高二数学人教A版(2019)选择性必修一 同步复习讲义 07 抛物线

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高二数学人教A版(2019)选择性必修一 同步复习讲义 07 抛物线

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07 抛 物 线
◇ 知 识 链 接 ◇
知识链接01 抛物线的定义
(1)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.
(2)注 意:当时,动点的轨迹为抛物线;
当时,动点的轨迹为过点F且与l垂直的直线.
知识链接02 抛物线的标准方程和几何性质
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 F F F F
离心率 e=1
准线 x=- x= y=- y=
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)) |PF|=x0+ |PF|=-x0+ |PF|=y0+ |PF|=-y0+
知识链接03 点P(x0,y0)和抛物线y2=2px(p>0)的关系
(1)点P(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)内 y02 < 2px.
(2)点P(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)上 y02=2px.
(3)点P(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)外 y02 > 2px.
知识链接04 抛物线焦点弦的常用结论
设AB是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),则:
(1)x1x2=,y1y2=-p2;
(2)过焦点垂直于对称轴的弦长等于2p(通径) ;
(3)弦长|AB|=x1+x2+p=(α为弦AB的倾斜角);
(4)|AF|=x1+ =,|BF|=;
(5)+=;
(6)以弦AB为直径的圆与准线相切.
◇ 典 例 剖 析 ◇
典例剖析01 抛物线的定义及应用
(1)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=________.
(2)设抛物线的顶点为O,焦点为F,准线为l,P是抛物线上异于O的一点,过P作PQ⊥l于Q.则线段FQ的垂直平分线(  )
A.经过点O  B.经过点P C.平行于直线OP D.垂直于直线OP
(3)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点.
若B(3,2),则|PB|+|PF|的最小值为________.
(4)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点.
若(3,4),则|PB|+|PF|的最小值为________.
(5)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点.若B(3,2),求P到准线l的距离与P到直线3x+4y+7=0的距离之和的最小值是________.
(6)已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线为l,P是l上一点,Q是直线PF与C的一个交点,若=4,则|QF|等于________.
典例剖析02 抛物线的标准方程和几何性质
(1)顶点在原点,且过点P(-2,3)的抛物线的标准方程是________.
(2)已知抛物线C与双曲线x2-y2=1有相同的焦点,且顶点在原点,则抛物线C的方程是________.
(3)设O为坐标原点,直线x=2与抛物线C:y2=2px(p>0)交于D,E两点,若OD⊥OE,则C的焦点坐标为________.
(4)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________.
(5)若抛物线x2=ay的焦点到准线的距离为1,则a=________.
(6)过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x1,y1),Q(x2,y2)两点.如果x1+x2=6,则|PQ|等于________.
(7)若点P为抛物线y=2x2上的动点,F为抛物线的焦点,则|PF|的最小值为__.
(8)直线l过抛物线C:y2=12x的焦点,且与抛物线C交于A,B两点,若弦AB的长为16,则直线l的倾斜角等于________.
(9)过抛物线y2=4x的焦点F的直线l与抛物线交于A,B两点,若|AF|=2|BF|,则|AB|等于________.
典例剖析03 直线与抛物线的位置关系
(1)已知抛物线x2=ay与直线y=2x-2相交于M,N两点,若MN中点的横坐标为3,则此抛物线方程为________.
(2)已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与
x轴的交点为P.
(ⅰ)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;
(ⅱ)若=3,求|AB|.
(3)抛物线y2=4x的焦点为F,过点F的直线交抛物线于A,B两点.
(ⅰ)若=2,求直线AB的斜率;
(ⅱ)设点M在线段AB上运动,原点O关于点M的对称点为C,求四边形OACB面积的最小值.
(4)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F(1,0),O为坐标原点,A,B是抛物线C上异于O的两点.
(ⅰ)求抛物线C的方程;
(ⅱ)若直线OA,OB的斜率之积为-,求证:直线AB过x轴上一定点.
(5)在平面直角坐标系xOy中,直线l与抛物线y2=4x相交于不同的A,B两点.
(ⅰ)如果直线l过抛物线的焦点,求·的值;
(ⅱ)如果·=-4,证明:直线l必过一定点,并求出该定点.
