1抛物线的定义:平面内与一个定点F和一条定直线l的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点F叫做抛物线的焦点,定直线l叫做抛物线的准线. 2抛物线的图形和性质:
①顶点是焦点向准线所作垂线段中点。
②焦准距:FK?p
③通径:过焦点垂直于轴的弦长为2p。 ④顶点平分焦点到准线的垂线段:OF?OK?p。 2M2PC⑤焦半径为半径的圆:以P为圆心、FP为半径的圆必与准线相切。所有这样的圆过定点F、
N准线是公切线。
KoF⑥焦半径为直径的圆:以焦半径 FP为直径的圆必与过顶点垂直于轴的直线相切。所有这样
M1Q的圆过定点F、过顶点垂直于轴的直线是公切线。
⑦焦点弦为直径的圆:以焦点弦PQ为直径的圆必与准线相切。所有这样的圆的公切线是准线。
3抛物线标准方程的四种形式:
y2?2px,y2??2px,x2?2py,x2??2py。4抛物线y2?2px的图像和性质:
yM2?p?①焦点坐标是:?,0?,
?2?②准线方程是:x??Pp。 2KM1oFQx③焦半径公式:若点P(x0,y0)是抛物线y2?2px上一点,则该点到抛物线的焦点的距离(称为焦半径)是:PF?x0?p, 2pp?x2??x1?x2?p 222④焦点弦长公式:过焦点弦长PQ?x1?2y22⑤抛物线y?2px上的动点可设为P(?,y?)或P(2pt,2pt)或P(x?,y?)其中y??2px?
2p5一般情况归纳: 方程 图象 k>0时开口向右 焦点 准线 定义特征 到焦点(k/4,0)的距离等于到准线x= ─k/4的距离 y=kx k<0时开口向左 22(k/4,0) x= ─k/4 k>0时开口向上 (0,k/4) k<0时开口向下 y= ─k/4 x=ky 到焦点(0,k/4)的距离等于到准线y= ─k/4的距离 抛物线的定义:
例1:点M与点F (-4,0)的距离比它到直线l:x-6=0的距离4.2,求点M的轨迹方
分析:点M到点F的距离与到直线x=4的距离恰好相等,符合抛物线定义.
2
答案:y=-16x 2
例2:斜率为1的直线l经过抛物线y=4x的焦点,与抛物线相交于点A、B,求线段A、长.
程.
B的
分析:这是灵活运用抛物线定义的题目.基本思路是:把求弦长AB转化为求A、B两点到准线距离的和.
2
解:如图8-3-1,y=4x的焦点为F (1,0),则l的方程为y=x-1.
?y2?4x2由?消去y得x-6x+1=0. ?y?x?1设A (x1,y1),B (x2,y2) 则x1+x2=6. 又A、B两点到准线的距离为A?,B?,则
AA??BB???x1?1???x2?1???x1?x2??2?6?2?8
点评:抛物线的定义本身也是抛物线最本质的性质,在解题中起到至关重要的作用。
2
例3:(1) 已知抛物线的标准方程是y=10x,求它的焦点坐标和准线方程;
(2) 已知抛物线的焦点是F (0,3)求它的标准方程;
2
(3) 已知抛物线方程为y=-mx(m>0)求它的焦点坐标和准线方程; (4) 求经过P (-4,-2)点的抛物线的标准方程;
分析:这是为掌握抛物线四类标准方程而设计的基础题,解题时首先分清属哪类标准型,再录求P值(注意p>0).特别
2是(3)题,要先化为标准形式:x??11y,则2p?.(4)题满足条件的抛物线有向左和向下开口的两条,因此有两解.
mm答案:(1) F?,0?,x???5?2??511??222
y?.(2) x=12y (3) F?0,?,;(4) y=-x或x=-8y. ?24m4m??例4 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
分析: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= 34∴所求的抛物线方程为y2=-
4919x或x2=y,前者的准线方程是x=,后者的准线方程是y=- 3238(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, 2p=2, 2∴p=8,此时抛物线方程y2=16x; 焦点为(0,-2)时,
∴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 常用结论
① 过抛物线y2=2px的焦点F的弦AB长的最小值为2p
② 设A(x1,y), 1B(x2,y2)是抛物线y2=2px上的两点, 则AB过F的充要条件是y1y2=-p2 ③ 设A, B是抛物线y2=2px上的两点,O为原点, 则OA⊥OB的充要条件是直线AB恒过定点(2p,0)
22
例5:过抛物线y=2px (p>0)的顶点O作弦OA⊥OB,与抛物线分别交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,求证:y1y2=-4p.
分析:由OA⊥OB,得到OA、OB斜率之积等于-1,从而得到x1、x2,y1、y2之间的关系.又A、B是抛物线上的点,故(x1,y1)、(x2,y2)满足抛物线方程.从这几个关系式可以得到y1、y2的值.
