内容正文:
第7节 抛物线
1.了解抛物线的定义、几何图形、标准方程,以及它的简单几何性质.
2.通过圆锥曲线与方程的学习,进一步体会数形结合的思想.
[对应学生用书P57]
一、抛物线的概念
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的焦点,直线l叫做抛物线的准线.
二、抛物线的标准方程和几何性质
标准
方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
焦点
F(,0)
F(-,0)
F(0,)
F(0,-)
离心率
e=1
准线
方程
x=-
x=
y=-
y=
范围
x≥0,
y∈R
x≤0,
y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
开口
方向
向右
向左
向上
向下
焦半径
[其中
P为
(x0,
y0)]
|PF|=
x0+
|PF|=
-x0+
|PF|=
y0+
|PF|=
-y0+
1.通径:过焦点与对称轴垂直的弦长等于2p.
2.抛物线y2=2px(p>0)上一点P(x0,y0)到焦点F(,0)的距离|PF|=x0+,也称为抛物线的焦半径.
3.设抛物线方程为y2=2px(p>0),准线x=-与x轴相交于点P,过焦点F(,0)的直线l与抛物线相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,O为原点,α为AB与对称轴正向所成的角,则有如下的焦点弦长公式:|AB|=|x1-x2|,|AB|=|y1-y2|,|AB|=x1+x2+p,|AB|=.
一、“教考衔接”例证
高考
真题
(多选)(2023·新课标Ⅱ卷)设O为坐标原点,直线y=-(x-1)过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与C交于M,N两点,直线l为C的准线,则( )
A.p=2
B.|MN|=
C.以MN为直径的圆与l相切
D.△OMN为等腰三角形
追根
溯源
(人教A版选择性必修第一册P135例4)斜率为1的直线l经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点,求线段AB的长
发现
感悟
高考题在教材问题的基础上作进一步探索,可运用有关抛物线的二级结论解决问题,可见掌握圆锥曲线的一些二级结论是必要的,也体现了高考试题的选拔性功能
二、教材典题改编
1.(人教B版选择性必修第一册P162T2改编)抛物线x2=y的准线方程为( )
A.y=- B.x=-
C.y= D.x=
答案:A
2.(人教A版选择性必修第一册P133T3改编)抛物线y2=2px(p>0)上一点M(3,y)到焦点F的距离|MF|=4,则抛物线的方程为( )
A.y2=8x B.y2=4x
C.y2=2x D.y2=x
答案:B
3.(苏教版选择性必修第一册P128T10)若抛物线y2=2x上的一点M到坐标原点O的距离为,则点M到该抛物线焦点的距离为 .
答案:
三、易误易混澄清
1.(忽视p的几何意义致误)已知抛物线C与双曲线x2-y2=1有相同的焦点,且顶点在原点,则抛物线C的方程是( )
A.y2=±2x B.y2=±2x
C.y2=±4x D.y2=±4x
答案:D
2.(忽视抛物线的焦点位置)已知抛物线的顶点是坐标原点,对称轴为坐标轴,并且经过点P(2,4),则该抛物线的方程为 .
答案:y2=8x或x2=y
[对应学生用书P58]
考点一 抛物线的定义及其应用
[例1](1)(2025·贵阳模拟)已知点A是抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,若点A到抛物线焦点的距离为5,且点A到x轴的距离为4,则p=( )
A.1或2 B.2或4 C.2或8 D.4或8
(2)(2025·大理开学考试)已知点P为抛物线C:y2=8x上任意一点,F为抛物线C的焦点,点Q为圆M:(x-8)2+(y-4)2=4上任意一点,则|PF|+|PQ|的最小值为( )
A.6 B.10 C.4 D.8
(1)C (2)D 解析:(1)由题意得|yA|=4,xA+=5,其中y=2pxA,故2p(5-)=16,解得p=2或p=8.
(2)如图,过点P作PH垂直准线于点H,连接PM交⊙M于点Q.
由题意可得F为(2,0),抛物线C的准线方程为x=-2,|PF|+|PQ|=|PH|+|PQ|,圆M的圆心为(8,4),半径r=2.因为|PQ|=|PM|-|QM|=|PM|-2,所以|PF|+|PQ|=|PH|+|PM|-2.当M,P,H三点共线时,|PH|+|PM|取得最小值,最小值为8+2=10,所以|PF|+|PQ|的最小值为10-2=8.
由抛物线定义解题的捷径
“看到准线想到焦点,看到焦点想到准线”,许多抛物线问题均可根据定义获得简捷、直观的求解.“由数想形,由形想数,数形结合”是灵活解题的一条捷径.
训练1 (1)已知抛物线y=mx2(m>0)上的点(x0,2)到该抛物线的焦点F的距离为,则m等于( )
A.4 B.3
C. D.
D 解析:由题意知,抛物线y=mx2(m>0)的准线方程为y=-.根据抛物线的定义,可得点(x0,2)到焦点F的距离等于到准线y=-的距离,可得2+=,解得m=.