◇ 小 试 牛 刀 ◇
1.抛物线y=x2的准线方程是_________.
2.已知点A(-2,3)在抛物线C:y2=2px的准线上,记C的焦点为F,则直线AF的斜率为_________.
3.已知抛物线y2=2px(p>0),过其焦点且斜率为1的直线交抛物线于A、B两点,若线段AB的中点的纵坐标为2,则该抛物线的准线方程为_________.
4.抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,其准线与双曲线-=1相交于A、B两点,若△ABF为等边三角形,则p=_________.
5.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点弦AB的两端点坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),则的值一定等于_________.
6.(多选)已知x2=y的焦点为F,M(x1,y1),N(x2,y2)是抛物线上两点,则下列结论正确的是( )
A.点F的坐标为
B.若直线MN过点F,则x1x2=-
C.若=λ,则|MN|的最小值为
D.若|MF|+|NF|=,则线段MN的中点P到x轴的距离为
7.若抛物线y2=4x上一点P到其焦点F的距离为3,延长PF交抛物线于Q,若O为坐标原点,则S△OPQ=_________.
8.如图,过抛物线y2=2px (p>0)的焦点F的直线交抛物线于点A、B,交其准线l于点C,若|BC|=2|BF|,且|AF|=3,则此抛物线的方程为_________.
9.已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,点P为抛物线上的动点,点M为其准线上的动点,若△FPM为边长是4的等边三角形,则此抛物线的方程为________.
10.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的准线为l,过M(1,0)且斜率为的直线与l相交于点A,与C的一个交点为B,若A=M,则p=_________.
11.如图是抛物线形拱桥,当水面在l时,拱顶离水面2 m,水面宽4 m.水位下降1 m后,水面宽________ m.
12.(多选)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线的斜率为,且经过点F,直线l与抛物线C交于A,B两点(点A在第一象限),与抛物线的准线交于点D. 若|AF|=8,则以下结论正确的是(  )
A.p=4 B.=
C.|BD|=2|BF| D.|BF|=4
 
13.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.
14.已知抛物线C:y2=2px (p>0)的焦点为F,若过点F且斜率为1的直线与抛物线相交于M、N两点,且|MN|=8.
(1)求抛物线C的方程;
(2)设直线l是抛物线C的切线,且l∥MN,P为l上一点,求·的最小值.
15.已知过抛物线y2=2px(p>0)的焦点,斜率为2的直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1(1)求该抛物线的方程;
(2)O为坐标原点,C为抛物线上一点,若=+λ,求λ的值.
16.已知点M为直线l1:x=-1上的动点,N(1,0),过M作直线l1的垂线l,l交MN的中垂线于点P,记点P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)若直线l2:y=kx+m(k≠0)与圆E:(x-3)2+y2=6相切于点D,与曲线C交于A,B两点,且D为线段AB的中点,求直线l2的方程.
2022年下学期 高二数学 同步复习讲义
07 抛 物 线
◇ 知 识 链 接 ◇
知识链接01 抛物线的定义
(1)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.
(2)注 意:当时,动点的轨迹为抛物线;
当时,动点的轨迹为过点F且与l垂直的直线.
知识链接02 抛物线的标准方程和几何性质
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 F F F F
离心率 e=1
准线 x=- x= y=- y=
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)) |PF|=x0+ |PF|=-x0+ |PF|=y0+ |PF|=-y0+
知识链接03 点P(x0,y0)和抛物线y2=2px(p>0)的关系
(1)点P(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)内 y02 < 2px.
(2)点P(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)上 y02=2px.
(3)点P(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)外 y02 > 2px.
知识链接04 抛物线焦点弦的常用结论
设AB是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),则:
(1)x1x2=,y1y2=-p2;
(2)过焦点垂直于对称轴的弦长等于2p(通径) ;
(3)弦长|AB|=x1+x2+p=(α为弦AB的倾斜角);
(4)|AF|=x1+ =,|BF|=;
(5)+=;
(6)以弦AB为直径的圆与准线相切.
