文档文本内容
§8.8 抛物线
课标要求 1.掌握抛物线的定义、几何图形、标准方程.2.掌握抛物线的简单几何性质(范围、对称性、顶
点、离心率).3.了解抛物线的简单应用.
1.抛物线的概念
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.
注意:定点F 不在定直线l 上,否则动点M 的轨迹不是抛物线,而是过点F 且垂直于直线l 的一条直线.
2.抛物线的标准方程和简单几何性质
标准方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
图形
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
焦点
(
p
2 ,0)
(- p
2 ,0)
(0,p
2)
(0,- p
2)
准线方程
x =-
p
2
x =
p
2
y =-
p
2
y =
p
2
对称轴
x 轴
y 轴
顶点
(0
,
0)
离心率
e=1
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(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是抛物线.( × )
(2)方程y=4x2表示焦点在x 轴上的抛物线,焦点坐标是(1,0).( × )
(3)标准方程y2=2px(p>0)中的p 的几何意义是焦点到准线的距离.( √ )
(4)焦点在y 轴上的抛物线的标准方程x2=±2py(p>0),也可以写成y=ax2(a≠0),这与以前学习的二次函数
的解析式是一致的.( √ )
2.(多选)关于抛物线y2=-2x,下列说法正确的是( )
A.开口向左
B.焦点坐标为(-1,0)
C.准线为x=1
D.对称轴为x 轴
答案 AD
解析 对于抛物线y2=-2x,开口向左,焦点坐标为(- 1
2 ,0),准线方程为x=1
2,对称轴为x 轴,故AD
正确.
3.(2024·驻马店模拟)已知点P(6,y0)在焦点为F 的抛物线C:y2=2px(p>0)上,若|PF|=15
2 ,则p 等于( )
A.3
B.6
C.9
D.12
答案 A
解析 抛物线C:y2=2px(p>0),准线方程为x=-p
2 ,P(6,y0),由抛物线的定义可知
|PF|=6+p
2 =15
2 ,解得p=3.
4.(2024·宝鸡模拟)抛物线y2=2px(p>0)过点A(2,2),则点A 到抛物线准线的距离为 .
答案 5
2
解析 由题意22=2p×2,解得p=1,所以抛物线的准线方程为x=-1
2,故所求距离为2+1
2 =5
2.
抛物线焦点弦的几个常用结论
设AB 是过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F 的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),O 为坐标原点,则
(1)x1x2=p
2
4 ,y1y2=-p2;
(2)
1
| FA | +
1
| FB| =2
p;
(3)以弦AB 为直径的圆与准线相切;
(4)通径:过焦点且垂直于对称轴的弦,长等于2p,通径是过焦点最短的弦.
题型一 抛物线的定义及应用
例1 (1)若抛物线x2=8y 上一点(x0,y0)到焦点的距离是该点到x 轴距离的2 倍,则y0等于( )
A.1
2
B.1
C.3
2
D.2
答案 D
解析 已知抛物线的方程为x2=8y,
可得p=4,
所以焦点为F(0,2),准线为l:y=-2.
抛物线上一点A(x0,y0)到焦点F 的距离等于到准线l 的距离,
即|AF|=y0+2,
又因为A 到x 轴的距离为y0,
由已知得y0+2=2y0,解得y0=2.
(2)(多选)(2025·八省联考)已知F(2,0)是抛物线C:y2=2px 的焦点,M 是C 上的点,O 为坐标原点.则( )
A.p=4
B.|MF|≥|OF|
C.以M 为圆心且过F 的圆与C 的准线相切
D.当∠OFM=120°时,△OFM 的面积为2√3
答案 ABC
解析 由题意得p
2 =2,则p=4,A 正确;
设M(x0,y0),则|MF|=x0+ p
2 ,|OF|= p
2 ,
又因为x0≥0,所以|MF|≥|OF|,B 正确;
由抛物线的定义知M 到F 的距离与M 到C 的准线的距离相等,故以M 为圆心且过F 的圆与C 的准线相切,C
正确;
当∠OFM=120°时,设M 在第一象限,则x0>2,y0>0,故kMF=
y0
x0-2=tan 60°=√3,即x0= y0
√3+2,
又y0
2=8x0,所以√3 y0
2-8y0-16√3=0,
解得y0=4√3或y0=-4√3
3
(舍去),
所以S△OFM=1
2|OF|×|y0|=1
2×2×4√3=4√3,D 错误.
