新高考数学一轮复习导学案第66讲 抛物线的标准方程与性质(2份打包,原卷版+解析版)
展开一、抛物线的定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)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.
二 、抛物线的标准方程与几何性质
三 、 与焦点弦有关的常用结论
设A(x1,y1),B(x2,y2).
(1)y1y2=-p2,x1x2=eq \f(p2,4).
(2)|AB|=x1+x2+p=eq \f(2p,sin2θ)(θ为AB的倾斜角).
(3)eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)为定值eq \f(2,p).
(4)以AB为直径的圆与准线相切.
1、(2022•乙卷(文))设 SKIPIF 1 < 0 为抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点,点 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上,点 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
A.2B. SKIPIF 1 < 0 C.3D. SKIPIF 1 < 0
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】 SKIPIF 1 < 0 为抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点 SKIPIF 1 < 0 ,点 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上,点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由抛物线的定义可知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 不妨在第一象限),所以 SKIPIF 1 < 0 .
故选: SKIPIF 1 < 0 .
2、【2022年全国乙卷】设F为抛物线的焦点,点A在C上,点,若,则( )
A.2B.C.3D.
【答案】B
【解析】由题意得,,则,
即点到准线的距离为2,所以点的横坐标为,
不妨设点在轴上方,代入得,,
所以.
故选:B
3、(2021•新高考Ⅱ)若抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点到直线 SKIPIF 1 < 0 的距离为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
A.1B.2C. SKIPIF 1 < 0 D.4
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 到直线 SKIPIF 1 < 0 的距离为 SKIPIF 1 < 0 ,
可得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
故选: SKIPIF 1 < 0 .
4、【2020年新课标1卷理科】已知A为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,点A到C的焦点的距离为12,到y轴的距离为9,则p=( )
A.2B.3C.6D.9
【答案】C
【解析】
【分析】
利用抛物线的定义建立方程即可得到答案.
【详解】
设抛物线的焦点为F,由抛物线的定义知 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
故选:C.
5、(2023•乙卷(文))已知点 SKIPIF 1 < 0 在抛物线 SKIPIF 1 < 0 上,则 SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 的准线的距离为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】点 SKIPIF 1 < 0 在抛物线 SKIPIF 1 < 0 上,
则 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
由抛物线的定义可知, SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 的准线的距离为 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
6、(2021•新高考Ⅰ)已知 SKIPIF 1 < 0 为坐标原点,抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 上一点, SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 轴垂直, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 轴上一点,且 SKIPIF 1 < 0 .若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的准线方程为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】法一:由题意,不妨设 SKIPIF 1 < 0 在第一象限,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以抛物线的准线方程为: SKIPIF 1 < 0 .
法二:根据射影定理,可得 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
因此,抛物线的准线方程为: SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
1、抛物线y=2x2的准线方程为( )
A.y=-eq \f(1,8) B.y=-eq \f(1,4)
C.y=-eq \f(1,2) D.y=-1
【答案】 A
【解析】 由y=2x2,得x2=eq \f(1,2)y,故抛物线y=2x2的准线方程为y=-eq \f(1,8).
2、抛物线y2=x上一点P到焦点的距离是2,则P点坐标为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】 D
【解析】 设P(x0,y0),则|PF|=x0+eq \f(p,2)=x0+eq \f(1,4)=2,∴ x0=eq \f(7,4),∴ y0=±eq \f(\r(7),2).
3. (多选)(2022·常德一模)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F到准线l的距离为2,则下列结论中正确的是( )
A. 焦点F的坐标为(1,0)
B. 过点A(-1,0)恰有2条直线与抛物线C有且只有一个公共点
C. 直线x+y-1=0与抛物线C相交所得弦长为8
D. 抛物线C与圆x2+y2=5交于M,N两点,则MN=4
【答案】 ACD
【解析】 由题意可知抛物线方程为y2=4x.对于A,焦点F的坐标为(1,0),故A正确;对于B,过点A(-1,0)有抛物线的2条切线,还有y=0,共3条直线与抛物线有且只有一个交点,故B错误;对于C,联立 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x+y-1=0,,y2=4x,))消去x并整理,得y2+4y-4=0,弦长为 eq \r(2)|y1-y2|= eq \r(2)· eq \r((y1+y2)2-4y1y2)= eq \r(2)× eq \r(16+16)=8,故C正确;对于D,联立 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x2+y2=5,,y2=4x,))消去y并整理,得x2+4x-5=0,解得x=1(负值舍去),所以交点为(1,±2),所以MN=4,故D正确.故选ACD.
4. (2022·青岛二中高三期末)已知抛物线C:y2=2px(p>0),直线l:x=2交抛物线C于P,Q两点,且OP⊥OQ,则抛物线C的方程为________.
