2.3.2 抛物线的简单几何性质(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中数学选择性必修第一册(北师大版)
2026-08-19
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学北师大版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 3.2 抛物线的简单几何性质 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 832 KB |
| 发布时间 | 2026-08-19 |
| 更新时间 | 2026-08-19 |
| 作者 | 高智传媒科技中心 |
| 品牌系列 | 学霸笔记·高中同步精讲 |
| 审核时间 | 2026-08-19 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59201146.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦高中数学抛物线的简单几何性质,系统梳理四种标准方程(y²=±2px、x²=±2py)及焦点、准线、范围等几何性质。通过生活实例引入,类比椭圆双曲线提出问题,以表格整合知识点,结合三类题型构建从概念到应用的学习支架。
资料特色在于生活实例(如信号接收塔)培养直观想象,一题多解(如由性质求方程的代数与几何法)发展数学思维,实际应用(大桥桥孔问题)强化数学建模。课中辅助教师系统教学,课后练习题与拓展内容助力学生巩固知识,查漏补缺。
内容正文:
3.2 抛物线的简单几何性质
课标
要求
1.了解抛物线的几何图形及简单几何性质(直观想象).
2.通过抛物线方程的学习,进一步体会数形结合的思想,了解抛物线的简单应用(数学运算).
生活中不乏以抛物线为原型的例子,信号接收塔、太阳灶、石拱桥、抛物线型灯具等.除了美观外,主要也是借用了抛物线的一些性质.比如信号接收塔、太阳灶的设计利用了抛物线的聚集性,抛物线型石拱桥利用了其跨距大的特点等等.
【问题】 就如前面学习椭圆、双曲线一样,抛物线有哪些几何性质呢?
知识点 抛物线的简单几何性质
类型
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
图形
类型
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
性
质
焦点
F
F
F
F
准线
x=-
x=
y=-
y=
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
x∈R,y≥0
x∈R,y≤0
对称
轴
x轴
y轴
顶点
O(0,0)
类型
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
性
质
离心率
e=1
开口方向
向右
向左
向上
向下
【想一想】
在同一平面直角坐标系下试画出抛物线y2=x,y2=2x和y2=3x的图象,你能分析影响抛物线开口大小的量是什么吗?
提示:影响抛物线开口大小的量是参数p,p值越大,抛物线的开口越大,反之,开口越小.
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)抛物线x2=2py(p>0)有一条对称轴为y轴.( √ )
(2)抛物线y=-x2的准线方程是x=.( × )
(3)抛物线是中心对称图形.( × )
(4)只有焦点在坐标轴上,顶点在坐标原点的抛物线的方程才是标准方程.( √ )
(5)有的抛物线的离心率不为1.( × )
2.若点M(a,b)在抛物线x2=8y上,则下列点中一定在该抛物线上的是( )
A.(-a,-b) B.(a,-b)
C.(-a,b) D.(-b,-a)
解析:C 由抛物线关于y轴对称可知,点(-a,b)一定在抛物线上,故选C.
3.设抛物线的焦点到顶点的距离为6,则抛物线上的点到准线的距离的取值范围是( )
A.(6,+∞) B.[6,+∞) C.(3,+∞) D.[3,+∞)
解析:B ∵抛物线的焦点到顶点的距离为6,∴=6,即p=12.又抛物线上的点到准线距离的最小值为,∴抛物线上的点到准线距离的取值范围为[6,+∞).
4.已知过抛物线y2=4x的焦点F的直线交该抛物线于A,B两点,|AF|=2,则|BF|= 2 .
解析:F(1,0),由抛物线定义得A点横坐标为1.∴AF⊥x轴,∴|BF|=|AF|=2.
题型一 由性质求抛物线的标准方程
〔一题多解〕(1)已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上一点M(m,-3)到焦点的距离为5,求m的值、抛物线方程和准线方程;
(2)已知抛物线的焦点F在x轴上,直线l过F且垂直于x轴,l与抛物线交于A,B两点,O为坐标原点,若△OAB的面积等于4,求此抛物线的标准方程.
