高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第一册3.3 抛物线精品课时练习
展开 3.3.2 抛物线的简单几何性质
课程标准
核心素养
1.了解抛物线的几何图形及简单几何性质.
2.通过抛物线方程的学习,进一步体会数形结合的思想,了解抛物线的简单应用.
直观想象
数学运算
知识点1 抛物线的简单几何性质
类型
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
图象
性质
焦点
F
F
F
F
准线
x=-
x=
y=-
y=
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
x∈R,y≥0
x∈R,y≤0
对称轴
x轴
y轴
顶点
O(0,0)
离心率
e=1
开口方向
向右
向左
向上
向下
注:1.范围
当x>0时,抛物线y2=2px(p>0)在y轴的右侧,开口向右,这条抛物线上的任意一点M 的坐标(x,y)的横坐标满足不等式x≥0;当x 的值增大时,|y|的值也增大,这说明抛物线向右上方和右下方无限延伸.抛物线是无界曲线.
2.对称性
观察图象,不难发现,抛物线 y2 = 2px (p>0)关于 x 轴对称,我们把抛物线的对称轴叫做抛物线的轴.抛物线只有一条对称轴.
3.顶点
抛物线和它的轴的交点叫做抛物线的顶点.抛物线的顶点坐标是坐标原点 (0,0).
4.离心率
抛物线上的点M到焦点的距离和它到准线的距离的比,叫做抛物线的离心率.用e表示,e=1.
5、只有焦点在坐标轴上,顶点是原点的抛物线的方程才是标准方程.
6、影响抛物线开口大小的量是参数p,p值越大,抛物线的开口越大,反之,开口越小.
7、抛物线的标准方程与对称性、焦点位置的关系
y2=ax
一次项为x项,x轴为对称轴
a>0时,焦点在x轴正半轴上,开口向右
a<0时,焦点在x轴负半轴上,开口向左
x2=ay
一次项为y项,y轴为对称轴
a>0时,焦点在y轴正半轴上,开口向上
a<0时,焦点在y轴负半轴上,开口向下
8、抛物线的焦半径公式如下:(为焦准距)
(1)焦点在轴正半轴,抛物线上任意一点,则;
(2)焦点在轴负半轴,抛物线上任意一点,则;
(3)焦点在轴正半轴,抛物线上任意一点,则;
(4)焦点在轴负半轴,抛物线上任意一点,则.
【即学即练1】对抛物线y=4x2,下列描述正确的是( )
A.开口向上,焦点为(0,1)
B.开口向上,焦点为
C.开口向右,焦点为(1,0)
D.开口向右,焦点为
【解析】由抛物线y=4x2,得抛物线标准式为=x2,2p=,故焦点在y轴上,开口向上,焦点坐标为.故选B
【即学即练2】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
【解析】可设抛物线方程为x2=2py(p>0)或x2=-2py(p>0),依题意知=3,∴p=6.∴抛物线方程为x2=±12y.故选C
【即学即练3】设抛物线的焦点到顶点的距离为3,则抛物线上的点到准线的距离的取值范围是( )
A.(6,+∞) B.[6,+∞)
C.(3,+∞) D.[3,+∞)
【解析】∵抛物线的焦点到顶点的距离为3,
∴=3,即p=6.
又抛物线上的点到准线距离的最小值为,
∴抛物线上的点到准线距离的取值范围为[3,+∞).故选D
知识点2 直线与抛物线的位置关系
设直线l:y=kx+m,抛物线:y2=2px(p>0),将直线方程与抛物线方程联立整理成关于x的方程k2x2+2(km-p)x+m2=0.
(1)若k≠0,当Δ>0时,直线与抛物线相交,有两个交点;
当Δ=0时,直线与抛物线相切,有一个交点;
当Δ<0时,直线与抛物线相离,没有公共点.
(2)若k=0,直线与抛物线有一个交点,此时直线平行于抛物线的对称轴或与对称轴重合.
注:(1)直线与抛物线有一个公共点是直线与抛物线相切的必要不充分条件.
(2)研究直线与抛物线的关系时要注意直线斜率不存在的情况.
【即学即练4】已知直线l:y=kx+1,抛物线C:y2=4x,当k为何值时,l与C:只有一个公共点;有两个公共点;没有公共点.
【解析】联立消去y,
得k2x2+(2k-4)x+1=0.(*)
当k=0时,(*)式只有一个解x=,
∴直线l与C只有一个公共点,
此时直线l平行于x轴.
