(浙江专用)2020版高考数学新增分大一轮复习第九章平面解析几何9.7抛物线讲义(含解析).docx
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1、19.7 抛物线最新考纲 考情考向分析1.掌握抛物线的定义、标准方程、几何图形及简单几何性质.2.会解决直线与抛物线的位置关系的问题.抛物线的方程、几何性质或与抛物线相关的综合问题是命题的热点.题型既有小巧灵活的选择、填空题,又有综合性较强的解答题.1.抛物线的概念平面内与一个定点 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.2.抛物线的标准方程与几何性质y22 px (p0) y22 px(p0) x22 py(p0) x22 py(p0)标准方程p 的几何意义:焦点 F 到准线 l 的距离图形顶点坐标 O(0,
2、0)对称轴 x 轴 y 轴焦点坐标 F(p2, 0) F( p2, 0) F(0, p2) F(0, p2)离心率 e1准线方程 x p2 x p2 y p2 y p2范围 x0, yR x0, yR y0, xR y0, xR开口方向 向右 向左 向上 向下概念方法微思考1.若抛物线定义中定点 F 在定直线 l 上时,动点的轨迹是什么图形?2提示 过点 F 且与 l 垂直的直线.2.直线与抛物线只有一个交点是直线与抛物线相切的什么条件?提示 直线与抛物线的对称轴平行时,只有一个交点,但不是相切,所以直线与抛物线只有一个交点是直线与抛物线相切的必要不充分条件.题组一 思考辨析1.判断下列结论是
3、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一定是抛物线.( )(2)方程 y ax2(a0)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(a4, 0)方程是 x .( )a4(3)抛物线既是中心对称图形,又是轴对称图形.( )(4)AB 为抛物线 y22 px(p0)的过焦点 F 的弦,若 A(x1, y1), B(x2, y2),则(p2, 0)x1x2 , y1y2 p2,弦长| AB| x1 x2 p.( )p24(5)过抛物线的焦点与抛物线对称轴垂直的直线被抛物线截得的线段叫做抛物线的通径,那么抛物线 x22 ay
4、(a0)的通径长为 2a.( )题组二 教材改编2.P69 例 4过抛物线 y24 x 的焦点的直线 l 交抛物线于 P(x1, y1), Q(x2, y2)两点,如果x1 x26,则| PQ|等于( )A.9B.8C.7D.6答案 B解析 抛物线 y24 x 的焦点为 F(1,0),准线方程为 x1.根据题意可得,|PQ| PF| QF| x11 x21 x1 x228.3.P73A 组 T3若抛物线 y24 x 的准线为 l, P 是抛物线上任意一点,则 P 到准线 l 的距离与 P 到直线 3x4 y70 的距离之和的最小值是( )A.2B. C. D.3135 145答案 A解析 由抛
5、物线定义可知点 P 到准线 l 的距离等于点 P 到焦点 F 的距离,由抛物线 y24 x及直线方程 3x4 y70 可得直线与抛物线相离.点 P 到准线 l 的距离与点 P 到直线3x4 y70 的距离之和的最小值为点 F(1,0)到直线 3x4 y70 的距离,即32.故选 A.|3 7|32 424.P72T1已知抛物线的顶点是原点,对称轴为坐标轴,并且经过点 P(2,4),则该抛物线的标准方程为_.答案 y28 x 或 x2 y解析 设抛物线方程为 y2 mx(m0)或 x2 my(m0).将 P(2,4)代入,分别得方程为 y28 x 或 x2 y.题组三 易错自纠5.设抛物线 y2