解:(1)因为顶点在原点,焦点在y轴上,点M(m,-3)位于第三或第四象限,故可确定所求抛物线的开口向下.
法一 设所求抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F(0,-).
因为M(m,-3)在抛物线上且|MF|=5,
故解得
故m=±2,抛物线方程为x2=-8y,准线方程为y=2.
法二 如图所示,设抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F(0,-),
准线l:y=,过点M作MN⊥l,垂足为N,则|MN|=|MF|=5,而|MN|=3+,所以3+=5,解得p=4.又点M在抛物线上,所以m2=24,解得m=±2.
故m=±2,抛物线方程为x2=-8y,准线方程为y=2.
(2)由题意,可设抛物线的方程为y2=2px(p≠0),则焦点为F(,0),直线l:x=,所以直线l与抛物线的交点的坐标分别为(,p),(,-p),所以|AB|=2|p|.
因为△OAB的面积为4,
所以··2|p|=4,所以p=±2.
故所求抛物线的标准方程为y2=4x或y2=-4x.
通性通法
由抛物线的几何性质求标准方程的方法
(1)代数法:将几何性质转化为坐标表达式,解方程(组)求出未知数;
(2)几何法:将几何性质与抛物线定义相结合,采用几何法求出焦准距,从而得到抛物线的标准方程.
1.边长为1的等边三角形AOB,O为坐标原点,AB⊥x轴,以O为顶点且过A,B的抛物线方程是( )
A.y2=x B.y2=-x
C.y2=±x D.y2=±x
解析:C 设抛物线方程为y2=ax(a≠0).又A(取点A在x轴上方),则有=±a,解得a=±,所以抛物线方程为y2=±x.故选C.
2.若抛物线y2=2px(p>0)上一点M到准线及对称轴的距离分别为10和6,则抛物线的标准方程为 y2=4x或y2=36x .
解析:∵点M到对称轴的距离为6,∴设点M的坐标为(x,6).又∵点M到准线的距离为10,∴解得或故当点M的横坐标为9时,抛物线方程为y2=4x;当点M的横坐标为1时,抛物线方程为y2=36x.
题型二 由抛物线的方程研究其几何性质
已知等边三角形AOB的顶点A,B在抛物线y2=x上,O为坐标原点,顶点A到抛物线的焦点F的距离等于,则△AOB的面积为 3 .
解析:∵△AOB是等边三角形,A,B在抛物线y2=x上,∴顶点A,B关于抛物线的对称轴(x轴)对称,不妨设A(x0,y0)(x0>0,y0>0),则B(x0,-y0).由|AF|=x0+=,解得x0=3,∴y0=,∴△AOB的边长|AB|=2y0=2,∴△AOB的面积为×(2)2×=3.
通性通法
确定抛物线的简单几何性质的三个要点
(1)开口方向:由抛物线标准方程看其开口方向,关键是看准二次项是x还是y,一次项的系数是正还是负;
(2)位置关系:顶点位于焦点和准线与坐标轴的交点中间,准线垂直于对称轴;
(3)定值:焦点到准线的距离为p,过焦点垂直于对称轴的弦(又称为通径)长为2p(p>0).
1.抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,其准线与双曲线-=1相交于A,B两点,若△ABF为等边三角形,则p= 6 .
解析:如图,在等边△ABF中,DF=p,BD=p,则B点坐标为.又点B在双曲线上,故-=1.解得p=6.
2.已知抛物线C的方程为y2=2px(p>0),若倾斜角为锐角的直线l过抛物线的焦点F,与抛物线交于A,B两点,且|AF|=3|BF|,则直线l的倾斜角为 60° .
