专题13 抛物线的几何性质(重难点讲义)数学人教A版选择性必修第一册
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精品
内容正文:
专题13 抛物线的几何性质
重点目标:
1. 熟练掌握抛物线的范围、对称性、顶点、离心率等基础几何性质,能由四类标准方程快速读取对应几何量.
2. 理解抛物线离心率的专属特征,明确其与椭圆、双曲线离心率的本质区别.
3. 熟记焦半径、通径的定义与定值结论,掌握基础几何量的快速计算方法,适配必考题型.
4. 能利用抛物线几何性质求解线段长度、坐标、最值、参数值等基础综合问题.
5. 掌握抛物线简单几何图像规律,能根据参数判断开口大小、图像变化趋势.
难点目标:
1. 灵活运用焦半径公式、抛物线定义实现点点、点线距离转化,突破最值类题型解题难点.
2. 掌握抛物线焦点弦的各类二级结论,能熟练解决焦点弦求值、角度、斜率综合题型.
3. 攻克抛物线定点、定值、定直线压轴题型,掌握圆锥曲线通用解题逻辑与套路.
4. 熟练处理含参抛物线几何性质问题,结合参数变化分析图像、弦长、最值的变化规律.
5. 综合运用抛物线几何性质、直线方程、不等式、平面几何知识,解决中档压轴大题.
1、 重点知识
(一)抛物线通用基础几何性质
· 抛物线核心参数:,为焦点到准线的距离,决定抛物线开口大小,越大开口越开阔.
1. 对称性:所有抛物线均为轴对称图形,仅有一条对称轴,无中心、无渐近线(区别于椭圆、双曲线).
2. 顶点:抛物线仅有一个顶点,是图像与对称轴的唯一交点,也是图像上到焦点、准线距离最近的点.
3. 离心率:圆锥曲线唯一固定离心率,是抛物线专属判定特征.
4. 取值范围:根据开口方向单侧无限延伸,仅有单向取值范围,区别于椭圆有界、双曲线双向无界.
(二)四类标准方程对应几何性质汇总
1. 开口向右:对称轴x轴,顶点,范围.
2. 开口向左:对称轴x轴,顶点,范围.
3. 开口向上:对称轴y轴,顶点,范围.
4. 开口向下:对称轴y轴,顶点,范围.
(三)焦半径与通径核心基础结论
1. 焦半径定义:抛物线上任意一点到焦点的距离,可通过定义转化为点到准线的距离,无需距离公式硬算.
2. 常用焦半径公式:
开口向右:点,焦半径;
开口向上:点,焦半径.
3. 通径定义与定值:过焦点且垂直对称轴的弦,通径长恒为,是抛物线最短焦点弦.
2、 难点知识
(一)核心易错难点(选择填空高频陷阱)
1. 圆锥曲线特征混淆:误给抛物线添加中心、渐近线,混淆三类曲线对称性、离心率特征.
2. 焦半径公式记错:混淆横竖开口抛物线的焦半径表达式,导致线段长度计算错误.
3. 范围判断失误:单向取值范围判断错误,混淆x轴、y轴开口对应的变量取值约束.
4. 最值误区:忽略抛物线顶点是到焦点、准线距离最近的点,错判最值位置.
(二)焦点弦综合拔高难点
· 以为例,过焦点直线交抛物线于,核心秒杀结论:
1. 坐标定值:,,恒为定值.
2. 弦长公式:焦点弦长,结合韦达定理快速求弦长.
3. 倒数定值:,是高考经典定值模型.
4. 角度性质:焦点弦端点与顶点连线夹角、垂直关系等衍生几何性质.
(三)抛物线最值难点
1. 距离最值模型:利用定义转化,求解“抛物线上动点到定点+焦点”最短距离、到定直线最短距离.
2. 弦长最值模型:焦点弦中通径最短,斜率先存在时焦点弦长大于.
3. 面积最值模型:抛物线内接三角形、焦点三角形面积最值,结合弦长与高求解.
(四)定点定值定直线难点
1. 定点问题:动直线与抛物线相交,恒过定点;动抛物线恒过定点,是解析几何高频压轴.
2. 定值问题:直线斜率、线段乘积、比值、角度恒为定值,核心方法为联立韦达、整体代换.
3. 定直线问题:动点恒在定直线上、动点到定直线距离恒定,适配高考拔高题型.
(五)含参抛物线综合难点
1. 参数的几何约束:根据弦长、面积、角度条件反求的取值范围.
2. 动抛物线性质分析:参数变化引发开口大小、焦点位置变化,结合单调性分析最值变化规律.
3. 含参直线与抛物线位置关系:联立方程结合判别式,分析相交、相切、相离条件.
(六)深度拓展拔高知识
1. 抛物线光学性质:平行对称轴的光线射入抛物线,反射后过焦点;过焦点光线反射后平行对称轴,用于创新情境题.
2. 切点弦结论:抛物线外一点引两条切线,切点弦直线方程秒杀公式,简化大题运算.
