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2025年新高考数学精析考点考点52抛物线(3种核心题型+基础保分练+综合提升练+拓展冲刺练)(原卷版+解析)
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1.掌握抛物线的定义、几何图形、标准方程.
2.掌握抛物线的简单几何性质(范围、对称性、顶点、离心率).
3.了解抛物线的简单应用.
【知识点】
1.抛物线的概念
把平面内与一个定点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.
2.抛物线的标准方程和简单几何性质
常用结论
1.通径:过焦点与对称轴垂直的弦长等于2p.
2.抛物线y2=2px(p>0)上一点P(x0,y0)到焦点Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(p,2),0))的距离|PF|=x0+eq \f(p,2),也称为抛物线的焦半径.
【核心题型】
题型一 抛物线的定义及应用
“看到准线想到焦点,看到焦点想到准线”,许多抛物线问题均可根据定义获得简捷、直观的求解.“由数想形,由形想数,数形结合”是灵活解题的一条捷径.
【例题1】(2024·广东佛山·模拟预测)设为抛物线的焦点,点在上,且在第一象限,若直线的倾斜角为,则( )
A.2B.3C.4D.5
【答案】C
【分析】由抛物线的定义可知,再由抛物线的性质可得即可求解.
【详解】如图所示,抛物线及准线如图所示,过点作垂直准线于点,
过焦点作垂直于于点,由题意可知,
根据抛物线的定义
在中,,又,
所以,
解得.
故选:C.
【变式1】(2024·陕西西安·三模)设抛物线:的焦点为,过点的直线与抛物线相交于,两点,,,则( )
A.1B.2C.4D.22
【答案】B
【分析】设直线的方程为,Ax1,y1,Bx2,y2,联立,利用韦达定理和抛物线的定义即可求解.
【详解】设抛物线:的焦点为,过点的直线与抛物线相交于,两点,
设直线的方程为,Ax1,y1,Bx2,y2,
联立,可得,所以,,
则.因为,,所以,,
则,解得或.因为,所以.
故选:B
【变式2】(2023·河北唐山·模拟预测)已知抛物线C:y=,直线:,:,M为C上的动点,则点M到与的距离之和的最小值为 .
【答案】3
【分析】结合图形,由抛物线定义可将M到与的距离之和转化为,后由点到直线距离公式可得答案.
【详解】由题,抛物线焦点为F0,1,准线为,过M点作,准线垂线,垂足分别为B,C.
过M点作垂线,垂足为A,则M到与的距离之和为.
由抛物线定义知,又,则.
当且仅当三点共线时,最短时,
而为F到直线距离,
所以.
所以点M到与的距离之和的最小值为3.
故答案为:3.
【变式3】(2023·陕西榆林·模拟预测)在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线C:的焦点为F,位于第一象限的点A(点A的横坐标和纵坐标都为整数)在抛物线C上,且,.
(1)求p的值及点A的坐标;
(2)点B与A关于坐标原点对称,过点B的直线l(不经过点A)与抛物线C相交于M,N两点,直线AM,AN与x轴分别相交于点P,Q,求的值.
【答案】(1),点的坐标为;
(2)32.
【分析】(1)设,利用给定条件,结合抛物线的定义列出方程组求解.
(2)求出点的坐标,设出直线的方程并与抛物线方程联立,设,求出直线的方程及点的横坐标,再结合韦达定理计算得解.
【详解】(1)设,则,由,得,即,
抛物线C:的焦点,准线方程为,
由,得,把代入,得,
由是整数得,,,又,
所以,点的坐标为.
(2)由(1)得,抛物线的焦点,设,
直线不重直于坐标轴,且不过点,设直线的方程为,
由消去得,,即,
则,直线的斜率,同理直线斜率,
直线方程,令,得点的横坐标,
同理点的横坐标,
则,
所以的值为32.
【点睛】结论点睛:点是抛物线上的两点,则直线斜率;点是抛物线上的两点,则直线斜率.
题型二 抛物线的标准方程
求抛物线的标准方程的方法
(1)定义法.
(2)待定系数法:当焦点位置不确定时,分情况讨论.
【例题2】(2024·上海徐汇·一模)下列拋物线中,焦点坐标为的是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】根据抛物线的标准方程及焦点坐标即可求解.
【详解】抛物线的标准方程为:,焦点坐标为,
由题意得,所以,
所以抛物线的标准方程为:.
故选:.
【变式1】(2024·浙江金华·一模)已知点为抛物线:的焦点,点在抛物线上,且,则抛物线的方程为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】根据抛物线的定义,结合已知条件,求得,即可求得抛物线方程.
【详解】根据题意,连接,过作垂直于抛物线的准线,垂足为,作图如下:
由抛物线定义可知,解得,
故抛物线方程为:.
故选:C.
【变式2】(2024·全国·模拟预测)已知抛物线的焦点为,准线为,过点且倾斜角为的直线交抛物线于点A(点A在第一象限),过点A作,垂足为,直线交轴于点,若的外接圆的面积为,则抛物线的方程为 .
【答案】
【分析】根据题意结合抛物线的性质可得是Rt的外接圆的直径,可知,过点A作轴,结合抛物线的定义可得,即可得方程.
【详解】如图,因为直线的倾斜角为,,
可知,,
设准线与轴交于点,则坐标原点是线段的中点,,
可知点是线段的中点,则,
即为直角三角形,为斜边,
所以是Rt的外接圆的直径,
由题意可得:,解得.
过点A作轴,垂足为,
在Rt中,,
又因为,则,即,
所以抛物线的方程为.
