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专题18 抛物线中的参数及范围问题
限时:120分钟 满分:150分
一、单选题:本大题共8小题,每个小题5分,共40分.在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要
求的.
1.已知 为抛物线 上一点, 为焦点,过 作 的准线的垂线,垂足为 ,若 的周
长不小于30,则点 的纵坐标的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【解析】如图,设点 的坐标为 ,准线 与 轴的交点为A,
则 ,
所以 的周长为 .得 ,令 ,则 ,
有 ,即 ,解得 (舍去)或 ,
所以 ,由 解得 .故选:A.
2.已知 为抛物线 的焦点,过 的直线 与抛物线交于 , 两点,若在 轴负半轴上存在一点
,使得 为锐角,则 的取值范围为( )
A. B. C. D.
【解析】由题意知 ,设直线 的方程为 ,由 ,得 .设 , ,
则 , ,所以 , .
因为 为锐角,所以 恒成立,即 ,
整理得 ,所以 ,
而 ,所以 对于任意 恒成立,所以 .
由 ,解得 ,所以 的取值范围为 .故选:A.
3.若抛物线 上存在不同的两点关于直线 对称,则实数p的取值范围是( )
A. B. C. D.
【解析】设抛物线 上存在不同的两点 关于直线 对称,
设 所在的直线方程为 ,
联立方程组 ,整理得 ,其中 ,
设 ,则 ,则 ,
又因为 的中点在直线 ,可得 ,即 ,
将 代入 ,可得 ,解得 ,
所以实数 的取值范围为 .故选:B.
4.已知抛物线 的焦点 与双曲线 的右焦点重合,斜率为 的直线 与 的两个交
点为 , .若 ,则 的取值范围是( )A. B.
C. D.
【解析】双曲线的标准方程是 ,其右焦点是 .所以 , ,抛物线 是 ,
设直线方程为 , ,由 消去 ,化简整理得 ,
因此 ,由 得, , .
因为 ,所以 ,即 .,即 ,
解得 .代入 得到, , 或 .故选:A.
5.在平面直角坐标系 中,若抛物线 的准线与圆 相切于点 ,直线 与
抛物线 切于点 ,点 在圆 上,则 的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【解析】抛物线 的准线方程为 ,
圆 的圆心为 ,半径为 ,直线 与圆 相切,则 ,因为 ,解得 ,所以,抛物线 的方程为 ,
故抛物线 的准线与圆 相切于点 ,
若直线 与 轴重合,则直线 与抛物线 不相切,不合乎题意,
设直线 的方程为 ,联立 可得 ,
则 ,解得 ,不妨设点 在第一象限,则 ,则有 ,解得 ,
此时 ,即点 ,所以, ,
因为点 在圆 上,设点 ,则 ,
所以, .故选:C.
6.已知抛物线 的焦点为 ,过 的直线 交 于点 ,分别在点 处作 的两条切线,两
条切线交于点 ,则 的取值范围是( )
A. B. C. D.
【解析】显然直线 的斜率存在,因此设直线 的方程为 , ,
由 得 ,因此 ,故 .
因为 ,所以过 与 相切的直线方程分别为: 、 ,
因此由 得 ,即 ,所以
.
因为 ,所以 ,因此 ,
所以 的取值范围是 .故选:C.
7.已知点 在抛物线 上,且抛物线上存在不同的两点 , ,使得直线 ,
的斜率 , 满足 ,若线段 的中点为 , 为坐标原点,则直线 的斜率的取值范围
是( )
A. B.
C. D.
【解析】因为点 在抛物线 上,
所以 ,所以 ,所以抛物线方程为 .
设 ,则 ,直线 的方程为 ,
结合抛物线的方程 ,得 ,由 ,得 ,
设 , ,则 ,即 , ,
同理可得 , , ,于是 ,因此 .
因为 且 ,所以 且 ,故 且 ,所以直线 的斜率的取值范围是 .故选:C
8.已如抛物线 的焦点是 ,点 是其准线上一个动点,其中 .过点
且斜率为 的直线 与抛物线 交于A, 两点,过点 的直线 交抛物线 于 , 两点.若 ,
则直线 的斜率 的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【解析】由点 在准线上知, , ,所以抛物线 的方程为 .