6、8 x 上一点 P 到 y 轴的距离是 4,则点 P 到该抛物线焦点的距离是( )A.4B.6C.8D.12答案 B解析 如图所示,抛物线的准线 l 的方程为 x2, F 是抛物线的焦点,过点 P 作 PA y 轴,垂足是 A,延长PA 交直线 l 于点 B,则| AB|2.由于点 P 到 y 轴的距离为 4,则点 P 到准线 l 的距离|PB|426,所以点 P 到焦点的距离| PF| PB|6.故选 B.6.已知抛物线 C 与双曲线 x2 y21 有相同的焦点,且顶点在原点,则抛物线 C 的方程是( )A.y22 x B.y22 x2C.y24 x D.y24 x2答案 D解析 由已知可知
7、双曲线的焦点为( ,0),( ,0).2 2设抛物线方程为 y22 px(p0),则 ,p2 2所以 p2 ,所以抛物线方程为 y24 x.故选 D.2 27.设抛物线 y28 x 的准线与 x 轴交于点 Q,若过点 Q 的直线 l 与抛物线有公共点,则直线l 的斜率的取值范围是_.答案 1,1解析 Q(2,0),当直线 l 的斜率不存在时,不满足题意,故设直线 l 的方程为y k(x2),代入抛物线方程,消去 y 整理得 k2x2(4 k28) x4 k20,当 k0 时,符合题意,当 k0 时,由 (4 k28) 24 k24k264(1 k2)0,解得1 k1 且 k0,4综上, k 的
8、取值范围是1,1.题型一 抛物线的定义和标准方程命题点 1 定义及应用例 1 设 P 是抛物线 y24 x 上的一个动点,若 B(3,2),则| PB| PF|的最小值为_.答案 4解析 如图,过点 B 作 BQ 垂直准线于点 Q,交抛物线于点 P1,则| P1Q| P1F|.则有| PB| PF| P1B| P1Q| BQ|4,即| PB| PF|的最小值为 4.引申探究1.若将本例中的 B 点坐标改为(3,4),试求| PB| PF|的最小值.解 由题意可知点 B(3,4)在抛物线的外部.| PB| PF|的最小值即为 B, F 两点间的距离, F(1,0),| PB| PF| BF| 2
9、 ,42 22 5即| PB| PF|的最小值为 2 .52.若将本例中的条件改为:已知抛物线方程为 y24 x,直线 l 的方程为 x y50,在抛物线上有一动点 P 到 y 轴的距离为 d1,到直线 l 的距离为 d2,求 d1 d2的最小值.解 由题意知,抛物线的焦点为 F(1,0).点 P 到 y 轴的距离 d1| PF|1,所以 d1 d2 d2| PF|1.易知 d2| PF|的最小值为点 F 到直线 l 的距离,故 d2| PF|的最小值为 3 ,|1 5|12 12 2所以 d1 d2的最小值为 3 1.25命题点 2 求标准方程例 2 设抛物线 C: y22 px(p0)的焦
10、点为 F,点 M 在 C 上,| MF|5,若以 MF 为直径的圆过点(0,2),则 C 的标准方程为( )A.y24 x 或 y28 x B.y22 x 或 y28 xC.y24 x 或 y216 x D.y22 x 或 y216 x答案 C解析 由题意知, F ,抛物线的准线方程为 x ,则由抛物线的定义知,(p2, 0) p2xM5 ,设以 MF 为直径的圆的圆心为 ,所以圆的方程为 2 2 ,p2 (52, yM2) (x 52) (y yM2) 254又因为圆过点(0,2),所以 yM4,又因为点 M 在 C 上,所以 162 p ,解得 p2 或(5p2)p8,所以抛物线 C 的标
11、准方程为 y24 x 或 y216 x,故选 C.思维升华 (1)与抛物线有关的最值问题,一般情况下都与抛物线的定义有关.“看到准线想焦点,看到焦点想准线” ,这是解决与过抛物线焦点的弦有关问题的重要途径.(2)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,只需一个条件就可以确定抛物线的标准方程.跟踪训练 1(1)设 P 是抛物线 y24 x 上的一个动点,则点 P 到点 A(1,1)的距离与点 P 到直线 x1 的距离之和的最小值为_.答案 5解析 如图,易知抛物线的焦点为 F(1,0),准线是 x1,由抛物线的定义知,点 P 到直线
