资源简介 (共46张PPT)3.3.1 抛物线及其标准方程第三章 圆锥曲线的方程3.3 抛物线[学习目标] 1.掌握抛物线的定义及焦点、准线的概念.(数学抽象)2.会求抛物线的标准方程,并能应用它解决有关问题.(数学运算、数学建模)整体感知(教师用书)抛物线这个几何对象,我们并不陌生.例如,从物理学中我们知道,一个向上斜抛的乒乓球,其运动轨迹是抛物线的一部分,如图所示,二次函数的图象是一条抛物线,等等.到底什么是抛物线呢?抛物线有没有一个类似于圆、椭圆或双曲线的定义呢?[讨论交流] 问题1.选择不同的坐标系,就得到了不同形式的标准方程,抛物线的标准方程有几种形式?问题2.二次函数y=ax2(a≠0)的图象为什么是抛物线?它的焦点坐标和准线方程分别是什么?[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.探究1 抛物线的定义探究问题1 如图,把一根直尺固定在画板内直线l的位置上,截取一根绳子的长度等于AB的长度,现将绳子的一端固定在三角板的顶点A处,另一端用图钉固定在画板上的F处,用铅笔尖(记作点P)扣紧绳子,并靠住三角板,然后使三角板紧靠着直尺上下滑动,这样铅笔尖就描出了一条曲线.在作图的过程中,你能发现点P满足的条件吗?它的轨迹是什么形状?探究建构[提示] 点P运动的过程中,始终有|PF|=|PB|,即点P与定点F的距离等于它到直线l的距离,点P的轨迹是抛物线.[新知生成]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____的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的____,直线l叫做抛物线的____.【教用·微提醒】 (1)“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点);一定直线l(即准线);一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1).(2)定义中,要注意强调定点F不在定直线l上.当直线l经过点F时,点的轨迹是过定点F且垂直于定直线l的一条直线.相等焦点准线[学以致用] 1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x=-2的距离相等,则点P的轨迹是抛物线. ( )(2)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x+y-1=0的距离相等,则点P的轨迹是抛物线. ( )(3)若点P到点F(1,0)的距离比到直线x=-2的距离小1,则点P的轨迹是抛物线. ( )(4)平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点的轨迹是抛物线. ( )√×√×探究2 抛物线的标准方程探究问题2 如图,已知抛物线的焦点F到准线l的距离为p(p>0),试建立适当的平面直角坐标系,使得到的抛物线方程最为简单,并写出此方程.[提示] 取经过焦点F且垂直于准线l的直线为x轴,x轴与准线l相交于点K,以线段KF的垂直平分线为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.则|KF|=p,焦点F,准线l的方程为x=-.设点M(x,y)是抛物线上的任意一点,点M到准线l的距离为d.由抛物线的定义可知,抛物线上的点M满足|MF|=d.因为|MF|=,d=,所以=.将上式两边平方并化简,得y2=2px(p>0),①这说明抛物线上的任意一点的坐标都满足方程①;反之,可以证明,以方程①的解为坐标的点都在抛物线上.所以方程①就是抛物线的方程,且最为简单.[新知生成]图形 标准方程 焦点坐标 准线方程 _____________ __________ ________ ______________ __________ _______y2=2px( p>0)Fx=-y2=-2px( p>0)Fx=图形 标准方程 焦点坐标 准线方程 _____________ _________ ________ ______________ __________ _______x2=2py( p>0)Fy=-x2=-2py( p>0)Fy=【教用·微提醒】 (1)只有抛物线的顶点在坐标原点,焦点在坐标轴上时,抛物线才具有标准形式.(2)标准方程的特征:等号的一边是某个变量的平方,等号的另一边是另一个变量的一次单项式.(3)抛物线标准方程中参数p的几何意义:抛物线的焦点到准线的距离.(4)焦点在一次项变量对应的坐标轴上,开口方向由一次项系数的符号确定.当系数为正时,开口向坐标轴的正方向;当系数为负时,开口向坐标轴的负方向.【链接·教材例题】例1 (1)已知抛物线的标准方程是y2=6x,求它的焦点坐标和准线方程;(2)已知抛物线的焦点是F(0,-2),求它的标准方程.[解] (1)因为p=3,抛物线的焦点在x轴正半轴上,所以它的焦点坐标是,准线方程是x=-.(2)因为抛物线的焦点在y轴负半轴上,且=2,p=4,所以抛物线的标准方程是x2=-8y.[典例讲评] 1.(1)已知实数x,y满足=,其中常数p>0,则动点P(x,y)的轨迹是( )A.射线 B.直线 C.抛物线 D.