内容正文:
第13讲 抛物线的几何性质
题型梳理
易错分析
易错点一 忽视点与抛物线的位置关系而致错
易错点二 忽视焦点的位置而致错
题型方法
题型一 抛物线性质的应用
题型二 焦点弦的性质
题型三 直线与抛物线的位置关系
知识清单
知识点01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)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
离心率
e=1
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
知识点02抛物线的焦点弦
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
(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=.
知识点03抛物线几何性质的应用
涉及抛物线的几何性质的问题,常画出图形,结合抛物线的定义求解,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.
知识点04抛物线的焦点弦问题
解决抛物线焦点弦问题的关键是熟记有关焦点弦的结论,并灵活运用. 知识点2中有关焦点弦的结论都是针对方程为y2=2px(p>0)的抛物线而言的,在实际应用中不能盲目套用
易错分析
【易错点一】忽视点与抛物线的位置关系而致错
【例1】过点(2,4)的直线与抛物线y2=8x只有一个公共点,这样的直线有( )
A.1条 B.2条
C.3条 D.4条
【举一反三】【变式1】(24-25高二上·江苏徐州·期中)已知双曲线上存在两点M,N关于直线对称,且MN的中点在抛物线上,则实数的值为 .
【变式2】在已知抛物线上存在两个不同的点M,N关于直线对称,则实数k的取值范围为 .
【变式3】(2020高三·江苏·专题练习)过点A的直线l与抛物线有且只有一个公共点,这样的l的条数是 .
【易错点二】忽视焦点的位置而致错
【例2】(24-25高二下·江苏南京·期末)抛物线的顶点为坐标原点,焦点在轴上,直线交于,两点,的准线交轴于点,若,则的方程为( )
A. B. C. D.
【举一反三】【变式1】(2020高三·江苏·专题练习)已知抛物线的顶点在原点,焦点在x轴的正半轴上,若抛物线的准线与双曲线5x2-y2= 20的两条渐近线围成的三角形的面积等于,则抛物线的方程为 .
【变式2】一个正三角形的两个顶点在抛物线上,另一个顶点是坐标原点,如果这个三角形的面积为,则该抛物线的标准方程为 .
【变式3】顶点在原点,焦点在x轴上的抛物线,截直线所得弦长为,则抛物线方程为 .
题型方法
【题型一】抛物线性质的应用
【例1】(24-25高二上·江苏南通·期末)已知点在抛物线上,为的焦点,,则( )
A. B. C. D.16
解题技巧
把握三个要点确定抛物线的简单几何性质
(1)开口:由抛物线标准方程看图象开口,关键是看准二次项是x还是y,一次项的系数是正还是负.
(2)关系:顶点位于焦点与准线中间,准线垂直于对称轴.
(3)定值:焦点到准线的距离为p;过焦点垂直于对称轴的弦(又称为通径)长为2p;离心率恒等于1.
【举一反三】【变式1】(23-24高二上·江苏无锡·期中)斜率为1的直线经过抛物线()的焦点,且与抛物线相交于两点,线段的长为8,则的值为( )
A. B.1 C.2 D.3
【变式2】(23-24高二上·江苏连云港·阶段练习)已知抛物线,过点的直线交抛物线于两点,若为的中点,则直线的方程为 .
【变式3】(24-25高二上·江苏泰州·期中)倾斜角为的直线过抛物线的焦点,且与交于,两点.
(1)求抛物线的准线方程及焦点坐标;
(2)求弦长.
【题型二】焦点弦的性质
【例2】(24-25高二上·江苏扬州·期末)过抛物线的焦点作斜率为1的弦,点在第一象限,则( )
A. B. C. D.
【举一反三】【变式1】(24-25高二上·江苏南通·阶段练习)设为抛物线的焦点,为该抛物线上三点,若,则( )
A.6 B.4 C.3 D.2
【变式2】(23-24高二上·江苏南京·期末)已知抛物线的焦点为,过点的直线与抛物线交于两点,分别过作准线的垂线,垂足分别为.若,四边形的面积为,则 .
