摘要:
**基本信息**
聚焦抛物线几何性质,通过基础认知、理解应用、综合拓展三层设计,实现从单一性质判断到综合问题解决的知识巩固路径,培养数学抽象与逻辑推理能力。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础认知|抛物线开口方向、大小比较|选择填空结合,如判断开口方向(题1-3)、比较开口大小(题5),夯实概念理解|
|理解应用|范围、对称性|解答题逐步深化,如范围最值(题7-9)、对称性判断(题11-13),发展数学思维|
|综合拓展|对称性应用及参数求解|综合问题探究,如与圆结合(题19)、轨迹方程(题22),提升数学语言表达与创新意识|
内容正文:
3.3.2 抛物线的简单几何性质
题型一 判断抛物线的开口方向
1.已知圆的圆心为抛物线的顶点,且圆经过点,则圆的方程为( )
A. B.
C. D.
2.对于抛物线,下列说法正确的是( ).
A.开口向上,焦点为 B.开口向上,焦点为
C.焦点到准线的距离为4 D.准线方程是
3.抛物线的准线方程是,则实数___________.
4.已知抛物线的顶点在原点,焦点在轴上,且过点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若点也在抛物线上,且,求线段的长.
题型二 比较抛物线的开口大小
5.在同一坐标系下,下面4条抛物线中开口最大的为( )
A. B. C. D.
6.在同一坐标系中画出下列抛物线:再比较这些图形,说明抛物线开口的大小与方程中x的系数之间的关系.
(1)
(2);
(3).
题型三 抛物线的范围
7.已知抛物线,点,点P在C上,的最小值是,则a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
8.已知抛物线的焦点为F,点在C上,则( )
A.抛物线C的准线方程为 B.F的坐标为
C.若,则 D.
9.设为抛物线上任意一点,若的最小值为,则的值为____________.
10.动点到直线与直线的距离之积为,记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)若点为曲线与抛物线的一个公共点,点.
①求的取值范围;②当,且时,求直线斜率的取值范围.
题型四 求抛物线的对称性
11.设抛物线C的焦点为F,点E是C的准线与C的对称轴的交点,点P在C上,若,则( )
A. B. C. D.
12.已知抛物线与抛物线关于轴对称,则下列说法正确的是( )
A.抛物线的焦点坐标是
B.抛物线关于轴对称
C.抛物线的准线方程为
D.抛物线的焦点到准线的距离为4
13.抛物线上一点到准线和抛物线的对称轴距离分别为10和6,则该点的横坐标是__________.
14.在平面直角坐标系中,点到直线:的距离比到点的距离大2.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)请指出曲线的对称性,顶点和范围,并运用其方程说明理由.
题型五 抛物线的对称性的应用
15.已知过抛物线的焦点的直线垂直于轴,且与抛物线交于,两点,点在轴上,且.若(为坐标原点),则的准线方程为( )
A. B. C. D.
16.已知抛物线与抛物线关于轴对称,则下列说法正确的是( )
A.抛物线的焦点坐标是
B.抛物线关于轴对称
C.抛物线的准线方程为
D.抛物线的焦点到准线的距离为2
17.已知为抛物线上的两点,若是边长为的等边三角形,为坐标原点,则抛物线方程为______.
18.已知抛物线:的焦点为,过点且与轴垂直的直线交于,两点,且.
(1)求抛物线的方程,并写出焦点坐标;
(2)过焦点的直线与抛物线交于,两点(异于,两点),且,位于轴同一侧,直线与直线相交于点,证明:点在定直线上.
题型六 根据抛物线的对称性求相关参数
19.设圆:,()与曲线交于,,,四点,若四边形为正方形,则( )
A. B. C. D.
20.已知点F为抛物线的焦点,点K为点F关于原点的对称点,点M在抛物线C上,则下列说法正确的是( )
A.使得为等腰三角形的点M有且仅有4个
B.使得为直角三角形的点M有且仅有4个
C.使得的点M有且仅有4个
D.使得的点M有且仅有4个
21.已知圆与抛物线交于两点,为的焦点,若,则的值为__________.
22.已知一条曲线在轴右侧,上的任意点到点的距离减去它到轴的距离的差都是1.