故答案为:
【变式3】(2024·浙江温州·一模)点在抛物线上,且到抛物线的焦点的距离为.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点的直线交抛物线于,两点,且,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据焦半径公式及点在抛物线上,列方程组,可求的值.
(2)法1:设出直线的方程:,与抛物线方程联立,得到,,再根据,得求的值.
法2:设直线的方程:,与抛物线方程联立,得到,,再根据,得得的关系,从而说明直线经过定点,再结合直线过抛物线的焦点,可得直线方程.
法3:设,,则直线可写成,根据及可求出的值,得直线的方程.
法4:设,,根据直线与垂直,可分别设两直线方程为,,分别与抛物线方程联立,把、坐标用表示出来,再结合求的值,进而求出点坐标,结合直线过点,可求直线方程.
法5:设,,设直线:与抛物线方程联立,可得,再根据,结合直线过点,可求的值,得直线的方程.
【详解】(1)根据焦半径公式可得,所以,
又,所以,
解得或(舍去),
故所求抛物线方程为.
(2)法1:,,设,,,
,所以,
,
,(舍去),
所以即.
法2:设,,,
,所以,
,
,
,所以过定点,
又因为过,所以;
法3:,,设,,,
,
.
,
,
所以.
法4:设,,不妨设,
,
,
,同理,
,
,
,
又因为过,所以.
法5:设,,,
,
,
,
,
.
又因为过,所以,
解得,,所以.
题型三 抛物线的几何性质
应用抛物线的几何性质解题时,常结合图形思考,通过图形可以直观地看出抛物线的顶点、对称轴、开口方向等几何特征,体现了数形结合思想解题的直观性.
【例题3】(2024·全国·模拟预测)已知过抛物线的焦点的直线垂直于轴,且与抛物线交于,两点,点在轴上,且.若(为坐标原点),则的准线方程为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】由题意设,,讨论点的坐标为或者,即可根据,求出p的值,即可求得答案.
【详解】由抛物线的方程y2=2pxp>0,得,
由抛物线的对称性,不妨设,,
当点的坐标为时,,,
因为,所以,则(不合题意,舍去);
当点的坐标为时,,
因为,所以,则,
所以抛物线的准线方程为,
故选:A.
【变式1】(2024·天津·一模)以双曲线的右顶点为圆心,焦点到渐近线的距离为半径的圆交抛物线于A,B两点.已知,则抛物线的焦点到准线的距离为( )
A.或4B.C.或4D.4
【答案】A
【分析】先求出双曲线的顶点坐标,焦点坐标及渐近线方程,进而可求得圆的方程,根据圆与抛物线都关于轴对称,则两点关于轴对称,从而可求得点的坐标,代入抛物线方程即可得解.
【详解】双曲线的右顶点坐标为2,0,焦点为,
渐近线方程为,即,
焦点到渐近线的距离为,
所以题中圆的方程为,
因为圆和抛物线的图象都关于轴对称,
所以两点关于轴对称,
不妨设点在第一象限,设,则,
则,所以,
因为点在圆上,
所以,解得或,
所以或,
当,则,解得,
当,则,解得,
综上所述,抛物线的焦点到准线的距离为或4.
故选:A.
【点睛】关键点点睛:根据圆与双曲线都关于轴对称,得出两点关于轴对称,求得点的坐标,是解决本题的关键
【变式2】(2021·全国·高考真题)已知为坐标原点,抛物线:()的焦点为,为上一点,与轴垂直,为轴上一点,且,若,则的准线方程为 .
【答案】
【分析】先用坐标表示,再根据向量垂直坐标表示列方程,解得,即得结果.
【详解】抛物线: ()的焦点,
∵P为上一点,与轴垂直,
所以P的横坐标为,代入抛物线方程求得P的纵坐标为,
不妨设,
因为Q为轴上一点,且,所以Q在F的右侧,
又,
因为,所以,
,
所以的准线方程为
故答案为:.
【点睛】利用向量数量积处理垂直关系是本题关键.
【变式3】(2023·新疆·模拟预测)已知抛物线,圆与抛物线有且只有两个公共点.
(1)求抛物线的方程;
(2)设为坐标原点,过圆心的直线与圆交于点,直线分别交抛物线于点(点不与点重合).记的面积为,的面积为,求的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)联立抛物线和圆的方程并消元,由对称性可得关于的方程有两个相等的正的实数根,由且根为正数解出,得出抛物线的方程;
(2)设直线的方程为,代入圆的方程中,消去,可得的纵坐标;设直线的方程为,代入抛物线方程,可得的纵坐标;将和的面积用公式表示,并转为坐标形式,利用韦达定理和参数的范围,求出最大值.
【详解】(1)由,
得,即.
由对称性可得关于的方程有两个相等的正的实数根,
所以,且,
解得,
所以抛物线C的方程为.
(2)由题意,知直线的斜率不为,故设直线的方程为,
如图,设,,,.
将直线的方程代入圆的方程中,消去,得,
所以,所以,且.
直线的方程为,代入抛物线方程,
消去,得,解得或,所以.
同理,得,
所以
,
所以当时,取得最大值,为.
【课后强化】
【基础保分练】
一、单选题
1.(2024·陕西安康·模拟预测)过点,且焦点在轴上的抛物线的标准方程是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用待定系数法,设出抛物线方程,把点代入求解即可.
【详解】设抛物线的标准方程为,
将点点代入,得,解得,
所以抛物线的标准方程是.
