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板块三启智培优·破译高考板块四模拟演练·提能增分板块五限时·规范·特训板块一板块二板块四板块五高考一轮总复习·数学(理)板块三高考一轮总复习·数学(理)第8章平面解析几何第7讲抛物线板块一知识梳理·自主学习板块二典例探究·考向突破板块一板块二板块四板块五高考一轮总复习·数学(理)板块三
[必备知识]
考点1抛物线的定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不过F)的距离的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的焦点,直线l叫做抛物线的
其数学表达式:
相等
准线.
|MF|=d(其中d为点M到准线的距离).
考点2抛物线的标准方程与几何性质
标准方程 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0) p的几何意义:焦点F到准线l的距离 图形 顶点 O(0,0) 对称轴 y=0 x=0
焦点 F 离心率 e=1 准线方程 范围 x≥0,yR x≤0,yR y≥0,xR y≤0,xR 开口方向 向右 向左 向上 向下 焦半径 |PF|=x0+ |PF|=|PF|=|PF|=
F
F
F
x=-
x=
y=-
y=
-x0+
y0+
-y0+
[必会结论]
抛物线焦点弦的几个常用结论
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)x1x2=,y1y2=-p2.
(2)弦长|AB|=x1+x2+p=(α为弦AB的倾斜角).
(3)以弦AB为直径的圆与准线相切.
(4)通径:过焦点垂直于对称轴的弦,长等于2p.
[双基夯实]一、疑难辨析
判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)
1.平面内与一个定点F和一条定直线l的距离相等的点的轨迹一定是抛物线.()
2.若直线与抛物线只有一个交点,则直线与抛物线一定相切.()
3.方程y=ax2(a≠0)表示的曲线是焦点在x轴上的抛物线,且其焦点坐标是,准线方程是x=-.()
4.抛物线既是中心对称图形,又是轴对称图形.()
5.AB为抛物线y2=2px(p>0)的过焦点F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2=,y1y2=-p2,弦长|AB|=x1+x2+p.()
√
×
×
×
×
二、小题快练
1.[课本改编]经过点P(16,-4)的抛物线的标准方程为()
A.y2=x或x2=-64y B.y2=x或y2=-64x
C.y2=x D.x2=-64y
解析当抛物线的开口向右时,抛物线的方程为y2=2px(p>0),代入点P(16,-4)得:p=,y2=x;当抛物线的开口向下时,抛物线的方程为x2=-2py(p>0)代入点P(16,-4)得:p=32,x2=-64y;综上所述,y2=x或x2=-64y.
2.抛物线y=-x2的焦点坐标是()
A.(0,-4) B.(0,-2)
C. D.
解析抛物线方程可化成x2=-8y,所以焦点坐标为(0,-2),故选B.
3.[2014·安徽高考]抛物线y=x2的准线方程是()
A.y=-1 B.y=-2
C.x=-1 D.x=-2
解析抛物线y=x2的标准方程为x2=4y,所以其准线方程为y=-1.
4.[2016·辽宁五校联考]已知AB是抛物线y2=2x的一条焦点弦,|AB|=4,则AB中点C的横坐标是()
A.2 B.
C. D.
解析设A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=x1+x2+p=4,又p=1,所以x1+x2=3,所以点C的横坐标是=.
5.若抛物线x2=ay过点A,则点A到此抛物线的焦点的距离为________.
解析由题意可知,点A在抛物线x2=ay上,所以1=a,解得a=4,得x2=4y.由抛物线的定义可知点A到焦点的距离等于点A到准线的距离,所以点A到抛物线的焦点的距离为yA+1=+1=.
考向抛物线的定义及应用例1[2016·安徽模拟]过抛物线y2=4x的焦点F的直线交该抛物线于A,B两点,O为坐标原点.若|AF|=3,则AOB的面积为()
A. B.
C. D.2
[解析]焦点F(1,0),设A,B分别在第一、四象限,则点A到准线l:x=-1的距离为3,得A的横坐标为2,纵坐标为2,AB的方程为y=2(x-1),与抛物线方程联立可得2x2-5x+2=0,所以B的横坐标为,纵坐标为-,SAOB=×1×(2+)=.
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考点视频
延伸探究1本例题条件不变,问题改为“求|BF|的值”,如何解答?
解设点A(x1,y1),B(x2,y2),由|AF|=3及抛物线定义可得,x1+1=3,x1=2.A点坐标为(2,2).
则直线AB的斜率为k==2.
直线AB的方程为y=2(x-1).
由消去y,得2x2-5x+2=0,
解得x1=2,x2=.|BF|=x2+1=.
延伸探究2把|AF|=3改为|AF|=3|BF|,其他条件不变,求A,B两点所在的直线方程.
