高考数学考点归纳之 抛物线

申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

文档介绍

高考数学考点归纳之 抛物线

高考数学考点归纳之 抛物线 一、基础知识 1.抛物线的定义 平面内与一个定点 F和一条定直线 l(点 F不在直线 l上) 的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点 F叫做抛物 线的焦点,定直线 l叫做抛物线的准线. 2.抛物线的标准方程和几何性质 标准 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0) 方程 图形 p的几何意义:焦点 F到准线 l的距离 顶点 O(0,0) 对称轴 x轴 y轴 焦点 F p 2 ,0 F - p 2 ,0 F 0,p 2 F 0,- p 2 离心率 e=1 准线方程 x=- p 2 x=p 2 y=- p 2 y=p 2 范围 x≥0,y∈R x≤0,y∈R y≥0,x∈R y≤0,x∈R 开口方向 向右 向左 向上 向下 焦半径(其中 P(x0,y0)) |PF|=x0+ p 2 |PF|=-x0+ p 2 |PF|=y0+ p 2 |PF|=-y0+ p 2 二、常用结论 与抛物线焦点弦有关的几个常用结论 设 AB是过抛物线 y2=2px(p>0)焦点 F的弦,若 A(x1,y1),B(x2,y2),α为弦 AB的倾 斜角.则 (1)x1x2= p2 4 ,y1y2=-p2. (2)|AF|= p 1-cos α ,|BF|= p 1+cos α . (3)弦长|AB|=x1+x2+p= 2p sin2α . (4) 1 |AF| + 1 |BF| = 2 p . (5)以弦 AB为直径的圆与准线相切. 考点一 抛物线的定义及应用 [典例] (1)若抛物线 y2=4x上一点 P到其焦点 F的距离为 2,O为坐标原点,则△OFP 的面积为( ) A.1 2 B.1 C.3 2 D.2 (2)设 P是抛物线 y2=4x上的一个动点,若 B(3,2),则|PB|+|PF|的最小值为________. [解析] (1)设 P(xP,yP),由题可得抛物线焦点为 F(1,0),准线方程为 x=-1. 又点 P到焦点 F的距离为 2, ∴由定义知点 P到准线的距离为 2. ∴xP+1=2,∴xP=1. 代入抛物线方程得|yP|=2, ∴△OFP的面积为 S=1 2 ·|OF|·|yP|=1 2 ×1×2=1. (2)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. [答案] (1)B (2)4 [变透练清] 1.若抛物线 y2=2px(p>0)上的点 A(x0, 2)到其焦点的距离是 A到 y轴距离的 3 倍, 则 p等于( ) A.1 2 B.1 C.3 2 D.2 解析:选 D 由抛物线 y2=2px知其准线方程为 x=- p 2 .又点 A到准线的距离等于点 A 到焦点的距离,∴3x0=x0+p 2 ,∴x0=p 4 ,∴A p 4 , 2 .∵点 A在抛物线 y2=2px上,∴ p2 2 =2. ∵p>0,∴p=2.故选 D. 2.变条件若将本例(2)中的 B点坐标改为(3,4),则|PB|+|PF|的最小值为________. 解析:由题意可知点(3,4)在抛物线的外部. 因为|PB|+|PF|的最小值即为 B,F两点间的距离, 所以|PB|+|PF|≥|BF|= 22+42= 4+16=2 5, 即|PB|+|PF|的最小值为 2 5. 答案:2 5 3.已知抛物线方程为 y2=4x,直线 l的方程为 x-y+5=0,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,则 d1+d2的最小值为________. 解析: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 |1+5| 12+-12 =3 2, 所以 d1+d2的最小值为 3 2-1. 答案:3 2-1 [解题技法] 与抛物线有关的最值问题的解题策略 该类问题一般情况下都与抛物线的定义有关,实现由点到点的距离与点到直线的距离的 相互转化. (1)将抛物线上的点到准线的距离转化为该点到焦点的距离,构造出“两点之间线段最 短”,使问题得解; (2)将抛物线上的点到焦点的距离转化为点到准线的距离,利用“与直线上所有点的连 线中,垂线段最短”解决. 