内容正文:
第03讲 抛物线的中点弦问题
目 录
思维导图 2
高考分析 2
学习目标 2
知识要点 2
解题策略 4
题型归纳 4
题型01:求弦所在直线方程 4
题型02:求直线斜率 9
题型03:求与弦中点有关的轨迹方程 12
题型:04:求中点坐标问题 14
题型:05:求参数问题 16
题型06:中点弦的弦长 18
题型07: 与中点弦有关的面积问题 23
题型08:曲线上两点关于直线对称问题 24
一. 高考地位
1. 属于圆锥曲线高频基础考点,常出现在选择填空、解答题第一问,是解决中点弦、斜率、弦中点轨迹、存在性问题的核心通法。
2.全国卷、新高考卷几乎每年都会间接或直接考查:
① 已知中点求直线斜率/方程
② 已知直线求中点坐标
③ 中点存在性、轨迹方程、定点定值综合
3. 难度:中档偏易,计算量小、套路极强,是必须拿满分的题型。
二. 命题特点
1. 抛物线标准方程
2. 常与韦达定理、判别式、直线与抛物线位置关系结合考查。
3. 易错点:忽略判别式检验、斜率不存在、点差法适用条件(直线与抛物线有两个交点)。
1. 掌握抛物线点差法核心公式推导,不用死记硬背,能快速写出斜率与中点的关系。
2. 熟练用点差法解决4类基础题:
①已知弦中点,求直线斜率/方程
②已知直线,求弦中点坐标
③求中点轨迹方程
④判断中点是否存在
3. 区分椭圆/双曲线/抛物线点差法异同,避免公式混淆。
4. 养成最后检验判别式的规范,规避丢分陷阱。
知识点一:点差法
利用中点弦求解圆锥曲线问题的核心思路是通过 “点差法” 或 “韦达定理法” 建立中点坐标与直线斜率的关系,进而推导所需结论。无论何种中点弦问题(求直线方程、轨迹、存在性等),均遵循 “设点→代入→作差 / 联立→推导关系→验证” 的基本流程,关键是建立中点坐标与弦所在直线斜率的联系。
知识点二:圆锥曲线点差法
其本质是利用圆锥曲线的对称性和方程的整体性:设弦的两端点在曲线上,代入方程后作差,可通过平方差公式分解出含中点坐标和直线斜率的表达式,直接搭建二者的桥梁。
椭 圆:设圆锥曲线与直线AB交于,弦AB中点为。
则。将A,B两点代入得:,
两式作差得:
所以得:,即
双曲线:设圆锥曲线与直线AB交于,弦AB中点为。
则。将A,B两点代入得:,
两式作差得:
所以得:,即
抛物线:设圆锥曲线与直线AB交于,弦AB中点为。
则。将A,B两点代入得:,
两式作差得:
所以:
知识点三:弦中点性质
椭 圆:则弦的斜率之积为定值,即:
双曲线:则弦的斜率之积为定值,即:
抛物线:则弦的斜率之积为定值,即:
知识点四:弦中点坐标或斜率求离心率
椭 圆:已知中点坐标和所在弦的斜率求离心率:则
双曲线:已知中点坐标和所在弦的斜率求离心率:则
知识点五:弦长公式
设直线,则A,B两点间距离为:
;
;
特殊情况(焦点弦):
椭 圆:;其中为直线的倾斜角。
双曲线:;其中为直线的倾斜角。
抛物线:;其中为直线的倾斜角。
注意:以上情况为焦点在x轴情况,若焦点在y轴,则与互换
通用解题步骤
步骤 1:明确已知条件与目标
确定圆锥曲线类型(椭圆、双曲线、抛物线)及其标准方程;明确中点坐标(或中点满足的条件)、待求量(直线方程、轨迹方程、参数范围等)。
步骤 2:设点与表示中点
设弦的两个端点为;
根据中点坐标公式,得到:
步骤 3:代入曲线方程并作差(点差法核心)
代入方程:将两点坐标代入圆锥曲线方程,进行作差化简。
步骤 4:结合条件求解目标
求直线方程:已知中点,用点斜式写出直线方程(斜率由步骤 3 得);
求中点轨迹:设中点为,用斜率关系(如直线过定点、斜率满足某条件)消去参数,得到轨迹方程;
存在性判断:求出直线方程后,联立曲线方程,通过判别式验证是否有实根。
步骤 5:验证特殊情况与范围
检查直线斜率不存在的情况(如垂直轴的直线是否符合条件);
限制轨迹范围:确保中点对应的弦与曲线有两个交点(利用判别式或曲线范围)。
题型01:求弦所在直线方程
【典型例题1】设斜率为的直线与抛物线交于,两点,若为线段的中点,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】设,,则,由作差得,
得,所以直线方程为,即.
故选:C
【典型例题2】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:.
【变式训练1-1】已知抛物线C:x2=2py(p>0)的准线为y=﹣2,点P,Q在抛物线C上,且线段PQ的中点为(﹣2,4),则直线PQ的方程为( )
A.x+2y﹣6=0 B.x+3y﹣10=0 C.2x+y=0 D.2x+3y﹣8=0
【考点】抛物线的中点弦.版权所有
【分析】根据抛物线的几何性质,求得抛物线的方程为=8y,再利用点差法,即可求解.
