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抛物线2.4.1抛物线及其标准方程预习课本P64~67,思考并完成以下问题1.平面内满足什么条件的点的轨迹叫做抛物线?它的焦点、准线分别是什么?2.抛物线的标准方程有几种形式?分别是什么?[新知初探]1.抛物线的定义平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点F叫
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2.3 抛物线(通用)优质课一等奖
未知
摘要:暂无摘要
关键词:2.3 抛物线(通用)优质课一等奖
正文
抛物线
2.4.1
抛物线及其标准方程
预习课本P64~67,思考并完成以下问题
1.平面内满足什么条件的点的轨迹叫做抛物线?它的焦点、准线分别是什么?
2.抛物线的标准方程有几种形式?分别是什么?
[新知初探]
1.抛物线的定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的焦点,直线l叫做抛物线的准线.
2.抛物线标准方程的几种形式
图形
标准方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
[小试身手]
1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点轨迹一定是抛物线(
)
焦点坐标
准线方程
px=-
2p,0
2-p,0
20,p
20,-p
2px=
2py=-
2py=
2
(2)抛物线y2=20x的焦点坐标是(0,5)(
) 答案:(1)×
(2)×
2.抛物线x=-2y2的准线方程是(
) 1A.y=
21C.x=
4答案:D 3.已知动点P到定点(2,0)的距离和它到直线l:x=-2的距离相等,则点P的轨迹方程为________.
答案:y2=8x
求抛物线的标准方程
[典例]
求适合下列条件的抛物线的标准方程:
(1)过点M(-6,6);
(2)焦点F在直线l:3x-2y-6=0上.
[解]
(1)由于点M(-6,6)在第二象限,
∴过M的抛物线开口向左或开口向上.
若抛物线开口向左,焦点在x轴上,
设其方程为y2=-2px(p>0),
将点M(-6,6)代入,可得36=-2p×(-6),
∴p=3.
∴抛物线的方程为y2=-6x.
若抛物线开口向上,焦点在y轴上,设其方程为x2=2py(p>0),
将点M(-6,6)代入可得,36=2p×6,
∴p=3,
∴抛物线的方程为x2=6y.
综上所述,抛物线的标准方程为y2=-6x或x2=6y.
(2)①∵直线l与x轴的交点为(2,0),
∴抛物线的焦点是F(2,0),
p∴=2,∴p=4,
2∴抛物线的标准方程是y2=8x.
②∵直线l与y轴的交点为(0,-3),
1
B.y=
81
D.x=
8
即抛物线的焦点是F(0,-3),
p∴=3,∴p=6,
2∴抛物线的标准方程是x2=-12y.
综上所述,所求抛物线的标准方程是y2=8x或x2=-12y.
求抛物线的标准方程的关键与方法
(1)关键:确定焦点在哪条坐标轴上,进而求方程的有关参数.
(2)方法:①直接法,建立恰当坐标系,利用抛物线的定义列出动点满足的条件,列出对应方程,化简方程.
②直接根据定义求p,最后写标准方程.
③利用待定系数法设标准方程,找有关的方程组求系数.
[活学活用]
求下列抛物线的焦点坐标和准线方程:
(1)y2=-14x;(2)5x2-2y=0;(3)y2=ax(a>0).
77-,0,准线方程是x=.
解:(1)因为p=7,所以焦点坐标是221210,,准线方程(2)抛物线方程化为标准形式为x2=y,因为p=,所以焦点坐标是10551是y=-.
10aaa,0,准线方程是x=-.
(3)由a>0知p=,所以焦点坐标是424抛物线定义的应用
5[典例]
(1)已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|=x0,则x04=(
) A.1
C.4
B.2
D.8 (2)(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(
) |BF|-1A.
|AF|-1|BF|2-1B.
|AF|2-1
|BF|+1C.
|AF|+1|BF|2+1D.
|AF|2+115[解析]
(1)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4415x0+=|AF|=x0,解得x0=1,故选A.
44(2)由图形可知,△BCF与△ACF有公共的顶点F,且A,B,C三点|BC|共线,易知△BCF与△ACF的面积之比就等于.由抛物线方程知焦点|AC|F(1,0),作准线l,则l的方程为x=-1.∵点A,B在抛物线上,过A,B分别作AK,BH与准线垂直,垂足分别为点K,H,且与y轴分别交于点N,M.由抛物线定义,得|BM|=|BF|-1,|AN|=|AF|-1.在△CAN中,|BC||BM||BF|-1BM∥AN,∴==.
|AC||AN||AF|-1[答案]
(1)A
(2)A
抛物线定义的两种应用
(1)实现距离转化.根据抛物线的定义,抛物线上任意一点到焦点的距离等于它到准线的距离,因此,由抛物线定义可以实现点点距离与点线距离的相互转化,从而简化某些问题.
(2)解决最值问题.在抛物线中求解与焦点有关的两点间距离和的最小值时,往往用抛物线的定义进行转化,即化折线为直线解决最值问题.
[活学活用] 1.已知F是拋物线y2=x的焦点,A,B是该拋物线上的两点,|AF|+|BF|=3,则线段AB的中点到y轴的距离为(
) 357A.
B.1
C.
D.
4441解析:选C
根据拋物线定义与梯形中位线定理,得线段AB中点到y轴的距离为:(|AF|21315+|BF|)-=-=.
42442.经过抛物线C的焦点F作直线l与抛物线C交于A、B两点,如果A,B在抛物线C的准线上的射影分别为A1,B1,那么∠A1FB1为(
) πππ2πA.
B.
C.
D.
6423解析:选C
由抛物线的定义可知|BF|=|BB1|,|AF|=|AA1|,故∠BFB1=∠BB1F,∠
AFA1=∠AA1F.又∠OFB1=∠BB1F,∠OFA1=∠AA1F,故∠BFB1=∠OFB1,∠AFA11ππ=∠OFA1,所以∠OFA1+∠OFB1=×π=,即∠A1FB1=.