依题意可设直线 的方程为 ,设直线 的方程为 ,斜率 , ,
.由 消去 ,得 ,
所以由 知,判别式 , , ,
则 .由 ,消去 ,得 ,
所以判别式 , , ,
所以 因为 ,所以 ,
结合点A, 在抛物线 上,则 ,作差得 ,点 , 两点在抛物线 上,则 ,作差得 ,
所以 ,即 ,得 ,
即 ,所以 ,
即 ,因为 , 即 ,所以 ,即 ,
所以 或 .故选:
二、多选题:本大题共4小题,每个小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,只有一项或者多项是符
合题目要求的.
9.已知点 ,抛物线 的焦点为F,过F的直线l交C于P,Q两点,则( )
A. 的最大值为
B. 的面积最小值为2
C.当 取到最大值时,直线AP与C相切
D.当 取到最大值时,
【解析】抛物线 的焦点 ,准线方程为 ,设 ,
显然直线 不垂直于 轴,设直线 的方程为: ,
由 消去x得: ,则 ,对于A,显然 , ,
当且仅当 时取等号,A正确;
对于B, 的面积 ,
当且仅当 时取等号,B错误;
对于C,由选项A知,当 最大时,点 ,此时直线 方程为 ,
由 消去x得: , ,直线AP与C相切,C正确;
对于D,由选项C知,当 最大时, 轴,显然 ,
即 , ,D错误.
故选:AC
10.已知 是抛物线 内一动点,直线 过点 且与抛物线 相交于 两点,则下列说法正
确的是( )
A. 时, 的最小值为
B. 的取值范围是
C.当点 是弦 的中点时,直线 的斜率为
D.当点 是弦 的中点时, 轴上存在一定点 ,都有
【解析】抛物线 的焦点 ,准线方程为 ,
对于A,当 时,点 与 重合,设直线 的方程为 , ,
由 消去x并整理得 ,则 ,
,当且仅当 时取等号,所以当 时, 的最小值为 ,A正确;
对于B,显然点 在直线 上,由选项A知,当 时,可得 ,
由点 在抛物线 内,知 ,所以 的取值范围是 ,B正确;
对于C,当点 是弦 的中点时,设 , ,若 ,直线 的斜率不存在,
若 ,则直线 的斜率 ,C错误;
对于D,由选项C知,当 时,线段 的中垂线斜率为 ,方程为 ,
即 ,此直线过定点 ,当 时,线段 的中垂线为 ,过点 ,
所以线段 的中垂线恒过定点 ,即当点 是弦 的中点时, 轴上存在一定点 ,都有
,D正确.
故选:ABD
11.已知抛物线C: 的焦点为F,P,Q为C上两点,则下列说法正确的是( )
A.若 ,则 的最小值为4
B.若 ,记 ,则C.过点 与C只有一个公共点的直线有且仅有两条
D.以PQ为直径的圆与C的准线相切,则直线PQ过F
【解析】
如图所示,设PQ的中点为B,过P、Q、B分别作 的垂线,垂足为D、E、A,
对于A,由题意可知,抛物线C: 的焦点为 ,准线为 . 在抛物线上方,
,即最小值为M到准线 的距离4,当M,P,A三点共线时等号成立,故
A正确;
对于B,由 ,设过N与抛物线相切的直线与抛物线切于点 ,
则 ,此时切线斜率为 ,即抛物线上任一点P,
都有 ,故 ,所以B正确;
对于C,由于点 在C的下方,设过 与抛物线相切的直线切于点 ,由上可得
或 ,又知当 时该直线与抛物线只一个交点,故过点 与C只有一个公
共点的直线有三条,所以C不正确;
对于D,由梯形中位线性质及抛物线定义知 ,所以直线PQ过F,故D
正确.故选:ABD.
