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则NF1-NF2OM=2b-aa.故答案为:2b-aa.
例7.(多选)已知双曲线C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的左、右焦点分别为F1,F2,P双曲线上一点,且PF1=2PF2,若sin∠F1PF2=154,则下面有关结论正确的是( ).
A.e=6
B.e=2
C.b=5a
D.b=3a
解析:定义+焦点三角形面积公式
由∵PF1-PF2=2a;PF1=2PF2∴PF1=4a,PF2=2a
又sin∠F1PF2=154故cs∠F1PF2=±14
由S△PF1F2=12PF1PF2sinθ=b21+csθsinθ,设∠F1PF2=θ,当cs∠F1PF2=14时12⋅4a⋅2a⋅154=b21+14154即b2=3a2故b=3a,e=2当cs∠F1PF2=-14时同理得b2=5a2故
b=5a,e=6综上答案为:ABCD
例8.已知双曲线x2a2-y2b2=1a>0,b>0,过原点作一条倾鿴角为π3的直线分别交双曲线左、右两支于P,Q两点,以线段PQ为直径的圆过右焦点F,则双曲线的离心率为___________
解析:过原点的倾窲角为π3的直线方程为y=3x,解方程组:y=3x,x2a2-y2b2=1⇒x=abb2-3a2,y=3abb2-3a2.或x=-abb2-3a2,y=-3abb2-3a2.则Qabb2-3a2,3abb2-3a2,P-abb2-3a2,-3abb2-3a2,Fc,0,因为以线段PQ为直径的圆过右焦点F,所以FP⋅FQ=0,因此有abb2-3a2-c-abb2-3a2-c+3abb2-3a2-3abb2-3a2=0,结合c2=a2+b2,化简得c4-8c2a2+4a4=0,所以有e4-8e2+4=0,解得e2=4+23⇒e=3+1.
例9.已知椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0与双曲线x2a2-y2b2=12a>0,b>0的焦点相同,则双曲线渐近线方程为( )
A.y=±33x
B.y=±3x
C.y=±22x
D.y=±2x
解析:椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0与双曲线x2a2-y2b2=12a>0,b>0即x2a22-y2b22=1a>0,b>0的焦点相同,可得:a2-b2=12a2+12b2,即a2=3b2,∴ba=33,∴渐近线方程为:y=±33x.故选A.
例10.已知双曲线x2a2-y2b2=1a>b>0的左、右焦点分别为F1、F2,过点F1作圆x2+y2=a2的切线交双曲线右支于点M,若∠F1MF2=π4,则双曲线的离心率为___________
解析:设切点为N,连接ON,过F2作F2A⊥MN,垂足为A,如下图:由圆的切线性质可知:ON⊥F1M,ON=a,由三角形中位线定理可知:AF2=2a,AF2⊥F1M,在Rt△AF1F2中,AF1=F1F22-AF22=2b,在Rt△AF2M中,∠F1MF2=π4,所以MA=2a,F2M=22a,由双曲线定义可知:F1M-F2M=2a,即2b+2a-22a=2a,所以b=2a,
而c=a2+b2=3a,因此e=ca=3,即双曲线的离心率为3.
例11.已知双曲线x2a2-y212=1a>0的一条渐近线方程为3x-y=0,左焦点为F,当点M在双曲线右支上,点N在圆x2+y-32=4上运动时,则MN+MF的最小值为( )
A.9
B.7
C.6
D.5
解析:由渐近线方程可知ba=3⇒b2=3a2=12⇒a2=4⇒c=4,设双曲线右焦点为F'4,0,由双曲线定义可知:MF-MF'=2a=4⇒MN+MF=MN+MF'+4则只需求MN+MF'的最小值即可得到MN+MF的最小值,易知圆x2+y-32=4的圆心为C0,3,半径r=2,则MN+MF'min=F'C-r=5-2=3,,MN+MF为3+4=7故选B.
例12.已知F1,F2为双曲线C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的左、右焦点,直线y=3x与双曲线C的一个交点P在以线段F1F2为直径的圆上,则双曲线C的离心率为( )
A.4+23
B.5+25
C.3+1
D.3+2
解析:因为直线y=3x与双曲线C的一个交点P在以线段F1F2为直径的图上,所以PF1⊥PF2,不妨令P在第一象限内,又O为F1F2中点,F1-c,0,F2c,0,所以OP=12F1F2=c,因为直线y=3x的倾斜角为∠POF2=60∘,所以△POF2为等边三角形,所以PF2=c,因此,在Rt△PF1F2中,PF12=F1F22-PF22=3c,由双曲线的定义可得:PF1-PF2=3c-c=2a,所以双曲线C的离心率为e=ca=23-1=3+1.故选C.
例13.已知F是双曲线E:x2a2-y2b2=1 a>0,b>0的左焦点,过点F且倾斜角为30∘的直线与曲线E的两条渐近线依次交于A,B两点,若A是线段FB的中点,且C是线段AB的中点,则直线OC的斜率为( )
A.-3
B.3
C.-33
D.33
解析:由渐近线为y=±bax,设直线方程为y=33x+c,联立得yA=c3+ab,同理可得yB=c3-ab,∵A是FB中点,∴yB=2yA⇒b=3a⇒c=a2+b2=2a∴yA=32a,yB=3a⇒xA=-12a,xB=a,∴xC=xA+xB2=a4,yC=yA+yB2=334a,∴kOC=yCxC=33,故选D.
例14.已知双曲线x2a2-y2b2=1a>0,b>0的左、右焦点分别为F1,F2,过F2且与渐近线垂直的直线分别与该渐近线和y轴相交于A,B两点,O为坐标原点,若S△AOF2S△AOB=2,则双曲线的离心率为
A.2
B.3
C.2
D.5
解析:由题意,取双曲线的一条渐近线y=bax,即bx-ay=0,则过右焦点Fc,0与渐近线直的直线方程为y=-abx-c,即ax+by-ac=0,又由焦点Fc,0到渐近线bx-ay=0的距离为d=F2A=bca2+b2=b,又由S△AOF2S△MOB=2,所以F2A=2AB=b,即AB=12b,又由原点到ax+by-ac=0的距离OA=-aca2+b2=a,在直角△F2OB中,由射影定理得OA2=F2A⋅AB,即a2=b22,又由b2=c2-a2,整理得c2=3a2,选B.
