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1、
第六節(jié) 拋物線
[考綱傳真] (教師用書獨具)1.掌握拋物線的定義、幾何圖形、標準方程及簡單幾何性質(zhì)(范圍、對稱性、頂點、離心率).2.理解數(shù)形結(jié)合思想.3.了解拋物線的實際背景及拋物線的簡單應(yīng)用.
(對應(yīng)學生用書第141頁)
[基礎(chǔ)知識填充]
1.拋物線的定義
平面內(nèi)與一個定點F和一條定直線l(l不過F)的距離相等的點的集合叫作拋物線.點F叫作拋物線的焦點,直線l叫作拋物線的準線.
2.拋物線的標準方程與幾何性質(zhì)
標準方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
p的幾何
2、意義:焦點F到準線l的距離
圖形
頂點
O(0,0)
對稱軸
y=0
x=0
焦點
F
F
F
F
離心
率
e=1
準線方程
x=-
x=
y=-
y=
范圍
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
焦半徑(其中P(x0,y0))
|PF|=x0+
|PF|=-x0+
|PF|=y(tǒng)0+
|PF|=-y0+
[知識拓展] 已知y2=2px,過焦點F的直線l交拋物線于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點,l的傾斜角為θ,如圖8-6-1,則
圖8-6-1
(1)|AB|=x1+x2+p=;
3、
(2)x1x2=,y1y2=-p2;
(3)+=;
(4)S△AOB=;
(5)|CD|=2p,即通徑,通徑是過拋物線焦點弦中最短的弦.
[基本能力自測]
1.(思考辨析)判斷下列結(jié)論的正誤.(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)平面內(nèi)與一個定點F和一條定直線l的距離相等的點的軌跡一定是拋物線.( )
(2)方程y=ax2(a≠0)表示的曲線是焦點在x軸上的拋物線,且其焦點坐標是,準線方程是x=-.( )
(3)拋物線既是中心對稱圖形,又是軸對稱圖形.( )
(4)AB為拋物線y2=2px(p>0)的過焦點F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),則x1x2
4、=,y1y2=-p2,弦長|AB|=x1+x2+p.( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√
2.拋物線y=x2的準線方程是( )
A.y=-1 B.y=-2
C.x=-1 D.x=-2
A [∵y=x2,∴x2=4y,∴準線方程為y=-1.]
3.(教材改編)若拋物線y=4x2上的一點M到焦點的距離為1,則點M的縱坐標是( )
A. B.
C. D.0
B [M到準線的距離等于M到焦點的距離,又準線方程為y=-,設(shè)M(x,y),則y+=1,∴y=.]
4.頂點在原點,對稱軸是y軸,并且經(jīng)過點P(-4,-2)的拋物線方程是________.
x
5、2=-8y [設(shè)拋物線的方程為x2=my,將點P(-4,-2)代入x2=my,得m=-8,所以拋物線方程是x2=-8y.]
5.(20xx·浙江高考)若拋物線y2=4x上的點M到焦點的距離為10,則M到y(tǒng)軸的距離是________.
9 [設(shè)點M的橫坐標為x,則點M到準線x=-1的距離為x+1,由拋物線的定義知x+1=10,∴x=9,
∴點M到y(tǒng)軸的距離為9.]
(對應(yīng)學生用書第142頁)
拋物線的定義及應(yīng)用
(1)已知拋物線C:y2=8x的焦點為F,準線為l,P是l上一點,Q是直線PF與C的一個交點,若=4 ,則|QF|=( )
A. B.
C.3
6、D.2
(2)(20xx·全國卷Ⅱ)已知F是拋物線C:y2=8x的焦點,M是C上一點,F(xiàn)M的延長線交y軸于點N.若M為FN的中點,則|FN|=________.
(1)C (2)6 [(1)∵=4 ,
∴||=4||,
∴=.
如圖,過Q作QQ′⊥l,垂足為Q′,設(shè)l與x軸的交點為A,則|AF|=4,
∴==,
∴|QQ′|=3.
根據(jù)拋物線定義可知|QF|=|QQ′|=3.
(2)如圖,不妨設(shè)點M位于第一象限內(nèi),拋物線C的準線交x軸于點A,過點M作準線的垂線,垂足為點B,交y軸于點P,∴PM∥OF.