解由|AF|=3|BF|可知A=3F,易知F(1,0),设B(x0,y0),则
从而可解得A的坐标为(4-3x0,-3y0).
因为点A,B都在抛物线上,所以
解得x0=,y0=±,所以kAB==±.
所求直线方程为y=±(x-1).
应用抛物线的定义解题
(1)由抛物线定义,把抛物线上点到焦点距离与到准线距离相互转化.
(2)注意灵活运用抛物线上一点P(x,y)到焦点F的距离|PF|=|x|+或|PF|=|y|+.
【变式训练1】(1)[2014·课标全国卷]已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|=x0,则x0=()
A.1 B.2
C.4 D.8
解析由题意知抛物线的准线为x=-.因为|AF|=x0,根据抛物线的定义可得x0+=|AF|=x0,解得x0=1,故选A.
(2)已知点P是抛物线y2=2x上的动点,点P到准线的距离为d,且点P在y轴上的射影是M,点A,则|PA|+|PM|的最小值是()
A. B.4
C. D.5
解析设抛物线y2=2x的焦点为F,则F.又点A在抛物线的外侧,抛物线的准线方程为x=-,则|PM|=d-.
又|PA|+d=|PA|+|PF|≥|AF|=5,所以|PA|+|PM|≥.
考向抛物线的方程及几何性质
例2(1)[2015·陕西高考]已知抛物线y2=2px(p>0)的准线经过点(-1,1),则该抛物线焦点坐标为()
A.(-1,0) B.(1,0)
C.(0,-1) D.(0,1)
[解析]抛物线准线为x=-=-1,=1,焦点的坐标为(1,0),选B.
(2)[2016·石家庄调研]若抛物线y2=2px上一点P(2,y0)到其准线的距离为4,则抛物线的标准方程为()
A.y2=4x B.y2=6x
C.y2=8x D.y2=10x
[解析]抛物线y2=2px,准线为x=-.
点P(2,y0)到其准线的距离为4,
=4.
p=4.抛物线的标准方程为y2=8x.
1.求抛物线标准方程的方法及注意点
(1)方法:求抛物线的标准方程的主要方法是定义法和待定系数法.若题目已给出抛物线的方程(含有未知数p),那么只需求出p即可;若题目未给出抛物线的方程,对于焦点在x轴上的抛物线的标准方程可统一设为y2=ax(a≠0),a的正负由题设来定;焦点在y轴上的抛物线的标准方程可设为x2=ay(a≠0),这样就减少了不必要的讨论.
(2)注意点:
当坐标系已建立时,应根据条件确定抛物线方程属于四种类型中的哪一种;
要注意把握抛物线的顶点、对称轴、开口方向与方程之间的对应关系;
要注意参数p的几何意义是焦点到准线的距离,利用它的几何意义来解决问题.
2.用抛物线几何性质的技巧
涉及抛物线几何性质的问题常结合图形思考,通过图形可以直观地看出抛物线的顶点、对称轴、开口方向等几何特征,体现了数形结合思想解题的直观性.
3.抛物线焦点弦问题求解策略
求解抛物线焦点弦问题时,除灵活运用焦点弦的有关性质外,还要灵活应用抛物线的定义及数形结合思想求解.
【变式训练2】(1)已知抛物线关于x轴对称,它的顶点在坐标原点O,并且经过点M(2,y0).若点M到该抛物线焦点的距离为3,则|OM|=()
A.2 B.2
C.4 D.2
解析由题意设抛物线方程为y2=2px(p>0),则M到焦点的距离为xM+=2+=3,
所以p=2,所以y2=4x.
所以y=4×2,所以y0=±2.
所以|OM|===2.
(2)点M(5,3)到抛物线y=ax2的准线的距离为6,那么抛物线的标准方程是()
A.x2=y B.x2=y或x2=-y
C.x2=-y D.x2=12y或x2=-36y
解析将y=ax2化为x2=y,当a>0时,准线y=-,由已知得3+=6,所以=12,所以a=.当a<0时,准线y=-,由已知得=6,
所以a=-或a=(舍).
所以抛物线方程为x2=12y或x2=-36y,故选D.
考向直线与抛物线的综合应用
例3[2015·福建高考]已知点F为抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点,点A(2,m)在抛物线E上,且|AF|=3.
(1)求抛物线E的方程;
[解](1)由抛物线的定义,得|AF|=2+.
因为|AF|=3,即2+=3,
解得p=2,所以抛物线E的方程为y2=4x.
(2)已知点G(-1,0),延长AF交抛物线E于点B,证明:以点F为圆心且与直线GA相切的圆,必与直线GB相切.
[解](2)证法一:因为点A(2,m)在抛物线E:y2=4x上,
所以m=±2,由抛物线的对称性,不妨设A(2,2).