例15.已知A,F分别为双曲线x2a2-y2b2=1a>0,b>0的右顶点和右焦点,线段OF的垂直平分线与双曲线在第一象限的交点为P,过F作与x轴垂直的直线与双曲线在第一象限交于Q,若△PAF的面积与△QOA的面积相等,则双曲线的离心率为( )
A.33-43
B.33+43
C.33-12
D.33+12
解析:由题意,知点P的横坐标为c2,代入双曲线方程得c24a2-y2b2=1,解得yP=bc2-4a22a.又点Q的横坐标为c,代入双曲线方程得c2a2-y2b2=1,解得yQ=b2a.由S△PAF=S△QOA,得12c-a⋅bc2-4a22a=12a⋅b2a,整理,得c2-ac-8a2=0,所以e2-e-8=0,解得e=33+12,故选D.
例16.已知双曲线C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的离心率为5,过双曲线C的右顶点A作倾斜角为3π4的直线l与两条渐近线l1,l2分别相交于P,Q两点,且满足AP=λPQ,则实数λ的值是( )
A.12
B.13
C.2
D.3
解析:由题意,得Aa,0,直线l的方程为y=-x+a,则由y=-x+abx-ay=0,得Pa2a+b,aba+b.由y=-x+abx+ay=0,得Qa2a-b,-aba-b,所以AP=-aba+b,aba+b,PQ=2a2ba2-b2,-2a2ba2-b2,因为AP=λPQ,所以-aba+b=λ⋅2a2ba2-b2,即b=2λ+1a,又由e=ca=5,结合c2=a2+b2,得ba=2,则2λ+1=2,即λ=12.
例17.已知椭圆M:x2a2+y2b2=10b>0与双曲线C2:x2a12-y2b12=1a1>0,b1>0的左右焦点,设椭圆C1与双曲线C2在第一象限内交于点M,椭圆C1与双曲线C2的离心率分别为e1,e2,O坐标原点,现有下述四个结论:
(1)F1F2=2MO,则1e12+1e22=2
(2)F1F2=2MO,则1e12+1e22=2
(3)F1F2=4MF2,则e1e2的取值范围是23,32
(4)F1F2=4MF2,则e1e2的取值范围是23,2其中所有正确结论的编号是( )
A.(1)(3)
B.(1)(4)
C.(2)(3)
D.(2)(4)
解析:设MF1=m,MF2=n,焦距为2c,由椭圆定义可得m+n=2a,由双曲线定义可得m-n=2a1,解得m=a+a1,n=a-a1.当F1F2=2MO时,则∠F1MF2=90∘,所以m2+n2=4c2,即a2+a12=2c2,由离心率的公式可得1e12+1e22=2,故(2)正确.当F1F2=4MF2时,可得n=12c,即a-a1=12c,可得1e1-1e2=12,由012,即10的左、右焦点分别为F1,F2.点A在C上,点B在y轴上F1A⊥F1B,F2A=-23F2B,则C的离心率为___________
解析:方法一:设AF2=2m,则BF2=3m=BF1,AF1=2a+2m,在Rt△ABF1中,9m2+2a+2m2=25m2,则故a=m或a=-3m(舍去),所以AF1=4a,AF2=2a,BF2=BF1=3a,则AB=5a,故cs∠F1AF2=45,所以在△AF1F2中,cs∠F1AF2=45,整理得5c2=9a2,故e=ca=355.
方法二:依题意,得F1-c,0,F2c,0,今Ax0,y0,B0,t,因为F2A=-23F2B,则x0=53c,y0=-23t,又F1A⊥F1B,所以F1A⋅F1B==83c2-23t2=0,则t2=4c2,
又点A在C上,则259c2a2-49t2b2=1,整理得25c29a2-4t29b2=1,则25c29a2-16c29b2=1,所以25c2b2-16c2a2=9a2b2,解得5c2=9a2或5c2=a2,又e>1,所以e=355或e=55(舍去),故e=355.故答案为:355.
例24.已知双曲线C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的右焦点为F35,0,点N0,2,点M为双曲线C左支上的动点,且△MNF的周长不小于20,则双曲线C的离心率的取值范围为___________
解析:MN+MF≥20-7=13⇒MN+2a+MF2≥13⇒2a+7≥13⇒a≥3⇒e≤5,所以:e∈(1,5]
例25.已知点O为坐标原点,点M在双曲线C:x2-y2=λ(λ为正常数)上,过点M作双曲线C的某一条渐近线的垂线,足为N,则ON⋅MN的值为( )
A.λ4
B.λ2
C.λ
D.无法确定
解析:设Mm,n,因为双曲线渐近线为y=±x,所以MN=m-n2,
由勾股定理:ON=OM2-MN2=m2+n2-m-n22=m-n2∴ON∕∕OM=m2-n22=λ2
例26.已知点O为坐标原点,点M在双曲线C:x2-y2=λ(λ为正常数)上,过点M作双曲线C的某一条渐近线的垂线,足为N,则ON+2MN的最小值为___________
解析:设Mx0,y0,渐近线方程:y=x,由点到直线距离公式得:MN=x0-y02⇒2MN=2x0-y0,由于y=-x-x0+y0y=x⇒Nx0+y02,x0+y02⇒ON=22x0+y0故ON+2MN=22x0+y0+2x0-y0=322x022y0由于:xλ2-yλ2=1,令xλ=1csθ⇒x=λcsθ,yλ=tanθ⇒y=λsinθcsθ,所以:322x0-22y0=32λ2csθ-22λsinθcsθ=32λ-2λsinθ2csθ=t
即:32λ=2λsinθ+2tcsθ=2λ+4t2sinθ+φ⇒32λ2λ+4t2≤1⇒t≥2λ
例27.古希腊数学家阿波罗尼斯在他的著作《圆锥曲线论》中记载了用平面切制圆锥得到圆锥曲线的方法,如图,将两个完全相同的圆锥对顶放置(两圆锥的轴重合),已知两个圆锥的底面半径均为1,母线长均为3,记过圆锥轴的平面ABCD为平面α(α与两个圆锥侧面的交线为AC,BD),用平行于α的平面截圆锥,该平面与两个圆锥侧面的交线即双曲线Γ的一部分,且双曲线Γ的两条渐近线分别平行于AC,BD,则双曲线Γ的离心率为( )
A.324
B.233
C.2
D.22
解析:设与平面α平行的平面为β,以AC,BD的交点在平面β内的射影为坐标原点,两圆锥的轴在平面β内的射影为x轴,在平面β内与x轴垂直的直线为y轴,建立直角坐标系.根据题意可设双曲线Γ:x2a2-y2b2=1a>0,b>0.由题意可得双曲线Γ的渐近线方程为y=±24x,由ba=24,得离心率e=324.故选A.
