内容正文:
专题08 直线与抛物线综合·面积·中点弦·定点·定值·最值六大典型问题
题型一 直线与抛物线的位置关系(韦达)
题型二 抛物线中三角形面积(四边形)
题型三 抛物线的中点弦问题
题型四 抛物线中的参数及最值
题型五 抛物线中的定点、定值、定直线
题型六 抛物线中的向量问题
题型一 直线与抛物线的位置关系(韦达)
1.已知抛物线:,为坐标原点,过点作斜率的直线交抛物线于两点,其中在第一象限,直线交抛物线于另一点,其中,直线与直线交于点.
(1)求抛物线的方程;
(2)记与的面积分别为,.
(ⅰ)当,,,四点共圆时,求直线的方程;
(ⅱ)求的取值范围.
【答案】(1)
(2)(ⅰ);(ⅱ)
【分析】(1)由,求出点的坐标,代入抛物线方程求解即可;
(2)(ⅰ)联立直线与抛物线方程,由韦达定理可得,,由,,,四点共圆可得,从而得,代入的表达式,得,求解即可;
(ⅱ)先求出点的横坐标,由三角形的面积可得,求出的范围即可得答案.
【详解】(1)因为点,则,
又,
则,
所以,
代入抛物线:,
得到,解得,
所以抛物线的方程为.
(2)(ⅰ)因为直线方程为,
设,,
联立,
消得到,
则,,
当,,,四点共圆时,
则有,,
故,则,
所以,
又,
同理可得,
由两点间的距离公式可得,,
所以,
即,
整理得到,
又,所以,
故直线的方程为.
(ⅱ)由,,得到直线:,
由,,得,
直线:,
联立方程,
解得,
由,,
得,
所以,
又
,
当时,由,得,
又直线的斜率,
则,
所以,
故的取值范围为.
2.已知抛物线,斜率为的直线交于两点,且线段中点纵坐标为4.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线不过点,且直线交于另一点,记直线的斜率为,
(i)求证:;
(ii)求证:直线过定点.
【答案】(1)
(2)(i)法一:由(1),且,
则
所以.
法二:设直线方程为,
抛物线的方程可表示为,
由,
得
,
,
,
直线的斜率为,
,
.
(ii)法一:如图,作出符合题意的图形,
由已知得,
设直线的方程为,
联立,可得,
,
,
,
整理得,
即,
当时,直线与直线重合,舍去
,直线的方程,
直线过定点.
法二:由已知得,
,
,
(舍)或,
直线的方程是,
直线过定点.
【分析】(1)联立方程组并利用韦达定理得到,再结合题意求解参数,得到抛物线方程即可.
(2)(i)法一直接利用斜率公式结合韦达定理得到定值,法二利用齐次化结合直线系方程求解定值,(ii)法一结合已证定值,求出直线方程,进而求解定点,法二结合齐次化得到的定值求出直线方程,最后求出定点即可.
【详解】(1)设直线的方程为,
代入得,
设点,则,
而线段中点纵坐标为4,则,解得,
故的方程为.
(2)(i)略
(ii)略
3.已知圆心在x轴上移动的圆经过点,且与x轴,y轴分别交于,两个动点.记动点的轨迹为曲线E.
(1)求点的轨迹方程;
(2)设直线l与曲线E相交于两点,与圆相切于点T,若T为的中点,求T的纵坐标取值范围;
(3)过点作圆(圆在曲线E内部)的两条切线分别交曲线E于两点(异于点),探究直线PQ是否过定点.
【答案】(1)
(2)
(3)直线恒过点.
【分析】(1)依题意可知圆的圆心在x轴上,即圆关于x轴对称,三角形ABC是直角三角形,再根据直角三角形射影定理可知,即可得解;
(2)设,,,利用点差法求出,再根据化简求出,再根据T在抛物线内部即可得解;
(3)设过点D且斜率存在的直线方程为,直线DP,DQ的斜率分别设为,,根据直线与动圆相切可得,再化简,利用韦达定理求出,设PQ方程为,与抛物线方程联立,利用韦达定理求出两根之和与积,再化简求出m,n的关系,即可得出结论.
【详解】(1)依题意可知圆的圆心在x轴上,即圆关于x轴对称,是直角三角形,且B点必在y轴右侧,即,
在中,由射影定理得,即,
所以点的轨迹方程为;
(2)设,,,
则有,
由直线与圆相切可知,即,
,故,
由T在抛物线内部可知,故,
即T的纵坐标取值范围为;
(3)设过点D且斜率存在的直线方程为,即,
由该直线与动圆相切可得,整理得,
由题意知直线DP,DQ的斜率存在,分别设为,,则,是方程的两个不等实根,
则有,由于PQ的斜率不为0,
设,,设PQ方程为,与抛物线联立,
得,则由韦达定理可知,,,
,
整理得,即,,
即PQ方程为,此时直线恒过点.
4.已知抛物线的焦点为.
(1)求抛物线的方程;
(2)设直线与抛物线相交于两点,
(ⅰ)若,求实数的值;
(ⅱ)为坐标原点,求重心的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)(ⅰ);(ⅱ)
【分析】(1)根据抛物线焦点为,由抛物线的性质可直接求出,再求得抛物线C的方程;
(2)(ⅰ)联立抛物线与直线方程,使用韦达定理得到,再根据,再求实数的值;(ii)根据三角形重心的坐标公式设点,再由韦达定理表示为的表达式,通过转化求得重心的轨迹方程.
【详解】(1)由抛物线的焦点为可得 ,
所以抛物线C的方程为.
(2)(ⅰ)联立抛物线与直线的方程可得
,整理得,故;
,,解得,.
(ⅱ)由(i)得,,
设重心坐标为,则即
所以即.
5.已知抛物线:()的焦点到其准线的距离为2.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)过点的直线与抛物线交于,两点,点在第一象限.
①直线与抛物线的另一个交点为,当时,求直线的方程;
②是否存在定点,使得直线与斜率互为相反数,如果存在,请求出点的坐标;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①;②存在,
【分析】(1)由题意可得,即可求解;
(2)①设直线的方程为,然后与抛物线联立可得,同理设出直线的方程为可得,即得,再结合,即可求解;②假设存在这样的,设,且,化简整理可得对任意恒成立,即可求解.
【详解】(1)由题意点到其准线的距离为,则,
所以抛物线的标准方程为.
(2)①设直线的方程为,,,,
联立,得,
所以,
设直线的方程为,
联立,得,所以,
所以可得,所以,
所以,化简得,解得,
又因为点在第一象限,所以,则,代入到中,
所以,解得,
所以直线的方程为.
②假设存在这样的,设,,
所以,
即,
化简得,
即,
即对任意恒成立,
所以,解得,
所以假设成立,即存在.
题型二 抛物线中三角形面积(四边形)
6.在平面直角坐标系中,双曲线:(),右焦点坐标为,点是上任意一点.
(1)求的方程;
(2)过点作的两条渐近线的平行线,分别与两条渐近线交于,两点,求证:平行四边形的面积为定值;
(3)过点作:的两条切线,切点为C,D,求面积的最小值.
【答案】(1)
(2)双曲线的渐近线方程为,记,.
设点,由在上得,即.
过点与平行的直线方程为,与交于点,
联立,解得.
同理得,过点与平行的直线与的交点.
平行四边形的面积,其中为点到直线的距离,
,
,
∴ ,为定值,得证.