(1)求曲线的方程;
(2)若曲线上总存在不同两点关于直线对称,求实数的取值范围.
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3.3.2 抛物线的简单几何性质
题型一 判断抛物线的开口方向
1.已知圆的圆心为抛物线的顶点,且圆经过点,则圆的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据题意得到圆的圆心坐标为,再根据圆经过点求得半径即可.
【详解】解:因为抛物线的顶点坐标为,
所以圆的圆心坐标为,
又圆经过点,所以圆的半径,
所以圆的方程为
故选:B
2.对于抛物线,下列说法正确的是( ).
A.开口向上,焦点为 B.开口向上,焦点为
C.焦点到准线的距离为4 D.准线方程是
【答案】AC
【分析】根据抛物线的方程,求出的值,得出开口方向,即可得出答案.
【详解】A、B,由已知得,,且抛物线开口向上,所以焦点坐标为,故A正确、B错误;
C,根据抛物线的定义可知,焦点到准线的距离为,故C正确;
D,根据抛物线的方程可知,准线方程为,故D错误.
故选:AC.
3.抛物线的准线方程是,则实数___________.
【答案】/
【分析】将抛物线方程化为标准方程,根据其准线方程即可求得实数.
【详解】抛物线化为标准方程:,
其准线方程是,而
所以 ,即 ,
故答案为:
4.已知抛物线的顶点在原点,焦点在轴上,且过点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若点也在抛物线上,且,求线段的长.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设抛物线的方程,将点A代入,即可求得抛物线的标准方程;
(2)由,可得直线的方程,代入抛物线方程得到点坐标,再求线段的长.
【详解】(1)抛物线的顶点在原点,焦点在轴上,且过点,则抛物线开口向上,
设抛物线,因为抛物线过点,所以,解得.
所以所求的抛物线方程为;
(2)因为,所以,
由,所以
所以的方程,由解得,
所以,即线段的长为.
题型二 比较抛物线的开口大小
5.在同一坐标系下,下面4条抛物线中开口最大的为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由抛物线的性质,得抛物线中,越大,抛物线开口越大,
所以抛物线中,开口最大的为.
6.在同一坐标系中画出下列抛物线:再比较这些图形,说明抛物线开口的大小与方程中x的系数之间的关系.
(1)
(2);
(3).
【答案】图形见详解,由图可知:的系数越大,抛物线的开口越大.
【分析】由抛物线方程结合图形可知,的系数越大,抛物线的开口越大.
【详解】
由图可知:的系数越大,抛物线的开口越大.
题型三 抛物线的范围
7.已知抛物线,点,点P在C上,的最小值是,则a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】设出,利用,可得,由此可求解范围.
【详解】设点的坐标为,
因为的最小值是,所以,
所以,整理得,,
因为,所以,
所以,又,
所以.
8.已知抛物线的焦点为F,点在C上,则( )
A.抛物线C的准线方程为 B.F的坐标为
C.若,则 D.
【答案】BCD
【分析】根据给定方程,求出焦点坐标及准线方程判断AB;利用抛物线的定义,结合范围求解判断CD.
【详解】对于AB,由抛物线方程,得其焦点,准线方程为,A错误,B正确;
对于C,由及,得,则,C正确;
对于D,依题意,,,当且仅当时取等号,D正确.
故选:BCD
9.设为抛物线上任意一点,若的最小值为,则的值为____________.
【答案】
【分析】依题意可得,则,结合二次函数的性质计算可得.
【详解】因为为抛物线上任意一点,所以,,
所以,
所以当时取得最小值,依题意可得,所以.
故答案为:
10.动点到直线与直线的距离之积为,记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)若点为曲线与抛物线的一个公共点,点.
①求的取值范围;②当,且时,求直线斜率的取值范围.
【答案】(1)或.
(2)①;②.
【分析】(1)根据给定条件,利用点到直线距离公式列式化简即得.
(2)①联立的方程与抛物线方程,用表示并建立不等式求出范围;②利用斜率坐标公式,结合二次函数性质求出范围.
【详解】(1)依题意,,化简得,
所以曲线的方程为:或.
(2)①由(1)可知,或,
当时,由,得,而,,无解;
当时,由,得,由,解得,
所以的取值范围为.