思维升华 “看到准线想到焦点,看到焦点想到准线”,许多抛物线问题均可根据定义获得简捷、直观的
求解.“由数想形,由形想数,数形结合”是灵活解题的一条捷径.
跟踪训练1 (1)(2024·贵阳模拟)抛物线y2=4x 上一点M 到焦点的距离是10,则M 到x 轴的距离是(
)
A.4
B.6
C.7
D.9
答案 B
解析 抛物线y2=4x 的准线方程为x=-1,由抛物线定义可得xM+1=10,故xM=10-1=9,则|yM|=
√4 xM =√4×9=6,即M 到x 轴的距离为6.
(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d1,到直线x+y-4=0 的距
离为d2,则d1+d2的最小值是( )
A.5
2
B.5√2
2
C.2
D.√2
答案 B
解析 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,当点P 为所作直线与抛物线的交点时,d1+d2的值最小,为点F 到直线x+y-4=0 的距离.
∵F(-1,0),
∴(d1+d2)min=|-1+0- 4|
√2
=5√2
2 .
题型二 抛物线的标准方程
例2 (1)若抛物线过点(3,-4),则抛物线的标准方程为 .
答案 y2=16
3 x 或x2=-9
4 y
解析 ∵点(3,-4)在第四象限,∴抛物线开口向右或向下,
设抛物线的标准方程为y2=2px(p>0)或x2=-2p1y(p1>0).
把点(3,-4)的坐标分别代入y2=2px 和x2=-2p1y 中,得(-4)2=2p·3,32=-2p1·(-4),
则2p=16
3 ,2p1=9
4 .
∴所求抛物线的标准方程为
y2=16
3 x 或x2=-9
4 y.
(2)已知抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,第一象限内的点A 在E 上,AB 垂直l 于点B,BF
交y 轴于点C,若|AF|=2|BC|=4,则抛物线的标准方程为 .
答案 y2=4x
解析 由题意知C 为BF 的中点,
因为|AF|=|AB|,所以AC 与BF 垂直,
因为|AF|=2|BC|=4,所以∠CAF=30°,
所以∠BAF=60°,
方法一 则△ABF 为等边三角形,设AB 交y 轴于点D,如图,
在Rt△BCD 中,易得|BD|=1,即p
2 =1,p=2,
故抛物线的标准方程为y2=4x.
方法二 A(
p
2 +2,2√3),
代入E:y2=2px(p>0)可得12=2p(
p
2 +2),
化简得p2+4p-12=0,
由于p>0,所以p=2(p=-6 舍去).
故抛物线的标准方程为y2=4x.
思维升华 求抛物线的标准方程的方法
(1)定义法.
(2)待定系数法:当焦点位置不确定时,分情况讨论.
跟踪训练2 (1)抛物线C 的焦点F 关于其准线对称的点为(0,-9),则抛物线C 的方程为( )
A.x2=6y
B.x2=12y
C.x2=18y
D.x2=36y
答案 B
解析 由题可知,抛物线开口向上,设方程为x2=2py(p>0),
则抛物线的焦点为(0,p
2),则准线为y=-p
2 ,
所以
p
2 +(-9)
2
=-p
2 ,解得p=6,
所以抛物线C 的方程为x2=12y.
(2)“米”是象形字,数学探究课上,某同学用抛物线C1:y2=-2px(p>0),C2:y2=2px(p>0)构造了一
个类似“米”字形的图案,如图所示,若抛物线C1,C2的焦点分别为F1,F2,点P 在抛物线C1上,过
点P 作x 轴的平行线交抛物线C2于点Q,若|PF1|=2|PQ|=8,则p 等于( )
A.4
B.6
C.8
D.12
答案 D
解析 方法一 如图,过点P 作PM⊥F1F2于点M,
∵|PF1|=2|PQ|=8,
∴|OM|=2,则xP=-2,
又点P 在抛物线C1:y2=-2px(p>0)上,
∴y P
2=4p,
则|PM|=2√p,
在Rt△PMF1中,|MF1|=p
2 -2,
∵|PM|2+|M F1|
2=|P F1|
2,
∴(2√p)
2+(
p
2 -2)
2
=82,
∴p=12(p=-20 舍去).