解析:如图,直线m为抛物线的准线,过点A,B分别作AM,BN垂直于m,垂足为M,N,作BE⊥AM于点E,因为|AF|=|AM|,|BF|=|BN|,且|AF|=3|BF|,所以|AM|=3|BN|,|AB|=4|BF|,|AE|=|AM|-|ME|=2|BF|,所以cos∠BAE=,则∠BAE=60°,即直线l的倾斜角为60°.
题型三 抛物线的实际应用问题
某大桥在涨水时有最大跨度的中央桥孔,已知上部呈抛物线形,跨度为20米,拱顶距水面6米,桥墩高出水面4米.现有一货船欲过此孔,该货船水下宽度不超过18米,目前吃水线上部中央船体高5米,宽16米,且该货船在现有状况下还可多装1 000吨货物,但每多装150吨货物,船体吃水线就要上升0.04米.若不考虑水下深度, 问:该货船在现在状况下能否直接或设法通过该桥孔?为什么?
解:如图所示,以拱顶为原点,过拱顶的水平直线为x轴,竖直直线为y轴,建立平面直角坐标系.
因为拱顶距水面6米,桥墩高出水面4米,所以A(10,-2).
设桥孔上部抛物线方程是x2=-2py(p>0),
则102=-2p×(-2),
所以p=25,
所以抛物线方程为x2=-50y,
即y=-x2.
若货船沿正中央航行,船宽16米,而当x=8时,
y=-×82=-1.28,
即船体在x=±8之间通过点B(8,-1.28),此时B点距水面6+(-1.28)=4.72(米).
而船体高为5米,所以无法通行.
又因为5-4.72=0.28(米),0.28÷0.04=7,
150×7=1 050(吨),
所以若船通过增加货物通过桥孔,则要增加1 050吨,而船最多还能装1 000吨货物,所以货船在现有状况下不能通过桥孔.
通性通法
求抛物线实际应用问题的五个步骤
清代青花瓷盖碗是中国传统茶文化的器物载体,具有“温润”“淡远”“清新”的特征.如图,已知碗体和碗盖的内部均近似为抛物线形状,碗盖深为3 cm,碗盖口直径为8 cm,碗体口直径为10 cm,碗体深6.25 cm,则盖上碗盖后,碗盖内部最高点到碗底的垂直距离为 7 cm(碗体和碗盖的厚度忽略不计).
解析:以碗体的最低点为原点,向上方向为y轴的正方向,建立平面直角坐标系,如图所示.设碗体的抛物线方程为x2=2py(p>0),将点(5,6.25)代入,得52=2p×6.25,解得p=2,则x2=4y,设盖上碗盖后,碗盖内部最高点到碗底的垂直距离为h cm,则两抛物线在第一象限的交点为(4,h-3),代入到x2=4y,得42=4(h-3),解得h=7.
1.下列关于抛物线C:x2=-y的说法正确的是( )
A.开口向下,准线方程为y=-
B.开口向左,准线方程为x=-
C.开口向下,准线方程为y=
D.开口向左,准线方程为x=
解析:C 抛物线C:x2=-y的开口向下,准线方程为y=.故选C.
2.过抛物线x2=4y的焦点F作直线l交抛物线于P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点,若y1+y2=6,则|P1P2|=( )
A.5 B.6
C.8 D.10
解析:C 抛物线x2=4y的准线为y=-1,因为P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点是过抛物线焦点的直线l与抛物线的交点,所以P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点到准线的距离分别是y1+1,y2+1,所以|P1P2|=y1+y2+2=8.
3.〔多选〕以y轴为对称轴的抛物线的通径(过焦点且与对称轴垂直的弦)长为8,若抛物线的顶点在坐标原点,则其方程为( )
A.y2=8x B.y2=-8x
C.x2=8y D.x2=-8y
解析:CD 设抛物线方程为x2=2py(p>0)或x2=-2py(p>0),依题意得y=,代入x2=2py或x2=-2py得|x|=p,∴2|x|=2p=8,p=4.∴抛物线方程为x2=8y或x2=-8y.
