点,则|PF|=-x0+eq \f(p,2);
③若P(x0,y0)为抛物线x2=2py(p>0)上任意一点,则|PF|=y0+eq \f(p,2);
④若P(x0,y0)为抛物线x2=-2py(p>0)上任意一点,则|PF|=-y0+eq \f(p,2).
(1)双曲线x2-eq \f(y2,3)=1的左、右焦点分别为F1,F2,双曲线上的一点P满足3|PF1|=5|PF2|,则点P的坐标为________.
【解析】 (1)设P(x0,y0),由题意,a=1,b=eq \r(3),则c=2,e=2,由焦半径公式,|PF1|=|2x0+1|,|PF2|=|2x0-1|,因为3|PF1|=5|PF2|,所以3|2x0+1|=5|2x0-1|,解得x0=2或eq \f(1,8)(舍去),
代入双曲线的方程可求得y0=±3,所以P的坐标为(2,±3).
(2)若倾斜角为eq \f(π,4)的直线过椭圆eq \f(x2,4)+y2=1的右焦点F2,且交椭圆于A,B两点,则弦AB的长为________.
eq \f(8,5)
【解析】 (2)因为eq \f(x2,4)+y2=1,则a2=4,b2=1,即a=2,c=eq \r(3),
所以右焦点F2(eq \r(3),0),e=eq \f(\r(3),2).
因为AB的倾斜角为eq \f(π,4),所以kAB=1.
因为AB过椭圆右焦点F2(eq \r(3),0),所以lAB:y=x-eq \r(3).
设A(x1,y1),B(x2,y2),联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x2,4)+y2=1,,y=x-\r(3)))⇒5x2-8eq \r(3)x+8=0,易知Δ>0.
由韦达定理得x1+x2=eq \f(8\r(3),5),x1x2=eq \f(8,5).
方法一:|AB|=eq \r(1+k2)|x1-x2|=eq \r(2)·eq \r((x1+x2)2-4x1x2)=eq \r(2)×eq \f(4\r(2),5)=eq \f(8,5).
方法二:由椭圆的焦半径公式可得|AF2|=a-ex1,|BF2|=a-ex2,
因此|AB|=2a-e(x1+x2)=4-eq \f(\r(3),2)×eq \f(8\r(3),5)=eq \f(8,5).
所以eq \f(1,2)(x1+x2)=4,可得x1+x2=8,所以|AF|+|BF|=(x1+x2)+6=14.
(x2,3)INCLUDEPICTURE"RT.TIF"
思考题 (1)已知双曲线-y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,双曲线上的一点P满足|PF2|=eq \r(3),则△PF1F2的面积为________.
2eq \r(2)
【解析】 (1)方法一:由题意,a=eq \r(3),b=1,则c=2,e=eq \f(2\r(3),3).
设P(x0,y0),则|PF2|=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(3),3)x0-\r(3)))=eq \r(3),解得x0=3或0,显然x0≤-eq \r(3)或x0≥eq \r(3),所以x0=3,代入双曲线方程可求得y0=±eq \r(2),所以S△PF1F2=eq \f(1,2)·|F1F2|·|y0|=eq \f(1,2)×4×eq \r(2)=2eq \r(2).
方法二:由题意a=eq \r(3),b=1,所以c=2,|F1F2|=4,若点P在双曲线的左支上,则由双曲线的定义,得|PF2|-|PF1|=2eq \r(3),又|PF2|=eq \r(3),所以|PF1|=-eq \r(3),不合题意.
所以点P在双曲线的右支上,则由双曲线的定义,得|PF1|-|PF2|=2eq \r(3),又|PF2|=eq \r(3),
所以|PF1|=3eq \r(3),所以cos∠PF2F1=eq \f(|PF2|2+|F1F2|2-|PF1|2,2|PF2|·|F1F2|)=-eq \f(\r(3),3),
故sin∠PF2F1=eq \r(1-cos2∠PF2F1)=eq \f(\r(6),3),
从而S△PF1F2=eq \f(1,2)·|PF2|·|F1F2|·sin∠PF2F1=eq \f(1,2)×eq \r(3)×4×eq \f(\r(6),3)=2eq \r(2).
(2)已知椭圆eq \f(x2,4)+y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,椭圆上的一点P
满足∠F1PF2为钝角,则点P的横坐标的取值范围为_______________.
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(2\r(6),3),\f(2\r(6),3)))
【解析】 (2)由题意得a=2,b=1,则c=eq \r(3),|F1F2|=2eq \r(3),e=eq \f(\r(3),2).设P(x0,y0),则|PF1|=2+eq \f(\r(3),2)x0,|PF2|=2-eq \f(\r(3),2)x0,
因为∠F1PF2为钝角,所以cos∠F1PF2=eq \f(|PF1|2+|PF2|2-|F1F2|2,2|PF1|·|PF2|)<0,
故|PF1|2+|PF2|2<|F1F2|2,
从而eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2+\f(\r(3),2)x0))
eq \s\up12(2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2-\f(\r(3),2)x0))
eq \s\up12(2)<12,
解得-eq \f(2\r(6),3)<x0<eq \f(2\r(6),3).
