2017-2018學(xué)年高中數(shù)學(xué) 第二章 圓錐曲線與方程 2 拋物線學(xué)案 北師大版選修1-1
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1、 §2拋_物_線 2.1 拋物線及其標(biāo)準(zhǔn)方程 拋物線的定義 如右圖,我們在黑板上畫一條直線EF,然后取一個三角板,將一條拉鏈AB固定在三角板的一條直角邊上,并將拉鏈下邊一半的一端固定在C點(diǎn),將三角板的另一條直角邊貼在直線EF上,在拉鎖D處放置一支粉筆,上下拖動三角板,粉筆會畫出一條曲線. 問題1:曲線上點(diǎn)D到直線EF的距離是什么? 提示:線段DA的長. 問題2:曲線上點(diǎn)D到定點(diǎn)C的距離是什么? 提示:線段DC的長. 問題3:曲線上的點(diǎn)到直線EF和定點(diǎn)C之間的距離有何關(guān)系? 提示:相等. 拋物線的定義 定義 平面內(nèi)與一個定點(diǎn)F和一條定直線l(l
2、不過F)距離相等的點(diǎn)的集合叫作拋物線 焦點(diǎn) 定點(diǎn)F 準(zhǔn)線 定直線l 拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程 已知某定點(diǎn)和定直線l(定點(diǎn)不在定直線l上),且定點(diǎn)到l的距離為6,曲線上的點(diǎn)到定點(diǎn)距離與到定直線l的距離相等.在推導(dǎo)曲線的方程的過程中,由建系的不同,有以下點(diǎn)和直線. A(3,0),B(-3,0),C(0,3),D(0,-3); l1:x=-3,l2:x=3,l3:y=-3,l4:y=3. 問題1:到定點(diǎn)A和定直線l1距離相等的點(diǎn)的軌跡方程是什么?并指出曲線開口方向. 提示:y2=12x. 向右. 問題2:到定點(diǎn)B和定直線l2距離相等的點(diǎn)的軌跡方程是什么?曲線開口向哪?
3、 提示:y2=-12x. 向左. 問題3:到定點(diǎn)C和定直線l3距離相等的點(diǎn)的軌跡方程是什么?曲線開口向哪? 提示:x2=12y. 向上. 問題4:到定點(diǎn)D和定直線l4距離相等的點(diǎn)的軌跡方程是什么?曲線開口向哪? 提示:x2=-12y. 向下. 拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程 圖像 標(biāo)準(zhǔn)方程 焦點(diǎn)坐標(biāo) 準(zhǔn)線方程 y2=2px(p>0) x=- y2=-2px(p>0) x= x2=2py(p>0) y=- x2=-2py(p>0) y= 1.平面內(nèi)與一定點(diǎn)F和一定直線l距離相等的點(diǎn)的集合是拋物線,定點(diǎn)F不在定直線上,否則點(diǎn)的軌跡是
4、過點(diǎn)F垂直于直線l的直線. 2.拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程有四種形式,頂點(diǎn)都在坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)在坐標(biāo)軸上. 求拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程 [例1] 指出下列拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程并說明拋物線開口方向. (1)y=x2; (2)x=ay2(a≠0). [思路點(diǎn)撥] 首先根據(jù)拋物線的方程確定拋物線是哪一種類型,求出p.再寫出焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程. [精解詳析] (1)拋物線y=x2的標(biāo)準(zhǔn)形式為x2=4y, ∴p=2,∴焦點(diǎn)坐標(biāo)是(0,1),準(zhǔn)線方程是y=-1.拋物線開口向上. (2)拋物線方程的標(biāo)準(zhǔn)形式為y2=x, ∴2p=. ①當(dāng)a>0時,=,拋物線開口向右,
5、 ∴焦點(diǎn)坐標(biāo)是,準(zhǔn)線方程是x=-; ②當(dāng)a<0時,=-,拋物線開口向左, ∴焦點(diǎn)坐標(biāo)是,準(zhǔn)線方程是x=-. 綜合上述,當(dāng)a≠0時,拋物線x=ay2的焦點(diǎn)坐標(biāo)為,準(zhǔn)線方程為x=-.a>0時,開口向右;a<0時,開口向左. [一點(diǎn)通] 1.先將拋物線方程化成標(biāo)準(zhǔn)形式,再判斷開口方向、焦點(diǎn)位置,準(zhǔn)確地求出p值. 2.拋物線y2=2ax(a≠0)的焦點(diǎn)坐標(biāo),準(zhǔn)線x=-,不必討論a的正負(fù). 1.拋物線x2=8y的焦點(diǎn)坐標(biāo)是( ) A.(0,2) B.(0,-2) C.(4,0) D.(-4,0) 解析:由拋物線的方程為x2=8y知,拋物線的焦點(diǎn)在y軸上,所