12.设 是抛物线 : 上的两点, 是坐标原点,下列结论成立的是( )
A.若直线 过抛物线的焦点 ,则 的最小值为1
B.有且只有两条直线过点 且与抛物线 只有一个公共点
C.若 ,则 为定值
D.若 ,则
【解析】根据题意,抛物线的焦点 坐标为 , 设 .
A:若直线 经过点 ,显然其斜率存在,故设直线 为: ,
联立抛物线方程可得: ,
则 ,则
故 ,当且仅当 时取得最小值,故A正确.
B:当直线 的斜率不存在时,即 时,显然与抛物线交于一点;
当直线 的斜率存在时,不妨设其方程为 ,联立抛物线方程 可得:
,令 ,可得 或 ,
即直线 ,也与抛物线只有一个交点.
综上所述,满足过点 且与抛物线交于一点的直线有 条,故B错误;
C:若 ,显然 为定值,故C正确;
D:若 ,则 ,即 ,又
即 ,又 两点与 点不能重合,即 ,则 .
,当且仅当 ,且 时取得最小值,故D正确.
综上所述,正确的选项是:ACD.
三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在答题卡中的横线上.
13.已知 是抛物线 上一点, 是抛物线的焦点,若点 满足 ,则 的
取值范围是 .
【解析】由题可知,抛物线 的焦点坐标 ,且 ,
由于 是抛物线 上一点,则 ,
, ,
, 且 ,解得: ,
所以 的取值范围是 .
14.已知斜率为 的直线 与抛物线 交于 轴上方不同的两点 、 ,记直线 、 的
斜率分别为 、 ,则 的取值范围是 .
【解析】设点 、 ,由题意可知 , 且 ,
所以, ,则 ,
所以,,因此, 的取值范围是 .
15.已知抛物线 方程为 , 为其焦点,过点 的直线 与抛物线 交于 、 两点,且抛物线在
、 两点处的切线分别交 轴于 、 两点,则 的取值范围为 .
【解析】若直线 轴,则直线 为 轴,此时直线 与抛物线 只有一个交点,不合乎题意.
所以,直线 的斜率存在,易知点 ,设直线 的方程为 ,设点 、 ,
联立 可得 , ,由韦达定理可得 , ,
对函数 求导得 ,所以,直线 的方程为 ,即 ,
令 ,可得 ,即点 ,同理可得点 ,
,同理可得 ,
因此,
,
当且仅当 时,等号成立,故 的取值范围是 .
16.如图,已知抛物线 ,点 为抛物线上一动点,以C为圆心的圆过定点
,且 与x轴交于M,N两点(M点在N点的左侧),则 的取值范围是 .【解析】由题意, 的方程 .
把 和 代入整理得 ,即 .
设 、 的横坐标分别为 、 ,则 , .所以 ,
令 ,则
因为 ,所以 ,当 时,
所以 ,所以
四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
17.已知抛物线 的顶点在原点,焦点在直线 上.
(1)求抛物线 的标准方程;
(2)过点 的直线m与焦点在x轴上的抛物线 交于A,B两点,若原点O在以线段AB为直径的圆外,
求实数a的取值范围.
【解析】(1)当 时, ,此时焦点为 ,
即此时抛物线焦点在 轴,开口向下,顶点在原点,则抛物线方程为 ;
当 时, ,此时焦点为 ,
即此时抛物线焦点在 轴,开口向右,顶点在原点,则抛物线方程为 ;
(2)设过点 直线m的方程为 ,设直线m与抛物线的交点分别为
联立方程 消去 得 ,即 , ;
AB的中点为 ;
;
则以线段AB为直径的圆的方程为
若原点O在以线段AB为直径的圆外,则 化简得 ,
即 或 .
18.已知抛物线 焦点为F,点 在抛物线上, .
(1)求抛物线方程;
(2)过焦点F直线l与抛物线交于MN两点,若MN最小值为4,且 是钝角,求直线斜率范围.
【解析】(1)由题意可得: ,解得 或 ,
故抛物线方程为 或 .
(2)抛物线 的焦点 ,设 ,
联立方程 ,消去x得 ,
则 ,
可得 ,解得 ,
此时 ,则 ,
若直线 过点 ,则 ,解得 ,若 是钝角,则 ,且 三点不共线,
∵ ,
则
,
解得 或 ,注意到 ,故直线斜率范围为 .