故选:B
2.(2024·山东聊城·二模)点在抛物线上,若点到点的距离为6,则点到轴的距离为( )
A.4B.5C.6D.7
【答案】A
【分析】由抛物线的定义知,点到焦点的距离等于点到准线的距离,结合点和准线的位置,求点到轴的距离.
【详解】抛物线开口向右,准线方程为,
点到焦点的距离为6,则点到准线的距离为6,
点在y轴右边,所以点到y轴的距离为4.
故选:A.
3.(2024·全国·模拟预测)已知点是焦点为的抛物线上的一个点,过点作直线的垂线,垂足为点,直线与轴的交点为,若是的平分线,则的面积为( ).
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】先由题意求点的坐标,得到,然后判断四边形的形状,最后求点的坐标,进而得的面积.
【详解】因为,即,因此,易知直线是的准线,则,
如图,又,,所以,
得,四边形为正方形,故的面积为.
故选:B.
4.(2024·全国·模拟预测)如图,某种地砖ABCD的图案由一个正方形和4条抛物线构成,体现了数学的对称美.,,,,,已知正方形ABCD的面积为64,连接,的焦点,,线段分别交,于点G,H,则的值为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据正方形的面积可得点的坐标,进而可得抛物线方程,根据直线与抛物线方程联立可得交点,进而根据焦半径公式以及对称性即可求解.
【详解】由正方形ABCD的面积为64,得正方形ABCD的边长为8,
根据对称性可得,,,,
将代入,得,所以抛物线的方程为.
故,
故,,设,直线的方程为,
联立,得,解得或(舍),
故,.
由对称性可知,.
故选:B.
二、多选题
5.(2024·广西来宾·模拟预测)已知抛物线,过的焦点作直线,若与交于两点,,则下列结论正确的有( )
A.
B.
C.或
D.线段中点的横坐标为
【答案】ABD
【分析】由直线,可知焦点F1,0,得的值和抛物线方程,可判断A选项;直线方程代入抛物线方程,由韦达定理结合,求出两点坐标和的值,结合韦达定理和弦长公式判断选项BCD.
【详解】抛物线的焦点在轴上,
过作直线,可知F1,0,则,得,A选项正确;
抛物线方程为,直线的方程代入抛物线方程,得.
设Ax1,y1,Bx2,y2,由韦达定理有,,
,得,解得或,
,则或,C选项错误;
则,线段中点的横坐标为,D选项正确;
,,B选项正确.
故选:ABD.
6.(2023·全国·模拟预测)已知抛物线C:,圆.若C与交于M,N两点,圆与x轴的负半轴交于点P,则( )
A.若为直角三角形,则圆的面积为
B.
C.直线PM与抛物线C相切
D.直线PN与抛物线C有两个交点
【答案】ABC
【分析】对于A:分析可知直线MN过焦点F且与x轴垂直,可得,进而可得结果;对于B:分析可知,即可得结果;对于CD:,求直线AM的方程,与抛物线联立,结合以及对称性分析判断.
【详解】记抛物线C的焦点为,坐标原点为O,
则圆的圆心为F,半径.
对于选项A:由抛物线与圆的对称性可知,点M,N关于x轴对称,
若为直角三角形,则,
则直线MN过焦点F且与x轴垂直,则,圆的面积为,故A正确;
对于选项B:,故B正确;
对于选项C,D:设,由抛物线定义可知,,
又因为,则,所以直线PM的方程为,
与抛物线C:联立可得,,则,
故,所以直线PM与抛物线C相切,
由抛物线与圆的对称性可知直线PN也与抛物线C相切,故C正确,D错误.
故选:ABC.
三、填空题
7.(2024·福建泉州·模拟预测)已知为坐标原点,矩形的顶点A,C在抛物线上,则顶点B的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】设Ax1,y1,,则,再由,可得,进而可得答案.
【详解】如图,
设Ax1,y1,,则,
依题意,四边形为矩形,
则,即,
所以,即,
则,
所以顶点的轨迹方程为,
故答案为:.
8.(2024·河南·模拟预测)设抛物线的焦点为,直线与的一个交点为,直线与的另一个交点为,则 .
【答案】
【分析】根据给定条件,联立直线与抛物线的方程求出交点坐标,进而求出点的坐标,再借助抛物线定义求出长.
【详解】抛物线的焦点为,由,解得或,
即点或,当点时,直线,即,
由,得,因此,
显然点与关于轴对称,则当点时,点与点关于轴对称,,
所以.
故答案为:
四、解答题
9.(2023·陕西汉中·模拟预测)已知抛物线的焦点为,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知直线交抛物线于两点,且点为线段的中点,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用抛物线定义可求得,即可求出抛物线的方程;
(2)由弦中点坐标为并利用点差法即可求得直线的斜率为,便可得直线方程.
【详解】(1)点在抛物线上,
由抛物线定义可得,解得,
故抛物线的标准方程为.
(2)设,如下图所示:
则,两式相减可得,
即,
又线段的中点为,可得;
则,故直线的斜率为4,
所以直线的方程为,
即直线的方程为.
10.(2024·浙江杭州·一模)在直角坐标系中,抛物线的焦点为,点在抛物线上,若的外接圆与抛物线的准线相切,且该圆的面积为.
(1)求的方程;
(2)若点关于直线对称的点在上,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据题意,由条件可得外接圆的半径以及圆心横坐标,结合抛物线的定义即可得到圆心到准线的距离为半径,即可得到;
(2)根据题意,由点关于线对称可得点−1,1关于直线对称的点坐标,然后代入抛物线方程计算,即可得到结果.