6、以2p=8,=2,所以焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0,2),故選A. 答案:A 2.(北京高考)若拋物線y2=2px的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(1,0),則p=________,準(zhǔn)線方程為________. 解析:因?yàn)閽佄锞€y2=2px的焦點(diǎn)坐標(biāo)為,準(zhǔn)線方程為x=-,拋物線y2=2px的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(1,0),所以p=2,準(zhǔn)線方程為x=-1. 答案:2 x=-1 求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程 [例2] 求滿足下列條件的拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程. (1)過點(diǎn)(-3,2); (2)焦點(diǎn)在直線x-2y-4=0上; (3)已知拋物線焦點(diǎn)在y軸上,焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為3. [思路點(diǎn)撥] 確定p的值和拋物線的開口方向,寫出標(biāo)準(zhǔn)方
7、程. [精解詳析] (1)設(shè)所求的拋物線方程為y2=-2p1x(p1>0)或x2=2p2y(p2>0),∵過點(diǎn)(-3,2), ∴4=-2p1(-3)或9=2p2·2. ∴p1=或p2=. 故所求的拋物線方程為y2=-x或x2=y(tǒng). (2)令x=0得y=-2,令y=0得x=4, ∴拋物線的焦點(diǎn)為(4,0)或(0,-2). 當(dāng)焦點(diǎn)為(4,0)時,=4, ∴p=8,此時拋物線方程y2=16x; 當(dāng)焦點(diǎn)為(0,-2)時,=|-2|, ∴p=4,此時拋物線方程為x2=-8y. 故所求的拋物線的方程為y2=16x或x2=-8y. (3)由題意知,拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=2py(p>0
8、)或x2=-2py(p>0)且p=3,∴拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=6y或x2=-6y. [一點(diǎn)通] 求拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程的方法有: (1)定義法,求出焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離p,寫出方程. (2)待定系數(shù)法,若已知拋物線的焦點(diǎn)位置,則可設(shè)出拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程,求出p值即可,若拋物線的焦點(diǎn)位置不確定,則要分情況討論.另外,焦點(diǎn)在x軸上的拋物線方程可統(tǒng)一設(shè)成y2=ax(a≠0),焦點(diǎn)在y軸上的拋物線方程可統(tǒng)一設(shè)成x2=ay(a≠0). 3.(陜西高考)設(shè)拋物線的頂點(diǎn)在原點(diǎn),準(zhǔn)線方程為x=-2,則拋物線的方程是( ) A.y2=-8x B.y2=8x C.y2=-4x D.y2=4x
9、解析:由準(zhǔn)線方程x=-2,可知拋物線為焦點(diǎn)在x軸正半軸上的標(biāo)準(zhǔn)方程,同時得p=4,所以標(biāo)準(zhǔn)方程為y2=2px=8x. 答案:B 4.拋物線的頂點(diǎn)在原點(diǎn),對稱軸是x軸,拋物線上一點(diǎn)(-5,2)到焦點(diǎn)的距離是6,則拋物線的方程是________. 解析:因?yàn)辄c(diǎn)(-5,2)在第二象限,且以原點(diǎn)為頂點(diǎn),x軸為對稱軸,故拋物線開口向左,設(shè)其方程為y2=-2px,把(-5,2)代入得p=2,故所求方程為y2=-4x. 答案:y2=-4x 5.已知焦點(diǎn)在x軸上,且拋物線上橫坐標(biāo)為3的點(diǎn)A到焦點(diǎn)的距離為5,求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程. 解:由題意,設(shè)拋物線方程為y2=2px(p>0),其準(zhǔn)線為x=-.