222抛物线的实际应用
[典例]
某大桥在涨水时有最大跨度的中央桥孔,已知上部呈抛物线形,跨度为20米,拱顶距水面6米,桥墩高出水面4米.现有一货船欲过此孔,该货船水下宽度不超过18米,目前吃水线上部中央船体高5米,宽16米,且该货船在现有状况下还可多装1 000吨货物,但每多装150吨货物,船体吃水线就要上升0.04米.若不考虑水下深度,
问:该货船在现在状况下能否直接或设法通过该桥孔?为什么?
[解]
如图所示,以拱顶为原点,过拱顶的水平直线为x轴,竖直直线为y轴,建立直角坐标系.
因为拱顶距水面6米,桥墩高出水面4米,
所以A(10,-2).
设桥孔上部抛物线方程是x2=-2py(p>0),
则102=-2p×(-2),所以p=25,
所以抛物线方程为x2=-50y,即y=-12x.
50若货船沿正中央航行,船宽16米,而当x=8时,
y=-1×82=-1.28,
50即船体在x=±8之间通过,B(8,-1.28),此时B点距水面6+(-1.28)=4.72(米).
而船体高为5米,所以无法通行.
又因为5-4.72=0.28(米),0.28÷0.04=7,
150×7=1 050(吨),
所以若船通过增加货物通过桥孔,则要增加1 050吨,而船最多还能装1 000吨货物,所以货船在现有状况下不能通过桥孔.
求抛物线实际应用的五个步骤
(1)建系:建立适当的坐标系;
(2)假设:设出合适的抛物线标准方程;
(3)计算:通过计算求出抛物线的标准方程;
(4)求解:求出需要求出的量;
(5)还原:还原到实际问题中,从而解决实际问题.
[活学活用]
如图是抛物线形拱桥,当水面在l时,拱顶离水面2米,水面宽4米.水位下降1米后,水面宽________米.
解析:建立如图所示的平面直角坐标系,设抛物线的方程为x2=-2py,则点(2,-2)在抛物线上,代入可得p=1,
所以x2=-2y.当y=-3时,x2=6,所以水面宽为26米.
答案:26 层级一
学业水平达标
1.抛物线y=12x2上的点到焦点的距离的最小值为(
) A.3
1C.
48
B.6
D.1
24解析:选C
将方程化为标准形式是x2=1距离最小值为.
48111y,因为2p=,所以p=.故到焦点的1212242.已知抛物线y2=2px(p>0)的准线与圆(x-3)2+y2=16相切,则p的值为(
) A.
C.2
B.1
D.4 pp解析:选C
∵抛物线y2=2px的准线x=-与圆(x-3)2+y2=16相切,∴-=-1,22即p=2.
3.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线为l,P是l上一点,Q是直线PF与C的一个交点,若FP=4FQ,则|QF|=(
) 7A.
2C.3
5B.
2
D.2
解析:选C
过点Q作QQ′⊥l交l于点Q′,因为FP=4FQ,所以|PQ|∶|PF|=3∶4,又焦点F到准线l的距离为4,所以|QF|=|QQ′|=3.故选C.
4.设圆C与圆x2+(y-3)2=1外切,与直线y=0相切,则C的圆心轨迹为(
) A.抛物线
C.椭圆
B.双曲线
D.圆
解析:选A
由题意知,圆C的圆心到点(0,3)的距离比到直线y=0的距离大1,即圆C的圆心到点(0,3)的距离与到直线y=-1的距离相等,根据抛物线的定义可知,所求轨迹是一条抛物线.
x2y25.已知双曲线C1:2-2=1(a>0,b>0)的离心率为2.若抛物线C2:x2=2py(p>0)的ab焦点到双曲线C1的渐近线的距离为2,则抛物线C2的方程为(
) 83A.x2=y
3C.x2=8y
B.x2=163y
3
D.x2=16y
a2+b2=
a2b21+a=2,所bc解析:选D
双曲线的渐近线方程为y=±x,由于aa=p2pb0,,所以=2,以a=3,所以双曲线的渐近线方程为y=±3x.抛物线的焦点坐标为22所以p=8,所以抛物线方程为x2=16y.
6.抛物线x=12y的焦点坐标是________.
4m解析:方程改写成y2=4mx,得2p=4m,∴p=2m,即焦点(m,0).
答案:(m,0) 7.若抛物线y2=4x上的点M到焦点的距离为10,则M到y轴的距离是________.
解析:设点M的横坐标为x,则点M到准线x=-1的距离为x+1,
由抛物线的定义知x+1=10,∴x=9,
∴点M到y轴的距离为9. 答案:9 8.对标准形式的抛物线,给出下列条件:
①焦点在y轴上;②焦点在x轴上;③抛物线上横坐标为1的点到焦点的距离等于6;④由原点向过焦点的某直线作垂线,垂足坐标为(2,1).
其中满足抛物线方程为y2=10x的是________.(要求填写适合条件的序号) 解析:抛物线y2=10x的焦点在x轴上,②满足,①不满足;设M(1,y0)是y2=10x上
5p57一点,则|MF|=1+=1+=≠6,所以③不满足;由于抛物线y2=10x的焦点为2,0,2225x-,若由原点向该直线作垂线,垂足为(2,1)时,则k=-2,过该焦点的直线方程为y=k2此时存在,所以④满足.
答案:②④
9.已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上一点M(m,-3)到焦点的距离为5,求m的值、抛物线方程和准线方程.
解:法一:如图所示,设抛物线的方程为x2=-2py(p>0),则焦pp0,-,准线l:y=,作MN⊥l,垂足为N,则|MN|=|MF|点F22pp=5,而|MN|=3+,3+=5,即p=4.
22所以抛物线方程为x2=-8y,准线方程为y=2.
由m2=-8×(-3)=24,得m=±26.
p0,-.