(2)(2025·杭州开学考试)已知A,B为抛物线x2=4y上的动点,P(x0,y0)为AB的中点,若|AB|=6,则y0的最小值为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
B 解析:如图,F为抛物线的焦点,m为准线,作AC⊥m,PN⊥m,BD⊥m,连接AF,BF.
由抛物线定义知,2|PN|=|AC|+|BD|=|AF|+|BF|≥|AB|=6,所以|PN|≥3,当且仅当F在AB上时,等号成立.因为准线为y=-1,则点P到x轴的最小距离是2,故y0的最小值为2.
考点二 抛物线的标准方程
[例2] (1)抛物线过点(3,-4),则抛物线的标准方程为 .
(2)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,点A是抛物线C上一点,AD⊥l,交l于点D.若|AF|=4,∠DAF=60°,则抛物线C的方程为 .
答案:(1)y2=x或x2=-y (2)y2=4x
解析:(1)∵点(3,-4)在第四象限,∴抛物线开口向右或向下.设抛物线的标准方程为y2=2px(p>0)或x2=-2p1y(p1>0).把点(3,-4)分别代入y2=2px和x2=-2p1y中,得(-4)2=2p·3或32=-2p1·(-4),则2p=或2p1=,∴所求抛物线的标准方程为y2=x或x2=-y.
(2)根据抛物线的定义,可得|AD|=|AF|=4.又∠DAF=60°,所以|AD|-p=|AF|cos 60°=|AF|,所以4-p=2,解得p=2,所以抛物线C的方程为y2=4x.
求抛物线的标准方程的方法
(1)先定位:确定焦点或准线的位置,再定形:根据条件求p.
(2)对于焦点在x轴上的抛物线,为避开讨论,设成y2=mx(m≠0),则焦点坐标为(,0),准线方程为x=-.同理焦点在y轴上的抛物线也可设成x2=my(m≠0).
训练2 已知抛物线C:y2=2px(p>0),点A,B在抛物线上,且直线AB过点D(-,0),F为C的焦点.若|FA|=2|FB|=6,则抛物线C的标准方程为 .
答案:y2=8x 解析:如图,过点A,B分别作抛物线C的准线l的垂线,垂足分别为A1,B1.
由抛物线的定义可知,|AA1|=|AF|,|BB1|=|BF|.
∵2|FB|=|FA|,∴2|BB1|=|AA1|,则易知B为AD的中点.连接OB,则OB为△DFA的中位线,∴2|OB|=|FA|,
∴|OB|=|FB|,∴点B在线段OF的垂直平分线上,∴点B的横坐标为,∴|FB|=+=3,∴p=4,∴抛物线C的标准方程为y2=8x.
考点三 抛物线的几何性质问题
[例3] (1)(2025·南通模拟)已知点P在抛物线x2=-5y上,且A为(0,-3),则|PA|的最小值为( )
A. B.
C. D.
(2)(2025·广州期中)直线l经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线交于A,B两点.若|AF|=3|BF|,则|AB|=( )
A. B.3
C. D.
(1)D (2)C 解析:(1)设点P的坐标为(x,y),则x2=-5y,且|PA|2=x2+(y+3)2=y2+y+9=(y+)2+.又y≤0,所以当y=-时,|PA|2有最小值,所以|PA|的最小值为.
(2)抛物线y2=4x的焦点坐标为(1,0),准线方程为x=-1.
设点A(x1,y1),点B(x2,y2),则y=4x1,y=4x2.由|AF|=3|BF|,得|y1|=3|y2|,则x1=9x2,且x1+1=3(x2+1),得x1=3x2+2,联立解得x1=3,x2=,所以|AB|=x1+1+x2+1=x1+x2+2=.
运用抛物线的几何性质解题的思路
应用抛物线的几何性质解题时,常结合图形思考,通过图形可以直观地看出抛物线的顶点、对称轴、开口方向等几何特征,体现了数形结合思想解题的直观性.
训练3 (1)(2025·保定开学考试)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,准线为l,点B为(3,0),C上一点A到l的距离等于|AB|,则△AFB的面积为( )
A.2 B.2
C.3 D.3
B 解析:如图,过点A向准线作垂线,交于点D.由题意得,F为(1,0),点A到l的距离为|AD|,|AD|=|AF|=|AB|,即点A在线段FB的垂直平分线上,所以点A的横坐标为2.不妨设点A在x轴上方,代入得,A为(2,2),所以△AFB的面积为×2×2=2.
(2)(2025·成都开学考试)已知抛物线y2=6x的焦点为F,准线为l,过点F的直线与抛物线交于点A,B,与直线l交于点D.若=λ(λ>1)且||=4,则λ=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
C 解析:设准线与x轴的交点为K,作AA1⊥l,BB1⊥l,垂足分别为A1,B1,则BB1∥FK∥AA1.
根据抛物线定义知|BB1|=|BF|,|AA1|=|AF|,又=λ(λ>1),且||=4,设|BF|=m,则=,所以=.又p=3,解得m=2,
所以|AF|=λ|FB|=2λ,所以|BA|=2+2λ.因为BB1∥FK∥AA1,所以=,∴=,解得λ=3.
[课时训练(16)见P187]
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