10、∵A到焦點(diǎn)的距離為5,∴A到準(zhǔn)線的距離也是5, 即3-=5,解得p=4. 故所求的拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程為y2=8x. 拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程的實(shí)際應(yīng)用 [例3] 某隧道橫斷面由拋物線和矩形的三邊組成,尺寸如圖所示,某卡車載一集裝箱,箱寬3 m,車與箱共高4 m,此車能否通過此隧道?請說明理由. [思路點(diǎn)撥] 可先建立坐標(biāo)系并把圖中的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為曲線上點(diǎn)的坐標(biāo),求出拋物線方程,然后比較當(dāng)車輛從正中通過時,1.5 m處的拋物線距地面高度與車輛高度的大小進(jìn)行判斷. [精解詳析] 建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系. 設(shè)拋物線方程為x2=-2py(p>0), 當(dāng)x=3時,y=-3,即點(diǎn)(3
11、,-3)在拋物線上. 代入得2p=3,故拋物線方程為x2=-3y. 已知集裝箱的寬為3 m, 當(dāng)x=時,y=-,而橋高為5 m, 所以5-=4>4. 故卡車可通過此隧道. [一點(diǎn)通] 1.本題的解題關(guān)鍵是把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,利用數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)學(xué)語言(文字、符號、圖形、字母等)表達(dá)、分析、解決問題. 2.在建立拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程時,以拋物線的頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),對稱軸為一條坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系.這樣可使得方程的形式更為簡單,便于計算. 6.某河上有拋物線形拱橋,當(dāng)水面距拱頂6 m時,水面寬10 m,拋物線的方程可能是( ) A.x2=-y B.x2=-y C.x2
12、=-y D.x2=-y 解析:建立直角坐標(biāo)系如圖,設(shè)拋物線方程為x2=-2py(p>0),則P(5,-6)在拋物線上. ∴25=-2p(-6),∴p=. ∴拋物線方程為x2=-y. 答案:A 7.某拋物線形拱橋跨度是20米,拱橋高度是4米,在建橋時,每4米需用一根支柱支撐,求其中最長支柱的長. 解:如圖,建立平面直角坐標(biāo)系,設(shè)拋物線方程為x2=-2py(p>0). 依題意知,點(diǎn)P(10,-4)在拋物線上, ∴100=-2p×(-4),2p=25. 即拋物線方程為x2=-25y. ∵每4米需用一根支柱支撐, ∴支柱橫坐標(biāo)分別為-6,-2,2,6. 由圖知,AB是最
13、長的支柱之一,點(diǎn)B的坐標(biāo)為(2,yB),代入x2=-25y,得yB=-. ∴|AB|=4-=3.84,即最長支柱的長為3.84米. 1.確定拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程,只需求一個參數(shù)p,但由于標(biāo)準(zhǔn)方程有四種類型,因此,還應(yīng)確定開口方向,當(dāng)開口方向不確定時,應(yīng)進(jìn)行分類討論.