方法二 设P(x0,y0),则x0<0,
∵|PF1|=2|PQ|=8,
∴-x0+p
2 =2(-2x0)=8,
∴x0=-2,p=12.
题型三 抛物线的几何性质
例3 (1)(多选)对于抛物线1
8x2=y,下列描述正确的是( )
A.开口向上,焦点为(0,2)
B.开口向上,焦点为(0,1
16)
C.焦点到准线的距离为4
D.准线方程为y=-4
答案 AC
解析 由抛物线1
8x2=y,即x2=8y,可知抛物线开口向上,焦点坐标为(0,2),焦点到准线的距离为4,准
线方程为y=-2.
(2)(多选)已知点A(x1,y1),B(x2,y2)是抛物线y2=8x 过焦点的弦的两个端点,焦点为F,则( )
A.焦点F 的坐标为(4,0)
B.|AB|=x1+x2+4
C.y1y2=-8
D.
1
| FA | +
1
| FB| =1
2
答案 BD
解析 由抛物线y2=8x,可得焦点为F(2,0),故A 错误;
由抛物线的性质可得|AB|=|AF|+|BF|=x1+2+x2+2=x1+x2+4,故B 正确;
方法一 设直线AB 的方程为x=my+2,与抛物线的方程联立,可得y2-8my-16=0,Δ>0,
则y1+y2=8m,y1y2=-16,
1
| FA | +
1
| FB| =
1
x1+2 +
1
x2+2
=
1
y1
2
8 +2
+
1
y2
2
8 +2
=
8
y1
2+16
+
8
y2
2+16
=
8 y1
2+8×16+8 y2
2+8×16
y1
2 y2
2+16 y1
2+16 y2
2+16
2
=
8( y1+y2)
2-16 y1 y2+16
2
( y1 y2)
2+16( y1+y2)
2-32 y1 y2+16
2
=
8×(8m)
2+16
2+16
2
16
2+16×(8m)
2+32×16+16
2
=1
2,故C 错误,D 正确.
方法二 因为p=4,所以y1y2=-p2=-16,
1
| FA | +
1
| FB| =2
p =1
2,故C 错误,D 正确.
思维升华 应用抛物线的几何性质解题时,常结合图形思考,通过图形可以直观地看出抛物线的顶点、对
称轴、开口方向等几何特征,体现了数形结合思想解题的直观性.
跟踪训练3 (1)(2024·重庆模拟)A,B 是抛物线y2=2px(p>0)上的不同两点,点F 是抛物线的焦点,且
△OAB(O 为坐标原点)的重心恰为F,若|AF|=5,则p 等于( )
A.1
B.2
C.3
D.4
答案 D
解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),F(
p
2 ,0),
因为△OAB 的重心恰为F,则{
x1+x2+0
3
=p
2 ,
y1+y2+0
3
=0,
解得{
x1+x2=3 p
2 ,
y1=- y2,
由y1=-y2可知A,B 关于x 轴对称,即x1=x2,
则x1+x2=2x1=3 p
2 ,即x1=3 p
4 ,
又因为|AF|=x1+p
2 =5 p
4 =5,解得p=4.
(2)(多选)已知抛物线y2=2px(p>0)经过点M(1,2),其焦点为F,过点F 的直线l 与抛物线交于两个不同
的点A(x1,y1),B(x2,y2),O 为坐标原点,设直线OA,OB 的斜率分别为k1,k2,则( )
A.p=2
B.|AB|≥4
C.⃗OA·⃗OB=-4
D.k1k2=-4
答案 ABD
解析 因为抛物线y2=2px(p>0)经过点M(1,2),所以22=2p,解得p=2,故A 正确;
所以抛物线方程为y2=4x,则焦点为F(1,0),
设直线l:x=my+1,联立{
y
2=4 x ,
x=my +1,
消去x 整理得y2-4my-4=0,
则Δ=16m2+16>0,
所以y1+y2=4m,y1y2=-4,
则x1+x2=m(y1+y2)+2=4m2+2,
x1x2=(my1+1)(my2+1)
=m2y1y2+m(y1+y2)+1=1,
所以|AB|=x1+x2+2=4m2+4≥4,故B 正确;
因为⃗OA=(x1,y1),⃗OB=(x2,y2),
所以⃗OA·⃗OB=x1x2+y1y2=-3,故C 错误;
由题意知,x1≠0 且x2≠0,所以k1k2=y1
x1
· y2
x2
=-4,故D 正确.
