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将来的你,一定会感谢现在努力学习的自己!!!
选修 第三章 圆锥曲线的方程
(三)抛物线
知识点1:抛物线的定义
平面内与一个定点和一条定直线的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点叫抛物线的焦点,定直线叫做抛物线的准线.
“看到准线想到焦点,看到准点想到准线”
注:若在定义中有,则动点的轨迹为的垂线,垂足为点.
知识点2:抛物线的方程、图形及性质
抛物线的标准方程有4种形式:,,,,其中一次项与对称轴一致,一次项系数的符号决定开口方向
图形
标准方程
的几何意义
为焦点到准线的距离,即焦准距,越大,抛物线开口越大.
顶点
范围
,
,
,
,
对称轴
轴
轴
焦点
离心率
准线方程
焦半径
【方法技巧与总结】
1、点与抛物线的关系
(1)在抛物线内(含焦点). (2)在抛物线上. (3)在抛物线外.
2、焦点弦的常考性质
已知、是过抛物线焦点的弦,是的中点,是抛物线的准线,,为垂足.
(1)以为直径的圆必与准线相切,以AF(或BF)为直径的圆与y轴相切;
(2),
(3);
(4)设,为垂足,则、、三点在一条直线上
(5).(为直线与对称轴的夹角).
(6)的面积公式:(为直线与对称轴的夹角).
(7).
3、抛物线的弦
若AB为抛物线的任意一条弦,,弦的中点为,则
(1)弦长公式:
(2)
(3)直线AB的方程为
(4)线段AB的垂直平分线方程为
4、求抛物线标准方程的焦点和准线的快速方法(法)
(1)焦点为,准线为
(2)焦点为,准线为
如,即,焦点为,准线方程为
考点一 抛物线的定义及应用
例1-1.若点P到点F(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则P点的轨迹方程是( )
A.y2=-16x B.y2=-32x
C.y2=16x D.y2=32
答案:C
解析 ∵点P到点(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,∴将直线x+5=0右移1个单位,得直线x+4=0,即x=-4,易知点P到直线x=-4的距离等于它到点(4,0)的距离.
根据抛物线的定义,可知P的轨迹是以点(4,0)为焦点,以直线x=-4为准线的抛物线.
设抛物线方程为y2=2px(p>0),可得=4,得2p=16,∴抛物线的标准方程为y2=16x,
即P点的轨迹方程为y2=16x,故选C.
例1-2.已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|=x0,则x0等于( )
A.1 B.2 C.4 D.8
答案:A
由题意,知抛物线的准线为x=-.因为|AF|=x0,根据抛物线的定义,得x0+=|AF|=x0,所以x0=1,
变式1-1.在正方体中,为侧面所在平面上的一个动点,且点到平面的距离与到直线的距离相等,则动点的轨迹为( )
A.椭圆 B.双曲线 C.圆 D.抛物线
答案:D
正方体中平面,∴等于点到直线的距离.
∵平面平面,∴点到平面的距离等于点到直线的距离.
∵点到平面的距离与到直线的距离相等,∴MB等于点到直线的距离.
根据抛物线的定义,可知动点的轨迹为抛物线.
故选:D.
变式1-2.已知动圆M经过点A(3,0),且与直线l:x=-3相切,则动圆圆心M的轨迹方程为( )
A.y2=12x B.y2=-12x
C.x2=12y D.x2=12y
【答案】A
【解析】设动点M(x,y),圆M与直线l:x=-3的切点为N,则|MA|=|MN|,即动点M到定点A和定直线l:x=-3的距离相等.∴点M的轨迹是抛物线,且以A(3,0)为焦点,以直线l:x=-3为准线,
故动圆圆心M的轨迹方程是y2=12x.故选:A.
变式1-3.抛物线x2=4y上的点P到焦点的距离是10,则P点的坐标为________.
答案 (6,9)或(-6,9) 设点P(x0,y0),由抛物线方程x2=4y,知焦点坐标为(0,1),准线方程为y=-1,由抛物线的定义,得|PF|=y0+1=10,所以y0=9,代入抛物线方程得x0=±6.
变式1-4.已知是抛物线上一点,是抛物线的焦点,过作抛物线的准线的垂线,垂足为,若(为坐标原点),的周长为12,则( )
A.4 B. C. D.5
【答案】A
【解析】因为,所以.又是抛物线上一点,所以,则是等边三角形.又的周长为12,所以,故选:A
考点二 抛物线的标准方程
例2-1.分别求符合下列条件的抛物线的标准方程.