有時也可設(shè)標(biāo)準(zhǔn)方程的統(tǒng)一形式,避免討論,如焦點(diǎn)在x軸上的拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程可設(shè)為y2=2mx(m≠0),焦點(diǎn)在y軸上的拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程可設(shè)為x2=2my(m≠0). 2.求拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程的方法: 特別注意在設(shè)標(biāo)準(zhǔn)方程時,若焦點(diǎn)位置不確定,要分類討論. 1.拋物線y=-x2的焦點(diǎn)坐標(biāo)是( ) A.(0,-
14、4) B.(0,-2) C.(-,0) D.(-,0) 解析:拋物線方程可化成x2=-8y,所以焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0,-2),故選B. 答案:B 2.若拋物線y2=2px的焦點(diǎn)與橢圓+=1的右焦點(diǎn)重合,則p的值為( ) A.4 B.2 C.6 D.8 解析:∵a2=6,b2=2, ∴c2=a2-b2=4,c=2. 橢圓的右焦點(diǎn)為(2,0),∴=2,p=4. 答案:A 3.拋物線y=ax2的準(zhǔn)線方程是y=2,則a的值為( ) A. B.- C.8 D.-8 解析:由y=ax2,得x2=y(tǒng),=-2,a=-. 答案:B 4.若動圓與圓
15、(x-2)2+y2=1外切,又與直線x+1=0相切,則動圓圓心的軌跡方程是( ) A.y2=8x B.y2=-8x C.y2=4x D.y2=-4x 解析:設(shè)動圓的半徑為r,圓心O′(x,y),且O′到點(diǎn)(2,0)的距離為r+1,O′到直線x=-1的距離為r,所以O(shè)′到(2,0)的距離與到直線x=-2的距離相等,由拋物線的定義知y2=8x. 答案:A 5.拋物線y2=2px過點(diǎn)M(2,2),則點(diǎn)M到拋物線準(zhǔn)線的距離為________. 解析:因?yàn)閥2=2px過點(diǎn)M(2,2),于是p=1,所以點(diǎn)M到拋物線準(zhǔn)線的距離為2+=. 答案: 6.已知點(diǎn)P(6,y)在拋物線y2=
16、2px(p>0)上,若點(diǎn)P到拋物線焦點(diǎn)F的距離等于8,則焦點(diǎn)F到拋物線準(zhǔn)線的距離等于________. 解析:拋物線y2=2px(p>0)的準(zhǔn)線為x=-,因?yàn)镻(6,y)為拋物線上的點(diǎn),所以P到焦點(diǎn)F的距離等于它到準(zhǔn)線的距離,所以6+=8,所以p=4,故焦點(diǎn)F到拋物線準(zhǔn)線的距離等于4. 答案:4 7.由條件解下列各題的標(biāo)準(zhǔn)方程及準(zhǔn)線方程. (1)求焦點(diǎn)在直線2x-y+5=0上的拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程及其準(zhǔn)線方程. (2)已知拋物線方程為2x2+5y=0,求其焦點(diǎn)和準(zhǔn)線方程. (3)已知拋物線方程為y=mx2(m≠0),求其焦點(diǎn)坐標(biāo)及準(zhǔn)線方程. 解:(1)直線2x-y+5=0與坐標(biāo)軸