【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.
【题型三】直线与抛物线的位置关系
【例3】(24-25高二上·江苏扬州·期中)已知抛物线,则抛物线上一点到直线的最小距离为( )
A. B. C. D.
【举一反三】【变式1】(24-25高三下·江苏南通·阶段练习)已知抛物线,过点的直线与交于两点,在两点处的切线相交于点.下列四个点中,可以为线段中点的是( )
A. B. C. D.
【变式2】(24-25高二上·江苏镇江·期末)抛物线的焦点为F,点,过焦点F的直线交抛物线C于A,B两点,直线与C的另一个交点分别为M,N.当直线斜率不存在时, ;当直线斜率存在时, .
【变式3】(24-25高二上·江苏镇江·期末)已知抛物线的焦点为 F,点F到抛物线准线距离为2.
(1)求抛物线E的标准方程;
(2)已知的三个顶点都在抛物线E上, 顶点重心恰好是抛物线E的焦点 F.求所在的直线方程.
好题必刷
一、单选题
1.(23-24高二上·江苏常州·期中)已知抛物线,弦过抛物线的焦点且满足,则弦的中点到轴的距离为( )
A. B.3 C. D.4
2.(24-25高二上·江苏南通·期末)已知点F为抛物线的焦点,P为C上一点,若,则P点的横坐标为( )
A. B.2 C. D.3
3.(23-24高三上·江苏南通·阶段练习)若直线过抛物线的焦点,与抛物线交于两点,且线段中点的横坐标为4,则( )
A.12 B.14 C.16 D.18
4.(21-22高三上·江苏·期末)已知拋物线的焦点为椭圆的右焦点,且与的公共弦经过,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
二、多选题
5.(24-25高二下·江苏盐城·期末)若点是抛物线上一点,F为抛物线C的焦点,连交抛物线C于另一点Q,则( )
A. B.
C.(O为坐标原点) D.
6.(24-25高二下·江苏盐城·阶段练习)抛物线上有A,B,C三点,且直线AB的斜率大于零,,点G为三角形ABC的重心,则直线AB横截距的取值可能是( )
A. B. C. D.
7.(24-25高二上·江苏南通·期末)在平面直角坐标系中,直线过抛物线的焦点,且与交于点,则下列结论正确的是( )
A.的通径长为4
B.线段的中点在定直线上
C.直线的斜率之积为定值
D.若,直线与的准线交于点,则
三、填空题
8.(24-25高二上·江苏南通·期中)若抛物线上一点到坐标原点的距离为,则点到该抛物线焦点的距离为 .
9.(23-24高二上·江苏常州·期末)在平面直角坐标系中,,为抛物线上两个不同的点,为抛物线的焦点,若,则的面积为 .
10.(24-25高二下·江苏南京·阶段练习)已知是抛物线的焦点,是抛物线的准线与轴的交点,且过点的直线与相切于点.则抛物线的方程为 .
四、解答题
11.(24-25高二上·江苏南通·期中)已知抛物线.
(1)若直线与抛物线交于、两点,的中点为,求直线的方程;
(2)求过点的抛物线的切线方程.
12.(24-25高二上·江苏南通·期中)已知点为抛物线的焦点,为抛物线上两点,且直线与直线斜率之和为0.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为抛物线上一动点,直线,且,求到直线距离的最小值.
13.(24-25高二上·江苏镇江·期末)已知抛物线的焦点为F,位于第一象限的点在抛物线C上,且.直线l过焦点F且与抛物线C交于A,B两点.
(1)若l的倾斜角为,求弦长的值;
(2)若过F且与l垂直的直线交C于M,N两点,求四边形的面积的最小值,
14.(24-25高二下·江苏南京·阶段练习)已知动点到点的距离比它到直线的距离小,记动点的轨迹为.
(1)求轨迹的方程.