3. 中点弦点差法:抛物线弦中点斜率公式,快速求解中点、定点、斜率综合问题.
4. 圆锥曲线对比拔高:汇总椭圆、双曲线、抛物线的对称性、离心率、最值、弦长结论,适配多选压轴.
5. 抛物线与函数融合:结合二次函数、导数知识求解抛物线切线、最值,衔接高二导数考点.
(七)本节高频失分点汇总
1. 混淆三类圆锥曲线性质,给抛物线强加渐近线、中心等错误特征.
2. 横竖开口抛物线焦半径、弦长公式混用,计算全程出错.
3. 焦点弦定值结论记忆混乱,正负符号、数值记错.
4. 不会利用定义转化距离,最值题型只会联立硬算,解题效率极低.
5. 含参问题不结合图像几何特征,漏解参数范围、遗漏特殊情况.
6. 忽略抛物线单向取值范围,导致最值、坐标范围求解错误.
题型01 由抛物线方程研究其几何性质
【典例1】抛物线的焦准距是( )
A. B. C.3 D.6
【答案】A
【分析】根据抛物线标准方程求出即可得解.
【详解】化为标准方程为,
所以,,
即焦点与准线的距离为,
故选:A
【变式1】抛物线的焦点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】对分和两种情况讨论,求抛物线的焦点坐标.
【详解】当时,开口向上,焦点在轴正半轴上,此时,所以抛物线焦点坐标为;
当时,开口向下,焦点在轴负半轴上,此时,所以抛物线焦点坐标为.
故选:D
【典例2】(多选)对于抛物线,下列描述正确的是( )
A.开口向上,焦点为 B.焦点到准线的距离为4
C.开口向上,焦点为 D.准线方程为
【答案】AB
【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】对于A、C项,由已知可得,,,且抛物线开口向上,所以焦点坐标为,故A正确、C错误;
对于B项,根据抛物线的定义可知,焦点到准线的距离为,故B正确;
对于D项,根据抛物线的方程可知,准线方程为,故D错误.
故选:AB.
【变式2】(多选)对于抛物线,下列描述正确的是( )
A.开口向右 B.对称轴为轴
C.焦点为 D.准线方程为
【答案】BD
【分析】把抛物线的方程化为标准方程,结合性质可得答案.
【详解】由抛物线方程可知,其为开口向上的抛物线,故A错误;
对称轴为轴,故B正确;
由得,则焦点坐标为,故C错误;
准线方程为,故D正确.
故选:BD
【典例3】(多选)已知,则方程与在同一坐标系内对应的图形可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【分析】先将方程化为标准方程得,,再根据抛物线图形与椭圆或双曲线图形判断即可.
【详解】解:将对应方程化为标准方程得,,
所以抛物线的焦点在轴上,故排除D选项,
对于A选项,由图可知,,,矛盾,故A错误;
对于B选项,由图可知,,,满足,故B正确;
对于C选项,由图可知,,,,满足,故C正确;
故选:BC.
【变式3】曲线与曲线在同一坐标系中的示意图可能为( ).
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据可判断出异号,知为双曲线;由抛物线方程可确定的焦点和开口方向,由此得到结果.
【详解】若,,则,不存在,
又,异号,则曲线为双曲线,
曲线,,则为焦点在轴,开口向左的抛物线,只有D选项符合.
故选:D.
题型02 由抛物线几何性质求标准方程
【典例1】顶点在坐标原点,焦点坐标为的抛物线的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据抛物线的标准方程与焦点的关系求解即可.
【详解】焦点坐标为在轴正半轴上,可设抛物线方程为,
又,则,故抛物线的标准方程为.
故选:C
【变式1】若抛物线上一点到其焦点的距离为,则该抛物线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据焦半径公式求得的值,则抛物线方程可知.
【详解】由焦半径公式可知,解得,
所以抛物线方程为,
故选:A.
【典例2】已知抛物线,过其焦点且斜率为1的直线交抛物线于、两点,若线段的中点纵坐标为2,则该抛物线的标准方程为( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据抛物线标准方程,可得焦点坐标,结合直线斜率即可知直线方程;联立直线方程与抛物线方程,结合线段的中点纵坐标及韦达定理即可求得的值,进而得抛物线的标准方程.
【详解】抛物线,
则焦点坐标为,
过焦点且斜率为1的直线方程为,即,
所以,化简可得,
直线交抛物线于、两点,线段的中点纵坐标为2,
则,而,
解得,所以,
故选:B.
【变式2】已知抛物线的准线是圆与圆的公共弦所在的直线,则抛物线的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据给定条件,求出两个圆的公共弦所在的直线方程,再求出抛物线方程作答.
【详解】将两圆、的方程相减得:,
显然圆的圆心到直线距离1小于其半径2,
圆的圆心到直线距离小于其半径,
因此直线是圆与圆的公共弦所在的直线,即抛物线的准线,
所以抛物线的标准方程为:.