(1)过点(-3,2);
(2)焦点在直线x-2y-4=0上.
解 (1)设抛物线的标准方程为y2=-2px或x2=2py(p>0),又点(-3,2)在抛物线上,∴2p=或2p=,∴所求抛物线的标准方程为y2=-x或x2=y.
(2) 当焦点在y轴上时,已知方程x-2y-4=0,令x=0,得y=-2,∴所求抛物线的焦点为(0,-2),设抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0),由=2,得2p=8,∴所求抛物线的标准方程为x2=-8y;当焦点在x轴上时,已知x-2y-4=0,令y=0,得x=4,∴抛物线的焦点为(4,0),设抛物线的标准方程为y2=2px(p>0),由=4,得2p=16,∴所求抛物线的标准方程为y2=16x.
综上,所求抛物线的标准方程为x2=-8y或y2=16x.
例2-2.以轴为对称轴,顶点为坐标原点,焦点与原点之间的距离为2的抛物线方程是( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】C
依题意设抛物线方程为.因为焦点与原点之间的距离为2,所以,所以,所以抛物线方程为或.故选:C.
变式2-1.已知抛物线上一点的纵坐标为,该点到准线的距离为6,则该抛物线的标准方程为( )
A. B.或
C. D.或
【答案】D
抛物线的准线方程是,而点到准线的距离为6
点的横坐标是,于是
代入,得,
解得或,故该抛物线的标准方程为或.故答案选:D
变式2-2.根据下列条件分别求抛物线的标准方程.
(1)抛物线的焦点是双曲线16x2-9y2=144的左顶点;
(2)抛物线的焦点F在x轴上,直线y=-3与抛物线交于点A,|AF|=5.
解 (1)双曲线方程可化为-=1,左顶点为(-3,0),由题意设抛物线方程为y2=-2px(p>0)且=-3,∴p=6,∴抛物线的方程为y2=-12x.
(2)设所求焦点在x轴上的抛物线的方程为y2=2px(p≠0),A(m,-3),由抛物线定义,得5=|AF|=.又(-3)2=2pm,∴p=±1或p=±9,故所求抛物线方程为y2=±2x或y2=±18x.
考点三 抛物线的几何性质
例3-1.已知抛物线y2=2x的弦AB的中点的横坐标为,则|AB|的最大值为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
【答案】D
例3-2.已知直线和直线,则抛物线上一动点到直线和直线的距离之和的最小值是( )
A. B.2 C. D.3
【答案】B
由题可知是抛物线的准线,设抛物线的焦点为,则,
所以动点到的距离等于,所以动点到直线和直线的距离之和的最小值为焦点到直线的距离,所以其最小值是,故选:B.
变式3-1.已知点Q(-2,0)及抛物线x2=-4y上一动点P(x,y),则|y|+|PQ|的最小值为___2_____.
【答案】2
变式3-2.已知点是抛物线上的动点,点在轴上的射影是点,点的坐标是,则的最小值为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
【答案】C
易知抛物线的焦点为,准线方程为.连接,延长交准线于点,如图所示.根据抛物线的定义,知.
所以,当且仅当,,三点共线时,等号成立,所以的最小值为9.
故选:C.
变式3-3.定长为6的线段AB两个端点在抛物线上移动,记线段AB的中点为M,则M到y轴距离的最小值为( )
A. B. C.2 D.
【答案】C
【解析】抛物线的焦点为F,则抛物线的准线,
设在准线上的垂足分别为,连接,如图所示.
所求的距离因为抛物线的通径为,所以定长为6的线段AB两个端点在抛物线上移动时可以经过焦点,
此时三点共线,,,则点M到y轴的最短距离为2,
故选:.
变式3-4.过抛物线C:(p>0)的焦点F作直线l交抛物线C于A,B两点,且满足,则直线l的倾斜角为( )
A.45° B.60°和120° C.30°和150° D.45°和135°
【答案】B
【解析】
当点在轴上方时,
设抛物线准线交x轴于F′,分别过A,B作准线的垂线,垂足为A',B',
直线l交准线于C,如图所示:
则|AA'|=|AF|,|BB'|=|BF|,|AF|=3|BF|,
所以|AN|=2|BF|,|AB|=4|BF|,cos∠NAB=,∠NAB=,
此时则直线l的斜率为,倾斜角为,
当点在轴下方时,由对称性可得直线l的斜率为,倾斜角为,
故选:B
考点四 直线与抛物线
例4-1.过点P(0,1)与抛物线y2=x有且只有一个交点的直线有( )
A.4条 B.3条
C.2条 D.1条
答案:B
解析 当直线垂直于x轴时,满足条件的直线有1条;当直线不垂直于x轴时,满足条件的直线有2条,故选B.