(2)已知直线与轨迹交于A,B两点,以A,B为切点作两条切线,分别为,,且,相交于点.若点在直线上,求的值.
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第13讲 抛物线的几何性质
题型梳理
易错分析
易错点一 忽视点与抛物线的位置关系而致错
易错点二 忽视焦点的位置而致错
题型方法
题型一 抛物线性质的应用
题型二 焦点弦的性质
题型三 直线与抛物线的位置关系
知识清单
知识点01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)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
离心率
e=1
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
知识点02抛物线的焦点弦
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
(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=.
知识点03抛物线几何性质的应用
涉及抛物线的几何性质的问题,常画出图形,结合抛物线的定义求解,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.
知识点04抛物线的焦点弦问题
解决抛物线焦点弦问题的关键是熟记有关焦点弦的结论,并灵活运用. 知识点2中有关焦点弦的结论都是针对方程为y2=2px(p>0)的抛物线而言的,在实际应用中不能盲目套用
易错分析
【易错点一】忽视点与抛物线的位置关系而致错
【例1】过点(2,4)的直线与抛物线y2=8x只有一个公共点,这样的直线有( )
A.1条 B.2条
C.3条 D.4条
【答案】B
【分析】根据题意,判断点(2,4)是否在抛物线上,即可求解.
【详解】因点(2,4)在抛物线y2=8x上,所以过该点与抛物线相切的直线和过该点与x轴平行的直线都与抛物线只有一个公共点.
故选B.
【举一反三】【变式1】(24-25高二上·江苏徐州·期中)已知双曲线上存在两点M,N关于直线对称,且MN的中点在抛物线上,则实数的值为 .
【答案】0或3
【分析】我们先求出MN中点的坐标(设为),因为M,N关于直线对称,所以MN与直线垂直,可得到MN的斜率,再结合双曲线方程求出中点坐标,最后将中点坐标代入抛物线方程求出的值.
【详解】因为M,N关于直线对称,直线的斜率为,
两条垂直直线的斜率乘积为,所以直线MN的斜率.
设直线MN的方程为,将其代入双曲线可得.
展开得到,即.
设,,根据韦达定理,所以,
则中点横坐标.
因为中点在直线上,所以.
因为MN的中点在抛物线上,所以,解得或.
当时,中点为,因为中点在直线上,所以;
当时,中点为,在直线上,所以,解得.
故实数的值为或.
故答案为:或.
【变式2】在已知抛物线上存在两个不同的点M,N关于直线对称,则实数k的取值范围为 .
【答案】
【分析】设,,的中点为,由已知可得是线段的垂直平分线,结合点差法将坐标 用表示,再由点在抛物线内,建立的不等量关系,求解即可得出结论.
【详解】设,关于直线对称,
∴,∴,即.
设线段的中点为,则.
∵中点P在内,∴,解得或.
故答案为:.
【点睛】由抛物线的图像易知抛物线上的任意两点连线的中点在抛物线内,若忽略条件“中点在抛物线内部”,则难以求解.
【变式3】(2020高三·江苏·专题练习)过点A的直线l与抛物线有且只有一个公共点,这样的l的条数是 .
【答案】1或2或3
【解析】讨论A在抛物线的外部,A在抛物线上,A在抛物线的内部三种情况,考虑切线和与对称轴平行的直线得到答案.
【详解】①当A在抛物线的外部时,共有三条直线与抛物线只有一个公共点(有两条是切线,一条与抛物线的对称轴平行);
②当A在抛物线上时,有两条直线与抛物线只有一个公共点(一条是切线,一条与抛物线的对称轴平行);
③当A在抛物线的内部时,只有一条直线与抛物线只有一个公共点(与抛物线的对称轴平行);
故答案为:1或2或3
【点睛】本题考查了直线与抛物线的交点个数问题,没有考虑全面是容易发生的错误.