考点二 抛物线的标准方程及性质 [典例] (1)顶点在原点,对称轴为坐标轴,且过点 P(-4,-2)的抛物线的标准方程是 ( ) A.y2=-x B.x2=-8y C.y2=-8x或 x2=-y D.y2=-x或 x2=-8y (2)(2018·北京高考)已知直线 l过点(1,0)且垂直于 x轴,若 l被抛物线 y2=4ax截得的线 段长为 4,则抛物线的焦点坐标为________. [解析] (1)(待定系数法)设抛物线为 y2=mx,代入点 P(-4,-2),解得 m=-1,则抛 物线方程为 y2=-x;设抛物线为 x2=ny,代入点 P(-4,-2),解得 n=-8,则抛物线方 程为 x2=-8y. (2)由题知直线 l的方程为 x=1, 则直线与抛物线的交点为(1,±2 a)(a>0). 又直线被抛物线截得的线段长为 4, 所以 4 a=4,即 a=1. 所以抛物线的焦点坐标为(1,0). [答案] (1)D (2)(1,0) [解题技法] 1.求抛物线标准方程的方法及注意点 (1)方法 求抛物线的标准方程的主要方法是定义法和待定系数法.若题目已给出抛物线的方程 (含有未知数 p),那么只需求出 p即可;若题目未给出抛物线的方程,对于焦点在 x轴上的 抛物线的标准方程可统一设为 y2=ax(a≠0),a的正负由题设来定;焦点在 y轴上的抛物线 的标准方程可设为 x2=ay(a≠0),这样就减少了不必要的讨论. (2)注意点 ①当坐标系已建立时,应根据条件确定抛物线方程属于四种类型中的哪一种; ②要掌握抛物线的顶点、对称轴、开口方向与方程之间的对应关系; ③要注意参数 p的几何意义是焦点到准线的距离,利用它的几何意义来解决问题. 2.抛物线性质的应用技巧 (1)利用抛物线方程确定及应用其焦点、准线时,关键是将抛物线方程化成标准方程. (2)要结合图形分析,灵活运用平面图形的性质简化运算. [题组训练] 1.(2019·哈尔滨模拟)过点F(40,3)且和直线 y+3=0相切的动圆圆心的轨迹方程为( ) A.y2=12x B.y2=-12x C.x2=-12y D.x2=12y 解析:选 D 由抛物线的定义知,过点 F(0,3)且和直线 y+3=0相切的动圆圆心的轨迹 是以点 F(0,3)为焦点,直线 y=-3为准线的抛物线,故其方程为 x2=12y. 2.若双曲线 C:2x2-y2=m(m>0)与抛物线 y2=16x的准线交于 A,B两点,且|AB|= 4 3,则 m的值是________. 解析:y2=16x的准线 l:x=-4, 因为 C与抛物线 y2=16x的准线 l:x=-4交于 A,B两点,|AB|=4 3, 设 A在 x轴上方, 所以 A(-4,2 3),B(-4,-2 3), 将 A点坐标代入双曲线方程得 2×(-4)2-(2 3)2=m, 所以 m=20. 答案:20 3.已知抛物线 x2=2py(p>0)的焦点为 F,点 P为抛物线上的动点,点 M为其准线上的 动点,若△FPM为边长是 4的等边三角形,则此抛物线的方程为________________. 解析:由△FPM为等边三角形,得|PM|=|PF|,由抛物线的定义得 PM垂直于抛物线的 准线,设 P m,m2 2p ,则点 M m,- p 2 ,因为焦点 F 0,p 2 ,△FPM 是等边三角形,所以 m2 2p + p 2 =4, p 2 + p 2 2+m2=4, 解得 m2=12, p=2, 因此抛物线方程为 x2=4y. 答案:x2=4y 考点三 直线与抛物线的综合问题 考法(一) 直线与抛物线的交点问题 [典例] (2019·武汉部分学校调研)已知抛物线 C:x2=2py(p>0)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处的切线的交点为 N.若 N在以 AB 为直径的圆上,则 p的值为________. [解析] 设直线 AB:y=kx+1,A(x1,y1),B(x2,y2), 将直线 AB的方程代入抛物线 C的方程得 x2-2pkx-2p=0, 则 x1+x2=2pk,x1x2=-2p. 由 x2=2py得 y′= x p , 则 A,B处的切线斜率的乘积为 x1x2 p2 =- 2 p , ∵点 N在以 AB为直径的圆上,∴AN⊥BN, ∴- 2 p =-1,∴p=2. [答案] 2 [解题技法] 直线与抛物线交点问题的解题思路 (1)求交点问题,通常解直线方程与抛物线方程组成的方程组. (2)与交点相关的问题通常借助根与系数的关系或用向量法解决. 