例28.双曲线C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0,点P1,0,直线y=13x+1与C的两条渐近线交于A,B两点,且PA=PB,则C的离心率为( )
A.62
B.52
C.2
D.32
解析:设M为CD中点,xC2a2-yC2b2=1xD2a2yD2b2=1⇒yC-yDxC-xD⋅yC+yDxC+xD=b2a2⇒kCD⋅kOM=b2a2,设N为AB中,点,xA2d2yA2b2=1xB2d2yB2b2=1⇒yA-yBxA-xB,yA+yBxA+xB=b2a2⇒kCD⋅kON=b2a2得:M,N点重合,所以M是AB得的中点,同时是CD的中点,即AC=BD设M为AB的中点,∵PA=PB∴PM⊥AB∴PM:y=-3x+3,y=-3x+3y=13x+1⇒M45,35∵kAB⋅kOM=b2a2=e2-1⇒e=52
例29.F1、F2分别为双曲线C:x2-y22=1的左、右焦点,过F1的直线l与C的左、右两支曲线分别交于A,B两点,若l⊥F2B,则F2A⋅F2B=
A.4-23
B.4+3
C.6-25
D.6+25
解析:∵l⊥F2B,则△F1BF2为直角三角形,可得BF12+BF22=F1F22=12,由双曲线的定义可得BF1-BF2=2,所以,4=BF1-BF22=BF12+BF22-2BF1⋅BF2=12-2BF1⋅BF2,可得BF1⋅BF2=4,联立BF1-BF2=2BF1⋅BF2=4,解得BF2=5-1,因此,F2A⋅F2B=F2B+BA⋅F2B=5-12=6-25.故选:C.
例30.双曲线x28-y24=1上有不共线的三点A、B、C,且AB、BC、AC的中点分别为D、E、F,若OD、OE、OF的斜率之和为-2,则1kAB+1kBC+1kAC=( )
A.-4
B.-23
C.4
D.6
解析:设Ax1,y1,Bx2,y2,Dx0,y0,则x1+x2=2x0,y1+y2=2y0,x128-y124=1,x228-y224=1,两式相减,得x1+x2x1-x28=y1+y2y1-y24,即y1-y2x1-x2=2y0x0,即1kAB=2kOD,同理,得1kBC=2kOE,1kAC=2kOF,所以1kAM+1kBC+1kAC=2kOD+kOE+kOF=-4;故选A.
例31.已知双曲线x2a2-y2b2=1a>0,b>0的左焦点为F,过F且斜率为b4a的直线交双曲线于点Ax1,y1,交双曲线的渐近线于点Bx2,y2且x10,b>0,则a=43,可设C14393,m,B12033,m-24,00的左,右焦点,O是坐标原点,过F2作C的一条渐近线的垂线,垂足为P,若PF1=6OP,则C的离心率为( )
A.5
B.2
C.3
D.2
解析:∵PF2=b,PO=a,又因为PF1=6OP,所以PF1=6a,在Rt△POF2中,
csθ=PF2OF2=bc,∵在ΔPF1F2中,csθ=PF22+F1F22-PF122⋅PF2⋅F1F2=bc,∴b2+4c2-6a22b⋅2c=bc⇒b2+4c2-6a2=4b2⇒4c2-6a2=3c2-3a2⇒c2=3a2⇒e=3.
例35.(多选)已知P为双曲线x2a2-y2b2=1右支上的一个动点(不经过顶点),F1,F2分别是双曲线的左,右焦点,△PF1F2的内切圆圆心为I,过F2做F2A⊥PI,垂足为A,下列结论正确的是( )
A.I在定直线上
B.S△PF1F2S△IFF2为定值
C.OA为定值
D.AP为定值
解析:A正确不作分析;对于C:F2A⊥PI,垂足为A,设F2A∩PF1=E,PA为∠F1PF2的角平分线,△PEF2为等腰三角形,PE=PF2,AE=AF2,因为PF1-PF2=PE+DF1-PF2=DF1=2a,在ΔEF1F2中,OA为中位线,所以OA=12EF1=a,所以OA为定值,故C正确;因为A圆x2+y2=a2在y轴右侧上的动点,P在双曲线x2a2-y2b2=1右支上的一个动,点,结合图象易知AP不是定值.故选:AC.
例36.(2023届高三八省联考)已知双曲线C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的左右焦点分别为F1和F2,O为坐标原点,过F2作渐近线y=bax的垂线,足为P,若∠F1PO=π6,则双曲线的离心率为( );又过点P作双曲线的切线交另一条渐近线于点Q,且△OPQ的面积S△OPQ=23,则双曲线的方程为( )
第一空:解法一:我一眼看到了此题:那就张角定理来一次!由特殊三角形易知:
OP=a,OF2=c,PF2=b,由张角定理:S△PF1F2=S△PF1O+S△PF2O
12PF1⋅bsin2π3=12PF1⋅asinπ6+12b⋅asinπ2⇒PF1=2ab23-a.
在△PF1O中由正弦定理:∵sin∠POF1=sin∠POF2=bc⇒PF1bc=csinπ6⇒a=3
,故b=2所以:e=1+ba2=213
第一空:解法二:由等面积法:S△PF1O=S△PF2O得:12PF1⋅a⋅sinπ6=12b⋅a⋅sinπ2⇒PF1=2b
在△PF1O中有余弦弦定理:32=PF12+a2-c22aPF1⇒e=213;
第二空:由双曲线得切线性质:二级结论秒杀:S△POQ=ab∴ab=23,∵b=2∴a=3,故双曲线的方程为x23-y24=1
例37.某人造地球卫星的运行轨道是以地心为一个焦点的椭圆,其轨道的离心率为e.设地球半径为R.该卫星近地点离地面的距离为r,则该卫星远地点离地面的距离为( )
A.1+e1-er+2e1-eR
B.1+e1-er+e1-eR
C.1+e1-er+2e1+eR
D.1-e1+er+e1+eR
解析:由题椭圆的离心率e=ca∈0,1,(c为半焦距;a为长半轴)地球半径为R,卫星近地,点离地面的距离为r,可得a-c=R+r联立方程组a=r+R1-e,c=r+R1-ee,如图所示,设卫星近地点的距离为m,远地点的距离为n,所以远地点离地面的距离为n=a+c-R=r+R1-e+r+R1-ee-R=1+e1-er+2e1-e故选:A.
