(浙江專用)2021版新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 平面解析幾何 7 第7講 拋物線教學(xué)案
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(浙江專用)2021版新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 平面解析幾何 7 第7講 拋物線教學(xué)案
第7講拋物線1拋物線的定義滿足以下三個(gè)條件的點(diǎn)的軌跡是拋物線:(1)在平面內(nèi);(2)動(dòng)點(diǎn)到定點(diǎn)F的距離與到定直線l的距離相等;(3)定點(diǎn)不在定直線上2拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程和幾何性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)方程y22px (p0)y22px (p0)x22py (p0)x22py (p0)p的幾何意義:焦點(diǎn)F到準(zhǔn)線l的距離圖形頂點(diǎn)O(0,0)對(duì)稱軸y0x0焦點(diǎn)FFFF離心率e1準(zhǔn)線方程xxyy范圍x0,yRx0,yRy0,xRy0,xR開口方向向右向左向上向下焦半徑(其中P(x0,y0)|PF|x0|PF|x0|PF|y0|PF|y0疑誤辨析判斷正誤(正確的打“”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線l的距離相等的點(diǎn)的軌跡一定是拋物線()(2)若直線與拋物線只有一個(gè)交點(diǎn),則直線與拋物線一定相切()(3)若一拋物線過點(diǎn)P(2,3),則其標(biāo)準(zhǔn)方程可寫為y22px(p>0)()(4)拋物線既是中心對(duì)稱圖形,又是軸對(duì)稱圖形()答案:(1)×(2)×(3)×(4)×教材衍化1(選修21P72練習(xí)T1改編)過點(diǎn)P(2,3)的拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程是()Ay2x或x2yBy2x或x2yCy2x或x2yDy2x或x2y解析:選A.設(shè)拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為y2kx或x2my,代入點(diǎn)P(2,3),解得k,m,所以y2x或x2y.故選A.2(選修21P73A組T3改編)拋物線y28x上到其焦點(diǎn)F距離為5的點(diǎn)P有()A0個(gè)B1個(gè)C2個(gè) D4個(gè)解析:選C.設(shè)P(x1,y1),則|PF|x125,y8x1,所以x13,y1±2.故滿足條件的點(diǎn)P有兩個(gè)故選C.易錯(cuò)糾偏(1)忽視拋物線的標(biāo)準(zhǔn)形式;(2)忽視p的幾何意義;(3)易忽視焦點(diǎn)的位置出現(xiàn)錯(cuò)誤1拋物線8x2y0的焦點(diǎn)坐標(biāo)為()A(0,2) B(0,2)C. D.解析:選C.由8x2y0,得x2y.2p,p,所以焦點(diǎn)為,故選C.2已知拋物線C與雙曲線x2y21有相同的焦點(diǎn),且頂點(diǎn)在原點(diǎn),則拋物線C的方程是()Ay2±2x By2±2xCy2±4x Dy2±4x解析:選D.由已知可知雙曲線的焦點(diǎn)為(,0),(,0)設(shè)拋物線方程為y2±2px(p0),則,所以p2,所以拋物線方程為y2±4x.故選D.3若拋物線的焦點(diǎn)在直線x2y40上,則此拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為_解析:令x0,得y2;令y0,得x4.所以拋物線的焦點(diǎn)是(4,0)或(0,2),故所求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為y216x或x28y.