4.根据抛物线的光学性质可知,从抛物线的焦点发出的光线经该抛物线反射后与对称轴平行.如图所示,沿直线y=-2发出的光线经抛物线y2=2px(p>0)反射后,与x轴相交于点A(2,0),则该抛物线的焦点到准线的距离为 4 .
解析:依题意,A(2,0)为该抛物线的焦点,则=2,得p=4.∴该抛物线的焦点到准线的距离为4.
5.已知点A(-2,3)在抛物线C:y2=2px(p>0)的准线上,记C的焦点为F,则直线AF的斜率等于 - .
解析:因为抛物线C:y2=2px的准线为x=-,且点A(-2,3)在准线上,所以=-2,解得p=4,所以y2=8x,所以焦点F的坐标为(2,0),故直线AF的斜率k==-.
拓视野 活用抛物线的焦点弦
设AB是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),则
(1)x1·x2=,y1·y2=-p2;
(2)|AB|=x1+x2+p=,S△OAB=(α是直线AB的倾斜角);
(3)+=为定值(F是抛物线的焦点).
一、活用x1·x2=,y1·y2=-p2
已知抛物线C的顶点是原点O,焦点F在x轴的正半轴上,经过点F的直线与抛物线C交于A,B两点,若·=-12,则抛物线C的方程为( )
A.x2=8y B.x2=4y
C.y2=8x D.y2=4x
解析:C 设A(x1,y1),B(x2,y2),则·=x1x2+y1y2=-p2=-p2=-12,得p=4(舍负),即抛物线C的方程为y2=8x,故选C.
通性通法
该种类型题目通过抛物线的特殊性质,脱离于传统的联立方程组求解,较为迅速的得到结果,体现了模式化的认识特征,将特征的概念结论广泛地、抽象地应用于数学题目,体现了数学抽象、数学运算的核心素养.
二、活用|AB|=x1+x2+p=
抛物线的顶点在原点,以x轴为对称轴,经过焦点且倾斜角为135°的直线被抛物线所截得的弦长为8,试求抛物线的方程.
解:依题意可设抛物线的方程为y2=2px(p>0),则直线方程为y=-x+.
设直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,
则|AB|=,∴=8,∴p=2,
故所求的抛物线方程为y2=4x.
当抛物线方程设为y2=-2px(p>0)时,同理可求得抛物线方程为y2=-4x.
综上,抛物线方程为y2=±4x.
通性通法
利用|AB|=x1+x2+p= (α是直线AB的倾斜角,α≠0°)可较为迅速的求解焦点弦的长度问题.
三、活用+=为定值
过抛物线y2=4x的焦点F的直线l与抛物线交于A,B两点,若|AF|=2|BF|,则|AB|=( )
A.4 B.
C.5 D.6
解析:B 因为|AF|=2|BF|,+=+===1,解得|BF|=,|AF|=3,故|AB|=|AF|+|BF|=.
通性通法
该题将求弦长问题,通过焦半径与p之间的关系,转化为焦半径问题,体现了数学抽象及数学运算的核心素养.
1.(2026·烟台月考)已知抛物线y=2x2的焦点为F,M(x1,y1),N(x2,y2)是抛物线上两点,若直线MN过点F,则x1x2=( )
A.- B.-
C.-1 D.-2
解析:B y=2x2即x2=y,由抛物线焦点弦的性质知,x1x2=-p2=-.
2.在同一平面直角坐标系中,方程9x2+4y2=1与3x+2y2=0的曲线大致为( )
解析:D 将方程9x2+4y2=1与3x+2y2=0转化为+=1与y2=-x,所以椭圆的焦点在y轴上,抛物线的焦点在x轴上,且开口向左.故选D.