例4-2.已知直线l经过抛物线y2=6x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点.
(1)若直线l的倾斜角为60°,求|AB|的值;
(2)若|AB|=9,求线段AB的中点M到准线的距离.
解 (1)因为直线l的倾斜角为60°,所以其斜率k=tan 60°=,又F,所以直线l的方程为y=.联立消去y得4x2-20x+9=0,解得x1=,x2=,故|AB|=×=2×4=8.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线定义,知|AB|=|AF|+|BF|=x1++x2+=x1+x2+p=x1+x2+3=9,所以x1+x2=6,于是线段AB的中点M的横坐标是3,又准线方程是x=-,
所以M到准线的距离等于3+=.
变式4-1.已知直线及抛物线,则( )
A.直线与抛物线有一个公共点 B.直线与抛物线有两个公共点
C.直线与抛物线有一个或两个公共点 D.直线与抛物线可能没有公共点
【答案】C
【解析】直线,直线过定点.当时,直线与抛物线有一个公共点,即顶点;当时,点在抛物线的内部,所以直线与抛物线有两个公共点,
综上所述,直线与抛物线有一个或两个公共点.故选:.
变式4-2.设抛物线C:y2=4x,F为C的焦点,过F的直线l与C相交于A,B两点.
(1)设l的斜率为2,求|AB|的值;
(2)求证:·是一个定值.
(1)解 依题意得F(1,0),∴直线l的方程为y=2(x-1).设直线l与抛物线的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),由消去y,整理得x2-3x+1=0,∴x1+x2=3,x1x2=1.
方法一 |AB|==×=5.
方法二 |AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+p=3+2=5.
(2)证明 设直线l的方程为x=ky+1,直线l与抛物线的交点为A(x1,y1),B(x2,y2).
由消去x,整理得y2-4ky-4=0,∴y1+y2=4k,y1y2=-4.∵·=(x1,y1)·(x2,y2)=x1x2+y1y2=(ky1+1)(ky2+1)+y1y2=k2y1y2+k(y1+y2)+1+y1y2=-4k2+4k2+1-4=-3,
∴·是一个定值
变式4-3.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,Q在抛物线C上,且|QF|=.
(1)求抛物线C的方程及t的值;
(2)若过点M(0,t)的直线l与抛物线C相交于A,B两点,N为AB的中点,O是坐标原点,且,求直线l的方程.
【答案】(1)y2=4x,2;(2)或.
【解析】(1)因抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,则其准线为:,又Q在抛物线C上,
由抛物线定义知:,解得p=2,即抛物线C的方程为y2=4x,
将Q的坐标代入y2=4x,得t=2,
所以抛物线C的方程为y2=4x,t的值是2;
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),N(x0,y0),由(1)知M(0,2),
显然直线l的斜率存在,设直线l:y=kx+2(k≠0),
由消去y得k2x2-4(1-k)x+4=0,显然,k≠0,,解得,且,于是得,而,且点A,B,M,N都在直线l上,从而得,则有,又N是AB的中点,即x0=,
从而得,即,整理得,
因此有,解得或,均满足题意,
所以直线l的方程为或
1.“直线与抛物线相切”是“直线与抛物线只有一个公共点”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【解析】“直线与抛物线相切”可得“直线与抛物线只有一个公共点”,“直线与抛物线只有一个公共点”时,直线可能与对称轴平行,此时不相切,故“直线与抛物线相切”是“直线与抛物线只有一个公共点”的充分不必要条件.
2.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|=( C )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】C
3.直线l过抛物线y2=-2px(p>0)的焦点,且与该抛物线交于A,B两点,若线段AB的长是8,AB的中点到y轴的距离是2,则此抛物线的方程是( B )
A.y2=-12x B.y2=-8x
C.y2=-6x D.y2=-4x
【答案】B
4.等腰直角三角形AOB内接于抛物线y2=2px(p>0),O为抛物线的顶点,OA⊥OB,则△AOB的面积是( )
A.8p2 B.4p2 C.2p2 D.p2
答案 B
解析 因为抛物线的对称轴为x轴,内接△AOB为等腰直角三角形,所以由抛物线的对称性,知直线AB与抛物线的对称轴垂直,从而直线OA与x轴的夹角为45°.