法二:设所求抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F2∵M(m,-3)在抛物线上,且|MF|=5,
m=6p,p=4,故解得
p2226.m=±
m+-3+2=5,2
∴抛物线方程为x2=-8y,m=±26,准线方程为y=2.
10.如图所示,一隧道内设双行线公路,其截面由长方形的三条边和抛物线的一段构成,为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上高度之差至少要有0.5米.
(1)以抛物线的顶点为原点O,其对称轴所在的直线为y轴,建立平面直角坐标系(如图),求该抛物线的方程;
(2)若行车道总宽度AB为7米,请计算通过隧道的车辆限制高度为多少米(精确到0.1米)? 解:如图所示.(1)依题意,设该抛物线的方程为x2=-2py(p>0),
因为点C(5,-5)在抛物线上,
所以该抛物线的方程为x2=-5y.
(2)设车辆高为h,则|DB|=h+0.5,
故D(3.5,h-6.5),
代入方程x2=-5y,解得h=4.05,
所以车辆通过隧道的限制高度为4.0米.
层级二
应试能力达标
1.过点A(3,0)且与y轴相切的圆的圆心的轨迹为(
) A.圆
C.直线
B.椭圆
D.抛物线
解析:选D
设P为满足条件的点,则点P到点A的距离等于点P到y轴的距离,即点P在以点A为焦点,y轴为准线的抛物线上,所以点P的轨迹为抛物线.故选D.
2.抛物线y2=4x的焦点为F,点P为抛物线上的动点,点M为其准线上的动点,当△FPM为等边三角形时,其面积为(
) A.23
C.6
B.4
D.43 解析:选D
如图,∵△FPM是等边三角形.
∴由抛物线的定义知PM⊥l.
在Rt△MQF中,|QF|=2,
∠QMF=30°,∴|MF|=4,
∴S△PMF=32×4=43.故选D.
43.已知抛物线x2=4y上有一条长为6的动弦AB,则AB中点到x轴的最短距离为(
) 33A.
B.
C.1
D.2 42解析:选D
设AB的中点为M,焦点为F(0,1).过M作准线l:y=-1的垂线MN,过A作AC⊥l于C,过B作BD⊥l于D,则|MN|=|AC|+|BD||AF|+|BF||AB|=≥=3,所222以AB中点到x轴的最短距离为3-1=2,此时动弦AB过焦点,故选D.
4.设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点M在C上,|MF|=5.若以MF为直径的圆过点(0,2),则C的方程为(
) A.y2=4x或y2=8x
C.y2=4x或y2=16x
B.y2=2x或y2=8x
D.y2=2x或y2=16x
p解析:选C
由已知得抛物线的焦点F2,0,设点A(0,2),抛物线上点M(x0,y0),2py0,-2,AM=,y0-2.由已知得,AF·AM=0,即y2则AF=0-8y0+16=0,22p8因而y0=4,Mp,4.
由|MF|=5得,
8-p2+16=5,又p>0,解得p=2或p=8,故选C.
p2
5.设F为抛物线y2=4x的焦点,A,B,C为该抛物线上三点,若FA+FB+FC=0,则|FA|+|FB|+|FC|=________.
解析:因为FA+FB+FC=0,所以点F为△ABC的重心,则A,B,C三点的横坐标之和为点F的横坐标的三倍,即xA+xB+xC=3,所以|FA|+|FB|+|FC|=xA+1+xB+1+xC+1=6.
答案:6 6.从抛物线y2=4x上的一点P引抛物线准线的垂线,垂足为M,且|PM|=5,设抛物线的焦点为F,则△MPF的内切圆的面积为________.
解析:如图,∵|PM|=5,
∴点P的坐标为(4,4),
1∴S△PMF=×5×4=10.
2设△PMF的内切圆圆心为O′,半径为r,
∴S△PMF=S△O
′PM+S△O
′PF+S△O
′MF,
5-51即(5+5+25)r=10,解得r=,
2215-55故△PMF内切圆的面积为πr2=π.
2答案:15-55π
27.已知M是抛物线y2=2px(p>0)上任一点(不与原点重合),F是其焦点.
求证:以MF为直径的圆与y轴相切.
证明:如图,过M作MN⊥l于N,交y轴于点Q,O′是MF的中点,作O′R⊥y轴于R.
∵|MF|=|MN|,|OF|=|OP|=|QN|,
1∴|O′R|=(|OF|+|QM|) 21=(|QM|+|QN|) 211=|MN|=|MF|,
22∴以MF为直径的圆与y轴相切.
8.设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F为抛物线的焦点.
(1)若点P到直线x=-1的距离为d,A(-1,1),求|PA|+d的最小值;
(2)若B(3,2),求|PB|+|PF|的最小值.
解:(1)依题意,抛物线的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.
由抛物线的定义,知|PF|=d,
于是问题转化为求|PA|+|PF|的最小值.
如图,连接AF,交抛物线于点P,则最小值为22+12=5.
(2)把点B的横坐标代入y2=4x中,得y=±12,
因为12>2,所以点B在抛物线内部.
自点B作BQ垂直准线于点Q,交抛物线于点P1(如图).
由抛物线的定义,知|P1Q|=|P1F|,
则|PB|+|PF|≥|P1B|+|P1Q|=|BQ|=3+1=4.
即|PB|+|PF|的最小值为4.
2.4.2
抛物线的简单几何性质
预习课本P68~72,思考并完成以下问题
抛物线有哪些几何性质?
[新知初探]
抛物线的简单几何性质
类型
y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0) 图象
焦点
准线
性质
范围
对称轴
顶点
离心率
pF2,0
px=-
2x≥0,y∈R
x轴
O(0,0) e=1
p-,0
F2px=
2x≤0,y∈R
p0,
F2py=-
2x∈R,y≥0
y轴
p0,-
F2py=
2x∈R,y≤0
开口方向
向右
向左
[小试身手]
向上
向下
1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)抛物线x2=2py(p>0)有一条对称轴为y轴(
) 11(2)抛物线y=-x2的准线方程是x=(
) 832答案:(1)√
(2)×
2.过抛物线y2=8x的焦点作倾斜角为45°的直线,则被抛物线截得的弦长为(
) A.8
B.16
C.32
D.64 答案:B x216y23.若双曲线-2=1(p>0)的左焦点在抛物线y2=2px的准线上,则p=________.
