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第9讲 抛物线(一)
复习要点 1.了解抛物线的实际背景,感受抛物线在刻画现实世界和解决实际问题中
的应用.2.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程,以及它的简单几何性质.3.了解抛物线
的简单应用.
一 抛物线的定义
我们把平面内与一个定点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.
其数学表达式: | MF | = d ( 其中 d 为点 M 到准线的距离 ) .
二 抛物线的标准方程与几何性质
y2=2px y2=-2px x2=2py x2=-2py
标准
(p>0) (p>0) (p>0) (p>0)
方程
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点 O(0,0)
对称轴 y=0 x=0
焦点 F F F F
离心率 e=1
准线方程 x=- x= y=- y=
x≥0, x≤0, y≥0, y≤0,
范围
y∈R y∈R x∈R x∈R
开口方向 向右 向左 向上 向下
常/用/结/论
设AB是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦,若A(x ,y),B(x ,y),且y>y ,α为弦
1 1 2 2 1 2
AB的倾斜角,则:
(1)xx=,yy=-p2;
1 2 1 2
(2)|AF|=,|BF|=;
由抛物线定义得出.
(3)弦长|AB|=x + x + p =;
1 2
由(2)得|AB|=|AF|+|BF|==.
(4)+=;
(5)以弦长AB为直径的圆与准线相切.
1.判断下列结论是否正确.(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)若直线与抛物线只有一个交点,则直线与抛物线一定相切.()
(3)方程y=ax2(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=-.()
(4)在抛物线的方程中,字母p的几何意义是焦点到抛物线顶点的距离.()
2.过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x ,y),Q(x ,y)两点,如果x +x
1 1 2 2 1 2
=6,则|PQ|=( )
A.9 B.8
C.7 D.6
解析:抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.根据题意,得|PQ|=|PF|+|
QF|=x+1+x+1=x+x+2=8.故选B.
1 2 1 2
答案:B
3.(2024·河北邯郸月考)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点.若
B(3,2),则|PB|+|PF|的最小值为________.
解析:如图,过点B作BQ垂直准线于点Q,交抛物线于点P,则|PQ|=|PF|.则有|PB|
1 1 1
+|PF|≥|PB|+|PQ|=|BQ|=4,即|PB|+|PF|的最小值为4.
1 1
答案:4
4.(2024·福建龙岩模拟)已知抛物线y2=4x的焦点为F,准线与x轴的交点为A,以AF
为直径的圆在第一象限交抛物线于点B,则FA·FB=________.
解析:设B(x ,y).由题意知F(1,0),以AF为直径的圆为x2+y2=1,由方程组消去y
0 0
并整理,得x2+4x-1=0.因为x≥0,所以x =-2.又由题意,得A(-1,0),所以FA=(-
0
2,0),FB=(x -1,y),所以FA·FB=(-2,0)·(x -1,y)=-2(x -1)=2-2x =2-2×(-2)
0 0 0 0 0 0
=6-2.
答案:6-2
题型 抛物线定义的应用
典例1 (1)动点 P 到直线 x - 2 = 0 的距离比它到点 M ( - 4,0) 的距离小 2 ,则点P
的
联想抛物线的定义,需转化成距离相等.
轨迹方程是( )
A.y2=16x B.y2=-16x
C.x2=16y D.x2=-16y(2)(2024·华东师大附中模拟)已知F是抛物线C:y2=4x的焦点,P是抛物线C上一动
点,Q是曲线x2+y2-8x-2y+16=0上一动点,则|PF|+|PQ|的最小值为________.
解析:(1)依题意,动点P到直线x-2=0的距离比它到点M(-4,0)的距离小2,所以
动点P到直线x-4=0的距离与它到点M(-4,0)的距离相等,所以动点P的轨迹是以M为
焦点,直线x=4为准线的抛物线.故点P的轨迹方程是y2=-16x.故选B.
(2)由抛物线C:y2=4x,可得F(1,0),准线方程为l:x=-1.x2+y2-8x-2y+16=0即
(x-4)2+(y-1)2=1,表示以M(4,1)为圆心,以1为半径的圆.
如图所示,过点P作PA⊥l,垂足为A,连接PM,交圆M于Q,则 | PF | + | PQ | = | PA | + |
PM | - 1 .【两步转化】从|PF|到|PA|,利用了抛物线的定义,而从|PQ|到|PM|-1,则利用了
圆外一点到圆上一点的距离的最小值为该点到圆心的距离减去半径,如此我们便可利用平
面几何知识求最值了.
连接AM,则|PA|+|PM|-1≥|AM|-1,当且仅当A,P,M三点共线时取等号.
过点M作MA ⊥l,垂足为A,交抛物线于P,交圆M于Q,则|AM|-1≥|AM|-1.
1 1 1 1 1
综上,要想得到|PF|+|PQ|的最小值,则A,P,Q,M四点共线,且所在直线与准线l
垂直时|PF|+|PQ|取最小值,为|AM|-1=5-1=4.故答案为4.
