内容正文:
第三章 圆锥曲线的方程
3.3抛物线
3.3.1抛物线及其标准方程
学习目标 1、通过抛物线方程的学习,进一步体会数形结合的思想。2、抛物线的简单应用。
问题 椭圆轨道的行星会周期性回归,双曲线轨道的彗星一去不返,处于临界状态的抛物线轨道彗星,掠过近日点后同样不会折返。 结合抛物线的图形思考:抛物线有哪些几何特征?为什么它不存在对称的 “远日点”?
一、抛物线的简单几何性质
知识梳理
标准方程
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
范围
对称轴
焦点坐标
准线方程
顶点坐标
离心率
通径
【例1】对抛物线,下列描述正确的是( )
A.开口向上,焦点为 B.开口向上,焦点为
C.开口向右,焦点为 D.开口向右,焦点为
【变式1-1】下列抛物线中,开口最小的是( )
A. B. C. D.
【变式1-2】已知抛物线y=2ax2(a>0)的焦点到准线的距离为1,则a=( )
A.2 B.1 C. D.
2、 抛物线的焦半径公式
知识梳理
设抛物线上一点的坐标为,焦点为.
(1)抛物线,.
(2)抛物线,.
(3)抛物线,.
(4)抛物线,.
【例2】抛物线y2=8x上到其焦点F距离为5的点的个数为________.
【变式2-1】已知F是抛物线的焦点,A,B是抛物线上的两点,且|AF|+|BF|=3,则线段AB的中点到轴的距离为( )
A. B.1 C. D.
3、 抛物线焦点弦问题
知识梳理
是抛物线过焦点的一条弦,设,,
【例3】已知抛物线的焦点为,过点且倾斜角为的直线与抛物线分别交于两点,则( )
A.1 B.3 C.6 D.8
【变式3-1】如图,过抛物线的焦点F的直线交抛物线于点A,B,交其准线l于点C,若F是AC的中点,且|AF|=4,则线段AB的长为( )
A.5 B.6 C. D.
巩固加练
1.抛物线的对称轴是直线( )
A. B. C. D.
2.已知直线和直线:x=-1,抛物线y2=4x上一动点P到直线和直线的距离之和的最小值是( )
A. B.2 C. D.3
3.直线过抛物线的焦点,且与交于两点,则( )
A.6 B.8 C.2 D.4
4.设抛物线C:y2=3x的焦点为F,点A为C上一点,若|FA|=3,则直线FA的倾斜角为( )
A. B.
C.或 D.或
5.(多选)平面内到定点和到定直线的距离相等的动点的轨迹为曲线.则( )
A.曲线的方程为
B.曲线关于轴对称
C.当点在曲线上时,
D.当点在曲线上时,点到直线的距离
6.设F为抛物线y2=2x的焦点,A,B,C为抛物线上三点,若F为△ABC的重心,则||+||+||的值为________.
7.已知抛物线的焦点为,过且倾斜角为的直线交于A,两点,线段中点的纵坐标为,求。
8.设A,B为曲线C:y=上两点,A与B的横坐标之和为4.
(1)求直线AB的斜率;
(2)设M为曲线C上一点,C在M处的切线与直线AB平行,且AM⊥BM,求直线AB的方程.
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第三章 圆锥曲线的方程
3.3抛物线
3.3.1抛物线及其标准方程
学习目标 1、通过抛物线方程的学习,进一步体会数形结合的思想。2、抛物线的简单应用。
问题 椭圆轨道的行星会周期性回归,双曲线轨道的彗星一去不返,处于临界状态的抛物线轨道彗星,掠过近日点后同样不会折返。 结合抛物线的图形思考:抛物线有哪些几何特征?为什么它不存在对称的 “远日点”?
参考答案 椭圆、双曲线都有对称中心,具备两个分支或者闭合环路;抛物线没有对称中心,只有单一开口。正是这种独特的几何结构,决定了抛物线轨道上的彗星经过近日点后持续向外飞行,永远不会折返。
一、抛物线的简单几何性质
知识梳理
标准方程
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
范围
对称轴
焦点坐标
准线方程
顶点坐标
离心率
通径
【例1】对抛物线,下列描述正确的是( )
A.开口向上,焦点为 B.开口向上,焦点为
C.开口向右,焦点为 D.开口向右,焦点为
【答案】A
【解析】由题知,该抛物线的标准方程为,则该抛物线开口向上,焦点坐标为.故选:A
【变式1-1】下列抛物线中,开口最小的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】P和开口正相关。故选A.
【变式1-2】已知抛物线y=2ax2(a>0)的焦点到准线的距离为1,则a=( )
A.2 B.1 C. D.
【答案】D
【解析】 抛物线方程可化为x2=y(a>0),由抛物线的焦点到准线的距离为1,可得=1,解得a=
2、 抛物线的焦半径公式
知识梳理
设抛物线上一点的坐标为,焦点为.
(1)抛物线,.
(2)抛物线,.
(3)抛物线,.
(4)抛物线,.
【例2】抛物线y2=8x上到其焦点F距离为5的点的个数为________.
