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专题 8.6 抛物线
目录
题型一: 抛物线的定义...................................................................................................................4
题型二: 抛物线的标准方程...........................................................................................................5
题型三: 抛物线的焦点弦...............................................................................................................9
题型四: 最值问题.........................................................................................................................13
题型五: 抛物线与直线方程.........................................................................................................16
题型六: 弦长、面积问题.............................................................................................................23
知识点总结
知识点一、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.
知识点二、抛物线标准方程和简单几何性质
标准 y2=2px y2=-2px x2=2py x2=-2py
方程 (p>0) (p>0) (p>0) (p>0)
图形
开口 向右 向左 向上 向下
焦点
准线 x=- x = y=- y =x≥0, x ≤0 , y ≥0 , y≤0,
范围
y∈R y∈R x∈R x∈R
简单
对称
几何 x轴 y轴
轴
性质
顶点 原点O(0,0)
离心率 e=1
【常用结论与知识拓展】
1.抛物线焦点弦的性质
直线l过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F,交抛物线于A(x,y),B(x,y)两点,则有:
1 1 2 2
(1)通径的长为2p.
(2)焦点弦长:|AB|=x+x+p(|AF|=x+,|BF|=x+).
1 2 1 2
(3)xx=,yy=-p2.
1 2 1 2
(4)以焦点弦为直径的圆与抛物线的准线相切.
(5)若α为弦AB的倾斜角,则|AF|=,|BF|=;|AB|=.
(6)+=;以AF或BF为直径的圆与y轴相切.
2.抛物线中的最值
P为抛物线y2=2px(p>0)上的任一点,F为焦点,则有:|PF|≥;焦点弦AB以通径(2p)为最
小值;A(m,n)为一定点,则|PA|+|PF|有最小值.
3.抛物线的切线已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,经过焦点F的直线l与抛物线相交于A,B两点,
分别过A,B作抛物线C的两条切线l,l,l∩l=P.则有:(1)l⊥l;(2)P在定直线x=-上;
1 2 1 2 1 2
(3)PF⊥AB.
4.抛物线中的焦点三角形
如右图,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线l:y=kx-(其中k为直线l的斜率)交抛物
线于A,B两点,那么焦点三角形 OAB的面积可以表示为 S =(若抛物线方程为 x2=
△OAB
2py(p>0),直线l:y=kx+,则S =).
△OAB
例题精讲
题型一:抛物线的定义
【要点讲解】以抛物线为背景的点的轨迹问题求解策略:借助题目给出的“几何特征”判
断平面内动点所满足的“几何条件”,根据抛物线定义即可得出结果.与抛物线上一点有
关的距离的最值问题,往往根据抛物线的定义,将到焦点的距离和到准线距离相互转化,
再根据“共线”的几何特征进行求解.
【例1】若点 到点 的距离比它到直线 的距离大1,则点 的轨迹方程为
A. B. C. D.
【解答】解: 点 到点 的距离比它到直线 的距离大1,
点 到点 的距离等于它到直线 的距离,由抛物线的定义可知,点 的轨迹为以 为焦点,直线 为准线的抛物线,
焦准距 ,
点 的轨迹方程为 .
故选: .
【变式训练1】已知点 为抛物线 上的点,且点 到抛物线 的焦点 的
距离为3,则 2 .
【解答】解:抛物线 的焦点为 ,准线为 ,
因为点 为抛物线 上的点,且点 到抛物线 的焦点 的距离为3,
所以 ,得 .
故答案为:2.
【变式训练2】动点 到点 的距离比它到直线 的距离大1,则动点 的
轨迹是
A.椭圆 B.双曲线 C.双曲线的一支 D.抛物线
【解答】解: 动点 到点 的距离比它到直线 的距离大1,
将直线 向左平移1个单位,得到直线 ,
可得点 到点 的距离等于它到直线 的距离.
因此点 的轨迹是以 为焦点、 为准线的抛物线,
设抛物线的方程为 ,可得 ,得 ,
抛物线的方程为 ,即为点 的轨迹方程.
故选: .