3p答案:4
抛物线方程及其几何性质
[典例]
已知A,B是抛物线y2=2px(p>0)上不同的两点,O为坐标原点,若|OA|=|OB|,且△AOB的垂心恰是此抛物线的焦点F,求直线AB的方程.
[解]
如图所示.设A(x0,y0),由题意可知,B(x0,-y0),
p又FkOB=-1,
2,0是△AOB的垂心,则AF⊥OB,∴kAF·即y0x0-p-y0=-1,∴y2x-·=x0002,
px02p5p2又y0=2px0,∴x0=2p+=.
225p因此直线AB的方程为x=.
2
根据抛物线的几何性质求抛物线的方程,一般利用待定系数法,先“定形”,再“定量”.但要注意充分运用抛物线定义,并结合图形,必要时还要进行分类讨论.
[活学活用] 已知抛物线的焦点F在x轴上,直线l过F且垂直于x轴,l与抛物线交于A,B两点,
O为坐标原点,若△OAB的面积等于4,求此抛物线的标准方程.
解:由题意,可设抛物线方程为y2=2ax(a≠0),则
aa,0,直线l:x=,
焦点F22aa∴A,B两点坐标分别为2,a,2,-a,
∴|AB|=2|a|.
∵△OAB的面积为4,
1a∴··2|a|=4,∴a=±22.
22∴抛物线方程为y2=±42x.
直线与抛物线的位置关系
[典例]
若抛物线y2=4x与直线y=x-4相交于不同的两点A,B,求证OA⊥OB.
2y=4x,[证明]
由消去y,得x2-12x+16=0.
y=x-4,
∵直线y=x-4与抛物线相交于不同两点A,B,
∴可设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1+x2=12,x1x2=16.
OB=x1x2+y1y2=x1x2+(x1-4)(x2-4)=
∵OA·x1x2+x1x2-4(x1+x2)+16=16+16-4×12+16=0,
∴OA⊥OB,即OA⊥OB.
将直线方程与抛物线方程联立,转化为一元二次方程,可通过直线与抛物线的位置关系转化为对判别式Δ或者对向量数量积的限制条件,利用限制条件建立不等式或等式,利用根与系数的关系运算求解.
[活学活用] 过点(-3,2)的直线与抛物线y2=4x只有一个公共点,求此直线方程.
解:显然,直线斜率k存在,
设其方程为y-2=k(x+3),
y-2=kx+3,由2
y=4x,
消去x,整理得ky2-4y+8+12k=0.①
(1)当k=0时,方程①化为-4y+8=0,即y=2,
此时过(-3,2)的直线方程为y=2,满足条件.
(2)当k≠0时,方程①应有两个相等实根.
k≠0,k≠0,由即
Δ=0,16-4k8+12k=0,
1得k=或k=-1.
31所以直线方程为y-2=(x+3)或y-2=-(x+3),
3即x-3y+9=0或x+y+1=0.
故所求直线有三条,其方程分别为:y=2,x-3y+9=0,x+y+1=0.
抛物线中的最值问题
[典例]
在抛物线y2=2x上求一点P.使P到直线x-y+3=0的距离最短,并求出距离的最小值.
[解]
法一:设p(x0,y0)是y2=2x上任一点,则点P到直线l的距离d=y20-y0+32|y0-12+5|=,
222当y0=1时,dmin=152,∴P2,1.
4|x0-y0+3|=2法二:设与抛物线相切且与直线x-y+3=0平行的直线方程为x-y+m=0,
x-y+m=0,由2得y2-2y+2m=0,
y=2x,
1∵Δ=(-2)2-4×2m=0,∴m=.
21∴平行直线的方程为x-y+=0,此时点到直线的最短距离转化为两平行线之间的距213-2521,1.
离,则dmin==,此时点P的坐标为242
解决与抛物线有关的最值问题时,一方面注意从几何方面观察、分析,并利用抛物线的定义解决问题;另一方面,还要注意从代数角度入手,建立函数关系,利用函数知识求解.总之,与抛物线有关的最值问题主要有两种方法:(1)定义法;(2)函数法.
[活学活用] 设圆C位于抛物线y2=2x与直线x=3所围成的封闭区域(包含边界)内,则圆C的半径能取到的最大值为________.
解析:依题意,结合图形的对称性可知,要使满足题目约束条件的圆的半径最大,圆心位于x轴上时才有可能,可设圆心坐标是(a,0)(0<a<3),则由条件知圆的方程是(x-a)2222x-a+y=3-a,22+y=(3-a).由2消去y得x2+2(1-a)x+6a-9=0,结合图形分y=2x,
析可知,当Δ=[2(1-a)]2-4(6a-9)=0且0<a<3,即a=4-6时,相应的圆满足题目约束条件,因此所求圆的最大半径是3-a=6-1.
答案:6-1 层级一
学业水平达标
1.已知抛物线的对称轴为x轴,顶点在原点,焦点在直线2x-4y+11=0上,则此抛物线的方程是(
) A.y2=-11x
C.y2=-22x
B.y2=11x
D.y2=22x
解析:选C
在方程2x-4y+11=0中,
11令y=0得x=-,
211p11-,0,即=,∴p=11,
∴抛物线的焦点为F222∴抛物线的方程是y2=-22x,故选C.
2.过点(2,4)作直线l,与抛物线y2=8x只有一个公共点,这样的直线l有(
) A.1条
C.3条
B.2条
D.4条
解析:选B
可知点(2,4)在抛物线y2=8x上,∴过点(2,4)与抛物线y2=8x只有一个公共点的直线有两条,一条是抛物线的切线,另一条与抛物线的对称轴平行.