1
抛物线定义的应用策略
对点练1 (1)(2024·陕西榆林模拟)如图1,某建筑物的屋顶像抛物线,若将
该建筑外形弧线的一段按照一定的比例处理后可看成如图 2所示的抛物线 C:x2=-
2py(p>0)的一部分,P为抛物线C上一点,F为抛物线C的焦点.若∠OFP=120°,且|OP|
=,则p=( )图 1 图 2
A.1 B.2
C.3 D.4
(2)已知点P为抛物线y2=-4x上的动点,设点P到直线l:x=1的距离为d,到直线x
1
+y-4=0的距离为d,则d+d 的最小值是( )
2 1 2
A. B.
C.2 D.
解析:(1)由题意知F,设|PF|=2a,a>0,则P,由抛物线的几何性质知+a+=2a,则
a=p,
所以P,
所以|OP|==,
解得p=1.故选A.
(2)直线l:x=1为抛物线y2=-4x的准线,点P到准线的距离等于点P到焦点F的距
离,过焦点F作直线x+y-4=0的垂线,
如图所示,此时d+d 的值最小,最小值为点F到直线x+y-4=0的距离.
1 2
∵F(-1,0),
∴(d+d) ==.
1 2 min
答案:(1)A (2)B
题型 抛物线的标准方程
典例2 (1)(2024·江西九所重点中学联考)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为
F,M(x 2)是抛物线 C 上一点,以点 M 为圆心的圆与直线 x=交于 E,G 两点.若
0,
cos∠MFG=,则抛物线C的方程是( )
A.y2=x B.y2=2x
C.y2=4x D.y2=8x
(2)试分别求满足下列条件的抛物线(顶点在原点,对称轴为坐标轴)的标准方程,并求对应抛物线的准线方程.
① 过点 ( - 3,2) ; (-3,2)在第二象限,可知抛物线开口向上或向左.
② 焦点在直线 x - 2 y - 4 = 0 上.
由于是标准方程,则分别令x=0,y=0可得焦点为(0,-2)或(4,0).
(1)解析:如图, 作 MD ⊥ EG 于 D ,由M(x,2)在抛物线C上,得8=2px,
0 0
将∠MFG放在直角三角形中便于运算.
即px=4.又C的准线方程为x=-,
0
易知 | FM | = x +,显然 |DM|=x-.
0 0
由焦点联想准线.
因为cos∠MFG=,所以sin∠MFG=,因此=sin∠MFG=,即=,整理得x =p,与
0
px=4联立,解得p=x=2,
0 0
所以抛物线C的方程为y2=4x.故选C.
(2)解:①设所求抛物线的方程为y2=-2px(p>0)或x2=2py(p>0).
∵抛物线过点(-3,2),∴4=-2p·(-3)或9=2p·2.∴p=或p=.
∴所求抛物线的标准方程为y2=-x或x2=y,对应的准线方程分别是x=,y=-.
②令x=0,得y=-2,令y=0,得x=4.
∴抛物线的焦点为(4,0)或(0,-2).
设所求的抛物线方程为y2=2px(p>0)或x2=-2py(p>0).
当焦点为(4,0)时,=4,
∴p=8,此时抛物线方程为y2=16x;
当焦点为(0,-2)时,=2,
∴p=4,此时抛物线方程为x2=-8y.
∴所求的抛物线的标准方程为y2=16x或x2=-8y,
对应的准线方程分别是x=-4,y=2.
求抛物线标准方程的常用方法对点练2 (1)若抛物线y2=2px(p>0)上一点P(2,y)到其准线的距离为4,则
0
抛物线的标准方程为( )
A.y2=4x B.y2=6x
C.y2=8x D.y2=10x
(2)已知抛物线x2=2py(p>0)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,若△FPM为边长是4的等边三角形,则此抛物线的方程为________.
解析:(1)∵抛物线方程为y2=2px(p>0),
∴准线为x=-.
∵点P(2,y)到其准线的距离为4,
0
∴=4.
∴p=4(负值舍去),∴抛物线的标准方程为y2=8x.
(2)因为△FPM为等边三角形,则|PM|=|PF|,由抛物线的定义得PM垂直于抛物线的
准线,设P,则点M.因为焦点为F,△FPM是等边三角形,所以|PM|=4,
|MF|=4,即
解得因此抛物线的方程为x2=4y.
答案:(1)C (2)x2=4y
题型 抛物线的几何性质
典例3 (1)(多选)(2023·新高考全国Ⅱ卷)设O为坐标原点,直线y=-(x-1)过
抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与C交于M,N两点,l为C的准线,则( )
A.p=2
B. | MN | =
C.以MN为直径的圆与l相切
D.△OMN为等腰三角形
(2)(2024·天津南开中学测试)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,C上一点B,满足
直线FB与y轴正半轴交于点M,且B在F,M之间.若 | FB |=2|BM|,且点B
利用抛物线的定义转化成点B到准线的距离.到抛物线准线的距离为,则点M的纵坐标为( )
A.1 B.
C. D.
(3)(2023·全国乙卷,理)已知 点 A (1 , ) 在抛物线 C : y 2 = 2 px 上 ,则A到C的准
可求出p=.