当k≠0时,(*)式是一个一元二次方程,
Δ=(2k-4)2-4k2=16(1-k).
①当Δ>0,即k<1,且k≠0时,
l与C有两个公共点,此时直线l与C相交;
②当Δ=0,即k=1时,l与C有一个公共点,此时直线l与C相切;
③当Δ<0,即k>1时,l与C没有公共点,此时直线l与C相离.
综上所述,当k=1或0时,l与C有一个公共点;
当k<1,且k≠0时,l与C有两个公共点;
当k>1时,l与C没有公共点.
【即学即练5】已知抛物线方程为y2=8x,若过点Q(-2,0)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________.
【解析】由题意知,直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=k(x+2),代入抛物线方程,消去y并整理,得k2x2+(4k2-8)x+4k2=0,当k=0时,显然满足题意;
当k≠0时,Δ=(4k2-8)2-4k2·4k2=64(1-k2)≥0,解得-1≤k<0或0
知识点3 弦长问题
过抛物线y2=2px(p>0)的焦点的直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,那么线段AB叫做焦点弦,
如图:设AB是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=x1+x2+p.
注:(1)x1·x2=.
(2)y1·y2=-p2.
(3)|AB|=x1+x2+p= (α是直线AB的倾斜角).
(4)+=为定值(F是抛物线的焦点).
(5)求弦长问题的方法
①一般弦长:|AB|=|x1-x2|,或|AB|=|y1-y2|.
②焦点弦长:设过焦点的弦的端点为A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=x1+x2+p.
【即学即练6】已知抛物线方程为y2=2px(p>0),过此抛物线的焦点的直线与抛物线交于A,B两点,且|AB|=p,求AB所在的直线方程.
【解析】由题意知焦点F,设A(x1,y1),B(x2,y2),
若AB⊥x轴,则|AB|=2p≠p,不满足题意.
所以直线AB的斜率存在,设为k,
则直线AB的方程为y=k,k≠0.
由
消去x,整理得ky2-2py-kp2=0.
由根与系数的关系得y1+y2=,y1y2=-p2.
所以|AB|=
=·=2p=p,
解得k=±2.
所以AB所在的直线方程为2x-y-p=0
或2x+y-p=0.
考点一 抛物线方程及其几何性质
解题方略:
1、用待定系数法求抛物线方程的步骤
注:求抛物线的方程时要注意抛物线的焦点位置,不同的焦点设出不同的方程.
2、把握三个要点确定抛物线的简单几何性质
(1)开口:由抛物线标准方程看图象开口,关键是看准一次项是x还是y,一次项的系数是正还是负.
(2)关系:顶点位于焦点与准线中间,准线垂直于对称轴.
(3)定值:焦点到准线的距离为p;过焦点垂直于对称轴的弦(又称为通径)长为2p;离心率恒等于1.
3、利用抛物线的性质可以解决的问题
(1)对称性:解决抛物线的内接三角形问题.
(2)焦点、准线:解决与抛物线的定义有关的问题.
(3)范围:解决与抛物线有关的最值问题.
(4)焦点弦:解决焦点弦问题.
(一)求抛物线的标准方程
【例1-1】以x轴为对称轴,通径长为8,顶点为坐标原点的抛物线方程是( )
A.y2=8x B.y2=-8x
C.y2=8x或y2=-8x D.x2=8y或x2=-8y
【解析】依题意设抛物线方程为y2=±2px(p>0),则2p=8,所以抛物线方程为y2=8x或y2=-8x.故选C
变式1:边长为1的等边三角形AOB,O为坐标原点,AB⊥x轴,以O为顶点且过A,B的抛物线方程是( )
A.y2=x B.y2=-x
C.y2=±x D.y2=±x
【解析】设抛物线方程为y2=ax(a≠0).又A(取点A在x轴上方),则有=±a,
解得a=±,所以抛物线方程为y2=±x.故选C.
变式2:已知抛物线的顶点为坐标原点,对称轴为x轴,且与圆x2+y2=4相交的公共弦长为2,求抛物线的方程.
