8.3 抛物线
●知识梳理 定义 到定点的距离与到定直线的距离相等的点的轨迹 方程 p,0) 2p2.x2=2py(p≠0),焦点是F(0,) 21.y2=2px(p≠0),焦点是F(S:y2=2px(p>0) 1.范围:x≥0 2.对称性:关于x轴对称 3.顶点:原点O 性质 4.离心率:e=1 5.准线:x=-p 2p 26.焦半径P(x,y)∈S,|PF|=x+思考讨论 对于抛物线x2=2py(p>0),其性质如何?焦半径公式如何推导?
●点击双基
1.(2004年春季北京)在抛物线y2=2px上,横坐标为4的点到焦点的距离为5,则p的值为
A.D.4
解析:抛物线的准线方程为x=-4+
1 B.1 C.2 2p,由抛物线的定义知2p=5,解得P=2. 2答案:C
2.设a≠0,a∈R,则抛物线y=4ax2的焦点坐标为 A.(a,0) B.(0,a) C.(0,
1) D.随a符号而定 16a解析:化为标准方程. 答案:C
3.以抛物线y2=2px(p>0)的焦半径|PF|为直径的圆与y轴位置关系为
A.相交 B.相离 C.相切 D.不确定 解析:利用抛物线的定义.
答案:C
y2x24.以椭圆 +=1的中心为顶点,以椭圆的左准线为准线的
2516抛物线与椭圆右准线交于A、B两点,则|AB|的值为___________.
25,所求抛物线方程为3100252550y2= x.又椭圆右准线方程为x=,联立解得A(,)、B
33332550(,-).
33100∴|AB|=.
3100答案:
3解析:中心为(0,0),左准线为x=-
5.(2002年全国)对于顶点在原点的抛物线,给出下列条件: ①焦点在y轴上;②焦点在x轴上;③抛物线上横坐标为1的点到焦点的距离等于6;④抛物线的通径的长为5;⑤由原点向过焦点的某条直线作垂线,垂足坐标为(2,1).
能使这抛物线方程为y2=10x的条件是____________.(要求填写合适条件的序号)
解析:由抛物线方程y2=10x可知②⑤满足条件. 答案:②⑤ ●典例剖析
【例1】 求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:
(1)过点(-3,2);
(2)焦点在直线x-2y-4=0上.
剖析:从方程形式看,求抛物线的标准方程仅需确定一个待定系数p;从实际分析,一般需确定p和确定开口方向两个条件,否则,应展开相应的讨论.
解:(1)设所求的抛物线方程为y2=-2px或x2=2py(p>0), ∵过点(-3,2),
∴4=-2p(-3)或9=2p·2.
∴p=
29或p=. 3449x或x2=y,前者的准线方程是32∴所求的抛物线方程为y2=-x=
19,后者的准线方程是y=-. 38(2)令x=0得y=-2,令y=0得x=4, ∴抛物线的焦点为(4,0)或(0,-2). 当焦点为(4,0)时,
p=4, 2∴p=8,此时抛物线方程y2=16x;
焦点为(0,-2)时,
p=2, 2∴p=4,此时抛物线方程为x2=-8y.
∴所求的抛物线的方程为y2=16x或x2=-8y,对应的准线方程分别是x=-4,y=2.
评述:这里易犯的错误就是缺少对开口方向的讨论,先入为主,设定一种形式的标准方程后求解,以致失去一解.
【例2】如下图所示,直线l1和l2相交于点M,l1⊥l2,点N∈l1,以A、B为端点的曲线段C上任一点到l2的距离与到点N的距离相等.若△AMN为锐角三角形,|AM|=17,|AN|=3,且|NB|=6,建立适当的坐标系,求曲线段C的方程.
l2BAMNl1
剖析:由题意所求曲线段是抛物线的一部分,求曲线方程需建立适当的直角坐标系,设出抛物线方程,由条件求出待定系数即可,求出曲线方程后要标注x、y的取值范围.
解:以直线l1为x轴,线段MN的垂直平分线为y轴,建立直角坐标系,由条件可知,曲线段C是以点N为焦点,以l2为准线的抛物线的一段.其中A、B分别为曲线段C的端点.
设曲线段C的方程为y2=2px(p>0)(xA≤x≤xB,y>0),其中xA、xB为A、B的横坐标,p=|MN|,
所以M(-
pp,0) 、N(,0). 22由|AM|=17,|AN|=3,得 (xA+
p2
)+2pxA=17, 2
①
(xA-
p2
)+2pxA=9. 2
②
①②联立解得xA=
4,代入①式,并由p>0, p p=4, p=2, 解得 或xA=1 xA=2. 因为△AMN为锐角三角形,所以 P=2, P=4, 故舍去 所以
xA=2. xA=1.
p>xA. 2由点B在曲线段C上,得xB=|BN|-
p=4. 2综上,曲线段C的方程为y2=8x(1≤x≤4,y>0).