3.若抛物线y2=2px(p>0)上一点M到准线及对称轴的距离分别为5和3,则p的值为( )
A.1 B.2
C.1或9 D.2或9
解析:C 因为点M到对称轴的距离为3,所以不妨设M(x0,3).因为点M到准线的距离为5,所以所以+=5,解得p=1或p=9,均满足题设.故选C.
4.一种卫星接收天线如图所示,其曲面与轴截面的交线为抛物线.在轴截面内的卫星波束呈近似平行状态射入形为抛物线的接收天线,经反射聚集到信号装置(信号装置安装在抛物线的焦点处).已知接收天线的口径(直径)为5 m,深度为1 m,则信号装置与卫星接收天线中心O的距离为( )
A. m B. m C. m D. m
解析:A 如图建立平面直角坐标系,设抛物线的方程为y2=2px(p>0),点A在抛物线上,所以=2p,则=,所以信号装置与卫星接收天线中心O的距离为 m.故选A.
5.〔多选〕下列关于抛物线y=4x2的叙述正确的是( )
A.抛物线开口向上
B.抛物线关于x轴对称
C.顶点在原点,焦点为(1,0)
D.准线方程为y=-
解析:AD 由抛物线方程y=4x2得其标准方程x2=y,其中p=,焦点F(0,),准线方程为y=-,抛物线开口向上,关于y轴对称.
6.〔多选〕设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点M在抛物线C上,|MF|=5,若y轴上存在点A(0,2),使得·=0,则p的值可以为( )
A.2 B.4
C.6 D.8
解析:AD 由题意可得,以MF为直径的圆过点(0,2),设点M(x,y),由抛物线定义知|MF|=x+=5,可得x=5-.因为圆心是MF的中点,所以根据中点坐标公式可得,圆心横坐标为=,由已知可得圆的半径也为,据此可知该圆与y轴相切于点A(0,2),故圆心纵坐标为2,则M点纵坐标为4,即点M(5-,4),代入抛物线方程得p2-10p+16=0,解得p=2或p=8.
7.直线4kx-4y-k=0与抛物线y2=x交于A,B两点,若|AB|=4,则弦AB的中点到直线x+=0的距离等于 .
解析:如图,直线4kx-4y-k=0过定点,抛物线y2=x的焦点F(,0),设弦AB的中点为M,分别过点A,M,B作准线x=-的垂线,垂足分别为点P,Q,R,则|MQ|=(|AP|+|BR|)=|AB|=2,则弦AB的中点到直线x+=0的距离等于2+=.
8.抛物线y2=x上到其准线和顶点距离相等的点的坐标为 .
解析:设抛物线上点的坐标为(x,±),此点到准线的距离为x+,到顶点的距离为,由题意有x+=,∴x=,∴y=±,∴此点坐标为.
9.已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,抛物线C的准线与y轴交于点A,点M(1,y0)在抛物线C上,|MF|=,则tan∠FAM= .
解析:如图,过点M向抛物线的准线作垂线,垂足为点N,则|MN|=y0+=,故y0=2p.又M(1,y0)在抛物线上,故y0=,于是2p=,解得p=,∴|MN|==.∴tan∠FAM=tan∠AMN==.
10.已知双曲线C1:-=1(a>0)的离心率e=2,抛物线C2的准线经过C1的左焦点.
(1)求抛物线C2的标准方程及其准线方程;
(2)若过抛物线C2焦点F的直线l与该抛物线交于A,B两点,求证:以AB为直径的圆与抛物线C2的准线相切.
解:(1)由题意可知,双曲线C1的离心率为e===2,解得a=1或a=-1(舍去),则c=2a=2,所以抛物线C2的准线方程为x=-2.
设抛物线C2的标准方程为y2=2px(p>0),则=2,解得p=4,
所以抛物线C2的标准方程为y2=8x,其准线方程为x=-2.
(2)证明:抛物线C2的焦点为F(2,0).