【解答】解:由抛物线C:=2py的准线为y=﹣2,
可得,
可得p=4,
所以=8y,
设P(,),Q(,),
可得,且+=﹣4,
两式相减,可得,
可得,
所以直线PQ的方程为,
即x+2y﹣6=0.
故选:A.
【点评】本题考查了抛物线的几何性质,重点考查了直线与抛物线的位置关系,属中档题.
【变式训练1-2】已知动点P到定点的距离比它到直线的距离大1,直线与动点的轨迹交于A, B两点,且线段AB的中点为,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由题意确定P点的轨迹求出其方程,利用点差法求出直线AB的斜率,即可求得答案.
【详解】由题意动点P到定点的距离比它到直线的距离大1,
则动点P到定点的距离与它到直线的距离相等,
故动点P的轨迹为以F为焦点的抛物线,其方程为,
设,则,
则,则,
由于线段AB的中点为且在抛物线含焦点的一侧区域内,则直线AB的斜率存在,,
故,
故直线的方程为,即,
故选:D
【变式训练1-3】已知抛物线,过点的直线l与C相交于A,B两点,且M为弦的中点,则直线l的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设出直线l的方程,与抛物线方程联立,结合中点坐标求出直线l的方程.
【详解】显然直线l不垂直于,设直线l的方程为,
由消去得,,由弦的中点为,
得,此时方程有两个不等实根,
所以直线的方程为,即.
故选:D
【变式训练1-4】已知抛物线上的点到其准线的距离为,直线交抛物线于,两点,且的中点为,则到直线的距离为( )
A.或 B.或
C.或 D.或
【答案】B
【详解】根据题意设A,由点差得到
故直线l可以写成
点到其准线的距离为,可得到M的横坐标为4,将点代入抛物线可得到纵坐标为4或-4,
由点到直线的距离公式得到,M点到直线的距离为或.
故答案为B.
【变式训练1-5】已知抛物线的顶点为坐标原点,准线为,直线与抛物线交于两点,若线段的中点为,则直线的方程为 .
【答案】
【解析】因为抛物线的顶点为坐标原点,准线为,所以易得抛物线的方程为,
设,因为线段的中点为,
故,则,由,
两式相减得,所以,
故直线的方程为,即.
【变式训练1-6】已知A,B是抛物线上的两点,线段AB的中点为,则直线AB的方程为 .
【答案】
【解析】依题意,设,
若,则直线,
由抛物线的对称性可知,线段AB的中点为,显然不符合题意,故,
因为A,B是抛物线上的两点,
所以,两式相减得,,整理得,
因为线段AB的中点为,
所以,即,
又,所以,
所以直线AB的方程为,即.
【变式训练1-7】已知抛物线的焦点为,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知直线交抛物线于两点,且点为线段的中点,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用抛物线定义可求得,即可求出抛物线的方程;
(2)由弦中点坐标为并利用点差法即可求得直线的斜率为,便可得直线方程.
【详解】(1)点在抛物线上,
由抛物线定义可得,解得,
故抛物线的标准方程为.
(2)设,如下图所示:
则,两式相减可得,
即,
又线段的中点为,可得;
则,故直线的斜率为4,
所以直线的方程为,
即直线的方程为.
【变式训练1-8】已知抛物线的焦点为是抛物线上的点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知直线交抛物线于两点,且的中点为,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据抛物线的定义求解;
(2)设点代入抛物线方程,然后利用点差法求解直线的斜率,然后根据点斜式即可解得直线的方程;
【详解】(1)因为,
所以,
故抛物线的方程为.
(2)
易知直线的斜率存在,设直线的斜率为,
则
两式相减得,整理得.
因为的中点为,所以,
所以直线的方程为,即.
【变式训练1-9】已知抛物线的焦点为,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知直线交抛物线于两点,且点为线段的中点,求直线的方程.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)点在抛物线上,
由抛物线定义可得,解得,
故抛物线的标准方程为.
(2)设,如下图所示:
则,两式相减可得,
即,
又线段的中点为,可得;
则,故直线的斜率为4,
所以直线的方程为,
即直线的方程为.
题型02:求直线斜率
【典型例题1】已知直线交抛物线于两点,且的中点为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设出直线的斜率为,点两点的坐标,代入抛物线方程,作差,可得,又的中点为,即求出.
【详解】易知直线的斜率存在,设直线的斜率为,
则两式相减得,整理得,
因为的中点为,则,
所以,即直线的斜率为.
故选:D.
【典型例题2】已知为抛物线上的两点,且线段AB中点的纵坐标为2,则直线AB的斜率为 .
【答案】/0.5
【分析】设出点的坐标并代入抛物线的方程,即可求出直线AB的斜率.
【详解】由题意,
为抛物线上的两点,且线段AB中点的纵坐标为2,
设,线段AB中点为,
∴,,
∴即
∴直线AB的斜率为:
故答案为:
【变式训练2-1】已知直线l交抛物线于M,N两点,且MN的中点为,则直线l的斜率为( )
A. B. C.3 D.
【答案】C
【分析】易知直线l的斜率存在,设,则,两式相减即可得出直线的斜率的值.