3.设O为坐标原点,F为抛物线y2=4x的焦点,A为抛物线上一点,若OA·AF=-4,则点A的坐标为(
) A.(2,±2 2)
B.(1,±2) C.(1,2)
D.(2,22) 解析:选B
设A(x,y),则y2=4x,①
又OA=(x,y),AF=(1-x,-y),
所以OA·AF=x-x2-y2=-4.②
由①②可解得x=1,y=±2.
4.过点(1,0)作斜率为-2的直线,与抛物线y2=8x交于A,B两点,则弦AB的长为(
) A.213
B.215
C.217
D.219 解析:选B
设A(x1,y1),B(x2,y2).
由题意知AB的方程为y=-2(x-1),
即y=-2x+2.
2y=8x,由得x2-4x+1=0,
y=-2x+2,
∴x1+x2=4,x1·x2=1.
∴|AB|=1+k2[x1+x22-4x1x2] =1+416-4=5×12=215.
5.设F为抛物线C:y2=3x的焦点,过F且倾斜角为30°的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△OAB的面积为(
) 33A.
463C.
32B.93
89D.
4333,0,直线AB的斜率k=,故直线AB解析:选D
易知抛物线中p=,焦点F423的方程为y=33219x-,代入抛物线方程y2=3x,整理得x2-x+=0.设A(x1,y1),3421621213.由抛物线的定义可得弦长|AB|=x1+x2+p=+=12,结合图222B(x2,y2),则x1+x2=p319象可得O到直线AB的距离d=·sin 30°=,所以△OAB的面积S=|AB|·d=.
28246.直线y=x-1被抛物线y2=4x截得的线段的中点坐标是________.
解析:将y=x-1代入y2=4x,整理,得x2-6x+1=0.由根与系数的关系,得x1+x1+x2x2=6,=3,
2∴y1+y2x1+x2-26-2===2.
222∴所求点的坐标为(3,2).
答案:(3,2) 7.过抛物线y2=4x的焦点作直线交抛物线于点A(x1,y1),B(x2,y2),若|AB|=7,则AB的中点M到抛物线准线的距离为________.
解析:抛物线的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.由抛物线的定义知|AB|=|AF|+|BF|pp=x1++x2+=x1+x2+p,即x1+x2+2=7,得x1+x2=5,于是弦AB的中点M的横坐225标为.
2
57因此,点M到抛物线准线的距离为+1=.
227答案:
2
8.过抛物线x2=2py(p>0)的焦点F作倾斜角为30°的直线,与抛物线分别交于A,B两点(点A在y轴左侧),则|AF|=________.
|FB|pp30,,故直线AB的方程为y=x+,与x2=2py联立得解析:由题意可得焦点F232A,B两点的横坐标为xA=-|AF|1|BF|=2p,所以=.
|BF|31答案:
39.已知抛物线y2=6x,过点P(4,1)引一弦,使它恰在点P被平分,求这条弦所在的直线方程.
解:设弦的两个端点为P1(x1,y1),P2(x2,y2).
2∵P1,P2在抛物线上,∴y21=6x1,y2=6x2.
33132p,xB=3p,故A-p,p,B3p,p,所以|AF|=p,33623两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=6(x1-x2).①
∵y1+y2=2,代入①得k=y2-y1=3.
x2-x1∴直线的方程为y-1=3(x-4),即3x-y-11=0.
10.已知直线l经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点.
(1)若|AF|=4,求点A的坐标;
(2)求线段AB的长的最小值.
解:由y2=4x,得p=2,其准线方程为x=-1,焦点F(1,0).设A(x1,y1),B(x2,y2).
p(1)由抛物线的定义可知,|AF|=x1+,从而x1=4-1=3.代入y2=4x,解得y1=±23.
2∴点A的坐标为(3,23)或(3,-23).
(2)当直线l的斜率存在时,
设直线l的方程为y=k(x-1).
与抛物线方程联立,
y=kx-1,得2消去y,整理得
y=4x,
k2x2-(2k2+4)x+k2=0.
∵直线与抛物线相交于A,B两点,
则k≠0,并设其两根为x1,x2,
4∴x1+x2=2+2.
k4由抛物线的定义可知,|AB|=x1+x2+p=4+2>4.
k当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=1,与抛物线相交于A(1,2),B(1,-2),此时|AB|=4,
∴|AB|≥4,即线段AB的长的最小值为4.
层级二
应试能力达标
1.边长为1的等边三角形AOB,O为坐标原点,AB⊥x轴,以O为顶点且过A,B的抛物线方程是(
) A.y2=3x
6
B.y2=-3x
63C.y2=±x
63
D.y2=±x
331解析:选C
设抛物线方程为y2=ax(a≠0).又A±,(取点A在x轴上方),则有221333=±a,解得a=±,所以抛物线方程为y2=±x.故选C.
42662.过抛物线y2=4x的焦点,作一条直线与抛物线交于A,B两点,若它们的横坐标之和等于5,则这样的直线(
) A.有且仅有一条
C.有无穷多条
B.有两条
D.不存在
解析:选B
设A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线的定义,知|AB|=x1+x2+p=5+2=7.又直线AB过焦点且垂直于x轴的直线被抛物线截得的弦长最短,且|AB|min=2p=4,所以这样的直线有两条.故选B.
3.直线y=kx-2交抛物线y2=8x于A,B两点,若AB中点的横坐标为2,则k=(
) A.2或-2 C.2
B.1或-1
D.3 2y=8x,解析:选C
由得k2x2-4(k+2)x+4=0.又由Δ=16(k+2)2-16k2>0,y=kx-2,
得k>-1.则由4k+2=4,得k=2.故选C.
k24.已知抛物线C:y2=8x与点M(-2,2),过C的焦点且斜率为k的直线与C交于A,B两点,若MA·MB=0,则k=(
) 1A.