由方程组得或所以易得A,B两点的坐标分别为(2p,2p)和(2p,-2p).所以|AB|=4p,所以S△AOB=×4p×2p=4p2.
5.(多选题)与直线仅有一个公共点的曲线是
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】A.圆心到直线的距离,所以直线和圆相切,所以仅有一个公共点,符合;
B.因为,所以,所以,所以直线与椭圆有两个交点,不符;
C.因为的渐近线方程为,所以平行于渐近线且不与渐近线重合,
所以与双曲线仅有一个公共点,符合;
D.因为,所以,所以,所以直线与抛物线有两个交点,不符.
故选:AC.
6.已知O为坐标原点,F为抛物线y2=4x的焦点,A是抛物线上一点,若·=-4,则点A的坐标是____________.
答案 (1,2)或(1,-2)
解析 ∵抛物线的焦点为F(1,0),设A,则=,=,由·=-4,得y0=±2,∴点A的坐标是(1,2)或(1,-2).
7.设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F为抛物线的焦点,若B(3,2),则|PB|+|PF|的最小值为______4____.
答案 4
8.已知动点到点的距离,与点到直线的距离相等.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)若过点且斜率为的直线与动点的轨迹交于,两点,求线段的长度.
【答案】(1);(2)16.
【解析】(1)由题意点的轨迹是以为焦点,直线为准线的抛物线,,,
所以轨迹方程是;
(2)由已知直线方程是,设,
由得,所以,
.
9.已知抛物线E:x2=2py(p>0)的焦点为F,点P在抛物线E上,点P的横坐标为2,且|PF|=2,A,B是抛物线E上异于O的两点.
(1)求抛物线E的标准方程;
(2)若直线OA,OB的斜率之积为﹣,求证:直线AB恒过定点.
【答案】(1)x2=4y;(2)证明见解析.
【解析】(1)由题意得,F(0,),设P(2,y0),,
由点P是E上一点,得4=2p(2﹣),∴p2﹣4p+4=0,解得p=2,
∴抛物线E的方程为x2=4y;
(2)设A(),B(),
由题意可知,,
得x1x2=﹣8,可知直线AB的斜率存在.
设AB:y=kx+m,
联立,得x2﹣4kx﹣4m=0,
可得x1x2=﹣4m=﹣8,即m=2.
∴直线AB恒过定点(0,2).
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选修 第三章 圆锥曲线的方程
(三)抛物线
知识点1:抛物线的定义
平面内与一个定点和一条定直线的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点叫抛物线的焦点,定直线叫做抛物线的准线.
“看到准线想到焦点,看到准点想到准线”
注:若在定义中有,则动点的轨迹为的垂线,垂足为点.
知识点2:抛物线的方程、图形及性质
抛物线的标准方程有4种形式:,,,,其中一次项与对称轴一致,一次项系数的符号决定开口方向
图形
标准方程
的几何意义
为焦点到准线的距离,即焦准距,越大,抛物线开口越大.
顶点
范围
,
,
,
,
对称轴
轴
轴
焦点
离心率
准线方程
焦半径
【方法技巧与总结】
1、点与抛物线的关系
(1)在抛物线内(含焦点). (2)在抛物线上. (3)在抛物线外.
2、焦点弦的常考性质
已知、是过抛物线焦点的弦,是的中点,是抛物线的准线,,为垂足.
(1)以为直径的圆必与准线相切,以AF(或BF)为直径的圆与y轴相切;
(2),
(3);
(4)设,为垂足,则、、三点在一条直线上
(5).(为直线与对称轴的夹角).
(6)的面积公式:(为直线与对称轴的夹角).
(7).
3、抛物线的弦
若AB为抛物线的任意一条弦,,弦的中点为,则
(1)弦长公式:
(2)
(3)直线AB的方程为
(4)线段AB的垂直平分线方程为
4、求抛物线标准方程的焦点和准线的快速方法(法)
(1)焦点为,准线为
(2)焦点为,准线为
如,即,焦点为,准线方程为
考点一 抛物线的定义及应用
例1-1.若点P到点F(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则P点的轨迹方程是( )
A.y2=-16x B.y2=-32x
C.y2=16x D.y2=32
例1-2.已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|=x0,则x0等于( )
A.1 B.2 C.4 D.8
变式1-1.在正方体中,为侧面所在平面上的一个动点,且点到平面的距离与到直线的距离相等,则动点的轨迹为( )
A.椭圆 B.双曲线 C.圆 D.抛物线
变式1-2.已知动圆M经过点A(3,0),且与直线l:x=-3相切,则动圆圆心M的轨迹方程为( )
A.y2=12x B.y2=-12x
C.x2=12y D.x2=12y
变式1-3.抛物线x2=4y上的点P到焦点的距离是10,则P点的坐标为________.