椭圆(2)试求满足下列条件的抛物线的标准方程:①过点(-3,2);②焦点在直线x-2y-4=0上.√(1)C [因为=表示动点P(x,y)到定点F的距离与到定直线l:y=-的距离相等,且点F不在直线l上,所以由抛物线的定义知动点P(x,y)的轨迹为抛物线.故选C.](2)[解] ①因为点(-3,2)在第二象限,所以抛物线的标准方程可设为y2=-2px(p>0)或x2=2py(p>0),把点(-3,2)的坐标分别代入y2=-2px(p>0)和x2=2py(p>0),得4=-2p×(-3)或9=2p×2,即2p=或2p=.所以所求抛物线的标准方程为y2=-x或x2=y.②令x=0,解得y=-2;令y=0,解得x=4.故抛物线的焦点为(4,0)或(0,-2).当焦点为(4,0)时,=4,即2p=16,此时抛物线方程为y2=16x.当焦点为(0,-2)时,=2,即2p=8,此时抛物线方程为x2=-8y.故所求抛物线的标准方程为y2=16x或x2=-8y.反思领悟 1.抛物线标准方程的求法(1)定义法:建立适当坐标系,利用抛物线的定义列出动点满足的条件,列出方程,进行化简,根据定义求出p,最后写出标准方程.(2)待定系数法:由于标准方程有四种形式,因而在求方程时应首先确定焦点在哪一个半轴上,进而确定方程的形式,然后再利用已知条件确定p的值.2.求抛物线标准方程时应注意的问题(1)把握开口方向与方程一次项系数的对应关系.(2)当抛物线的位置没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论不同情况的次数.(3)注意p的几何意义.[学以致用] 2.(1)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=_____,准线方程为________.(2)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5的抛物线的标准方程为_____________________.(1)2 x=-1 (2)x2=10y,x2=-10y [(1)因为抛物线的焦点坐标为(1,0),所以=1,解得p=2,准线方程为x=-=-1.(2)设方程为x2=2my(m≠0),由焦点到准线的距离为5,知|m|=5,m=±5,所以满足条件的抛物线有两条,它们的标准方程分别为x2=10y,x2=-10y.]2 x=-1x2=10y,x2=-10y探究3 抛物线定义的应用[典例讲评] 2.(1)已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|=x0,则x0等于( )A.1 B.2 C.4 D.8(2)已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,求点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和的最小值.√(1)A [由题意知抛物线的准线为x=-.因为|AF|=x0,根据抛物线的定义可得x0+=|AF|=x0,解得x0=1,故选A.](2)[解] 由抛物线的定义可知,抛物线上的点到准线的距离等于它到焦点的距离.由图可知,点P,点(0,2)和抛物线的焦点F三点共线时距离之和最小,所以最小距离d==.[母题探究]1.若将本例(2)中的“点(0,2)”改为“点A(3,2)”,求|PA|+|PF|的最小值.[解] 将x=3代入y2=2x,得y=±.所以点A在抛物线y2=2x的内部.设点P为其上一点,点P到准线(设为l )x=-的距离为d,则|PA|+|PF|=|PA|+d.由图可知,当PA⊥l时,.即.2.若将本例(2)中的“点(0,2)”换成“直线l1:3x-4y+=0”,求点P到直线3x-4y+=0的距离与P到该抛物线的准线的距离之和的最小值.[解] 如图,作PA1⊥l1于点A1,PQ垂直于准线l于点Q,|PA1|+|PQ|=|PA1|+|PF|≥|A1F|min.|A1F|=0的距离d==1.即所求最小值为1.反思领悟 抛物线定义的两种应用(1)实现距离转化.根据抛物线的定义,抛物线上任意一点到焦点的距离等于它到准线的距离,因此,由抛物线定义可以实现点点距与点线距的相互转化,从而简化某些问题.(2)解决最值问题.在抛物线中求解与焦点有关的两点间距离和的最小值时,往往用抛物线的定义进行转化,即化折线为直线解决最值问题.[学以致用] 3.已知过抛物线y2=4x的焦点F的直线l交抛物线于A,B两点.若AB的中点M到抛物线准线的距离为6,则线段AB的长为( )A.6 B.9 C.12 D.14C [如图所示,过点A,M,B分别作准线的垂线,垂足分别为C,M′,D,由抛物线的定义,得|AF|=|AC|,|BF|=|BD|,因为点M为AB的中点,且|MM′|=6,所以|AC|+|BD|=12,即|AB|=|AF|+|BF|=|AC|+|BD|=12.]√探究4 抛物线的实际应用【链接·教材例题】例2 一种卫星接收天线如图3.3-3左图所示,其曲面与轴截面的交线为抛物线.在轴截面内的卫星波束呈近似平行状态射入形为抛物线的接收天线,经反射聚集到焦点处,如图3.3-3(1).已知接收天线的口径(直径)为4.8 m,深度为1 m.试建立适当的坐标系,求抛物线的标准方程和焦点坐标.[解] 如图3.3-3(2),在接收天线的轴截面所在平面内建立直角坐标系,使接收天线的顶点与原点重合,焦点在x轴上.