(2017·山东)在平面直角坐标系xOy中,双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的右支与焦点为F的抛物线x2=2py(p>0)交于A,B两点.若|AF|+|BF|
=4|OF|,则该双曲线的渐近线方程为__________________.
y=±eq \f(\r(2),2)x
【解析】 设A(xA,yA),B(xB,yB),由抛物线定义可得|AF|+|BF|=yA+eq \f(p,2)+yB+eq \f(p,2)=4×eq \f(p,2)⇒yA+yB=p,
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x2,a2)-\f(y2,b2)=1,,x2=2py,))消去x可得a2y2-2pb2y+a2b2=0,
所以yA+yB=eq \f(2pb2,a2)=p,解得a=eq \r(2)b,故该双曲线的渐近线方程为y=±eq \f(\r(2),2)x.
x+y+eq \f(5,4)=0
【解析】 (1)设B(x1,y1),C(x2,y2),边BC的中点为M(x0,y0),易知Geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0)),
则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x1+x2+2,3)=\f(1,2),,\f(y1+y2+2,3)=0,))从而eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x0=\f(x1+x2,2)=-\f(1,4),,y0=\f(y1+y2,2)=-1,))
即Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,4),-1)),又y12=2x1,y22=2x2,两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=2(x1-x2),则直线BC的斜率kBC=eq \f(y1-y2,x1-x2)=eq \f(2,y1+y2)=eq \f(2,2y0)=eq \f(1,y0)=-1,
故直线BC的方程为y-(-1)=-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,4))),即x+y+eq \f(5,4)=0.
(-eq \r(2),eq \r(2))
-x2),则直线BC的斜率kBC=eq \f(y1-y2,x1-x2)=eq \f(2,y1+y2)=eq \f(2,2y0)=eq \f(1,y0),由对称性知kBC=-eq \f(1,k),点M在直线y=k(x-2)上,所以y0=-k,y0=k(x0-2),所以x0=1.由点M在抛物线内,得y02<2x0,即(-k)2<2,所以-eq \r(2)<k<eq \r(2),且k≠0.
综上,k的取值范围为(-eq \r(2),eq \r(2)).
【解析】 方法一:由题意知,直线l1,l2的斜率都存在且不为0,Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0)),设l1:x=ty+eq \f(1,2)(t≠0),则直线l1的斜率为eq \f(1,t),联立方程eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y2=2x,,x=ty+\f(1,2),))消去x得y2-2ty-1=0,Δ>0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=2t,y1y2=-1.
所以|AB|=eq \r(t2+1)|y1-y2|=eq \r(t2+1)·eq \r((y1+y2)2-4y1y2)=eq \r(t2+1)·eq \r(4t2+4)=2t2+2,
同理,得|DE|=eq \f(2,t2)+2,所以|AB|+|DE|=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t2+\f(1,t2)))+4≥4+4=8,当且仅当t2=eq \f(1,t2),即t=±1时等号成立,故|AB|+|DE|的最小值为8.
方法二:由题意知,直线l1,l2的斜率都存在且不为0,Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0)),不妨设l1的斜率为k,则l1:y=keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2))),l2:y=-eq \f(1,k)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2))).
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y2=2x,,y=k\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2))),))消去y,得k2x2-(k2+2)x+eq \f(k2,4)=0,Δ>0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=1+eq \f(2,k2).由抛物线的定义知,|AB|=x1+x2+1=1+eq \f(2,k2)+1=2+eq \f(2,k2).同理可得|DE|=2+2k2,所以|AB|+|DE|=2+eq \f(2,k2)+2+2k2=4+eq \f(2,k2)+2k2≥4+4=8,当且仅当eq \f(2,k2)=2k2,即k=±1时等号成立,故|AB|+|DE|的最小值为8.
(2019·天津,理)设椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左焦点为F,上顶点为B.已知椭圆的短轴长为4,离心率为eq \f(\r(5),5).
(1)求椭圆的方程;
【答案】 (1)eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1
【解析】 (1)设椭圆的半焦距为c,依题意得2b=4,eq \f(c,a)=eq \f(\r(5),5),又a2=b2+c2,可得a=eq \r(5),b=2,c=1.所以椭圆的方程为eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1.
【答案】 (2)eq \f(2\r(30),5)或-eq \f(2\r(30),5)
的方程为y=kx+2,与椭圆方程联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=kx+2,,\f(x2,5)+\f(y2,4)=1,))整理得(4+5k2)x2+20kx
=0,可得xP=-eq \f(20k,4+5k2),代入y=kx+2得yP=eq \f(8-10k2,4+5k2).
进而直线OP的斜率为eq \f(yP,xP)=eq \f(4-5k2,-10k).在y=kx+2中,令y=0,得xM=-eq \f(2,k).由题意得N(0,-1),所以直线MN的斜率为-eq \f(k,2).
由OP⊥MN,得eq \f(4-5k2,-10k)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(k,2)))=-1,化简得k2=eq \f(24,5),从而k=±eq \f(2\r(30),5).
所以直线PB的斜率为eq \f(2\r(30),5)或-eq \f(2\r(30),5).
$$