【详解】易知直线l的斜率存在,设直线的斜率为k,,
则,两式相减得,整理得,
因为MN的中点为,则,
所以,即直线l的斜率为3.
【变式训练2-2】已知抛物线C:,过点的直线l与抛物线C交于A,B两点,若,则直线l的斜率是( )
A. B.4 C. D.
【答案】A
【解析】设,则作差得.
因为,所以P是线段AB的中点,所以,
则直线l的斜率.故选:A
【变式训练2-3】已知抛物线,过点的直线与相交于A,B两点,且为弦AB的中点,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】直线与相交于A,B两点,且点为弦AB的中点,利用点差法求解.
【详解】解:设,
因为直线与相交于A,B两点,所以,
由题意得,
故选:D
【变式训练2-4】已知直线与抛物线相交于、两点,点是抛物线的准线与以为直径的圆的公共点,则下列结论错误的是( )
A. B.
C.的面积为 D.
【答案】C
【分析】求出抛物线的准线方程,可求得的值,可判断A选项的正误;利用点差法可求得线段的中点坐标,根据勾股定理列等式可求得的值,可判断B选项的正误;利用抛物线的焦点弦长公式以及三角形的面积公式可判断CD选项的正误.
【详解】由题意知,抛物线的准线为,即,解得,故选项A正确;
因为,所以抛物线的方程为,其焦点为,
又直线,即,所以直线恒过抛物线的焦点,
设点、,因为、两点在抛物线上,
联立方程,两式相碱可得,,
设的中点为,则,
因为点在直线上,解得,
所以点是以为直径的圆的圆心,
由抛物线的定义知,圆的半径.
因为,所以,
解得,故选项B正确;
因为,所以,直线为,即,
由点到直线的距离公式可得,点到直线的距离为,
所以,故选项C错误,D正确.
故选:C.
【变式训练2-5】已知抛物线Γ:y2=2x,直线l与Γ交于A,B两点,M(2,1)为弦AB的中点,则直线l的斜率为 .
【解答】解:设点A(x1,y1),B(x2,y2),则,所以,
整理得2p,即(y1+y2)•kAB=2p,
由抛物线标准方程为y2=2x,以及M(2,1)为弦AB的中点知,2kAB=2,所以kAB=1.
故答案为:1.
【变式训练2-6】已知抛物线上两点A,B关于点对称,则直线AB的斜率为 .
【答案】2
【解析】设,代入抛物线,
得,则①,
因为两点A,B关于点对称,则,
所以由①得,
直线AB的斜率为2.
则直线AB:与代入抛物线联立,
得,,解得.
所以直线AB的斜率为2.
【变式训练2-7】已知是抛物线的焦点,是抛物线上一点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线交于两点,且线段的中点坐标为,求直线的斜率.
【答案】(1)
(2)2
【分析】(1)根据点在抛物线上及焦半径公式,列方程组求解即可;
(2)设出坐标,代入抛物线方程,结合弦中点,利用点差法即可求得直线的斜率.
【详解】(1)由题可知,,解得,故抛物线的方程为.
(2)设,则,两式相减得,
即.因为线段的中点坐标为,所以,则,
故直线的斜率为2.
题型03:求与弦中点有关的轨迹方程
【典型例题1】已知斜率为2的直线与曲线交于两点,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】利用点差法,即可求得,设直线的方程,与抛物线方程联立,运用韦达定理求解取值范围.
【详解】设,则,
两式相减得:,
即,
因为直线的斜率为2,所以,所以,
因为,所以.
设直线的方程为,由,
可得:,,解得:.
在直线上,则,,所以.
所以.
故选:C
【典型例题2】直线(是参数)与抛物线的相交弦是,则弦的中点轨迹方程是 .
【答案】
【解析】设,中点,则.
,过定点,.
又,(1),(2)
得:,
. 于是,即.
又弦中点轨迹在已知抛物线内,
联立
故弦的中点轨迹方程是
故直线的方程为,即.
【变式训练3-1】已知抛物线(),过其焦点且斜率为2的直线交抛物线于A,B两点,若线段AB的中点的纵坐标为1,则该抛物线的准线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设,进而根据题意,结合中点弦的斜率得,进而求解准线方程即可.
【详解】根据题意,设,所以①,②,
所以,①②得:,即,
因为直线AB的斜率为2,线段AB的中点的纵坐标为1,
所以,所以抛物线,准线方程为.
故选:B
【变式训练3-2】已知抛物线的焦点为F,平行于x轴的两条直线,分别交C于A,B两点,交C的准线l于P,Q两点.
(1)若F在线段上,R是的中点,与平行吗?
(2)若的面积是的2倍,求中点的轨迹方程.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)求出抛物线的焦点坐标、准线方程,设出直线的方程,并求出点的坐标,利用共线向量的坐标表示推理作答.
(2)根据给定条件,求出直线与x轴的交点坐标,设出的中点坐标,利用共线向量的坐标表示求解作答.
【详解】(1)抛物线的焦点,准线,如图,
设,,则,得,,,,,
则,由F在线段上,得,
于是,显然,整理得,
,,
因此,显然点不在直线上,
所以.