例38.已知双曲线C:y23-x2=1的下焦点为F,过F的直线l与C交于A,B两点,若过A,B和点M0,7的圆的圆心在x轴上,则直线l的斜率为( )
A.±102
B.±2
C.
D.±32
解析:y=kx-2y23-x2=1⇒k2-3x2-4kx+1=0;y=kx-2x-m2+y2=m2+7⇒k2+1x2-2m+4kx-3=0,上述两个方程是同解方程:k2-3k2+1=-4k-2m+4k=1-3⇒k=±2
例39.(多选)已知曲线C:mx2+ny2=1,下列结论正确的是( )
A.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在x轴上
B.若m>0>n,则C是双曲线,其焦点在x轴上
C.若m=0,n>0,则C是两条直线
D.若m=n,则C是圆
解析:对于A:当m>n>0时,mx2+ny2=1⇒x21m+y21n=1,由m>n>0⇒mmn>nmn>0⇒1n>1m>0,所以C是椭圆,其焦点在y轴上,因此本选项不正确;对于B:当m>0>n时,mx2+ny2=1⇒x21m+y21n=1,由m>0>n⇒mmn0的左右焦点分别为F1,F2,点P是E右支上一点,∠F1PF2=1200,O是坐标原点,∠POF1=120∘,则E的离心率为( )
A.32+102
B.32+10
C.2+102
D.10-2
解析:△PF1F2∼△POF1,OF1PF1=PF1F1F2⇒cPF1=PF12c⇒PF1=2c,在ΔPF1F2由余弦定理:
cs∠F1PF2=2c+2c-2a-4c222c2c-2a=-12⇒e=32+102.
例41.双曲线C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的左右焦点分别是F1,F2,若双曲线上存在点P,满足PF1⋅PF2=-2a2,则双曲线的离心率的取值范围为( )
解析:(法一)
PF1⋅PF2=PF1⋅PF2cs∠F1PF2=-2a2⇒cs∠F1PF2∈[-1,0).
F1F22=PF1-PF22+2PF1⋅PF2-2PF1⋅PF2⇒4c2=4a2+2-2a2cs∠F1PF2-2-2a2.
即c2=2a2-a2cs∠F1PF2⇒-1≤cs∠F1PF2=a22a2-c20的焦点为F,与双曲线C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的一条渐近线交于P(异于原点)抛物线的准线与另一条渐近线交于Q.若PQ=PF,则双曲线的渐近线方程为( )
A.y=±x
B.y=±2x
C.y=±3x
D.y=±2x
解析:双曲线C:x2a2-y2b2=1的渐近线方程为:y=±bax设点P在第一象限,由y=baxy2=2px,可得xP=2a2pb2,yP=2apb由y=-baxx=-p2,可得yQ=pb2a由PQ=PF,又由抛物线的定义有:点P到抛物线的焦点的距离等于到准线的距离.所以PQ直于准线,即pb2a=2apb,则b2=4a2,也即是b=2a所以双曲线的渐近线方程为:y=±2x故选:D
例44.如图1所示,双曲线具有光学性质:从双曲线右焦点发出的光线经过双曲线镜面反射,其反射光线的反向延长线经过双曲线的左焦点.若双曲线E:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的左、右焦点分别为F1,F2,从F2发出的光线经过图2中的A,B两点反射后,分别经过点C和D,且cs∠BAC=45,AB⊥BD,则E的离心率为( )
C.142
D.5
A.52
B.102
解析:由题意知延长CA,DB则必过点F1,如图:由双曲线的定义知AF1-AF2=2aBF1-BF2=2a,又因为cs∠BAC=-45,AB⊥BD,所以cs∠F1AB=45,设AF1=5m,则AB=4m,BF1=3m,因此AF2=5m-2aBF2=3m-2a,从而5m-2a+3m-2a=4m,所以a=m,又因为BF12+BF22=F1F22,所以3a2+a2=2c2,即10a2=4c2,即e=102,故选B.
例45.动圆P过定点M0,2,且与圆N:x2+y+22=4相内切,则动圆圆心P的轨迹方程是( )
A.y2-x23=1y0△ABC的三个顶点都在抛物线上,O为坐标原点,设△ABC三条边ABBCAC的中点分别为M,N,Q,且M,N,Q的纵坐标分别为y1,y2,y3,若直线AB,BC,AC的斜率之和为-1,则1y1+1y2+1y3的值为B
A.-12p
B.-1p
c.1p
D.12p
例2.过抛物线C:y2=4x焦点且斜率为1的直线与C交于A,B两点,设M-1,m满足∠AMB=90∘,则m为(C)
A.-12
B.-2
C.2
D.12
例3.过抛物线y2=2pxp>0上一定点Px0,y0y0>0,作两条直线分别交抛物线于Ax1,y1,Bx2,y2,当PA与PB的斜率存在且倾斜角互补时,y1+y2y0的值为(B)
A.-1n
B.-2
C.2
D.无法确定
例4.已知点P-3,3,过点M3,0作直线l与抛物线y2=4x相交于A,B两点,设直线PA,PB的斜率分别为k1,k2,则k1+k2=A
A.-1
B.-2
C.2
D.无法确定
解析:本题可以用特殊值做(设斜率不存在时)很容易求:但也可以硬解定理做.y=kx-3=kx-3ky2=4x
k1+k2=y1-3x1+3+y2-3x2+3=y1x2+x1y2+3y1+y2-3x1+x2-18x1x2+3x1+x2+9故:k1+k2=4⋅-3kk2+3⋅4k-3⋅4-2k⋅-3kk2-18-3kk2+3⋅4-2k⋅-3kk2+9=-1.