【易错点二】忽视焦点的位置而致错
【例2】(24-25高二下·江苏南京·期末)抛物线的顶点为坐标原点,焦点在轴上,直线交于,两点,的准线交轴于点,若,则的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先根据已知条件求出的坐标,然后利用垂直关系列出等式求出,进而得到抛物线方程.
【详解】根据题意,设抛物线方程为,
则,准线方程为.
所以点.
因为,所以,
化简得,即,解得.
所以抛物线方程为.
故选:D.
【举一反三】【变式1】(2020高三·江苏·专题练习)已知抛物线的顶点在原点,焦点在x轴的正半轴上,若抛物线的准线与双曲线5x2-y2= 20的两条渐近线围成的三角形的面积等于,则抛物线的方程为 .
【答案】
【解析】设出抛物线,得出其准线与双曲线5x2-y2= 20的两条渐近线方程,然后确定三角形的形状和边长利用面积公式求出三角形的面积,从而建立关于的方程求解即可.
【详解】抛物线的顶点在原点,焦点在x轴的正半轴上,设抛物线的方程为,
则抛物线的准线方程为,
双曲线的渐近线方程为,
由面积为,可得,
所以.
抛物线的方程为.
故答案为:.
【点睛】本题是考查求抛物线的方程的题目,解题的关键是掌握双曲线及拋物线的标准方程及其渐近线方程,是基础题.
【变式2】一个正三角形的两个顶点在抛物线上,另一个顶点是坐标原点,如果这个三角形的面积为,则该抛物线的标准方程为 .
【答案】
【分析】由三角形的面积求出正三角形边长,得到三角形的一个顶点坐标,带入,即可求出抛物线的标准方程.
【详解】设正三角形边长为x.由三角形的面积公式:,解得:.
由抛物线的对称性,可知正三角形在抛物线上的两点关于x轴对称,则当时,三角形的一个顶点坐标为,代入得;当时,三角形的一个顶点坐标为,代入得.
综上,.
所以抛物线的标准方程为.
故答案为:
【点睛】在求解与抛物线有关的问题时,常常会因为忽视抛物线的焦点位置而导致漏解.在解题时,不仅要注意焦点位置是在x轴上还是在y轴上,还要注意是在坐标轴的正半轴上还是负半轴上.
【变式3】顶点在原点,焦点在x轴上的抛物线,截直线所得弦长为,则抛物线方程为 .
【答案】或
【分析】设所求抛物线方程为,与直线方程联立,将弦长用表示出来,即可解得,进而得出抛物线方程.
【详解】设所求抛物线方程为,已知直线变形为,
设直线与抛物线交于,
联立消去y得,整理得.
,
由,解得或.
,
解得或,均符合题意.
所以所求抛物线方程为或.
故答案为:或
【点睛】本题主要考查了已知弦长求抛物线标准方程,属于中档题.
题型方法
【题型一】抛物线性质的应用
【例1】(24-25高二上·江苏南通·期末)已知点在抛物线上,为的焦点,,则( )
A. B. C. D.16
【答案】D
【分析】根据抛物线的定义,结合已知条件,求得,再把点代入抛物线得出,最后计算求解即可.
【详解】根据题意,连接,过作垂直于抛物线的准线,垂足为,作图如下:
由抛物线定义可知,解得,
故抛物线方程为,又因为点在抛物线上,
所以,所以,所以.
故选:D.
解题技巧
把握三个要点确定抛物线的简单几何性质
(1)开口:由抛物线标准方程看图象开口,关键是看准二次项是x还是y,一次项的系数是正还是负.
(2)关系:顶点位于焦点与准线中间,准线垂直于对称轴.
(3)定值:焦点到准线的距离为p;过焦点垂直于对称轴的弦(又称为通径)长为2p;离心率恒等于1.
【举一反三】【变式1】(23-24高二上·江苏无锡·期中)斜率为1的直线经过抛物线()的焦点,且与抛物线相交于两点,线段的长为8,则的值为( )
A. B.1 C.2 D.3
【答案】C
【分析】先设点和,设直线方程为,联立直线和抛物线方程,利用弦长公式可计算出的值.