由題意知,F(xiàn)(2,0),|FO|=|AO|=2.
∵點M為
7、FN的中點,PM∥OF,
∴|MP|=|FO|=1.
又|BP|=|AO|=2,
∴|MB|=|MP|+|BP|=3.
由拋物線的定義知|MF|=|MB|=3,故|FN|=2|MF|=6.]
[規(guī)律方法] 應(yīng)用拋物線定義的兩個關(guān)鍵點
(1)由拋物線定義,把拋物線上點到焦點距離與到準線距離相互轉(zhuǎn)化.
(2)注意靈活運用拋物線上一點P(x,y)到焦點F的距離|PF|=|x|+或|PF|=|y|+.
[跟蹤訓練] (1)(20xx·廣東汕頭調(diào)研)已知P是拋物線y2=4x上的一個動點,Q是圓(x-3)2+(y-1)2=1上的一個動點,N(1,0)是一個定點,則|PQ|+|PN|的最小值
8、為( )
A.3 B.4
C.5 D.+1
(2)動圓過點(1,0),且與直線x=-1相切,則動圓的圓心的軌跡方程為________.
【導學號:79140289】
(1)A (2)y2=4x [(1)由拋物線方程y2=4x,可得拋物線的焦點F(1,0),又N(1,0),所以N與F重合.
過圓(x-3)2+(y-1)2=1的圓心M作拋物線準線的垂線MH,交圓于Q,交拋物線于P,則|PQ|+|PN|的最小值等于|MH|-1=3.
(2)設(shè)動圓的圓心坐標為(x,y),則圓心到點(1,0)的距離與到直線x=-1的距離相等,根據(jù)拋物線的定義易知動圓的圓心的軌跡方程為y2=4x
9、.]
拋物線的標準方程與幾何性質(zhì)
(1)點M(5,3)到拋物線y=ax2的準線的距離為6,那么拋物線的標準方程是( )
A.x2=y(tǒng) B.x2=y(tǒng)或x2=-y
C.x2=-y D.x2=12y或x2=-36y
(2)(20xx·全國卷Ⅰ)以拋物線C的頂點為圓心的圓交C于A,B兩點,交C的準線于D,E兩點.已知|AB|=4,|DE|=2,則C的焦點到準線的距離為( )
A.2 B.4
C.6 D.8
(1)D (2)B [(1)將y=ax2化為x2=y(tǒng).
當a>0時,準線y=-,則3+=6,∴a=.
當a<0時,準線y=-,則=6,∴a=-.
∴拋物線方程
10、為x2=12y或x2=-36y.
(2)設(shè)拋物線的方程為y2=2px(p>0),圓的方程為x2+y2=r2.
∵|AB|=4,|DE|=2,
拋物線的準線方程為x=-,
∴不妨設(shè)A,D.
∵點A,D在圓x2+y2=r2上,
∴∴+8=+5,∴p=4(負值舍去).
∴C的焦點到準線的距離為4.]
[規(guī)律方法] 1.求拋物線的標準方程的方法
(1)求拋物線的標準方程常用待定系數(shù)法,因為未知數(shù)只有p,所以只需一個條件確定p值即可.
(2)拋物線方程有四種標準形式,因此求拋物線方程時,需先定位,再定量.
2.研究拋物線的焦點坐標或準線方程,必須把拋物線化成標準方程,正確的求出p.
11、
[跟蹤訓練] (1)(20xx·河南中原名校聯(lián)考)拋物線y2=2px(p>0)的焦點為F,O為坐標原點,M為拋物線上一點,且|MF|=4|OF|,△MFO的面積為4,則拋物線的方程為 ( )
A.y2=6x B.y2=8x
C.y2=16x D.y2=
(2)若拋物線y2=2x上一點M到它的焦點F的距離為,O為坐標原點,則△MFO的面積為( )
A. B.
C. D.
(1)B (2)B [(1)設(shè)M(x,y),因為|OF|=,|MF|=4|OF|,
所以|MF|=2p,
由拋物線定義知x+=2p,
所以x=p,所以y=±p.
又△MFO的面積為4,
所以
12、××p=4,解得p=4(p=-4舍去).
所以拋物線的方程為y2=8x.