17、的交點(diǎn)為,(0,5),以此兩點(diǎn)為焦點(diǎn)的拋物線方程分別為y2=-10x,x2=20y. 其對應(yīng)準(zhǔn)線方程分別是x=,y=-5. (2)拋物線方程即為x2=-y,焦點(diǎn)為,準(zhǔn)線方程:y=. (3)拋物線方程即為x2=y(tǒng)(m≠0),焦點(diǎn)為,準(zhǔn)線方程y=-. 8.如圖,已知拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為F,A是拋物線上橫坐標(biāo)為4,且位于x軸上方的點(diǎn),A到拋物線準(zhǔn)線的距離等于5,過A作AB垂直于y軸,垂足為B,OB的中點(diǎn)為M. (1)求拋物線方程; (2)過M作MN⊥FA,垂足為N,求點(diǎn)N的坐標(biāo). 解:(1)拋物線y2=2px的準(zhǔn)線為x=-, 于是,4+=5,p=2. 所以拋物線方程
18、為y2=4x. (2)因?yàn)辄c(diǎn)A的坐標(biāo)是(4,4), 由題意得B(0,4),M(0,2). 又F(1,0),所以kAF=. 因?yàn)镸N⊥FA,所以kMN=-. 則FA的方程為y=(x-1), MN的方程為y=-x+2. 解方程組得 所以N. 2.2 拋物線的簡單性質(zhì) 太陽能是最清潔的能源.太陽能灶是日常生活中應(yīng)用太陽能的典型例子.太陽能灶接受面是拋物線一部分繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)一周形成的曲面.它的原理是太陽光線(平行光束)射到拋物鏡面上,經(jīng)鏡面反射后,反射光線都經(jīng)過拋物線的焦點(diǎn),這就是太陽能灶把光能轉(zhuǎn)化為熱能的理論依據(jù). 問題1:拋物線有幾個焦點(diǎn)? 提示:一
19、個. 問題2:拋物線的頂點(diǎn)與橢圓有什么不同? 提示:橢圓有四個頂點(diǎn),拋物線只有一個頂點(diǎn). 問題3:拋物線有對稱中心嗎? 提示:沒有. 問題4:拋物線有對稱軸嗎?若有對稱軸,有幾條? 提示:有;1條. 拋物線的簡單性質(zhì) 類型 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0) 圖像 性質(zhì) 焦點(diǎn) F F F F 準(zhǔn)線 x=- x= y=- y= 范圍 x≥0,y∈R x≤0,y∈R x∈R,y≥0 x∈R,y≤0 對稱軸 x軸 y軸 頂點(diǎn) O(0,0) 離心率
20、 e=1 開口方向 向右 向左 向上 向下 通徑 過焦點(diǎn)垂直于對稱軸的直線與拋物線交于兩點(diǎn)P1,P2,線段P1P2叫拋物線的通徑,長度|P1P2|=2p 1.拋物線只有一條對稱軸,沒有對稱中心; 2.拋物線只有一個頂點(diǎn)、一個焦點(diǎn)、一條準(zhǔn)線; 3.拋物線的離心率是確定的,e=1; 4.拋物線的焦點(diǎn)和準(zhǔn)線分別在頂點(diǎn)的兩側(cè),且它們到頂點(diǎn)的距離相等,均為. 利用拋物線性質(zhì)求標(biāo)準(zhǔn)方程 [例1] 已知拋物線的頂點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn),對稱軸為x軸,且與圓x2+y2=4相交的公共弦長等于2,求這條拋物線的方程. [思路點(diǎn)撥] 因?yàn)閳A和拋物線都關(guān)于x軸對稱,
21、所以它們的交點(diǎn)也關(guān)于x軸對稱,即公共弦被x軸垂直平分,于是由弦長等于2,可知交點(diǎn)縱坐標(biāo)為±. [精解詳析] 如圖,設(shè)所求拋物線的方程為y2=2px(p>0)或y2=-2px(p>0), 設(shè)交點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2)(y1>0,y2<0), 則|y1|+|y2|=2, 即y1-y2=2. 由對稱性知y2=-y1,∴y1=. 將y1=代入x2+y2=4得x=±1, ∴點(diǎn)(1,),(-1,)分別在拋物線y2=2px,y2=-2px上. ∴3=2p或3=(-2p)×(-1),p=. 故所求拋物線的方程為y2=3x或y2=-3x. [一點(diǎn)通] 由拋物線的性質(zhì)求拋物線的