【解析】设所求抛物线的方程为y2=2px(p>0)或y2=-2px(p>0),抛物线与圆的交点A(x1,y1),B(x2,y2)(y1>0,y2<0),则|y1|+|y2|=2,即y1-y2=2.由对称性,知y2=-y1,代入上式,得y1=,把y1=代入x2+y2=4,得x1=±1,所以点(1,)在抛物线y2=2px上,点(-1,)在抛物线y2=-2px上,可得p=.于是所求抛物线的方程为y2=3x或y2=-3x.
变式3:抛物线的顶点在原点,对称轴重合于椭圆9x2+4y2=36短轴所在的直线,抛物线焦点到顶点的距离为3,求抛物线的方程及抛物线的准线方程.
【解析】椭圆的方程可化为+=1,其短轴在x轴上,
∴抛物线的对称轴为x轴,
∴设抛物线的方程为y2=2px(p>0)或y2=-2px(p>0).
∵抛物线的焦点到顶点的距离为3,
即=3,∴p=6,
∴抛物线的标准方程为y2=12x或y2=-12x,
其准线方程分别为x=-3和x=3.
(二)抛物线的几何性质的应用
【例1-2】抛物线的准线方程是,则实数___________.
【解析】抛物线化为标准方程:,
其准线方程是,而
所以 ,即 ,
故答案为:
【例1-3】设P是抛物线y2=4x上任意一点,设A(3,0),则|PA|的最小值为________.
【解析】设点P的坐标为(x,y),则y2=4x,x≥0,
|PA|2=(x-3)2+y2=x2-6x+9+4x=x2-2x+9=(x-1)2+8.
当x=1时,|PA|的最小值为2.
变式1:已知抛物线y2=2x,直线l的方程为x-y+3=0,点P是抛物线上的一动点,则点P到直线l的最短距离为________,此时点P的坐标为________.
【解析】设点P(x0,y0)是y2=2x上任意一点,则点P到直线x-y+3=0的距离d===,当y0=1时,dmin==,此时x0=,所以点P的坐标为.
变式2:如图,已知P为抛物线y2=4x上的动点,过P分别作y轴与直线x-y+4=0的垂线,垂足分别为A,B,则|PA|+|PB|的最小值为________.
【解析】抛物线的准线方程是x=-1,
又根据抛物线的几何性质知,
抛物线上的点到焦点的距离等于其到准线的距离,
所以|PA|+|PB|=|PF|+|PB|-1,|PF|+|PB|的最小值就是点F到直线x-y+4=0的距离,
又点F到直线的距离d==,
所以|PA|+|PB|的最小值是-1.
【例1-4】已知正三角形AOB的一个顶点O位于坐标原点,另外两个顶点A,B在抛物线y2=2px(p>0)上,求这个三角形的边长.
【解析】如图所示,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则y=2px1,y=2px2.
又|OA|=|OB|,
所以x+y=x+y,
即x-x+2px1-2px2=0,
整理得(x1-x2)(x1+x2+2p)=0.
因为x1>0,x2>0,2p>0,
所以x1=x2,由此可得|y1|=|y2|,
即线段AB关于x轴对称,
由此得∠AOx=30°,
所以y1=x1,与y=2px1联立,
解得y1=2p.
所以|AB|=2y1=4p,
即这个三角形的边长为4p.
变式1:已知A,B是抛物线y2=2px(p>0)上两点,O为坐标原点,若|OA|=|OB|,且△AOB的垂心恰是此抛物线的焦点,求直线AB的方程.
【解析】如图,设点A(x0,y0),
由题意可知点B(x0,-y0),
∵F是△AOB的垂心,
∴AF⊥OB,∴kAF·kOB=-1,
即·=-1.
∴y=x0,
又∵y=2px0,
∴x0=2p+=.
∴直线AB的方程为x=.
变式2:抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l,点A是抛物线上一点,且∠AFO=120°(O为坐标原点),AK⊥l,垂足为K,则△AKF的面积是________.
【解析】由抛物线方程可知F(1,0),准线l的方程为x=-1.如图,设A(x0,y0),过A作AH⊥x轴于H,
在Rt△AFH中,|FH|=x0-1,
由∠AFO=120°得∠AFH=60°,故y0=|AH|=(x0-1),
所以点A的坐标为(x0,(x0-1)),将此代入抛物线方程可得3x-10x0+3=0,
解得x0=3或x0=(舍),
所以点A的坐标为(3,2),
故S△AKF=×(3+1)×2=4.