(3)
【分析】(1)根据双曲线焦点坐标,结合的关系求解,即可得到双曲线方程.
(2)求出双曲线渐近线方程,设点坐标,写出两条平行线方程,求解交点坐标后计算平行四边形面积,结合点在双曲线上的约束化简得到定值.
(3)利用导数写出抛物线切线方程,得到切点弦的方程,结合韦达定理求出弦长与点到直线的距离,写出面积表达式后结合双曲线方程转化为二次函数最值问题求解.
【详解】(1)由题意 ,且,
∴ ,
∴ 的方程为.
(2)略
(3)设,,抛物线即,导数,
∴ 过点的切线方程为,结合化简得.
∵ 点在切线上,
∴ ,同理,
即,∴直线的方程为,
∴ 是方程的两个实根,
∴ 即,且,.
∴ .
点到直线的距离.
∴ 的面积.
∵ 点在上,∴ ,代入得.
令,该函数为开口向上的二次函数,对称轴为,
∴ ,
∴ .
【点睛】方法归纳:
1.定值问题需先引入变量构建表达式,再结合题目给定的约束关系消去变量得到固定结果;
2. 抛物线切点弦相关的面积问题,可通过切线方程归纳切点弦公式,结合韦达定理简化运算,最终转化为函数最值问题求解.
7.已知抛物线:的焦点为,点在上,.
(1)求的方程;
(2)设,直线过焦点,与交于,两点.直线,分别交于另两点,.
①求的面积的最小值;
②试判断直线是否过定点?若过定点,求出定点坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①2;②直线过定点.
【分析】(1)利用抛物线焦半径公式构造方程求出,进而求出抛物线方程;
(2)①设为,联立抛物线方程,运用韦达定理得出纵坐标关系,利用三角形面积公式结合不等式求面积最小值;
②联立直线与抛物线方程,分别利用韦达定理,综合求出,设方程,联立抛物线方程,利用韦达定理求出,进而求出相关参数,求出方程,从而判断直线是否过定点.
【详解】(1)的焦点,准线方程为,
因为点在上,,所以,,
所以的方程为.
(2)①,设为,代入,消去,得.
设,,则,.
所以 ,,
又,所以的面积为 ,当且仅当时,取等号,
所以的面积的最小值为2.
②设,,又,
直线的方程为,与方程联立,消去得 ,
又是直线与的交点,所以,,
同理,所以,
当 时,,直线与轴垂直,与轴的交点为,
当 时,,直线的斜率.
此时,可设直线的方程为 ,与联立,消去得 ,
所以 ,
又,所以 ,,
所以的方程化为,直线过.
综上,直线过定点.
8.如图所示,已知抛物线的顶点为O,点A的坐标为,倾斜角为的直线与线段相交(不经过点O或点A),且交抛物线于M、N两点,求的面积最大时直线的方程,并求的最大面积.
【答案】直线的方程为,的最大面积是.
【分析】设直线斜截式 ,由与线段相交得范围,联立抛物线由判别式保证两交点. 用韦达定理表示弦长和点到直线距离,建立面积平方函数,求导得极大值点,代回得直线方程与最大面积.
【详解】由于直线与线段相交且倾斜角为,又点A的坐标为,
设直线的方程为,可知.
由方程组消去得①.
∵直线与抛物线有两个不同交点M、N,∴方程①的判别式.
,由得.
设,,则,,
点A到直线的距离.
,即.
令,
对,当时,即或.
当时,,单调递增;当时,,单调递减.
可知时,最大,即最大为.
故直线的方程为,的最大面积是.
9.在平面直角坐标系中,已知抛物线的焦点为,过点且垂直于轴的直线与抛物线交于,两点(点在轴上方),的面积为2.
(1)求抛物线的标准方程.
(2)过点的直线与抛物线交于,两点,直线与线段交于点.
①证明:直线轴;
②求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)①证明:由(1)知,抛物线,,,.
由题意知直线的斜率存在,且,所以直线的方程为,.
由消去,整理得.
由,解得,且,
所以,,所以.
直线的方程为,
令,得,即,
所以直线轴.
②
【分析】(1)由题意可得,由,求解即可;
(2)①直线的方程为: ,与抛物线方程联立,结合韦达定理可得,从而得,求出直线与的交点纵坐标为,通过化简可得,即可得证;
②不妨设,则,由三角形的面积公式可得,利用换元法及导数求解即可.
【详解】(1)由题意,得,直线的方程为.
解得所以,,则.
由题意,得,解得,
所以抛物线的标准方程为.
(2)①略
②解:由题意,得.
不妨设,则,所以.
令,则,.
令,,则.
解,得,
所以当时,,单调递增;当时,,单调递减.
所以在处取得极大值,也是最大值.
因为,所以面积的最大值为.
10.在平面直角坐标系中,已知定点和定直线:.动点到定点的距离等于它到定直线的距离,记动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)设为坐标原点,点,是曲线上异于原点的两个动点,且满足.
(ⅰ)证明:直线恒过定点;
(ⅱ)求面积的最小值.
【答案】(1)
(2)(i)因为直线不垂直于轴,设其方程为:,
设,,联立直线与抛物线方程,,可得,,
因为,所以,得,
又因为,所以,即直线方程为,则过定点 .
(ii)16
【分析】(1)根据抛物线的定义求解即可;
(2)(i)设直线的方程为:,联立直线与抛物线的方程,得出韦达定理,再代入计算即可.
(ii)由(i)知直线过定点结合,结合基本不等式求得最小值.
【详解】(1)由已知得曲线是以为焦点,直线:为准线的抛物线,,
所以曲线的方程为:.
(2)(i)略
(ii)由(i)知直线过定点,所以
故,
因为,所以,
当且仅当时,等号成立,即面积的最小值为16.
题型三 抛物线的中点弦问题
11.已知抛物线,直线交抛物线于、两点,
(1)若线段中点的纵坐标为,求直线的方程;
(2)若抛物线上存在两点、关于直线轴对称,求的取值范围.
(3)若存在定点,使以为直径的圆上的任意点,都满足(为原点),求定点的坐标和的值.
【答案】(1)
(2)
(3)定点,
【分析】(1)联立直线与曲线方程后,结合韦达定理表示出并计算即可得;
(2)分,及进行讨论,设、,结合关于直线对称的点的性质可得,计算即可得;
(3)设、,由题意可得,即可得该方程即为以为直径的圆的方程,结合点坐标与半径计算即可得解.
【详解】(1)设、,联立,
化简得,,
由韦达定理可得,,
由于,所以,故直线的方程为.
(2)设,,若,则,易得此时不合题意;
若,由于,关于直线轴对称,
故,
故,所以中点的纵坐标为,
将其代入中可得,又,化简可得,
结合,故,化简可得,
由于关于的方程要有两个不相等的实数根,所以,
故,即;
综上所述,;
(3)设、,由题意可得,
整理得,即,
又点在以为直径的圆上,则即为该圆方程,
由,,则,
则,,
即有,则,
化简得,故,则,,即,定点.
12.在平面直角坐标系中,已知曲线,直线与交于三个不同的点.
(1)若,求的取值范围;
(2)若,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由曲线方程得或,将它们分别联立直线,结合交点个数、判别式列不等式求参数范围;
(2)先考虑与直线联立,设,利用判别式、韦达定理及点在直线上求参数值,再考虑直线与直线重合,设,且点在直线上求参数值即可.
【详解】(1)由,得或,
联立,得(*),
由,解得或,
因为有唯一解,得,
直线与曲线交于三个不同的点,
所以不是方程的解,即,
所以的取值范围是.