例5.(2022年新高考I卷11题多选压轴)已知O为坐标原点,点A1,1在抛物线C:x2=2pyp>0上,过点B0,-1的直线交C于P,Q点,则
A.C的准线为y=-1
B.直线AB与C相切
C.OP⋅OQ>OA2
D.BP⋅BQ>BA2
解析:对A.因为A1,1在抛物线C:x2=2pyp>0上,故12=2p⋅1⇒p=12⇒x2=y,故准线为y=-14A错.由AB方程:y=2x-1,联立抛物线,y=2x-1y=x2⇒x2-2x+1=0⇒Δ=0,所以B正确!设Px1,y1,Qx2,y2,由y=kx-1y=x2⇒x2-kx+1=0⇒x1+x2=k,x1x2=1,y1y2=1,故∴OP⋅OQ=x12+y12⋅x22+y22>x1,y1x2,y2=x1⋅x2+y1y2=2=OA2,所以C正确!对于D项
因为BP=1+k2x1BQ=1+k2x2,所以BP⋅BQ=1+k2x1x2=1+k2>5,而BA2=5,故D正确.故选:BCD
例6.已知以F为焦点的抛物线C:y2=2pxp>0经过点1,-2,直线l:y=kx-1与C交于AB两点(其中点A在x轴上方),若AF=3+22FB,则l在Y轴上的截距为( )
A.2
B.1
C.-12
D.-1
解析:C:y2=2pxp>0经过点1,-2,所以4=2p,解得p=2,即抛物线方程为y2=4x,焦点为F1,0,设Ax1,y1,Bx2,y2y1>0,y20,∴y1y2=-4,AF=3+22FB,即AF=3+22FB,∴-y1=3+22y2,∴4y2=3+22y2,∴y22=43+22=12-82=4x2,∴y2=2-22,x2=3-22,∴k=0-2-221-3-22=1,即直线方程为y=x-1,故l在y轴上的截距为-1,故选D
例7.已知直线l(斜率大于0)的倾斜角的正弦值为22,在x轴上的截距为-2,直线l与抛物线C:x2=2pyp>0交于A,B两点若AB=16,则p=___________
解析:依题意,直线l的倾斜角为45∘,斜率k=1,直线l的方程为:y=x+2,由y=x+2x2=2py得x2-2px-4p=0,设Ax1,y1,Bx2,y2,则x1+x2=2p,x1x2=-4p,从而有AB=1+12x1-x2∣=2⋅x1+x22-4x1x2=2⋅4p2+16p=16,即p2+4p-32=0,因p>0解得p=4.故答案为:4
例8.已知抛物线C:y2=2pxp>0的焦点为F,点P是抛物线C上位于第一象限内的一点,M为线段PF的中点,MQ直y轴于点Q,若直线QF的倾斜角为α,α∈π2,π,则直线PF的倾斜角为( )
A.α
B.2α
C.π-α
D.2α-π
解析:抛物线的定义:可得QM=MF,(抛物线焦半径为直径的圆与y轴相切)最终分析可选D.
例9.点A,B,C在抛物线y2=4x上抛物线的焦点F在AB上,AC与x轴交于点D,AF=AD,AB⊥BC,则FD=
A.32
B.4
C.23
D.3
解法一:斜率互补结论法:设Ay124,y1,y=2x⇒y'=1x∴kA切=2y1,所以
kBC=-2y1,kAF=y1y124-1,∵AF⊥BC⇒kBC⋅kAF=-1⇒y12=12=4x1⇒x1=3,FM=2=MD⇒FD=4.
解法二:设Ay124,y1,By224,y2,Cy324,y3⇒kAB=y2-y1y224-y124=4y1+y2同理:
kBC=4y2+y3;kAC=4y1+y3⇒kAB+kAC=4y1+y2+4y1+y3=0⇒y2+y3=-2y1kBC⋅kAB=4y2+y3⋅4y1+y2=-1⇒y1y1+y2=8⇒y12+y1y2=8
而在抛物线中焦点弦有结论:y1y2=-p2=-4⇒y12=12=4x1⇒x1=3⇒FD=4
解法三:理论拓展:点A,B,C在抛物线y2=2pxp>0上,如图不妨设Ax1,y1,Bx2,y2,Cx3,y3则有:kAB=2py1+y2,kAC=2py1+y3,kBC=2py2+y3,⇒1kAB+1kAC=2y1+y2+y32p=y1p+1kBC,对于此题来说:由于:kAB+kAC=0,故1kAB+1kAC=y1p+1kBC=0,所以kBC=-py1=-2y1因为∵kAB=y1y124-1,kBC=-2y1⇒y1y124-1⋅-2y1=-1⇒y1=23⇒x1=3所以FD=4
拓展:一般地,若闭合折线A1,A2,A3,⋯A2n+1,内接抛物线y2=2pxp>0,且Ax0,y0则,1kA1A2-1kA2A3-⋯1kA2nA2n+1+1kA2n+1A1=y0p
例10.已知△ABC的三个顶点都在抛物线y2=2pxp>0上,且抛物线的焦点F为△ABC的重心,若点A2,8,求BC所在的直线方程?
解析:不妨设:Bx1,y1,Cx2,y2,由于因为A2,8在抛物线上,故抛物线方程:y2=32x,再因为重心与焦点重合故:x1+x2+23=8,y1+y2+83=0,即x1+x2=22,y1+y2=-8
所以:y12=32x1y22=32x2⇒y12-y22=32x1-x2⇒kBC=32y1+y2=-4,又因为BC的中点为11,-4,故直线BC方程为:4x+y-40=0
例11.已知抛物线y2=2pxp>0的焦点为F1,0,过F的直线l交抛物线于A,B两点,则AF4-9BF的最小值( )
解析:由二级结论:1AF+1BF=2p=1,所以AF4-9BF=AF4+9AF-9≥2AF4⋅9AF-9=-6当且仅当AF=6时取等!
例12.过抛物线y2=4x焦点的直线l交抛物线于P,Q两点,交圆x-12+y2=1于M,N两点,其中P,M位于第一象限,则1PM+4QN的值不可能为( )
A.3
B.4
C.5
D.6
解析:由二级结论:1PF+1QF=2p=1,所以:1PM+1QN=1PF-1+4QF-1=1PF-1+4PFPF-1-1≥4,选A,当且仅当1PF-1=41PF-1⇒PF=32,等号成立
例13.抛物线C:y2=8x焦点的焦点为F,直线l过点F且与抛物线C交于A,B两点,以F为圆心的圆交线段AB于C,D两点(从上到下依次为A,C,D,B),若AC⋅BD≥FC⋅FD,则该圆的半径r的取值范围为( )
解析:AF-rBF-r≥r2∴AF⋅BF≥rAF+BF∴1r≥1AF+1BF=2p=12∴r∈(0,2]
例14.如图:抛物线方程:x2=2pyp>0,过焦点的直线l与抛物线C相交于不同的两点A,B,抛物线C在A,B两点处的切线分别为l1,l2,且l1,l2相交于点P,则有哪些结论呢?