【详解】设点和,设直线方程为,
联立方程:,可得:,
,
线段的长为:,
得,
故选:C.
【变式2】(23-24高二上·江苏连云港·阶段练习)已知抛物线,过点的直线交抛物线于两点,若为的中点,则直线的方程为 .
【答案】
【分析】设出,的坐标,代入抛物线方程,利用作差法,结合中点坐标公式代入先求出直线的斜率,再利用点斜式方程即可得到结论.
【详解】设,,由题意,
因为,在抛物线上,所以,,两式相减得,
,整理得,,
即直线的斜率,
直线的中点为,
,
,
所以直线的方程为,化简得.
故答案为:.
【变式3】(24-25高二上·江苏泰州·期中)倾斜角为的直线过抛物线的焦点,且与交于,两点.
(1)求抛物线的准线方程及焦点坐标;
(2)求弦长.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)根据抛物线方程即可确定,进而可得抛物线准线方程及焦点坐标;
(2)求出过焦点且倾斜角为的直线方程,联立抛物线方程,可得根与系数的关系,利用抛物线的弦长公式即可求得.
【详解】(1)由题意抛物线可知,则抛物线准线方程为,焦点;
(2)过焦点且倾斜角为的直线的方程为,
联立可得,
设,则,
故.
【题型二】焦点弦的性质
【例2】(24-25高二上·江苏扬州·期末)过抛物线的焦点作斜率为1的弦,点在第一象限,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】求得两点的纵坐标,由此求得.
【详解】抛物线的焦点为,
直线的方程为,
由,解得,
所以.
故选:D
【举一反三】【变式1】(24-25高二上·江苏南通·阶段练习)设为抛物线的焦点,为该抛物线上三点,若,则( )
A.6 B.4 C.3 D.2
【答案】A
【分析】设,,,由,得是的重心,从而求得,然后由焦半径公式求得结论.
【详解】解:设,,.
由题意得抛物线焦点坐标为,准线方程为.
因为,
所以点是的重心,
故,
.
故选:A.
【变式2】(23-24高二上·江苏南京·期末)已知抛物线的焦点为,过点的直线与抛物线交于两点,分别过作准线的垂线,垂足分别为.若,四边形的面积为,则 .
【答案】
【分析】设出的方程,与抛物线方程联立,可得,横坐标的积,结合已知向量等式求解,的坐标,即可由面积公式求解.
【详解】由题意可知直线有斜率且不为0,设所在直线方程为,
联立,得.
不妨设在第一象限,,,,,
则,
又,,即,
联立,解得或(舍,
则,即,进而可得
所以
解得,
故答案为:
【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.
【题型三】直线与抛物线的位置关系
【例3】(24-25高二上·江苏扬州·期中)已知抛物线,则抛物线上一点到直线的最小距离为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由题意可得当点为平行于的直线且与抛物线相切的切点时,才能取最小值,求出切线方程,即可得点的坐标,即可得解.
【详解】解:由题意可知,当平行于的直线与抛物线相切,
且点为切点时, 点到直线的最小,
设切线方程为,
即,
由,可得,
所以,解得,
所以,
即,
所以点到直线的距离.
故选:A.
【举一反三】【变式1】(24-25高三下·江苏南通·阶段练习)已知抛物线,过点的直线与交于两点,在两点处的切线相交于点.下列四个点中,可以为线段中点的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设,求出两切线的方程,利用切线相交于点,可推得直线的方程,代入点,求出,即得解.
【详解】不妨设,由可得,则,
于是抛物线在点处的切线方程为,
因,化简方程得:,
同理可得抛物线在点处的切线方程为,
又两切线交于点,故得,
即点都在直线上,也即直线的方程为,
因点在直线上,代入解得,即得,
故线段的中点为,故选项中可以为线段中点的是.
故选:B.
