文档文本内容
专
题
九
平
面
解
析
几
何
/
113
9.4 抛物线及其性质
§
点P x y 在抛物线内 y2 px
(1) ( 0, 0) ⇔ 0<2 0;
点P x y 在抛物线上 y2 px
(2) ( 0, 0) ⇔ 0=2 0;
点P x y 在抛物线外 y2 px .
考点一 抛物线的定义及标准方程 (3) ( 0, 0) ⇔ 0>2 0
2.直线与抛物线的位置关系
1.抛物线的定义
(1)
设直线l
:
y
=
kx
+
b
,
抛物线y2
=2
px
(
p
>0),
直线与抛物线
平面内与一个定点F和一条定直线l F l 的距离相 {y kx b
等的点
(1
的
)
轨迹叫做抛物线
,
定点F叫做抛物线
(
的焦
∉
点
)
,
定直线l
交点的个数等价于方程组
y2
=
=2
+
px
,解的组数
,
也等价于方程ky2
叫做抛物线的准线. py bp 解的个数.
-2 +2 =0
定义的实质可归结为 一动三定一转化 一个动点P 当k 时 若Δ 则直线和抛物线相交 有两个公共点
(2) “ ”: , a. ≠0 , >0, , ;
一个定点F 抛物线的焦点 一条定直线l 抛物线的准线 一 若Δ 则直线和抛物线相切 有一个公共点 若Δ 则直线和
( ), ( ), =0, , ; <0,
个定值 抛物线的离心率 一个转化 抛物线上的点与焦点的 抛物线相离 无公共点.
1( ), ( ,
距离可转化成该点到准线的距离 . 当k 时 直线y b与抛物线y2 px p 相交 有一个
) b. =0 , = =2 ( >0) ,
定义中定点与定直线的位置关系为 定点F不能在定直 公共点.特别地 当直线l的斜率不存在时 设l x m 则当m
(3) : , , : = , >0
线l上.若定点F在定直线l上 则动点的轨迹为过点F且垂直 时 l与抛物线相交 有两个公共点 当m 时 l与抛物线相切
, , , ; =0 , ,
于l的一条直线 因此在用抛物线定义解决动点轨迹问题前 应 有一个公共点 当m 时 l与抛物线相离 无公共点.
, , ; <0 , ,
首先判断定点与定直线的位置关系. 直线与抛物线相离 无交点 时 常求抛物线上的点到
(2) ( ) ,
2.抛物线的标准方程 此直线的距离的最小值.方法有两种 一是将距离d写成一个变
,
在抛物线中 记焦点F到准线l的距离为p 以抛物线的焦 量的函数 利用函数求之 二是利用切线法求.
, , , ,
点F到准线l的垂线段的中点为坐标原点 以抛物线的轴为坐标 相切时 求切线斜率 一种方法是利用Δ 求 另一种
, (3) , , =0 ,
轴建立坐标系 可以得到抛物线的四种不同形式的标准方程y2 方法是利用导数求.
,
px x2 py 其中p . 3.焦点弦的性质
=±2 , =±2 , >0
以抛物线y2 px p 为例 设AB是抛物线的过焦点的一
=2 ( >0) ,
考点二 抛物线的几何性质 条弦 焦点弦 F是抛物线的焦点 A x y B x y A B在
( ), , ( 1, 1), ( 2, 2), 、
1.抛物线的标准方程与几何性质 准线上的射影为A B 则有以下结论
1、 1, :
标准 y2
=2
px y2
=-2
px x2
=2
py x2
=-2
py
x x
p2
y y p2
方程 p p p p (1) 1 2= , 1 2=- ;
( >0) ( >0) ( >0) ( >0) 4
若直线AB的倾斜角为θ 且A位于x轴上方 B位于x
(2) , ,
图形 p p
轴下方 则 AF BF
, | |= θ,| |= θ;
1-cos 1+cos
对称轴 x轴 y轴 p
① ② AB x x p 2 其中θ为直线AB的倾斜角 抛
顶点 O (3)| |= 1+ 2+ = 2θ( ),
(0,0) sin
( p ) ( p ) ( p ) ( p ) 物线的通径长为 p 通径是最短的焦点弦
几 焦点 F F F F 2 , ;
何 性 质 准 方 线 程 x = 2 - , p 0 ③ - x 2 = , p 0 y = 0, - 2 p ④ 0 y , = - 2 p (4) S △ AOB= 2s p in 2 θ( 其中θ为直线AB的倾斜角 );
2 2 2 2
范围 x y R x y R y x R y x R 1 1 2 为定值
≥0, ∈ ≤0, ∈ ≥0, ∈ ≤0, ∈ (5) AF + BF = p ;
离心率 e | | | |
=1 以AB为直径的圆与抛物线的准线相切
2.抛物线的焦半径与焦点弦 (6) ;
以AF 或BF 为直径的圆与y轴相切
(7) ( ) ;
物线焦
抛
点
物
的
线
直
上
线
任
与
意
抛
一
物
点
线
P (
相
x
交
0, y
形
0)
成
到
的
焦
线
点
段
F
称
的
为
距
抛
离
物
称
线
为
的
焦
焦
半
点
径
弦
, 过
.