考法(二) 抛物线的焦点弦问题 [典例] (2018·全国卷Ⅱ)设抛物线 C:y2=4x的焦点为 F,过 F且斜率为 k(k>0)的直线 l 与 C交于 A,B两点,|AB|=8. (1)求 l的方程; (2)求过点 A,B且与 C的准线相切的圆的方程. 解:(1)由题意得 F(1,0),l的方程为 y=k(x-1)(k>0). 设 A(x1,y1),B(x2,y2), 由 y=kx-1, y2=4x 得 k2x2-(2k2+4)x+k2=0. Δ=16k2+16>0,故 x1+x2= 2k2+4 k2 . 所以|AB|=|AF|+|BF|=(x1+1)+(x2+1)=4k2+4 k2 . 由题设知 4k2+4 k2 =8,解得 k=1或 k=-1(舍去). 因此 l的方程为 y=x-1. (2)由(1)得 AB的中点坐标为(3,2), 所以 AB的垂直平分线方程为 y-2=-(x-3), 即 y=-x+5. 设所求圆的圆心坐标为(x0,y0), 则 y0=-x0+5, x0+12=y0-x0+12 2 +16. 解得 x0=3, y0=2 或 x0=11, y0=-6. 因此所求圆的方程为(x-3)2+(y-2)2=16或(x-11)2+(y+6)2=144. [解题技法] 解决抛物线的弦及弦中点问题的常用方法 (1)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|=x1+x2+p,若不过焦点,则必须用一般弦长公式. (2)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. [题组训练] 1.(2018·全国卷Ⅰ)设抛物线 C:y2=4x的焦点为 F,过点(-2,0)且斜率为 2 3 的直线与 C 交于 M,N两点,则 FM ―→ · FN ―→ =( ) A.5 B.6 C.7 D.8 解析:选 D 由题意知直线 MN的方程为 y=2 3 (x+2), 联立 y=2 3 x+2, y2=4x, 解得 x=1, y=2 或 x=4, y=4. 不妨设 M(1,2),N(4,4). 又∵抛物线焦点为 F(1,0), ∴ FM ―→ =(0,2), FN ―→ =(3,4). ∴ FM ―→ · FN ―→ =0×3+2×4=8. 2.已知抛物线 y2=16x的焦点为 F,过 F作一条直线交抛物线于 A,B两点,若|AF|=6, 则|BF|=________. 解析:不妨设 A(x1,y1),B(x2,y2)(A在 B上方),根据焦半径公式|AF|=x1+p 2 =x1+4= 6,所以 x1=2,y1=4 2,所以直线 AB的斜率为 k= 4 2 2-4 =-2 2,所以直线方程为 y=- 2 2(x-4),与抛物线方程联立得 x2-10x+16=0,即(x-2)(x-8)=0,所以 x2=8,故|BF| =8+4=12. 答案:12 [课时跟踪检测] A级 1.(2018·永州三模)已知抛物线 y=px2(其中 p为常数)过点 A(1,3),则抛物线的焦点到准 线的距离等于( ) A.9 2 B.3 2 C. 1 18 D.1 6 解析:选 D 由抛物线 y=px2(其中 p为常数)过点 A(1,3),可得 p=3,则抛物线的标准 方程为 x2=1 3 y,则抛物线的焦点到准线的距离等于 1 6 .故选 D. 2.过点 P(-2,3)的抛物线的标准方程是( ) A.y2=- 9 2 x或 x2=4 3 y B.y2=9 2 x或 x2=4 3 y C.y2=9 2 x或 x2=- 4 3 y D.y2=- 9 2 x或 x2=- 4 3 y 解析:选 A 设抛物线的标准方程为 y2=kx或 x2=my,代入点 P(-2,3),解得 k=- 9 2 , m=4 3 ,所以 y2=- 9 2 x或 x2=4 3 y. 3.(2019·龙岩质检)若直线 AB与抛物线 y2=4x交于 A,B两点,且 AB⊥x轴,|AB|=4 2, 则抛物线的焦点到直线 AB的距离为( ) A.1 B.2 C.3 D.5 解析:选 A 由|AB|=4 2及 AB⊥x轴,不妨设点 A的纵坐标为 2 2,代入 y2=4x得点 A的横坐标为 2,从而直线 AB的方程为 x=2.又 y2=4x的焦点为(1,0),所以抛物线的焦点到 直线 AB的距离为 2-1=1,故选 A. 4.