【详解】(1)
因为的外接圆的面积为,则其半径为,
且外接圆的圆心一定在的垂直平分线上,
其中焦点,准线方程为,
所以圆心的横坐标为,则圆心到准线的距离为,
即,所以的方程为.
(2)设点−1,1关于直线对称的点为,
则两点连线的中点坐标在直线上,即,
化简可得①,
由对称性又可知,−1,1和所在直线与垂直,则②,
联立①②可得,,解得,所以,
又因为在抛物线上,则,即,
即,
即,即,
所以,
其中时,,所以,
所以,即.
11.(2022·四川·模拟预测)如图,已知抛物线与圆相交于A,B,C,D四点.
(1)若以线段为直径的圆经过点M,求抛物线C的方程;
(2)设四边形两条对角线的交点为E,点E是否为定点?若是,求出点E的坐标;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是,
【分析】(1)利用韦达定理结合条件可得,进而可得,即求;
(2)由题可得直线的方程:,进而可得,即得.
【详解】(1)根据已知圆及抛物线的对称性,可设.
由消去y,可得,
则,得或,
,且,
显然,
故,
由以为直径的圆经过点M,知,
所以,,
于是,,
即.
故抛物线C的方程为.
(2)由题意,直线的斜率存在,且为.
所以,直线的方程可以表示为:.
即,
所以,
即.
于是直线恒过点.
由抛物线和圆的对称性,易知的两条对角线交点E必在x轴上,
故四边形的两条对角线交点 E 是定点
【综合提升练】
一、单选题
1.(2024·贵州贵阳·二模)抛物线上一点与焦点间的距离是10,则到轴的距离是( )
A.4B.6C.7D.9
【答案】B
【分析】借助抛物线定义计算即可得.
【详解】抛物线的准线为,
由抛物线定义可得,故,
则,即到轴的距离为.
故选:B.
2.(2024·全国·模拟预测)设抛物线的焦点为F,直线l与C交于A,B两点,,,则l的斜率是( )
A.±1B.C.D.±2
【答案】D
【分析】根据抛物线的定义得到如图的抛物线,得到,可求得,做在直角三角形中,可求得,结合斜率的定义进行求解即可
【详解】下图所示为l的斜率大于0的情况.
如图,设点A,B在C的准线上的射影分别为,,,垂足为H.
设,,则.
而,所以,
l的斜率为.同理,l的斜率小于0时,其斜率为.
另一种可能的情形是l经过坐标原点O,可知一交点为,则,
可求得,可求得l斜率为,
同理,l的斜率小于0时,其斜率为.
故选:D
3.(2024·湖北·模拟预测)已知抛物线C:和圆,点是抛物线的焦点,圆上的两点满足,其中是坐标原点,动点在圆上运动,则到直线的最大距离为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】由条件化简可知点在圆N:上,所以是圆与圆的公共弦,再求出的方程,数形结合可求到直线的最大距离.
【详解】抛物线的焦点,圆,其圆心,半径.
设点是满足的任意一点,则,
化简得,结合,所以是圆与圆的公共弦,
将圆与圆的方程相减得,直线的方程为,
取线段的中点,连接,则,
则,
故选:A.
4.(2024·湖南邵阳·三模)已知抛物线:的焦点为,点在的准线上,点在上且位于第一象限,,则( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】由点在抛物线 的准线上,可得 ,得出斜率关系求出点B,最后应用两点间距离结合勾股定理计算即可.
【详解】
由点在抛物线 的准线上,可得 ,即 ,
所以抛物线 C 的方程为,焦点 ,准线方程为 ,
设则,由 ,可得,即,
整理得,又,所以,解得或,
点B位于第一象限,所以,,且,显然不满足垂直,
所以,
所以,所以.
故选:D.
5.(2024·江苏南通·模拟预测)在平面直角坐标系中,已知点为抛物线:上一点,若抛物线在点处的切线恰好与圆:相切,则( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】将的坐标代入抛物线的方程,解得,可得抛物线的方程,由导数的几何意义可得处切线的斜率和方程,求得圆的圆心和半径,由直线和圆相切的条件,解方程可得的值.
【详解】由点为抛物线上一点,可得,解得,
所以抛物线的方程为,
由,可得,则,
所以抛物线在处的切线斜率为,则切线方程为,即.
圆的圆心为,半径为,
又抛物线在点处的切线恰好与圆相切,可得,
解得或(舍去).
故选:C.
6.(2023·西藏日喀则·一模)已知点为抛物线上一动点,点为圆:上一动点,点为抛物线的焦点,点到轴的距离为.若的最小值为3.则( )
A.1B.2C.3D.4
【答案】B
【分析】由抛物线的定义,数形结合可知当共线,且在线段上时,最短,此时有最小值,列方程即可求解.
【详解】圆的圆心,半径,
抛物线的焦点为,准线方程为,
则由抛物线的定义知点到y轴的距离为,则,
由图知,当共线,且在线段上时,最短,
此时,而,
则,所以.
故选:B
7.(2024·天津红桥·二模)过抛物线焦点F的直线与抛物线交于A,B两点,,抛物线的准线与x轴交于点C,则的面积为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用抛物线的定义到焦点的距离等于到准线的距离作出图形,结合图形得到解出从而确定的长度,再利用三角形面积和之间的关系求出即可.
【详解】
设抛物线的准线为,
过作于,过作于点,过作于,
设,
因为,所以,
所以,
所以,
在中,,所以,
因为,所以,
又,所以,
又由,可得,
所以,所以,
所以,
所以.