2C.2
B.2
2
D.2
解析:选D
由题意可知抛物线C的焦点坐标为(2,0),则直线AB的方程为y=k(x-2),将其代入y2=8x,得k2x2-4(k2+2)x+4k2=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
4k+2x1+x2=,k2则①
x1x2=4.y1=kx1-2,由
y2=kx2-2y1+y2=kx1+x2-4k,
②⇒
2y1y2=k[x1x2-2x1+x2+4].
③2
∵MA·MB=0,
∴(x1+2,y1-2)·(x2+2,y2-2)=0.
∴(x1+2)(x2+2)+(y1-2)(y2-2)=0,
即x1x2+2(x1+x2)+4+y1y2-2(y1+y2)+4=0.④
由①②③④解得k=2.故选D项.
5.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=________;若抛物线C上一点A到其准线的距离与到原点距离相等,则A点到x轴的距离为________.
p解析:∵抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),∴=1,即p=2.∵点A到其准2线的距离与到原点距离|OA|相等,且点A到准线的距离等于|AF|,∴|OA|=|AF|,∴A点的11横坐标为,∴y2A=4×=2,解得|yA|=2,即A到x轴的距离为2. 22答案:2
2 6.顶点为坐标原点,焦点在x轴上的抛物线,截直线2x-y+1=0所得的弦长为15,则抛物线方程为________.
解析:设所求抛物线方程为y2=ax(a≠0),
2y=ax,联立得4x2+(4-a)x+1=0,
2x-y+1=0,
则Δ=(4-a)2-16>0,得a>8或a<0.
设直线与抛物线的交点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=a-41,x1x2=.
44所以|AB|=1+22[x1+x22-4x1x2] =a-4215×-4×=15,
44
解得a=12或a=-4.
所以抛物线方程为y2=12x或y2=-4x.
答案:y2=12x或y2=-4x
7.已知抛物线y2=-x与直线y=k(x+1)相交于A,B两点,O为坐标原点.
(1)求证:OA⊥OB;
(2)当△OAB的面积等于10 时,求实数k的值.
2y=-x,解:(1)证明:由消去x,得ky2+y-k=0.
y=kx+1
1设A(x1,y1),B(x2,y2),由题意,知k≠0,则y1+y2=-k,y1y2=-1.
222由A,B在抛物线y2=-x上,可知y21=-x1,y2=-x2,则y1y2=x1x2.
y1y2y1y21因为kOA·kOB=·===-1,
x1x2x1x2y1y2所以OA⊥OB.
(2)设直线与x轴交于点N.
令y=0,得x=-1,即N(-1,0).
111因为S△OAB=S△OAN+S△OBN=|ON||y1|+|ON|·|y2|=|ON||y1-y2|,
2221所以S△OAB=×1×y1+y22-4y1y2
21=
2-12+4=10.
k1解得k=±.
6
8.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线y=4与y轴的交点为P,与C的交5点为Q,且|QF|=|PQ|.
4(1)求C的方程;
(2)过F的直线l与C相交于A,B两点,若AB的垂直平分线l′与C相交于M,N两点,且A,M,B,N四点在同一圆上,求l的方程.
8解:(1)设Q(x0,4),代入y2=2px得x0=p.
pp88所以|PQ|=p,|QF|=+x0=+p.
22p858由题设得+p=×p,解得p=-2(舍去)或p=2.
24所以C的方程为y2=4x.
(2)依题意知l与坐标轴不垂直,
故可设l的方程为x=my+1(m≠0).
代入y2=4x得y2-4my-4=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=4m,y1y2=-4.
故AB的中点为D(2m2+1,2m),
|AB|=m2+1|y1-y2| =m2+1·y1+y22-4y1y2
=4(m2+1).
又l′的斜率为-m,
1所以l′的方程为x=-my+2m2+3.
将上式代入y2=4x,
4并整理得y2+my-4(2m2+3)=0.
设M(x3,y3),N(x4,y4),
4则y3+y4=-m,y3y4=-4(2m2+3).
2222+2m+3,-故MN的中点为Em,
m|MN|==1+1+1|y-y| m234122·y3+y4-4y3y4
m4m2+1
2m2+1=.
m21由于MN垂直平分AB,故A,M,B,N四点在同一圆上等价于|AE|=|BE|=|MN|,
2222222122122224m+12m+1从而|AB|+|DE|=|MN|,即4(m+1)+2m+m+m2+2=.
44m4化简得m2-1=0,解得m=1或m=-1.
所求直线l的方程为x-y-1=0或x+y-1=0.
(时间120分钟
满分150分) 一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.(安徽高考)下列双曲线中,焦点在y轴上且渐近线方程为y=±2x的是(
)
y2x22A.x-=1
B.-y=1 4422y222xC.-x=1
D.y-=1 44解析:选C
由双曲线焦点在y轴上,排除选项A、B,选项C中双曲线的渐近线方程为y=±2x,故选C. 2.θ是任意实数,则方程x2+y2sin θ=4的曲线不可能是(
) A.椭圆
B.双曲线
C.抛物线
D.圆
解析:选C
由于θ∈R,对sin θ的值举例代入判断.
sin θ可以等于1,这时曲线表示圆,sin θ可以小于0,这时曲线表示双曲线,sin θ可以大于0且小于1,这时曲线表示椭圆.