考点二 焦点弦问题
解题方略:
1.已知AB是过抛物线y2=2px(p>0)的焦点的弦,F为抛物线的焦点,A(x1,y1),B(x2,y2),则:
(1)y1y2=-p2,x1x2=;
(2)|AB|=x1+x2+p=(θ为直线AB的倾斜角);
(3)S△ABO=(θ为直线AB的倾斜角);
(4)+=;
(5)以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
2.当直线经过抛物线的焦点,且与抛物线的对称轴垂直时,直线被抛物线截得的线段称为抛物线的通径,显然通径长等于2p.
【例2-1】过抛物线y2=4x的焦点作直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,若x1+x2=6,则|AB|=________.
【解析】|AB|=x1+x2+p=6+2=8.
【例2-2】【多选】设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点M在抛物线C上,|MF|=5,若y轴上存在点A(0,2),使得·=0,则p的值可以为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【解析】由题意可得,以MF为直径的圆过点(0,2),
设点M(x,y),由抛物线定义知|MF|=x+=5,可得x=5-.
因为圆心是MF的中点,
所以根据中点坐标公式可得,
圆心横坐标为=,
由已知可知圆半径也为,
据此可知该圆与y轴相切于点A(0,2),
故圆心纵坐标为2,则M点纵坐标为4,
即点M,
代入抛物线方程得p2-10p+16=0,
所以p=2或p=8.
【例2-3】过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,且A,B两点的纵坐标之积为-4,求抛物线C的方程.
【解析】由于抛物线的焦点F,
故可设直线AB的方程为x=my+.
由得y2-2pmy-p2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1y2=-p2,
∴-p2=-4,由p>0,可得p=2,
∴抛物线C的方程为y2=4x.
考点三 直线与抛物线的位置关系
解题方略:
将直线方程与抛物线方程联立,转化为一元二次方程,可通过直线与抛物线的位置关系转化为对判别式Δ或者对向量数量积的限制条件,利用限制条件建立不等式或等式,利用根与系数的关系运算求解.
(一)直线与抛物线位置关系的应用
【例3-1】过点(-3,2)的直线与抛物线y2=4x只有一个公共点,求此直线方程.
【解析】显然,直线斜率k存在,设其方程为y-2=k(x+3),由消去x,整理得
ky2-4y+8+12k=0.①
(1)当k=0时,方程①化为-4y+8=0,即y=2,
此时过(-3,2)的直线方程为y=2,满足条件.
(2)当k≠0时,方程①应有两个相等实根.
由即得k=或k=-1.
所以直线方程为y-2=(x+3)或y-2=-(x+3),
即x-3y+9=0或x+y+1=0.
故所求直线有三条,其方程分别为:y=2,x-3y+9=0,x+y+1=0.
【例3-2】【多选】已知直线与抛物线相切,则( )
A. B. C. D.
【解析】联立可得,由题意可得,解得.
故选:BC.
变式1:过点作抛物线的切线,则切点的横坐标为______.
【解析】设切线方程为,与抛物线方程联立可得,由,解得或代入得.
故答案为:3
(二)弦长问题
【例3-3】过点(1,0)作斜率为-2的直线,与抛物线y2=8x交于A,B两点,则弦AB的长为( )
A.2 B.2
C.2 D.2
【解析】设A(x1,y1),B(x2,y2).
由题意知AB的方程为y=-2(x-1),即y=-2x+2.
由得x2-4x+1=0,
∴x1+x2=4,x1x2=1.
∴|AB|=
===2.故选B
变式1:已知抛物线的顶点在原点,x轴为对称轴,经过焦点且倾斜角为的直线被抛物线所截得的弦长为6,求抛物线的标准方程.
【解析】当抛物线焦点在x轴正半轴上时,可设抛物线标准方程为y2=2px(p>0),则焦点F,直线l的方程为y=x-.设直线l与抛物线的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),过点A,B向抛物线的准线作垂线,垂足分别为点A1,点B1,则|AB|=|AF|+|BF|=|AA1|+|BB1|=+=x1+x2+p=6,
∴x1+x2=6-p. ①
由消去y,得2=2px,即x2-3px+=0.∴x1+x2=3p,代入①式得3p=6-p,∴p=.∴所求抛物线的标准方程是y2=3x.
当抛物线焦点在x轴负半轴上时,用同样的方法可求出抛物线的标准方程是y2=-3x.
(三)中点弦问题
【例3-4】已知抛物线,过点的直线与抛物线交于,两点,若点是线段的中点,则直线的斜率为( )
A.4 B.2 C.1 D.