【变式训练3】设抛物线 的焦点为 ,经过点 的直线 与抛物线相交于 、两点,若点 恰为线段 的中点,则 8 .
【解答】解:过点 , , 分别作抛物线准线 的垂线,
垂足为 , , ,据抛物线定义,
得 .
故答案为8
【变式训练4】已知曲线 上的任意一点到定点 的距离与到定直线 的距离相等.
(Ⅰ)求曲线 的方程;
(Ⅱ)若曲线 上有两个定点 、 分别在其对称轴的上、下两侧,且 , ,
求原点 到直线 的距离.
【解答】解:(1) 曲线 上任意一点到点 的距离与到直线 的距离相等.
曲线 的轨迹是以 为焦点的抛物线,且 ,
曲线 的方程为 ;
(2)由抛物线的定义结合 可得, 到准线 的距离为2,
即 的横坐标为1,代入抛物线方程可得 ,即 ,
同理可得 ,故直线 的斜率 ,
故 的方程为 ,即 ,
由点到直线的距离公式可得:原点 到直线 的距离为
题型二:抛物线的标准方程
【要点讲解】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.【例2】准线方程为 的抛物线的标准方程是
A. B. C. D.
【解答】解:由抛物线的准线方程为 ,可知抛物线是焦点在 轴负半轴上的抛物线,
设其方程为 ,则其准线方程为 ,得 .
该抛物线的标准方程是 .
故选: .
【变式训练1】焦点坐标为 的抛物线的标准方程是
A. B. C. D.
【解答】解: 抛物线的焦点坐标是 ,
故可设抛物线方程为 ,
抛物线是焦点在 轴负半轴的抛物线,且 ,得 .
抛物线的标准方程为 .
故选: .
【变式训练2】若抛物线 上一点 到其准线的距离为3,则抛物线的
标准方程为
A. B. C. D.
【解答】解: 到其准线的距离为 ,
故抛物线方程为 .
故选: .【变式训练3】以坐标轴为对称轴,焦点在直线 上的抛物线的标准方程为
A. 或 B. 或
C. 或 D. 或
【解答】解:直线 与坐标轴的交点为 ,
当抛物线的焦点为 时,其标准方程为 ;
当抛物线的焦点为 时,其标准方程为 .
故选: .
【例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 时,水面宽 .若水面下降 ,
则水面宽度为
A. B. C. D.12
【解答】解:根据题意,设该抛物线的方程为 ,
又由当水面离拱顶 时,水面宽 ,即点 和 在抛物线上,
则有 ,解可得 ,
故抛物线的方程为 ,
若水面下降 ,即 ,则有 ,解可得 ,此时水面宽度为 ,
故选: .
【变式训练1】已知抛物线的顶点在原点,对称轴为 轴,且过点 ,则此抛物线的标
准方程为 .
【解答】解:抛物线的顶点在原点,对称轴为 轴,且过点 ,
设抛物线 ,可得 ,所以 ,
所以抛物线的标准方程 .
故答案为: .
【变式训练2】过点 ,且顶点在原点、对称轴为坐标轴的抛物线的标准方程为
,或 .
【解答】解:设抛物线方程为 ,
代入点 可得, ,
解得, ,
则抛物线方程为 ,
设抛物线方程为 ,
代入点 可得, ,
解得, ,
则抛物线方程为 ,
故抛物线方程为 ,或 .故答案为: ,或 .
【例4】经过点 焦点在 轴上的抛物线标准方程.
【解答】解:设抛物线的标准方程为 ,把点 代入可得: ,
,
故所求的抛物线的标准方程为 .
【变式训练1】分别求适合下列条件的方程:
(1)长轴长为10,焦距为4的椭圆标准方程;
(2)经过点 的抛物线的标准方程.
【解答】解:(1)设椭圆的长轴长为 ,焦距为 ,
由条件可得 , ,
所以 , ,
所以 ,
当椭圆的焦点在 轴上时,标准方程为 ;
当椭圆的焦点在 轴上时,标准方程为 .