结论1:若底边AB过内定点0,m,则交点P的轨迹为y=-m
证明:设Px0,y0,切点弦AB:xx0=py+y0,又因为AB过内定点0,m,故y=-m
结论2:PA⊥PB
证明:y=12px2⇒y'=xp⇒kPA=x1p,kPB=x2p⇒kPA⋅kPB=x1x2p2=-p2p2=-1,故PA⊥PB
结论3:PF⊥AB
证明:不妨取AB的中点Q,PQ//y轴.
yy1=px+x1yy2=px+x2⇒Px1+x22,x1x22p, kAB=x1+x22p,kPF=x1x22p-p2x1+x22=-2px1+x2∴kAB⋅kPF=-1∴PF⊥AB
结论4:AF=p1-csθ,BF=p1+csθ,⇒AB=2pcs2θ,⇒1AF+1BF=2p
结论5:S△PAB=x1-x238p
证明:∵AB方程:y=x1+x22px-x1x22p,故yQ=x1+x22px1+x22-x1x22p=x1+x22-2x1x24p=x12+x224p
PQ=x12+x224p-2x1x24p=x1-x224p,故S△PAB=12⋅PQ⋅x1-x2=x1-x238p
例15.已知F为抛物线C:x2=4y的焦点,过点F的直线l与抛物线C相交于不同的两点A,B,抛物线C在A,B两点处的切线分别为l1,l2,且l1,l2相交于点P,设AB=m,则PF=
解析:本题考查:阿基米德三角形过焦点的情形!几个常识
(1)AB恒过F0,1,P在准线x=-1上,
(2)设AB的倾斜角为θ,则AF=p1-sinθ,BF=p1+sinθ,AB=2pcs2θ
(3)1AF+1BF=2p=1⇒AF+BF=AF⋅BF
(4)PA⊥PB,PF⊥AB⇒PF2=AF⋅BF=m⇒PF=m
例16.已知抛物线C:y2=4x,其焦点为F,P直线x=-2上任意一点,过点P作抛物线C的两条切线,切点分别为A,B,斜率分别为k1,k2,则( )
A.k1⋅k2=-12
B.k1-k2=2
C.AB过定点2,0
D.AF⋅BF的最小值为8
解法1:y2=2pxy=kx+m⇒kx+m2-2px=0⇒k2x2+2km-px+m2=0⇒Δ=4k2m2-2kmp+p2-4k2m2=0⇒p=2km∴2km=2⇒m=1k⇒y=kx+1k,又因为过-2,u⇒u=-2k+1k∴2k2-uk-1=0因为k1,k2是方程的两根,所以k1k2=-12,所以k1-k2=k1+12k1≥212=2
因为y=2x∴y'=1x,⇒k1=1x1,k2=-1x2⇒k1k2=-1x1x2=-12⇒x1x2=4由抛物线的平均性质:x1x2=t2=4⇒t=2,所以AB过定点2,0,AF⋅BF=x1+1x2+1=x1x2+x1+x2+1=5+2x1x2=9
解法2:坐标同构:y2=2px上一点x0,y0切线方程yy0=px+x0
yy1=2x+x1yy2=2x+x2⇒uy1=2-2+x1=2x1-4uy2=2-2+x2=2x2-4⇒u2y2=2x-42⇒u24x=4x2-16x+16.即:4x2-4u2+16x+16=0⇒x2-u2+4x+4=0⇒x1x2=4
拓展:如图:
解析:y2=2pxy=kx+m⇒kx+m2-2px=0⇒k2x2+2km-px+m2=0⇒Δ=4k2m2-2kmp+p2-4k2m2=0⇒p=2km⇒m=p2k⇒y=kx+p2k,又因为过-t,u⇒u=-tk+p2k∴2tk2-2uk-p=0,k1,k2是方程两根,∴k1k2=-p2t=2p⋅12x1-2p⋅12x2=-2p⋅14x1x2=-p2x1x2所以:x1x2=t2,若t=p2(准线)kPA⋅kPB=-1⇒PA⊥PB,进一步讲:P在x=-t上运动时,kPA⋅kPB=-p2t,AB必过定点t,0
例17.已知抛物线y2=16x,过点M2,0的直线交抛物线于A,B两点,F为抛物线的焦点,若∣AF=12,O为坐标原点,则四边形OAFB的面积是( )
A.202
B.102
C.52
D.522
解析:抛物线y2=16x准线方程为x=-4,设Ax1,y1,Bx2,y2由抛物线的定义,x1+4=12,x1=8,y12=16×8,由抛物线的对称性,不妨令y1=82,设直线AB的方程为x=my+2,由x=my+2,y2=16x,得y2-16my-32=0,y1y2=-32,∴y2=-22,四边形OAFB的面积S=12OF⋅y1-y2=12×4×102=202,故选:A.
例18.已知抛物线x2=4y在点M,N处的切线相交于点P-1,-2求直线MN的方程?
解析:设Mx1,y1,Nx2,y2,y=14x2⇒y'=12x,所以l:PM方程:y=12x1x-x1+y1,又因为过P-1,-2,所以x1+2y1-4=0,同理:l:PN的方程:x2+2y2-4=0 MN方程:x+2y-4=0
例19.(多选)已知动圆Q过点0,1,且与直线l:y=-1相切,记动圆Q的圆心轨迹为Γ,过l上一动点D作曲线Γ的两条切线,切点分别为A、B,直线AB与y轴相交于点F,下列说法正确的是( )
A.Γ方程为x2=4y
B.直线AB过定点
C.∠AOB为钝角(O为坐标原点)
D.以AB为直径的圆与y=-1相交
解:设圆心Qx,y,由于动圆Q过点0,1,且与直线l:y=-1相切,可得x2+y-12=y+1,整理得x2=4y,故曲线Γ的方程为x2=4y,故选项A正确:设Ax1,y1,Bx2,y2,Dx0,-1,且x1≠x2,由于x2=4y,得y=x24,x∈R,所以导函数y'=x2,所以切线DA的方程为:y-y1=12x1x-x1,即y=12x1x-12x12+y1,又x12=4y1,
所以y=12x1x-y1,同理切线DB的方程为:y=12x2x-y2,又切线DA,DB都经过点D,所以y1=12x0x1+1,y2=12x0x2+1,故直线AB方程为y=12x0x+1,所以直线AB过定点0,1,故选项B正确;联立y=12x0x+1x2=4y消y整理得x2-2x0x-4=0,所以x1+x2=2x0,x1x2=-4则OA⋅OB=x1x2+y1y20的焦点是F,直线l与抛物线C相交于P,Q两点,且∠PFQ=2π3,线段PQ的中点A到抛物线C的准线的距离为d,则PQd2的最小值为
A.3
B.33
C.3
D.13
解析:C.,不妨设:PF=m,QF=n
PQd2=m2+n2-2mncs1200PP'+Q'Q22=m2+n2+mnm+n22=4⋅m2+n2+mnm2+n2+2mn=41-1mn+nm+2≤41-14=3.