3.设圆锥曲线C的两个焦点分别为F1,F2,若曲线C上存在点P满足|PF1|∶|F1F2|∶|PF2|=4∶3∶2,则曲线C的离心率等于(
) 132A.或
B.或2 223123C.或2
D.或
232解析:选A
设|PF1|=4k,|F1F2|=3k,|PF2|=2k.若曲线C为椭圆,则2a=6k,2c=3k,13∴e=;若曲线C为双曲线,则2a=2k,2c=3k,∴e=. 22x224.设F1,F2是双曲线-y=1的两个焦点,P在双曲线上,当△F1PF2的面积为23时,PF1―→·PF2―→的值为(
) A.2
B.3 C.4
D.6 解析:选B
设P(x0,y0),又F1(-2,0),F2(2,0),
1∴PF1―→=(-2-x0,-y0),PF2―→=(2-x0,-y0).|F1F2|=4,S△PF1F2=|F1F2|·|y0|2x20222=2,∴|y0|=1.又-y2→·PF2―→=x20=1,∴x0=3(y0+1)=6,∴PF1―0+y0-4=6+1-43=3. 5.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(
) 11-,
B.[-2,2] A.22C.[-1,1]
D.[-4,4] 解析:选C
准线x=-2,Q(-2,0),设l:y=k(x+2),
y=kx+2,由2得k2x2+4(k2-2)x+4k2=0. y=8x,
当k=0时,x=0,即交点为(0,0),
当k≠0时,Δ≥0,-1≤k<0或0<k≤1. 综上,k的取值范围是[-1,1].
16.直线l经过椭圆的一个顶点和一个焦点,若椭圆中心到l的距离为其短轴长的,则4该椭圆的离心率为(
) 11A.
B.
3223C.
D.
34解析:选B
不妨设直线l经过椭圆的一个顶点B(0,b)和一个焦点F(c,0),则直线l|-bc|xyc111的方程为+=1,即bx+cy-bc=0.由题意知22=×2b,解得=,即e=.故选cba22b+c4B. 17.已知|AB―→|=3,A,B分别在y轴和x轴上运动,O为原点,OP―→=OA―→+32OB―→,则动点P的轨迹方程是(
) 32x222yA.+y=1
B.x+=1 442x222yC.+y=1
D.x+=1 9912解析:选A
设P(x,y),A(0,y0),B(x0,0),由已知得(x,y)=(0,y0)+(x0,0),即x332132232=x0,y=y0,所以x0=x,y0=3y.因为|AB―→|=3,所以x20+y0=9,即2x+(3y)=9,332x22化简整理得动点P的轨迹方程是+y=1. 48.(四川高考)设直线l与抛物线y2=4x相交于A,B两点,与圆(x-5)2+y2=r2(r>0)相切于点M,且M为线段AB的中点.若这样的直线l恰有4条,则r的取值范围是(
) A.(1,3)
B.(1,4) C.(2,3)
D.(2,4) 解析:选D
设A(x1,y1),B(x2,y2),M(5+rcos θ,rsin θ)
2y1=4x1,则2
y2=4x2.
两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2).
当直线l的斜率不存在时,显然符合条件的直线l有两条.
当直线l的斜率存在时,
可得2rsin θ(y1-y2)=4(x1-x2) ⇒kAB=y1-y22=. x1-x2rsin θrsin θ-0sin θ=. 5+rcos θ-5cos θ又∵kMC=cos θ1∴kAB=-=-. kMCsin θ∴-2cos θ2=-⇒r=>2. rsin θsin θcos θ由于M在抛物线的内部,∴(rsin θ)2<4(5+rcos θ)=20+4rcos θ=20+4×(-2)=12. r2-4∴|rsin θ|<23.∴|rsin θ|=r·=r2-4<23⇒r2<16⇒0 412解析:双曲线焦点(±4,0),顶点(±2,0),故椭圆的焦点为(±2,0),顶点(±4,0). x2y2答案:+=1 1612x2y210.设P是双曲线2-=1(a>0)上一点,双曲线的一条渐近线方程为3x-2y=0,则aa9=________.F1,F2分别是双曲线的左、右焦点,若|PF1|=3,则|PF2|=________. x2y2解析:双曲线2-=1的一条渐近线方程为3x-2y=0,故a=2.又P是双曲线上一点,a9故||PF1|-|PF2||=4,而|PF1|=3,则|PF2|=7. 答案:2 7 x2y2x2211.设F1,F2为曲线C1:+=1的焦点,P是曲线C2:-y=1与C1的一个交点,623则△PF1F2的面积为________. 解析:由题意知|F1F2|=26-2=4, 设P点坐标为(x,y). 由x3-y=1,22x2y2+=1,62 x=±322,得2y=±2. 112则S△PF1F2=|F1F2|·|y|=×4×=2. 222答案:2 12.已知直线y=k(x+2)(k>0)与抛物线C:y2=8x相交于A,B两点,F为C的焦点,则F的坐标为________.若|FA|=2|FB|,则k=________. 解析:抛物线y2=8x的焦点坐标为(2,0),将y=k(x+2)代入y2=8x,得k2x2+(4k2-8)x8-4k2+4k=0,设A(x1,y1), B(x2,y2),则x1+x2=2,x1x2=4,由|FA|=2|FB|及抛物线定k2义得x1+2=2(x2+2),即x1=2+2x2,代入x1x2=4,整理得x22+x2-2=0,解得x2=1或8-4k2822x2=-2(舍去).所以x1=4,2=5,解得k2=,又因为k>0,所以k=. k93答案:(2,0) 22 313.抛物线y2=2px(p>0)上的动点Q到焦点的距离的最小值为1,则p=________,抛物线上横坐标为3的点到准线的距离为________. p解析:依题意,设抛物线的焦点为F,点Q的横坐标是x0(x0≥0),则有|QF|=x0+的2pp最小值是=1,则p=2.横坐标为3的点到准线的距离为3+=4. 22答案:2 4 x2y2314.已知椭圆C:2+2=1(a>b>0)的离心率为.则双曲线x2-y2=1的渐近线方程为ab2________,若渐近线与椭圆C有四个交点,以这四个交点为顶点的四边形的面积为16,则椭圆C的方程为____________. 