(2)情形1:联立得.
设,则,
设的中点为,则,
又点在直线上,从而,
所以或,不满足,舍去.
情形2:设,
则直线的方程为,
直线即为直线,从而,
由为线段的中点,得,
点在直线上,得,
联立,解得(舍)或,
.
综上,的值为.
13.已知为坐标原点,椭圆与抛物线在第一象限的交点为,其中椭圆的长轴长是短轴长的两倍.
(1)求椭圆和抛物线的标准方程;
(2)设直线交抛物线于两点,若的中点在椭圆上,求的坐标.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)根据给定条件,求出即可.
(2)联立直线与抛物线的方程,求出点的坐标并代入椭圆的方程即可.
【详解】(1)由点在抛物线上,得,因此抛物线的方程为;
由椭圆的长轴长是短轴长的两倍,得,又点在椭圆上,
则,解得,
所以椭圆的方程为;
(2)设点,由消去,得,
显然,,则线段的中点,
又点在椭圆上,则满足,整理得,
则,解得或,所以的坐标为或.
14.如图所示,已知抛物线:(),,,,是抛物线上的四个点,其中,在第一象限(在的左侧),,在第四象限,满足,线段与交于点.记线段与的中点分别为.当经过的焦点且垂直于轴时,.
(1)求的准线方程;
(2)求证:;
(3)若,求的面积.
【答案】(1);
(2)证明:设,由,得,
若,则,直线的斜率不存在,
由对称性,知均在轴上,则三点共线;
若,则,直线的斜率存在,直线的斜率,
直线的方程为:,整理得,
同理直线的方程为,直线的方程为,
直线的方程为,由,得,
设,由线段与的中点分别为,得,
因此直线轴,设直线与线段的交点分别为,
将代入直线的方程,得;
将代入直线的方程,得,
,
又,则点重合,即为线段与的交点,
所以.
(3).
【分析】(1)根据给定条件,结合抛物线通径的意义求出即可.
(2)设出点的坐标,求出直线的方程,进而求出分别与直线的交点横坐标即可得证.
(3)由(2)的信息及已知求出点纵坐标差,再结合相似三角形性质求出三角形面积.
【详解】(1)当经过抛物线的焦点且垂直于轴时,,
此时线段是的通径,即,得到,抛物线方程为,
所以抛物线的准线方程为.
(2)略
(3)由(2)知,直线轴,由,得,
又,同理,
又由(2)得,
则,即,
,即,
由,得,
即,
则,
整理得,即,于是,
如图,过作的平行线,交于点,
则四边形为平行四边形,则,,
由,得,则,
由为的中点,得为的中点,因此,
所以的面积为6.
15.在平面直角坐标系中,点到直线的距离的平方比点到点的距离的平方大记动点P的轨迹为.
(1)求的方程.
(2)已知为上不同的三点.
(i)若线段的中点坐标为,求的面积;
(ii)若直线和直线均与圆相切,证明:直线与圆相切.
【答案】(1);
(2)(i);
(ii)设,
所以直线的方程为,
圆的圆心为,半径,
因为与圆相切,故圆心到直线距离等于,
所以,即,
所以,
同理,
所以,是一元二次方程的两个根,
故,是方程,
方程的判别式
由韦达定理得,,
对直线,同理得圆心到的距离平方为,
又,故
,
所以,即,故直线与圆相切.
【分析】(1)设动点,结合条件列出等式并化简,得到轨迹的方程;
(2)(i)设,,因为在轨迹上,所以代入的方程,利用点差法求出直线的斜率,进而得到直线方程;再联立直线方程与的方程,求出,结合关系求面积;(ii)设,由条件可得,是方程的两根,再证明圆心到的距离等于圆的半径即可.
【详解】(1)设动点的坐标为,
由已知点到的距离的平方比到原点的距离平方大,
所以
化简可得,
所以的方程为,
(2)(i)设,
因为都在上,故,
所以,
所以直线的斜率,
因为中点为,所以,
所以,直线的方程为,即,
联立直线与抛物线方程:
,
方程的判别式
由韦达定理得,
所以
所以的面积(是直线在轴截距);
(ii)略
题型四 抛物线中的参数及最值
16.已知抛物线:,直线与抛物线有且只有一个交点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线交于异于原点的两点,,若,过作的垂线,垂足为,求证:直线恒过定点,并求出的取值范围.
【答案】(1)
(2)直线恒过定点 的取值范围为
【分析】(1)联立直线与抛物线方程,根据,求的值;
(2)设出直线的方程,与抛物线方程联立,根据,结合根与系数的关系确定直线恒过定点;求出点的轨迹方程,利用几何意义确定的取值范围.
【详解】(1)联立直线与抛物线方程:
,消去得,
因为直线与抛物线仅有一个交点,所以,即,
因为,所以,
所以抛物线的标准方程为.
(2)设直线,,,.
联立,得,
根据根与系数的关系得,.
由 ,得,即,
其中,故,
所以得,,因为,所以,
因此直线,恒过定点.
因为点在直线上,所以,
又,,故,即.
将及代入,
得,整理得,,即,
又直线不过原点,所以点的轨迹方程为.其轨迹为圆心,半径为2的圆,去除点.
令,得,
由,解得,
因此的取值范围为.
17.在平面直角坐标系中,抛物线的焦点为为抛物线上两个不同的动点.当中点横坐标为2时,.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线过点,在轴上是否存在点,使得恒在以线段为直径的圆内?若存在,求出点横坐标的取值范围;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,横坐标
【分析】(1)根据题意,结合抛物线的定义,列出方程,求得,即可求解;
(2)设直线的方程为,且,联立方程组求得,
法一:由,代入整理得到,转化为不等式对恒成立,列出不等式组,即可求解;
法二:设直线的方程为,且,求得以为直径的圆的方程,根据点在圆内,得到对恒成立,列出不等式组,即可求解.
【详解】(1)解:由抛物线的定义知:,
因为,可得,解得,
所以抛物线的方程为.
(2)解:设直线的方程为,且
联立方程组,整理得,
判别式恒成立,且,
法一:由,可得,
将代入,可得
,
再将代入得,
整理得,
由恒在以线段为直径的圆内等价于对恒成立,
则满足或,解得,
综上可得,存在这样的点,且,满足题意.
法二:设直线的方程为,且,
可得,所以圆心为,
由,
圆的方程为,
因为点在圆内,可得,
整理得,
因为恒在以线段为直径的圆内等价于对恒成立,
则满足或,解得,
综上可得,存在这样的点,且,满足题意.
18.已知抛物线:的焦点为,点为上一点,且,过点的直线与及圆依次交于A,D,B,C四点,如图所示.
(1)求E的方程;
(2)求的值;
(3)过A,D两点分别作的切线,,记,求与的面积之和的最小值.
【答案】(1)
(2)9
(3)18
【分析】(1)根据抛物线定义直接求解即可;
(2)求出抛物线的焦点坐标,设直线:,设点,,将直线方程与抛物线的方程联立,并列出韦达定理,利用抛物线的定义并结合韦达定理证明即可;
(3)求出切线与的方程,并将两切线方程联立得出交点的坐标,并计算出点到直线的距离,可计算出与的面积和,换元,利用导数法求出最小值.
【详解】(1)因为在上,且,
由抛物线的定义,得,解得,
所以的方程为.