由A(2,2),F(1,0)可得直线AF的方程为y=2(x-1).
由得2x2-5x+2=0,
解得x=2或x=,从而B.
又G(-1,0),
所以kGA==,kGB==-,
所以kGA+kGB=0,从而AGF=BGF,这表明点F到直线GA,GB的距离相等,
故以F为圆心且与直线GA相切的圆必与直线GB相切.
证法二:设以点F为圆心且与直线GA相切的圆的半径为r.
因为点A(2,m)在抛物线E:y2=4x上,
所以m=±2,由抛物线的对称性,不妨设A(2,2).
由A(2,2),F(1,0)可得直线AF的方程为y=2(x-1).
由得2x2-5x+2=0,
解得x=2或x=,从而B.
又G(-1,0),故直线GA的方程为2x-3y+2=0,从而r==.
又直线GB的方程为2x+3y+2=0,
所以点F到直线GB的距离d===r.
这表明以点F为圆心且与直线GA相切的圆必与直线GB相切.
求解抛物线综合问题的方法
(1)研究直线与抛物线的位置关系与研究直线与椭圆、双曲线的位置关系的方法类似,一般是用方程法,但涉及抛物线的弦长、中点、距离等问题时,要注意“设而不求”“整体代入”“点差法”以及定义的灵活应用.
(2)有关直线与抛物线的弦长问题,要注意直线是否过抛物线的焦点,若过抛物线的焦点,可直接使用公式|AB|=x1+x2+p,若不过焦点,则必须用弦长公式.
【变式训练3】[2016·唐山模拟]已知抛物线E:x2=2py(p>0),直线y=kx+2与E交于A,B两点,且O·O=2,其中O为原点.
(1)求抛物线E的方程;
解(1)将y=kx+2代入x2=2py,得x2-2pkx-4p=0,其中Δ=4p2k2+16p>0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=2pk,x1x2=-4p.
O·O=x1x2+y1y2=x1x2+·=-4p+4.
由已知,-4p+4=2,p=,
所以抛物线E的方程为x2=y.
(2)点C坐标为(0,-2),记直线CA,CB的斜率分别为k1,k2,证明:k+k-2k2为定值.
解(2)证明:由(1)知,x1+x2=k,x1x2=-2.
k1====x1-x2,
同理k2=x2-x1,
所以k+k-2k2=2(x1-x2)2-2(x1+x2)2
=-8x1x2=16.
核心规律
1.抛物线定义的实质可归结为“一动三定”:一个动点M,一个定点F(抛物线的焦点),一条定直线l(抛物线的准线),一个定值1(抛物线的离心率).
2.认真区分四种形式的标准方程
(1)区分y=ax2与y2=2px(p>0),前者不是抛物线的标准方程.
(2)求标准方程要先确定形式,必要时要进行分类讨论,标准方程有时可设为y2=mx或x2=my(m≠0).
满分策略
1.求抛物线的标准方程时一般要用待定系数法求出p值,但首先要判断抛物线是否为标准方程,以及是哪一种标准方程.
2.求过焦点的弦或与焦点有关的距离问题,要多从抛物线的定义入手,这样可以简化问题.
3.直线与抛物线结合的问题,不要忘记验证判别式.
题型技法系列22——抛物线定义的应用技巧
[2015·浙江高考]如图,设抛物线y2=4x的焦点为F,不经过焦点的直线上有三个不同的点A,B,C,其中点A,B在抛物线上,点C在y轴上,则BCF与ACF的面积之比是()
A.B.
C.D.
[解析]由题可知抛物线的准线方程为x=-1.如图所示,过A作AA2y轴于点A2,过B作BB2y轴于点B2,则===.
[解题视点]本题主要考查直线与抛物线的位置关系、三角形面积等知识.考生可将面积问题转化为线段的比例问题,结合抛物线的定义和性质快速求解.
答题启示抛物线的定义实现了点到点的距离与点到线的距离的转化,解题时注意灵活应用.即“遇焦点想准线,遇到准线想焦点”,这是解决抛物线焦点弦有关问题的重要途径.
跟踪训练
[2016·重庆模拟]过抛物线y2=2x的焦点F作直线交抛物线于A,B两点,若|AB|=,|AF|<|BF|,则|AF|=________.
解析F点坐标为,设A,B两点的横坐标为x1,x2.
因|AF|<|BF|,故直线AB不垂直于x轴.
设直线AB为y=k,联立直线与抛物线的方程得k2x2-(k2+2)x+=0,
则x1+x2=.
又|AB|=x1+x2+1=,可解得k2=24,代入式得12x2-13x+3=0,即(3x-1)(4x-3)=0.而|AF|<|BF|,所以x1=.
由抛物线的定义,得|AF|=x1+=.
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