评述:本题体现了坐标法的基本思路,考查了定义法、待定系数法求曲线方程的步骤,综合考查了学生分析问题、解决问题的能力.
【例3】 设抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,经过点F的直线交抛物线于A、B两点,点C在抛物线的准线上,且BC∥x轴.证明直线AC经过原点O.
剖析:证直线AC经过原点O,即证O、A、C三点共线,为此只需证kOC=kOA.本题也可结合图形特点,由抛物线的几何性质和平面几何知识去解决.
证法一:设AB:x=my+
p,代入y2=2px,得y2-2pmy-P2=0. 2由韦达定理,得yAyB=-p2,
p2即yB=-.
yA∵BC∥x轴,且C在准线x=-
p上, 2p,yB). 2y2pyA则kOC=B===kOA.
pyAxA?2∴C(-
故直线AC经过原点O.
证法二:如下图,记准线l与x轴的交点为E,过A作AD⊥l,垂足为D.
yD OE C lNFB x A 则AD∥EF∥BC.连结AC交EF于点N,则
|EN||CN||BF|==,|AD||AC||AB||NF||AF|=. BC|AB|∵|AF|=|AD|,|BF|=|BC|,
|AD|?|BF||AF|?|BC|∴|EN|===|NF|,
|AB||AB|即N是EF的中点.从而点N与点O重合,故直线AC经过原点O.
评述:本题的“几何味”特别浓,这就为本题注入了活力.在涉
及解析思想较多的证法中,关键是得到yA·yB=-p2这个重要结论.还有些证法充分利用了平面几何知识,这也提醒广大师生对圆锥曲线几何性质的重视,也只有这样才能挖掘出丰富多彩的解析几何的题目.
思考讨论
本题也可用平面向量来证明,读者不妨一试.
●闯关训练 夯实基础
1.(2003年高考·新课程)设a>0,f(x)=ax2+bx+c,曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处切线的倾斜角的取值范围为[0,则P到曲线y=f(x)对称轴距离的取值范围为
π],411] B.[0,] a2abb?1C.[0,||] D.[0,||]
2a2aA.[0,
解析:tanα=k=f′(x)=2ax+b,
∴0≤2ax0+b≤1. ∴0≤x0+
b1≤. 2a2a答案:B
2.(2004年全国Ⅰ,8)设抛物线y2=8x的准线与x轴交于点Q,若过点Q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
A.[-
11,] B.[-2,2] 22C.[-1,1] D.[-4,4] 解析:∵y2=8x,∴Q(-2,0)(Q为准线与x轴的交点),设过Q点的直线l方程为y= k(x+2).
∵l与抛物线有公共点, y2=8x, ∴方程组 有解,
y=k(x+8)
即k2x2+(4k2-8)+4k2=0有解.
∴Δ=(4k2-8)2-16k4≥0,即k2≤1. ∴-1≤k≤1. 答案:C
3.(2003年春季上海)直线y=x-1被抛物线y2=4x截得线段的中点坐标是___________.
解析:将y=x-1代入抛物线y2=4x,经整理得x2-6x+1=0.
由韦达定理得x1+x2=6,
x1?x2=3, 2y1?y2x1?x2?26?2===2.
222∴所求点的坐标为(3,2).
答案:(3,2)
4.在抛物线y=4x2上求一点,使该点到直线y=4x-5的距离最短,该点的坐标是____________.
解法一:设与y=4x-5平行的直线y=4x+b与y=4x2相切,则y=4x+b代入y=4x2,得 4x2-4x-b=0. ①
Δ=16+16b=0时b=-1,代入①得x=∴所求点为(
1, 21,1). 2解法二:设该点坐标为A(x0,y0),那么有y0=4x02.设点A到直线y=4x-5的距离为d,则
d=
|4x0?y0?5|42?1117=
1171|-4x02+4x0-5|
=
|4x02-4x0+5|=
17|4(x0-
12
)+1|. 2当且仅当x0=将x0=
1时,d有最小值, 21代入y=4x2解得y0=1. 21故A点坐标为(,1).
21答案:(,1)
25.下图所示的直角坐标系中,一运动物体经过点A(0,9),其轨迹方程是y=ax2+c(a<0),D=(6,7)为x轴上的给定区间.
y9 A P O6 7x (1)为使物体落在D内,求a的取值范围; (2)若物体运动时又经过点P(2,8.1),问它能否落在D内?并说明理由.
解:(1)把点A的坐标(0,9)代入y=ax2+c得c=9,即运动物体的轨迹方程为y=ax2+9.
令y=0,得ax2+9=0,即x2=-
9. a9<7, a若物体落在D内,应有6<?