课时精练
[分值:100 分]
一、单项选择题(每小题5 分,共30 分)
1.顶点在原点,对称轴是y 轴,并且顶点与焦点的距离为3 的抛物线的标准方程为( )
A.x2=±3y
B.y2=±6x
C.x2=±12y
D.y2=±12x
答案 C
解析 设抛物线的标准方程为x2=2py(p>0)或x2=-2py(p>0),
依题意知p
2 =3,∴p=6.
∴抛物线的标准方程为x2=±12y.
2.已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,P(x0,8)是C 上一点,且P 到F 的距离与P 到C 的对称轴的距
离之差为2,则p 等于( )
A.1
2
B.1
C.2 或4
D.4 或36
答案 D
解析 因为P(x0,8)是C 上一点,
所以x0
2=16p,所以|x0|=4√p,
由抛物线的定义可得P 到F 的距离为8+p
2 ,
点P 到C 的对称轴的距离为|x0|,
则8+p
2 -4√p=2,解得p=4 或p=36.
3.已知抛物线C:y2=8x 的焦点为F,准线为l,P 是l 上一点,Q 是直线PF 与C 的一个交点,若⃗FP=4⃗
FQ,则|QF|等于( )
A.7
2
B.5
2
C.3
D.2
答案 C
解析 过点Q 作QQ'⊥l 于点Q',如图.
∵⃗FP=4⃗FQ,
∴|PQ|∶|PF|=3∶4,
又焦点F 到准线l 的距离为4,
∴|QF|=|QQ'|=3
4 ×4=3.
4.在平面直角坐标系Oxy 中,抛物线C:y2=8x,P 为x 轴正半轴上一点,线段OP 的垂直平分线l 交C 于
A,B 两点,若∠OAP=60°,则四边形OAPB 的周长为( )
A.64
B.64√3
C.64√3
3
D.64
3
答案 D
解析 根据抛物线的对称性以及AB 为线段OP 的垂直平分线,
可得四边形OAPB 为菱形,
又∠OAP=60°,可得∠AOP=60°,
故可设A(a,√3a)(a>0),
代入抛物线方程可得(√3a)
2=8a,解得a=8
3,
故|OA|=2a=16
3 ,
故四边形OAPB 的周长为4×16
3 =64
3 .
5.已知过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F 的直线l 垂直于x 轴,且与抛物线C 交于P,Q 两点,点E 在x 轴
上,且|EF|=2.若kOP·kEQ=-2(O 为坐标原点),则C 的准线方程为( )
A.x=-1
B.x=-1
2
C.x=-2
D.x=-3
2
答案 A
解析 由抛物线的方程y2=2px(p>0),
得F(
p
2 ,0),
由抛物线的对称性,
不妨设P(
p
2 ,p),Q(
p
2 ,- p),
当点E 的坐标为(
p
2 +2,0)时,
kOP=
p-0
p
2 -0=2,kEQ=
- p-0
p
2 - p
2 -2
=p
2 ,
因为kOP·kEQ=-2,
所以2× p
2 =-2,
则p=-2(不符合题意,舍去);
当点E 的坐标为(
p
2 -2,0)时,
kEQ=
0-(- p)
p
2 -2- p
2
=-p
2 ,
因为kOP·kEQ=-2,所以2×(- p
2)=-2,
则p=2,所以抛物线C 的准线方程为x=-1.