(2)当抛物线的焦点在 轴上时,可设所求抛物线的标准方程为 ,
将点 的坐标代入抛物线的标准方程得 ,
此时,所求抛物线的标准方程为 ;
当抛物线的焦点在 轴上时,可设所求抛物线的标准方程为 ,
将点 的坐标代入抛物线的标准方程得 ,解得 ,
此时,所求抛物线的标准方程为 .综上所述,所求抛物线的标准方程为 或 .
【变式训练2】(1)求准线为 的抛物线标准方程;
(2)求中心在原点,焦点在 轴上,渐近线为 ,且实轴长为2的双曲线标准方程.
【解答】解:(1)准线为 的抛物线标准方程为 ;
(2)设双曲线标准方程为 ,
由实轴长为2得 ,即 ,
由渐近线 得 ,即 ,
故抛物线标准方程为 .
题型三:抛物线的焦点弦
【要点讲解】在解决抛物线的焦点弦有关的问题时,要注意利用几何图形(特征“直角梯
形”)的形象、直观的特点来解题,特别是涉及焦点、顶点、准线的问题更是如此.
【例5】若抛物线 的准线经过椭圆 的右焦点,则 的值为
A. B. C.1 D.2
【解答】解:已知椭圆 的右焦点 ,
若抛物线 的准线经过椭圆 的右焦点,
此时 ,
解得 .
故选: .
【变式训练1】抛物线 的焦点到准线的距离为A.4 B.2 C. D.
【解答】解:抛物线 可化为 ,则 ,
由抛物线的定义得焦点到准线的距离为 ,
即焦点到准线的距离为4;
故选: .
【变式训练2】已知 是抛物线 的焦点, 为抛物线 上一点.若 ,
则点 的横坐标为
A.12 B.16 C.18 D.19
【解答】解析:由题意,抛物线 的焦点为 ,准线方程为 ,
设 ,
由抛物线的定义可得, ,解得 ,
故点 的横坐标为18.
故选: .
【例6】已知 为抛物线 上的动点,动点 满足到点 的距离与到点
是 的焦点)的距离之比为 ,则 的最小值是
A. B. C. D.4
【解答】解:由题意得 , 等于点 到准线的距离,
过点 作 垂直准线于点 ,则 ,
设动点 ,则 ,整理得 ,所以点 的轨迹为以 为圆心,半径为 的圆,
,
所以当 , , 三点共线时, 最小, .
故选: .
【变式训练1】设抛物线 的准线与 轴的交点为 , 为坐标原点,经
过 、 两点的圆 与直线 相切,圆 与抛物线 的另一个交点为 ,若
,则
A.2或 B.2或4 C. 或 D.2或
【解答】解:抛物线 的准线与 轴的交点为 , 为坐标原点,经过 、
两点的圆 与直线 相切,圆 与抛物线 的另一个交点为 ,
设圆心 , ,半径为 ,已知 , , ,
在 中,由正弦定理得 ,
, .又 圆 与直线 相切,
当 时,则圆心到直线距离 ,得 ;
当 时,则圆心到直线距离 .
即 , , 或 (舍 ,
综上 或 .
故选: .
【变式训练2】直线 过抛物线 的焦点 ,且与抛物线交于 , 两点,线段
中点的纵坐标为1, 为坐标原点,则 到直线 的距离为
A. B. C. D.
【解答】解:由抛物线 得焦点 ,
设 , , , ,则 ,
两式相减得 ,即 ,
因为线段 中点的纵坐标为1,即 ,所以 ,即 ,
所以直线 的方程为 ,即 ,显然此时直线与抛物线有两交点,
所以 到直线 的距离 .
故选: .
【变式训练3】已知抛物线 的焦点为 ,过点 且斜率为 的直线 交抛
物线于 , 两点,若 ,则
A. B. C. D.
【解答】解:如图,当点 在第一象限时,过点 , 分别向准线作垂线,垂足为 ,
,作 ,垂足为 ,
则 轴,设 ,则 , ,
由抛物线的定义得 , ,则有 ,
在 中, 等于直线 的倾斜角,其正切值即为 值,
, , ,
于是直线 的倾斜角为 ,斜率 .
当点 在第四象限时,根据抛物线的对称性可得斜率为 .故选: .