【变式2】(24-25高二上·江苏镇江·期末)抛物线的焦点为F,点,过焦点F的直线交抛物线C于A,B两点,直线与C的另一个交点分别为M,N.当直线斜率不存在时, ;当直线斜率存在时, .
【答案】 2 4
【分析】第一空:当直线斜率不存在时,求出的坐标即可求解;
第二空:当直线斜率存在时,设,由直线与抛物线方程联立结合韦达定理进行求解.
【详解】第一空:
抛物线的焦点为,
当直线斜率不存在时, ,
则.
第二空:
当直线斜率存在时,设,
如图所示:
直线的方程为:,代入,可得,
得,得,
同理得,
则,
设直线的方程为:,代入,
可得,
则,得,
故答案为:2;4
【变式3】(24-25高二上·江苏镇江·期末)已知抛物线的焦点为 F,点F到抛物线准线距离为2.
(1)求抛物线E的标准方程;
(2)已知的三个顶点都在抛物线E上, 顶点重心恰好是抛物线E的焦点 F.求所在的直线方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由抛物线的性质直接求出即可;
(2)由重心坐标公式和中点坐标公式得到中点坐标为,再由点差法得到直线的斜率,然后求出直线方程验证即可;
【详解】(1)由题意得,
抛物线方程为:.
(2)
设,由重心坐标公式得,
中点坐标为,
两式相减得,
方程:,
此时
直线的方程为.
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一、单选题
1.(23-24高二上·江苏常州·期中)已知抛物线,弦过抛物线的焦点且满足,则弦的中点到轴的距离为( )
A. B.3 C. D.4
【答案】C
【分析】根据可得,再根据韦达定理即可求出的坐标,进而可求解.
【详解】
抛物线的焦点,
设,假设,
显然弦所在的直线的斜率存在且不等于零,
设弦所在的直线方程为,
联立,消去可得,,
所以,
因为,所以,则,
所以,解得,所以,
所以,
所以弦的中点的坐标为,
所以弦的中点轴的距离为,
故选:C.
2.(24-25高二上·江苏南通·期末)已知点F为抛物线的焦点,P为C上一点,若,则P点的横坐标为( )
A. B.2 C. D.3
【答案】C
【分析】根据抛物线的焦半径公式得解.
【详解】抛物线C的方程为,
,可得,
设,由抛物线的定义得,
所以,
故选:C.
3.(23-24高三上·江苏南通·阶段练习)若直线过抛物线的焦点,与抛物线交于两点,且线段中点的横坐标为4,则( )
A.12 B.14 C.16 D.18
【答案】C
【分析】首先根据题意设,有,,相减可得结合,直线的斜率为,所以直线的方程为,得出即可得解.
【详解】根据题意抛物线方程为,
故,焦点坐标为,
设,
有,,
相减可得,
又,
所以直线的斜率为,
所以直线的方程为,
所以,
所以.
故选:C
4.(21-22高三上·江苏·期末)已知拋物线的焦点为椭圆的右焦点,且与的公共弦经过,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据给定条件求出椭圆两焦点坐标,再求出与的公共点的坐标,借助椭圆定义计算椭圆长轴长即可作答.
【详解】依题意,椭圆的右焦点,则其左焦点,
设过的与的公共弦在第一象限的端点为点P,由抛物线与椭圆对称性知,轴,如图,
直线PF方程为:,由得点,于是得,
在中,,,则,因此,椭圆的长轴长,
所以椭圆的离心率.
故选:A
二、多选题
5.(24-25高二下·江苏盐城·期末)若点是抛物线上一点,F为抛物线C的焦点,连交抛物线C于另一点Q,则( )
A. B.
C.(O为坐标原点) D.
【答案】ABD
【分析】求出抛物线的焦点及准线,结合抛物线定义及直线与抛物线交点坐标逐项判断.
【详解】抛物线的焦点,准线,
对于AB,由,得,,AB正确;
对于CD,直线方程为,即,
由消去得,则,
,不垂直,,C错误,D正确.
