文档内容
微重点 17 抛物线的二级结论的应用
抛物线是高中数学的重要内容之一,知识的综合性较强,因而解题时需要运用多种基础
知识,采用多种数学手段,熟记各种定义、基本公式.法则固然很重要,但要做到迅速、准
确地解题,还要掌握一些常用结论,特别是抛物线的焦点弦的一些二级结论,在考试中经常
用到,正确灵活地运用这些结论,一些复杂的问题便能迎刃而解.
考点一 抛物线的焦点弦
核心提炼
与抛物线的焦点弦有关的二级结论
若倾斜角为α的直线l经过抛物线y2=2px(p>0)的焦点,且与抛物线相交于A(x ,y),B(x ,
1 1 2
y)(y>y)两点,则
2 1 2
(1)焦半径|AF|=x+=,
1
|BF|=x+=,
2
(2)焦点弦长|AB|=x+x+p=,
1 2
(3)S =(O为坐标原点),
△OAB
(4)xx=,yy=-p2,
1 2 1 2
(5)+=,
(6)以AB为直径的圆与准线相切,以FA为直径的圆与y轴相切.
考向1 焦半径、弦长问题
例1 (1)已知F是抛物线C:y2=4x的焦点,过点F作两条相互垂直的直线l,l,直线l 与
1 2 1
C相交于A,B两点,直线l 与C相交于D,E两点,则|AB|+|DE|的最小值为( )
2
A.16 B.14 C.12 D.10
答案 A
解析 如图,设直线l 的倾斜角为θ,θ∈,则直线l 的倾斜角为+θ,
1 2
由抛物线的焦点弦弦长公式知|AB|==,|DE|==,
∴|AB|+|DE|=+==≥16,
当且仅当sin 2θ=1,
即θ=时取等号.
∴|AB|+|DE|的最小值为16.
(2)斜率为的直线经过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F与抛物线交于A,B两点,A在第一象限
且|AF|=4,则|AB|=________.
答案
解析 直线l的倾斜角α=60°,
由|AF|==4,
得p=4(1-cos α)=2,
∴|AB|===.
考向2 面积问题
例2 (2022·长沙模拟)已知抛物线C:y2=16x,倾斜角为的直线l过焦点F交抛物线于A,B
两点,O为坐标原点,则△ABO的面积为________.
答案 64
解析 方法一 (常规解法)依题意,
抛物线C:y2=16x的焦点为F(4,0),
直线l的方程为x=y+4.
由消去x,
得y2-16y-64=0.
设A(x,y),B(x,y),
1 1 2 2
则y+y=16,yy=-64.
1 2 1 2
S =|y-y|·|OF|
△OAB 1 2
=2
=2=64.
方法二 (活用结论)依题意知,
抛物线y2=16x,p=8.
又l的倾斜角α=.
所以S ===64.
△OAB考向3 +=的应用
例3 (2022·“四省八校”联考)已知抛物线y2=4x,过焦点F的直线与抛物线交于A,B两
点,则2|AF|+|BF|最小值为( )
A.2 B.2+3
C.4 D.3+2
答案 D
解析 因为p=2,
所以+==1,
所以2|AF|+|BF|
=(2|AF|+|BF|)·
=3++
≥3+2=3+2,
当且仅当|BF|=|AF|时,等号成立,
因此,2|AF|+|BF|的最小值为3+2.
考向4 利用平面几何知识
例4 (2022·遂宁模拟)已知F是抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,过点F的直线l与抛物线交
于P,Q两点,直线l与抛物线的准线l 交于点M,若PM=2FP,则等于( )
1
A. B. C. D.3
答案 B
解析 如图,过点P作准线的垂线交于点H,由抛物线的定义有|PF|=|PH|=m(m>0),过点
Q作准线的垂线交于点E,
则|EQ|=|QF|,
∵PM=2FP,
∴|PM|=2m,
根据△PHM∽△QEM,
可得==,
∴2|EQ|=|QM|=|FQ|+3m.
∴|EQ|=3m,即|FQ|=3m,
∴==.易错提醒 焦半径公式和焦点弦面积公式容易混淆,用时要注意使用的条件;数形结合求解
时,焦点弦的倾斜角可以为锐角、直角或钝角,不能一律当成锐角而漏解.
跟踪演练1 (1)已知A,B是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的直线与抛物线的交点,O是坐
标原点,且满足AB=3FB,S =|AB|,则|AB|的值为( )
△OAB
A. B. C.4 D.2
答案 A
解析 如图,不妨令直线AB的倾斜角为α,α∈,
∵AB=3FB
∴F为AB的三等分点,
令|BF|=t,则|AF|=2t,
由+=,
得+=⇒t=p,
∴|AB|=3t=p,
又|AB|=,
∴=p⇒sin α=,
又S =|AB|,
△AOB
∴=|AB|,
即=·p⇒p=2,
∴|AB|=.