答案:y216x或x28y拋物線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程與應(yīng)用(高頻考點(diǎn))拋物線的定義是高考的熱點(diǎn),考查時(shí)多以選擇題、填空題形式出現(xiàn),個(gè)別高考題有一定難度主要命題角度有:(1)求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)求拋物線上的點(diǎn)與焦點(diǎn)的距離;(3)求距離和的最值角度一求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程 已知?jiǎng)訄A過定點(diǎn)F,且與直線x相切,其中p>0,則動(dòng)圓圓心的軌跡E的方程為_【解析】依題意得,圓心到定點(diǎn)F的距離與到直線x的距離相等,由拋物線的定義可知,動(dòng)圓圓心的軌跡E為拋物線,其方程為y22px.【答案】y22px角度二求拋物線上的點(diǎn)與焦點(diǎn)的距離 已知F是拋物線C:y28x的焦點(diǎn),M是C上一點(diǎn),F(xiàn)M的延長線交y軸于點(diǎn)N.若M為FN的中點(diǎn),則|FN|_【解析】法一:依題意,拋物線C:y28x的焦點(diǎn)F(2,0),準(zhǔn)線x2,因?yàn)镸是C上一點(diǎn),F(xiàn)M的延長線交y軸于點(diǎn)N,M為FN的中點(diǎn),設(shè)M(a,b)(b>0),所以a1,b±2,所以N(0,±4),|FN|6.法二:依題意,拋物線C:y28x的焦點(diǎn)F(2,0),準(zhǔn)線x2,因?yàn)镸是C上一點(diǎn),F(xiàn)M的延長線交y軸于點(diǎn)N,M為FN的中點(diǎn),則點(diǎn)M的橫坐標(biāo)為1,所以|MF|1(2)3,|FN|2|MF|6.【答案】6角度三求距離和的最值 已知拋物線y24x的焦點(diǎn)是F,點(diǎn)P是拋物線上的動(dòng)點(diǎn),又有點(diǎn)B(3,2),則|PB|PF|的最小值為_【解析】如圖,過點(diǎn)B作BQ垂直準(zhǔn)線于點(diǎn)Q,交拋物線于點(diǎn)P1,則|P1Q|P1F|,則有|PB|PF|P1B|P1Q|BQ|4.即|PB|PF|的最小值為4.【答案】4 (變條件)若本例中的B點(diǎn)坐標(biāo)改為(3,4),試求|PB|PF|的最小值解:由題意可知點(diǎn)(3,4)在拋物線的外部因?yàn)閨PB|PF|的最小值即為B,F(xiàn)兩點(diǎn)間的距離,所以|PB|PF|BF|2.即|PB|PF|的最小值為2.拋物線定義的應(yīng)用(1)利用拋物線的定義解決此類問題,應(yīng)靈活地進(jìn)行拋物線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離與到準(zhǔn)線的距離的等價(jià)轉(zhuǎn)化即“看到準(zhǔn)線想到焦點(diǎn),看到焦點(diǎn)想到準(zhǔn)線”(2)注意靈活運(yùn)用拋物線上一點(diǎn)P(x,y)到焦點(diǎn)F的距離|PF|x|或|PF|y|. 1已知拋物線C:y28x的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,P是l上一點(diǎn),Q是直線PF與C的一個(gè)交點(diǎn),若4,則|QF|()A.B.C3 D2解析:選C.因?yàn)?,所以|4|,所以.如圖,過Q作QQl,垂足為Q,設(shè)l與x軸的交點(diǎn)為A,則|AF|4,所以,所以|QQ|3,根據(jù)拋物線定義可知|QF|QQ|3.2.如圖,設(shè)拋物線y24x的焦點(diǎn)為F,不經(jīng)過焦點(diǎn)的直線上有三個(gè)不同的點(diǎn)A,B,C,其中點(diǎn)A,B在拋物線上,點(diǎn)C在y軸上,則BCF與ACF的面積之比是()A.B.C.D.解析:選A.由題圖可知,BCF與ACF有公共的頂點(diǎn)F,且A,B,C三點(diǎn)共線,易知BCF與ACF的面積之比就等于.由拋物線方程知焦點(diǎn)F(1,0),作準(zhǔn)線l,如圖所示,則l的方程為x1.