【解析】设,,∵是AB的中点,∴,
由,相减得,
所以直线的斜率,
故选:B.
变式1:若、是抛物线上的不同两点,弦(不平行于轴)的垂直平分线与轴相交于点,则弦中点的横坐标为___________.
【解析】设点、的坐标分别是、,则,,
两式相减得,因,即有,
设直线的斜率是,弦的中点是,则,
从而的垂直平分线的方程为,
又点在直线上,所以,而,解得,
弦中点的横坐标为2.
故答案为:2
变式2:已知抛物线C:与直线l交于A,B两点,若线段AB中点的纵坐标为3,则l的倾斜角为_____.
【解析】设,,则,,
两式相减可得,
则,
故的斜率为1,则的倾斜角为.
故答案为:
变式3:过抛物线的焦点的直线与抛物线交于,两点,若的中点的纵坐标为2,则等于( )
A.4 B.6 C.8 D.10
【解析】抛物线的焦点坐标F(1,0),准线方程,
设AB的中点为M,过A,B,M作准线l的垂线,垂足分别为C,D,N,则MN为梯形ABDC的中位线,,
∵直线AB过抛物线的焦点F,∴可设直线AB的方程为:(m为常数),
代入抛物线的方程消去x并整理得:,
设A,B的纵坐标分别为,线段AB中点,
则,,
∴直线AB的方程为,,
,
故选:C.
考点四 抛物线的轨迹问题
解题方略:
求轨迹问题的两种方法
(1)直接法:按照动点适合条件直接代入求方程.
(2)定义法: 若动点满足某种曲线定义,可按待定系数法列方程(组)求解曲线方程.
【例4-1】设圆C与圆外切,与直线相切,则圆C的圆心的轨迹为( )
A.抛物线 B.双曲线 C.椭圆 D.圆
【解析】设的坐标为,圆的半径为圆的圆心为,
圆与圆外切,与直线相切
,到直线的距离
,即动点到定点的距离等于到定直线的距离
由抛物线的定义知:的轨迹为抛物线.
故选:A
变式1:若动圆M与圆C:(x-2)2+y2=1外切,又与直线x+1=0相切,求动圆圆心的轨迹方程.
【解析】设动圆圆心为M(x,y),半径为R,由已知可得定圆圆心为C(2,0),半径r=1.
因为两圆外切,所以|MC|=R+1.
又动圆M与已知直线x+1=0相切,
所以圆心M到直线x+1=0的距离d=R.
所以|MC|=d+1.
即动点M到定点C(2,0)的距离等于它到定直线x+2=0的距离.
由抛物线的定义可知,点M的轨迹是以C为焦点,x=-2为准线的抛物线,且=2,p=4,
故动圆圆心M的轨迹方程为y2=8x.
变式2:设点P(x,y)(y≥0)为平面直角坐标系xOy内的一个动点(其中O为坐标原点),点P到定点M的距离比点P到x轴的距离大.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)若直线l:y=kx+1与点P的轨迹相交于A,B两点,且|AB|=2,求实数k的值.
【解析】(1)过点P作x轴的垂线且垂足为点N,则|PN|=y,由题意知|PM|-|PN|=,
∴=y+,化简得x2=2y.故点P的轨迹方程为x2=2y.
(2)由题意设A(x1,y1),B(x2,y2),联立消去y化简得x2-2kx-2=0,
∴x1+x2=2k,x1x2=-2.
∵|AB|=·
=·
=2,
∴k4+3k2-4=0,又k2≥0,∴k2=1,∴k=±1.
考点五 抛物线的定值、定点问题
【例5-1】已知点在抛物线上.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点的直线交抛物线于,两点,设直线,的斜率分别为,,O为坐标原点,求证:为定值.
【解析】(1)∵点在抛物线C上,∴,解得,∴抛物线C的方程为.
(2)证明:设直线,,,联立,消去y可得,,由韦达定理有,,∴,即得证.
【例5-2】已知抛物线的焦点为,直线与抛物线交于两点,当时,为坐标原点)是等边三角形.
(1)求抛物线的方程.
(2)延长交抛物线于点,试问直线是否恒过点?若是,求出点的坐标;若不是,请说明理由.
【解析】(1)由题意可得,则,解得.故抛物线的方程为.
