2022年高考数学高三大一轮复习第8章解析几何8.7抛物线

发布于 2021-11-14 17:58 ,所属分类:数学资料学习库

2022年高考数学高三大一轮复习

第8章 解析几何

§8.7 抛物线

§8.7 抛物线

考试要求1.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程,以及它们的简单几何性质.2.通过圆锥曲线与方程的学习,进一步体会数形结合的思想.



1.抛物线的概念

(1)定义:平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的距离相等的点的轨迹.

(2)焦点:F叫做抛物线的焦点.

(3)准线:直线l叫做抛物线的准线.

2.抛物线的标准方程和简单几何性质

标准方程

y2=2px(p>0)

y2=-2px(p>0)

x2=2py(p>0)

x2=-2py(p>0)

图形





范围

x≥0,yR

x≤0,yR

y≥0,xR

y≤0,xR

焦点





准线方程

x=-

x

y=-

y

对称轴

x

y

顶点

(0,0)

离心率

e1

微思考

1.抛物线定义中,若l经过点F,则点的轨迹会怎样?

提示 若l经过点F,则到F与到l距离相等的点的轨迹是过点F且与l垂直的直线.

2.怎样计算抛物线的焦半径(抛物线上的点到焦点的距离)?抛物线的焦点弦的最小值是多少?

提示 抛物线y2=2px(p>0)上一点P(x0y0)到焦点的距离(焦半径)为x0+;抛物线的焦点弦的最小值是2p(通径的长度).


题组一 思考辨析

1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)

(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)方程yax2(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=-.(×)

(3)抛物线既是中心对称图形,又是轴对称图形.(×)

(4)若直线与抛物线只有一个交点,则直线与抛物线一定相切.(×)

题组二 教材改编

2.过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x1y1),Q(x2y2)两点,如果x1x2=6,则|PQ|等于()

A.9B.8 C.7 D.6

答案 B

解析 抛物线y24x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.根据题意可得,|PQ||PF||QF|x11x21x1x228.

3.抛物线y2=8x上到其焦点F距离为5的点的个数为______.

答案 2

解析 P(x1y1),则|PF|x125,得x13y1±2.故满足条件的点的个数为2.

4.已知A(2,0),B为抛物线y2x上一点,则|AB|的最小值为________.

答案

解析 设点B(xy),则xy2≥0

所以|AB|====.

所以当x=时,|AB|取得最小值,且|AB|min.

题组三 易错自纠

5.(多选)顶点在原点,对称轴为坐标轴且过点P(-2,3)的抛物线的标准方程是()

A.y2x B.x2y

C.y2=-x D.x2=-y

答案BC

解析 设抛物线的标准方程是y2kxx2my,代入点P(23),解得k=-,m=,

所以y2=-xx2y.

6.设抛物线y2=8x的准线与x轴交于点Q,若过点Q的直线l与抛物线有公共点,则直线l的斜率的取值范围是______.

答案 [-1,1]

解析 Q(2,0),当直线l的斜率不存在时,不满足题意,故设直线l的方程为yk(x2),代入抛物线方程,消去y整理得k2x2(4k28)x4k20

Δ(4k28)24k2·4k264(1k2)≥0

解得-1≤k≤1.


题型一抛物线的定义和标准方程

1.(2020·全国Ⅰ)已知A为抛物线Cy2=2px(p>0)上一点,点AC的焦点的距离为12,到y轴的距离为9,则p等于()

A.2B.3 C.6 D.9

答案 C

解析 A(xy),由抛物线的定义知,点A到准线的距离为12,即x+=12.

又因为点Ay轴的距离为9,即x9

所以9+=12

解得p6.

2.设抛物线y2=2px的焦点在直线2x+3y-8=0上,则该抛物线的准线方程为()

A.x=-4 B.x=-3

C.x=-2 D.x=-1

答案A

解析 直线2x3y80x轴的交点为(4,0)抛物线y22px的焦点为(4,0)准线方程为x=-4.

3.动圆过点(1,0),且与直线x=-1相切,则动圆的圆心的轨迹方程为__________.