故选:C
题型03 直线与抛物线位置关系的有关问题
角度1:判断位置关系
【典例】已知直线与抛物线只有一个公共点,则直线与抛物线的位置关系是( )
A.相交 B.相切
C.相离 D.相交或相切
【答案】D
【分析】根据直线和抛物线只有一个公共点确定正确答案.
【详解】直线与抛物线的对称轴平行或与抛物线相切时有一个公共点,
所以D选项正确.
故选:D
【变式】已知抛物线:,直线l过它的焦点F,且与抛物线交于A,B两点,则以AB为直径的圆与抛物线的准线的位置关系是( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.与P的取值有关
【答案】B
【分析】如图所示,中点为,过作准线的垂线,垂足分别为,计算得到,得到答案.
【详解】如图所示:中点为,过作准线的垂线,垂足分别为.
则,故以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
故选:.
角度2:根据位置关系求直线方程
【典例】(多选)下列直线中,与抛物线只有一个公共点,且过点的是( )
A. B. C. D.
【答案】ABD
【分析】讨论直线的斜率,结合方程联立,以及直线与抛物线的位置关系,即可求解.
【详解】当直线的斜率存在且时,设,
与抛物线方程联立得,令,解得,
则直线的方程为;
当时,直线的方程为,此时直线平行于抛物线的对称轴,且与抛物线只有一个公共点;
当不存在时,直线与抛物线也只有一个公共点,此时直线的方程为.
故选:ABD
【变式】(多选)已知直线l过点,与抛物线相交所得弦长为8,则直线l的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【分析】本题已知直线与抛物线相交所得弦长,求直线方程,只需联立利用弦长公式进行求解.
【详解】①当直线l的斜率不存在时,直线与抛物线交于,弦长为4,不合题意.
②当直线l的斜率存在时,设斜率为k,直线为,联立消去y,得,.弦长为,解得,得,所以直线l的方程为或.
角度3:根据相交的弦长有关问题
【典例1】抛物线 ()的准线方程为,过C的焦点作斜率为的直线与 交于,两点,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由条件列方程求,由此可得抛物线方程,联立直线的方程与抛物线方程,利用设而不求法结合抛物线焦点弦公式求结论.
【详解】抛物线 的准线方程为,焦点的坐标为,
由已知,所以,
故抛物线的方程为,焦点的坐标为,
因为直线的斜率为,过点,所以直线的方程为,
联立,可得,
方程的判别式,
设,则,
又,
故选:D.
【变式1】抛物线的焦点是双曲线的一个焦点,过且倾斜角为的直线交于,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由抛物线的焦点是双曲线的一个焦点可求出参数,由题意写出直线的方程然后和抛物线方程联立,再由直线与圆锥曲线的交点弦弦长公式即可求出答案.
【详解】由抛物线C:()可知焦点F(0,),由双曲线的上焦点坐标为(0,1),且抛物线的焦点F(0,)是双曲线的一个焦点,可得,得,得抛物线方程为,由题意得直线的方程为,设A,B
联立消化简得,则有:,,
所以由弦长公式.
故选:D.
题型04 抛物线的中点弦及点差法
【典例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.
【变式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】C
【分析】根据题意,设,结合“点差法”,即可直线的斜率,得到答案.
【详解】设,代入抛物线,可得,
两式相减得,
所以直线的斜率为,
又因为的中点为,可得,
所以,即直线的斜率为.
故选:C.
【典例2】已知抛物线C:的焦点为F,是抛物线C上的点,且.
(1)求抛物线C的方程;
(2)已知直线l交抛物线C于M,N两点,且的中点为,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)直接由抛物线中焦半径公式求出即可.
(2)用横截式设出直线的方程以及的坐标,联立直线与抛物线方程,得到及韦达定理,再利用线段的中点坐标求出直线中的参数,再利用弦长公式求出线段的长度,用点到直线的距离公式求出点到直线的距离,进而可求出的面积.
【详解】(1)由抛物线的定义知,解得,则抛物线的方程为
故:答案为.
(2)由线段的中点为知直线的斜率存在且不为0,
设直线,,联立直线与抛物线方程,
有,即,所以有,
且,则
所以,即
所以直线,,
点到直线的距离.
所以.
故:答案为.
【变式2】已知抛物线 的焦点为.
(1)求的值;
(2)过点的直线与抛物线交于,两个不同点,若的中点为,求的面积.
【答案】(1)2;
(2).
【分析】(1)解,即可得出答案;
(2)点差法求出直线的斜率,得到直线的方程,根据抛物线的定义求出,根据点到直线的距离公式求出点到直线的距离,即可求出面积.
【详解】(1)由已知可得,,所以.
(2)由(1)知,抛物线的方程为.
设,,则有,,显然,
两式作差可得,,即.
因为的中点为,所以,则,
即,所以直线斜率为,此时直线方程为,即.
联立与抛物线的方程可得,,
,直线与抛物线有两个交点,满足.
所以,直线方程为.
又,根据抛物线的定义可知.
点到直线的距离,
所以的面积.