题型四:最值问题
【例7】抛物线 上有一动点 ,其焦点为 , ,则 的最小值
为 1 5 .
【解答】解:由题可知,抛物线焦点为 ,准线为 ,
过 作准线的垂线为 交准线为点 ,
根据抛物线的定义可知 ,
所以 ,
因为 为抛物线上的动点,所以当 为点 时, 取到最小值为
.
故答案为:15.
【变式训练1】已知点 及抛物线 上一动点 , ,则 的最小
值为 2 .
【解答】解:用抛物线的定义:
焦点 ,准线 ,设 到准线的距离为(当且仅当 、 、 共线时取等号)
故 的最小值是2.
故答案为:2.
【变式训练2】已知抛物线 的焦点为 ,动点 在 上,圆 的半径为1,过
点 的直线与圆 相切于点 ,则 的最小值为
A.2 B.3 C.4 D.5
【解答】解:由向量投影的运算可得: ,
由抛物线的性质可得 ,
即: ,
则: 最小值为3.
故选: .
【变式训练3】抛物线 的焦点到圆 上点的距离的最小值为
A.0 B.4 C.5 D.6
【解答】解: 抛物线 的焦点 ,
又圆 的圆心 ,半径 ,
抛物线 的焦点 到圆 上点的距离的最小值为:
.
故选: .
【变式训练4】已知抛物线 的焦点为 ,点 ,若点 为抛物线任意一点,当取最小值时,点 的坐标为 .
【解答】解:设点 在准线上的射影为 ,如图,
则根据抛物线的定义可知, ,
求 的最小值,即求 的最小值,
显然当 , , 三点共线时 最小,
此时 点的横坐标为1,代入抛物线方程可知 .
故答案为: .
【变式训练5】已知 为抛物线 上的动点,点 在 轴上的射影为 ,点 的坐标
是 ,则 的最小值是
A.2 B. C. D.
【解答】解:设抛物线 的焦点为 ,
则 ,
,当且仅当三点 , , 共
线时取等号,
的最小值是 .
故选: .【变式训练6】已知抛物线 上一点 , ,点 ,则 的最
小值是
A.10 B.8 C.5 D.4
【解答】解:由抛物线 ,可得准线方程 ,焦点 ,
因为 , 在抛物线 上,可得 ,
又因为 ,可得 在抛物线的外部,
所以 ,
可得 ,
所以 ,当且
仅当 , , 三点共线,且 在 , 之间时取等号,
所以 的最小值为8.
故选: .
题型五:抛物线与直线方程
【要点讲解】对于开口向上或向下的抛物线的切线问题,常常借助导数的几何意义写出切
线方程,则根据韦达定理等解决问题,常用的解题策略有“变量代换”,“同构法确定直
线”等.所谓“同构法确定直线”即若 A(x ,y),B(x ,y)分别满足x -2y +2=0,x -
1 1 2 2 1 1 2
2y+2=0,则直线AB的方程为x-2y+2=0.
2
【例8】已知点 , 在抛物线 上且位于 轴的两侧, (其中 为坐标原
点),则直线 一定过点A. B. , C. D.
【解答】解:当直线 的斜率为0时,直线 与抛物线只有1个交点,不符合题意,
所以直线 的斜率不为0,设其方程为 ,因为点 , 在抛物线 上,
所以设 , , , ,所以, ,
解得 或 .又因为 , 两点位于 轴的两侧,所以 .
联立 得 ,△ ,所以 ,
即 ,所以直线 的方程为 ,所以直线 一定过点 .
故选: .
【变式训练1】已知抛物线 ,过点 的直线与 交于 , 两点,线段 的
垂直平分线与 轴的交点为点 ,若 ,则 的面积为
A. B. C. D.
【解答】解:不妨直线 的方程为 ,
联立 ,消去 并整理得 ,
易知△ ,
解得 ,
不妨设 , , , ,
由韦达定理得 , ,
所以 ,此时 中点为 ,
因为 ,
解得 或 (舍去),
此时 垂直平分线方程为 ,
不妨令 ,
解得 ,
所以 ,
此时 ,
而点 到直线 距离 ,
则 .