◇ 典 例 剖 析 ◇
典例剖析01 抛物线的定义及应用
(1)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=________.
(2)设抛物线的顶点为O,焦点为F,准线为l,P是抛物线上异于O的一点,过P作PQ⊥l于Q.则线段FQ的垂直平分线(  )
A.经过点O  B.经过点P C.平行于直线OP D.垂直于直线OP
(3)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点.
若B(3,2),则|PB|+|PF|的最小值为________.
(4)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点.
若(3,4),则|PB|+|PF|的最小值为________.
(5)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点.若B(3,2),求P到准线l的距离与P到直线3x+4y+7=0的距离之和的最小值是________.
(6)已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线为l,P是l上一点,Q是直线PF与C的一个交点,若=4,则|QF|等于________.
【答案】(1)6 (2)B (3)4 (4)2 (5)2 (6)3
典例剖析02 抛物线的标准方程和几何性质
(1)顶点在原点,且过点P(-2,3)的抛物线的标准方程是________.
(2)已知抛物线C与双曲线x2-y2=1有相同的焦点,且顶点在原点,则抛物线C的方程是________.
(3)设O为坐标原点,直线x=2与抛物线C:y2=2px(p>0)交于D,E两点,若OD⊥OE,则C的焦点坐标为________.
(4)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________.
(5)若抛物线x2=ay的焦点到准线的距离为1,则a=________.
(6)过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x1,y1),Q(x2,y2)两点.如果x1+x2=6,则|PQ|等于________.
(7)若点P为抛物线y=2x2上的动点,F为抛物线的焦点,则|PF|的最小值为__.
(8)直线l过抛物线C:y2=12x的焦点,且与抛物线C交于A,B两点,若弦AB的长为16,则直线l的倾斜角等于________.
(9)过抛物线y2=4x的焦点F的直线l与抛物线交于A,B两点,若|AF|=2|BF|,则|AB|等于________.
【答案】(1)y2=-x或x2=y (2)y2=±4x (3) (4)y2=4x
(5)±2 (6)8 (7) (8)或 (9)
典例剖析03 直线与抛物线的位置关系
(1)已知抛物线x2=ay与直线y=2x-2相交于M,N两点,若MN中点的横坐标为3,则此抛物线方程为________.
(2)已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与
x轴的交点为P.
(ⅰ)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;
(ⅱ)若=3,求|AB|.
(3)抛物线y2=4x的焦点为F,过点F的直线交抛物线于A,B两点.
(ⅰ)若=2,求直线AB的斜率;
(ⅱ)设点M在线段AB上运动,原点O关于点M的对称点为C,求四边形OACB面积的最小值.
【解析】(1)x2=3y
(2)设直线l:y=x+t,A(x1,y1),B(x2,y2).
(ⅰ)由题设得F,故|AF|+|BF|=x1+x2+. 又|AF|+|BF|=4,所以x1+x2=.
由可得9x2+12(t-1)x+4t2=0,则x1+x2=-.
从而-=,得t=-. 所以l的方程为y=x-.
(ⅱ)由=3可得y1=-3y2.
由可得y2-2y+2t=0. 所以y1+y2=2,
从而-3y2+y2=2,故y2=-1,y1=3. 代入C的方程得x1=3,x2=.
故|AB|=.
(3)(ⅰ)依题意知F(1,0),设直线AB的方程为x=my+1.
将直线AB的方程与抛物线的方程联立,消去x得y2-4my-4=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),所以y1+y2=4m,y1y2=-4.①
因为=2,所以y1=-2y2.②
联立①和②,消去y1,y2,得m=±. 所以直线AB的斜率是±2.
(ⅱ)由点C与原点O关于点M对称,得M是线段OC的中点,
从而点O与点C到直线AB的距离相等,
所以四边形OACB的面积等于2S△AOB.
因为2S△AOB=2×·|OF|·|y1-y2|==4,
所以当m=0时,四边形OACB的面积最小,最小值是4.
(4)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F(1,0),O为坐标原点,A,B是抛物线C上异于O的两点.
(ⅰ)求抛物线C的方程;
(ⅱ)若直线OA,OB的斜率之积为-,求证:直线AB过x轴上一定点.