(2)由題意知,
拋物線準線方程為x=-.
設(shè)M(a,b),由拋物線的定義可知,
點M到準線的距離為,
所以a=1,
代入拋物線方程y2=2x,
解得b=±,
所以S△MFO=××=.]
直線與拋物線的位置關(guān)系
◎角度1 直線與拋物線的交點問題
(20xx·全國卷Ⅰ)在直角坐標系xOy中,直線l:y=t(t≠0)交y軸于點M,交拋物線C:y2=2px(p>0)于點P,M關(guān)于點P的對稱點為N,連接ON并延長交C于點H.
(1)求;
(2)除H以外,直線MH與C是否有其他公共點?說明
13、理由.
[解] (1)如圖,由已知得M(0,t),P.
又N為M關(guān)于點P的對稱點,
故N,
故直線ON的方程為y=x,
將其代入y2=2px整理得px2-2t2x=0,
解得x1=0,x2=.因此H.
所以N為OH的中點,即=2.
(2)直線MH與C除H以外沒有其他公共點.理由如下:
直線MH的方程為y-t=x,即x=(y-t).
代入y2=2px得y2-4ty+4t2=0,解得y1=y(tǒng)2=2t,
即直線MH與C只有一個公共點,
所以除H以外,直線MH與C沒有其他公共點.
◎角度2 與拋物線弦長或中點有關(guān)的問題
(20xx·北京高考)已知拋物線C:y2
14、=2px過點P(1,1).過點作直線l與拋物線C交于不同的兩點M,N,過點M作x軸的垂線分別與直線OP,ON交于點A,B,其中O為原點.
(1)求拋物線C的方程,并求其焦點坐標和準線方程;
(2)求證:A為線段BM的中點.
[解] (1)由拋物線C:y2=2px過點P(1,1),得p=.
所以拋物線C的方程為y2=x.
拋物線C的焦點坐標為,準線方程為x=-.
(2)證明:由題意,設(shè)直線l的方程為y=kx+(k≠0),l與拋物線C的交點為M(x1,y1),N(x2,y2).
由得4k2x2+(4k-4)x+1=0,
則x1+x2=,x1x2=.
因為點P的坐標為(1,1),所
15、以直線OP的方程為y=x,點A的坐標為(x1,x1).
直線ON的方程為y=x,點B的坐標為.
因為y1+-2x1=
=
=
==0,
所以y1+=2x1,
故A為線段BM的中點.
[規(guī)律方法] 解決直線與拋物線位置關(guān)系問題的三種常用方法
(1)直線與拋物線的位置關(guān)系和直線與橢圓的位置關(guān)系類似,一般要用到根與系數(shù)的關(guān)系.
(2)有關(guān)直線與拋物線的弦長問題,要注意直線是否過拋物線的焦點,若過拋物線的焦點,可直接使用公式|AB|=x1+x2+p,若不過焦點,則必須用弦長公式.
(3)涉及拋物線的弦長、弦中點等相關(guān)問題時,一般采用“設(shè)而不求,整體代入”的解法.
提醒:涉及弦的
16、中點、弦所在直線的斜率時一般用“點差法”求解.
[跟蹤訓練] 已知拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點為F,拋物線C與直線l1:y=-x的一個交點的橫坐標為8.
(1)求拋物線C的方程;
(2)不過原點的直線l2與l1垂直,且與拋物線交于不同的兩點A,B,若線段AB的中點為P,且|OP|=|PB|,求△FAB的面積.
【導學號:79140290】
[解] (1)易知直線與拋物線的交點坐標為(8,-8),
∴(-8)2=2p×8,∴2p=8,∴拋物線方程為y2=8x.
(2)直線l2與l1垂直,故可設(shè)直線l2:x=y(tǒng)+m,A(x1,y1),B(x2,y2),且直線l2與x軸的交點為M.
由得y2-8y-8m=0,
Δ=64+32m>0,∴m>-2.
y1+y2=8,y1y2=-8m,
∴x1x2==m2.
由題意可知OA⊥OB,即x1x2+y1y2=m2-8m=0,
∴m=8或m=0(舍),
∴直線l2:x=y(tǒng)+8,M(8,0).
故S△FAB=S△FMB+S△FMA=·|FM|·|y1-y2|
=3=24.