题型05抛物线的综合问题
【典例】已知抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点为F,过点F且倾斜角为的直线l被E截得的线段长为8.
(1)求抛物线E的方程;
(2)已知点C是抛物线上的动点,以C为圆心的圆过点F,且圆C与直线x=-相交于A,B两点. 求的取值范围.
【答案】(1)y2=4x;(2).
【分析】(1)写出直线l方程,与抛物线方程联立,利用韦达定理和弦长公式列方程得出的值.
(2)设C(x0,y0),得出圆C的方程,令,利用韦达定理可得出关于的表达式,从而得出的取值范围.
【详解】解:(1)直线l的方程为,联立,消去y整理得.
设直线l与抛物线E的交点的横坐标分别为,则,故直线l被抛物线E截得的线段长为,得p=2,
∴抛物线E的方程为y2=4x.
(2)由(1)知,F(1,0),设C(x0,y0),则圆C的方程是
令,得.
又∵,∴恒成立.
设
则,.
∵,∴∈.
∴的取值范围是.
【变式】已知抛物线的焦点为,以为圆心作半径为1的圆,过且倾斜角为的直线与抛物线交于两点,且.
(1)求的方程;
(2)设为坐标原点,为上一点,过作圆的两条切线,分别交于另外两点,直线分别交轴正半轴、轴正半轴于两点,求面积的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用定义可得,联立直线与抛物线,结合韦达定理求解即可;
(2)设点,,,分别求出,,的直线方程,进而可得的面积公式,再利用与圆相切的条件,用表示并得到的取值范围,再利用导数求面积的最小值即可.
【详解】(1)由题意可知,直线的方程为,
联立消去得,
设点,,则,
所以,即,解得,
所以的方程为.
(2)由(1)知圆,设点,,,显然,
则直线的方程为,
直线的方程为,
直线的方程为,
由的方程可得,,
则的面积为,所以.
因为与圆相切,所以点到直线的距离为,
整理得,同理可得,
所以是方程的两根,
所以,,解得,
的面积化为,
设,则,
令,得,
所以在单调递减,在单调递增,
故面积的最小值为.
【巩固训练】
1.已知抛物线C:的焦点为,准线为,若点在上,则到直线的距离为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【详解】因为点在C上,
所以,解得,
所以F到直线l的距离为2.
2.设为抛物线:的焦点,点在上,点,若,则( )
A.2 B. C. D.4
【答案】C
【分析】根据抛物线上的点到焦点和准线的距离相等,从而求得点的横坐标,进而求得点坐标.
【详解】由题意可得,焦点,则,
即点到准线的距离为,所以点的横坐标为,
不妨设点在轴上方,代入,则,
所以.
3.已知抛物线:的焦点为,过的直线与相交于,两点,若线段的中点到轴的距离为3,则( )
A.4 B.8 C.12 D.16
【答案】B
【分析】利用抛物线的定义结合中点坐标公式,由中点到轴的距离推导弦长的值.
【详解】首先抛物线满足,即,因此焦点为,准线方程为.
设,,线段的中点为,由题意得到轴的距离为3,故.
根据抛物线的定义可得:,, 弦长,
由中点坐标公式得,即,代入得.
4.已知是抛物线的焦点,,线段的垂直平分线与抛物线的交点坐标为( )
A.或 B.
C. D.
【答案】D
【分析】利用垂直平分线性质和抛物线定义,从而求出交点坐标.
【详解】如图所示:
由题意可知,抛物线的准线为:,点在抛物线的准线上,
设线段的垂直平分线与抛物线的交点为,则有,由抛物线定义可知,
,则,可得,所以交点.
5.(多选)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.
6.(多选)已知直线与抛物线有且只有一个公共点,则k的值可以是( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【分析】先判断直线经过定点,结合图象可得时直线与抛物线相交于一点,再由直线与抛物线方程联立,利用根的判别式等于0即可求得.
【详解】由直线方程可知直线经过定点,
而该点恰在抛物线的对称轴上,故时, 两者有且仅有一个公共点;
联立,消去,可得,
由,可得.
此时直线方程为与,恰与抛物线相切,两者有且仅有一个公共点.
故k的值可以是0,.
故选:ACD.
7.已知为抛物线:的焦点,过点的直线与相交于,两点,若轴,,则______.
【答案】5
【分析】结合题意确定点的坐标,代入抛物线方程求出的值,得到抛物线的具体方程,
进而联立直线与抛物线的方程,求出点的坐标,再结合焦半径公式求解.
【详解】不妨设点在第一象限内,,则,
代入,解得,即,
所以直线的方程为,即,
由得,则,
所以,
所以根据抛物线的定义可知,.
8.已知抛物线:的焦点为,设的准线与轴的交点为,点在上且满足,则的面积为___________
【答案】4
【详解】如图,作垂直于准线,由抛物线定义可知,因为,所以,,
所以,代入抛物线解析式得,所以.
9.已知抛物线:,焦点为,一条直线与抛物线交于A、B两点
(1)若直线斜率为1,证明线段中点的横坐标为定值;
(2)若直线过,且,求直线方程.