故选:B.
【点睛】关键点点睛:本题关键在于利用抛物线的定义建立方程,解出.
8.(2024·四川·模拟预测)设抛物线的焦点为,点是上一点.已知圆与轴相切,与线段相交于点,圆被直线截得的弦长为,则的准线方程为( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】由题意得,过作直线的垂线,为垂足,设圆与直线相交于点,求得,利用,可得,可求,进而可求得抛物线准线方程.
【详解】由已知,点在抛物线上,则,即①.
如图所示,过作直线的垂线,为垂足,设圆与直线相交于点.
易知,,由,可知.
因为圆被直线截得的弦长为,所以.
由,在中,
②.
由①②解得:,抛物线的准线方程为:.
故选:B.
【点睛】本小题设置课程学习情境,主要考查圆与抛物线的综合应用,考查抛物线的定义及其简单几何性质、圆的方程、圆的弦长公式、勾股定理在抛物线中的应用等基本知识;考查数形结合、化归与转化等数学思想;考查数学抽象、逻辑推理、数学运算等数学核心素养.
二、多选题
9.(2024·河北保定·二模)若直线与抛物线只有1个公共点,则的焦点的坐标可能是( )
A.B.C.D.
【答案】BC
【分析】根据题意,分和,两种情况讨论,结合直线与抛物线的位置关系的判定方法,即可求解.
【详解】当时,直线与只有一个公共点,满足题意,此时的坐标为12,0;
当时,联立方程组,整理得,
由,解得或(舍去),此时对应的的坐标为1,0.
故选:BC.
10.(2024·黑龙江·二模)抛物线的焦点到准线的距离为,过抛物线的焦点作两条互相垂直的直线,与抛物线分别交于点,和点,,则( )
A.抛物线的准线方程是
B.过抛物线的焦点的最短弦长为
C.若弦的中点为,则直线的方程为
D.四边形面积的最小值为
【答案】BCD
【分析】首先表示出焦点坐标与准线方程,依题意求出,即可得到抛物线方程,从而判断A,根据焦点弦的性质判断B,利用点差法求出,即可判断C,设直线为,联立直线与抛物线方程,消元,列出韦达定理,由焦点弦公式表示出,,再由及基本不等式计算面积最小值,即可判断D.
【详解】抛物线焦点,准线方程为,
依题意可得,则抛物线方程为,所以准线方程为,故A错误;
过抛物线的焦点且与轴垂直时弦长最短,最短弦长为,故B正确;
设Mx1,y1,Nx2,y2,则,,
所以,即,
又弦的中点为,所以,
所以,即,
又弦过焦点,所以弦的方程为,即,故C正确;
依题意直线的斜率存在且不为,设直线为,
由,消去整理得,显然,
所以,所以,
同理可得,
所以
,
当且仅当,即时取等号,故D正确.
故选:BCD
11.(2024·黑龙江佳木斯·三模)过抛物线C:上的一点作两条直线,,分别交抛物线C于A,B两点,F为焦点( )
A.抛物线的准线方程为
B.过点与抛物线有且只有一个公共点的直线有1条
C.若,则
D.若,则
【答案】AD
【分析】将代入抛物线方程,求出,即可判断A;分直线斜率是否为零讨论即可判断B;设Ax1,y1,Bx2,y2,根据,求出,再根据焦半径公式即可判断C;设直线的方程为,则的方程为,联立方程,求出两点的坐标,再根据斜率公式即可判断D.
【详解】由题意可得,所以,则抛物线C的方程为,准线方程为,故A正确;
当过点的直线斜率等于零时,直线方程为,
直线与抛物线的交点坐标为,只有一个交点,
当过点的直线斜率不等于零时,设直线方程为,
联立,消得,
当过点与抛物线有且只有一个公共点时,,解得,
综上所述,过点与抛物线有且只有一个公共点的直线有2条,故B错误;
设Ax1,y1,Bx2,y2,,
由,得,
所以,即,
所以,故C错误;
对于D选项,由题意,直线的斜率存在且不为零,
设直线的方程为,则的方程为,
联立,消得,
则,所以,
则,所以,
同理可得,
则,故D正确.
故选:AD.
三、填空题
12.(2024·浙江宁波·一模)抛物线:的焦点为,为上一点且,为坐标原点,则 .
【答案】
【分析】根据焦半径公式,确定点的横坐标,再求点的纵坐标,可得的面积.
【详解】如图:
不妨设点Px,y在第一象限,过点作与抛物线的准线垂直,垂足为.
则,又,所以,所以.
所以.
故答案为:
13.(2024·上海奉贤·一模)已知抛物线上有一点到准线的距离为,点到轴的距离为,则抛物线的焦点坐标为 .
【答案】0,2
【分析】根据题意求出点的纵坐标,结合点到准线的距离可求出的值,即可得出抛物线焦点的坐标.
【详解】抛物线的准线方程为,
设点,则,由于点到准线的距离为,可得,
因为点到轴的距离为,则,所以,,解得,
故抛物线的方程为,其焦点坐标为.
故答案为:.
14.(2023·全国·模拟预测)已知抛物线C:的焦点为F,,过点M作直线的垂线,垂足为Q,点P是抛物线C上的动点,则的最小值为 .
【答案】
【分析】本题先求出直线必过的定点,再求出的轨迹方程,再数形结合求最值即可.
【详解】
由得,
所以直线过点.