故选:ABD
6.(24-25高二下·江苏盐城·阶段练习)抛物线上有A,B,C三点,且直线AB的斜率大于零,,点G为三角形ABC的重心,则直线AB横截距的取值可能是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【分析】设,,由重心的性质可得,进而,直线方程联立抛物线方程,利用根的判别式和韦达定理可得,,结合直线的横截距为以及一次函数、反比例函数的性质即可求解.
【详解】由题意知,设,则,
又为的重心,所以,
得,代入方程,得①.
设直线AB方程为,
,消去y,得,
,得,,
代入①,得,即,则,解得,
所以,解得.
对于,令,得,
又函数在上单调递增,所以函数在上单调递增,
当时,,故A,D选项不正确;
故B,C选项正确.
故选:BC
.
7.(24-25高二上·江苏南通·期末)在平面直角坐标系中,直线过抛物线的焦点,且与交于点,则下列结论正确的是( )
A.的通径长为4
B.线段的中点在定直线上
C.直线的斜率之积为定值
D.若,直线与的准线交于点,则
【答案】ACD
【分析】对A:求出直线与轴交点后即可得,即可得通径;对B:联立直线与曲线方程,结合韦达定理可计算出线段的中点坐标,即可得其轨迹;对C:结合斜率定义与所得韦达定理计算即可得解;对D:由可得点坐标,再计算出点坐标即可得解.
【详解】对A:由过点,且抛物线的焦点在轴正半轴上,
故点即为抛物线的焦点,则,即,
则的通径长为,故A正确;
对B:,消去得:,
设、,则,,
有,,
故线段的中点为,在曲线上,不在定直线上,故B错误;
对C:,
故直线的斜率之积为定值,故C正确;
对D:若,由,则,,
则,故,故D正确.
故选:ACD.
【点睛】方法点睛:利用韦达定理法解决直线与圆锥曲线相交问题的基本步骤如下:
(1)设直线方程,设交点坐标为;
(2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于(或)的一元二次方程,注意的判断;
(3)列出韦达定理;
(4)将所求问题或题中的关系转化为、(或、)的形式;
(5)代入韦达定理求解.
三、填空题
8.(24-25高二上·江苏南通·期中)若抛物线上一点到坐标原点的距离为,则点到该抛物线焦点的距离为 .
【答案】
【分析】求得点的坐标,将点到该抛物线焦点的距离转化为点到抛物线的准线的距离即可.
【详解】由抛物线可设点,焦点为,
因为点到坐标原点的距离为,
所以,解得,
即或,
根据抛物线定义知:点到焦点的距离等于点到准线的距离,
即,
故答案为:
9.(23-24高二上·江苏常州·期末)在平面直角坐标系中,,为抛物线上两个不同的点,为抛物线的焦点,若,则的面积为 .
【答案】/
【分析】根据抛物线的标准方程及几何性质,求出直线的方程,与抛物线的方程联立,求出,的坐标,进而得到,再由点到直线的距离公式,求出的高,即可求得的面积.
【详解】由抛物线的对称性,不妨设直线的斜率为正,如图所示,
设抛物线的准线为,过点作垂直于且交于点,过点作垂直于且交于点,过点作垂直于且交于,
则,所以直线的倾斜角为,
又,故直线的方程为,
联立,消整理得,即,解得或,
则,,所以,
又原点到直线的距离为,所以,
当直线的斜率为负,即直线的倾斜角为时,同理可求.
故答案为:.
10.(24-25高二下·江苏南京·阶段练习)已知是抛物线的焦点,是抛物线的准线与轴的交点,且过点的直线与相切于点.则抛物线的方程为 .
【答案】
【分析】先设直线再联立直线和抛物线应用相切得出参数,再代入计算应用抛物线定义求焦半径进而得出即可.