(2)由(1)可知,设.因为三点共线,所以,即,即,整理得.因为,所以.由题意可知直线的斜率不为0,设直线的方程为.联立整理得,则.因为关于轴对称,所以,则,解得.故直线的方程为,即直线恒过点.
题组A 基础过关练
1、抛物线 的焦点坐标是( )
A. B.
C. D.
【解析】抛物线 的方程化为标准方程为: ,
故 ,则焦点坐标为 ,
故选:D.
2、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为( )
A.y2=-x B.x2=-8y
C.y2=-8x或x2=-y D.y2=-x或x2=-8y
【解析】若焦点在x轴上,设抛物线方程为y2=ax,将点P(-4,-2)的坐标代入,得a=-1,所以抛物线的标准方程为y2=-x.若焦点在y轴上,设方程为x2=by,将点P(-4,-2)的坐标代入,得b=-8,所以抛物线的标准方程为x2=-8y.故所求抛物线的标准方程是y2=-x或x2=-8y.故选D
3、已知直线y=kx-k及抛物线y2=2px(p>0),则( )
A.直线与抛物线有一个公共点
B.直线与抛物线有两个公共点
C.直线与抛物线有一个或两个公共点
D.直线与抛物线可能没有公共点
【解析】∵直线y=kx-k=k(x-1),∴直线过定点(1,0).∴当k=0时,直线与抛物线有一个公共点;当k≠0时,直线与抛物线有两个公共点.故选C
4、若抛物线y2=x上一点P到准线的距离等于它到顶点的距离,则点P的坐标为( )
A. B.
C. D.
【解析】设抛物线的焦点为F,原点为O,P(x0,y0),由条件及抛物线的定义知,|PF|=|PO|,又F,所以x0=,所以y=,所以y0=±.故选B
5、设O为坐标原点,F为抛物线y2=4x的焦点,A为抛物线上一点,若·=-4,则点A的坐标为( )
A.(2,±2 ) B.(1,±2)
C.(1,2) D.(2,2)
【解析】设A(x,y),则y2=4x,①
又=(x,y),=(1-x,-y),
所以·=x-x2-y2=-4.②
由①②可解得x=1,y=±2,故A点坐标为(1,±2).故选B
6、动点P(x,y)到点F(3,0)的距离比它到直线x+2=0的距离大1,则动点的轨迹是( )
A.椭圆 B.双曲线
C.双曲线的一支 D.抛物线
【解析】依题意可知动点P(x,y)在直线x+2=0的右侧,
设P到直线x+2=0的距离为d,则|PF|=d+1,
所以动点P到F(3,0)的距离与到x+3=0的距离相等,其轨迹为抛物线. 故选D
7、若抛物线y2=2x上有两点A,B且AB垂直于x轴,若|AB|=2,则抛物线的焦点到直线AB的距离为( )
A. B. C. D.
【解析】由题意知,线段AB所在的直线方程为x=1,
抛物线的焦点坐标为,
则焦点到直线AB的距离为1-=.故选A
8、直线y=kx+2与抛物线y2=8x有且只有一个公共点,则k=________.
【解析】当k=0时,直线与抛物线有唯一交点,
当k≠0时,联立方程消去y,得k2x2+4(k-2)x+4=0,
由题意Δ=16(k-2)2-16k2=0,
∴k=1.
综上,k=0或1.
9、若抛物线上一点M到x轴的距离等于12,则点M到此抛物线的焦点的距离为______.
【解析】题意可知点M的纵坐标,代入拋物
线方程求得,抛物线的准线为,
根据抛物线的定义可知点M与焦点F间的距离
故答案为:13
10、已知抛物线y2=2px(p>0),直线x=m与抛物线交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则y1+y2=________.
【解析】因为抛物线y2=2px(p>0)关于x轴对称,x=m与x轴垂直,故y1=-y2,即y1+y2=0.
题组B 能力提升练
11、若双曲线-=1(p>0)的左焦点在抛物线y2=2px的准线上,则p的值为( )
A.2 B.3
C.4 D.4
【解析】双曲线的方程可化为-=1,∴双曲线的左焦点为.
又∵抛物线的准线为x=-,由题意得-=-,解得p=4.故选C
12、已知抛物线与圆交于A,B两点,则( )
A.2 B. C.4 D.
【解析】由对称性易得A,B横坐标相等且大于0,联立得,解得,
则,将代入可得,则.
故选:C.
