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解密16 抛物线方程(分层训练)-高考数学二轮复习讲义+分层训练(新高考专用)
展开 解密16 抛物线方程
A组 基础练
1.(2020·全国·高三专题练习(理))已知抛物线上一点到其准线及对称轴的距离分别为3和,则( )
A.2 B.2或4 C.1或2 D.1
【答案】B
【分析】因为抛物线上一点到其准线及对称轴的距离分别为3和,
所以,即,代入抛物线方程可得,
整理得,解得或.
故选:B.
2.(2021·全国·高三专题练习(理))已知双曲线与抛物线(其中)交于A,B两点,若,则双曲线的离心率为( )
A. B.2 C. D.
【答案】D
【分析】根据对称性,设A在第一象限,B在第四象限,由,知,
代入到抛物线方程中,即,解得,
则将代入双曲线方程得,化简得,
解得离心率为或(舍)
故选:D
3.(2022·全国·高三专题练习(理))设抛物线的焦点为,准线为,过抛物线上一点作的垂线,垂足为.设,与相交于点.若,且的面积为,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】:如图所示,,.
所以.
轴,,,所以四边形为平行四边形,
,.
,解得,代入可取,
,
解得.
故选:.
4.(2022·全国·高三专题练习)已知抛物线的焦点为,抛物线上的两点,均在第一象限,且,,,则直线的斜率为( )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【分析】如图:作垂直准线于,垂直准线于,作于,
因为,,,
由抛物线的定义可知:,,,所以,
直线的斜率为:.
故选:C.
5.(2021·上海市控江中学高三阶段练习)已知点的坐标为,点是抛物线上的点,则使得是等腰三角形的点的个数是( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】C
【分析】,则P为OA垂直平分线与抛物线的交点,下图中的、;
,则P为以O为圆心,OA为半径的圆与抛物线的交点,下图中的、;
,则P为以A为圆心,AO为半径的圆与抛物线的交点,下图中的、.
故选:C.
6.(2021·广东茂名·高三阶段练习)已知圆与抛物线交于,两点,与抛物线的准线交于,两点,若四边形是矩形,则等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】:因为四边形是矩形,
所以由抛物线与圆的对称性知:弦为抛物线的通径,
因为圆的半径为,抛物线的通径为,
所以有:,解得
故选:D
7.(2021·全国·高三阶段练习)如图,抛物线的焦点为F,直线l与C相交于A,B两点,l与y轴相交于E点.已知,记的面积为的面积为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】:抛物线C的准线方程为,分别过点A,B作y轴的垂线,垂足为,
则,
所以.
故选:C.
8.(2021·全国·高三专题练习(理))设抛物线的顶点为O,焦点为F,准线为l,P是抛物线上异于O的一点,过P作PQ⊥l于Q.则线段FQ的垂直平分线( )
A.经过点O B.经过点P
C.平行于直线OP D.垂直于直线OP
【答案】B
【分析】不妨设抛物线的标准方程为y2=2px(p>0),
如图所示,连接PF,
则|PF|=|PQ|,则△QPF为等腰三角形,∴QF的垂直平分线过点P.故选:B.
9.(2022·江西·高三阶段练习(理))已知点为拋物线的焦点,过点作两条互相垂直的直线,直线与交于两点,直线与交于两点,则的最小值为( )
A.32 B.48 C.64 D.72
【答案】C
【分析】抛物线的焦点,因为,所以直线,斜率存在,且均不为0.
设直线的方程为,
联立,化简得.
则,所以.
因为,故的斜率为,同理可得,
所以,
当且仅当,即是取等号,
故的最小值是64,
故选:C
10.(2022·全国·高三专题练习)已知点P为抛物线上一动点,,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据抛物线的对称性,不妨设,
若,则,,,所以;
若,则,,,所以;
若且,此时且,
,所以,
因为,所以,则,当且仅当时取“=”,
而,所以.综上:的最大值为.故选:B.
11.(2020·福建·模拟预测)设的焦点为,过且倾斜角为的直线交于,两点,且又与圆相切于的中点,则的值为_____.
【答案】
【分析】:的焦点,,
又直线的倾斜角为,直线的方程为,
联立,得.
设,,,,的中点为,.
则,,.
与圆相切于的中点,
,解得,.
故答案为:.