连接AM,则,由题意知点Q在以AM为直径的圆上,设,所以点Q的轨迹方程为(不包含点),
记圆的圆心为,过点Q,P,N分别作准线的垂线,垂足分别为B,D,S,连接DQ,则,当且仅当B,P,Q,N四点共线且点Q在PN中间时等号同时成立,所以的最小值为.
故答案为;
四、解答题
15.(2024·陕西安康·模拟预测)已知抛物线上的动点与距离的最小值为.
(1)求;
(2)过点的直线交抛物线于两点,直线平行于,且与抛物线仅有一个公共点,求面积的最小值.
【答案】(1)1
(2)
【分析】(1)设抛物线上的动点为,则,根据二次函数的性质,找出最小值,得到的值.
(2)先设直线,与抛物线联立计算得到,设平行线的方程为,与抛物线联立令,得到,计算到的距离,求得面积公式,算出范围即可.
【详解】(1)设抛物线上的动点为,
,
因为的最小值为,且时,,
故可知,且,
解得舍.
(2)由(1)知,抛物线方程为,
由题意可知,直线的斜率不为0,设直线的方程为,
代入,可得,
则,
所以
.
设平行线的方程为,
将代入,
可得,当时,,
则,即,
所以点到直线的距离为:
,
故
,
当时,取得最小值,此时
【点睛】思路点睛:① 通过点与点的距离,求得最小值,得到的值.
② 设直线,得到弦长,与平行,设出,联立求出坐标,求出到距离,算出面积公式,求出范围.
16.(2024·浙江嘉兴·模拟预测)已知抛物线的焦点为,点是上的一点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)设点(其中)是上异于的两点,的角平分线与轴垂直,为线段的中点.
(i)求证:点在定直线上;
(ii)若的面积为6,求点的坐标.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析;(ii)或
【分析】(1)由抛物线焦半径公式即可求解;
(2)(i)由题意得到的斜率互为相反数,构造方程即可求解;
(ii)写出直线方程,由点到线的距离公式求得高,代入三角形面积公式求解即可.
【详解】(1)因为,由抛物线的定义得,又,所以,
因此,即,解得,从而抛物线的方程为.
(2)
(i)由(1)知点的坐标为,因为的角平分线与轴垂直,
所以可知的倾斜角互补,即的斜率互为相反数,
,
同理,则,
化简得,则,
所以点在定直线上.
(ii),则直线,
即
线段的长度:,点到直线的距离,
可得的面积为,
因为,且,化简得
,
令,则,即.
解得或,
由知或,所以或
所求点的坐标为,或者.
17.(2024·山东济南·三模)如图所示,抛物线的准线过点,
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若角为锐角,以角为倾斜角的直线经过抛物线的焦点,且与抛物线交于A、B两点,作线段的垂直平分线交轴于点,证明:为定值,并求此定值.
【答案】(1)y2=8x
(2)证明见解析,8
【分析】(1)根据准线过点即可求出p,进而可知抛物线标准方程;
(2)假设直线的方程,与抛物线联立,进而可以得到与其中垂线的交点坐标,进而可以表示出中垂线方程,进而求点的坐标,再求即可.
【详解】(1)解:(1)由题意得
∴抛物线的方程为
(2)设,直线AB的斜率为
则直线方程为
将此式代入,得,
故
设的中垂线为直线m,设直线m与的交点为
则
故直线m的方程为
令得点P的横坐标为
故
∴为定值8
18.(2024·四川德阳·模拟预测)点M是直线x=−1上的动点,O为坐标原点,过点M作y轴的垂线l,过点O作直线OM的垂线交直线l于点P.
(1)求点P的轨迹C的方程;
(2)过曲线C上的一点P(异于原点O)作曲线C的切线交椭圆于A、B两点,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)3
【分析】(1)设出点坐标,根据垂直关系写出对应向量关系式,由此可得轨迹的方程;
(2)设出直线的方程,根据直线与曲线相切得到关于的表达式,然后通过联立方程结合韦达定理以及弦长公式表示出的面积,最后利用基本不等式求解出最大值.
【详解】(1)设Px,y,则,所以,
因为,所以,
所以P点到轨迹为;
(2)设Ax1,y1,Bx2,y2,,
因为为曲线的切线,联立可得,
所以,
由可得,
所以,
且,,
所以,
又因为原点O到AB的距离为,
所以,
当且仅当,即或时等号成立(此时满足),
综上可知面积的最大值为3.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中求解三角形面积的常用方法:
(1)利用弦长以及点到直线的距离公式,结合底高,表示出三角形的面积;
(2)根据直线与圆锥曲线的交点,利用公共底或者公共高的情况,将三角形的面积表示为或;
(3)借助三角形内切圆的半径,将三角形面积表示为(r为内切圆半径).
19.(2024·黑龙江大庆·模拟预测)在平面直角坐标系中,一动圆经过点且与直线相切,设该动圆圆心的轨迹为曲线,是曲线上一点.
(1)求曲线的方程;
(2)过点且斜率为的直线与曲线交于,两点,若且直线与直线交于点,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意动圆的轨迹满足抛物线的定义,所以得出抛物线的轨迹方程即可,
(2)联立直线l与抛物线,求出AB,AC的值,又,设出OP的方程,再联立抛物线求出OP的值,再求出OQ,得出AB⋅ACOP⋅OQ的值.