(2)由(1)得,圆的方程为,
设直线:,,,
由消去并整理,得,
显然判别式,,,
,,
所以.
(3)设切线的方程为,
代入的方程,得.
又,所以,
则,解得.
所以的方程为,
同理可求切线的方程为,
与的方程联立,解得,,所以.
故点到直线:的距离,
所以
.
令,则,
令,则,在上单调递增,
所以,
所以与的面积之和的最小值为18.
19.已知抛物线的焦点为,过点作直线交于,两点,为坐标原点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为直角三角形,求直线的斜率;
(3)点关于轴的对称点为,直线交轴于点,直线交轴于点,探究是否为定值?
【答案】(1);
(2)或;
(3)是定值1,理由如下:
由(2)可知,
且,,
又因为,
所以直线的方程为,
令,得
,
即,
所以,
所以是定值1.
【分析】(1)由题意可得,求出的值即可得答案;
(2)设的方程为,与抛物线方程联立,分、及分别求解;
(3)由题意可求得,,利用点斜式求出直线的方程,进而可得点的坐标,代入化简即可得答案.
【详解】(1)由题意可得,解得,
所以抛物线的方程为;
(2)由题意可知直线的斜率存在且不为0,设为,
所以的方程为,
由,得,
其中,
解得,
设,
由韦达定理可得:,
所以,
又因为为直角三角形,
当时,则有,
即,
即,
所以,
解得,
所以,
又因为在抛物线上,
所以,
整理得,
即,
解得;
同理当时,解得;
当时,所以,即,
所以,
解得,满足,
所以;
综上,或;
(3)略;
20.已知抛物线上有一点位于第一象限,的纵坐标为.
(1)若点到抛物线的准线的距离为,求的值;
(2)若,点在轴上,线段的中点在上,求点的坐标和坐标原点到直线的距离;
(3)若对于上第一象限的任一不与重合的点,设直线与直线交于点,作于,都有恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)
(2),距离为
(3)
【分析】(1)由抛物线的定义可求得点的横坐标,再将该点的横坐标代入抛物线方程,即可得出的值;
(2)求出点的坐标,设点,可得出线段的中点坐标,结合题意求出的值,可得出直线的方程,再利用点到直线的距离公式求解即可;
(3)设,求出直线的方程,可得出点的坐标,进而可得出点,结合以及两点间的距离公式得出对恒成立,然后分、、三种情况即可.
【详解】(1)设点的横坐标为,抛物线的准线方程为,由题意可得,解得,
故,因为,所以.
(2)设点的横坐标为,则,因为,则,故,即点,
设点,线段的中点为,
所以,即,
,则直线的方程为,即,
故原点到直线的距离.
(3)设,因为点,所以直线的方程为,
其中,所以点、,
则,
即对恒成立,
当时,,成立;
当时,即时,恒成立,此时,
当时,因矛盾,故舍;
综上所述,的取值范围为.
题型五 抛物线中的定点、定值、定直线
21.在平面直角坐标系中,已知抛物线,过点的直线与抛物线交于两点,抛物线在两点处的切线交于点.
(1)求线段长度的最小值;
(2)若直线与抛物线交于两点,分别为线段的中点.求证:直线经过定点.
【答案】(1)
(2)因为直线与抛物线交于,两点,故时为坚直线.
记的斜率为,
则,由韦达定理和中点公式,
线段的中点分别为,
又,即;若,则,不可能,故.
点,都在抛物线上,故直线的斜率为,
其方程为,
令,恒有,所以直线恒过定点.
【分析】(1)采用设线法并联立抛物线方程得到韦达定理式,从而得到点坐标,再利用两点距离公式转化为二次函数求最值,即可得到长度的最小值;
(2)求出的坐标,化简直线的方程,代入检验即可得出直线恒过定点.
【详解】(1)易知直线的斜率存在,故可设.
设,的横坐标分别为,联立抛物线得,
,
所以.
,求导得,
则抛物线上横坐标为的点处切线斜率为,切点纵坐标为,
则切线方程为,即,
则其在点处的切线方程分别为,
联立解得,则,
,当时等号成立,
故的最小值为.
(2)略
22.已知抛物线的焦点为F,准线为l.
(1)写出以坐标轴为对称轴、F为焦点、离心率为的椭圆的标准方程;
(2)设l与x轴的交点为E,点P在第一象限,且在上,若,求直线的方程;
(3)经过点F且斜率为的直线与相交于两点,O为坐标原点,直线分别与l相交于点.试探究:以线段为直径的圆C是否过定点,若是,求出定点的坐标;若不是,说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)是,和
【分析】(1)先求抛物线的焦点坐标,再根据题意求椭圆的,即可得解;
(2)解法一:设点,根据题意可得点P的轨迹方程为,从而求出点P的坐标,可得直线方程;解法二:根据抛物线的定义进行转化分析可得,进而可得直线EP的倾斜角与斜率,利用点斜式求直线方程;
(3)设直线的方程及两点的坐标,进而可求两点的坐标,结合韦达定理求圆C的圆心及半径,根据圆C方程分析判断定点.
【详解】(1)由题意得,的焦点为,
设椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,
因为离心率为,所以,得,.
所以椭圆的标准方程为.
(2)解法一:的准线方程为,.
设点,因为,
所以,得,
因为,所以,所以,
因为P在第一象限,所以点P的坐标为.
则直线的斜率为,直线的方程为.
解法二:的准线方程为,.
过点P作的准线的垂线,垂足为M,,
因为,所以,
因为P在第一象限,所以直线的倾斜角为.
则直线的斜率为,直线的方程为.
(3)设点.
由已知直线的方程为,
将代入抛物线方程得,
所以.
因为直线的方程为,直线的方程为,
令,得的纵坐标分别为.
得到圆C方程为.
因为,所以整理得,
令,得或,
所以圆C过定点和.
23.已知抛物线的焦点为,直线与交于两点,与x轴交于点Q,与直线交于点P.
(1)求的标准方程;
(2)当时,求的面积;
(3)是否存在实数,使等式成立,若存在,求的值并说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,理由如下:
设,因为点在直线上,
所以,解得,,
点是直线与轴的交点,令,得,所以,
则,
,
,
要验证,即验证:,
化简得:.
联立,消去可得,
因为,且,
所以,
所以和同号,即.
因为
,
则,即.
【分析】(1)由题意得,可得,即可求解;
(2)当时,设,直线的方程为,联立直线与抛物线方程,求出,, 结合弦长公式求得,再求出点到直线的距离,进而求解面积;
(3)先表示出,再结合题设求解即可.
【详解】(1)由题意,,则,
所以的方程为.
(2)设,
当时,直线的方程为,即.
联立,消去可得,
根据韦达定理,,,
则,
点到直线的距离,
所以的面积.
(3)略
24.已知抛物线:,是坐标原点,是焦点,,是抛物线上异于原点的两个不同点.
(1)若点到焦点的距离等于9,求点的坐标;
(2)若,求证:直线过定点,并求出该定点坐标;
(3)若过点且不与轴垂直的直线与抛物线交于,两点,点在轴上方,设点为轴上异于点的点,且满足,延长交抛物线于点.记直线和的倾斜角分别为,,求的最小值.
【答案】(1)
(2)证明:设 ,满足 ,由 得:,又,
所以,整理得,解得,
设直线 ,联立 得 ,
由韦达定理 ,结合 得 ,
故直线方程为,恒过定点 .