答案y2=4x

解析 设动圆的圆心坐标为(xy),则圆心到点(1,0)的距离与到直线x=-1的距离相等,根据抛物线的定义易知动圆的圆心的轨迹方程为y24x.

4.(2020·佛山模拟)已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,准线为l,点P(4,y0)在抛物线上,Kly轴的交点,且|PK|=|PF|,则y0=________,p=________.

答案24

解析 PMl,垂足为M,由抛物线定义知|PM||PF|,又知|PK||PF|

Rt△PKM中,sin∠PKM===,

∴∠PKM45°∴△PMK为等腰直角三角形,∴|PM||MK|4,又知点P在抛物线x22py(p>0)上,

解得

思维升华 (1)应用抛物线定义的两个关键点

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.抛物线焦点到准线的距离为p.

(2)求抛物线标准方程的常用方法是待定系数法,其关键是判断焦点位置、开口方向,在方程的类型已经确定的前提下,由于标准方程只有一个参数p,只需一个条件就可以确定抛物线的标准方程.


题型二抛物线的几何性质及应用

命题点1 焦半径和焦点弦

1 (1)已知抛物线y2=2px(p>0)上横坐标为4的点到此抛物线焦点的距离为9,则该抛物线的焦点到准线的距离为()

A.4 B.9

C.10 D.18

答案 C

解析 抛物线y22px的焦点为,准线方程为x=-.

由题意可得4+=9,解得p10

所以该抛物线的焦点到准线的距离为10.

(2)设F为抛物线Cy2=3x的焦点,过F且倾斜角为30°的直线交CAB两点,O为坐标原点,则△OAB的面积为()

A. B. C. D.

答案 D

解析 由已知得焦点坐标为F

因此直线AB的方程为y=,即4x4y30.

方法一 联立直线方程与抛物线方程化简得4y212y90Δ>0显然成立,

yAyB3yAyB=-,

|yAyB|==6.

因此SOAB|OF||yAyB|××6.

方法二 联立直线方程与抛物线方程得x2x+=0

Δ>0显然成立,故xAxB.

根据抛物线的定义有|AB|xAxBp=+=12

同时原点到直线AB的距离为d==,

因此SOAB|ABd.

命题点2 与抛物线有关的最值问题

2 (1)已知抛物线y2=4x,过焦点F的直线与抛物线交于AB两点,过AB分别作y轴的垂线,垂足分别为CD,则|AC|+|BD|的最小值为________.

答案 2

解析 由题意知F(1,0)|AC||BD||AF||FB|2|AB|2,即|AC||BD|取得最小值时当且仅当|AB|取得最小值.依据抛物线定义知,当|AB|为通径,即|AB|2p4时为最小值,所以|AC||BD|的最小值为2.

(2)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,则点P到点A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值为________.

答案 

解析 如图,易知抛物线的焦点为F(1,0),准线是x=-1


由抛物线的定义知点P到直线x=-1的距离等于点PF的距离.

于是,问题转化为在抛物线上求一点P,使点P到点A(1,1)的距离与点PF(1,0)的距离之和最小,

显然,连接AF与抛物线相交的点即为满足题意的点,

此时最小值为=.

思维升华 (1)由抛物线的方程可以确定抛物线的开口方向、焦点位置、焦点到准线的距离,从而进一步确定抛物线的焦点坐标及准线方程.

(2)与抛物线有关的最值问题的两个转化策略

转化策略一:将抛物线上的点到准线的距离转化为该点到焦点的距离,构造出两点之间线段最短”“三角形两边之和大于第三边,使问题得以解决.

转化策略二:将抛物线上的点到焦点的距离转化为到准线的距离,利用与直线上所有点的连线中垂线段最短原理解决.

跟踪训练1 (1)已知抛物线x2=4y上有一条长为6的动弦AB,则AB的中点到x轴的最短距离为()

A. B. C.1 D.2

答案 D

解析 由题意知,抛物线的准线ly=-1,过点AAA1ll于点A1,过点BBB1ll于点B1,设弦AB的中点为M,过点MMM1ll于点M1,则|MM1|.因为|AB|≤|AF||BF|(F为抛物线的焦点),即|AF||BF|≥6,所以|AA1||BB1|≥62|MM1|≥6|MM1|≥3,故点Mx轴的距离d≥2,故选D.