【详解】(1)由题意可知圆心到12,0的距离等于到直线的距离,
由抛物线的定义可知,曲线K的轨迹方程为,
(2)设直线l的方程为y=kx−12,
联立y=kx−12y2=2x,消y得k2x2−k2+2x+14k2=0,
∴k2≠0Δ=k2+22−k4>0,∴,
设Bx1,y1,Cx2,y2,∴,
又AB=x1+12,AC=x2+12,
∴AB⋅AC=x1+12x2+12=x1x2+12x1+x2+14=14+12⋅k2+2k2+14=k2+1k2
∵,∴设直线OP的方程为,
联立y=kxy2=2x,消y得,
∴,∴P2k2,2k,∴OP=2k22+2k2=2k2+1k2,
令,则,∴Q1,k,∴OQ=1+k2,
∴AB⋅ACOP⋅OQ=k2+1k22k2+1k2⋅1+k2=12,
故AB⋅ACOP⋅OQ的值为.
【拓展冲刺练】
一、单选题
1.(2024·陕西咸阳·模拟预测)如图,点是正方体面内的动点,且点到棱和面的距离相等,则点的轨迹是( )
A.圆B.椭圆C.抛物线D.双曲线
【答案】C
【分析】根据抛物线的定义进行判断.
【详解】如图:连接,过做于点.
因为是正方体,点在平面上,所以,所以线段的长度为点到棱的距离,
又,平面,平面平面,
平面平面,所以平面,所以线段的长度为点到平面的距离.
在平面内,点到定点的距离与到定直线的距离相等,且,所以点的轨迹为抛物线.
故选:C
2.(2024·四川成都·三模)已知点分别是抛物线和圆上的动点,若抛物线的焦点为,则的最小值为( )
A.6B.C.D.
【答案】C
【分析】根据题意,将转化为的形式,寻求定点,使得恒成立,转化为,当且仅当在一条直线上时,取得最小值,即可求解.
【详解】由抛物线,可得焦点坐标为,
又由圆,可化为,
可得圆心坐标为,半径,
设定点,满足成立,且
即恒成立,
其中,代入两边平方可得:
,解得,
所以定点满足恒成立,
可得,
如图所示,当且仅当在一条直线上时,
此时取得最小值,
即,
设,满足,
所以,
,
当时,等号成立,
故选:C.
【点睛】关键点睛:解答本题的关键是将所求转化为三点共线时,线段的长的问题,结合抛物线方程即可求解.
二、多选题
3.(2024·江苏南通·模拟预测)设抛物线的焦点为,是上的一个动点,则下列结论正确的是( )
A.点到的距离比到轴的距离大2
B.点到直线的最小距离为
C.以为直径的圆与轴相切
D.记点在的准线上的射影为,则不可能是正三角形
【答案】BC
【分析】由抛物线,可得焦点,准线方程为,设,
.利用抛物线的定义可得,即可判断出正误;
.,利用点到直线的距离公式可得点到直线的距离,进而判断出正误;
.设的中点为,可得,即可判断出正误;
.,令,可得,,解得,即可判断出正误.
【详解】由抛物线,可得焦点,准线方程为,设,
因为,因此不正确;
因为,则点到直线的距离为,
当时取等号,可得点到直线的最小距离为,因此正确;
设的中点为,则,于是以为直径的圆与轴相切,
因此正确;
,令,则,,解得,
此时,是正三角形,因此不正确.
故选:BC.
4.(2024·广东·模拟预测)曲线上任点,满足点到定点的距离与到定直线的距离之和为6,则下列说法中正确的有( )
A.曲线经过原点
B.曲线关于轴对称
C.曲线上点的横坐标的取值范围为
D.直线被曲线截得的线段长为
【答案】ABD
【分析】根据两点距离公式可列方程,即可化简,作出函数图象即可求解AB,结合抛物线的性质即可求解C,联立方程,即可求解D.,
【详解】设点Px,y,因为点到定点的距离与到定直线的距离之和为6,
所以,
当时,得,两边同平方,得;
当时,得,两边同平方,得,
对于A,如图,曲线过原点,A正确;
对于B,由图易知,两段抛物线弧均关于轴对称,故曲线关于轴对称,B正确;
对于C,若点Px,y在上,
得,所以,
若点Px,y在上,同理得,C错误;
对于D,由,得或(舍去),
由,得或((舍去),
故与曲线交于点,
则,
可得,D正确.
故选:ABD.
【点睛】关键点点睛:本题的关键是由两点间距离公式推导出函数的表达式,再根据yy的取值范围去掉绝对值符号,得到分段函数.
三、填空题
5.(2024·山西长治·模拟预测)已知抛物线、分别是双曲线的左、右焦点,抛物线的准线过双曲线的左焦点,且与双曲线的一条渐近线交于点A,若,则b= .
【答案】
【分析】根据题意可知,,根据题意,列出方程求解即可.
【详解】如图所示,因为抛物线所以,
因为抛物线的准线过双曲线的左焦点,所以,
所以,
又因为双曲线的一条渐近线,
所以,
因为,所以
即,化简得,
又因为,联立解得
故答案为:.
6.(2022·辽宁大连·模拟预测)设抛物线,若任意以为圆心的圆与抛物线至多有3个公共点,则的值范围为 .
【答案】
【分析】令圆为且,讨论、,并依此为前提讨论、、,数形结合判断是否任意圆与抛物线交点个数不超过3个,即可得答案.
【详解】令圆为且,抛物线,
对于,圆与抛物线公共点情况如下,
若,它们恒有1个公共点,
若,它们没有公共点,
若,它们恒有2个公共点,
所以,对于,任意以为圆心的圆与抛物线至多有2个公共点,满足题设;
对于,圆与抛物线公共点情况如下,
若,它们恒有3个公共点,
若,它们恒有2个公共点,
若,它们可能0个或2个或4个公共点,
所以,不满足以为圆心的任意圆与抛物线至多有3个公共点;
综上,.