【答案】 y2=2x
【解析】 将直线l:x=2代入抛物线C:y2=2px(p>0),得P(2,2 eq \r(p)),Q(2,-2 eq \r(p)),所以 eq \(OP,\s\up6(→))=(2,2 eq \r(p)), eq \(OQ,\s\up6(→))=(2,-2 eq \r(p)).因为OP⊥OQ,所以 eq \(OP,\s\up6(→))· eq \(OQ,\s\up6(→))=(2,2 eq \r(p))·(2,-2 eq \r(p))=4-4p=0,即p=1,所以抛物线C的方程为y2=2x.
考向一 抛物线的定义及其应用
例1 (1)已知抛物线定点在原点,对称轴为坐标轴,焦点在直线x-y+2=0上,则抛物线方程为____.
(2)动圆过点(1,0),且与直线x=-1相切,则动圆的圆心的轨迹方程为____.
【答案】(1)y2=-8x或x2=8y (2)y2=4x
【解析】 (1)直线x-y+2=0与坐标轴的交点分别为(-2,0)和(0,2),当焦点为(-2,0)时,抛物线焦点在x轴负半轴上,且p=4,则抛物线方程为y2=-8x;当焦点为(0,2)时,抛物线焦点在y轴正半轴上且p=4,则抛物线方程为x2=8y;故抛物线方程为y2=-8x或x2=8y.
(2)设动圆的圆心坐标为(x,y),则圆心到点(1,0)的距离与到直线x=-1的距离相等,根据抛物线的定义易知动圆的圆心的轨迹方程为y2=4x.
变式1、过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的任意一条直线m,交抛物线于P1,P2两点,求证:以P1P2为直径的圆和该抛物线的准线相切.
证明:如图,设P1P2的中点为P0,过P1,P2,P0分别向准线l引垂线,垂足分别为Q1,Q2,Q0.
根据抛物线的定义,得|P1F|=|P1Q1|,|P2F|=|P2Q2|,
所以|P1P2|=|P1F|+|P2F|=|P1Q1|+|P2Q2|.
因为P1Q1∥P0Q0∥P2Q2,|P1P0|=|P0P2|,
所以|P0Q0|=eq \f(1,2)(|P1Q1|+|P2Q2|)=eq \f(1,2)|P1P2|.
由此可知,P0Q0是以P1P2为直径的圆P0的半径,且P0Q0⊥l,因此,圆P0与准线相切.
方法总结: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,实现由点到点的距离与点到直线的距离的转化.
(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到准线的距离,利用“与直线上所有点的连线中垂线段最短”原理解决.
考向二 抛物线的标准方程及其几何性质
例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是________________________.
【答案】 y2=-x或x2=-8y
【解析】 若焦点在x轴上,设抛物线的方程为y2=mx,将点P(-4,-2)代入,解得 m=-1,则抛物线方程为y2=-x;若焦点在y轴上,设抛物线的方程为x2=ny,将点P(-4,-2)代入,解得n=-8,则抛物线方程为x2=-8y.综上,抛物线的标准方程为y2=-x或x2=-8y.
变式1、 已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2)是过点F的直线与抛物线的两个交点,求证:
(1) y1y2=-p2,x1x2= eq \f(p2,4);
(2) eq \f(1,AF)+ eq \f(1,BF)为定值;
(3) 以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
【解析】 (1) 由已知,得抛物线的焦点坐标为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(p,2),0)).
设直线AB的方程为x=my+ eq \f(p,2),代入y2=2px,
得y2=2p eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(my+\f(p,2))),即y2-2pmy-p2=0,
所以y1y2=-p2.
因为y eq \\al(2,1)=2px1,y eq \\al(2,2)=2px2,
所以y eq \\al(2,1)y eq \\al(2,2)=4p2x1x2,
所以x1x2= eq \f(y eq \\al(2,1)y eq \\al(2,2),4p2)= eq \f(p4,4p2)= eq \f(p2,4).
(2) eq \f(1,AF)+ eq \f(1,BF)= eq \f(1,x1+\f(p,2))+ eq \f(1,x2+\f(p,2))= eq \f(x1+x2+p,x1x2+\f(p,2)(x1+x2)+\f(p2,4)).
因为x1x2= eq \f(p2,4),x1+x2=AB-p,
所以 eq \f(1,AF)+ eq \f(1,BF)= eq \f(AB,\f(p2,4)+\f(p,2)(AB-p)+\f(p2,4))= eq \f(2,p)(定值).
(3) 设AB的中点为M(x0,y0),如图所示,分别过点A,B作准线l的垂线,垂足分别为C,D,过点M作准线l的垂线,垂足为N,
则MN= eq \f(1,2)(AC+BD)= eq \f(1,2)(AF+BF)= eq \f(1,2)AB,
所以以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
变式2、(1)设抛物线y2=2px的焦点在直线2x+3y-8=0上,则该抛物线的准线方程为( )
A.x=-4 B.x=-3
C.x=-2 D.x=-1
【答案】 A
【解析】 直线2x+3y-8=0与x轴的交点为(4,0),∴抛物线y2=2px的焦点为(4,0),∴准线方程为x=-4.