抛
(8)
以A
1
B
1
为直径的圆与直线AB相切
,
切点为F
,∠
A
1
FB
1
°
=90 ;
设两交点分别为A x y B x y 则有以下结论 A O B 三点共线 B O A 三点也共线.
( 1, 1), ( 2, 2), : (9) , , 1 , , , 1
标准
y2 px p y2 px p x2 py p x2 py p
知识拓展 1.如图所示
,
AB是抛物线x2
=2
py
(
p
>0)
的过焦
方程 =2 ( >0) =-2 ( >0) =2 ( >0) =-2 ( >0)
点的一条弦 焦点弦 分别过A B作抛物线的切线 交于点P
焦半 p p p p ( ), , , ,
x x y y 连接PF 则有以下结论
径长 ⑤ + 0 - 0 ⑥ + 0 - 0 , :
2 2 2 2
焦点
p x x p (x x ) p y y p (y y )
弦长 +( 1+ 2) ⑦ - 1+ 2 +( 1+ 2) ⑧ - 1+ 2
考点三 直线与抛物线的位置关系
1.点P(x ,y )与抛物线y2 px(p )的位置关系
0 0 =2 >0
A
版
高
考
数
学
/
114
p N a 是 抛 物 线 的 对 称 轴 上 一 点 则 MN
点P的轨迹是一条直线 即抛物线的准线l y ( ,0) , | |min
(1) , : =- ; { a a p
2 | |( ≤ ),
(2) 两切线互相垂直 , 即PA ⊥ PB ; = pa p2 a p .
2 - ( > )
PF AB
(3) ⊥ ; 3.弦中点
(4) 点P的坐标为 æ è ç x A+ x B ,- p ö ø ÷. 设AB为抛物线的一条弦 , AB中点为M ( x 0, y 0) .
2 2 p
2.非焦点弦性质 (1) 若抛物线为y2 =2 px , 则k AB=y ;
(1) 已知直线l与抛物线 y2 =2 px ( p >0) 交于 A 、 B 两点 , 若 x 0
OA
⊥
OB
,
则直线l过定点
(2
p
,0),
反之亦成立
;
(2) 若抛物线为x2 =2 py , 则k AB= p 0. ( 其中p ≠0, y 0≠0)
已知M x y 是抛物线y2 px p 上任意一点 点
(2) ( 0, 0) =2 ( >0) ,
线的准线距离转化为抛物线上的点到焦点的距离.在解题时要准
确把握题设条件 进行有效转化.
,
经典例题教师用书
考法一 求与抛物线定义有关问题的方法
例 (2019陕西榆林二模,7)已知抛物线y2 px p 上的点
=2 ( >0)
例1 (2020山东济宁6月三模,7)已知抛物线C y2
(1) : M到其焦点F的距离比点M到y轴的距离大 1 则抛物线的标
x的焦点为F 过点F的直线与抛物线C的两个交点分别为 ,
=4 , 2
准方程为
A B 且满足→AF F→B E为AB的中点 则点E到抛物线准线的 ( )
, , =2 , , y2 x y2 x y2 x y2 x
距离为 A. = B. =2 C. =4 D. =8
( ) 解析 抛物线y2 px(p )上的点M到其焦点F的距离
=2 >0
11 9 5 5
A. B. C. D. p
4 (2019湖 4 南三湘名校联盟 2 第二次联考,9 4 )已知直线l 比点M到y轴的距离大 1 ,由抛物线的定义可得x M+ = x M+
(2) 1: 2 2
x
=-1,
l
2:
x
-
y
+1=0,
P为抛物线y2
=4
x上任意一点
,
则点P到直 1 ,
∴
p
=1
,
∴
抛物线方程为y2
=2
x.故选
B.