12.(2021·全国全国·模拟预测)已知抛物线经过点,直线经过点且与抛物线交于,两点.若线段的中点为,为抛物线的焦点,则的周长为______.
【答案】
【分析】把点代入中得,故抛物线的方程为.
设,,由题意可知直线的斜率存在且不为0,故.
则,,两式相减得,
又因为的中点为,所以,将代入上式得直线的斜率,
于是直线的方程为,即.
联立消去得,,
由根与系数的关系得,,
由抛物线的定义得,
而,
因此的周长为.
故答案为:
13.(2021·全国全国·模拟预测)过原点O的直线与拋物线C:()交于点A,线段OA的中点为M,又点,.在下面给出的三个条件中任选一个填在横线处,并解答下列问题:
①,②;③的面积为.
(1)______,求拋物线C的方程;
(2)在(1)的条件下,过y轴上的动点B作拋物线C的切线,切点为Q(不与原点O重合),过点B作直线l与OQ垂直,求证:直线l过定点.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】
(1)条件选择见解析,
(2)证明见解析
【分析】(1)由题意知直线OA的斜率存在且不为0,设其方程为,
由得或即,
所以线段OA的中点.因为,所以直线PM的斜率存在,.所以,解得,
所以直线OA的方程为,.
若选①,不妨令,由,得,解得(舍去),所以抛物线C的方程为.
若选②,因为,,所以点P到直线OA的距离为,即,解得(舍去),所以抛物线C的方程为.
若选③,不妨令,因为,
点P到直线OA的距离,
所以,解得(舍去),
所以抛物线C的方程为.
(2)由题意可知切线BQ的斜率存在且不为0.
设,切线BQ的方程为,由得,(*)
所以,解得,所以方程(*)的根为,
代入得,所以切点,于是,则,
所以直线l的方程为,即,所以当b变化时,直线l恒过定点.
14.(2021·广东·梅州市梅江区嘉应中学模拟预测)已知抛物线的顶点在坐标原点,焦点在轴的正半轴上,直线经过抛物线的焦点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线相交于、两点,过、两点分别作抛物线的切线,两条切线相交于点,求面积的最小值.
【答案】(1);(2)9.
【分析】:(1)设抛物线的方程为.
直线经过抛物线的焦点,,解得.
抛物线的方程为.
(2)设、,
由,得.
,,,
.
由得..
抛物线经过点的切线方程是,
将代入上式整理得.
同理可得抛物线经过点的切线方程为.
解方程组得,.
到直线的距离,
的面积.
,.当时,.
面积的最小值为.
15.(2021·西藏·拉萨那曲高级中学高三期中(理))抛物线的顶点为坐标原点,焦点在轴上,直线交H于P、Q两点,且.
(1)求抛物线H的方程;
(2)一条直线经过抛物线H的焦点F,且交曲线H于A、B两点,点C为直线上的动点.
①求证:不可能是钝角;
②是否存在这样的点C,使得是正三角形?若存在,求点C的坐标;否则,说明理由.
【答案】
(1)(2)①证明见解析;②存在,
(1)解:(1)由抛物线H的对称性,得,此坐标为,
设抛物线H的方程为,,得抛物线H的方程为
(2)①设直线, ,
由,消去x并整理得,
则,,
∴,
,
所以,
所以
所以不可能是钝角;
②设存在这样的点C,设线段AB的中点为,连接CM,
因为△ABC为等边三角形,M为AB中点,∴CM⊥AB,
由①知,,所以,,
所以坐标为,当m=0时,直线AB斜率不存在,根据抛物线的对称性可知此时C的坐标为(-1,0),
而A(1,2),B(1,-2),此时AB=4,,,
△ABC不是等边三角形,当时,直线AB的斜率为,
直线CM的斜率为,
由CM⊥AB,得,
解得,
所以C的坐标为
所以 ,
由①得,,
所以
所以,
由得,
所以存在点.
B组 提升练
1.(2021·全国·高三专题练习)抛物线的准线方程是,则的值为( )
A.8 B.-8 C. D.
【答案】D
【解析】:将抛物线方程化为标准形式得,其准线方程为,所以.故选:D.