【答案】(1)
抛物线:,焦点为,
设直线为,与抛物线联立方程,得,
得,所以线段中点的横坐标为(定值).
(2)
【分析】(1)直线方程与抛物线方程联立,利用韦达定理表示中点坐标;
(2)利用韦达定理表示焦点弦长公式,即可求解.
【详解】(1)略
(2)设直线的方程为,与抛物线联立方程,
得,,
,得,
所以直线方程为.
10.已知动点到直线的距离与到点距离相等,设动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)直线与曲线交于两点,若线段的中点坐标为,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据抛物线的定义,得到动点的轨迹是以为焦点,为准线的抛物线,进而求得抛物线的标准方程;
(2)根据题意,利用“点差法”求得所求直线的斜率,进而得到所求直线方程.
【详解】(1)由题意知,动点到直线的距离与到点距离相等,
根据抛物线的定义,可得动点的轨迹是以为焦点,为准线的抛物线,
可得,解得,所以曲线的方程为.
(2)设,可得,
两式相减得,
线段的中点坐标为,可得在抛物线内部,
所以,可得,
又由,可得,
所以直线的斜率,
故直线的方程为,即.
【强化训练】
1.直线截抛物线所得弦长为,此抛物线方程为( )
A. B. C.或 D.以上都不对
【答案】C
【分析】联立直线与抛物线方程消去得到关于的二次方程,由判别式大于零确定的范围,再利用韦达定理和弦长公式建立关于的方程求解即可.
【详解】由得:.
,所以或,
因为.
.
解得或,
∴抛物线方程为或.
2.已知抛物线,过点作直线,使与抛物线有且只有一个公共点,则满足上述条件的直线共有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
【答案】D
【分析】根据抛物线的性质,结合一元二次方程根的判别式进行求解即可.
【详解】当直线不存在斜率时,直线的方程为,
当时,,该方程无实根,此时直线与抛物线无交点;
当直线存在斜率时,设直线的方程为,
与抛物线方程联立,得,
当时,,
此时直线与抛物线
有且只有一个交点,符合题意;
当时,要想直线与抛物线有且只有一个公共点,
只需,
方程的判别式,
所以方程有两个不相等的实数根,
显然不是方程的实根,
所以满足条件的直线共有3条.
3.在平面直角坐标系中,抛物线:()的焦点为,过点且倾斜角为的直线与在第一象限的交点为,与轴的交点为,若,则的准线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据题意,得到直线方程,从而得到点坐标,再结合求出,最后由抛物线准线方程的公式即可求解.
【详解】
如图所示,抛物线:(),焦点的坐标为,准线方程为,
过点且倾斜角为的直线,其斜率为,因此直线方程为,
由于直线与轴的交点为,令,得,所以点的坐标为,
将直线方程代入抛物线方程中,得,整理得,
解得或,
由于交点在第一象限,所以,代入直线方程,得,
所以点的坐标为,
又因为,所以,解得,
所以抛物线的准线方程为.
4.过抛物线的焦点F作直线l,直线l交该抛物线于A,B两点(B在第一象限),且,若直线l的倾斜角为,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】抛物线的焦点为准线方程为,
过点分别作准线的垂线,垂足为,
由抛物线定义:抛物线上任一点到焦点距离等于到准线距离,
,
设直线的倾斜角为,
,,
,,
,,
由题意得,,代入得:,
,两边约去:,
,,,
,
故.
5.(多选)已知抛物线的焦点,A为抛物线上的一点,,则下列说法正确的是( )
A. B.准线方程
C.点或 D.以为直径的圆与抛物线的准线相切
【答案】AC
【详解】抛物线的焦点,,,故A正确.
准线方程为,故B错误.
因为A为抛物线上的一点,,所以,解得,
所以,解得,所以点或,故C正确.
不妨取,则AF的中点坐标为,因为点到准线的距离为,
所以以为直径的圆与抛物线的准线相离,事实上以为直径的圆与y轴相切,故D错误.
6.(多选)已知,分别是离心率为的椭圆的左、右焦点,抛物线与M交于A,B两点,顺次连接所得封闭图形的周长为,则( )
A. B.C的准线方程为
C. D.图形的面积为
【答案】AC
【分析】根据图形的周长得,由离心率计算得,进而判断A,再由计算,得抛物线的方程,即可得抛物线的准线方程,即可判断B,由椭圆的方程与抛物线的方程联立解出点的坐标,即可判断CD.
【详解】由题意得:图形的周长为,所以,
又,所以,所以,故A正确;
由,所以,所以抛物线,
所以抛物线的准线方程为:,故B错误;
所以椭圆,
由,化简得,解得或(舍去),
当时,,解得,
所以,所以,故C正确,
图形的面积为,故D错误.
7.已知抛物线:的焦点为圆:的圆心,过圆心的直线与抛物线和圆交于自上而下的四个点,,,,则的值是______.