(2)若抛物线y2=4x的准线为lP是抛物线上任意一点,则P到准线l的距离与P到直线3x+4y+7=0的距离之和的最小值是()

A.2B. C. D.3

答案 A

解析 由抛物线定义可知点P到准线l的距离等于点P到焦点F的距离,由抛物线y24x及直线方程3x4y70可得直线与抛物线相离.P到准线l的距离与点P到直线3x4y70的距离之和的最小值为点F(1,0)到直线3x4y70的距离,即=2.故选A.


题型三直线与抛物线

3 (2021·湖州模拟)如图,已知抛物线x2y,点AB,抛物线上的点P(xy).过点B作直线AP的垂线,垂足为Q.


(1)求直线AP斜率的取值范围;

(2)求|PA|·|PQ|的最大值.

(1)设直线AP的斜率为k

k==x-,

因为-<x<

所以直线AP斜率的取值范围是(1,1)

(2)联立直线APBQ的方程


解得点Q的横坐标是xQ.

因为|PA|==(k1)

|PQ|(xQx)=-,

所以|PA|·|PQ|=-(k1)(k1)3.

f(k)=-(k1)(k1)3,因为f′(k)=-(4k2)(k1)2

所以f(k)在区间上单调递增,上单调递减,

因此当k=时,|PA|·|PQ|取得最大值.

思维升华 (1)求解直线与抛物线问题,一般利用方程法,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(设焦点在x轴的正半轴上),可直接使用公式|AB|x1x2p,若不过焦点,则可用弦长公式.

跟踪训练2 (1)(2020·济南期末)直线yxb交抛物线yx2AB两点,O为抛物线顶点,OAOB,则b的值为()

A.-1B.0 C.1 D.2

答案D

解析 A(x1y1)B(x2y2),将yxb代入yx2,化简可得x22x2b0,故x1x22x1x2=-2b,所以y1y2x1x2b(x1x2)b2b2.OAOB,所以x1x2y1y20,即2bb20,则b2b0,经检验b0时,不符合题意,故b2.

(2)已知F为抛物线Cy2=4x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1l2,直线l1C交于AB两点,直线l2C交于DE两点,则|AB|+|DE|的最小值为()

A.16B.14 C.12 D.10

答案A

解析 抛物线Cy24x的焦点为F(1,0),由题意可知l1l2的斜率存在且不为0.不妨设直线l1的斜率为k,则直线l2的斜率为-,故l1yk(x1)

l2y=-(x1)

由消去yk2x2(2k24)xk20.

A(x1y1)B(x2y2)x1x2==2+,

由抛物线定义可知,|AB|x1x224.

同理得|DE|44k2

∴|AB||DE|84k2≥8216.

当且仅当=k2,即k±1时取等号.

|AB||DE|的最小值为16.

课时精练


1.(2019·全国Ⅱ)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p等于()

A.2B.3 C.4 D.8

答案 D

解析 由题意知,抛物线的焦点坐标为,椭圆的焦点坐标为0),所以=,解得p8,故选D.

2.(2020·全国Ⅲ)设O为坐标原点,直线x=2与抛物线Cy2=2px(p>0)交于DE两点,若ODOE,则C的焦点坐标为()

A. B. C.(1,0) D.(2,0)

答案 B

解析 方法一 抛物线C关于x轴对称,

DE两点关于x轴对称.

可得出直线x2与抛物线的两交点的坐标分别为(2,2)(2,-2)

不妨设D(2,2)E(2,-2)

则=(2,2),=(2,-2)

ODOE

∴·44p0,解得p1

C的焦点坐标为.

方法二 抛物线C关于x轴对称,

DE两点关于x轴对称.

ODOEDE两点横、纵坐标的绝对值均相等.

不妨设点D(2,2),将点D的坐标代入Cy22px

44p,解得p1,故C的焦点坐标为.