故选: .
【变式训练2】已知抛物线 的焦点 与椭圆 的右焦点重合.
斜率为 的直线 经过点 ,且与 的交点为 , .若 ,则直线 的
斜率为
A.1 B. C. D.
【解答】解:因为椭圆的方程 ,
所以 ,即 ,所以右焦点为 ,
因为抛物线的方程为 ,
所以抛物线的焦点为 , ,
所以 ,即 ,
所以抛物线方程为 ,
所以直线 的方程为 ,
所以 ,
过点 , 分别作准线 的垂线,垂足为 , ,
取 的中点 ,过 作准线的垂线,垂足为 ,
由 ,
所以 ,
又 为 的中点,
所以 ,
所以 ,即 为 的中点,
设 ,则 , , ,所以 ,
所以 ,
所以 ,
所以 点的横坐标为 ,
代入抛物线的方程可知 点的纵坐标为 ,
所以 , ,
把 点坐标代入直线 的方程: ,
所以 ,即 ,
故选: .
【变式训练3】过抛物线 的焦点 的直线交抛物线于 , 两点,点 是原点,若
,则 的面积为
A. B. C. D.
【解答】解:如图所示,抛物线 的焦点 ,准线方程为 ,
,
,代入抛物线方程可得 ,
,
直线 的方程为 ,联立方程 ,解得 或 ,
,
,
故选: .
【例9】已知抛物线 的焦点为 ,直线 过焦点 与 交于 , 两点,以
为直径的圆与 轴交于 , 两点,且 ,则直线 的方程为
A. B. C. D.
【解答】解:设 , 的中点为 , 轴于点 ,过 , 作准线
的垂线,垂足分别为 , ,如图:
由抛物线的定义知 ,
故 ,所以 ,
即 ,
解得 或 (舍去),
故 的横坐标为 ,
设直线 , , , , ,
将 代入 ,
得 ,
则 ,
解得 ,
故直线 的方程为 .
故选: .
【变式训练1】已知抛物线 的焦点为 ,直线 过焦点 与 交于 、 两点,
以 为直径的圆与 轴交于 、 两点,且 ,则直线 的方程为
A. B. C. D.【解答】解:设 ,由题知 ,设 中点为 ,作 轴于点 ,过 、
作准线的垂线,垂足分别为 、 ,由抛物线定义及梯形中位线性质知:
, 于 是 , 由 垂 径 定 理 :
,即 ,解得 或 ,又 ,故 ,
于是 横坐标为: ,设直线 ,代入 有: ,
则 ,解得 ,故直线 方程为: .
故选: .
【变式训练2】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 ,直线 的方程为
A. B.
C. 或 D. 或
【解答】解:如图,抛物线 的准线为 ,
由准线与圆 相切于点 ,
则 ,解得 .
则抛物线 方程为: ,
设直线 的方程为 ,
联立方程 得, ,
由直线 与抛物线相切得,
△ ,解得 ,即 ,
所以直线 的方程为 ,即 或 .
故选: .
题型六:弦长、面积问题
【要点讲解】解决直线与抛物线相交的弦长、面积问题,同直线与椭圆、双曲线位置关系
问题类似,要注意应用根与系数的关系及设而不求、整体代换的技巧. 另外,抛物线的几何
性质及导数工具等的应用往往能简化运算. 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,可直接使用公式|AB|=x +x +p,若不过焦点,则
1 2必须用一般弦长公式. 涉及弦的中点、斜率时,一般用“点差法”求解.
【例10】已知过点 的直线 与抛物线 交于 , 两点,且当 的
斜率为1时, 恰为 中点.
(1)求 的值;
(2)当 经过抛物线 的焦点时,求 的面积.
【解答】解:(1)当 斜率为1时,
可得直线 的方程为 ,
此时直线 恰好经过坐标原点,
不妨设 ,
则 为抛物线上的点,
所以 ,
解得 ;
(2)由(1)可知抛物线的焦点 ,
当直线 经过 时,
直线 的方程为 ,
联立 ,消去 并整理得 ,
不妨设 , , , ,
由韦达定理得 , ,
则 的面积 .