(2)(多选)已知抛物线C:x2=4y,焦点为F,过点F的直线与抛物线交于A,B两点,该抛物
线的准线与y轴交于点M,过点A,B作准线的垂线,垂足分别为H,G,如图所示,则下
列说法正确的是( )
A.线段AB长度的最小值为2
B.以AB为直径的圆与直线y=-1相切
C.∠HFG=90°
D.∠AMO=∠BMO答案 BCD
解析 如图,取AB的中点为C,作CD⊥GH,垂足为D,
当线段AB为通径时长度最小,为2p=4,故A不正确;
∵直线y=-1为准线,
∴|CD|=(|AH|+|BG|)=|AB|,
故以AB为直径的圆与准线y=-1相切,
故B正确;
又|BF|=|BG|,∴∠BFG=∠BGF,
又BG∥FM,
∴∠BGF=∠MFG,
∴∠BFG=∠MFG,
同理可得∠AFH=∠MFH,
又∠BFG+∠MFG+∠MFH+∠AFH=180°,
∴FG⊥FH.
即∠HFG=90°,故C正确;
设A(x,y),B(x,y),
1 1 2 2
∴直线AB:y=kx+1,由
得x2-4kx-4=0,
∴xx=-4,x+x=4k,
1 2 1 2
k +k =+
AM BM
=+
=2k+
=2k+2·=0,
∴∠AMO=∠BMO,故D正确.
考点二 定点问题
核心提炼
抛物线方程为y2=2px(p>0),过(2p,0)的直线与之交于A,B两点,则OA⊥OB,反之,也成立.
例5 如图,已知直线与抛物线x2=2py交于A,B两点,且OA⊥OB,OD⊥AB交AB于点
D,点D的坐标为(2,4),则p的值为( )
A.2 B.4
C. D.
答案 D
解析 如图,令AB与y轴交于点C,
∵OA⊥OB,
∴AB过定点C(0,2p),
又D(2,4),
∴CD=(2,4-2p),OD=(2,4),
∵OD⊥AB,
∴CD·OD=0,
即4+4(4-2p)=0,
解得p=.
易错提醒 要注意抛物线的焦点位置,焦点不同,定点是不同的;在解答题中用该结论时需
证明该结论.
跟踪演练2 已知抛物线y2=4x,A,B为抛物线上不同两点,若OA⊥OB,则△AOB的面积
的最小值为________.
答案 16
解析 如图,∵OA⊥OB,
∴直线AB过定点(2p,0),
即点C坐标为(4,0),设直线AB:x=ty+4,A(x,y),B(x,y),
1 1 2 2
联立⇒y2-4ty-16=0,
Δ=16t2+64>0,y+y=4t,yy=-16,
1 2 1 2
∴S =|OC||y-y|=2|y-y|=2,
△AOB 1 2 1 2
∴当t=0时,S =16.
min
专题强化练
1.(2022·菏泽模拟)设坐标原点为O,抛物线y2=4x与过焦点的直线交于A,B两点,则
OA·OB等于( )
A. B.- C.3 D.-3
答案 D
解析 方法一 抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),
设直线AB的方程为x=ty+1,A(x,y),
1 1
B(x,y),由
2 2
得y2-4ty-4=0,
Δ=16t2+16>0恒成立,
则
所以OA·OB=xx+yy
1 2 1 2
=·+yy=+(-4)=-3.
1 2
方法二 因为AB过抛物线的焦点,
设A(x,y),B(x,y),
1 1 2 2
则xx==1,yy=-p2=-4,
1 2 1 2
所以OA·OB=xx+yy=-3.
1 2 1 2
2.如图,过抛物线y2=8x的焦点F的直线l与抛物线交于A,B两点,与抛物线准线交于C
点,若B是AC的中点,则|AB|等于( )
A.8 B.9
C.10 D.12
答案 B解析 如图所示,
令|BF|=t,
则|BB′|=t,
又B为AC的中点,
∴|AA′|=|AF|=2t,
∴|BC|=|AB|
=|AF|+|BF|=3t,
又△CBB′∽△CFE,
∴=,
即=⇒t=p,
∴|AB|=3t=p=9.
3.倾斜角为的直线l交抛物线C:y2=2px(p>0)于A,B两点,且OA⊥OB,S =8,则抛
△AOB
物线C的方程为( )
A.y2=2x B.y2=4x
C.y2=4x D.y2=8x
答案 B
解析 ∵OA⊥OB,
∴直线过定点(2p,0)
设直线l的方程为x=y+2p,
设A(x,y),B(x,y),
1 1 2 2
联立得y2-2py-4p2=0,
Δ=4p2-4×(-4p2)=20p2>0,
∴y+y=2p,yy=-4p2,
1 2 1 2
S =·2p·|y-y|
△AOB 1 2
=p
=p·=2p2=8,
∴p=2,
∴抛物线C的方程为y2=4x.