②直线的斜率,由①知,且,
令,则,则,
当,即时,,
当,时,,
所以直线的斜率取值范围为.
题型四 求抛物线的对称性
11.设抛物线C的焦点为F,点E是C的准线与C的对称轴的交点,点P在C上,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先设,根据图形分别表示出和即可得解.
【详解】由于抛物线的对称性,不妨设抛物线为,则其焦点为,
点是的准线与的对称轴的交点,其坐标为,
点在上,设为,若,则,
且,则.
故选:B.
12.已知抛物线与抛物线关于轴对称,则下列说法正确的是( )
A.抛物线的焦点坐标是
B.抛物线关于轴对称
C.抛物线的准线方程为
D.抛物线的焦点到准线的距离为4
【答案】AC
【分析】依题意可得抛物线的方程为,即可得到其焦点坐标与准线方程,再根据抛物线的性质判断即可.
【详解】因为抛物线与抛物线关于轴对称,
所以抛物线的方程为,
则抛物线的焦点坐标是,准线方程为,故A、C正确;
抛物线关于轴对称,故B错误;
抛物线的焦点到准线的距离为,故D错误.
故选:AC
13.抛物线上一点到准线和抛物线的对称轴距离分别为10和6,则该点的横坐标是__________.
【答案】1或9
【分析】设该点的坐标为,根据题中条件列出方程组求解即可.
【详解】抛物线的准线方程为,对称轴为轴,
设该点的坐标为,
由题意可得,,则,
即,解得或,
因为,所以或.
故答案为:1或9.
14.在平面直角坐标系中,点到直线:的距离比到点的距离大2.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)请指出曲线的对称性,顶点和范围,并运用其方程说明理由.
【答案】(1);(2)对称性:曲线关于轴对称;顶点:;范围:曲线在直线右侧,且右上方和右下方无限延伸.理由见解析
【分析】(1)设,根据题意列出等量关系,化简整理,即可得出结果;
(2)根据由抛物线向右平移一个单位得到,结合抛物线的性质,即可得出结果.
【详解】(1)由题意可得:动点到直线的距离与到的距离相等,
设,则,
化简整理,可得,
所以点的轨迹的方程为;
(2)由(1)得的方程为;
即由抛物线向右平移一个单位得到;
所以曲线也关于轴对称,顶点为,范围为,.
题型五 抛物线的对称性的应用
15.已知过抛物线的焦点的直线垂直于轴,且与抛物线交于,两点,点在轴上,且.若(为坐标原点),则的准线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由题意设,,讨论点的坐标为或者,即可根据,求出p的值,即可求得答案.
【详解】由抛物线的方程,得,
由抛物线的对称性,不妨设,,
当点的坐标为时,,,
因为,所以,则(不合题意,舍去);
当点的坐标为时,,
因为,所以,则,
所以抛物线的准线方程为,
故选:A.
16.已知抛物线与抛物线关于轴对称,则下列说法正确的是( )
A.抛物线的焦点坐标是
B.抛物线关于轴对称
C.抛物线的准线方程为
D.抛物线的焦点到准线的距离为2
【答案】ACD
【分析】先根据对称性求出抛物线的方程即可求出焦点坐标及准线,准线和焦点距离分别判断A,C,D,再代入判断函数的对称性判断B.
【详解】因为抛物线与抛物线关于轴对称,所以抛物线为,
所以抛物线的焦点坐标是,抛物线的准线方程为,
抛物线的焦点到准线的距离为2,A,C,D选项正确;
代入抛物线为不成立,所以抛物线不关于轴对称,B选项错误.
故选:ACD.
17.已知为抛物线上的两点,若是边长为的等边三角形,为坐标原点,则抛物线方程为______.
【答案】
【分析】抛物线和其上的等边三角形都关于轴对称,不妨取在第一象限,根据对称性求出点坐标,代入抛物线方程中可得答案.
【详解】抛物线和其上的等边三角形都关于轴对称,则两点关于轴对称,
轴是等边三角形边的垂直平分线,不妨取在第一象限,
如图,由,,得,
将代入抛物线方程中得,
所以,抛物线方程为.
故答案为:.