例22.已知抛物线E:x2=2pyp>0的焦点为F,过点F的直线l与抛物线交于A,B两点,与准线交于C点,F为AC的中点,且AF=3,则p= ;设点M是抛物线E上的任意一点,抛物线E的准线与y轴交于N点,△FMN中MN=mMF,m∈R,则m的最大值为( )
解析:由题知FN为△ACA'中位线,FN=p⇒AA'=2p=3⇒p=32
因为E:x2=3y,m=MNMF=MNMM'=1sinθ,当θ超小,则m越大,下面求相切状态时θ最小,y=x23⇒y'=23x,设切点x0,x023,斜率为x023--34x0-0=2x03⇒x0=32⇒y0=34⇒tanθ=34+3432=1⇒sinθ=22⇒mmax=2
例23.(多选)已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,过点F的直线与抛物线C相交于A,B两点,下列结论正确的是( )
A.若A4,4,则AF=5
B.若E2,3,则AE+AF的最小值为5
C.以线段AB为直径的圆与直线y=-1相切
D.若AF=3FB,则直线AB的斜率为±3
解:对于C,设点A,B的坐标分别为x1,y1,x2,y2,直线AB的方程为y=kx+1,联立方程x2=4yy=kx+1,消去y得x2-4kx-4=0,则x1+x2=4k,x1x2=-4,y1+y2=4k2+2,则AB=y1+y2+2=4k2+4,线段AB的中点为C2k,2k2+1,点G到直线y=-1的距离为d=2k2+2=12AB,所以以AB为直径的圆与直线y=-1相切,故C正确;本题:AC正确!其他选项不做分析!
例24.(多选)如图抛物线E:y2=2pxp>0的焦点为F,过点Mp,0的直线l1,l2与E分别相交Ax1,y1,Bx2,y2和C,D两点,直线AD经过点F,当直线AB直于x轴时,AF=3,下列结论正确的景( )
A.E的方程为:y2=4x
B.y1y2=-12
C.若AD,BC的斜率分别为k1,k2,则k1=3k2
D.若直线AD,BC的倾斜角分别为α,β,则tanα-β的最大值为24
解析:先多说一步小结论:抛物线y2=2pxp>0上任意两点Ax1,y1,Bx2,y2,直线与x轴交点x0,0,有kAB=2py1+y2;y1y2=-2px0;x02=x1x2;当直线AB垂直于x轴时,AF=3,即p+p2=3⇒p=2⇒y2=4x;根据上面的结论:y1y2=-2px0=-2pxM=-8;设C的纵坐标为y3,设D的纵坐标为y4,y1y4=-2pxF,y3y4=-2pxM⇒y1y2y1y4=y2y4=xMxF=y3y4y1y4=y3y1=y2+y3y1+y4(等比性质)=2pk22pk1=k1k2,即:k1k2=xMxF=2,对于D:tanα-β=k1-k21+k1k2=k21+2k22≤k222k22=24,故选AD
例25.(多选)已知抛物线C:x2=2pyp>0焦点F到准线的距离为4,直线l与C交于P,Q两点,且PQ=2PR,R4,6,若过点P,Q分别作C的两条切线交于点A,则( )
A.AF=42
B.PQ=12
C.PQ⊥AF
D.以PQ为直径的圆过点A
解析:由题意得,抛物线C:x2=8y,设Px1,y1,Qx2,y2,x1+x2=8,y1+y2=12,且x12=8y1x22=8y2⇒y1-y2x1-x2=1⇒l:y=x+2,与抛物线C的方程联立整理得x1x2=-16.由y'=14x得切线:AP:y=14x1x-18x12,切线AQ:y=14x2x-18x22,联立切线方程可得x=x1+x22=4y=x1x28=-2⇒A4,-2,而F0,2,故AF=42,故A正确,PQ=y1+y2+4=16,故B错误;因为kAF⋅kl=-1×1=-1⇒PQ⊥AF,故C正确,因为AR=8=12∣PQ⇔AP⊥AQ,故D正确,故ACD
例26.(多选)已知直线l:y=kx-p2与抛物线C:y2=2pxp>0相交于A,B两点,点A在x轴上方,点M-1,-1是抛物线C的准线与以AB为直径的圆的公共点,则下列结论正确的是( )
A.p=2
B.k=-2
C.MF⊥AB
D.FAFB=25
解析:直线l:2kx-2y-kp=0整理可得k2x-p-2y=0,恒过p2,0,即过抛物线的焦点F,所以抛物准线方程为x=-p2,点M-1,-1是抛物线C的准线与以AB为直径的圆的公共点,M在抛物线的准线上,所以-p2=-1,解得p=2,所以A正确,焦点坐标为1,0,直线l整理可得y=kx-1,设Ax1,y1,Bx2,y2,联立直线与抛物线的方程y=kx-1y2=4x,整理可得:k2x2-2k2+4x+k2=0,x1x2=1,x1+x2=2k2+4k2,y1+y2=kx1+x2-2=4k,y1y2=-4x1x2=-4,由题意可得MA⋅MB=0,即整理可得x1x2+x1+x2+1+y1y2+y1+y2+1=0,代入可得1+2k2+4k2+1-4+4k+1=0,解得:4k2+4k+1=0,解得k=-2,所以B正确,所以x1x2=1,x1+x2=3,F1,0,所以kAF=0+11+1=12,kAB=k=-2,所以kAI⋅kAB=-1,所以MF⊥AB,所以C正确,由x1x2=1,x1+x2=3,得x1=3-52,x2=3+52,所以FAFB=x1+1x2+1=3-52+13+52+1≠25,所以D错误,故选ABC.
7.抛物线的一组重要模型和抛物线平均性质
例1.(多选)过点Aa,0a0与抛物线C:y2=8x相交于A,B两点,F为C的焦点,若FA=2FB,则k=( )
A.13
B.23
C.23
D.223
解析1:延长AF交抛物线于B',由上面的试题分析,由等扁定理,可知:△BMF≅△B'MF
故AFFB'=2⇒csθ=2-12+1=13⇒sinθ=223⇒kAB=sinθ=223
解析2:抛物线的平均性质:
由抛物线的定义可知:BB'AA'=12⇒BB'为△MAA'的中位线,即B为MA的中点,不妨设B点横坐标为x0,则A点的横坐标为2x0+2,由抛物线的平均性质有:
x02x0+2=-22⇒x0=1⇒B1,22⇒k=22-01--2=223.