19.设点 在抛物线 上, 的焦点为 . 、 为过 的两条倾斜角互补的直线,且 、
与 的另一交点分别为 、 .已知直线 的斜率为 .
(1)求直线 的斜率;
(2)记 、 与 轴的交点分别为 、 .设 和 分别为 和 的面积,当 时,求
的取值范围.
【解析】(1)设点 、 、 ,则 ,
,同理可得 , ,
因为直线 、 的倾斜角互补,则 ,
所以, ,因为 ,则 ,所以, ,
所以, ,即点 ,易知点 ,所以,直线 的斜率为 .
(2)设直线 的方程为 ,联立 可得 ,
则 且 ,可得 且 ,
由韦达定理可得 ,可得 ,整理可得 ,解得 ,
所以, ,此时, ,同理可得 ,
所以, .
20.已知点 和点 之间的距离为2,抛物线 经过点N,过点M的
直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,点E,F分别在直线 , 上,且 ,
(O为坐标原点).
(1)求直线l的倾斜角的取值范围;
(2)求 的值.
【解析】(1) , , , ,
将 代入 ,解得 , 抛物线C的方程为 ,
直线l过点 ,且与抛物线C有两个不同的交点,
直线l的斜率存在且不为0,设直线l的方程为 ,由 得, , 且 ,即 ,
且 , , ,
, , 点E,F均在y轴上,
, 均与y轴相交, 直线l不过点 , ,
k的取值范围为 且 且 ,
直线l的倾斜角的取值范围为 ;
(2)设 , M,A,B三点共线, , ,
, , , ,由(1)知, , 且 ,
直线 的方程为 ,
令 得 ,同理可得, ,
.21.已知 是抛物线 的焦点,过点 的直线交抛物线 于 、 两点,且
.
(1)求抛物线 的方程;
(2)若 为坐标原点,过点 作 轴的垂线交直线 于点 ,过点 作直线 的垂线与抛物线 的另一
交点为 , 的中点为 ,求 的取值范围.
【解析】(1)抛物线 的焦点为 ,
若直线 与 轴重合,则直线 与抛物线 只有一个公共点,不合乎题意,
设直线 的方程为 ,设点 、 ,
联立 可得 , ,
由韦达定理可得 , ,
,解得 ,
所以,抛物线 的方程为 .
(2)设点 、 ,则 ,由(1)可得 , ,
又因为直线 的方程为 ,将 代入直线 的方程可得 ,可得 ,即点 ,
所以, ,因为 ,则 ,
所以,直线 的方程为 ,
联立 可得 ,则 ,
故 ,则 ,
由 的中点为 ,可得 ,
故 、 、 三点共线,则 .
又由 ,知 ,
故 .
故 的取值范围为 .
22.已知抛物线 的焦点为F,点M是抛物线的准线 上的动点.(1)求p的值和抛物线的焦点坐标;
(2)设直线l与抛物线相交于A、B两点,且 ,求直线l在x轴上截距b的取值范围.
【解析】(1)因为抛物线的准线是 ,所以抛物线的焦点坐标 ,所以 ;
(2)因为点M是抛物线的准线 上的动点,设 .
(ⅰ)若直线l的斜率不存在,则 .由 得 ,
因为 ,所以 ,即 ,所以 ,
因为 ,所以 ;因为 ,所以 ,
即 ,所以 ,
所以 因为 ,所以 ①.
(ⅱ)若直线l的斜率存在,设为k,则 .设 .
由 得 ,所以 ,
且 ,所以 (*),
因为 ,所以 ,即 ,所以 ,
所以 ,得 ,因为 ,所以 ,
即 ,所以 ,
所以 ,则 ,
所以 ,得 ,所以 ②,
代入(*)得, ,所以 ③,
由②得 ,所以 ④,
所以 ,所以 ,⑤
由④,⑤知 ,
综合(ⅰ)(ⅱ)知直线l在x轴上截距b的取值范围是 .