(2)如图,设直线AB与x轴相交于点,
由(1)知,的面积,的面积,
依题意,,即,而,解得或,
由于时,点与之一重合,有,矛盾,则点D的坐标为,
设的中点为,则,由,得,
即,又,于是,
所以所求的轨迹方程为.
题型:04:求中点坐标问题
【典型例题1】直线被抛物线截得的线段的中点坐标是( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】联立直线与抛物线方程,由韦达定理和中点坐标公式即可得解.
【详解】联立,则,
设直线与抛物线交点,
则,故,
所以线段的中点坐标是.
故选:B.
【变式训练4-1】若直线经过抛物线焦点,且与抛物线相交于两点,且,则的中点横坐标为 .
【答案】
【详解】记为焦点到准线的距离,
则,,
分别过点作准线的垂线,垂足分别为,
直线经过抛物线焦点,且与抛物线相交于两点,
根据抛物线的定义得到,
设,
,
,
,
,,,,
的中点横坐标为,
故答案为:.
【变式训练4-2】已知抛物线C:()上一点()与焦点的距离为2.
(1)求p和m;
(2)若在抛物线C上存在点A,B,使得,设的中点为D,且D到抛物线C的准线的距离为,求点D的坐标.
【答案】(1),
(2)或.
【分析】(1)根据抛物线的性质,求出,然后将代入抛物线的方程即可求出m;
(2)根据D到抛物线C的准线的距离求出D的横坐标,将转为,从而得到,两者结合即可求出,即可求出点D的坐标.
【详解】(1)设抛物线C的焦点为F,根据题意可知,解得.
故抛物线C:.
因为M在抛物线C上,所以.又因为,所以.
(2)设,,,直线的斜率为,直线的斜率为.
易知,一定存在,则,.
由,得,即,化简得,即
因为D到抛物线C的准线的距离,所以,
则,即,.
,即,
解得或,则或.
故点D的坐标为或.
题型:05:求参数问题
【典型例题1】过抛物线的焦点F,且倾斜角为的直线与抛物线交于A,B两点,若弦的垂直平分线经过点,则p等于( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】写出弦所在直线方程为,可设,,,,直线的方程和抛物线方程联立消去可得到关于的一元二次方程,由韦达定理即可求出弦的中点坐标为,而弦的垂直平分线方程可写出为,弦中点坐标带入该方程便可求出的值.
【详解】抛物线的焦点坐标是,直线方程为:,
设,联立,则,
所以,,
故中点坐标为,由两直线互相垂直有,得.
故选:C.
【典型例题2】斜率为1的直线与双曲线交于A,B两点,若线段AB的中点为(3,1),则a=( )
A. B. C. D.
【考点】抛物线的中点弦.版权所有
【分析】先求出直线AB的方程,再与双曲线联立,并结合韦达定理,以及中点坐标公式,即可求解.
【解答】解:由题意可知,直线AB的方程为y﹣1=x﹣3,即x=y+2,
联立,化简整理可得,y2(1﹣a2)+4y+4﹣a2=0,
若线段AB的中点为(3,1),
则,解得(负值舍去).
故选:B.
【点评】本题主要考查抛物线的中点弦,属于基础题.
【变式训练5-1】已知抛物线与直线交于,两点,且线段中点的横坐标为,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用点差法列方程可得解.
【详解】设,,则,
整理得,
因为线段中点的横坐标为,
所以线段中点的纵坐标为,则,
从而可得,
故选:D.
【变式训练5-2】已知抛物线,直线与抛物线相交于两点,且的中点为,则 .
【答案】
【详解】根据题意,点在直线上,所以,解得.
设点,
则,两式作差得,
整理得,
又,且,解得.
故答案为:.
【变式训练5-3】已知抛物线,直线与抛物线相交于,且的中点为,则 .
【答案】
【详解】又中点在直线上,
所以,即,故直线的方程为
设,联立方程得,
所以,,
因为的中点为,
所以,解得,满足判别式,
故.
故答案为:
【变式训练5-4】过抛物线的焦点的直线与抛物线C相交于A,B两点,若线段中点的坐标为,则( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】A
【分析】利用点差法及中点与焦点坐标分别表示直线的斜率,可建立关于的方程,求解可得.
【详解】设,,则,
两式作差得,,
当时,则中点坐标为焦点,不满足题意;
当时,得.
设线段中点,因为坐标,且过焦点,
所以,
则的斜率,
解得.
故选:A.
题型06:中点弦的弦长
【典型例题1】过抛物线的焦点作直线,交抛物线于,两点.若线段中点的横坐标为6,则等于( )
A.20 B.16 C.12 D.8
【答案】B
【详解】由题设,抛物线的焦点为,可设,
联立,可得,则,
所以,,则,得,
所以.
故选:B
【典型例题2】已知抛物线与过焦点的一条直线相交于A,B两点,若弦的中点M的横坐标为,则弦的长
【答案】
【解析】由题意抛物线焦点,且直线斜率不为0,设,
联立抛物线得,,故,,
所以,即,
则.