因?yàn)辄c(diǎn)A,B在拋物線上,過A,B分別作AK,BH與準(zhǔn)線垂直,垂足分別為點(diǎn)K,H,且與y軸分別交于點(diǎn)N,M.由拋物線定義,得|BM|BF|1,|AN|AF|1.在CAN中,BMAN,所以 .拋物線的性質(zhì)及應(yīng)用 (1)以拋物線C的頂點(diǎn)為圓心的圓交C于A,B兩點(diǎn),交C的準(zhǔn)線于D,E兩點(diǎn)已知|AB|4,|DE|2,則C的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為()A2 B4C6 D8(2)(2020·寧波模擬)若點(diǎn)P為拋物線y2x2上的動(dòng)點(diǎn),F(xiàn)為拋物線的焦點(diǎn),則|PF|的最小值為()A2 B.C. D.【解析】(1)由題意,不妨設(shè)拋物線方程為y22px(p0),由|AB|4,|DE|2,可取A,D,設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),由|OA|OD|,得85,得p4,所以選B.(2)由題意知x2y,則F,設(shè)P(x0,2x),則|PF|2x,所以當(dāng)x0時(shí),|PF|min.【答案】(1)B(2)D拋物線性質(zhì)的應(yīng)用技巧(1)利用拋物線方程確定及應(yīng)用其焦點(diǎn)、準(zhǔn)線時(shí),關(guān)鍵是將拋物線方程化成標(biāo)準(zhǔn)方程(2)要結(jié)合圖形分析,靈活運(yùn)用平面圖形的性質(zhì)以形助數(shù) 1已知拋物線C:y2x的焦點(diǎn)為F,A(x0,y0)是C上一點(diǎn),|AF|x0,則x0()A1 B2C4 D8解析:選A.由題意知拋物線的準(zhǔn)線為x.因?yàn)閨AF|x0,根據(jù)拋物線的定義可得x0|AF|x0,解得x01.2(2020·浙江省名校協(xié)作體高三聯(lián)考)拋物線y22px(p>0)的焦點(diǎn)為F,O為坐標(biāo)原點(diǎn),M為拋物線上一點(diǎn),且|MF|4|OF|,MFO的面積為4,則拋物線的方程為()Ay26x By28xCy216x Dy2解析:選B.設(shè)M(x,y),因?yàn)閨OF|,|MF|4|OF|,所以|MF|2p,由拋物線定義知x2p,所以xp,所以y±p,又MFO的面積為4,所以××p4,解得p4(p4舍去)所以拋物線的方程為y28x.3(2020·杭州中學(xué)高三月考)設(shè)拋物線y22px(p0)的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,點(diǎn)A(0,2)若線段FA的中點(diǎn)B在拋物線上,則F到l的距離為_,|FB|_解析:依題意可知F點(diǎn)坐標(biāo)為,所以B點(diǎn)坐標(biāo)為,代入拋物線方程解得p,所以F到l的距離為,|FB|.答案:拋物線與圓的交匯 (1)設(shè)經(jīng)過拋物線C的焦點(diǎn)的直線l與拋物線C交于A,B兩點(diǎn),那么拋物線C的準(zhǔn)線與以AB為直徑的圓的位置關(guān)系為()A相離 B相切C相交但不經(jīng)過圓心 D相交且經(jīng)過圓心(2)(2020·杭州市高三模擬)已知點(diǎn)A是拋物線y22px(p>0)上一點(diǎn),F(xiàn)為其焦點(diǎn),以F為圓心,以|FA|為半徑的圓交準(zhǔn)線于B,C兩點(diǎn),F(xiàn)BC為正三角形,且ABC的面積是,則拋物線的方程為()Ay212x By214xCy216x Dy218x【解析】(1)設(shè)圓心為M,過點(diǎn)A,B,M作準(zhǔn)線l的垂線,垂足分別為A1,B1,M1,則|MM1|(|AA1|BB1|)由拋物線定義可知|BF|BB1|,|AF|AA1|,所以|AB|BB1|AA1|,|MM1|AB|,即圓心M到準(zhǔn)線的距離等于圓的半徑,故以AB為直徑的圓與拋物線的準(zhǔn)線相切(2)由題意,如圖可得cos 30°及|DF|p,可得|BF|,從而|AF|,由拋物線的定義知點(diǎn)A到準(zhǔn)線的距離也為,又因?yàn)锳BC的面積為,所以××,解得p8,故拋物線的方程為y216x.