线l 与l 的距离之和的最小值为 2
1 2 ( ) 答案 B
2
A.2 B. 2 C.1 D.
2 考法二 抛物线焦点弦问题的求解方法
解析 ( )由y2 x得抛物线的焦点坐标为( , ),准线方
1 =4 1 0 例2 已知抛物线y2 x的焦点为F 直线y k x
程为x ,设A(x ,y ),B(x ,y ), →AF F→B, (1) =8 , = ( -
= A - F 1 BF 1 , 1 x 2 ( 2 x ∵ ), = x 2 x , 与抛物线相交于P Q两点 则 1 1
∴ | |=2| | ∴ 1+1=2 2+1 ∴ 1=2 2+1 2) , ,
|
FP
|
+
|
FQ
|
= ( )
∵ |
y
1|=2|
y
2|
,
∴
y2
1=4
y2
2
,
∴
x
1=4
x
2
,
∴
x
1=2
,x
2= 2
1 .
A. 1 B.1 C.2 D.4
2
线段AB的中点E 到抛物线准线的距离为 1 [(x ) 过抛物线y2 px p 的焦点F作斜率大于 的直线l
∴
2
1+1 +
交抛
(
物
2
线
)
于A B两点
=2
A在
(
B
>0
的
)
上方 且l与准线交于
0
点C 若
, ( ), ,
(x )] 9 .故选 AF
2+1 =
4
B. C→B
=4
B→F
,
则|
BF
|
= ( )
( )设抛物线的焦点为F.如图所 | |
2
示,作PM l 于点M,PN l 于点N, 5 5
⊥2 ⊥1 A.
3
B.
2
C.3 D.2
由抛物线y2
=4
x知其准线方程为x
= (2020新高考Ⅰ,13,5 分)斜率为 的直线过抛物线
,由抛物线定义可知点P到直线l : (3) 3
x -1 的距离 PN 等于点P到焦点 1 F C : y2 =4 x的焦点 , 且与C交于A , B两点 , 则 | AB |= .
=-1 | | 解题导引 题设中直线斜率未知 结合四个选项中的
的距离 PF , 点P到直线l 的距离 (1) ,
| | ∴ 1 结果均与k无关 故可考虑用特值法求解 若用一般方法 则先
与点P 到直线 l 的距离之和 PM , ; ,
2 | |+ 设出P x y Q x y 由抛物线的定义知 FP x FQ
PN PM PF ,当 P,M,F 三点 ( 1, 1), ( 2, 2), | |= 1+2,| |
| |=| |+| | x x
共线时, PM PF 取得最小值,为点F( , )到直线l :x y x 观察所求式子 1 1 1+ 2+4 联立直线
| |+| | 1 0 2 - +1 = 2+2, FP + FQ =x x x x ,
| | | | 1 2+2( 1+ 2)+4
的距离,即为 |1-0+1| .故选 . 与抛物线方程消去y后 再根据根与系数的关系 用整体代入的
=0 1 2 + ( -1 )2 = 2 B 技巧求解. , ,
答案 ( )B ( )B 解析 ( )解法一:不妨设k ,则直线方程为y x ,
1 2 1 =1 = -2
方法总结 抛物线中有关距离问题的求法 {y x ,
联立 = -2 消去y,得x2 x ,设P(x ,y ),Q(x ,y ),
主要把握两个转化 一是把抛物线上的点到焦点的距离转 y2 x, -12 +4=0 1 1 2 2
: =8
化为抛物线上的点到准线的距离 二是把抛物线上的点到抛物 则x x ,x x ,
; 1+ 2=12 1 2=4
专
题
九
平
面
解
析
几
何
/
115
由抛物线定义知
|
FP
|=
x
1+2
,
|
FQ
|=
x
2+2
, (
3
)解法一:在抛物线y2
=4
x中,
2
p
=4
,
∵
斜率为
3
的直线
x x p
所以 1 1 1 1 1+ 2+4 倾斜角θ π, 过焦点的弦长 AB 2 4 4 16.