18.已知抛物线:的焦点为,过点且与轴垂直的直线交于,两点,且.
(1)求抛物线的方程,并写出焦点坐标;
(2)过焦点的直线与抛物线交于,两点(异于,两点),且,位于轴同一侧,直线与直线相交于点,证明:点在定直线上.
【答案】(1),焦点;
(2)证明见解析.
【分析】(1)求出焦点的坐标,再联立直线与抛物线方程求出值即可得解.
(2)设出直线的方程,与抛物线方程联立,再求出直线的方程,并联立求出交点的横坐标即可.
【详解】(1)抛物线:的焦点,则直线,由得,
依题意,,解得,
所以抛物线的方程为,焦点.
(2)由抛物线对称性,不妨令点在上方,由(1)知,,
显然直线不垂直于坐标轴,设其方程为,,,
由消去得:,显然,,
直线的斜率为,方程为,
直线的斜率为,方程为,
由消去得:,
整理得,
因此点的横坐标恒为,所以点在定直线上.
题型六 根据抛物线的对称性求相关参数
19.设圆:,()与曲线交于,,,四点,若四边形为正方形,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据圆与曲线的对称性,及四个交点的坐标特征求出的值,进而根据为圆的直径即可求解.
【详解】由圆:,与曲线都关于轴,轴对称,且它们的交点为,,,,
又四边形为正方形,则不妨设,,,,其中,
所以,解得,
又为圆的直径,所以.
20.已知点F为抛物线的焦点,点K为点F关于原点的对称点,点M在抛物线C上,则下列说法正确的是( )
A.使得为等腰三角形的点M有且仅有4个
B.使得为直角三角形的点M有且仅有4个
C.使得的点M有且仅有4个
D.使得的点M有且仅有4个
【答案】ABD
【分析】为等腰三角形,考虑两边相等,结合图形,可得有4个点;为直角三角形,考虑直角顶点,结合图形,可得有4个点;考虑直线,与抛物线的方程联立,解方程可得交点个数;由对称性可得有2个;考虑直线,代入抛物线的方程,解方程可得交点个数,由对称性可得点有4个.
【详解】如图,
由为等腰三角形,若,则有两个点;若,则不存在,若,则有两个点,则使得为等腰三角形的点有且仅有4个,故A正确;
由中为直角的点有两个;为直角的点不存在;为直角的点有两个,则使得为直角三角形的点有且仅有4个,故B正确;
若的在第一象限,可得直线,代入抛物线的方程可得,解得,由对称性可得在第四象限只有一个,则满足的有且只有2个,故C错误;
使得的点在第一象限,可得直线,
代入抛物线的方程,可得,,
可得点有2个;若在第四象限,由对称性可得也有2个,则使得的点有且只有4个,故D正确.
故选:ABD
21.已知圆与抛物线交于两点,为的焦点,若,则的值为__________.
【答案】或
【分析】由题设有且,关于轴对称,若,结合,有,则,即可求参数值.
【详解】由题设的焦点为,且为已知圆的圆心,
又的半径,其与抛物线有两个交点,则,
由交点为,它们关于轴对称,若,又,
则,所以,
当,可得(负值舍);当,可得(负值舍);
综上,或.
故答案为:或
22.已知一条曲线在轴右侧,上的任意点到点的距离减去它到轴的距离的差都是1.
(1)求曲线的方程;
(2)若曲线上总存在不同两点关于直线对称,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)由题意可得上的任意点到点的距离等于它到直线的距离,根据抛物线的定义即可求解;
(2)由题意可设直线方程为,由题可得与有两个不同交点,根据韦达定理及根的判别式可得的中点坐标及的取值范围,根据的中点坐标在直线上即可求解.
【详解】(1)因为上的任意点到点的距离减去它到轴的距离的差都是1,
所以上的任意点到点的距离等于它到直线的距离,
所以曲线是以为焦点的抛物线.
因为曲线在轴右侧,
所以曲线的方程是.
(2)设关于直线对称,所以.
设直线方程为,
代入,得.
因为与有两个不同交点,
所以,解得.
当直线经过原点时,,
所以且.
所以,
,
所以中点坐标为.
又中点坐标为在直线上,
所以,即,
因为且,所以且.
所以的取值范国是.
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