6.已知x 轴上一定点A(a,0)(a>0),和抛物线y2=2px(p>0)上的一动点M,若|AM|≥a 恒成立,则实数a 的取
值范围为( )
A.(0,p
2]
B.(0,p]
C.(0,3 p
2 ]
D.(0,2p]
答案 B
解析 设M(x0,y0)(x0≥0),则y0
2=2px0,
所以|AM|=√( x0-a)
2+y0
2
=√( x0-a)
2+2 p x0
=√x0
2-(2a-2 p)x0+a
2,
因为|AM|≥a 恒成立,
所以x0
2-(2a-2p)x0+a2≥a2恒成立,
所以x0
2-(2a-2p)x0≥0 恒成立,
当x0=0 时,显然恒成立,
当x0>0 时,x0≥2a-2p 恒成立,
所以2a-2p≤0,则a≤p,
又a>0,所以0<a≤p,
即实数a 的取值范围为(0,p].
二、多项选择题(每小题6 分,共12 分)
7.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,点P(5,y0)在抛物线上,且|PF|=6,过点P 作PQ⊥x 轴于点Q,则
( )
A.p=2
B.抛物线的准线为直线y=-1
C.y0=2√5
D.△FPQ 的面积为4√5
答案 AD
解析 抛物线y2=2px(p>0)的准线为直线x=-p
2 ,
过点P 向准线作垂线,垂足为M,由抛物线的定义可知|PF|=|PM|=5+p
2 =6,解得p=2,则抛物线的方
程为y2=4x,准线为直线x=-1,故A 正确,B 错误;
将x=5 代入抛物线方程,解得y0=±2√5,故C 错误;
焦点F(1,0),点P(5,±2√5),即|PQ|=2√5,所以S△FPQ=1
2×2√5×(5-1)=4√5,故D 正确.
8.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,AB 是经过抛物线焦点F 的弦,M 是线段AB 的中点,经过点A,
B,M 作抛物线的准线l 的垂线AC,BD,MN,垂足分别是C,D,N,其中MN 交抛物线于点Q,连接
QF,NF,NB,NA,则下列说法正确的是( )
A.|MN|=1
2|AB|
B.FN⊥AB
C.Q 是线段MN 的一个三等分点
D.∠QFM=∠QMF
答案 ABD
解析 如图,由抛物线的定义,
得|AC|=|AF|,|BD|=|BF|,
又|MN|=| AC |+|BD|
2
,
则|MN|=| AF |+|BF |
2
=1
2|AB|,A 正确;
由|MN|=1
2|AB|,|AM|=|MB|,
得|MN|=|AM|,所以∠MAN=∠MNA.
而∠MNA=∠CAN,所以∠MAN=∠CAN,
所以△ANC≌△ANF,
可知∠ACN=∠AFN=90°,
所以FN⊥AB,B 正确;
在Rt△MNF 中,|QN|=|QF|,可知∠QNF=∠QFN,所以∠QFM=∠QMF,D 正确;
由∠QFM=∠QMF,可知|QF|=|QM|,所以|QN|=|QM|,即Q 是MN 的中点,C 不正确.
三、填空题(每小题5 分,共10 分)
9.抛物线x2=1
ay 的准线方程是y=2,则实数a 的值为 .
答案 -1
8
解析 由题意-1
4 a=2,解得a=-1
8.
10.已知点M(20,40)不在抛物线C:y2=2px(p>0)上,抛物线C 的焦点为F.若对于抛物线上的一点P,|PM|
+|PF|的最小值为41,则p 的值等于 .
答案 42 或22
解析 当点M(20,40)位于抛物线内时,如图①,过点P 作抛物线准线的垂线,垂足为D,
则|PF|=|PD|,
|PM|+|PF|=|PM|+|PD|.
当点M,P,D 三点共线时,|PM|+|PF|的值最小.
由最小值为41,得20+p
2 =41,解得p=42;
当点M(20,40)位于抛物线外时,如图②,当M,P,F 三点共线时,|PM|+|PF|的值最小为|MF|.
由最小值为41,得√40
2+(20- p
2)
2
=41,
解得p=22 或p=58.
当p=58 时,y2=116x,点M(20,40)在抛物线内,故舍去.
综上,p=42 或p=22.
① ②
四、解答题(共28 分)
11.(13 分)已知动点M 与点F(2,0)的距离与其到直线x=-2 的距离相等.
(1)求动点M 的轨迹方程;(5 分)
(2)求点M 与点A(6,0)的距离的最小值,并指出此时M 的坐标.(8 分)
解 (1)由题意知动点M 到F(2,0)的距离与它到直线x=-2 的距离相等,所以动点M 的轨迹为以F(2,0)
为焦点,以直线x=-2 为准线的抛物线,
因此动点M 的轨迹方程为y2=8x.