(5)在平面直角坐标系xOy中,直线l与抛物线y2=4x相交于不同的A,B两点.
(ⅰ)如果直线l过抛物线的焦点,求·的值;
(ⅱ)如果·=-4,证明:直线l必过一定点,并求出该定点.
【解析】(4)(ⅰ)因为抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为F(1,0),所以=1,所以p=2.
所以抛物线C的方程为y2=4x.
(ⅱ)证明:①当直线AB的斜率不存在时,设A,B.
因为直线OA,OB的斜率之积为-,所以·=-,化简得t2=32.
所以A(8,t),B(8,-t),此时直线AB的方程为x=8.
②当直线AB的斜率存在时,设其方程为y=kx+b,A(xA,yA),B(xB,yB),
联立消去x,化简得ky2-4y+4b=0.所以yAyB=,
因为直线OA,OB的斜率之积为-,所以·=-,
整理得xAxB+2yAyB=0. 即·+2yAyB=0,
解得yAyB=0(舍去)或yAyB=-32.
所以yAyB==-32,即b=-8k,
所以y=kx-8k,即y=k(x-8).综上所述,直线AB过定点(8,0).
(5)(ⅰ)由题意:抛物线焦点为(1,0),
设l:x=ty+1,代入抛物线y2=4x,消去x得y2-4ty-4=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=4t,y1y2=-4,
∴·=x1x2+y1y2=(ty1+1)(ty2+1)+y1y2
=t2y1y2+t(y1+y2)+1+y1y2=-4t2+4t2+1-4=-3.
(ⅱ)设l:x=ty+b,代入抛物线y2=4x,消去x得y2-4ty-4b=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=4t,y1y2=-4b.
∴·=x1x2+y1y2=(ty1+b)(ty2+b)+y1y2
=t2y1y2+bt(y1+y2)+b2+y1y2
=-4bt2+4bt2+b2-4b=b2-4b.
令b2-4b=-4,∴b2-4b+4=0,∴b=2,∴直线l过定点(2,0).
∴若·=-4,则直线l必过一定点(2,0).
◇ 小 试 牛 刀 ◇
1.抛物线y=x2的准线方程是_________.
【答案】 y=-1
2.已知点A(-2,3)在抛物线C:y2=2px的准线上,记C的焦点为F,则直线AF的斜率为_________.
【答案】 -
3.已知抛物线y2=2px(p>0),过其焦点且斜率为1的直线交抛物线于A、B两点,若线段AB的中点的纵坐标为2,则该抛物线的准线方程为_________.
【答案】 x=-1
4.抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,其准线与双曲线-=1相交于A、B两点,若△ABF为等边三角形,则p=_________.
【答案】 6
5.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点弦AB的两端点坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),则的值一定等于_________.
【答案】-4
6.(多选)已知x2=y的焦点为F,M(x1,y1),N(x2,y2)是抛物线上两点,则下列结论正确的是( )
A.点F的坐标为
B.若直线MN过点F,则x1x2=-
C.若=λ,则|MN|的最小值为
D.若|MF|+|NF|=,则线段MN的中点P到x轴的距离为
【答案】BCD 
7.若抛物线y2=4x上一点P到其焦点F的距离为3,延长PF交抛物线于Q,若O为坐标原点,则S△OPQ=_________.
【答案】
8.如图,过抛物线y2=2px (p>0)的焦点F的直线交抛物线于点A、B,交其准线l于点C,若|BC|=2|BF|,且|AF|=3,则此抛物线的方程为_________.
【答案】 y2=3x
9.已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,点P为抛物线上的动点,点M为其准线上的动点,若△FPM为边长是4的等边三角形,则此抛物线的方程为________.
【答案】 x2=4y
10.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的准线为l,过M(1,0)且斜率为的直线与l相交于点A,与C的一个交点为B,若A=M,则p=_________.
【答案】 2
11.如图是抛物线形拱桥,当水面在l时,拱顶离水面2 m,水面宽4 m.水位下降1 m后,水面宽________ m.