证:由OA⊥OB,得KOA?KOB22y1y2y12y2y12y2,x2?,所以:x1x2?,即????1,即y1y2=-x1x2,又x1?x1x22p2p4p22y12y22
. 而yy1y2??1y2≠0.所以y1y2=-4p. 4p2弦的问题
例1 A,B是抛物线y2=2px(p>0)上的两点,满足OA?OB(O为坐标原点)求证:(1)A,B两点的横坐标之积,纵坐标之积为定值;
(2)直线AB经过一个定点 (3)作OM?AB于M,求点M的轨迹方程 解:(1)设A(x1,y1), B(x2,y2), 则y12=2px1, y22=2px2, ∴y12y22=4p2x1x2,
∵OA?OB, ∴x1x2+y1y2=0, 由此即可解得:x1x2=4p2, y1y2=─4p2 (定值) (2)直线AB的斜率k=
y2?y1y2?y12p=2=, 2x2?x1y2y1y1?y2?2p2py122p∴直线AB的方程为y─y1=(x─),
y1?y22p即y(y1+y2)─y1y2=2px, 由(1)可得 y=直线AB过定点C(2p,0)
2p(x─2p),
y1?y2(3)解法1:设M(x,y), 由(2)知y=
2p(x─2p) (i),
y1?y2y2p·= ─1 (ii) xy1?y2又AB?OM, 故两直线的斜率之积为─1, 即
由(i),(ii)得x2─2px+y2=0 (x?0)
解法2: 由OM?AB知点M的轨迹是以原点和点(2p,0)为直径的圆(除去原点) 立即可求出
例2 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求此时点M的坐标 解:如图,设A(x1,y1), B(x2,y2),M(x,y), 则x=
x1?x2y?y2, y=1,
22又设点A,B,M在准线l:x=─1/4上的射影分别为A/,B/,M/, MM/与y轴的交点为N, 则|AF|=|AA/|=x1+
11,|BF|=|BB/|=x2+, 44111115∴x=(x1+x2)=(|AF|+|BF|─)?(|AB|─)= 222224等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─) 141??y?k(x?)由?8(k2+2)x+k2=0 4得16k2x2─?y2?x??1?k2
依题意|AB|=1?k|x1─x2|=1?k×==3, 22k16k228(k2?2)51∴k=1/2, 此时x=(x1+x2)==
22?16k242
∴y= ±55222即M(,), N(,─) 42422例3设一动直线过定点A(2, 0)且与抛物线y?x2?2相交于B、C两点,点B、C在x轴上的射影分别为B1,C1, P是线段BC
上的点,且适合
BB1BP?,求?POA的重心Q的轨迹方程,并说明该轨迹是什么图形 PCCC1解析: 设B(x1,y1),C(x2,y2),P(x0,y0),Q(x,y)
?BB1yBP??1??, ?y0?PCCC1y2y1?y1?y2y22y1y2? y1y1?y21?y2?y?x2?2222由?得y?(k?4k)y?6k?0 ?y?k(x?2)2?6k212k?y0?2? ①
k?4kk?4又
y0?k代入①式得y0?4x0?4 ②
x0?2x0?2?x???x0?3x?2?3由?得? 代入②式得:12x?3y?4?0
y?3yy?0?y?0?3?由??0得k?4?26或k?4?26, 又由①式知y0关于k是减函数且y0?12
?12?46?y0?12?46,
4?4646?y?4?且y?4 33所以Q点轨迹为一线段(抠去一点): 12x?3y?4?0
(4?4646?y?4?且y?4) 332例4 已知抛物线y?2px,(p?0),焦点为F,一直线l与抛物线交于A、B两点,且AF?BF?8,且AB的垂直平分线恒过定点S(6, 0) ①求抛物线方程; ②求?ABS面积的最大值 解: ①设A(x1,y1),B(x2,y2), AB中点 M(x0,y0)
由AF?BF?8得x1?x2?p?8,?x0?4?p 22?p?y1?2px122 又? 得y1?y2?2p(x1?x2),?y0?
2k??y2?2px2pppk所以 M(4?,) 依题意?k??1, ?p?4
p2k4??62抛物线方程为 y2?8x ②由M(2,y0)及kl?令y?0得xK?2?44, lAB:y?y0?(x?2)
y0y012y0 4 又由y2?8x和lAB:y?y0?42(x?2)得: y2?2y0y?2y0?16?0 y0?S?ABS?111222?KS?y2?y1?(4?y0)4y0?4(2y0?16) 224?S?ABS?14222(16?y0)(32?2y0)?264364()?6 839例5 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求此时点M
的坐标 解:如图,设A(x1,y1), B(x2,y2),M(x,y), 则x=
x1?x2y?y2, y=1,
22又设点A,B,M在准线l:x=─1/4上的射影分别为A/,B/,M/, MM/与y轴的交点为N, 则|AF|=|AA/|=x1+
11,|BF|=|BB/|=x2+, 44111115∴x=(x1+x2)=(|AF|+|BF|─)?(|AB|─)= 222224等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─) 141?y?k(x?)?由?8(k2+2)x+k2=0 4得16k2x2─?y2?x??1?k2
依题意|AB|=1?k|x1─x2|=1?k×==3, 22k16k228(k2?2)51∴k=1/2, 此时x=(x1+x2)==
22?16k242
∴y= ±
55222即M(,), N(,─) 42422