【变式训练6-1】已知斜率为的直线过抛物线的焦点,且与抛物线交于两点,抛物线的准线上一点满足,则( )
A. B.
C.5 D.6
【答案】C
【分析】先求出抛物线的方程,得到焦点坐标.设直线:,用点差法表示出的中点为,利用半径相等得到:,解出k,即可求出.
【详解】由题意知,抛物线的准线为,即,得,
所以抛物线的方程为,其焦点为.
因为直线过抛物线的焦点,
所以直线的方程为.
因为,
所以在以为直径的圆上.
设点,,联立方程组,
两式相减可得,
设的中点为,则.
因为点在直线l上,
所以,所以点是以为直径的圆的圆心.
由抛物线的定义知,圆的半径,
因为,
所以,解得,
所以弦长.
故选:C.
【变式训练6-2】已知抛物线上的点到其准线的距离为,直线交抛物线于,两点,且的中点为,则到直线的距离为( )
A.或 B.或
C.或 D.或
【答案】B
【详解】根据题意设A,由点差得到
故直线l可以写成
点到其准线的距离为,可得到M的横坐标为4,将点代入抛物线可得到纵坐标为4或-4,
由点到直线的距离公式得到,M点到直线的距离为或.
故答案为B.
【变式训练6-3】过抛物线的焦点的直线与该抛物线交于两点,若线段的中点的纵坐标为1,则( )
A.12 B. C. D.
【答案】C
【详解】设,则,则.
因为线段的中点的纵坐标为1,所以,则.
又直线过的焦点,所以直线的方程为,
则线段的中点的横坐标为,则,故.
故选:C
【变式训练6-4】已知直线与抛物线相交于、两点,点是抛物线的准线与以为直径的圆的公共点,则下列结论错误的是( )
A. B.
C.的面积为 D.
【答案】C
【分析】求出抛物线的准线方程,可求得的值,可判断A选项的正误;利用点差法可求得线段的中点坐标,根据勾股定理列等式可求得的值,可判断B选项的正误;利用抛物线的焦点弦长公式以及三角形的面积公式可判断CD选项的正误.
【详解】由题意知,抛物线的准线为,即,解得,故选项A正确;
因为,所以抛物线的方程为,其焦点为,
又直线,即,所以直线恒过抛物线的焦点,
设点、,因为、两点在抛物线上,
联立方程,两式相碱可得,,
设的中点为,则,
因为点在直线上,解得,
所以点是以为直径的圆的圆心,
由抛物线的定义知,圆的半径.
因为,所以,
解得,故选项B正确;
因为,所以,直线为,即,
由点到直线的距离公式可得,点到直线的距离为,
所以,故选项C错误,D正确.
故选:C.
【变式训练6-5】设经过点的直线与抛物线相交于,两点,若线段中点的横坐标为,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据直线与抛物线的位置关系以及韦达定理、弦长公式求解即可.
【详解】因为经过点的直线与抛物线相交于,两点,
所以该直线的斜率不等于0,所以可假设直线方程为,
设,
联立,整理得,
所以
所以,
因为线段中点的横坐标为,
所以,所以,
所以,
故选:B.
【变式训练6-6】已知抛物线,直线与抛物线交于两点,满足,设线段的中点为,则到轴的最小距离为 .
【答案】
【详解】由抛物线,得焦点为,准线方程为,
设,
因为线段的中点为,所以,且到轴的距离为,
由抛物线定义及三角形三边关系定理,可知,
当且仅当三点共线时等号成立,
则,即到轴的最小距离为.
故答案为:.
【变式训练6-7】若A,B是抛物线上不同的两点,线段AB的垂直平分线交x轴于点,则的最大值为 .
【答案】6
【分析】设,,AB中点,利用点差法得到直线AB的斜率,再利用中垂线求得,然后利用抛物线的定义,由求解.
【详解】解:设,,AB中点,
设斜率为k,则,
相减得:,
∵,即,
设抛物线的焦点为F,,
∴,当且仅当A,B,F三点共线时等号成立,
此时满足在抛物线内部,
∴的最大值为6,
故答案为:6.
题型07:与中点弦有关的面积问题
【典型例题】已知拋物线的焦点为,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点的直线与抛物线交于两点,且点是线段的中点,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)将点P到焦点的距离转化为到准线的距离,求出p,得抛物线方程;
(2)利用点差法,求出直线AB的方程,与抛物线联立,求出三角形的面积.
【详解】(1)由定义知,解得,
所以抛物线的方程为.
(2)设,,
因为是线段的中点,所以,
,则,
所以直线AB的斜率,
所以直线的方程为,设直线与轴交于点,则,
联立,得,所以,,
所以,.
【变式训练】已知直线与抛物线C:交于M,N两点,,O为坐标原点.
(1)求p;
(2)过点作直线l交抛物线于A,B两点,且点P是线段AB的中点,求三角形OAB的面积.
【答案】(1)
(2).
【分析】(1)联立直线和抛物线方程,得到两根之和,两根之积,由弦长公式得到方程,求出答案;
(2)设,,点差法得到直线的斜率,从而得到直线的方程,由焦点弦弦长公式得到,结合点到直线距离,得到三角形面积.
【详解】(1)设,,联立直线与抛物线得:,
消去x得到,∴,,
∴.
解得或-3(舍去).∴.