【答案】(1)B(2)C解拋物線與圓的交匯問題的方法(1)利用圓的幾何特征與拋物線的幾何特征相結(jié)合,轉(zhuǎn)化為兩者的元素關(guān)系列出相應(yīng)關(guān)系式(2)利用圓的定義與拋物線的定義相結(jié)合建立相關(guān)的代數(shù)關(guān)系是求解圓與拋物線綜合問題的有效方法 設(shè)M(x0,y0)為拋物線C:x28y上的一點(diǎn),F(xiàn)為拋物線C的焦點(diǎn),以F為圓心、|FM|為半徑的圓和拋物線C的準(zhǔn)線相交,則y0的取值范圍是()A(0,2) B0,2C(2,) D2,)解析:選C.設(shè)圓的半徑為r,因?yàn)镕(0,2)是圓心,拋物線C的準(zhǔn)線方程為y2,由圓與準(zhǔn)線相交知r>4,因?yàn)辄c(diǎn)M(x0,y0)為拋物線C:x28y上的一點(diǎn),所以r|FM|y024,所以y02.基礎(chǔ)題組練1已知點(diǎn)A(2,3)在拋物線C:y22px(p>0)的準(zhǔn)線上,記C的焦點(diǎn)為F,則直線AF的斜率為()AB1C D解析:選C.由已知得準(zhǔn)線方程為x2,所以F的坐標(biāo)為(2,0)又A(2,3),所以直線AF的斜率k.2已知拋物線C1:x22py(p>0)的準(zhǔn)線與拋物線C2:x22py(p>0)交于A,B兩點(diǎn),C1的焦點(diǎn)為F,若FAB的面積等于1,則C1的方程是()Ax22y Bx2yCx2y Dx2y解析:選A.由題意得,F(xiàn),不妨設(shè)A,B(p,),所以SFAB·2p·p1,則p1,即拋物線C1的方程是x22y,故選A.3(2020·麗水調(diào)研)已知等邊ABF的頂點(diǎn)F是拋物線C:y22px(p0)的焦點(diǎn),頂點(diǎn)B在拋物線的準(zhǔn)線l上且ABl,則點(diǎn)A的位置()A在C開口內(nèi) B在C上C在C開口外 D與p值有關(guān)解析:選B.設(shè)B,由已知有AB中點(diǎn)的橫坐標(biāo)為,則A,ABF是邊長|AB|2p的等邊三角形,即|AF| 2p,所以p2m24p2,所以m±p,所以A,代入y22px中,得點(diǎn)A在拋物線C上,故選B.4已知拋物線y22px(p0)的焦點(diǎn)為F,點(diǎn)P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3)在拋物線上,且2x2x1x3,則有()A|FP1|FP2|FP3|B|FP1|2|FP2|2|FP3|2C|FP1|FP3|2|FP2|D|FP1|·|FP3|FP2|2解析:選C.根據(jù)拋物線的定義知|FP1|x1,|FP2|x2,|FP3|x3,所以|FP1|FP3|(x1x3)p2x2p22|FP2|.5拋物線y24x的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,經(jīng)過F且斜率為的直線與拋物線在x軸上方的部分相交于點(diǎn)A,AKl,垂足為K,則AKF的面積是()A4 B3C4 D8解析:選C.F(1,0),直線AF:y(x1),代入y24x得3x210x30,解得x3或x.由于點(diǎn)A在x軸上方且直線的斜率為,所以其坐標(biāo)為(3,2)因?yàn)閨AF|AK|314,AF的斜率為,即傾斜角為60°,所以KAF60°,所以AKF為等邊三角形,所以AKF的面積為×424.6(2020·杭州市高考模擬)設(shè)傾斜角為的直線l經(jīng)過拋物線:y22px(p>0)的焦點(diǎn)F,與拋物線交于A,B兩點(diǎn),設(shè)點(diǎn)A在x軸上方,點(diǎn)B在x軸下方若m,則cos 的值為()A. B.C. D.解析:選A.設(shè)拋物線y22px(p>0)的準(zhǔn)線為l:x.如圖所示,分別過點(diǎn)A,B作AMl,BNl,垂足分別為M,N.