(2)设M(
m
2
8 ,m),
由两点间的距离公式得
|MA|=√(
m
2
8 -6)
2
+m
2=√
m
4
64 - m
2
2 +36
=√
1
64 (m
2-16)
2+32,
当m2=16,即m=±4 时,|MA|min=4√2,
即当M 的坐标为(2,4)或(2,-4)时,点M 与点A 的距离最小,最小值为4√2.
12.(15 分)已知动圆过定点(4,0),且在y 轴上截得的弦长为8.
(1)求动圆圆心C 的轨迹方程;(6 分)
(2)已知P 为轨迹C 上的一动点,求点P 到直线y=x+4 和y 轴的距离之和的最小值.(9 分)
解 (1)设圆心C 的坐标为(x,y),
则半径r=√( x - 4)
2+y
2,
又动圆在y 轴上截得的弦长为8,
所以42+x2=(x-4)2+y2,化简得y2=8x,
即动圆圆心C 的轨迹方程为y2=8x.
(2)如图,设轨迹C 的焦点为F(2,0),点P 到直线y=x+4 的距离为|PP1|,到y 轴的距离为|PP2|,点F 到直
线y=x+4 的距离为|FF1|,
由抛物线的定义,可知|PP2|=|PF|-2,
所以|PP1|+|PP2|=|PP1|+|PF|-2,
由图可知|PP1|+|PF|的最小值为点F 到直线y=x+4 的距离,
所以(|PP1|+|PF|)min=|FF1|=
6
√1+1=3√2,
所以|PP1|+|PP2|的最小值为3√2-2.
即点P 到直线y=x+4 和y 轴的距离之和的最小值为3√2-2.
每小题5 分,共20 分
13.已知抛物线y2=2px(p>0)上不同的三点A,B,C 的横坐标成等差数列,P 为抛物线的焦点,则( )
A.A,B,C 的纵坐标成等差数列
B.A,B,C 到x 轴的距离成等差数列
C.A,B,C 到原点的距离成等差数列
D.A,B,C 到点P 的距离成等差数列
答案 D
解析 设点A,B,C 的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),P(
p
2 ,0),准线方程为x=-p
2 ,
因为抛物线y2=2px(p>0)上不同的三点A,B,C 的横坐标成等差数列,所以有2x2=x1+x3,于是有
2[x2-(- p
2)]=[x1-(- p
2)]+[x3-(- p
2)],
根据抛物线定义可得2|BP|=|AP|+|CP|,显然选项D 正确;
当三点A,B,C 的坐标分别为(0,0),(2,2√p),(4,2√2 p)时,因为p>0,所以2×2√p=0+2√2 p不成
立,因此选项A 不正确;
因为A,B,C 到x 轴的距离分别为0,2√p,2√2 p,p>0,所以2×2√p=0+2√2 p不成立,因此选项B
不正确;
因为|AO|=0,|BO|=√4+4 p,|CO|=√16+8 p,p>0,所以2×√4+4 p=0+√16+8 p不成立,因此
选项C 不正确.
14.一个工业凹槽的截面是一条抛物线的一部分,它的方程是x2=2y,y∈[0,10],在凹槽内放入一个清洁
钢球(规则的球体),要求清洁钢球能擦净凹槽的最底部,则清洁钢球的最大半径为( )
A.1
2
B.1
C.2
D.5
2
答案 B
解析 作截面,如图所示,设清洁钢球截面圆的圆心为(0,y0)(y0>0),若清洁钢球能触及凹槽的最底部,则
清洁钢球的半径r=y0,
又抛物线x2=2y,y∈[0,10]上的点(x,y)到圆心距离的平方为
d2=x2+( y - y0)
2=2y+( y - y0)
2
=y2+2(1-y0)y+y0
2,y∈[0,10],
若d2的最小值在y=0 时取到,则清洁钢球触及凹槽的最底部,
故二次函数f(y)=y2+2(1-y0)y+y0
2图象的对称轴方程应满足-1+y0≤0,
所以y0≤1,所以0<r≤1,
从而清洁钢球的半径r 的取值范围为(0,1],
所以清洁钢球的最大半径为1.