【详解】抛物线的准线为,
是抛物线的准线与轴的交点,设过点的直线,
联立直线和抛物线得,设直线与相切于点,
所以,所以,
所以,所以,则,
所以.
则抛物线的方程为.
故答案为:.
四、解答题
11.(24-25高二上·江苏南通·期中)已知抛物线.
(1)若直线与抛物线交于、两点,的中点为,求直线的方程;
(2)求过点的抛物线的切线方程.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)设,,设直线的方程为,代入抛物线方程,应用韦达定理,利用中点坐标求得参数值得直线方程;
(2)设切线方程,代入抛物线方程后由判别式为0求得参数值,得切线方程.
【详解】(1)当直线的斜率为时,与抛物线只有一个交点,故不合题意,
所以直线的斜率不为0,设直线的方程为
由,消去得
则
设,,所以
因为的中点为,所以,
所以,所以直线的方程为,
即;
(2)若过点的切线斜率为,则该直线与抛物线相交,所以不合题意,
所以过点的切线设为
由消去得,
则有
所以或,
所以所求切线方程为或
即或
12.(24-25高二上·江苏南通·期中)已知点为抛物线的焦点,为抛物线上两点,且直线与直线斜率之和为0.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为抛物线上一动点,直线,且,求到直线距离的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)关于轴的对称点与三点在同一直线上,设直线的方程为,与抛物线联立方程组,利用根与系数的关系可求,进而求得抛物线的方程;
(2)求得直线的方程,设,利用点到直线的距离公式可求到直线距离的最小值.
【详解】(1)抛物线的焦点
因为直线与直线斜率之和为0,
所以点关于轴的对称点与三点在同一直线上,
设直线的方程为,
与抛物线联立可得,消去得,
由是方程的两根,
所以,解得,所以抛物线的方程为;
(2)因为在抛物线上,所以,所以,
所以,又,所以,又且直线,
所以的方程为,
设,所以点到直线距离;
当时,到直线距离取最小值,最小值为.
13.(24-25高二上·江苏镇江·期末)已知抛物线的焦点为F,位于第一象限的点在抛物线C上,且.直线l过焦点F且与抛物线C交于A,B两点.
(1)若l的倾斜角为,求弦长的值;
(2)若过F且与l垂直的直线交C于M,N两点,求四边形的面积的最小值,
【答案】(1)8
(2)32
【分析】(1)根据抛物线的定义求出p的值,求出直线l的方程,与抛物线的方程联立,利用韦达定理和弦长公式求解;
(2)设直线l的方程为:,,与抛物线的方程联立,利用韦达定理和弦长公式求出和的值,再利用基本不等式求出四边形的面积的最小值.
【详解】(1)由题意可得,所以,
得抛物线C的方程为:,焦点为,
直线l的方程为:,
联立方程,消去y得,
设,则,
得弦长.
(2)设直线l的方程为:,,
联立方程,消去x得,
设,则,
所以,
同理可得,
所以四边形的面积为:
,
当且仅当,即时,等号成立,
所以四边形的面积的最小值为:
14.(24-25高二下·江苏南京·阶段练习)已知动点到点的距离比它到直线的距离小,记动点的轨迹为.
(1)求轨迹的方程.
(2)已知直线与轨迹交于A,B两点,以A,B为切点作两条切线,分别为,,且,相交于点.若点在直线上,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意,结合抛物线的定义与其标准方程,可得答案;
(2)设出直线方程,联立抛物线方程,写出韦达定理,由切点设出切线方程,根据根的判列式为零,求得切线方程,联立求交点,可得答案.
【详解】(1)由题意知动点到的距离与到直线的距离相等,
则动点的轨迹是以为焦点,为准线的抛物线,
所以轨迹的方程为
(2)设,,联立方程组,得,
可得,则,.
易知,的斜率存在,设的方程为,
联立方程组,得.
由,解得,
所以的方程为,同理可得,的方程为.
由,解得,即点,即为
又因为若点在直线上,所以,解得.
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