【答案】1
【详解】由题可知,抛物线的焦点为,直线的斜率存在,设直线方程为:,
由消去得,设,,
由韦达定理得,则,
由抛物线的定义知,,,
所以,,
所以.
8.平行于x轴的直线交抛物线:于点,交抛物线:于点,记抛物线和的焦点分别为和,若,则四边形的面积为__________.
【答案】3
【分析】设平行于x轴的直线方程为,然后求出的坐标,进而判断四边形的形状,进而求出面积.
【详解】由题意可得,,设平行于x轴的直线方程为.
则,因为,
所以,化简解得.
根据对称性,不妨取,所以四边形为矩形,
所以四边形的面积为.
9.已知抛物线的焦点为,,对于C上的点,的最小值为
(1)求抛物线C的标准方程;
(2)是抛物线C上在第一象限内的一点,直线与C交于两点,若的面积为,求的值.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)根据三点共线时,线段的和最小,然后再结合两点间的距离公式求解;
(2)将直线与抛物线方程联立,表示出弦长,然后根据的面积为,建立方程,解方程即可.
【详解】(1)由题意可得,当F,A,B三点共线时,取得最小值,有,
由两点间距离公式,解得,
所以抛物线C的方程为.
(2)把代入方程,可得,
设,,
联立方程组,消去y可得,
由,解得,
又知,,
所以
,
由到直线l的距离为,
所以,
即,得,
解得或,经检验均满足,
所以的值为或
10.已知抛物线C:()的焦点为F,且F与圆M:上点的距离的最小值为4.
(1)求p;
(2)从抛物线C上任取一点,过点Q作C的切线l,证明:l的方程为.
(3)若点P在M上,,是C的两条切线,且A,B是切点,求面积的最大值.
【答案】(1);
(2)证明:显然直线的斜率存在,设直线的方程为,
与联立可得,
由得,化简得,
其中,故,解得,
所以直线的方程为,即,
又,所以,即,;
(3)
【分析】(1)根据点F与圆M上的点距离最小值为得到方程,求出;
(2)设出直线的方程,与抛物线方程联立,根据根的判别式得到方程,结合,求出,得到直线的方程;
(3)在(2)的基础上,得到直线和直线的方程,确定直线的方程,与抛物线方程联立,得到两根之和,两根之积,表达出,结合点到直线距离公式得到三角形面积,求出最值.
【详解】(1)由题意得,圆的圆心为,半径为1,
F与圆M:上的点距离最小值为,
故,解得,负值舍去,所以;
(2)略
(3)设,,
由(2)知,直线的方程为,直线的方程为,
由于点为两直线的公共点,则,
所以坐标满足方程,
所以直线的方程为,
联立与得,
由韦达定理可得,
所以,
点到直线的距离为,
所以,
因为
由,解得,
所以当时,取得最大值,最大值为20,
故的面积最大值为.
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专题13 抛物线的几何性质
重点目标:
1. 熟练掌握抛物线的范围、对称性、顶点、离心率等基础几何性质,能由四类标准方程快速读取对应几何量.
2. 理解抛物线离心率的专属特征,明确其与椭圆、双曲线离心率的本质区别.
3. 熟记焦半径、通径的定义与定值结论,掌握基础几何量的快速计算方法,适配必考题型.
4. 能利用抛物线几何性质求解线段长度、坐标、最值、参数值等基础综合问题.
5. 掌握抛物线简单几何图像规律,能根据参数判断开口大小、图像变化趋势.
难点目标:
1. 灵活运用焦半径公式、抛物线定义实现点点、点线距离转化,突破最值类题型解题难点.
2. 掌握抛物线焦点弦的各类二级结论,能熟练解决焦点弦求值、角度、斜率综合题型.
3. 攻克抛物线定点、定值、定直线压轴题型,掌握圆锥曲线通用解题逻辑与套路.
4. 熟练处理含参抛物线几何性质问题,结合参数变化分析图像、弦长、最值的变化规律.
5. 综合运用抛物线几何性质、直线方程、不等式、平面几何知识,解决中档压轴大题.
1、 重点知识
(一)抛物线通用基础几何性质
· 抛物线核心参数:,为焦点到准线的距离,决定抛物线开口大小,越大开口越开阔.
1. 对称性:所有抛物线均为轴对称图形,仅有一条对称轴,无中心、无渐近线(区别于椭圆、双曲线).
2. 顶点:抛物线仅有一个顶点,是图像与对称轴的唯一交点,也是图像上到焦点、准线距离最近的点.
3. 离心率:圆锥曲线唯一固定离心率,是抛物线专属判定特征.
4. 取值范围:根据开口方向单侧无限延伸,仅有单向取值范围,区别于椭圆有界、双曲线双向无界.
(二)四类标准方程对应几何性质汇总
1. 开口向右:对称轴x轴,顶点,范围.
2. 开口向左:对称轴x轴,顶点,范围.
3. 开口向上:对称轴y轴,顶点,范围.
4. 开口向下:对称轴y轴,顶点,范围.
