2020-2021学年3.3 抛物线教案配套ppt课件
展开1.掌握抛物线的定义及其焦点、准线的概念.
2.会求简单的抛物线方程.
同学们,数学家华罗庚曾经说过:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生活之谜,日月之繁,无处不用数学”,比如足球射门时那条美丽的弧线,天空中那一道道美丽的彩虹,广场上那五彩斑斓的喷泉,运动场上那些跳跃的运动,哪怕是一个小朋友轻轻投掷一块石子,都会产生一道与众不同的弧线,所以我们说生活中充满了数学,数学就在我们周围.
问题1 同学们对抛物线有了哪些认识?
提示 在物理中,抛物线被认为是抛射物体的运行轨道;在数学中,抛物线是二次函数的图象.
问题2 在二次函数中研究抛物线有什么特征?
提示 它的对称轴垂直于x轴,开口向上或向下.
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 的点的轨迹叫做抛物线,其中定点F叫做抛物线的 ,定直线l叫做抛物线的 ___ .
(1)“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点);一定直线l(即准线);一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1).(2)若点F在直线l上,则点的轨迹是过点F且垂直于直线l的直线.
问题3 比较椭圆、双曲线标准方程的建立过程,你认为如何建立坐标系,可能使所求抛物线的方程形式简单?
提示 我们取经过点F且垂直于直线l的直线为x轴,垂足为K,并使原点与线段KF的中点重合,建立平面直角坐标系Oxy.设|KF|=p(p>0),那么焦点F的坐标为 ,准线l的方程为x= .
设M(x,y)是抛物线上任意一点,点M到准线l的距离为d.由抛物线的定义,抛物线是点的集合P={M||MF|=d}.
将上式两边平方并化简,得y2=2px(p>0).
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
(1)p的几何意义是焦点到准线的距离.(2)标准方程的结构特征:顶点在坐标原点、焦点在坐标轴上.(3)抛物线的开口方向:抛物线的开口方向取决于标准方程中一次项系数的正负.
分别求符合下列条件的抛物线的标准方程.(1)经过点(-3,-1);
因为点(-3,-1)在第三象限,所以设所求抛物线的标准方程为y2=-2px(p>0)或x2=-2py(p>0).若抛物线的标准方程为y2=-2px(p>0),
若抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0),
(2)焦点为直线3x-4y-12=0与坐标轴的交点.
对于直线方程3x-4y-12=0,令x=0,得y=-3;令y=0,得x=4,所以抛物线的焦点为(0,-3)或(4,0).
此时抛物线的标准方程为x2=-12y;
此时抛物线的标准方程为y2=16x.故所求抛物线的标准方程为x2=-12y或y2=16x.
用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
注意:当抛物线的类型没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论情况的个数.
(1)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=___,准线方程为________.
因为抛物线的焦点坐标为(1,0),
(2)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5的抛物线的标准方程为_____________________.
设方程为x2=2my(m≠0),由焦点到准线的距离为5,知|m|=5,m=±5,所以满足条件的抛物线有两条,它们的标准方程分别为x2=10y和x2=-10y.
(1)已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|= x0,则x0等于A.1 B.2 C.4 D.8
(2)已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,求点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和的最小值.
由抛物线的定义可知,抛物线上的点到准线的距离等于它到焦点的距离.由图可知,当点P,点(0,2)和抛物线的焦点 三点共线时所求距离之和最小,
延伸探究1.若将本例(2)中的点(0,2)改为点A(3,2),求|PA|+|PF|的最小值.
将x=3代入y2=2x,
所以点A在抛物线内部.
则|PA|+|PF|=|PA|+d.
如图,作PQ垂直于准线l于点Q,A1为直线l1上一点,|PA1|+|PQ|=|PA1|+|PF|≥|A1F|min.
即所求距离之和的最小值为1.
抛物线定义的应用实现距离转化.根据抛物线的定义,抛物线上任意一点到焦点的距离等于它到准线的距离,因此,由抛物线定义可以实现点点距与点线距的相互转化,从而简化某些问题.