解析:由题意,双曲线的渐近线方程为y=±x.因为椭圆的离心率为2c33,所以e=a=,22x2x2x2x25x2322221222c=a=a-b,所以b=a,即a=4b.代入椭圆方程得2+2=1,即2+2=2=1,44ab4bb4b4242所以x2=b2,x=±b,y2=b2,y=± b,则在第一象限双曲线的渐近线与椭圆C的交5555点坐标为2b,2b,所以四边形的面积为4×2 b×2 b=16b2=16,所以b2=5,所以55555 x2y2椭圆方程为+=1. 205x2y2答案:y=±x +=1 205x2y215.已知二次曲线+m=1,当m∈[-2,-1]时,该曲线的离心率的取值范围是4________. 解析:∵m∈[-2,-1], x2y2∴曲线方程化为-=1,曲线为双曲线, 4-m∴e=4-m. 2∵m∈[-2,-1], ∴56≤e≤. 2256, 22答案:三、解答题(本大题共6小题,共74分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤) x2y216.(本小题满分14分)已知抛物线的顶点在原点,它的准线过双曲线2-2=1(a>0,abb>0)的一个焦点,并且这条准线与双曲线的两焦点的连线垂直,抛物线与双曲线交于点3,6,求抛物线的方程和双曲线的方程. P2解:依题意,设抛物线的方程为y2=2px(p>0), 3,6在抛物线上, ∵点P23∴6=2p×.∴p=2, 2∴所求抛物线的方程为y2=4x. ∵双曲线的左焦点在抛物线的准线x=-1上, ∴c=1,即a2+b2=1, 3,6在双曲线上, 又点P2∴962-2=1, 4ab22a+b=1,解方程组9 6-=1,224ab 得3b=421a2=,4 a2=9,或2(舍去). b=-8 4∴所求双曲线的方程为4x2-y2=1. 317.(本小题满分15分)已知抛物线方程为y2=2x,在y轴上截距为2的直线l与抛物线交于M,N两点,O为坐标原点.若OM⊥ON,求直线l的方程. 解:设直线l的方程为y=kx+2, 2y=2x,由消去x得ky2-2y+4=0. y=kx+2∵直线l与抛物线相交, k≠0,1∴解得k<且k≠0. 4Δ=4-16k>0, 4设M(x1,y1),N(x2,y2),则y1y2=k, 2y241y2从而x1x2=·=2. 22k∵OM⊥ON, ∴x1x2+y1y2=0, 44即2+k=0,解得k=-1符合题意, k∴直线l的方程为y=-x+2. x2y2318.(本小题满分15分)已知椭圆+=1及直线l:y=x+m, 492(1)当直线l与该椭圆有公共点时,求实数m的取值范围; (2)求直线l被此椭圆截得的弦长的最大值. 解:(1)由xy4+9=1,223y=x+m,2 消去y,并整理得 9x2+6mx+2m2-18=0.① Δ=36m2-36(2m2-18)=-36(m2-18). ∵直线l与椭圆有公共点, ∴Δ≥0,据此可解得-3 2≤m≤3 2. 故所求实数m的取值范围为[-3 2,3 2 ]. (2)设直线l与椭圆的交点为A(x1,y1),B(x2,y2), 2m2-186m由①得:x1+x2=-,x1x2=, 99故|AB|=1+k2· x1+x22-4x1x2 = =32-6m2-4×2m-18 1+·299213· -m2+18, 3当m=0时,直线l被椭圆截得的弦长的最大值为26. x2y2619.(本小题满分15分)已知椭圆2+2=1(a>b>0)的离心率e=,过点A(0,-b)和ab3B(a,0)的直线与原点的距离为3. 2 (1)求椭圆的方程; (2)已知定点E(-1,0),若直线y=kx+2(k≠0)与椭圆交于C,D两点,问:是否存在k的值,使以CD为直径的圆过E点,请说明理由. 解:(1)直线AB的方程为:bx-ay-ab=0. c6=,a3依题意ab3=a+b2,22 a=3,解得 b=1.x22∴椭圆方程为+y=1. 3(2)假若存在这样的k值, y=kx+2,由2得 2x+3y-3=0, (1+3k2)x2+12kx+9=0. ∴Δ=(12k)2-36(1+3k2)>0.① 设C(x1,y1),D(x2,y2), 则9xx=.1+3kx1+x2=-12212k,1+3k2 ② 而y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4. 要使以CD为直径的圆过点E(-1,0),当且仅当CE⊥DE时,则即y1y2+(x1+1)(x2+1)=0. ∴(k2+1)x1x2+(2k+1)(x1+x2)+5=0.③ 77将②式代入③整理解得k=.经验证k=使①成立. 667综上可知,存在k=,使得以CD为直径的圆过点E. 6x2220.(本小题满分15分)已知椭圆2+y=1(a>1), a(1)若椭圆的上顶点A(0,1)到焦点的距离为3,求椭圆的离心率. (2)Rt△ABC以A(0,1)为直角顶点,边AB,AC分别与椭圆交于点B,C.若△ABC面积27的最大值为,求a的值. 8解:(1)∵A(0,1)到焦点的距离为3, c26∴a=3,c=a2-b2=2,e=a==. 331(2)不妨设直线AB斜率k>0,则AB:y=kx+1,AC:y=-x+1 ky=kx+1,22222由x得(1+ak)x+2akx=0, 2a2+y=1,2a2k解得xB=-, 1+a2k22a2k同理xC=2, k+a2则|AB|=22ax2B+yB-1=y1y2·=-1. x1+1x2+1 k1+k2, 1+a2k222a21+k2同理可得,|AC|=2. a+k2k1+k214S=|AB||AC|=2a×244222 2ak+ak+k+a 1k+k=2a4×, 12222ak+k+a-11令k+k=t≥2, t则S=2a×22=at+a2-1242a4a3≤, a2-12a2-12at+ta2-1当且仅当t=≥2,即a≥1+2时取等号(a≤1-2舍去). aa327由2=, a-18解得a=3,或a=∴a=3. 3±297(舍去). 16
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