(3)
【分析】(1)利用抛物线的定义求出点的横坐标,将横坐标代入抛物线方程,即可得到点A的坐标;
(2)设出直线的斜截式方程,与抛物线联立得到韦达定理关系,代入求出直线方程中的定值参数,即可证明直线过的定点并求出定点坐标;
(3)设出过焦点的直线的方程,联立抛物线得到的坐标关系,结合确定点坐标,再联立与抛物线得到点坐标,利用倾斜角与斜率的关系得到关于直线斜率的表达式,最后用基本不等式求出最小值.
【详解】(1)抛物线 中,,得 ,焦点 ,准线 ,
设 ,由抛物线定义:点 到焦点 的距离等于到准线的距离,即,解得,
代入抛物线方程得 ,解得,
故点 的坐标为或 .
(2)略
(3)设过的直线,,,
联立得 ,由韦达定理:,所以,
设,由,,平方得,
代入,整理得(),所以即,
所以,所以直线,
联立,得,整理得,
所以,解得的纵坐标 ,
因为,
所以,因为,
所以
当且仅当 时取等号,故 的最小值为 .
25.已知点,是平面上一动点,点到点的距离比它到轴的距离大1,设动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的轨迹方程;
(2)已知点,,为不过点的直线与曲线的交点,直线的斜率记为,直线的斜率记为,若,求证:直线过定点,并求出定点坐标.
【答案】(1)或;
(2)证明:由不过点的动直线与曲线恒有两个交点,,则动直线与只抛物线相交,
可设点,直线的方程为:,
联立,得,
所以,即.
因为,所以,
代入得:,整理得:,
即或.
当时,直线的方程:过定点,舍去;
当时,直线的方程:过定点.
所以直线过定点.
【分析】(1)由题意转化为抛物线的定义,即可得到曲线方程;
(2)利用方程组思想,结合韦达定理,即可得到直线过定点的证明.
【详解】(1)设,由点到点的距离比它到轴的距离大可得,
,平方得:,
当时,上式化简可得:,
当时,上式化简可得:,
即曲线的轨迹方程是或;
(2)略
题型六 抛物线中的向量问题
26.已知抛物线的焦点到准线的距离为2.
(1)求抛物线的方程;
(2)若过点的动直线与抛物线相交于两点,
(i)在线段上取点,满足,证明:点总在某定直线上;
(ii)是否存在与点不同的定点,使得恒成立?若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(i)设,、、,
联立,消去可得,
,即,
,,
由,则,故,
由点在线段上,则与异号,
故,
即有,
整理得,
即有,解得,
则,
有,
故总在定直线上;
(ii)存在,且点坐标为
【分析】(1)由抛物线定义即可得;
(2)(i)设出直线的方程与各点坐标,联立抛物线方程,可得与交点纵坐标有关韦达定理,由,可得,计算可用表示出、,即可得点轨迹,即可得证;(ii)设,则有,结合韦达定理计算可得存在定值、,使得该等式恒成立,即可得点坐标.
【详解】(1)由抛物线定义可得,则;
(2)(i)略
(ii)存在,且点坐标为,理由如下:
设,则,
由,则,即有,
即,
,
设,,,,
即有
,
,
则可化为,
整理得,
由,故,
又,
,
故,
即,
要使得恒成立,则,则有,即,
则,解得或(舍),则,
即,,即;
即存在,使得恒成立.
27.已知直线与抛物线交于两点,不同于的直线与交于两点,设直线与的交点为.
(1)证明:点在直线上;
(2)若的中点为.
(ⅰ)求直线的斜率;
(ⅱ)求四边形面积的最小值.
【答案】(1)
与的交点为,
由得
点在直线上;
(2)(ⅰ)0;(ⅱ)
【分析】(1)根据两直线方程求得其交点坐标为,即可得出结论;
(2)(ⅰ)设,利用分别求得的坐标为,再结合韦达定理即可求得斜率为0;
(ⅱ)利用中位线性质以及三角形相似可得四边形的面积为,求出其面积表达式再由二次函数性质即可得出结果.
【详解】(1)略
(2)(ⅰ)不妨设,由(1)知点的坐标为,如下图所示:
又,即为的中点,点的坐标为,
又点在曲线上,,
整理得,
同理可得,
是关于的方程的两根,
,
又,
点的坐标为,即,
直线的斜率;
(ⅱ)设四边形的面积为,
为的中点,为的中点,,
又由(ⅰ)知:直线平行于轴或与轴重合,
,
又,,
,
可得四边形面积的最小值为.
28.已知是抛物线的焦点,是上的一点,且.
(1)求的方程;
(2)若过点的直线与交于两点,且,求的方程.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)根据焦半径公式求,即可求抛物线方程;
(2)首先设直线,与抛物线方程联立,结合条件和韦达定理,即可求解直线方程.
【详解】(1)由条件可知,,得,
所以抛物线方程为;
(2)设直线,,,,
联立,得,
,,①
由,可得,②
由①②可知,,或,,
所以或,得或,
即直线的方程为,即或,即.
29.已知是抛物线的焦点,是抛物线上位于第一象限内的任意一点,过,(为坐标原点)三点的圆的圆心为,点到抛物线的准线的距离为.
(1)求抛物线的方程;
(2)当过点的动直线与抛物线相交于不同点时,在线段上取点,满足,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由于点在中垂线上,所以,从而,求出后可得抛物线方程;
(2)设,,则可用坐标表示,结合点在抛物线上可得的轨迹,从而可求的最小值.
【详解】(1)过三点的圆的圆心为,则圆心在的中垂线上,
则,又点到抛物线的准线的距离为,所以,则,
所以抛物线的方程为.
(2)设,记.
则,
,
整理得,
又,代入得,故,
所以总在定直线上,又,
而过且与该直线垂直的直线为,
由可得两条直线的交点为,
而,故交点在抛物线内部,
故的最小值为到直线的距离,
即的最小值为.
30.已知抛物线的焦点为F,点是C上一点,且,记O为坐标原点,过点F的直线与C相交于A,B两点.
(1)求抛物线C的方程与准线l的方程;
(2)求的最小值;
(3)已知P,M分别是抛物线C与准线l上的动点,若C在点P处的切线交y轴于点Q,且,试判断点N是否在定直线上,若在,请求出定直线的方程;若不在,请说明理由.
【答案】(1);;
(2);
(3)N在定直线上,直线方程为:.
【分析】(1)由结合抛物线定义可得准线方程,据此可得抛物线方程;
(2)设过点F的直线方程为,将直线方程与抛物线方程联立,结合韦达定理可得,然后由抛物线定义结合基本不等式可得最小值;
(3)设,由导数知识可得点P处的切线方程,据此可得点Q坐标,设,由可得,据此完成判断及得到定直线方程.
【详解】(1)由是C上一点,且,结合抛物线定义,
可得准线方程为:,则焦点为,则;
(2)由题可得点F的直线的斜率存在,
设过点F的直线方程为:,将直线方程与抛物线方程联立,
可得,判别式为.
设,由韦达定理,可得,则.
又由抛物线定义可得,
当且仅当,即时取等号;
(3)设,,
则在处的切线方程为:.
令,得,设,则.
又注意到,,
则.因,
则,从而,即N在定直线上,
直线方程为:.