在ABC中,BAC等于直線AB的傾斜角,由m,|AF|m|BF|,|AB|AF|BF|(m1)|BF|,根據(jù)拋物線的定義得,|AM|AF|m|BF|,|BN|BF|,所以|AC|AM|MC|m|BF|BF|(m1)|BF|,在RtABC中,cos cos BAC,故選A.7已知拋物線y22px(p>0)上一點(diǎn)M到焦點(diǎn)F的距離等于2p,則直線MF的斜率為_解析:設(shè)M(xM,yM),由拋物線定義可得|MF|xM2p,解得xM,代入拋物線方程可得yM±p,則直線MF的斜率為±.答案:±8已知拋物線C的方程為y22px(p>0),·M的方程為x2y28x120,如果拋物線C的準(zhǔn)線與·M相切,那么p的值為_解析:將·M的方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程(x4)2y24,圓心坐標(biāo)為(4,0),半徑r2,又因?yàn)閽佄锞€的準(zhǔn)線方程為x,所以2,p12或4.答案:12或49若點(diǎn)P在拋物線y2x上,點(diǎn)Q在圓(x3)2y21上,則|PQ|的最小值為_解析:由題意得拋物線與圓不相交,且圓的圓心為A(3,0),則|PQ|PA|AQ|PA|1,當(dāng)且僅當(dāng)P,Q,A三點(diǎn)共線時(shí)取等號(hào),所以當(dāng)|PA|取得最小值時(shí),|PQ|最小設(shè)P(x0,y0),則yx0,|PA| ,當(dāng)且僅當(dāng)x0時(shí),|PA|取得最小值,此時(shí)|PQ|取得最小值1.答案:110(2020·浙江省名校協(xié)作體高三聯(lián)考)拋物線的頂點(diǎn)在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上,且過點(diǎn)(4,4),焦點(diǎn)為F.(1)求拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)P是拋物線上一動(dòng)點(diǎn),M是PF的中點(diǎn),求M的軌跡方程解:(1)拋物線頂點(diǎn)在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上,且過點(diǎn)(4,4),設(shè)拋物線解析式為y22px,把(4,4)代入,得162×4p,所以p2,所以拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為y24x,焦點(diǎn)坐標(biāo)為F(1,0)(2)設(shè)M(x,y),P(x0,y0),F(xiàn)(1,0),M是PF的中點(diǎn),則x012x,0y02y,所以x02x1,y02y,因?yàn)镻是拋物線上一動(dòng)點(diǎn),所以y4x0,所以(2y)24(2x1),化簡得y22x1.所以M的軌跡方程為y22x1.11已知拋物線y22px(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)求拋物線的方程;(2)若過M作MNFA,垂足為N,求點(diǎn)N的坐標(biāo)解:(1)拋物線y22px的準(zhǔn)線為x,于是45,所以p2.所以拋物線方程為y24x.(2)因?yàn)辄c(diǎn)A的坐標(biāo)是(4,4),由題意得B(0,4),M(0,2)又因?yàn)镕(1,0),所以kFA,因?yàn)镸NFA,所以kMN.又FA的方程為y(x1),MN的方程為y2x,聯(lián)立,解得x,y,所以點(diǎn)N的坐標(biāo)為.綜合題組練1(2020·臺(tái)州書生中學(xué)月考)拋物線y22px(p>0)的焦點(diǎn)為F,已知點(diǎn)A,B為拋物線上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),且滿足AFB120°,過AB的中點(diǎn)M作拋物線準(zhǔn)線l的垂線MN,垂足為N,則的最大值為()A. B1C. D2解析:選A.過A,B分別作拋物線準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為A1,B1,連接AF,BF,由拋物線的定義知|MN|(|AA1|BB1|)(|AF|BF|),在AFB中,|AB|2|AF|2|BF|22|AF|BF|·cos 120°|AF|2|BF|2|AF|BF|.