(三)焦半径与通径核心基础结论
1. 焦半径定义:抛物线上任意一点到焦点的距离,可通过定义转化为点到准线的距离,无需距离公式硬算.
2. 常用焦半径公式:
开口向右:点,焦半径;
开口向上:点,焦半径.
3. 通径定义与定值:过焦点且垂直对称轴的弦,通径长恒为,是抛物线最短焦点弦.
2、 难点知识
(一)核心易错难点(选择填空高频陷阱)
1. 圆锥曲线特征混淆:误给抛物线添加中心、渐近线,混淆三类曲线对称性、离心率特征.
2. 焦半径公式记错:混淆横竖开口抛物线的焦半径表达式,导致线段长度计算错误.
3. 范围判断失误:单向取值范围判断错误,混淆x轴、y轴开口对应的变量取值约束.
4. 最值误区:忽略抛物线顶点是到焦点、准线距离最近的点,错判最值位置.
(二)焦点弦综合拔高难点
· 以为例,过焦点直线交抛物线于,核心秒杀结论:
1. 坐标定值:,,恒为定值.
2. 弦长公式:焦点弦长,结合韦达定理快速求弦长.
3. 倒数定值:,是高考经典定值模型.
4. 角度性质:焦点弦端点与顶点连线夹角、垂直关系等衍生几何性质.
(三)抛物线最值难点
1. 距离最值模型:利用定义转化,求解“抛物线上动点到定点+焦点”最短距离、到定直线最短距离.
2. 弦长最值模型:焦点弦中通径最短,斜率先存在时焦点弦长大于.
3. 面积最值模型:抛物线内接三角形、焦点三角形面积最值,结合弦长与高求解.
(四)定点定值定直线难点
1. 定点问题:动直线与抛物线相交,恒过定点;动抛物线恒过定点,是解析几何高频压轴.
2. 定值问题:直线斜率、线段乘积、比值、角度恒为定值,核心方法为联立韦达、整体代换.
3. 定直线问题:动点恒在定直线上、动点到定直线距离恒定,适配高考拔高题型.
(五)含参抛物线综合难点
1. 参数的几何约束:根据弦长、面积、角度条件反求的取值范围.
2. 动抛物线性质分析:参数变化引发开口大小、焦点位置变化,结合单调性分析最值变化规律.
3. 含参直线与抛物线位置关系:联立方程结合判别式,分析相交、相切、相离条件.
(六)深度拓展拔高知识
1. 抛物线光学性质:平行对称轴的光线射入抛物线,反射后过焦点;过焦点光线反射后平行对称轴,用于创新情境题.
2. 切点弦结论:抛物线外一点引两条切线,切点弦直线方程秒杀公式,简化大题运算.
3. 中点弦点差法:抛物线弦中点斜率公式,快速求解中点、定点、斜率综合问题.
4. 圆锥曲线对比拔高:汇总椭圆、双曲线、抛物线的对称性、离心率、最值、弦长结论,适配多选压轴.
5. 抛物线与函数融合:结合二次函数、导数知识求解抛物线切线、最值,衔接高二导数考点.
(七)本节高频失分点汇总
1. 混淆三类圆锥曲线性质,给抛物线强加渐近线、中心等错误特征.
2. 横竖开口抛物线焦半径、弦长公式混用,计算全程出错.
3. 焦点弦定值结论记忆混乱,正负符号、数值记错.
4. 不会利用定义转化距离,最值题型只会联立硬算,解题效率极低.
5. 含参问题不结合图像几何特征,漏解参数范围、遗漏特殊情况.
6. 忽略抛物线单向取值范围,导致最值、坐标范围求解错误.
题型01 由抛物线方程研究其几何性质
【典例1】抛物线的焦准距是( )
A. B. C.3 D.6
【变式1】抛物线的焦点坐标为( )
A. B. C. D.
【典例2】(多选)对于抛物线,下列描述正确的是( )
A.开口向上,焦点为 B.焦点到准线的距离为4
C.开口向上,焦点为 D.准线方程为
【变式2】(多选)对于抛物线,下列描述正确的是( )
A.开口向右 B.对称轴为轴
C.焦点为 D.准线方程为
【典例3】(多选)已知,则方程与在同一坐标系内对应的图形可能是( )
A. B.
C. D.
【变式3】曲线与曲线在同一坐标系中的示意图可能为( ).
A. B.
C. D.
题型02 由抛物线几何性质求标准方程
【典例1】顶点在坐标原点,焦点坐标为的抛物线的标准方程为( )
A. B. C. D.
【变式1】若抛物线上一点到其焦点的距离为,则该抛物线的方程为( )
A. B. C. D.
【典例2】已知抛物线,过其焦点且斜率为1的直线交抛物线于、两点,若线段的中点纵坐标为2,则该抛物线的标准方程为( ).