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专题08 直线与抛物线综合·面积·中点弦·定点·定值·最值六大典型问题
题型一 直线与抛物线的位置关系(韦达)
题型二 抛物线中三角形面积(四边形)
题型三 抛物线的中点弦问题
题型四 抛物线中的参数及最值
题型五 抛物线中的定点、定值、定直线
题型六 抛物线中的向量问题
题型一 直线与抛物线的位置关系(韦达)
1.已知抛物线:,为坐标原点,过点作斜率的直线交抛物线于两点,其中在第一象限,直线交抛物线于另一点,其中,直线与直线交于点.
(1)求抛物线的方程;
(2)记与的面积分别为,.
(ⅰ)当,,,四点共圆时,求直线的方程;
(ⅱ)求的取值范围.
2.已知抛物线,斜率为的直线交于两点,且线段中点纵坐标为4.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线不过点,且直线交于另一点,记直线的斜率为,
(i)求证:;
(ii)求证:直线过定点.
3.已知圆心在x轴上移动的圆经过点,且与x轴,y轴分别交于,两个动点.记动点的轨迹为曲线E.
(1)求点的轨迹方程;
(2)设直线l与曲线E相交于两点,与圆相切于点T,若T为的中点,求T的纵坐标取值范围;
(3)过点作圆(圆在曲线E内部)的两条切线分别交曲线E于两点(异于点),探究直线PQ是否过定点.
4.已知抛物线的焦点为.
(1)求抛物线的方程;
(2)设直线与抛物线相交于两点,
(ⅰ)若,求实数的值;
(ⅱ)为坐标原点,求重心的轨迹方程.
5.已知抛物线:()的焦点到其准线的距离为2.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)过点的直线与抛物线交于,两点,点在第一象限.
①直线与抛物线的另一个交点为,当时,求直线的方程;
②是否存在定点,使得直线与斜率互为相反数,如果存在,请求出点的坐标;如果不存在,请说明理由.
题型二 抛物线中三角形面积(四边形)
6.在平面直角坐标系中,双曲线:(),右焦点坐标为,点是上任意一点.
(1)求的方程;
(2)过点作的两条渐近线的平行线,分别与两条渐近线交于,两点,求证:平行四边形的面积为定值;
(3)过点作:的两条切线,切点为C,D,求面积的最小值.
7.已知抛物线:的焦点为,点在上,.
(1)求的方程;
(2)设,直线过焦点,与交于,两点.直线,分别交于另两点,.
①求的面积的最小值;
②试判断直线是否过定点?若过定点,求出定点坐标;若不过定点,请说明理由.
8.如图所示,已知抛物线的顶点为O,点A的坐标为,倾斜角为的直线与线段相交(不经过点O或点A),且交抛物线于M、N两点,求的面积最大时直线的方程,并求的最大面积.
9.在平面直角坐标系中,已知抛物线的焦点为,过点且垂直于轴的直线与抛物线交于,两点(点在轴上方),的面积为2.
(1)求抛物线的标准方程.
(2)过点的直线与抛物线交于,两点,直线与线段交于点.
①证明:直线轴;
②求面积的最大值.
10.在平面直角坐标系中,已知定点和定直线:.动点到定点的距离等于它到定直线的距离,记动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)设为坐标原点,点,是曲线上异于原点的两个动点,且满足.
(ⅰ)证明:直线恒过定点;
(ⅱ)求面积的最小值.
题型三 抛物线的中点弦问题
11.已知抛物线,直线交抛物线于、两点,
(1)若线段中点的纵坐标为,求直线的方程;
(2)若抛物线上存在两点、关于直线轴对称,求的取值范围.
(3)若存在定点,使以为直径的圆上的任意点,都满足(为原点),求定点的坐标和的值.
12.在平面直角坐标系中,已知曲线,直线与交于三个不同的点.
(1)若,求的取值范围;
(2)若,求的值.
13.已知为坐标原点,椭圆与抛物线在第一象限的交点为,其中椭圆的长轴长是短轴长的两倍.
(1)求椭圆和抛物线的标准方程;
(2)设直线交抛物线于两点,若的中点在椭圆上,求的坐标.
14.如图所示,已知抛物线:(),,,,是抛物线上的四个点,其中,在第一象限(在的左侧),,在第四象限,满足,线段与交于点.记线段与的中点分别为.当经过的焦点且垂直于轴时,.
(1)求的准线方程;
(2)求证:;
(3)若,求的面积.
15.在平面直角坐标系中,点到直线的距离的平方比点到点的距离的平方大记动点P的轨迹为.
(1)求的方程.
(2)已知为上不同的三点.
(i)若线段的中点坐标为,求的面积;
(ii)若直线和直线均与圆相切,证明:直线与圆相切.
题型四 抛物线中的参数及最值
16.已知抛物线:,直线与抛物线有且只有一个交点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线交于异于原点的两点,,若,过作的垂线,垂足为,求证:直线恒过定点,并求出的取值范围.
17.在平面直角坐标系中,抛物线的焦点为为抛物线上两个不同的动点.当中点横坐标为2时,.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线过点,在轴上是否存在点,使得恒在以线段为直径的圆内?若存在,求出点横坐标的取值范围;若不存在,请说明理由.
18.已知抛物线:的焦点为,点为上一点,且,过点的直线与及圆依次交于A,D,B,C四点,如图所示.
(1)求E的方程;
(2)求的值;
(3)过A,D两点分别作的切线,,记,求与的面积之和的最小值.
19.已知抛物线的焦点为,过点作直线交于,两点,为坐标原点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为直角三角形,求直线的斜率;
(3)点关于轴的对称点为,直线交轴于点,直线交轴于点,探究是否为定值?
20.已知抛物线上有一点位于第一象限,的纵坐标为.
(1)若点到抛物线的准线的距离为,求的值;
(2)若,点在轴上,线段的中点在上,求点的坐标和坐标原点到直线的距离;
(3)若对于上第一象限的任一不与重合的点,设直线与直线交于点,作于,都有恒成立,求的取值范围.
题型五 抛物线中的定点、定值、定直线
21.在平面直角坐标系中,已知抛物线,过点的直线与抛物线交于两点,抛物线在两点处的切线交于点.
(1)求线段长度的最小值;
(2)若直线与抛物线交于两点,分别为线段的中点.求证:直线经过定点.
22.已知抛物线的焦点为F,准线为l.
(1)写出以坐标轴为对称轴、F为焦点、离心率为的椭圆的标准方程;
(2)设l与x轴的交点为E,点P在第一象限,且在上,若,求直线的方程;
(3)经过点F且斜率为的直线与相交于两点,O为坐标原点,直线分别与l相交于点.试探究:以线段为直径的圆C是否过定点,若是,求出定点的坐标;若不是,说明理由.
23.已知抛物线的焦点为,直线与交于两点,与x轴交于点Q,与直线交于点P.
(1)求的标准方程;
(2)当时,求的面积;
(3)是否存在实数,使等式成立,若存在,求的值并说明理由.
24.已知抛物线:,是坐标原点,是焦点,,是抛物线上异于原点的两个不同点.
(1)若点到焦点的距离等于9,求点的坐标;
(2)若,求证:直线过定点,并求出该定点坐标;
(3)若过点且不与轴垂直的直线与抛物线交于,两点,点在轴上方,设点为轴上异于点的点,且满足,延长交抛物线于点.记直线和的倾斜角分别为,,求的最小值.
25.已知点,是平面上一动点,点到点的距离比它到轴的距离大1,设动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的轨迹方程;
(2)已知点,,为不过点的直线与曲线的交点,直线的斜率记为,直线的斜率记为,若,求证:直线过定点,并求出定点坐标.