12、x1 的距离等于点 P 到 F 的距离.于是,问题转化为在抛物线上求一点 P,使点 P 到点 A(1,1)的距离与点 P 到 F(1,0)的距离之和最小,显然,连接 AF 与抛物线相交的点即为满足题意的点,此时最小值为 .1 12 0 12 5(2)如图所示,过抛物线 y22 px(p0)的焦点 F 的直线交抛物线于点 A, B,交其准线 l 于点C,若| BC|2| BF|,且| AF|3,则此抛物线的标准方程为( )6A.y2 x B.y29 x32C.y2 x D.y23 x92答案 D解析 分别过点 A, B 作 AA1 l, BB1 l,且垂足分别为 A1, B1,由已知条件| BC
13、|2| BF|,得| BC|2| BB1|,所以 BCB130.又| AA1| AF|3,所以| AC|2| AA1|6,所以| CF| AC| AF|633,所以 F 为线段 AC 的中点.故点 F 到准线的距离为 p |AA1| ,12 32故抛物线的标准方程为 y23 x.题型二 抛物线的几何性质例 3 (1)已知抛物线 C: y22 px(p0),过焦点 F 且斜率为 的直线与 C 相交于 P, Q 两点,3且 P, Q 两点在准线上的射影分别为 M, N 两点,则 S MFN等于( )A. p2 B. p283 233C. p2 D. p2433 833答案 B解析 不妨设 P 在第
14、一象限,过 Q 作 QR PM,垂足为 R,7设准线与 x 轴的交点为 E,直线 PQ 的斜率为 ,直线 PQ 的倾斜角为 60.由抛物线焦3点弦的性质可得| PQ| PF| QF| p.p1 cos60 p1 cos60 2psin26083在 Rt PRQ 中,sin RPQ ,|QR|PQ| QR| PQ|sin RPQ p p,由题意可知| MN| QR| p, S83 32 433 433MNF |MN|FE| pp p2.故选 B.12 12 433 233(2)过点 P(2,0)的直线与抛物线 C: y24 x 相交于 A, B 两点,且| PA| |AB|,则点 A12到抛物线
15、 C 的焦点的距离为( )A. B. C. D.253 75 97答案 A解析 设 A(x1, y1), B(x2, y2),分别过点 A, B 作直线 x2 的垂线,垂足分别为点D, E.| PA| |AB|,12Error! 又Error!得 x1 ,23则点 A 到抛物线 C 的焦点的距离为 1 .23 53思维升华在解决与抛物线的性质有关的问题时,要注意利用几何图形的形象、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.跟踪训练 2(1)已知直线 l 过抛物线 C 的焦点,且与 C 的对称轴垂直, l 与 C 交于 A, B 两点,|AB|12, P 为 C 的准线上一点,
16、则 ABP 的面积为( )A.18B.24C.36D.48答案 C解析 以抛物线的顶点为原点,水平方向为 x 轴,竖直方向为 y 轴,建立平面直角坐标系,设抛物线方程为 y22 px(p0),则焦点坐标为 ,将 x 代入 y22 px,可得(p2, 0) p2y2 p2,| AB|12,即 2p12,所以 p6.因为点 P 在准线上,所以点 P 到 AB 的距离为8p6,所以 PAB 的面积为 61236.12(2)(2015浙江)如图,设抛物线 y24 x 的焦点为 F,不经过焦点的直线上有三个不同的点A, B, C,其中点 A, B 在抛物线上,点 C 在 y 轴上,则 BCF 与 ACF
17、 的面积之比是( )A. B.|BF| 1|AF| 1 |BF|2 1|AF|2 1C. D.|BF| 1|AF| 1 |BF|2 1|AF|2 1答案 A解析 由图形可知, BCF 与 ACF 有公共的顶点 F,且 A, B, C 三点共线,则 BCF 与 ACF 的面积之比就等于 .由抛物线方程知焦点 F(1,0),作准线 l,则 l 的|BC|AC|方程为 x1.点 A, B 在抛物线上,过 A, B 分别作 AK, BH 与准线垂直,垂足分别为点 K, H,且与 y 轴分别交于点 N, M.由抛物线定义,得| BM| BF|1,| AN| AF|1.在 CAN 中, BM AN, .|