例5.在直角坐标系中xy中,曲线C:y=x24与直线l:y-kx+aa>0交于M,N两点,y轴上是否存在点P,使得当k变动时,总有∠OPM=∠OPN?说明理由.
解析:设存在P0,m,要证∠OPM=∠OPN即证:
y1-mx1+y2-mx2=0⇒y1x2+x1y2-mx1+x2x1⋅x2=0⇒x124x2+x1x224-mx1+x2x1⋅x2=0⇒x1⋅x2=4m.
又因为y=x24y=kx+a⇒x1x2=-4a 故:m=-a,故存在P0,-a总有∠OPM=∠OPN
例6.已知抛物线C:y2=2pxp>0的焦点为F,过点M2,0的直线交抛物线C于A,B两点,若AM=2MB且AF=5,则BF=
解析:如图不妨设Bx1,-2px1,因为AM=2MB,即BM=12MA,∵M2,0不妨设A的横坐标为x2,所由向量的定比分点得:2=x1+12x21+12⇒x2=23-x1
再由抛物线得平均性质:x1x2=22=4⇒2x13-x1=4⇒x1=1⇒x2=2,B1,-2
又因为AF=5=x2+p2⇒2+p2=5⇒p=2,故F1,0,
所以:BF=1-12+-2-02=2
例7.抛物线C:y2=2pxp>0的焦点为F,C的准线与x轴交于点A,过点F斜率为3的直线与C交于点M,N(M在x轴上方),则AMAN=( )
A.32
B.2
C.52
D.3
解析:由等角定理:和角平分线性质,选D
例8.(多选)(2022年新高考I卷10题压轴)已知O为坐标原点,过抛物线C:y2=2pxp>0的焦点F的直线与C交于A,B两点,点A在第一象限,点Mp,0,若AFAM,则( )
A.直线AB的料为26
B.OB=OF
C.AB>4OF
D.∠OAM+∠OBM2p=4OF,故C正确;OA2=33p216,OB2=7p29,AM2=25p216,BM2=10p29,AB2=625p2144,∵OA2+OB20与抛物线C:y2=8x相交于A,B两点,F为C的焦点,若FA=2FB,则k=
A.13
B.23
C.23
D.223
答案:选D
例.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F的直线l与抛物线交于A,B两点,M为抛物线C的准线与x轴的交点,若tan∠AMB=22,则AB=
解析:如上图sinθ=AHAF=PMPA=sin∠PAM=tanα,同理sinθ=tanβ,所以tanα+β=22⇒tanα=sinθ=22⇒AB=2psin2θ=8
例.过点Q-2,m作抛物线y2=8x的两条切线,切点分别为A,B,QA,QB分别交于y轴于C,D两点,若S△QAB=6S△QCD,则m的值为C
A.
B.±6
C.±22
D.±23
解析:易求得点A处的切线为y1y=px+x1,点B处的切线为y2y=px+x2,解得两切线的交点为C'-p2,y1+y22,得证.即Q点为MN中点.(说明,若Q点为MN中点,则可证明AQ,BQ为抛物线的切线)那么:很容易可证四边形CQDF为矩形!(提示可先证∠MFN=90∘,又因Q为中点,利用全等证∠QCF=90∘)
所以S△QAB=12AB⋅QF=12⋅2psin2θ⋅AF⋅BF=12⋅2psin2θ⋅p1-csθ⋅p1+csθ=p2sin3θ
因为∠MAQ=∠BAQ=θ2⇒S△QCD=12CQ⋅QD=12p2csθ2⋅p2sinθ2=p24sinθ,
S△QAB=6S△QCD可得:sinθ=63⇒tanθ=2,又因为QF⊥AB,所以m-0-2-2⋅2=-1⇒m=22,选C
解法二:由解法一:很容易可证四边形CQDF为矩形!设AB直线方程y=kx-2=kx-2y2=8x
由硬解定理易得:
AB=2pk2+1k2=8+8k2,又因为QF⊥AB,即:m-0-2-2⋅k=-1⇒k=4m,所以AB=m22+8,
QF=m2+16所以:S△QAB=12AB⋅QF=12m22+8m2+16=m2+16m2+164
因为:A处的切线为y1y=px+x1,点B处的切线为y2y=px+x2,
令x=0⇒yM=px1y1,yN=px2y2⇒MN=yM-yN=px1y1-px2y2=px1y2-px2y1y1y2=px1y2-px2y1y1y2=py122py2-py222py1y1y2=y122y2-y222y1y1y2=12y1-y2=12y1+y22-4y1y2∣=122pk2+4p2
=122p1k2+1=pm216+1=4m216+1=m2+16,所以S△QMN=12⋅p2⋅m2+16=m2+16.
所以:由S△QAB=6S△QCD得:m2+16m2+164m2+16=6⇒m=±22
点评:此题是笔者提供的原创解法,深刻考察了抛物线的多条结论,是很值得深入研究且不可多得的综合试题!
例.已知过抛物线C:y2=3x的焦点F的直线与抛物线C相交于A,B两点,直线OA(O为坐标原点)与抛物线的准线相交于点D,则△ABD面积的最小值为( )
解析:设Ax1,y1,Bx2,y2,kOA=y1x1,lOA:y=y1x1x⇒yD=-p2y12因为:y1y2=-p2⇒y2=-p2y1,所以yD=y2S=12BD⋅BA⋅sin∠ABD=12⋅p1+csθ⋅2psin2θ⋅sin2θ=p2sinθ1+csθ
=p2sin2θ1+csθ2=p216sin2θ2⋅cs2θ2⋅cs2θ2⋅cs2θ2=p2163⋅3sin2θ2⋅cs2θ2⋅cs2θ2⋅cs2θ2
=p21633sin2θ2+cs2θ2+cs2θ2+cs2θ244=4p233,因为p=32时,代入可得:S△ABD≥3
另解:求导设fθ=sinθ1+csθ,θ∈0,π2,f'θ=2cs2θ+csθ-1=csθ+12csθ-1=0
∴csθ=12⇒θ=π3,当θ∈0,π3,f'θ>0,当θ∈π3,π2,f'θ
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