15.设抛物线C:x2=2y 的焦点为F,过抛物线C 上的点P 作C 的切线交x 轴于点M,若∠FPM=30°,则|
FP|等于 ( )
A.2
3
B.2
C.√2
D.√3
答案 B
解析 由已知得F(0,1
2),
设P(x0,y0),x0≠0,y0≠0,则x0
2=2y0,
由x2=2y,即y=1
2x2,则y'=x,
所以过点P 的抛物线C 的切线的斜率为x0,
则切线方程为y-y0=x0(x-x0),
当y=0 时,x=x0
2- y0
x0
=y0
x0
,
即M 点的坐标为(
y0
x0
,0),
则|PM|=√(x0- y0
x0)
2
+( y0-0)
2=√
y0
2 +y0
2,
|FM|=√(
y0
x0
-0)
2
+(0- 1
2)
2
=√
y0
2 +1
4 ,
|FP|=y0+1
2,
又∠FPM=30°,
则在△FPM 中,由余弦定理得,
|FM|2=|FP|2+|PM|2-2|FP||PM|cos∠FPM,
则y0
2 +1
4 =( y0+1
2)
2
+y0
2 +y0
2-2( y0+1
2)
×√
y0
2 +y0
2×√3
2 ,
整理得2y0
2+y0-√3( y0+1
2)×√
y0
2 +y0
2=0,
解得y0=3
2,
所以|FP|=3
2 +1
2=2.
16.已知抛物线y=1
4 x2和y=-1
16x2+5 所围成的封闭曲线E 如图所示,点M,N 在曲线E 上,定点A(0,
a),则下列说法中不正确的是 ( )
A.任意a∈(0,5),都存在点M,N,使得|AM|=|AN|
B.任意a∈(0,5),都存在点M,N,满足这对点关于点A 对称
C.存在a∈(0,5),当点M,N 运动时,使得|AM|+|AN|≤10
D.任意a∈(0,5),恰有三对不同的点M,N,满足每对点M,N 关于点A 对称
答案 D
解析 抛物线y=1
4 x2和y=-1
16x2+5 的对称轴都为y 轴,因此封闭曲线E 关于y 轴对称,
对于A,任意a∈(0,5),在曲线E 上取关于y 轴对称的两点M,N,而点A(0,a)在y 轴上,有|AM|=|
AN|,A 正确;
对于B,对任意a∈(0,5),过点A 且垂直于y 轴的直线与曲线E 的交点M,N 关于点A 对称,B 正确;
对于C,联立y=1
4 x2与y=-1
16x2+5,
解得{
x=- 4 ,
y =4 或{
x=4 ,
y =4 ,
取a=1,即A(0,1),抛物线y=1
4 x2,
即x2=4y,焦点为(0,1),准线方程为y=-1,
当点M(t,s)在y=1
4 x2(0≤y≤4)上运动时,0≤s≤4,|AM|=s+1∈[1,5].
抛物线y=-1
16x2+5 的图象可由抛物线y=-1
16x2的图象向上平移5 个单位长度而得到,
抛物线y=-1
16x2,
即x2=-16y,焦点为(0,-4),准线方程为y=4,
则抛物线y=-1
16x2+5 的焦点为(0,1),准线方程为y=9,
当点M(t,s)在y=-1
16x2+5(4≤y≤5)上运动时,4≤s≤5,|AM|=9-s∈[4,5],
因此当点M,N 运动时,1≤|AM|≤5,1≤|AN|≤5,恒有|AM|+|AN|≤10,C 正确;
对于D,取a=1,即A(0,1),直线y=1 与抛物线y=1
4 x2的两个交点关于点A 对称,
在此抛物线上关于点A 对称的两点就只有一对,在抛物线y=-1
16x2+5 上不存在两点关于点A 对称,
另外关于点A 对称的两点分别在y=1
4 x2和y=-1
16x2+5 上时,不妨令M(u,1
4 u
2),
此点关于点A 对称的点N(-u,2- 1
4 u
2)必在y=-1
16x2+5 上,而方程2-1
4 u2=-1
16u2+5,
即3
16u2=-3 无解,则此时不存在关于点A 对称的两点分别在两条抛物线上,D 错误.