(1)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点F1,若点A(2,-4)在抛物线上,则点A到焦点的距离为_____.
把点A(2,-4)代入抛物线y2=2px,得16=4p,即p=4,从而抛物线的焦点为(2,0).故点A到焦点的距离为4.
(2)设点A的坐标为(1, ),点P在抛物线y2=8x上移动,P到直线x=-1的距离为d,则d+|PA|的最小值为A.1 B.2 C.3 D.4
由题意知抛物线y2=8x的焦点为F(2,0),点P到准线x=-2的距离为d+1,于是|PF|=d+1,所以d+|PA|=|PF|-1+|PA|的最小值为|AF|-1=4-1=3.
河上有一抛物线形拱桥,当水面距拱桥顶5 m时,水面宽为8 m,一小船宽4 m,高2 m,载货后船露出水面上的部分高0.75 m,问:水面上涨到与抛物线形拱桥拱顶相距多少m时,小船开始不能通航?
如图,以拱桥的拱顶为原点,以过拱顶且平行于水面的直线为x轴,建立平面直角坐标系.
设抛物线方程为x2=-2py(p>0),由题意可知,点B(4,-5)在抛物线上,
当船面两侧和抛物线接触时,船不能通航,设此时船面宽为AA′,则A(2,yA),
又知船面露出水面上的部分高为0.75 m,所以h=|yA|+0.75=2(m).
所以水面上涨到与抛物线形拱桥拱顶相距2 m时,小船开始不能通航.
涉及拱桥、隧道的问题,通常需建立适当的平面直角坐标系,利用抛物线的标准方程进行求解.
如图,某桥的桥形可近似地看成抛物线,该桥的高度为h,跨径为a,则桥形对应的抛物线的焦点到准线的距离为
如图所示,以桥顶为坐标原点,桥形的对称轴为y轴建立平面直角坐标系Oxy.
设抛物线的方程为x2=-2py(p>0),
1.知识清单: (1)抛物线的定义. (2)抛物线的标准方程的四种形式. (3)抛物线定义的应用.2.方法归纳:待定系数法、定义法、转化与化归.3.常见误区:混淆抛物线的焦点位置和方程形式.
由抛物线y=2px2过点(1,4),可得p=2,
3.已知P为抛物线y2=4x上一个动点,Q为圆x2+(y-4)2=1上一个动点,则点P到点Q的距离与点P到抛物线的准线的距离之和的最小值是
4.若抛物线y2=-2px(p>0)上有一点M,其横坐标为-9,它到焦点的距离为10,则点M的坐标为______________________.
(-9,6)或(-9,-6)
由抛物线方程y2=-2px(p>0),
设点M到准线的距离为d,
得p=2,故抛物线方程为y2=-4x.设点M(-9,y),又M在抛物线上,得y=±6,故点M的坐标为(-9,6)或(-9,-6).
1.准线与x轴垂直,且经过点(1,- )的抛物线的标准方程是A.y2=-2x B.y2=2xC.x2=2y D.x2=-2y
由题意可设抛物线的标准方程为y2=mx(m≠0),则(- )2=m,解得m=2,因此抛物线的标准方程为y2=2x.
2.(多选)经过点P(4,-2)的抛物线的标准方程可以为A.y2=x B.x2=8yC.x2=-8y D.y2=-8x
若抛物线的焦点在x轴上,又因为抛物线经过点P(4,-2),设抛物线的方程为y2=2px(p>0),所以(-2)2=2p×4,
所以抛物线的方程为y2=x.若抛物线的焦点在y轴上,又因为抛物线经过点P(4,-2),
设抛物线的方程为x2=-2py(p>0),所以42=-2p×(-2),解得p=4,所以抛物线的方程为x2=-8y.
3.过点A(3,0)且与y轴相切的圆的圆心轨迹为A.圆 B.椭圆 C.直线 D.抛物线
由题意可知,动圆的圆心到点A的距离与到y轴的距离相等,满足抛物线的定义.