(2018·齐齐哈尔八中三模)已知抛物线 C:y=x2 8 的焦点为 F,A(x0,y0)是 C上一点, 且|AF|=2y0,则 x0=( ) A.2 B.±2 C.4 D.±4 解析:选 D 由 y=x2 8 ,得抛物线的准线为 y=-2,由抛物线的几何意义可知,|AF|= 2y0=2+y0,得 y0=2,所以 x0=±4,故选 D. 5.(2019·湖北五校联考)直线 l过抛物线 y2=-2px(p>0)的焦点,且与该抛物线交于 A, B两点,若线段 AB的长是 8,AB的中点到 y轴的距离是 2,则此抛物线的方程是( ) A.y2=-12x B.y2=-8x C.y2=-6x D.y2=-4x 解析:选 B 设 A(x1,y1),B(x2,y2),根据抛物线的定义可知|AB|=-(x1+x2)+p=8. 又 AB的中点到 y轴的距离为 2,∴- x1+x2 2 =2,∴x1+x2=-4,∴p=4,∴所求抛物线的 方程为 y2=-8x.故选 B. 6.已知点 A(0,2),抛物线 C1:y2=ax(a>0)的焦点为 F,射线 FA与抛物线 C相交于点 M,与其准线相交于点 N.若|FM|∶|MN|=1∶5,则 a的值为( ) A.1 4 B.1 2 C.1 D.4 解析:选 D 依题意,点 F的坐标为 a 4 ,0 ,设点 M在准线上的 射影为 K,由抛物线的定义知|MF|=|MK|,|KM|∶|MN|=1∶5,则|KN|∶ |KM|=2∶1.∵kFN= 0-2 a 4 -0 =- 8 a ,kFN=- |KN| |KM| =-2,∴ 8 a =2,解得 a =4. 7.抛物线 x2=-10y的焦点在直线 2mx+my+1=0上,则 m=________. 解析:抛物线的焦点为 0,- 5 2 ,代入直线方程 2mx+my+1=0,可得 m=2 5 . 答案: 2 5 8.(2019·沈阳质检)已知正三角形 AOB(O为坐标原点)的顶点 A,B在抛物线 y2=3x上, 则△AOB的边长是________. 解析:如图,设△AOB的边长为 a,则 A 3 2 a,1 2 a ,∵点 A在抛 物线 y2=3x上,∴ 1 4 a2=3× 3 2 a,∴a=6 3. 答案:6 3 9.(2018·广州一模)已知抛物线 y2=2px(p>0)的焦点F与双曲线 x2 3 -y2=1的右焦点重合, 若 A为抛物线在第一象限上的一点,且|AF|=3,则直线 AF的斜率为________. 解析:∵双曲线 x2 3 -y2=1的右焦点为(2,0),∴抛物线方程为 y2=8x,∵|AF|=3,∴xA +2=3,得 xA=1,代入抛物线方程可得 yA=±2 2.∵点 A在第一象限,∴A(1,2 2), ∴直线 AF的斜率为 2 2 1-2 =-2 2. 答案:-2 2 10.已知抛物线 y2=4x,过焦点 F的直线与抛物线交于 A,B两点,过 A,B分别作 y 轴的垂线,垂足分别为 C,D,则|AC|+|BD|的最小值为________. 解析:由题意知 F(1,0),|AC|+|BD|=|AF|+|FB|-2=|AB|-2,即|AC|+|BD|取得最小值 时当且仅当|AB|取得最小值.依抛物线定义知当|AB|为通径,即|AB|=2p=4时为最小值,所 以|AC|+|BD|的最小值为 2. 答案:2 11.已知抛物线 y2=2px(p>0)的焦点为 F,A是抛物线上横坐标为 4,且位于 x轴上方 的点,A到抛物线准线的距离等于 5,过 A作 AB垂直于 y轴,垂足为 B,OB的中点为 M. (1)求抛物线的方程; (2)若过 M作 MN⊥FA,垂足为 N,求点 N的坐标. 解:(1)抛物线 y2=2px(p>0)的准线为 x=- p 2 , 于是 4+p 2 =5,∴p=2. ∴抛物线方程为 y2=4x. (2)∵点 A的坐标是(4,4), 由题意得 B(0,4),M(0,2). 又∵F(1,0),∴kFA=4 3 , ∵MN⊥FA,∴kMN=- 3 4 . ∴FA的方程为 y=4 3 (x-1),① MN的方程为 y-2=- 3 4 x,② 联立①②,解得 x=8 5 ,y=4 5 , ∴点 N的坐标为 8 5 , 4 5 . 12.已知抛物线 C:y2=2px(p>0)的焦点为 F,抛物线 C与直线 l1:y=-x的一个交点 的横坐标为 8. (1)求抛物线 C的方程; (2)不过原点的直线 l2与 l1垂直,且与抛物线交于不同的两点 A,B,若线段 AB的中点 为 P,且|OP|=|PB|,求△FAB的面积. 