线的距离为________.
解析:(1)A选项:直线y=-(x-1)过点(1,0),所以抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为
F(1,0),
所以=1,p=2,2p=4,则A选项正确,且抛物线C的方程为y2=4x.
B选项:设M(x,y),N(x,y),
1 1 2 2
由
消去y并化简得3x2-10x+3=(x-3)(3x-1)=0,
解得x=3,x=,所以 | MN | = x + x + p =3++2=,B选项错误;
1 2 1 2
也可由根与系数的关系求出x+x=-=.
1 2
C选项:设MN的中点为A,M,N,A到直线l的距离分别为d ,d ,d,因为d=(d
1 2 1
+d)=(|MF|+|NF|)=|MN|,即A到直线l的距离等于MN的一半,所以以MN为直径的圆
2
与直线l相切,C选项正确;
D选项: 不妨设 x = x = 3 , x = x =,
M 1 N 2
点的坐标易求,可直接计算出三角形的三条边,进而作出判断.
所以y=-×(3-1)=-2,y=-×=,
1 2
所以|OM|==,|ON|==,又|MN|=,
所以三角形OMN不是等腰三角形,D选项错误.
故选AC.
(2)如图,作BB 垂直准线于B.
1 1由已知得F, 由 | FB | = 2 | BM | ,得 FB = 2 BM ,得 B 的横坐标 x =,则 |BB1|=
B
关键:将线段相等转化为向量相等,从而根据向量相等求得点B的横坐标.
+=,解得p=2,故抛物线C的方程为y2=4x,x =,代入抛物线C的方程得y =,所以
B B
B.
又FB=2BM,则y =y =×=.故选D.
M B
(3)由题意可得()2=2p×1,则2p=5,抛物线的方程为y2=5x,准线方程为x=-,点A
到C的准线的距离为1-=.故答案为.
抛物线标准方程的求法
求抛物线的标准方程除可以用定义法和待定系数法外,还可以利用统一方程法.对于
焦点在x轴上的抛物线的标准方程可统一设为y2=ax(a≠0),a的正负由题设来定,也就是
说,不必设为y2=2px或y2=-2px(p>0),这样能减少计算量;同理,焦点在y轴上的抛物
线的标准方程可设为x2=ay(a≠0).
对点练3 (1)(多选)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线l的斜率为
且经过点F,与抛物线C交于A,B两点(点A在第一象限),与抛物线C的准线交于点D.
若|AF|=8,则以下结论正确的是( )
A.p=4 B.DF=FA
C.|BD|=2|BF| D.|BF|=4
(2)(2021·新高考全国Ⅰ卷)已知O为坐标原点,抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,P
为C上一点,PF与x轴垂直,Q为x轴上一点,且PQ⊥OP.若|FQ|=6,则C的准线方程为
________.
(3)(2024·江苏盐城四校联考)已知F是抛物线C:y2=8x的焦点,M是C上一点,FM
的延长线交y轴的正半轴于点N.若M为FN的中点,则以FN为直径的圆的标准方程为
____________.
解析:(1)如图所示,分别过点A,B作抛物线C的准线的垂线,垂足分别为点E,M,
连接EF.设抛物线C的准线交x轴于点P,则|PF|=p.因为直线l的斜率为,所以其倾斜角为
60°.
因为AE∥x轴,所以∠EAF=60°,
由抛物线的定义可知,|AE|=|AF|,
则△AEF为等边三角形,
所以∠EFP=∠AEF=60°,
则∠PEF=30°,
所以|AF|=|EF|=2|PF|=2p=8,得p=4,故A正确;
因为|AE|=|EF|=2|PF|,且PF∥AE,
所以F为AD的中点,
则DF=FA,故B正确;
因为∠DAE=60°,所以∠ADE=30°,
所以|BD|=2|BM|=2|BF|,故C正确;
因为|BD|=2|BF|,
所以|BF|=|DF|=|AF|=,故D错误.
(2)抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F.
因为P为C上一点,PF与x轴垂直,
所以P的横坐标为.
代入抛物线方程求得P的纵坐标为±p.
不妨设P,
因为Q为x轴上一点,且PQ⊥OP,
所以Q在F的右侧.
又因为|FQ|=6,
所以Q,所以PQ=(6,-p).
因为PQ⊥OP,
所以PQ·OP=×6-p2=0,
因为p>0,所以p=3,
所以C的准线方程为x=-.
(3)由题意作图,如图所示.
y2=8x的焦点坐标为F(2,0),准线l的方程为x=-2.
设点M(x,2),作MP⊥l,且交l于点P,交y轴于点Q,
因为M为FN的中点,MQ∥OF,
所以在△NOF中,MQ为△NOF的中位线,
所以|MQ|=|OF|=1,即x=1,所以点M(1,2),即为圆心坐标.
由抛物线的定义知,|MF|=|MP|=x+2=3,即圆的半径r=3,
所以以FN为直径的圆的标准方程为(x-1)2+(y-2)2=9.
答案:(1)ABC (2)x=- (3)(x-1)2+(y-2)2=9