3.中国古代桥梁的建筑艺术,有不少是世界桥梁史上的创举,充分显示了中国劳动人民的非凡智慧.一个抛物线型拱桥,当水面离拱顶2 m时,水面宽8 m.若水面下降1m,则水面宽度为()


A.2m B.4m C.4m D.12m

答案B

解析 由题意,以拱桥顶点为原点,建立平面直角坐标系,


设抛物线方程为x2=-2py(p>0)

由题意知,抛物线经过点A(4,-2)和点B(4,-2)

代入抛物线方程解得p4

所以抛物线方程为x2=-8y

水面下降1米,即y=-3,解得x12x2=-2

所以此时水面宽度d2x14.

4.(2020·北京)设抛物线的顶点为O,焦点为F,准线为l.P是抛物线上异于O的一点,过PPQlQ,则线段FQ的垂直平分线()

A.经过点O B.经过点P

C.平行于直线OP D.垂直于直线OP

答案 B

解析 如图所示,P为抛物线上异于O的一点,


|PF||PQ|

QF的垂直平分线经过点P.

5.(多选)设抛物线yax2(a>0)的准线与对称轴交于点P,过点P作抛物线的两条切线,切点分别为AB,则()

A.点P的坐标为

B.直线AB的方程为y

C.PAPB

D.|AB|=

答案ABC

解析 yax2得,x2y,则焦点F.

a>0∴2p=,p=,

其准线方程为y=-,PA正确;

设切线方程为ykx(k≠0),由

ax2kx+=0

Δk2a×0,解得k±1.

设切点AB

因此直线AB的方程为y=,B正确;

又=,=,

∴·=-+=0.

从而,即PAPBC正确;

|AB|==,D错误.

6.(多选)已知抛物线Cy2=2px(p>0)的焦点为F,斜率为且经过点F的直线l与抛物线C交于AB两点(点A在第一象限),与抛物线的准线交于点D,若|AF|=4,则以下结论正确的是()

A.p=2 B.FAD的中点

C.|BD|=2|BF| D.|BF|=2

答案ABC

解析 如图.


F,直线l的斜率为,

则直线l的方程为y=,

联立

12x220px3p20.

解得xApxBp

|AF|p+=2p4,得p2.

抛物线方程为y24x.

xBp=,

|BF|=+1=;

|BD|===,

∴|BD|2|BF|

|BD||BF|=+=4,则FAD的中点.

故选ABC.

7.(2020·新高考全国Ⅰ)斜率为的直线过抛物线Cy2=4x的焦点,且与C交于AB两点,则|AB|=________.

答案 

解析 如图,由题意得,抛物线焦点为F(1,0)


设直线AB的方程为y(x1)

3x210x30.

A(x1y1)B(x2y2)

x1x2=,所以|AB|x1x22.

8.已知直线l是抛物线y2=2px(p>0)的准线,半径为3的圆过抛物线顶点O和焦点Fl相切,则抛物线的方程为________.

答案 y2=8x

解析 半径为3的圆与抛物线的准线l相切,

圆心到准线的距离等于3

圆心在OF的垂直平分线上,|OF|=,

+=3p4,故抛物线的方程为y28x.

9.直线l过抛物线Cy2=2px (p > 0)的焦点F(1,0),且与C交于AB两点,则p=____,+=________.

答案21

解析 由题意知=1,从而p2

所以抛物线方程为y24x.

当直线AB的斜率不存在时,将x1代入抛物线方程,解得|AF||BF|2

从而+=1.

当直线AB的斜率存在时,设AB的方程为yk(x1)

联立

整理,得k2x2(2k24)xk20

A(x1y1)B(x2y2)

从而+=+===1.

综上,+=1.

10.点P为抛物线y2=4x上的动点,点A(2,1)为平面内定点,F为抛物线焦点,则:

(1)|PA|+|PF|的最小值为________;

(2)|PA|-|PF|的最小值为________,最大值为________.

答案 (1)3(2)-

解析 (1)如图1,由抛物线定义可知,|PF||PH||PA||PF||PA||PH|,从而最小值为A到准线的距离为3.


