内容正文:
3.3 抛物线
3.3.1 抛物线及其标准方程
(第1课时)
素养目标
1.掌握抛物线的定义及焦点、准线的概念.(数学抽象)2.会求抛物线的标准方程,并能应用它解决有关问题.(数学运算、数学建模)
课前自学
3
要点1 抛物线的定义
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____________的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的______________,直线l叫做抛物线的______________.
相等
焦点
准线
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要点2 抛物线的标准方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
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x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
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(1)抛物线定义的关注点:
“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点),一定直线l(即准线),一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1).
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1.抛物线的定义中,若点F在直线l上,那么点的轨迹是什么?
答:点的轨迹是过点F且垂直于直线l的直线.
2.二次函数的图象也是抛物线,与本节所学抛物线相同吗?
答:不完全相同.当抛物线的开口向上或向下时可以看作是二次函数的图象,当抛物线的开口向左或向右时不能看作二次函数的图象.
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3.抛物线标准方程中参数p的几何意义是什么?
答:在抛物线的方程中只有一个参数p,它的几何意义是焦点到准线的距离,因此p>0,p越大,抛物线开口越开阔,反之越扁狭.
4.已知抛物线的标准方程,怎样确定抛物线的焦点位置和开口方向?
答:一次项变量为x(或y),则焦点在x轴(或y轴)上;若系数为正,则焦点在正半轴上;若系数为负,则焦点在负半轴上.焦点确定,开口方向也随之确定.
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课时学案
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例 1 分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.
(1)准线方程为2y+4=0;
题型一 求抛物线的标准方程
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12
(2)过点(3,-4).
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探究1
利用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
(1)先确定焦点所在坐标轴.
(2)设出抛物线标准方程的形式.
(3)由条件求得参数p的值,从而确定抛物线的标准方程.
提醒:当抛物线的类型没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论情况的个数.
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思考题1 (1)顶点在原点,焦点在直线x+3y+15=0上的抛物线的标准方程是____________________________.
x2=-20y或y2=-60x
【解析】 令x=0,得y=-5;令y=0,得x=-15.∴抛物线的焦点为(0,-5)或(-15,0).∴所求抛物线的标准方程为x2=-20y或y2=-60x.
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(2)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5的抛物线的标准方程为_____________________________.
x2=10y和x2=-10y
【解析】 设抛物线方程为x2=2my(m≠0),由焦点到准线的距离为5,知|m|=5,m=±5,所以满足条件的抛物线有两条,它们的标准方程分别为x2=10y和x2=-10y.
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例 2 (1)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=________,准线方程为________.
题型二 抛物线的焦点和准线
2
x=-1
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17
(2)已知抛物线的方程为y2=ax(a≠0),求它的焦点坐标和准线方程.
【思路分析】 由题设参数a≠0,有两种情况a>0或a<0,需分别求解.
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探究2
求抛物线的焦点和准线的方法
将抛物线的方程化为标准方程的形式,确定开口方向,求出参数p的值,然后再求得焦点坐标和准线方程.
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(0,-2)
y=2
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例 3 已知抛物线的顶点在原点,焦点在x轴上,抛物线上的点M(-3,m)到焦点的距离等于5,求抛物线的方程和m的值.
题型三 抛物线定义的应用
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21
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探究3
抛物线定义的应用
实现距离转化.根据抛物线的定义,抛物线上任意一点到焦点的距离等于它到准线的距离,因此,由抛物线定义可以实现点点距与点线距的相互转化,从而简化某些问题.
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思考题3 若F是抛物线y2=2x的焦点,A,B是该抛物线上的两点,
|AF|+|BF|=6,则线段AB的中点到y轴的距离为________.
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课后巩固
25
√
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√
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3.下列四个抛物线中,开口向下且焦点到准线的距离为5的是( )
A.y2=-10x B.x2=-10y
C.y2=-5x D.x2=-5y
√
解析 四个抛物线中,只有抛物线x2=-10y与x2=-5y的开口向下,又p=5,所以x2=-10y符合题意.故选B.
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4.若抛物线y2=2px(p>0)上横坐标为6的点到焦点的距离为8,则焦点到准线的距离为( )
A.1 B.2
C.4 D.6
√
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y2=20x
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请做:课时作业(三十七)
图形
标准方程
焦点坐标
准线方程
______________
______________
______________
______________
Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(-p,2),0))
______________
Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,2),0))
x=-eq \f(p,2)
x=eq \f(p,2)
y=eq \f(p,2)
______________
______________
______________
______________
______________
______________
Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(p,2)))
y=-eq \f(p,2)
Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(-p,2)))
(2)用坐标表示的焦半径公式:
由教材中抛物线的定义可得抛物线的焦半径公式如下:
若点M(x0,y0)是抛物线y2=2px(p>0)上一点,抛物线的焦点为F,准线为l,则线段MF叫做抛物线的焦半径.如图所示,过点M作l的垂线段MH,由抛物线的定义可知|MF|=|MH|=x0+eq \f(p,2).