(2)(2022·广州模拟)已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,准线为l,点P(4,y0)在抛物线上,K为l与y轴的交点,且|PK|=eq \r(2)|PF|,则y0=________,p=________.
【答案】2 4
【解析】 作PM⊥l,垂足为M,由抛物线定义知|PM|=|PF|,又知|PK|=eq \r(2)|PF|,
∴在Rt△PKM中,sin∠PKM=eq \f(|PM|,|PK|)=eq \f(|PF|,|PK|)=eq \f(\r(2),2),
∴∠PKM=45°,∴△PMK为等腰直角三角形,
∴|PM|=|MK|=4,
又知点P在抛物线x2=2py(p>0)上,
∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(py0=8,,y0+\f(p,2)=4,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(p=4,,y0=2.))
方法总结:1.求抛物线标准方程的方法
(1)定义法: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.
(2)待定系数法: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.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
1、(2022·江苏第一次百校联考)已知抛物线y2=4x的焦点为点F,点A(-1,0),抛物线上点P满足PA=eq \r(,2)PO,O为坐标原点,则PF的长等于
A.1 B.eq \r(,2) C.2 D.eq \f(\r(,2),2)
【答案】B
【解析】由题意可设P(x0,y0),因为PA=eq \r(,2)PO,所以(x0+1)2+y02=2(x02+y02),即可化简为(x0-1)2+y02=2,则点P的轨迹是以点(1,0)为圆心,以r=eq \r(,2)为半径的圆,则PF=r=eq \r(,2),故答案选B.
2、(2022·武汉部分学校9月起点质量检测)抛物线y2=2x上两点A,B与坐标原点O构成等边三角形,则该三角形的边长为______.
【答案】4EQ \R(,3)
【解析】由题意可知,点A,B关于x轴对称,且满足∠AOx=30°,假设点A在第一象限,且设等边三角形的边长为m,则点A(EQ \F(\R(,3),2)m,EQ \F(1,2)m),代入到抛物线的方程,可解得m=4EQ \R(,3),即等边三角形的边长为4EQ \R(,3).
3、(2022·湖南省雅礼中学开学考试)已知F是抛物线eq C:y\s\up6(2)=8x的焦点,M是C上一点,FM的延长线交y轴于点N,若M为FN的中点,则|FN|= .
【答案】6
【解析】由题意,如图,过M、N分别作抛物线准线的垂线,垂足分别为M1,N1,设抛物线的准线与x轴的交点为F1,则|NN1|=|OF1|=2,|FF1|=4.因为M为FN的中点,所以|MM1|=3,由抛物线的定义知eq |FM|=|MM\s\d(1)|=3,则|FN|=2|FM|=6.
4、(2022·河北唐山·高三期末)已知抛物线C: SKIPIF 1 < 0 的焦点为F, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是C上两点,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D.2
【答案】A
【解析】解:由抛物线C: SKIPIF 1 < 0 ,
得 SKIPIF 1 < 0 ,
又因 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
故选:A.
5、(2022·河北张家口·高三期末)已知 SKIPIF 1 < 0 是拋物线 SKIPIF 1 < 0 上一点, SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的焦点, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A.2B.3C.6D.9
【答案】C
【解析】由定义 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
故选:C
6、(2022·广东东莞·高三期末)已知直线 SKIPIF 1 < 0 过抛物线 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 的焦点,且与该抛物线交于 SKIPIF 1 < 0 两点.若线段 SKIPIF 1 < 0 的长为16, SKIPIF 1 < 0 的中点到 SKIPIF 1 < 0 轴距离为6,则 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 为坐标原点)的面积是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由抛物线的定义可得 SKIPIF 1 < 0 ,
又因为 SKIPIF 1 < 0 的中点到 SKIPIF 1 < 0 轴的距离是6,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以抛物线的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
设直线 SKIPIF 1 < 0 的方程 SKIPIF 1 < 0 ,
联立直线与抛物线的方程: SKIPIF 1 < 0 ,整理可得 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 .
故选:B
7、(2022·江苏海门·高三期末)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,点A,B在抛物线C上,且满足AF⊥BF.设线段AB的中点到准线的距离为d,则 SKIPIF 1 < 0 的最小值为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】如图示:设AB的中点为M,分别过点 SKIPIF 1 < 0 作准线l的垂线,垂足为C,D,N,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
MN为梯形ACDB的中位线,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由AF⊥BF.可得 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 当且仅当a=b时取等号,
故 SKIPIF 1 < 0 ,
故选:D.标准方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
焦点
Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(p,2),0))
Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(p,2),0))
Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(p,2)))
Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,-\f(p,2)))
离心率
e=1
准线
x=-eq \f(p,2)
x=eq \f(p,2)
y=-eq \f(p,2)
y=eq \f(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))
eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(PF))=
x0+eq \f(p,2)
eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(PF))=
-x0+eq \f(p,2)
eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(PF))=
y0+eq \f(p,2)
eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(PF))=
-y0+eq \f(p,2)
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