(2)设,,
∵A,B在抛物线C上,∴,,
两式作差得.
∵AB中点坐标为,∴,,
∴,
∴,
∴l:,整理得l:.
故l过的焦点,弦长.
又O到l的距离为.
∴.
题型08:曲线上两点关于直线对称问题
【典型例题】若抛物线上存在不同的两点关于直线对称,求实数的取值范围.
【答案】
【解析】根据题意,当时,显然满足题意;当时,可设抛物线上关于直线对称的两点分别为,的中点为,利用点差法得到中点的纵坐标,代入直线得到的横坐标,再结合在抛物线内,即得解.
【详解】解:当时,直线,存在点关于它对称,显然满足题意;
当时,设抛物线上关于直线对称的两点分别为
,且的中点为,则,
而,,
所以,则①-②得:,
,
,
中点在直线上,
,于是,
中点在抛物线区域内,
,即,解得:,
综上可知,所求实数的取值范围是.
【点睛】关键点点睛:本题考查直线和抛物线的位置关系中的弦中点问题,以及点差法的应用,解题的关键在于利用点差法求直线的斜率,考查学生转化和分类讨论思想,以及数学运算的能力.
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第03讲 抛物线的中点弦问题
目 录
思维导图 2
高考分析 2
学习目标 2
知识要点 3
解题策略 4
题型归纳 5
题型01:求弦所在直线方程 5
题型02:求直线斜率 7
题型03:求与弦中点有关的轨迹方程 8
题型:04:求中点坐标问题 9
题型:05:求参数问题 10
题型06:中点弦的弦长 11
题型07: 与中点弦有关的面积问题 12
题型08:曲线上两点关于直线对称问题 13
一. 高考地位
1. 属于圆锥曲线高频基础考点,常出现在选择填空、解答题第一问,是解决中点弦、斜率、弦中点轨迹、存在性问题的核心通法。
2.全国卷、新高考卷几乎每年都会间接或直接考查:
① 已知中点求直线斜率/方程
② 已知直线求中点坐标
③ 中点存在性、轨迹方程、定点定值综合
3. 难度:中档偏易,计算量小、套路极强,是必须拿满分的题型。
二. 命题特点
1. 抛物线标准方程
2. 常与韦达定理、判别式、直线与抛物线位置关系结合考查。
3. 易错点:忽略判别式检验、斜率不存在、点差法适用条件(直线与抛物线有两个交点)。
1. 掌握抛物线点差法核心公式推导,不用死记硬背,能快速写出斜率与中点的关系。
2. 熟练用点差法解决4类基础题:
①已知弦中点,求直线斜率/方程
②已知直线,求弦中点坐标
③求中点轨迹方程
④判断中点是否存在
3. 区分椭圆/双曲线/抛物线点差法异同,避免公式混淆。
4. 养成最后检验判别式的规范,规避丢分陷阱。
知识点一:点差法
利用中点弦求解圆锥曲线问题的核心思路是通过 “点差法” 或 “韦达定理法” 建立中点坐标与直线斜率的关系,进而推导所需结论。无论何种中点弦问题(求直线方程、轨迹、存在性等),均遵循 “设点→代入→作差 / 联立→推导关系→验证” 的基本流程,关键是建立中点坐标与弦所在直线斜率的联系。
知识点二:圆锥曲线点差法
其本质是利用圆锥曲线的对称性和方程的整体性:设弦的两端点在曲线上,代入方程后作差,可通过平方差公式分解出含中点坐标和直线斜率的表达式,直接搭建二者的桥梁。
椭 圆:设圆锥曲线与直线AB交于,弦AB中点为。
则。将A,B两点代入得:,
两式作差得:
所以得:,即
双曲线:设圆锥曲线与直线AB交于,弦AB中点为。
则。将A,B两点代入得:,
两式作差得:
所以得:,即
抛物线:设圆锥曲线与直线AB交于,弦AB中点为。
则。将A,B两点代入得:,
两式作差得:
所以:
知识点三:弦中点性质
椭 圆:则弦的斜率之积为定值,即:
双曲线:则弦的斜率之积为定值,即:
抛物线:则弦的斜率之积为定值,即:
知识点四:弦中点坐标或斜率求离心率
椭 圆:已知中点坐标和所在弦的斜率求离心率:则
双曲线:已知中点坐标和所在弦的斜率求离心率:则
知识点五:弦长公式
设直线,则A,B两点间距离为:
;
;
特殊情况(焦点弦):
椭 圆:;其中为直线的倾斜角。
双曲线:;其中为直线的倾斜角。
抛物线:;其中为直线的倾斜角。
注意:以上情况为焦点在x轴情况,若焦点在y轴,则与互换
通用解题步骤
步骤 1:明确已知条件与目标
确定圆锥曲线类型(椭圆、双曲线、抛物线)及其标准方程;明确中点坐标(或中点满足的条件)、待求量(直线方程、轨迹方程、参数范围等)。
步骤 2:设点与表示中点
设弦的两个端点为;
根据中点坐标公式,得到:
步骤 3:代入曲线方程并作差(点差法核心)
代入方程:将两点坐标代入圆锥曲线方程,进行作差化简。
步骤 4:结合条件求解目标
求直线方程:已知中点,用点斜式写出直线方程(斜率由步骤 3 得);
求中点轨迹:设中点为,用斜率关系(如直线过定点、斜率满足某条件)消去参数,得到轨迹方程;
存在性判断:求出直线方程后,联立曲线方程,通过判别式验证是否有实根。
步骤 5:验证特殊情况与范围
检查直线斜率不存在的情况(如垂直轴的直线是否符合条件);
限制轨迹范围:确保中点对应的弦与曲线有两个交点(利用判别式或曲线范围)。
题型01:求弦所在直线方程
【典型例题1】设斜率为的直线与抛物线交于,两点,若为线段的中点,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】设,,则,由作差得,
得,所以直线方程为,即.