题型六 抛物线中的向量问题
26.已知抛物线的焦点到准线的距离为2.
(1)求抛物线的方程;
(2)若过点的动直线与抛物线相交于两点,
(i)在线段上取点,满足,证明:点总在某定直线上;
(ii)是否存在与点不同的定点,使得恒成立?若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
27.已知直线与抛物线交于两点,不同于的直线与交于两点,设直线与的交点为.
(1)证明:点在直线上;
(2)若的中点为.
(ⅰ)求直线的斜率;
(ⅱ)求四边形面积的最小值.
28.已知是抛物线的焦点,是上的一点,且.
(1)求的方程;
(2)若过点的直线与交于两点,且,求的方程.
29.已知是抛物线的焦点,是抛物线上位于第一象限内的任意一点,过,(为坐标原点)三点的圆的圆心为,点到抛物线的准线的距离为.
(1)求抛物线的方程;
(2)当过点的动直线与抛物线相交于不同点时,在线段上取点,满足,求的最小值.
30.已知抛物线的焦点为F,点是C上一点,且,记O为坐标原点,过点F的直线与C相交于A,B两点.
(1)求抛物线C的方程与准线l的方程;
(2)求的最小值;
(3)已知P,M分别是抛物线C与准线l上的动点,若C在点P处的切线交y轴于点Q,且,试判断点N是否在定直线上,若在,请求出定直线的方程;若不在,请说明理由.
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专题08直线与抛物线综合·面积中点弦·定点·定值·最值六大典型问题
题型归纳
题型一直线与抛物线的位置关系(韦达)
题型二抛物线中三角形面积(四边形)
题型三抛物线的中点弦问题
题型四抛物线中的参数及最值
题型五抛物线中的定点、定值、定直线
题型六抛物线中的向量问题
题型专练
题型一直线与抛物线的位置关系(韦达)
1.(1)x2=3y
2)(i)y=-x+2:(i)(0,4-25)
2.(1)y2=4x
(2)(1)法一:由(1)
4+=8.1-x-21=5-2
y=-4n'且k月-4'k2-4
,1+1=2y+n-2,2y+n-2
则k6片-4为-4
=44-8(y+2)+(n-2)y+y2)-8(n-2)
(y-4)y2-4)
_4yy+-100y+y)-8(n-2)-16m-64=4
y2-4(y+y2)+16
-4n-16
1+1=4」
所以太+店
法二:设直线方程为m(x-2)+n(y-4)=1,
抛物线的方程y2=4x可表示为(y-4)+8(y-4)-4(x-2)+8=0,
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m(x-2)+n(y-4)=1
由10-4}+80y-4-4(x-2)+8=0
+8+
4a++2-o
∴.(8n2+8n+1)k2+(8m-4n+16mn)k+8m2-4m=0,
60妹-
8m2-4m
1
直线,的斜率为2n=-2m,
k+k,-4n-8m-16mn_32m2-16m
8n2+8n+132m2-16m+1
.1+1_k+k=32m2-16m=4
k k2 kk2 8m2-4m
()法一:如图,作出符合题意的图形,
A
P
KB
1+1=4」
由已知得无k
设直线BC的方程为x=my+t,B(x,2),C(:,为),
x=my+t
联立y2=4x,可得y2-4my-4=0'
y2+y3=4m,2y3=-4t.
k=当4k=-4
七3-2”
x2-2,
.1,1my3+(t-2),my2+(t-2)
kk⅓-45-4
-2m2+-4m-20+-8-2=4.
y2y3-4(y2+y3)+16
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整理得4m2-2t-14m+mt+12=0,
即(m-2)(t+4m-6)=0,
当m=2时,直线AB与直线BC重合,舍去
∴t+4m=6,.直线BC的方程x=my+6-4m,
∴直线BC过定点(6,4)
11=4
法二:由已知得飞k2
一十
.11_k+k2_4n-8m-16mn_n-2m-4mm=4,
k k2 kk2 8m2-4m
Γ2m2-m
∴.8m2+4mn-2m-n=0,.(2m+n)(4m-1)=0,
1
n=-2m(舍)或m=4,
:直线BC的方程是4x-6)+ny-4)=0,
∴直线BC过定点(6,4).
3.(1)y2=4x(x>0)
2(-26,26)
(3)直线恒过点(0,-4)
4.(1)y2=8x
②)(i)2:(ii)y2-8x-32
4
"jx-
9t>
3
5.(1)y2=4x
(2)2x-y-4=0:②存在,(-2,0)
题型二抛物线中三角形面积(四边形)
x2
6.)3-y=1
(2)双曲线C的渐近线方程为x±V3y=0,记:x+V5y=0,42:x-V3y=0
设点PK,W由p在C上得昏-店-1,即5-3=3
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B
P
y=
3比
y=-
V3
过点P与平行的直线方程为x+V5y=,+5,与交于点A,
x+3y=xo+3yo
联立
x-v3y=0
2
23
胜p千有的纹,的安到
平行四边形PAOB的面积SOAd,其中d为点B到直线2的距离,
on-5n
2
2W5
1x-3,
V1+3
2
:S=+5.5-51后-3.35
V3
2
2325=2,为定值,得证
e)35105
36
7.(1)y2=4x
(2)D2:②直线DE过定点(4,0)
8.直线I的方程为y=x-L,△AMN的最大面积是82,
9.(1)y2=4x
(2①证明:由(1)知,抛物线C:y2=4x,F(1,0),M(1,2),N(L,-2)」
由题意知直线1的斜率k存在,且k≠0,所以直线1的方程为y=k(x+),k≠0.
y=k(x+1)
由>4消去,整理得k+2k-2列x+=0
由△=42-2-44=161-k2)>0,解得-1<k<1,且k≠0,
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4-2k2
所以x+x2=
2·x七2=1·所以龙=
直线0B的方程为=上x=5+),
x2
X2
k1+1
令,得k(6+),即e=
1
2=k(x1+1)=y,
y
x=1
X2
所以直线AQ1y轴.
®3g
9
10.(1)y2=4x
(2)(i)因为直线AB不垂直于y轴,设其方程为:x=my+n(m∈R,n≠0),
x=my+n
设A(,)B(s,)联立直线B与抛物线方程,
AB
y2=4x
→y广-4my=4n=0,可得y+为=4m
y2=-4n,
因为O41oB>所以5+y440,得=0y
又因为n≠0,所以n=4,即直线AB方程为x=my+4,则过定点(4,0).
(i)16
题型三抛物线的中点弦问题
11.(1)x=y+3
(2)(-0,-1)(1,+o)
3)定点P(-1,0),m=0
2--3
a+方
x+Y
13.)r=16y20+5
(2)(-2,2)或(2,2)
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4四g=9
(2证明:设Ax,y,B(x,,C(x,,Dx4,y),由AB=CD,得AB/1CD,
若=2,则=x4,直线AB,CD的斜率不存在,
由对称性,知M,N,H均在x轴上,则M,N,H三点共线:
若则5怎,直线服.C0的斜率存在,直线6的斜率知=片光
x-x2-y吃+y21
百按加的苏率为方头,装理得0+为加-消=
同理直线CD的方程为(y+y4)y-y4=x,直线AC的方程为O+)y-为=x,
直线BD的方程为+y)y-2y4=x,由AB/CD,得为+为=y+4,
设M(xwyw),N(w,yw),由线段AB与CD的中点分别为M,N,得yw=w,
因此直线MN1/x轴,设直线MN与线段AC,BD的交点分别为P,Oe),
将y=””代入直线4C的方程,得,=6+g)4-y=广》少,
2
2
2
将y=生兰代入直线0的方程,得。=0+)当”-以=公+0生)业,
2
2
2
,-。=广+0+)-⅓-片-0+y)+丛
2
=片+y-y=0+y=y-0出+h-)-+⅓-22=出4出=0,
2
2
2
又yp=Q=yM=yw,则点P,Q重合,即P,Q为线段AC与BD的交点H,
所以M丽1H.