同理可得:若点M(x0,y0)在抛物线y2=-2px(p>0)上,则|MF|=eq \f(p,2)-x0.
若点M(x0,y0)在抛物线x2=2py(p>0)上,则|MF|=y0+eq \f(p,2).
若点M(x0,y0)在抛物线x2=-2py(p>0)上,则|MF|=eq \f(p,2)-y0.
【思路分析】 eq \x(确定抛物线焦点的位置)→eq \x(设出标准方程)→eq \x(确定参数)→eq \x(写出方程)
【解析】 (1)准线方程为2y+4=0,即y=-2,故抛物线焦点在y轴的正半轴上,设其方程为x2=2py(p>0).又eq \f(p,2)=2,∴2p=8,故所求抛物线的标准方程为x2=8y.
【解析】 (2)∵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)的坐标分别代入y2=2px和x2=-2p1y中,得(-4)2=2p·3,32=-2p1·(-4),即2p=eq \f(16,3),2p1=eq \f(9,4).∴所求抛物线的标准方程为y2=eq \f(16,3)x或x2=-eq \f(9,4)y.
【解析】 因为抛物线的焦点坐标为(1,0),所以eq \f(p,2)=1,p=2,准线方程为x=-eq \f(p,2)=-1.
【解析】 当a>0时,∵2p=a,∴p=eq \f(a,2).
∴焦点坐标为Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,4),0)),准线方程为x=-eq \f(a,4).
当a<0时,y2=-(-a)x,
∵2p=-a,∴p=-eq \f(a,2).
∴焦点坐标为Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,4),0)),准线方程为x=-eq \f(a,4).
综上所述,抛物线的焦点坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,4),0)),准线方程为x=-eq \f(a,4).
【解析】 将y=-eq \f(1,8)x2化为标准方程为x2=-8y,由此可知焦点坐标是(0,-2),准线方程为y=2.
思考题2 抛物线y=-eq \f(1,8)x2的焦点坐标是________,准线方程是________.
【解析】 方法一:根据已知条件,应设抛物线方程为y2=-2px(p>0),则焦点为Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(p,2),0)).
∵点M(-3,m)在抛物线上,且|MF|=5,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m2=6p,,\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-3+\f(p,2)))\s\up18(2)+m2)=5,))
解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(p=4,,m=2\r(6)))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(p=4,,m=-2\r(6).))
∴抛物线的方程为y2=-8x,m的值为±2eq \r(6).
方法二:由已知条件,设抛物线的方程为y2=-2px(p>0),则准线方程为x=eq \f(p,2).
∵M(-3,m)是抛物线上的点,根据抛物线定义,M点到焦点的距离等于M点到准线的距离,所以|-3|+eq \f(p,2)=5,∴p=4.
∴所求的抛物线的方程为y2=-8x.
又点M(-3,m)在抛物线上,
故m2=(-8)×(-3)=24.
∴m=±2eq \r(6).
eq \f(5,2)
【解析】 设A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线的定义,可得|AF|+|BF|=eq \f(p,2)+x1+eq \f(p,2)+x2=x1+x2+p=6.∵p=1,∴x1+x2=5,∴线段AB的中点的横坐标为eq \f(x1+x2,2)=eq \f(5,2).∴线段AB的中点到y轴的距离为eq \f(5,2).
1.抛物线x=-2y2的准线方程是( )
A.y=eq \f(1,2)
B.y=eq \f(1,8)
C.x=eq \f(1,4)
D.x=eq \f(1,8)
解析 由抛物线y=2px2过点(1,4),可得p=2,∴抛物线的标准方程为x2=eq \f(1,4)y,则焦点坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,16))).
2.已知抛物线y=2px2过点(1,4),则该抛物线的焦点坐标为( )
A.(1,0)
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,16),0))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,16)))
D.(0,1)
解析 设M为抛物线上任意一点,xM=6,F为焦点,连接MF,则|MF|=xM+eq \f(p,2),∴8=6+eq \f(p,2),∴p=4,则焦点到准线的距离为4.
解析 抛物线y2=4mx(m>0)的焦点为F(m,0),双曲线eq \f(x2,16)-eq \f(y2,9)=1的渐近线方程为3x±4y=0,则F(m,0)到渐近线的距离为eq \f(|3m|,\r(32+42))=eq \f(3m,5)=3⇒m=5,所以抛物线的方程为y2=20x.
5.抛物线y2=4mx(m>0)的焦点到双曲线eq \f(x2,16)-eq \f(y2,9)=1的一条渐近线的距离为3,则此抛物线的方程为________________.
$