【变式训练1】已知抛物线 的顶点为坐标原点,准线方程为 .
(1)求 的方程;(2)若直线 与 交于 , 两点,求弦 的长.
【解答】解:(1)依题意可设 的方程为 ,
则 ,解得 .
所以 的方程为 ;
(2)将 代入 ,得 ,
则△ , , ,
因为 过抛物线 的焦点 ,
所以 .
【变式训练2】已知抛物线 的焦点为 , 为 上一动点, 为圆
上一动点, 的最小值为 .
(1)求 的方程;
(2)直线 交 于 , 两点,交 轴的正半轴于点 ,点 与 关于原点 对称,且
,求证 为定值.
【解答】解:(1)由题得 ,
当点 , , , 四点共线且点 , 在 , 中间时, 取得最小值,最小值为 ,
又 ,解得 ,
所以 的方程为 ;
证明:(2)当直线 的斜率为0时,显然不适合题意,
当直线 的斜率不为0时,设直线 的方程为 , , , , ,
联立方程 ,消去 得 ,
则△ , , ,
所以 ,又 ,
所以 ,
所以 ,解得 或 (舍去),
即 ,所以 ,所以 ,
又
所以 ,
即 为定值0.
【例11】已知点 是抛物线 上一点,直线 与抛物线 交于 ,
两点(位于对称轴异侧), 为坐标原点).
(1)求抛物线 的方程;
(2)求证:直线 必过定点.
【解答】(1)解:因为点 是抛物线 上一点,
所以 ,解得 ,
所以抛物线的方程为 .
(2)证明:因为 , 位于对称轴异侧,所以 不与对称轴平行,
设直线 的方程为 , ,且 ,
联立 ,消去 可得 ,
所以△ ,且 , ,即 ,
所以 ,
由 ,得 ,即 ,解得 或 ,故直线 的方程为 ,
所以直线 必过定点 ,得证.
【变式训练1】已知抛物线 上的点 到其焦点 的距离为2.
(1)求 的方程及焦点 的坐标.
(2)过点 的直线 交抛物线于 , 两点,且 的面积为8,求直线 的方程.
【解答】解:(1)由抛物线的定义可得: ,解得 ,
所以抛物线的方程为 ;
(2)由题意可设直线方程为 , , , , ,
由 ,得 ,
所以△ , , ,
因为 ,
所以 ,得 ,故直线 的方程为: .
【变式训练2】抛物线 的焦点为 ,直线 过焦点 与抛物线 交于 ,两点,当 垂直于 轴时 .
(1)求抛物线 的方程;
(2)点 ,直线 , 与抛物线 的交点分别为 , ;探究直线 是否
过定点,如果过定点,求出该定点:如果不过定点,请说明理由.
【解答】解:(1) ,
当 轴时, ,
根据抛物线的定义可得 ,解得 ,
抛物线 的方程: ;
(2)设 , , , ,
直线 方程为: 即 ,
直线 过点 ,
,
同理,直线 ,即 ,
直线 过点 , ,同理可得 ,, ,
直线 的方程为: ,
,
当 时, ,
直线 恒过定点 .
【例12】已知点 在抛物线 上, 、 为抛物线 上的两个动点,
不垂直于 轴, 为焦点,且 .
(1)求 的值,并证明 的垂直平分线过定点;
(2)设(1)中的定点为 ,求 面积是否有最大值,若有,求出其最大值,若没有,
请说明理由.
【解答】解:(1)因为点 在抛物线 上,
所以 ,解得 ,
所以抛物线的方程为 ,
设直线 的方程为 , , , , , ,
由 ,得 ,
△ ,
, ,
因为 ,所以 , ,
所以 ,①设 的中点为 , ,
所以 , ,
所以 的垂直平分线方程为 ,②
联立①②,可得 ,
所以 的垂直平分线过定点 .
(2) ,
点 到直线 的距离为 ,
所以
,
,
令 ,则 , ,
,
解得: (舍去), ,
当 时, ,当 时, ,
所以 在 单调递增,在 , 单调递减,
所以当 时, 取最大值为 ,所以 面积最大值为 .