A. B. C. D.
【变式2】已知抛物线的准线是圆与圆的公共弦所在的直线,则抛物线的标准方程为( )
A. B. C. D.
题型03 直线与抛物线位置关系的有关问题
角度1:判断位置关系
【典例】已知直线与抛物线只有一个公共点,则直线与抛物线的位置关系是( )
A.相交 B.相切
C.相离 D.相交或相切
【变式】已知抛物线:,直线l过它的焦点F,且与抛物线交于A,B两点,则以AB为直径的圆与抛物线的准线的位置关系是( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.与P的取值有关
角度2:根据位置关系求直线方程
【典例】(多选)下列直线中,与抛物线只有一个公共点,且过点的是( )
A. B. C. D.
【变式】(多选)已知直线l过点,与抛物线相交所得弦长为8,则直线l的方程为( )
A. B. C. D.
角度3:根据相交的弦长有关问题
【典例1】抛物线 ()的准线方程为,过C的焦点作斜率为的直线与 交于,两点,则( )
A. B. C. D.
【变式1】抛物线的焦点是双曲线的一个焦点,过且倾斜角为的直线交于,则( )
A. B.
C. D.
题型04 抛物线的中点弦及点差法
【典例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.
【变式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.
【典例2】已知抛物线C:的焦点为F,是抛物线C上的点,且.
(1)求抛物线C的方程;
(2)已知直线l交抛物线C于M,N两点,且的中点为,求的面积.
【变式2】已知抛物线 的焦点为.
(1)求的值;
(2)过点的直线与抛物线交于,两个不同点,若的中点为,求的面积.
题型05抛物线的综合问题
【典例】已知抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点为F,过点F且倾斜角为的直线l被E截得的线段长为8.
(1)求抛物线E的方程;
(2)已知点C是抛物线上的动点,以C为圆心的圆过点F,且圆C与直线x=-相交于A,B两点. 求的取值范围.
【变式】已知抛物线的焦点为,以为圆心作半径为1的圆,过且倾斜角为的直线与抛物线交于两点,且.
(1)求的方程;
(2)设为坐标原点,为上一点,过作圆的两条切线,分别交于另外两点,直线分别交轴正半轴、轴正半轴于两点,求面积的最小值.
【巩固训练】
1.已知抛物线C:的焦点为,准线为,若点在上,则到直线的距离为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.设为抛物线:的焦点,点在上,点,若,则( )
A.2 B. C. D.4
3.已知抛物线:的焦点为,过的直线与相交于,两点,若线段的中点到轴的距离为3,则( )
A.4 B.8 C.12 D.16
4.已知是抛物线的焦点,,线段的垂直平分线与抛物线的交点坐标为( )
A.或 B.
C. D.
5.(多选)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
6.(多选)已知直线与抛物线有且只有一个公共点,则k的值可以是( )
A. B. C. D.
7.已知为抛物线:的焦点,过点的直线与相交于,两点,若轴,,则______.
8.已知抛物线:的焦点为,设的准线与轴的交点为,点在上且满足,则的面积为___________
9.已知抛物线:,焦点为,一条直线与抛物线交于A、B两点
(1)若直线斜率为1,证明线段中点的横坐标为定值;
(2)若直线过,且,求直线方程.
10.已知动点到直线的距离与到点距离相等,设动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)直线与曲线交于两点,若线段的中点坐标为,求直线的方程.
【强化训练】
1.直线截抛物线所得弦长为,此抛物线方程为( )
A. B. C.或 D.以上都不对
2.已知抛物线,过点作直线,使与抛物线有且只有一个公共点,则满足上述条件的直线共有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
3.在平面直角坐标系中,抛物线:()的焦点为,过点且倾斜角为的直线与在第一象限的交点为,与轴的交点为,若,则的准线方程为( )
A. B. C. D.
4.过抛物线的焦点F作直线l,直线l交该抛物线于A,B两点(B在第一象限),且,若直线l的倾斜角为,则( )
A. B. C. D.
5.(多选)已知抛物线的焦点,A为抛物线上的一点,,则下列说法正确的是( )
A. B.准线方程
C.点或 D.以为直径的圆与抛物线的准线相切
6.(多选)已知,分别是离心率为的椭圆的左、右焦点,抛物线与M交于A,B两点,顺次连接所得封闭图形的周长为,则( )
A. B.C的准线方程为
C. D.图形的面积为
7.已知抛物线:的焦点为圆:的圆心,过圆心的直线与抛物线和圆交于自上而下的四个点,,,,则的值是______.
8.平行于x轴的直线交抛物线:于点,交抛物线:于点,记抛物线和的焦点分别为和,若,则四边形的面积为__________.
9.已知抛物线的焦点为,,对于C上的点,的最小值为
(1)求抛物线C的标准方程;
(2)是抛物线C上在第一象限内的一点,直线与C交于两点,若的面积为,求的值.
10.已知抛物线C:()的焦点为F,且F与圆M:上点的距离的最小值为4.
(1)求p;
(2)从抛物线C上任取一点,过点Q作C的切线l,证明:l的方程为.
(3)若点P在M上,,是C的两条切线,且A,B是切点,求面积的最大值.
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