(2)如图2,当PAF三点共线,且PFA延长线上时,|PA||PF|有最小值为-|AF|=-.PAF三点共线,且PAF延长线上时,|PA||PF|有最大值为|AF|.|PA||PF|的最小值为-,最大值为.

11.定长为3的线段AB的端点AB在抛物线y2x上移动,求AB的中点到y轴距离的最小值,并求出此时AB中点的坐标.

 如图所示,F是抛物线y2x的焦点,


AB两点作准线的垂线,垂足分别为CD

AB的中点M作准线的垂线MN,垂足为N

|MN|(|AC||BD|)

连接AFBF,由抛物线的定义知|AC||AF||BD||BF|

所以|MN|(|AF||BF|)≥|AB|.

设点M的横坐标为x,则|MN|x+,

所以x-=.

当弦AB过点F时等号成立,

此时,点My轴的距离最短,最短距离为.

A(x1y1)B(x2y2),则x1x22x.

x=时,易知y1y2=-p2=-,

所以(y1y2)2yy2y1y22x-=2.

所以y1y2±,得y±,即M.

12.(2021·沈阳模拟)已知抛物线Cx2=2py(p>0),其焦点到准线的距离为2,直线l与抛物线C交于AB两点,过AB分别作抛物线C的切线l1l2,且l1l2交于点M.

(1)求p的值;

(2)若l1l2,求△MAB面积的最小值.

(1)由题意知,抛物线焦点为,

准线方程为y=-,

焦点到准线的距离为2,即p2.

(2)(1)知抛物线的方程为x24y

yx2,所以yx

A(x1y1)B(x2y2)

l1y-=(xx1)

l2y-=(xx2)

由于l1l2,所以·=-1

x1x2=-4.

设直线l的方程为ykxm,与抛物线方程联立,

所以x24kx4m0Δ16k216m>0

x1x24kx1x2=-4m=-4,所以m1,即lykx1.

联立方程得即M(2k,-1)

M点到直线l的距离d==,

|AB|==4(1k2)

所以S×4(1k2≥4

k0时,MAB的面积取得最小值4.


13.抛物线x2=4y的焦点为F,过点F作斜率为的直线l与抛物线在y轴右侧的部分相交于点A,过点A作抛物线准线的垂线,垂足为H,则△AHF的面积是()

A.4B.3 C.4 D.8

答案 C

解析 由抛物线的定义可得|AF||AH|

AF的斜率为,直线AF的倾斜角为30°

AH垂直于准线,∴∠FAH60°

AHF为等边三角形.

Am>0

FFMAHM,则在Rt△FAM中,

|AM||AF|1=,

解得m2,故等边三角形AHF的边长|AH|4

∴△AHF的面积是×4×4sin 60°4.故选C.

14.过抛物线Cx2=4y的焦点F作直线lCAB两点,设D(0,3).若(+)·=0,则弦AB的长为________.

答案 4

解析 (0

则线段AB的垂直平分线过点D.

A(x1y1)B(x2y2)

x4y1x4y2

两式相减得x1x2==4kAB

kAB=,

则弦AB的中点与点D(0,3)的连线的斜率k==-,

所以y1y22

所以|AB|y1y224.


15.(2020·湖南名校大联考)已知P为抛物线Cyx2上一动点,直线ly=2x-4与x轴、y轴交于MN两点,点A(2,-4)且=λμ,则λμ的最小值为________.

答案 

解析 由题意得M(2,0)N(0,-4)

P(xy),由=λμ(x2y4)λ(0,4)μ(2,0)

x2=-2μy44λ.

因此λμ=-=-+22,故λμ的最小值为.

16.过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F作一条倾斜角为的直线与抛物线相交于AB两点.

(1)用p表示AB之间的距离;

(2)证明:∠AOB的大小是与p无关的定值,并求出这个值.

(1)焦点F,过点F且倾斜角为的直线方程是yx.

由得x23px+=0.

A(xAyA)B(xByB),则xAxB3pxAxB=,

|AB|xAxBp4p.

(2)AOB中,由余弦定理可知,

cos∠AOB==

===-.

AOB的大小是与p无关的定值,

cos∠AOB=-.

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