2.(2021·全国·高三专题练习(理))已知双曲线的右焦点与抛物线的焦点重合,抛物线的准线交双曲线于A,B两点,交双曲线的渐近线于C、D两点,若.则双曲线的离心率为( )
A. B. C.2 D.3
【答案】A
【解析】设双曲线与抛物线的公共焦点为,
则抛物线的准线为,
令,则,解得,所以,
又因为双曲线的渐近线方程为,所以,
所以,即,所以,
所以双曲线的离心率.
故选:A.
3.(2022·全国·高三专题练习)不垂直于坐标轴的直线与双曲线的渐近线交于,两点,若线段的中点为,和的斜率满足,则顶点在坐标原点,焦点在轴上,且经过点的抛物线方程是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设,则,
相减得,,所以,
即,所以,.由题意设抛物线方程是,则.于是所求抛物线方程是.
故选:C.
4.(2021·江西·南昌市豫章中学高三开学考试)过抛物线焦点F的直线与抛物线交于A,B两点,,抛物线的准线l与x轴交于点C,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】如图,
设抛物线的准线为l,过A作于M,过B作于N,过B作于K,设,则,,,
∴,∴,
∴
∴
∴的面积为.
故选:D
5.(2022·全国·高三专题练习)已知抛物线()的焦点为,点为抛物线上一点,以为圆心的圆经过原点,且与抛物线的准线相切,切点为,线段交抛物线于点,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据题意,,又,解得,,
则抛物线方程为,所以,,,
设,过点向抛物线的准线作垂线,
垂足为,根据抛物线的定义可知,,因为,
所以.
故选:.
6.(2021·全国·高三阶段练习)已知抛物线焦点为是抛物线上一点,且,点在抛物线上运动,则点到直线的最小距离是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】法一:抛物线的准线为,由抛物线的定义知:,解得,
∴抛物线的方程为.设,
点到直线的距离,当且仅当时等号成立.
法二:如图,当点到直线的距离最小时,抛物线在点处的切线与平行,
设切点的横坐标为,由,得,则,即
∴抛物线上的点到直线距离最小的点是,此时点到直线的距离为.
法三:设与抛物线相切且与直线平行的直线为,
由,整理得
由,则到直线的最小距离为.
故选:B.
7.(2021·浙江·绍兴市柯桥区教师发展中心模拟预测)设O为坐标原点,P是以F为焦点的抛物线上任意一点,且点P在第一象限,M是线段上的点,若,则直线的斜率的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】如图,由题可知,设P点坐标为,则
,当且仅当时,等号成立.
故选:B.
8.(2021·福建·厦门市湖滨中学模拟预测)已知抛物线 和点D(2,0),直线 与抛物线C交于不同两点A、B,直线BD与抛物线C交于另一点E.给出以下判断:
①直线OB与直线OE的斜率乘积为-2; ②轴; ③以BE为直径的圆与抛物线准线相切;
其中,所有正确判断的序号是( )
A.①②③ B.①② C.①③ D.②③
【答案】B
【解析】:由题意,可设直线的方程为,
代入抛物线的方程,有.
设点,的坐标分别为,,
则,.
所.
则直线与直线的斜率乘积为.所以①正确.
将代入抛物线的方程可得,,从而,,
根据抛物线的对称性可知,,两点关于轴对称,
所以直线轴.所以②正确.
如图,设为抛物线的焦点,以线段为直径的圆为,
则圆心为线段的中点.设,到准线的距离分别为,,的半径为,点到准线的距离为,显然,,三点不共线,
则.所以③不正确.
故选:B.
9.(2021·全国·高三专题练习(理))已知动点,关于坐标原点对称,,过点,且与直线相切.若存在定点,使得为定值,则点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设,因为点关于坐标原点对称,所以是线段的中点,
又因为以为圆心的圆过两点,所以有,
因此有,因为点关于坐标原点对称,,所以.
又因为以为圆心的圆与直线相切,所以有,
把、代入中,得:
,化简得:,因此点的轨迹是抛物线,
该抛物线的焦点坐标为,准线方程为:,
,
由抛物线的定义可知:,
所以有,
由题意可知存在定点,使得当运动时,为定值,
因此一定有,此时定点是该抛物线的焦点.
故选:B.
10.(2020·河南·高三阶段练习(理))已知抛物线,有如下性质:由抛物线焦点发出的光线,经抛物线反射后,反射光线与抛物线的对称轴平行.现有一光线的倾斜角为,过抛物线的焦点,经反射后,反射光线与轴的距离为,则抛物线的方程为_________.