(3)6.
5.国=2+
(m设4+i=12,3
所以直线44的方程为G+)加-y+任5)-0,
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因为AA,与圆C相切,故圆心到直线距离等于1,
10-9+1
所以心44
-xx
1=1,即
2+xx2=1,
V(x+x)+1
V(x+x)}2+1
所以(2+xx=(x+x)了+1,
同理(2+xx}=(x+x)}+1,
所以x,是一元二次方程(xt+2)2=(化+)+1的两个根,
故x,x3是方程(x-)+2x1+(3-)=0,
方程(-1产+2x1+(3-)=0的判别式△=4x-4(-103-)=4x-12x+12>0
韦达完理得巧+巧,55了-
1-x2,
对直线44:同理得圆心到44的距离平方为=任5+2
(x2+x)2+1
又5+2=3+2-1
1-x
-1,故6+2=+1)2
(x2-1)2
(2+x3)2+1=
2x1
+1=G2+102
1-x2
(x2-1)2’
所以d2=1,即d=1=r,故直线AA与圆C相切:
0
题型四抛物线中的参数及最值
16.(1)y2=4x
2)直线1恒过定点(4,0):+%的取值范围为[2-2V2,2+2√2
17.(1)y2=4x
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(2)存在,横坐标0≤1<2+22
18.(1)y2=12x
(2)9
(3)18
19.(1)y2=2x:
(2)k=1或k=2;
(3)是定值1,理由如下:
2(4k+1)
16
由(2)可知x+x2=
k2
,XX2=
k2,
且cx,-
又因为c=当+上=+)-8
x2-X1x2-X
所以直线RC的方程为-水-8-.
X2-X
-y&+x
令y=0:得xk代+)-8
=-(,-4x,-x)+x,[k+x)-8]
k(x+x2)-8
=265-4s+)
k(x+x2)-8
16-4×1
2k
2(4k+1)
=-h
k2
x2(4+-8
2
、
k'
00,
所以OD1
IOM
所以OD是定值1.
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A
20.(1)2V2
413
2)B(-2,0)距离为15
3)(0,2]
题型五抛物线中的定点、定值、定直线
24.月
(2)因为直线P№与抛物线交于C,D两点,故k≠1(k=1时P为坚直线x=).
记P0的斜率为h=-2
k-11
则PO:y=h(c-)+1=x+1-h,由韦达定理和中点公式,
线段AB,CD的中点分别为M(k,2-k+1),N(,2-h+1),
又(k-l1h-)=-1,即h-k-h=-2;若k=h,则k-1)2=-1,不可能,故M≠N.
点M,N都在抛物线y=x-x+1上,故直线MW的斜率为k+h-1,
其方程为y=(k+h-)x+1-h=(k+h-1)x+3-k-h,
令x=1,恒有y=2,所以直线MN恒过定点R,2).
(2)y=x+1
3)是,(-3,0)和1,0)
23.(1)y2=4x
(2)6V5
(3)存在,元=2理由如下:
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设P(-4,),因为点P在直线x=my+4上,
所以4:解特%=是P》
点Q是直线与x轴的交点,令y=0,得x=4,所以Q(4,0),
则P=i+以-小=+m-(+m+,
Pw=i%-i+
P阳=+小-imb-(8】im,
要验证1
1入,即验证:+m以+
8
8
PMIPNI POI
m
1+m2y2+
1+m
8
m
m
元_元m
化简得:
+8图8
m
x=my+4
联立y2=4x,消去x可得y2-4y-16=0
△=16m2+4×16>0
因为y=-16,且片+为=4m,
所以++%++片0=6+小g=16+>0,
m
m2
"m2
1
1
1.1
+8和+8同号,即以+
所以y
8
8
8
2+
m
m
当*
m+
m
8
8
2+
16
4m2+16
1
1
+y+
+y3+
m
m
4m+16
m
m
因为.8
y+
,8
8
+m八+m
+m2/16+4)
161+
16m2+64
m
m2
m2
4(m2+4)
m
4m m
16(m2+4)164’
m2
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1
Amm
则
8
8
乃+
84,即
m
1=2
24.(1)8,±4v2)
2)证明:设A(6,,B(x,2),满足=4x,=4x,由OA0B=-4得:xx+2=-4,又
5=
16
所以2+=4,g理得3+9=0:解得=-8
16
设直线AB:x=my+n,联立y2=4x得y2-4my-4n=0,
由韦达定理y=-4n,结合y=-8得n=2,
故直线AB方程为x=my+2,恒过定点(2,0).
(3)2W2
25.(1)x2=4y或x=0(y<0):
(2)证明:由不过点M的动直线I与曲线C恒有两个交点A,B,则动直线与只抛物线x2=4y相交,
可设点A(:,),B(:,2),直线AB的方程为:y=G+b,
y=kx+b
联立2=4y,得x-4-4b=0
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x+x32=4ky+2=k(+x2)+2b=4k2+2b
所以飞=-4b,即兴=kx+h(G+x)+62=·
因为k=当-2-11
-2-22,所以24y2-2(0+为)+2=x:-2(x+x)+4,
代入得:2b-24k2+2b)+2=4b-8k+4,整理得:62=(2k-2,
即b=2k-1或b=-2k+1.
当b=-2k+1时,直线AB的方程:y=cx-2k+1过定点M(2,1),舍去:
当b=2k-1时,直线4B的方程:y=:+2k-1=k(x+2)-1过定点(-2,-).
所以直线过定点(-2,)」
题型六抛物线中的向量问题
26.(1)y2=4x
(2)
(i)设18:x=m(y-3)+1,A(x,)、B(x,2)、Q(x,%),
y2=4x
联立x=m(y-3)+1,消去x可得y-4my+12m-4=0
△=16m2-412m-4)=16(m2-3m+1)>0,即m2-3m+1>0,
+y2=4m,y2=12m-4,
PAO4
由
PB
QB
到-兴二药--小-”
3-2y2-%
由点Q在线段AB上,则y-%与片-%异号,
故(3-片)02-)=(6-乃2)%-y),
即有3y2-3%-2+y=-3y+3y+y2-yy2,
整理得2y少-(%+3(+)+6y=0,
6m-4
即有212m-4)-,+3)x4m+6,=0,解得%=2m-3
3+5
2m-3,
则6=m63列1=
3+1=7m-37+15
2m-322(2m-3):
52
有3%-2x=9+、15
12113
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故0总在定直线2x-3y+2=0上:
2324
(i)存在,且点M坐标为13'13
27.(1)
1与2的交点为T,
(x-my+(m-1)t+2m=0,x=t,
由x-w+m-)r+2n=0,得{
y=t+2,
:点T(,1+2)在直线x-y+2=0上
v2
2)(i)0:(i)2
28.(1)y2=8x
(2)8x+7y-8=0或8x-7y-8=0
29.(1)x2=2y
a四
30.(1)x2=12y:y=-3:
(2)27:
(3N在定直线上,直线方程为:y=3.
13113