13、已知抛物线C:,直线l与C交于A,B两点,若弦的中点为,则直线l的斜率为( )
A. B.3 C. D.-3
【解析】设,,则,所以,整理得.
因为弦的中点为,所以,即直线的斜率为.
故选:C
14、【多选】设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,A为C上一点,以F为圆心,|FA|为半径的圆交l于B,D两点.若∠ABD=90°,且△ABF的面积为9,则( )
A.△ABF是等边三角形
B.|BF|=3
C.点F到准线的距离为3
D.抛物线C的方程为y2=6x
【解析】∵以F为圆心,|FA|为半径的圆交l于B,D两点,∠ABD=90°,由抛物线的定义可得|AB|=|AF|=|BF|,∴△ABF是等边三角形,∴∠FBD=30°.∵△ABF的面积为|BF|2=9,∴|BF|=6.又点F到准线的距离为|BF|sin 30°=3=p,则该抛物线的方程为y2=6x.故选ACD
15、已知抛物线的焦点F在x轴上,直线l过F且垂直于x轴,l与抛物线交于A,B两点,O为坐标原点,若△OAB的面积等于4,求此抛物线的标准方程.
【解析】由题意,可设抛物线方程为y2=2ax(a≠0),则
焦点F,直线l:x=,
∴A,B两点坐标分别为,,
∴|AB|=2|a|.
∵△OAB的面积为4,
∴··2|a|=4,∴a=±2.
∴抛物线方程为y2=±4x.
16、已知y=x+m与抛物线y2=8x交于A,B两点.
(1)若|AB|=10,求实数m的值;
(2)若OA⊥OB,求实数m的值.
【解析】由
得x2+(2m-8)x+m2=0.
由Δ=(2m-8)2-4m2=64-32m>0,得m<2.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=8-2m,x1x2=m2,
y1y2=m(x1+x2)+x1x2+m2=8m.
(1)因为|AB|=
=·=10,
所以m=,经检验符合题意.
(2)因为OA⊥OB,所以x1x2+y1y2=m2+8m=0,
解得m=-8或m=0(舍去).
所以m=-8,经检验符合题意.
题组C 培优拔尖练
17、已知动圆过点,且与直线:相切.
(1)求动圆圆心的轨迹方程;
(2)若过点且斜率的直线与圆心的轨迹交于两点,求线段的长度.
【解析】(1)圆过点,且与直线相切
点到直线的距离等于
由抛物线定义可知点的轨迹是以为焦点、以为准线的抛物线,
依题意,设点的轨迹方程为,则,解得,
所以,动圆圆心的轨迹方程是.
(2)依题意可知直线,设
联立,得,则,
所以,线段的长度为.
18、已知抛物线的焦点为,经过点的直线与抛物线交于两点,其中点在第一象限;
(1)若直线的斜率为,求的值;
(2)求线段的长度的最小值.
【解析】(1)设,
抛物线的焦点为,直线l经过点F且斜率,
直线l的方程为,
将直线l方程与抛物线消去y可得,
点A是第一象限内的交点,
解方程得,∴.
(2)设,由题知直线l斜率不为0,故设直线l的方程为:,
代入抛物线C的方程化简得,,
∵>0,∴,
∴,当且仅当m=0时取等号,
∴AB长度最小值为12.
19、已知抛物线C:的焦点为F,若点在C上,且.
(1)求C的方程:
(2)P为y轴上一点,过点F的直线l交C于A,B两点,若是以点P为直角顶点的等腰直角三角形,求线段AB的长.
【解析】(1)由点在上,得,解得,
由抛物线的定义及,得,解得或,
结合,得,
故抛物线的方程为.
(2)显然,直线不与轴重合,设直线的方程为,
由消去并整理,得,
,直线与一定有两个交点,
设,,则,
设中点为,则,,
即,
线段的中垂线方程为,
令,得,即,
所以,
又,
由,得,解得,
所以.
20、在平面直角坐标系xOy中,已知点,点P到点F的距离比点P到x轴的距离大2,记P的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)A、B是C上的两点,直线OA、OB的斜率分别为 且,求证直线过定点.
【解析】(1)设C上任意一点P的坐标为,则有:,
当时,有;
当时,有,
所以C的方程为或;
(2)由题意知直线AB的斜率存在,设AB的直线方程为,,
联立方程,整理得,
所以,且,
又由,即,
由,
解得,
故直线的方程为,
所以直线恒过定点.
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