故答案为:
【点睛】关键点点睛:讨论,,结合的取值、数形结合判断圆与抛物线交点个数.
7.(2024·江西新余·模拟预测)在平面直角坐标系中,分别为轴上的点,,则以原点为顶点且经过两点的抛物线的准线斜率为 .
【答案】
【分析】假设抛物线,,,,,进而得到的坐标,代入抛物线即可得到,进而得到.将抛物线逆时针旋转个单位,则分别旋转到轴上的点,因此可以求旋转后的抛物线对称轴的斜率,又准线与抛物线对称轴垂直,因此斜率相乘等于,进而求出准线的斜率.
【详解】设抛物线,,,,,如图所示,
则,,即,
又在上,
,故,
又,所以,
故逆时针旋转后,分别旋转到轴上的点,
此时抛物线对称轴斜率为,而准线与对称轴垂直,故;
同理,若顺时针旋转,;
故答案为:.
四、解答题
8.(2024·黑龙江·二模)已知是抛物线的准线上任意一点,过点作抛物线的两条切线,,切点分别为.
(1)求抛物线焦点坐标及准线方程;
(2)设直线,的斜率分别为,,求的值.
【答案】(1)焦点坐标为,准线方程为
(2)
【分析】(1)借助抛物线的基本性质即可得;
(2)由点斜式设出直线方程,直曲联立,由判别式为零,得到关于的一元二次方程,再由韦达定理即可得到斜率之积的值.
【详解】(1)由,得抛物线焦点坐标为1,0,准线方程为;
(2)点在抛物线的准线上,设
由题意知过点作抛物线C的切线,斜率存在且不为0,
设其斜率为k,则切线方程为
联立,
由于直线与抛物线C相切,可知,即,
而抛物线C的两条切线的斜率,即为方程的两根,
故.
9.(2024·陕西安康·模拟预测)已知抛物线的准线方程为,直线l与C交于A,B两点,且(其中O为坐标原点),过点O作交AB于点D.
(1)求点D的轨迹E的方程;
(2)过C上一点作曲线E的两条切线分别交y轴于点M,N,求面积的最小值.
【答案】(1)
(2)8.
【分析】(1)由抛物线准线方程即可得到p,从而求得抛物线方程,然后利用两个垂直转化为向量的数量积为0,再结合点D在直线AB上,得到等式,消元即可求得点D轨迹方程;
(2)易知,利用切线方程求出M,N的坐标,然后求得,最后用表示的面积,再利用基本不等式即可求得面积的最小值.
【详解】(1)由题意可得,即,所以抛物线方程为
设,则,
因为,所以,
及,又由题意可知,所以
又,且
所以,
即,
又因为点D在直线AB上,且,
所以,即,
所以,
由①②式可得,
当时,,解得;,此时;
当时,消可得,,即,
点2,0同样满足该方程,
显然D与O不重合,所以,
综上,点D的轨迹E的方程为;
(2)因为,结合题意可得切线斜率存在且都不为0,
设切线的斜率为,的斜率分别为,则
切线方程为,即,
令,得,
,
又,消元得
因为相切,所以,
即
易知的斜率分别为是方程③的两个根,
所以,
所以,
所以,
所以,
令,
,当且仅当,即时,取等号.
综上,面积的最小值为8.
【点睛】关键点点睛:第(1)小题的关键是利用两个垂直,转化为数量积为0的等量关系,然后借助点在直线上,利用向量共线得到另一个等量关系,消元即可求得动点的轨迹方程;第(2)小题的关键是利用切线方程与圆的方程联立,求得一个关于斜率k的一元二次方程,把两条切线的斜率转化为一个关于k的一元二次方程的两根,用韦达定理求出的值,最后求得面积关于的表达式.
10.(2024·黑龙江大庆·三模)已知平面内一动圆过点,且在轴上截得弦长为2,动圆圆心的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)设点是圆上的动点,曲线上有四个点,其中是的中点,是的中点,记的中点为.
①求直线的斜率:
②求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)①;②
【分析】(1)设动圆圆心,根据题意结合距离公式运算求解;
(2)①设,根据中点利用同构可得为方程的两根,利用韦达定理分析证明;②根据题意可得,结合圆的方程可得,进而可得最值.
【详解】(1)设动圆圆心,
当时,由已知得,即;
当时,点的轨迹为点,满足.
综上可知,点的轨迹方程为.
(2)①设.
由题意得,的中点在抛物线上,即.
又,将代入得,
同理可得,
可知为方程的两根,所以.
所以直线的斜率为0;
②由得,
所以,
又因为,
所以.
又因为点在圆上,则,且.
设的面积为S,则,
当时,S有最大值48.
所以面积的最大值为48.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中最值或范围问题的常见解法:
(1)几何法,若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用几何法来解决;
(2)代数法,若题目的条件和结论能体现某种明确的函数关系,则可首先建立目标函数,再求这个函数的最值或范围.
标准
方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
图形
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
焦点
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(p,2),0))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(p,2),0))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(p,2)))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,-\f(p,2)))
准线
方程
x=-eq \f(p,2)
x=eq \f(p,2)
y=-eq \f(p,2)
y=eq \f(p,2)
对称轴
x轴
y轴
顶点
(0,0)
离心率
e=1
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