4.已知抛物线的顶点在原点,焦点在x轴上,且抛物线上一点(-2,m)到焦点的距离为4,那么抛物线的方程是A.y2=8x B.y2=-8xC.y2=4x D.y2=-4x
易知直线l2:x=-1恰为抛物线y2=4x的准线,如图所示,动点P到l2:x=-1的距离可转化为PF的长度,
6.为响应国家“节能减排,开发清洁能源”的号召,小华制作了一个太阳灶,如图所示.集光板由抛物面(抛物线绕对称轴旋转得到)形的反光镜构成,已知镜口圆的直径为2 m,镜深0.25 m,为达到最佳吸收太阳光的效果,容器灶圈应距离集光板顶点A.0.5 m B.1 m C.1.5 m D.2 m
若使吸收太阳光的效果最好,容器灶圈应在抛物面对应轴截面的抛物线的焦点处,如图,画出抛物面的轴截面,并建立坐标系,设抛物线方程为x2=2py(p>0),集光板端点A(1,0.25),代入抛物线方程可得2×0.25p=1,解得p=2,所以抛物线方程为x2=4y,故焦点坐标是F(0,1).所以容器灶圈应距离集光板顶点1 m.
∵抛物线y2=8x的准线方程为x=-2,该双曲线的一个焦点在抛物线y2=8x的准线上,
∴a2+b2=4, ②由①②,得a2=3,b2=1,
8.设抛物线y2=8x的焦点为F,准线为l,P为抛物线上的一点,PA⊥l,A为垂足,如果直线AF的斜率为- ,那么|PF|=____.
如图,∠AFE=60°,因为F(2,0),所以E(-2,0),
故|PF|=|PA|=6+2=8.
9.根据下列条件分别求抛物线的标准方程.(1)抛物线的焦点是双曲线16x2-9y2=144的左顶点;
∴p=6,∴抛物线的方程为y2=-12x.
(2)抛物线的焦点F在x轴上,直线y=-3与抛物线交于点A,|AF|=5.
设所求焦点在x轴上的抛物线的方程为y2=2px(p≠0),A(m,-3),
又(-3)2=2pm,∴p=±1或p=±9,故所求抛物线方程为y2=±2x或y2=±18x.
10.已知抛物线C:x2=2py(p>0)上两点A,B且AB⊥y轴,OA⊥OB,△AOB的面积为16,求抛物线C的方程.
不妨设点A在第一象限且A(m,n),则B(-m,n),可得m2=2pn,AB⊥y轴,且OA⊥OB,即△AOB为等腰直角三角形,则OA的斜率为1,即m=n,
解得m=n=4,所以p=2,所以抛物线C的方程为x2=4y.
由题意知,A为抛物线的焦点.
则|PA|+|PB|=d+|PB|,d+|PB|的最小值为B到准线的距离,所以当PB垂直于准线时取最小值.
过点Q作QQ′⊥l于点Q′,如图.
∴|PQ|∶|PF|=3∶4,又焦点F到准线l的距离为4,∴|QF|=|QQ′|=3.
13.(多选)下列条件满足抛物线方程为y2=10x的是A.焦点在y轴上B.焦点在x轴上C.抛物线上横坐标为1的点到焦点的距离等于6D.由原点向过焦点的某直线作垂线,垂足坐标为(2,1)
抛物线y2=10x的焦点在x轴上,B满足,A不满足;
设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),又F(1,0).
即x1+x2+x3=3,
15.2021年是中国传统的“牛”年,可以在平面直角坐标系中用抛物线与圆勾勒出牛的形象.已知抛物线Z:x2=4y的焦点为F,圆F:x2+(y-1)2=4
与抛物线Z在第一象限的交点为 ,直线l:x=t(0
如图所示,直线l与抛物线Z的准线交于点C,
由抛物线的定义得|AF|=|AC|,所以△FAB周长=|FA|+|FB|+|AB|
依题意,抛物线的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.由抛物线的定义,知|PF|=d,于是问题转化为求|PA|+|PF|的最小值.
16.设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F为抛物线的焦点.(1)若点P到直线x=-1的距离为d,A(-1,1),求|PA|+d的最小值;
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