【答案】2
【解析】设P(x1,y1),则|PF|=x1+2=5,得x1=3,y1=±2.故满足条件的点的个数为2.
【变式2-1】已知F是抛物线的焦点,A,B是抛物线上的两点,且|AF|+|BF|=3,则线段AB的中点到轴的距离为( )
A. B.1 C. D.
【答案】C
【解析】如图所示,设抛物线的准线为,AB的中点为M,作AA1⊥于点A1,BB1⊥于点B1,MM1⊥于点M1,由抛物线的方程知p=,由抛物线定义知|AA1|+|BB1|=|AF|+|BF|=3,所以点M到y轴
的距离为|MM1|-=(|AA1|+|BB1|)-=×3-=,故选C.
3、 抛物线焦点弦问题
知识梳理
是抛物线过焦点的一条弦,设,,
【例3】已知抛物线的焦点为,过点且倾斜角为的直线与抛物线分别交于两点,则( )
A.1 B.3 C.6 D.8
【答案】D
【解析】由题意可知,所以直线与的方程为,联立直线方程和抛物线方程,可得,设则,
所以.故选:D
【变式3-1】如图,过抛物线的焦点F的直线交抛物线于点A,B,交其准线于点C,若F是AC的中点,且|AF|=4,则线段AB的长为( )
A.5 B.6 C. D.
【答案】C
【解析】如图,设与x轴交于点M,过点A作AD⊥交于点D,由抛物线的定义知,|AD|=|AF|=4,由F是AC的中点,知|AD|=2|MF|=2p,所以2p=4,解得p=2,所以抛物线的方程为y2=4x.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则|AF|=x1+=x1+1=4,所以x1=3,可得y1=2,所以A(3,2),又F(1,0),所以直线AF的斜率k==,所以直线AF的方程为y=(x-1),代入抛物线方程y2=4x得3x2-10x+3=0,所以x1+x2=,|AB|=x1+x2+p=.故选C.
巩固加练
1.抛物线的对称轴是直线( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为抛物线:,所以其关于轴对称,即对称轴为直线.故选:D.
2.已知直线和直线:x=-1,抛物线y2=4x上一动点P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
【解析】由题可知:x=-1是抛物线y2=4x的准线,设抛物线的焦点为F(1,0),则动点P到的距离等于|PF|,则动点P到直线和直线的距离之和的最小值,即焦点F到直线:4x-3y+6=0的距离,所以最小值是=2.
3.直线过抛物线的焦点,且与交于两点,则( )
A.6 B.8 C.2 D.4
【答案】B
【解析】因为抛物线的焦点坐标为,又直线过抛物线的焦点F,所以,抛物线的方程为,由,得,所以,所以.故选:B
4.设抛物线C:y2=3x的焦点为F,点A为C上一点,若|FA|=3,则直线FA的倾斜角为( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】C
【解析】如图,作AH⊥l于H,则|AH|=|FA|=3,作FE⊥AH于E,则|AE|=3-=,在Rt△AEF中,cos∠EAF==,∴∠EAF=,即直线FA的倾斜角为,同理点A在x轴下方时,直线FA的倾斜角为.
5.(多选)平面内到定点和到定直线的距离相等的动点的轨迹为曲线.则( )
A.曲线的方程为
B.曲线关于轴对称
C.当点在曲线上时,
D.当点在曲线上时,点到直线的距离
【答案】AB
【解析】由抛物线定义,知曲线是以为焦点,直线为准线的抛物线,其方程为,故A正确;
若点在曲线上,则点也在曲线上,故曲线关于轴对称,故B正确;
由知,故C错误;
点到直线的距离,所以D错误故选:AB
6.设F为抛物线y2=2x的焦点,A,B,C为抛物线上三点,若F为△ABC的重心,则||+||+||的值为________.
【答案】3
【解析】依题意,设点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),又焦点F,所以x1+x2+x3=3×=,则||+||+||=++=(x1+x2+x3)+=+=3.
7.已知抛物线的焦点为,过且倾斜角为的直线交于A,两点,线段中点的纵坐标为,求。
【答案】8
【解析】记AB中点为,设,则,
显然,所以由点差法得,
由题知,,所以,
易得直AB方程为,
则,即,
所以
8.设A,B为曲线C:y=上两点,A与B的横坐标之和为4.
(1)求直线AB的斜率;
(2)设M为曲线C上一点,C在M处的切线与直线AB平行,且AM⊥BM,求直线AB的方程.
【答案】(1)1;(2)x-y+7=0
【解析】 (1)设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1≠x2,y1=,y2=,x1+x2=4.
于是直线AB的斜率k===1.
(2)由y=,得y′=.
设M(x3,y3),由题设知=1,解得x3=2,于是M(2,1).
设直线AB的方程为y=x+m,
故线段AB的中点为N(2,2+m),|MN|=|m+1|.
将y=x+m代入y=得x2-4x-4m=0.
当Δ=16(m+1)>0,即m>-1时,x1,2=2±2.
从而|AB|=|x1-x2|=4.
由题设知|AB|=2|MN|,即4=2(m+1),
解得m=7.
所以直线AB的方程为x-y+7=0.
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