【答案】 2
12.(多选)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线的斜率为,且经过点F,直线l与抛物线C交于A,B两点(点A在第一象限),与抛物线的准线交于点D. 若|AF|=8,则以下结论正确的是(  )
A.p=4 B.=
C.|BD|=2|BF| D.|BF|=4
【答案】 ABC 
13.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.
【证明】 设AB:x=my+,代入y2=2px,得y2-2pmy-p2=0.
由根与系数的关系,得yAyB=-p2,即yB=-.
∵BC∥x轴,且C在准线x=-上,∴C(-,yB).
则kOC====kOA. ∴直线AC经过原点O.
14.已知抛物线C:y2=2px (p>0)的焦点为F,若过点F且斜率为1的直线与抛物线相交于M、N两点,且|MN|=8.
(1)求抛物线C的方程;
(2)设直线l是抛物线C的切线,且l∥MN,P为l上一点,求·的最小值.
【解析】(1)由题意可知F,则该直线方程为:y=x-,
代入y2=2px (p>0),得:x2-3px+=0.
设M(x1,y1),N(x2,y2),则有x1+x2=3p.
∵|MN|=8,∴x1+x2+p=8,即3p+p=8,解得p=2.
∴抛物线的方程为y2=4x.
(2)设l方程为y=x+b,代入y2=4x,得x2+(2b-4)x+b2=0,
∵l为抛物线C的切线,∴Δ=(2b-4)2-4b2=0,解得b=1,∴l方程为y=x+1.
由(1)可知:x1+x2=6,x1x2=1.
由P(m,m+1),则=(x1-m,y1-(m+1)),=(x2-m,y2-(m+1)),
∴·=(x1-m)(x2-m)+[y1-(m+1)][y2-(m+1)]
=x1x2-m(x1+x2)+m2+y1y2-(m+1)(y1+y2)+(m+1)2.
∵x1+x2=6,x1x2=1,(y1y2)2=16x1x2=16,y1y2=-4,y-y=4(x1-x2),
∴y1+y2=4·=4,
∴·=1-6m+m2-4-4(m+1)+(m+1)2=2(m2-4m-3)=2[(m-2)2-7]≥-14.
当且仅当m=2,即点P的坐标为(2,3)时,·的最小值为-14.
15.已知过抛物线y2=2px(p>0)的焦点,斜率为2的直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1(1)求该抛物线的方程;
(2)O为坐标原点,C为抛物线上一点,若=+λ,求λ的值.
【解析】(1)由题意得直线AB的方程为y=2,
与y2=2px联立,消去y得4x2-5px+p2=0,所以x1+x2=.
由抛物线定义得|AB|=x1+x2+p=+p=9,
所以p=4,从而该抛物线的方程为y2=8x.
(2)由(1)得4x2-5px+p2=0,即x2-5x+4=0,
则x1=1,x2=4,于是y1=-2,y2=4,从而A(1,-2),B(4,4).
设C(x3,y3),则=(x3,y3)=(1,-2)+λ(4,4)=(4λ+1,4λ-2).
又y=8x3,所以[2(2λ-1)]2=8(4λ+1),整理得(2λ-1)2=4λ+1,
解得λ=0或λ=2. 故λ的值为0或2.
16.已知点M为直线l1:x=-1上的动点,N(1,0),过M作直线l1的垂线l,l交MN的中垂线于点P,记点P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)若直线l2:y=kx+m(k≠0)与圆E:(x-3)2+y2=6相切于点D,与曲线C交于A,B两点,且D为线段AB的中点,求直线l2的方程.
【解析】(1)由已知可得,|PN|=|PM|,即点P到定点N的距离等于它到直线l1的距离,
故点P的轨迹是以N为焦点,l1为准线的抛物线,∴曲线C的方程为y2=4x.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0),
由得k2x2+(2km-4)x+m2=0,
∴x1+x2=,∴x0==,y0=kx0+m=,即D,
∵直线l2与圆E:(x-3)2+y2=6相切于点D,∴|DE|2=6,且DE⊥l2,
从而2+2=6,kDE·k=-1,即
整理可得2=2,即k=±,∴m=0,
故直线l2的方程为x-y=0或x+y=0.

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