22、標(biāo)準(zhǔn)方程時,關(guān)鍵是確定拋物線的焦點(diǎn)位置,并結(jié)合其性質(zhì)求解p的值,其主要步驟為: 1.頂點(diǎn)在原點(diǎn),對稱軸是y軸,并且頂點(diǎn)與焦點(diǎn)的距離等于3的拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為( ) A.x2=±3y B.y2=±6x C.x2=±12y D.x2=±6y 解析:由頂點(diǎn)與焦點(diǎn)的距離等于3,所以=3,p=6.又因?yàn)閷ΨQ軸是y軸,所以拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=±12y. 答案:C 2.邊長為1的等邊三角形AOB,O為原點(diǎn),AB⊥x軸,以O(shè)為頂點(diǎn)且過A,B的拋物線方程是( ) A.y2=x B.y2=-x C.y2=±x D.y2=±x 解析:當(dāng)拋物線焦
23、點(diǎn)在x軸正半軸上時,如圖所示,∵△OAB為等邊三角形,且邊長為1.∴A. 設(shè)拋物線方程為y2=2px(p>0), ∴=2p·,∴p=, ∴拋物線方程為y2=x, 同理,當(dāng)拋物線的焦點(diǎn)在x軸負(fù)半軸上時,方程為y2=-x. 答案:C 3.已知拋物線y2=2px(p>0),有一個內(nèi)接直角三角形,直角頂點(diǎn)在原點(diǎn),斜邊長為2,一直角邊所在的直線方程是y=2x,求此拋物線的方程. 解:由題意得另一直角邊所在的直線方程是y=-x. 由得三角形的一頂點(diǎn)為, 由得三角形的另一個頂點(diǎn)為(8p,-4p), 由已知,得2+(-4p-p)2=(2)2. 解得p=.故所求拋物線的方程為y2=x.
24、 拋物線的定義及性質(zhì)的應(yīng)用 [例2] 若動點(diǎn)M到點(diǎn)F(4,0)的距離比它到直線x+5=0的距離小1,求動點(diǎn)M的軌跡方程. [思路點(diǎn)撥] “點(diǎn)M與點(diǎn)F的距離比它到直線l:x+5=0的距離小1”,就是“點(diǎn)M與點(diǎn)F的距離等于它到直線x+4=0的距離”,由此可知點(diǎn)M的軌跡是以F為焦點(diǎn),直線x+4=0為準(zhǔn)線的拋物線. [精解詳析] 如圖,設(shè)點(diǎn)M的坐標(biāo)為(x,y). 由已知條件可知,點(diǎn)M與點(diǎn)F的距離等于它到直線x+4=0的距離. 根據(jù)拋物線的定義,點(diǎn)M的軌跡是以F(4,0)為焦點(diǎn)的拋物線,且=4,即p=8. 因?yàn)榻裹c(diǎn)在x軸的正半軸上,所以點(diǎn)M的軌跡方程為:y2=16x. [一點(diǎn)通]
25、 由于拋物線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)距離與到準(zhǔn)線距離相等,所以常把拋物線上點(diǎn)到焦點(diǎn)距離轉(zhuǎn)化為到準(zhǔn)線距離處理.即:若p(x0,y0)是拋物線y2=2px上任意一點(diǎn),則p到焦點(diǎn)F的距離為|PF|=x0+(稱為焦半徑). 4.平面上點(diǎn)P到定點(diǎn)(0,-1)的距離比它到y(tǒng)=2的距離小1,則點(diǎn)P軌跡方程為________. 解析:由題意,即點(diǎn)P到(0,-1)距離與它到y(tǒng)=1距離相等,即點(diǎn)P是以(0,-1)為焦點(diǎn)的拋物線,方程為x2=-4y. 答案:x2=-4y 5.已知拋物線y2=2x的焦點(diǎn)是F,點(diǎn)P是拋物線上的動點(diǎn),又有點(diǎn)A(3,2),求|PA|+|PF|的最小值,并求出取最小值時P點(diǎn)坐標(biāo). 解:
26、將x=3代入拋物線方程 y2=2x,得y=±. ∵>2,∴A在拋物線內(nèi)部. 設(shè)拋物線上點(diǎn)P到準(zhǔn)線l:x=-的距離為d, 由定義知|PA|+|PF|=|PA|+d, 由圖可知,當(dāng)PA⊥l時,|PA|+d最小,最小值為, 設(shè)P(x0,y0),則y0=2, ∴x0=2. 故P點(diǎn)坐標(biāo)為(2,2). 與焦點(diǎn)弦有關(guān)的問題 [例3] 已知拋物線y2=2px(p>0),直線l過拋物線焦點(diǎn)F與拋物線交于A,B兩點(diǎn). 求證:以AB為直徑的圓與拋物線的準(zhǔn)線相切. [思路點(diǎn)撥] 解答本題可設(shè)出A,B兩點(diǎn)坐標(biāo),并用A,B的坐標(biāo)表示圓心坐標(biāo),然后證明圓心到準(zhǔn)線的距離為圓的半徑. [精解詳析]
27、 設(shè)直線l與拋物線兩交點(diǎn)A,B坐標(biāo)分別為(x1,y1),(x2,y2),則中點(diǎn)M. 而|AB|=|AF|+|BF|=x1++x2+ =x1+x2+p. 設(shè)圓心M到準(zhǔn)線x=-的距離為d, 則d=+=, ∴d=, 即圓心到準(zhǔn)線x=-的距離等于圓的半徑. ∴以AB為直徑的圓與拋物線的準(zhǔn)線相切. [一點(diǎn)通] 1.涉及拋物線的焦半徑、焦點(diǎn)弦長問題可以優(yōu)先考慮利用定義將點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離轉(zhuǎn)化為點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離. 2.設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),若AB是拋物線y2=2px(p>0)過焦點(diǎn)F的一條弦,則①|(zhì)AB|=x1+x2+p,②x1·x2=,y1y2=-p2. 6.過拋物線
28、y2=4x的焦點(diǎn)作直線交拋物線于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),若x1+x2=6,則|AB|的值為( ) A.10 B.8 C.6 D.4 解析:如圖,∵y2=4x, ∴2p=4,p=2. ∴由拋物線定義知: |AF|=x1+1,|BF|=x2+1, ∴|AB|=|AF|+|BF|= x1+x2+2=6+2=8. 答案:B 7.(江西高考)已知點(diǎn)A(2,0),拋物線C:x2=4y的焦點(diǎn)為F,射線FA與拋物線C相交于點(diǎn)M,與其準(zhǔn)線相交于點(diǎn)N,則|FM|∶|MN|=( ) A.2∶ B.1∶2 C.1∶ D.1∶3 解析:如圖,直線MF的方
29、程為+=1,即x+2y-2=0.設(shè)直線MF的傾斜角為α,則tan α=-.由拋物線的定義得|MF|=|MQ|.所以==sin α=. 答案:C 1.拋物線y2=2px上的點(diǎn)P(x0,y0)到焦點(diǎn)F的距離(焦半徑):|PF|=x0+. 2.若過拋物線y2=2px的焦點(diǎn)的直線與拋物線相交于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),則|AB|=x1+x2+p(焦點(diǎn)弦公式).當(dāng)AB⊥x軸時,AB為通徑且|AB|=2p. 3.解決與焦點(diǎn)弦有關(guān)的問題:一是注意運(yùn)用焦點(diǎn)弦所在直線方程和拋物線方程聯(lián)立方程組,再結(jié)合根與系數(shù)的關(guān)系解題;二是注意焦點(diǎn)弦、焦半徑公式的應(yīng)用,注意整體思想的運(yùn)用.