故选:C
【典型例题2】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:.
【变式训练1-1】已知抛物线C:x2=2py(p>0)的准线为y=﹣2,点P,Q在抛物线C上,且线段PQ的中点为(﹣2,4),则直线PQ的方程为( )
A.x+2y﹣6=0 B.x+3y﹣10=0 C.2x+y=0 D.2x+3y﹣8=0
【变式训练1-2】已知动点P到定点的距离比它到直线的距离大1,直线与动点的轨迹交于A, B两点,且线段AB的中点为,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【变式训练1-3】已知抛物线,过点的直线l与C相交于A,B两点,且M为弦的中点,则直线l的方程为( )
A. B.
C. D.
【变式训练1-4】已知抛物线上的点到其准线的距离为,直线交抛物线于,两点,且的中点为,则到直线的距离为( )
A.或 B.或
C.或 D.或
【变式训练1-5】已知抛物线的顶点为坐标原点,准线为,直线与抛物线交于两点,若线段的中点为,则直线的方程为 .
【变式训练1-6】已知A,B是抛物线上的两点,线段AB的中点为,则直线AB的方程为 .
【变式训练1-7】已知抛物线的焦点为,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知直线交抛物线于两点,且点为线段的中点,求直线的方程.
【变式训练1-8】已知抛物线的焦点为是抛物线上的点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知直线交抛物线于两点,且的中点为,求直线的方程.
【变式训练1-9】已知抛物线的焦点为,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知直线交抛物线于两点,且点为线段的中点,求直线的方程.
题型02:求直线斜率
【典型例题1】已知直线交抛物线于两点,且的中点为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设出直线的斜率为,点两点的坐标,代入抛物线方程,作差,可得,又的中点为,即求出.
【详解】易知直线的斜率存在,设直线的斜率为,
则两式相减得,整理得,
因为的中点为,则,
所以,即直线的斜率为.
故选:D.
【典型例题2】已知为抛物线上的两点,且线段AB中点的纵坐标为2,则直线AB的斜率为 .
【答案】/0.5
【分析】设出点的坐标并代入抛物线的方程,即可求出直线AB的斜率.
【详解】由题意,
为抛物线上的两点,且线段AB中点的纵坐标为2,
设,线段AB中点为,
∴,,
∴即
∴直线AB的斜率为:
故答案为:
【变式训练2-1】已知直线l交抛物线于M,N两点,且MN的中点为,则直线l的斜率为( )
A. B. C.3 D.
【变式训练2-2】已知抛物线C:,过点的直线l与抛物线C交于A,B两点,若,则直线l的斜率是( )
A. B.4 C. D.
【变式训练2-3】已知抛物线,过点的直线与相交于A,B两点,且为弦AB的中点,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【变式训练2-4】已知直线与抛物线相交于、两点,点是抛物线的准线与以为直径的圆的公共点,则下列结论错误的是( )
A. B.
C.的面积为 D.
【变式训练2-5】已知抛物线Γ:y2=2x,直线l与Γ交于A,B两点,M(2,1)为弦AB的中点,则直线l的斜率为 .
【变式训练2-6】已知抛物线上两点A,B关于点对称,则直线AB的斜率为 .
【变式训练2-7】已知是抛物线的焦点,是抛物线上一点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线交于两点,且线段的中点坐标为,求直线的斜率.
题型03:求与弦中点有关的轨迹方程
【典型例题1】已知斜率为2的直线与曲线交于两点,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】利用点差法,即可求得,设直线的方程,与抛物线方程联立,运用韦达定理求解取值范围.
【详解】设,则,
两式相减得:,
即,
因为直线的斜率为2,所以,所以,
因为,所以.
设直线的方程为,由,
可得:,,解得:.
在直线上,则,,所以.
所以.
故选:C
【典型例题2】直线(是参数)与抛物线的相交弦是,则弦的中点轨迹方程是 .
【答案】
【解析】设,中点,则.
,过定点,.
又,(1),(2)
得:,
. 于是,即.
又弦中点轨迹在已知抛物线内,
联立
故弦的中点轨迹方程是
故直线的方程为,即.
【变式训练3-1】已知抛物线(),过其焦点且斜率为2的直线交抛物线于A,B两点,若线段AB的中点的纵坐标为1,则该抛物线的准线方程为( )
A. B. C. D.
【变式训练3-2】已知抛物线的焦点为F,平行于x轴的两条直线,分别交C于A,B两点,交C的准线l于P,Q两点.