解:(1)易知直线与抛物线的交点坐标为(8,-8), ∴(-8)2=2p×8,∴2p=8, ∴抛物线 C的方程为 y2=8x. (2)直线 l2与 l1垂直,故可设直线 l2:x=y+m,A(x1,y1),B(x2,y2),且直线 l2与 x轴 的交点为 M. 由 y2=8x, x=y+m, 得 y2-8y-8m=0, Δ=64+32m>0,∴m>-2. y1+y2=8,y1y2=-8m, ∴x1x2=y21y22 64 =m2. 由题意可知 OA⊥OB,即 x1x2+y1y2=m2-8m=0, ∴m=8或 m=0(舍去),∴直线 l2:x=y+8,M(8,0). 故 S△FAB=S△FMB+S△FMA= 1 2 ·|FM|·|y1-y2|=3 y1+y22-4y1y2=24 5. B级 1.设抛物线 C:y2=2px(p>0)的焦点为 F,准线为 l,M∈C,以 M为圆心的圆 M与准 线 l相切于点 Q,Q 点的纵坐标为 3p,E(5,0)是圆 M与 x轴不同于 F的另一个交点,则 p =( ) A.1 B.2 C.3 D.4 解析:选 B 如图,抛物线 C:y2=2px(p>0)的焦点 F p 2 ,0 ,由 Q 点的纵坐标为 3p知 M点的纵坐标为 3p,则 M点的横坐标 x=3p 2 , 即M 3p 2 , 3p .由题意知点M是线段EF的垂直平分线上的点, 3p 2 = 5-p 2 2 + p 2 ,解得 p=2.故选 B. 2.(2018·全国卷Ⅲ)已知点 M(-1,1)和抛物线 C:y2=4x,过 C的焦点且斜率为 k的直 线与 C交于 A,B两点.若∠AMB=90°,则 k=________. 解析:法一:设点 A(x1,y1),B(x2,y2), 则 y21=4x1, y22=4x2, ∴y21-y22=4(x1-x2), ∴k=y1-y2 x1-x2 = 4 y1+y2 . 设 AB中点 M′(x0,y0),抛物线的焦点为 F,分别过点 A,B作准线 x=-1的垂线,垂 足为 A′,B′, 则|MM′|=1 2 |AB|=1 2 (|AF|+|BF|) = 1 2 (|AA′|+|BB′|). ∵M′(x0,y0)为 AB的中点, ∴M为 A′B′的中点,∴MM′平行于 x轴, ∴y1+y2=2,∴k=2. 法二:由题意知,抛物线的焦点坐标为 F(1,0), 设直线方程为 y=k(x-1), 直线方程与 y2=4x联立,消去 y, 得 k2x2-(2k2+4)x+k2=0. 设 A(x1,y1),B(x2,y2), 则 x1x2=1,x1+x2= 2k2+4 k2 . 由 M(-1,1),得 AM ―→ =(-1-x1,1-y1), BM ―→ =(-1-x2,1-y2). 由∠AMB=90°,得 AM ―→ · BM ―→ =0, ∴(x1+1)(x2+1)+(y1-1)(y2-1)=0, ∴x1x2+(x1+x2)+1+y1y2-(y1+y2)+1=0. 又 y1y2=k(x1-1)·k(x2-1)=k2[x1x2-(x1+x2)+1],y1+y2=k(x1+x2-2), ∴1+2k2+4 k2 +1+k2 1-2k2+4 k2 +1 -k 2k2+4 k2 -2 +1=0, 整理得 4 k2 - 4 k +1=0,解得 k=2. 答案:2 3.(2019·洛阳模拟)已知抛物线 C:x2=2py(p>0),过焦点 F的直线交 C于 A,B两点, D是抛物线的准线 l与 y轴的交点. (1)若 AB∥l,且△ABD的面积为 1,求抛物线的方程; (2)设 M为 AB的中点,过 M作 l的垂线,垂足为 N.证明:直线 AN与抛物线相切. 解:(1)∵AB∥l,∴|FD|=p,|AB|=2p. ∴S△ABD=p2,∴p=1, 故抛物线 C的方程为 x2=2y. (2)设直线 AB的方程为 y=kx+p 2 , 由 y=kx+p 2 , x2=2py 得 x2-2kpx-p2=0. ∴x1+x2=2kp,x1x2=-p2. 其中 A x1,x21 2p ,B x2,x22 2p . ∴M kp,k2p+p 2 ,N kp,- p 2 . ∴kAN= x21 2p + p 2 x1-kp = x21 2p + p 2 x1- x1+x2 2 = x21+p2 2p x1-x2 2 = x21-x1x2 2p x1-x2 2 = x1 p . 又 x2=2py,∴y′= x p . ∴抛物线 x2=2py在点 A处的切线斜率 k=x1 p . ∴直线 AN与抛物线相切.
查看更多

相关文章

您可能关注的文档