18、BC|AC| |BM|AN| |BF| 1|AF| 1题型三 直线与抛物线例 4 设抛物线的顶点在坐标原点,焦点 F 在 y 轴正半轴上,过点 F 的直线交抛物线于A, B 两点,线段 AB 的长是 8, AB 的中点到 x 轴的距离是 3.(1)求抛物线的标准方程;(2)设直线 m 在 y 轴上的截距为 6,且与抛物线交于 P, Q 两点.连接 QF 并延长交抛物线的准线于点 R,当直线 PR 恰与抛物线相切时,求直线 m 的方程.解 (1)设抛物线的方程是 x22 py(p0), A(x1, y1), B(x2, y2),由抛物线定义可知 y1 y2 p8,又 AB 的中点到 x 轴的距离
19、为 3,9 y1 y26, p2,抛物线的标准方程是 x24 y.(2)由题意知,直线 m 的斜率存在,设直线 m: y kx6( k0), P(x3, y3), Q(x4, y4),由Error! 消去 y 得 x24 kx240,Error! (*)易知抛物线在点 P 处的切线方程为 y (x x3),(x3,x234) x234 x32令 y1,得 x , R ,x23 42x3 (x23 42x3, 1)又 Q, F, R 三点共线, kQF kFR,又 F(0,1), ,x244 1x4 1 1x23 42x3即( x 4)( x 4)16 x3x40,23 24整理得( x3x4)
20、24( x3 x4)22 x3x41616 x3x40,将(*)式代入上式得 k2 , k ,14 12直线 m 的方程为 y x6.12思维升华 (1)直线与抛物线的位置关系和直线与椭圆、双曲线的位置关系类似,一般要用到根与系数的关系.(2)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(设焦点在 x 轴的正半轴上),可直接使用公式| AB| x1 x2 p,若不过焦点,则必须用一般弦长公式.(3)涉及抛物线的弦长、中点、距离等相关问题时,一般利用根与系数的关系采用“设而不求” 、 “整体代入”等解法.提醒:涉及弦的中点、斜率时一般用“点差法”求解.(4)设 AB
21、 是过抛物线 y22 px(p0)焦点 F 的弦,若 A(x1, y1), B(x2, y2),则 x1x2 , y1y2 p2.p24弦长| AB| x1 x2 p ( 为弦 AB 的倾斜角).2psin2以弦 AB 为直径的圆与准线相切.10通径:过焦点垂直于对称轴的弦,长等于 2p,通径是过焦点最短的弦.跟踪训练 3 已知抛物线 C: x22 py(p0)和定点 M(0,1),设过点 M 的动直线交抛物线 C 于A, B 两点,抛物线 C 在 A, B 处的切线交点为 N.(1)若 N 在以 AB 为直径的圆上,求 p 的值;(2)若 ABN 面积的最小值为 4,求抛物线 C 的方程.解
22、 (1)可设 AB: y kx1, A(x1, y1), B(x2, y2),将 AB 的方程代入抛物线 C,得x22 pkx2 p0, 4 p2k28 p0,显然方程有两不等实根,则 x1 x22 pk, x1x22 p.由 x22 py 得 y ,xp则 A, B 处的切线斜率乘积为 1,x1x2p2 2p则有 p2.(2)设切线 AN 为 y x b,x1p又切点 A 在抛物线 y 上,x22p y1 , b ,x212p x212p x21p x212p yAN x .x1p x212p同理 yBN x .x2p x22p又 N 在 yAN和 yBN上,Error! 解得 N .(x1
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