(1)若F在线段上,R是的中点,与平行吗?
(2)若的面积是的2倍,求中点的轨迹方程.
题型:04:求中点坐标问题
【典型例题1】直线被抛物线截得的线段的中点坐标是( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】联立直线与抛物线方程,由韦达定理和中点坐标公式即可得解.
【详解】联立,则,
设直线与抛物线交点,
则,故,
所以线段的中点坐标是.
故选:B.
【变式训练4-1】若直线经过抛物线焦点,且与抛物线相交于两点,且,则的中点横坐标为 .
【变式训练4-2】已知抛物线C:()上一点()与焦点的距离为2.
(1)求p和m;
(2)若在抛物线C上存在点A,B,使得,设的中点为D,且D到抛物线C的准线的距离为,求点D的坐标.
题型:05:求参数问题
【典型例题1】过抛物线的焦点F,且倾斜角为的直线与抛物线交于A,B两点,若弦的垂直平分线经过点,则p等于( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】写出弦所在直线方程为,可设,,,,直线的方程和抛物线方程联立消去可得到关于的一元二次方程,由韦达定理即可求出弦的中点坐标为,而弦的垂直平分线方程可写出为,弦中点坐标带入该方程便可求出的值.
【详解】抛物线的焦点坐标是,直线方程为:,
设,联立,则,
所以,,
故中点坐标为,由两直线互相垂直有,得.
故选:C.
【典型例题2】斜率为1的直线与双曲线交于A,B两点,若线段AB的中点为(3,1),则a=( )
A. B. C. D.
【考点】抛物线的中点弦.版权所有
【分析】先求出直线AB的方程,再与双曲线联立,并结合韦达定理,以及中点坐标公式,即可求解.
【解答】解:由题意可知,直线AB的方程为y﹣1=x﹣3,即x=y+2,
联立,化简整理可得,y2(1﹣a2)+4y+4﹣a2=0,
若线段AB的中点为(3,1),
则,解得(负值舍去).
故选:B.
【点评】本题主要考查抛物线的中点弦,属于基础题.
【变式训练5-1】已知抛物线与直线交于,两点,且线段中点的横坐标为,则( )
A. B. C. D.
【变式训练5-2】已知抛物线,直线与抛物线相交于两点,且的中点为,则 .
【变式训练5-3】已知抛物线,直线与抛物线相交于,且的中点为,则 .
【变式训练5-4】过抛物线的焦点的直线与抛物线C相交于A,B两点,若线段中点的坐标为,则( )
A.4 B.3 C.2 D.1
题型06:中点弦的弦长
【典型例题1】过抛物线的焦点作直线,交抛物线于,两点.若线段中点的横坐标为6,则等于( )
A.20 B.16 C.12 D.8
【答案】B
【详解】由题设,抛物线的焦点为,可设,
联立,可得,则,
所以,,则,得,
所以.
故选:B
【典型例题2】已知抛物线与过焦点的一条直线相交于A,B两点,若弦的中点M的横坐标为,则弦的长
【答案】
【解析】由题意抛物线焦点,且直线斜率不为0,设,
联立抛物线得,,故,,
所以,即,
则.
【变式训练6-1】已知斜率为的直线过抛物线的焦点,且与抛物线交于两点,抛物线的准线上一点满足,则( )
A. B.
C.5 D.6
【变式训练6-2】已知抛物线上的点到其准线的距离为,直线交抛物线于,两点,且的中点为,则到直线的距离为( )
A.或 B.或
C.或 D.或
【变式训练6-3】过抛物线的焦点的直线与该抛物线交于两点,若线段的中点的纵坐标为1,则( )
A.12 B. C. D.
【变式训练6-4】已知直线与抛物线相交于、两点,点是抛物线的准线与以为直径的圆的公共点,则下列结论错误的是( )
A. B.
C.的面积为 D.
【变式训练6-5】设经过点的直线与抛物线相交于,两点,若线段中点的横坐标为,则( )
A. B. C. D.
【变式训练6-6】已知抛物线,直线与抛物线交于两点,满足,设线段的中点为,则到轴的最小距离为 .
【变式训练6-7】若A,B是抛物线上不同的两点,线段AB的垂直平分线交x轴于点,则的最大值为 .
题型07:与中点弦有关的面积问题
【典型例题】已知拋物线的焦点为,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点的直线与抛物线交于两点,且点是线段的中点,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)将点P到焦点的距离转化为到准线的距离,求出p,得抛物线方程;
(2)利用点差法,求出直线AB的方程,与抛物线联立,求出三角形的面积.
【详解】(1)由定义知,解得,
所以抛物线的方程为.
(2)设,,
因为是线段的中点,所以,
,则,
所以直线AB的斜率,
所以直线的方程为,设直线与轴交于点,则,
联立,得,所以,,
所以,.
【变式训练】已知直线与抛物线C:交于M,N两点,,O为坐标原点.
(1)求p;
(2)过点作直线l交抛物线于A,B两点,且点P是线段AB的中点,求三角形OAB的面积.
题型08:曲线上两点关于直线对称问题
【典型例题】若抛物线上存在不同的两点关于直线对称,求实数的取值范围.
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