|
FP
|
+
|
FQ
|
= x
1+2
+ x
2+2
= x
1
x
2+2
(x
1+
x
2
)
+4
= =
3
∴ | |=
sin
2θ=
2 π
=
3
=
3
sin
12+4 1 ,故选 . 3 4
4+2×12+4
=
2
A 解法二:设A(x
1
,y
1
),B(x
2
,y
2
),由已知可得抛物线y2
=4
x的
解法二:由题意知k ≠0 .由y2 =8 x可得焦点F的坐标为( 2 , 焦点为F( 1 , 0 ),过点F且斜率k = 3 的直线方程为y = 3 (x -1 ),
),因此直线y k(x )过焦点.设P(x ,y ),Q(x ,y ),则 FP {
0 = x 1+ 2 p = x 1+2 , = | FQ - | 2 = x 2+2 .联立 {y y2 = = k 1 8 ( x x , 1 -2 ), 消 2 去 2 y,得k | 2x2 - | 联立 { y y2 = =4 3 x ( , x -1 ), 消去y,得 3 x2 -10 x +3=0 , ∴ x x 1 1 x + 2 x = 2= 1 , 1 3 0,
k2
(
8+4
k2)x
+4
k2
=0
.则 x
1+
x
2=
8+
k
4
2
,x
1
x
2=4
.
∴ | F
1
P | + | F
1
Q | = ∴ | AB |= 1+ k2 (x 1+ x 2 )2 -4 x 1 x 2 = 1+3× 100 -4= 16.
9 3
8+4
k2
解法三: 直线AB过抛物线的焦点F( , )且斜率为 ,
x 1 1 +2 +x 2 1 +2 =x 1 x 2+
x
2 1 ( + x
x
1 2 + + x 4 2 ) +4 =
4+
2 ( 8
k2
+
k2
4 k
+
2
4
)
+4
= 2 1 .故选 A . 消去 ∴ y并 直 化 线 简 A
∵
B 得 的
3
方 x2
-
程
1
为
0
x
+
y
3
=
=0
3 , ( Δ x
=
-
1
1
0
)
0
,
-
代
36
入
=
1
6
抛
4
0
>
物
0
线 .设 方 A 程 (x
1
y , 2
3
y =
1
) 4 , x
( )解法一:过A,B作准线的垂线,垂足分别为M,N, B(x ,y ),则x x 10.过A,B分别作准线x 的垂线,垂足
2 2 2 1+ 2= =-1
由抛物线的定义可知, BN BF , AM AF , 3
| |=| | | |=| | 分别为E,D,则 AB AF BF AE BD x x x
C→B B→F, C→B B→F ,令 B→F a(a ),则 C→B | |=| |+| |=| |+| |= 1+1+ 2+1= 1
∵ =4 ∴ | |=4| | | |= >0 | |=
x 16.
4 a, | BN |= a. ∵ BN ∥ AM, ∴ | A
B
M
N
| = |
C
C
B
A |,
+ 2+2=
3
| | | | 答案 ( )A ( )A ( )16
又 | CA | = | CB |+| BF |+| AF | =4 a + a +| AM | , ∴ A a M = 1 2 3 3
| | 方法总结 1.求解与抛物线的焦点弦有关的问题时 应充
,
5 a 分利用抛物线焦点弦的性质.
a AF
4 ,解得 AM 5 a,因此| | 3 5 ,故选 . 2.熟练掌握与焦点弦有关的结论是快速解决与焦点弦有关
a AM | |= BF = a = A
5 +| | 3 | | 3 的选择题与填空题的关键 如例 可利用焦点弦的性质
解法二:设 AF a(a ), BF b(b ), , 2(1)
| |= >0 | |= >0
过A,B作准线的垂线,垂足分别为M,N, 1 1 2 求解.
AF + BF = p
则有 BF BN b, AF AM a, | | | |
| |=| |= | |=| |=
因为C→B B→F,所以 CB BF ,即 CB BN .
=4 | |=4| | | |=4| |
又BN AM,所以 CBN CAM,
∥ △ ∽△
CB CA
所以| | | |,
BN = AM
| | | |
所以 CA AM ,即有 b b a a,
| |=4| | 4 + + =4
a AF
变形可得 5 ,即| | 5 ,故选
b = BF = A.
3 | | 3