设点A(x1,y1),B(x2,y2),
则线段AB的中点为E,
则点E到C2的准线x=-2的距离为d=+2,
所以|AB|=x1+x2+4=2=2d,
所以以AB为直径的圆与抛物线C2的准线相切.
11.已知抛物线y2=4x的焦点为F,A(-1,0),点P是抛物线上的动点,则当的值最小时,|PF|=( )
A.1 B.2
C.2 D.4
解析:B 由题意知,抛物线的准线方程为x=-1,如图,过点P作PQ垂直准线于点Q,由抛物线的定义知|PQ|=|PF|,∴==sin∠PAQ.由正弦函数的性质知,要使最小,则∠PAQ最小,即∠PAF最大,即直线PA斜率的绝对值最大,即直线PA与抛物线相切.设PA所在的直线方程为y=k(x+1),联立整理得k2x2+(2k2-4)x+k2=0,则Δ=(2k2-4)2-4k4=0,解得k=±1,即x2-2x+1=0,解得x=1,代入y2=4x得y=±2.∴P(1,2)或P(1,-2).利用焦半径公式得|PF|=2.
12.〔多选〕设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,A为C上一点,以F为圆心,|FA|为半径的圆交l于B,D两点.若∠ABD=90°,且△ABF的面积为9,则( )
A.△ABF是等边三角形
B.|BF|=3
C.点F到准线的距离为3
D.抛物线C的方程为y2=6x
解析:ACD ∵以F为圆心,|FA|为半径的圆交l于B,D两点,∠ABD=90°,由抛物线的定义可得|AB|=|AF|=|BF|,∴△ABF是等边三角形,∴∠FBD=30°.∵△ABF的面积为|BF|2=9,∴|BF|=6.又点F到准线的距离为|BF|sin 30°=3=p,则该抛物线的方程为y2=6x.
13.已知曲线C由抛物线y2=2x及抛物线y2=-2x组成,A(1,2),B(-1,2),M,N是曲线C上关于y轴对称的两点(A,B,M,N四点不共线,且点M在第一象限),则四边形ABNM周长的最小值为 1+ .
解析:设抛物线y2=2x的焦点为F(,0),则四边形ABNM的周长l=|AB|+2|AM|+2xM=2+2|AM|+2|MF|-1=1+2(|AM|+|MF|)≥1+2|AF|=1+,当且仅当A,M,F三点共线时取等号.故四边形ABNM周长的最小值为1+.
14.如图,A地在B地东偏北45°方向,相距2 km处,B地与东西走向的高铁线(近似看成直线)l相距4 km.已知曲线形公路PQ上任意一点到B地的距离等于到高铁线l的距离,现要在公路旁建造一个变电房M(变电房与公路之间的距离忽略不计),分别向A地、B地送电.
(1)试建立适当的直角坐标系,求曲线形公路PQ所在曲线的方程;
(2)问变电房M建在相对A地的什么位置(方位和距离),才能使得架设电路所用电线长度最短?并求出最短长度.
解:(1)如图,以经过点B且垂直于l(垂足为K)的直线为y轴,线段BK的中点O为原点,建立平面直角坐标系xOy,则B(0,2),A(2,4).
因为曲线形公路PQ上任意一点到B地的距离等于到高铁线l的距离,所以PQ所在的曲线是以B(0,2)为焦点,l为准线的抛物线.
设抛物线方程为x2=2py(p>0),则p=4,故曲线形公路PQ所在曲线的方程为x2=8y.
(2)要使架设电路所用电线长度最短,即使|MA|+|MB|的值最小.
如图,过M作MH⊥l,垂足为H,依题意得|MB|=|MH|,
所以|MA|+|MB|=|MA|+|MH|,故当A,M,H三点共线时,|MA|+|MH|取得最小值,即|MA|+|MB|取得最小值,此时M(2,).
故变电房M建在A地正南方向且与A地相距 km时,所用电线长度最短,最短长度为6 km.
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