【答案】或
【解析】过点的直线为,
由,得或,
从而或3,故所求抛物线方程为或.故答案为:或.
11.(2022·全国·高三专题练习)切轴于点、对称轴平行于轴的抛物线和曲线交于点,并且两曲线在点的切线相互垂直,、两点的横坐标分别为、,和是正的常数,则的值为__________.
【答案】
【解析】因为点的横坐标为,
所以,可设抛物线方程为,即,
的定义域为,
因为抛物线和曲线交于点,点的横坐标为,
所以,即,
因为,所以,,,
则,,
因为两曲线在点的切线相互垂直,所以,
联立,整理得,
解得或(舍去),,
故答案为:.
三、解答题
12.(2021·四川·高三期中(理))设抛物线的焦点为,过焦点作直线交抛物线于,两点.
(1)若,求直线的方程;
(2)设为抛物线上异于,的任意一点,直线,分别与抛物线的准线相交于,两点,求证:以线段为直径的圆经过轴上的定点.
【答案】(1)(2)证明见解析
【解析】(1)由已知,得设直线的方程为,代入,得.
设,,则,.
则,解得,所以直线的方程为.
(2)证明:设,
则,故直线的方程为.
令,得,所以点.
同理可得,点.
设以线段为直径的圆与轴的交点为
则,.
由题意,知,则,即.
由(1)可得,
所以
解得或,
故以线段为直径的圆经过轴上的两个定点和.
13.(2021·全国·高三专题练习)已知抛物线E:x2=2py(p>0)的焦点为F,圆M的方程为x2+y2-py=0,若直线x=4与x轴交于点R,与抛物线交于点Q,且|QF|=|RQ|.
(1)求出抛物线E和圆M的方程;
(2)过焦点F的直线l与抛物线E交于A,B两点,与圆M交于C,D两点(点A,C在y轴同侧),求证:|AC|·|BD|为定值.
【答案】(1)E:x2=4y,M:x2+y2-2y=0;
(2)证明见解析﹒
【解析】(1)设,由,
得,即.
将点代入抛物线方程,可得.
抛物线,圆的方程为:;
(2)抛物线的焦点,
由题可知直线斜率存在,所以设直线的方程为,,,,.
联立,得.
则△,且,.
由圆的方程可得圆的圆心坐标为,半径为1,圆心就是焦点.
由抛物线的定义可知,.
则,,
.
即是定值1.
.
14.(2021·广东·模拟预测)已知圆的圆心为,点是圆上的动点,点是抛物线的焦点,点在线段上,且满足.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)不过原点的直线与(1)中轨迹交于两点,若线段的中点在抛物线上,求直线的斜率的取值范围.
【答案】(1)(2)或
【解析】
【分析】(1)易知点是抛物线的焦点,,依题意,
所以点轨迹是一个椭圆,其焦点分别为,长轴长为4,
设该椭圆的方程为,
则,
,
故点的轨迹的方程为.
(2)
易知直线1的斜率存在,
设直线1:,
由得:,
,
即①又,
故,将,代,
得:,
将②代入①,得:,
即,
即,即,
且,
即的取值范围为或.
15.(2021·湖南·临澧县第一中学高三阶段练习)如图,已知抛物线C:(p>0)的焦点为F,过点F的直线l与抛物线交于AB两点,且的最小值为4.
(1)求抛物线C的方程;
(2)过A、B分别作抛物线C的切线,两切线交于点M.
①求证:以M为圆心,MF为半径的圆恰与直线l相切;
②设直线l与准线交于点N,若,求直线l的方程.
【答案】(1);(2)①证明见解析;②或.
【解析】
【分析】(1)设、,直线l:.
联立直线l与抛物线方程:,,
∴,,
当m=0时,,则,
∴抛物线C:.
(2)不妨设,且,.
①由,时,,,则,
直线AM:;
同理直线BM:.
联立直线AM、BM的方程,得:,,
即M为(),又F(1, 0),则
又M到直线l的距离为,
故以M为圆心、MF为半径的圆与直线l相切.
②准线,对于直线,
令,得,即N为,.
又,由题意,,
∴,
∴,,则直线l:或,
即或.
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