4.直线l过抛物线y2=6x的焦点F,交抛物线于A,B两点,且|AF|=3|BF|,过A,B分别作抛物线C的准线的垂线,垂足分别为A′,B′,则四边形ABB′A′的面积为( )
A.4 B.8 C.16 D.32
答案 C
解析 不妨令直线l的倾斜角为θ,
则|AF|==,
|BF|==,
又|AF|=3|BF|,
∴=3·,
解得cos θ=,
又θ∈[0,π),∴θ=,
∴|AF|==6,|BF|==2,
∴|AA′|=6,|BB′|=2,
∴|A′B′|=|AB|sin θ=8×=4,
∴S =×(2+6)×4=16.
四边形ABB′A′
5.(多选)(2022·聊城模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为2,过F的
直线l交抛物线C于A,B两点,则( )
A.C的准线方程为x=-2
B.若|AF|=4,则|OA|=
C.若|AF|·|BF|=4p2,则l的斜率为±
D.过点A作准线的垂线,垂足为H,若x轴平分∠HFB,则|AF|=4
答案 BCD
解析 因为抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为2,所以p=2,
所以抛物线方程为y2=4x,则焦点F(1,0),准线为x=-1,故A错误;
若|AF|=4,则x =3,所以y=4x =12,
A A
所以|OA|==,故B正确;设直线AB的倾斜角为α,α∈(0,π),
|AF||BF|=·==4p2,
∴sin2α=,
∴sin α=,
∴α=30°或150°,
∴tan α=±,故C正确;
对于D,若x轴平分∠HFB,则∠OFH=∠OFB,又AH∥x轴,
所以∠AHF=∠OFH=∠OFB=∠AFH,
所以HF=AF=AH,
所以=x ,即x =3,
F A
所以|AF|=x +1=4,故D正确.
A
6.(多选)(2022·武汉模拟)斜率为k的直线l经过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F,且与抛物
线C相交于A,B两点,点A在x轴上方,点M(-1,-1)是抛物线C的准线与以AB为直径
的圆的公共点,则下列结论正确的是( )
A.p=2 B.k=-2
C.MF⊥AB D.=
答案 ABC
解析 由题意知,抛物线C的准线为x=-1,
即=1,解得p=2,
故选项A正确;
∵p=2,所以抛物线C的方程为y2=4x,其焦点为F(1,0),
∵以AB为直径的圆与准线相切,
∴点M(-1,-1)为切点,
∴圆心的纵坐标为-1,即AB中点的纵坐标为-1,
设AB:x=ty+1,
联立
得y2-4ty-4=0,
Δ=16t2+16>0,
∴y+y=4t=-2,
1 2
∴t=-,即k=-2,故选项B正确;
∵k=-2,k ==,k ·k=-1,
MF MF
∴MF⊥AB,故选项C正确;过A作AA⊥x轴,过B作BB⊥x轴,
1 1
抛物线的准线交x轴于点C,设∠BFB=θ,
1
∴|BF|=,
|AF|=,
又p=2,k=-2,则cos θ=,
∴==
==,
故选项D错误.
7.已知抛物线y2=4x的焦点为F,过点F的直线l交抛物线于M,N两点,且|MF|=2|NF|,
则直线l的斜率为______.
答案 ±2
解析 由抛物线的焦点弦的性质知+==1,
又|MF|=2|NF|,
解得|NF|=,|MF|=3,
∴|MN|=,
设直线l的倾斜角为θ,∴k=tan θ,
又|MN|=,
∴=,
∴sin2θ=,∴cos2θ=,
∴tan2θ=8,
∴tan θ=±2,故k=±2.
8.(2022·攀枝花模拟)如图所示,已知抛物线C :y2=2px过点(2,4),圆C :x2+y2-4x+3=0.
1 2
过圆心C 的直线l与抛物线C 和圆C 分别交于P,Q,M,N,则|PM|+4|QN|的最小值为
2 1 2
________.答案 13
解析 由题设知,16=2p×2,则2p=8,
故抛物线的标准方程为y2=8x,则焦点F(2,0),
由直线PQ过抛物线的焦点,
则+==,
圆C :(x-2)2+y2=1的圆心为(2,0),半径为1,
2
|PM|+4|QN|=|PF|-1+4(|QF|-1)
=|PF|+4|QF|-5
=2(|PF|+4|QF|)-5
=2×+5≥4+5=13,
当且仅当|PF|=2|QF|时,等号成立,故|PM|+4|QN|的最小值为13.