变式1-4.已知是抛物线上一点,是抛物线的焦点,过作抛物线的准线的垂线,垂足为,若(为坐标原点),的周长为12,则( )
A.4 B. C. D.5
考点二 抛物线的标准方程
例2-1.分别求符合下列条件的抛物线的标准方程.
(1)过点(-3,2);
(2)焦点在直线x-2y-4=0上.
例2-2.以轴为对称轴,顶点为坐标原点,焦点与原点之间的距离为2的抛物线方程是( )
A. B.
C.或 D.或
变式2-1.已知抛物线上一点的纵坐标为,该点到准线的距离为6,则该抛物线的标准方程为( )
A. B.或
C. D.或
变式2-2.根据下列条件分别求抛物线的标准方程.
(1)抛物线的焦点是双曲线16x2-9y2=144的左顶点;
(2)抛物线的焦点F在x轴上,直线y=-3与抛物线交于点A,|AF|=5.
考点三 抛物线的几何性质
例3-1.已知抛物线y2=2x的弦AB的中点的横坐标为,则|AB|的最大值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
例3-2.已知直线和直线,则抛物线上一动点到直线和直线的距离之和的最小值是( )
A. B.2 C. D.3
变式3-1.已知点Q(-2,0)及抛物线x2=-4y上一动点P(x,y),则|y|+|PQ|的最小值为________.
变式3-2.已知点是抛物线上的动点,点在轴上的射影是点,点的坐标是,则的最小值为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
变式3-3.定长为6的线段AB两个端点在抛物线上移动,记线段AB的中点为M,则M到y轴距离的最小值为( )
A. B. C.2 D.
变式3-4.过抛物线C:(p>0)的焦点F作直线l交抛物线C于A,B两点,且满足,则直线l的倾斜角为( )
A.45° B.60°和120° C.30°和150° D.45°和135°
考点四 直线与抛物线
例4-1.过点P(0,1)与抛物线y2=x有且只有一个交点的直线有( )
A.4条 B.3条
C.2条 D.1条
例4-2.已知直线l经过抛物线y2=6x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点.
(1)若直线l的倾斜角为60°,求|AB|的值;
(2)若|AB|=9,求线段AB的中点M到准线的距离.
变式4-1.已知直线及抛物线,则( )
A.直线与抛物线有一个公共点 B.直线与抛物线有两个公共点
C.直线与抛物线有一个或两个公共点 D.直线与抛物线可能没有公共点
变式4-2.设抛物线C:y2=4x,F为C的焦点,过F的直线l与C相交于A,B两点.
(1)设l的斜率为2,求|AB|的值;
(2)求证:·是一个定值.
变式4-3.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,Q在抛物线C上,且|QF|=.
(1)求抛物线C的方程及t的值;
(2)若过点M(0,t)的直线l与抛物线C相交于A,B两点,N为AB的中点,O是坐标原点,且,求直线l的方程.
1.“直线与抛物线相切”是“直线与抛物线只有一个公共点”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
2.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|=( )
A.6 B.7 C.8 D.9
3.直线l过抛物线y2=-2px(p>0)的焦点,且与该抛物线交于A,B两点,若线段AB的长是8,AB的中点到y轴的距离是2,则此抛物线的方程是( )
A.y2=-12x B.y2=-8x
C.y2=-6x D.y2=-4x
4.等腰直角三角形AOB内接于抛物线y2=2px(p>0),O为抛物线的顶点,OA⊥OB,则△AOB的面积是( )
A.8p2 B.4p2 C.2p2 D.p2
5.(多选题)与直线仅有一个公共点的曲线是( )
A. B.
C. D.
6.已知O为坐标原点,F为抛物线y2=4x的焦点,A是抛物线上一点,若·=-4,则点A的坐标是____________.
7.设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F为抛物线的焦点,若B(3,2),则|PB|+|PF|的最小值为_________.
8.已知动点到点的距离,与点到直线的距离相等.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)若过点且斜率为的直线与动点的轨迹交于,两点,求线段的长度.
9.已知抛物线E:x2=2py(p>0)的焦点为F,点P在抛物线E上,点P的横坐标为2,且|PF|=2,A,B是抛物线E上异于O的两点.
(1)求抛物线E的标准方程;
(2)若直线OA,OB的斜率之积为﹣,求证:直线AB恒过定点.
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