所以·×,當(dāng)且僅當(dāng)|AF|BF|時(shí)取等號(hào),所以的最大值為.2已知F為拋物線y2x的焦點(diǎn),點(diǎn)A,B在該拋物線上且位于x軸的兩側(cè),·2(其中O為坐標(biāo)原點(diǎn)),則ABO與AFO面積之和的最小值是()A2 B3C. D.解析:選B.設(shè)A(x1,),B(x2,),則SAFO×.由·2得x1x22,即x1x220,解得x1x24,所以(|·|)2(xx1)(xx2)xxx1x2·(x1x2)x1x2204(x1x2),因?yàn)閏osAOB,所以sinAOB所以SAOB|sinAOB| ,所以SABOSAFO23,當(dāng),即x1時(shí)等號(hào)成立3如圖,正方形ABCD和正方形DEFG的邊長分別為a,b(ab),原點(diǎn)O為AD的中點(diǎn),拋物線y22px(p0)經(jīng)過C,F(xiàn)兩點(diǎn),則_解析:依題知C,F(xiàn),因?yàn)辄c(diǎn)C,F(xiàn)在拋物線上,所以兩式相除得210,解得1或1(舍)答案:14(2020·臺(tái)州市高考模擬)如圖,過拋物線y24x的焦點(diǎn)F作直線與拋物線及其準(zhǔn)線分別交于A,B,C三點(diǎn),若4,則|_解析:分別過A,B作準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為A1,B1,則|DF|p2,由拋物線的定義可知|FB|BB1|,|AF|AA1|,因?yàn)?,所以,所以|FB|BB1|.所以|FC|4|FB|6,所以cos DFC,所以cos A1AC,解得|AF|3,所以|AB|AF|BF|3.答案:5已知拋物線x24y的焦點(diǎn)為F,P為該拋物線在第一象限內(nèi)的圖象上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)(1)當(dāng)|PF|2時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo);(2)求點(diǎn)P到直線yx10的距離的最小值解:(1)由拋物線x24y的焦點(diǎn)為F,P為該拋物線在第一象限內(nèi)的圖象上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),故設(shè)P(a0),因?yàn)閨PF|2,結(jié)合拋物線的定義得12,所以a2,所以點(diǎn)P的坐標(biāo)為(2,1)(2)設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為P(a0),則點(diǎn)P到直線yx10的距離為.因?yàn)閍10(a2)29,所以當(dāng)a2時(shí),a10取得最小值9,故點(diǎn)P到直線yx10的距離的最小值為.6(2020·杭州寧波二市三校聯(lián)考)已知A,B,C是拋物線y22px(p0)上三個(gè)不同的點(diǎn),且ABAC.(1)若A(1,2),B(4,4),求點(diǎn)C的坐標(biāo);(2)若拋物線上存在點(diǎn)D,使得線段AD總被直線BC平分,求點(diǎn)A的坐標(biāo)解:(1)因?yàn)锳(1,2)在拋物線y22px(p0)上,所以p2.所以拋物線方程為y24x.設(shè)C,則由kAB·kAC1,即·1,解得t6,即C(9,6)(2)設(shè)A(x0,y0),B,C,則y2px0,直線BC的方程為,即(y1y2)y2pxy1y2,由kAB·kAC·1,得y0(y1y2)y1y2y4p2,與直線BC的方程聯(lián)立,化簡,得(y1y2)(yy0)2p(x2px0),故直線BC恒過點(diǎn)E(x02p,y0)因此直線AE的方程為y(xx0)y0,代入拋物線的方程y22px(p0),得點(diǎn)D的坐標(biāo)為.因?yàn)榫€段AD總被直線BC平分,所以解得x0,y0±p,即點(diǎn)A的坐標(biāo)為.16