30、 1.設(shè)拋物線的頂點(diǎn)在原點(diǎn),焦點(diǎn)F在y軸上,拋物線上的點(diǎn)(k,-2)與F的距離為4,則k的值為( ) A.4 B.-2 C.4或-4 D.2或-2 解析:由題意知拋物線方程可設(shè)為x2=-2py(p>0),則+2=4, ∴p=4,∴x2=-8y,將(k,-2)代入得k=±4. 答案:C 2.已知F是拋物線y2=x的焦點(diǎn),A,B是該拋物線上的兩點(diǎn),|AF|+|BF|=3,則線段AB的中點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離為( ) A. B.1 C. D. 解析:根據(jù)拋物線定義與梯形中位線定理,得線段AB中點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離為:(|AF|+|BF|)
31、-=-=. 答案:C 3.(新課標(biāo)全國卷Ⅰ)O為坐標(biāo)原點(diǎn),F(xiàn)為拋物線C:y2=4x的焦點(diǎn),P為C上的一點(diǎn),若|PF|=4,則△POF的面積為( ) A.2 B.2 C.2 D.4 解析:如圖,設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x0,y0),由|PF|=x0+=4,得x0=3,代入拋物線方程得,y=4×3=24, 所以|y0|=2,所以S△POF=|OF||y0|=××2=2. 答案:C 4.設(shè)拋物線y2=8x的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,P為拋物線上一點(diǎn),PA⊥l,A為垂足.如果直線AF的斜率為-,那么|PF|等于( ) A.4 B.8 C.8 D.16 解析:
32、由拋物線的定義得,|PF|=|PA|,又由直線AF的斜率為-,可知∠PAF=60°. △PAF是等邊三角形,∴|PF|=|AF|==8. 答案:B 5.頂點(diǎn)在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上且通徑長為6的拋物線方程是________. 解析:設(shè)拋物線的方程為y2=2ax,則F. ∴|y|===|a|. 由于通徑長為6,即2|a|=6, ∴a=±3.∴拋物線方程為y2=±6x. 答案:y2=±6x 6.對于頂點(diǎn)在原點(diǎn)的拋物線,給出下列條件: ①焦點(diǎn)在y軸上; ②焦點(diǎn)在x軸上; ③拋物線上橫坐標(biāo)為1的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離等于6; ④拋物線的通徑的長為5; ⑤由原點(diǎn)向過焦點(diǎn)的某條直線作垂線,
33、垂足坐標(biāo)為(2,1). 則使拋物線方程為y2=10x的必要條件是________(要求填寫合適條件的序號). 解析:由拋物線方程y2=10x,知它的焦點(diǎn)在x軸上,所以②適合. 又∵它的焦點(diǎn)坐標(biāo)為F,原點(diǎn)O(0,0),設(shè)點(diǎn)P(2,1),可得kPO·kPF=-1,∴⑤也合適. 而①顯然不合適,通過計算可知③④不合題意.∴應(yīng)填序號為②⑤. 答案:②⑤ 7.已知拋物線關(guān)于x軸對稱,它的頂點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)O,并且經(jīng)過點(diǎn)M(2,y0).若點(diǎn)M到該拋物線焦點(diǎn)的距離為3,求拋物線方程及|OM|的值. 解:設(shè)拋物線方程為y2=2px(p>0),則焦點(diǎn)坐標(biāo)為,準(zhǔn)拋物線方程為x=-. ∵M(jìn)在拋物線上,
34、 ∴M到焦點(diǎn)的距離等于到準(zhǔn)線的距離,即 ∴ = =3. 解得:p=1,y0=±2, ∴拋物線方程為y2=2x. ∴點(diǎn)M(2,±2),根據(jù)兩點(diǎn)間距離公式有: |OM|==2. 8.已知y=x+m與拋物線y2=8x交于A,B兩點(diǎn). (1)若|AB|=10,求實(shí)數(shù)m的值; (2)若OA⊥OB,求實(shí)數(shù)m的值. 解:由得x2+(2m-8)x+m2=0. 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=8-2m,x1·x2=m2,y1·y2=m(x1+x2)+x1·x2+m2=8m. (1)因?yàn)閨AB|==·=10,所以m=. (2)因?yàn)镺A⊥OB,所以x1x2+y1y2=m2+8m=0,解得m=-8,m=0(舍去).故實(shí)數(shù)m的值為-8. 18
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