设抛物线的标准方程是y2=2px(p>0).由已知条件得,点A的坐标是(1,2.4),代入方程,得2.42=2p×1,即p=2.88.所以,所求抛物线的标准方程是y2=5.76x,焦点坐标是(1.44,0).[典例讲评] 3.如图所示,一隧道内设双行线公路,其截面由一个长方形和抛物线构成,为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上高度之差至少要有0.5 m,已知行车道总宽度AB=6 m,那么车辆通过隧道的限制高度为( )A.2.25 m B.2.5 m C.3.25 m D.3.5 m√C [取隧道截面,以抛物线的顶点为原点,对称轴为y轴,建立平面直角坐标系,则C(4,-4),设抛物线方程为x2=-2py(p>0),将点C代入抛物线方程得p=2,∴抛物线方程为x2=-4y,行车道总宽度AB=6 m,∴将x=3代入抛物线方程,得y=-2.25 m,∴限高为6-2.25-0.5=3.25(m).故选C.]反思领悟 求解抛物线实际应用题的步骤【教用·备选题】 某大桥在涨水时有最大跨度的中央桥孔,已知上部呈抛物线形,跨度为20米,拱顶距水面6米,桥墩高出水面4米.现有一货船欲过此孔,该货船水下宽度不超过18米,目前吃水线上部中央船体高5米,宽16米,且该货船在现有状况下还可多装1 000吨货物,但每多装150吨货物,船体吃水线就要上升0.04米.若不考虑水下深度,问:该货船在现在状况下能否直接或设法通过该桥孔?为什么?[解] 如图所示,以拱顶为原点,过拱顶的水平直线为x轴,竖直直线为y轴,建立平面直角坐标系.因为拱顶距水面6米,桥墩高出水面4米,所以A(10,-2).设桥孔上部抛物线方程是x2=-2py(p>0),则102=-2p×(-2),所以p=25,所以抛物线方程为x2=-50y,即y=-x2.若货船沿正中央航行,船宽16米,而当x=8时,y=-×82=-1.28,即船体在x=±8之间通过,点B(8,-1.28),此时B点距水面6+(-1.28)=4.72(米).而船体高为5米,所以无法通行.又因为5-4.72=0.28(米),0.28÷0.04=7,150×7=1 050(吨),所以若船通过增加货物通过桥孔,则要增加1 050吨,而船最多还能装1 000吨货物,所以货船在现有状况下不能通过桥孔.[学以致用] 4.如图,某桥的桥形可近似地看成抛物线,该桥的高度为h,跨径为a,则桥形对应的抛物线的焦点到准线的距离为( )A. B. C. D.√A [如图所示,以桥顶为坐标原点,桥形的对称轴为y轴建立平面直角坐标系Oxy.设抛物线的方程为x2=-2py(p>0),结合题意可知,该抛物线经过点,则=2hp,解得p=,故桥形对应的抛物线的焦点到准线的距离为p=.]1.抛物线y2=-4x的焦点到点A(3,-2)的距离为( )A.2 B. C.2 D.3243题号1应用迁移√C [抛物线y2=-4x的焦点F(-1,0),则|FA|==2.故选C.]2.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点到准线的距离为2,则抛物线的焦点坐标为( )A.(0,1) B.(0,2) C.(1,0) D.(2,0)23题号14√C [因为抛物线y2=2px(p>0)的焦点为,准线为x=-,由题意可知-=p=2,所以抛物线的焦点坐标为(1,0).故选C.]3.已知点P是抛物线y2=-4x上的一个动点,则点P到点M(0,2)的距离与点P到该抛物线准线的距离之和的最小值为( )A.3 B. C. D.23题号41√C [依题设P在抛物线准线的投影为P′,抛物线的焦点为F.∵抛物线y2=-4x,∴F(-1,0),依抛物线的定义知P到该抛物线准线的距离为|PP′|=|PF|,则点P到点M(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和d=|PF|+|PM|≥|MF|==.故选C.]4.若抛物线x2=28y上一点(x0,y0)到焦点的距离是该点到x轴距离的3倍,则y0=____.243题号1 [由题知:p=14,故由焦半径公式得:y0+=3y0 y0=.] 1.知识链:(1)抛物线的定义.(2)抛物线的标准方程的四种形式.(3)抛物线定义的应用.(4)抛物线的实际应用.2.方法链:待定系数法、定义法、数形结合.3.警示牌:求抛物线的方程时不要混淆抛物线的焦点位置和方程形式.回顾本节知识,自主完成以下问题:1.抛物线是如何定义的?试写出其标准方程.[提示] 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.焦点在x轴上的抛物线标准方程为y2=±2px(p>0),焦点在y轴上的抛物线标准方程为x2=±2py(p>0).2.当抛物线的焦点位置不确定时,如何设抛物线方程?[提示] 可设抛物线方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0).课时分层作业(三十二)点击页面进入…抛物线及其标准方程(WORD版)巩固课堂所学 · 激发学习思维夯实基础知识 · 熟悉命题方式自我检测提能 · 及时矫正不足本节课掌握了哪些考点?本节课还有什么疑问点?课后训练学习反思课时小结THANKS3.3 抛物线3.3.1 抛物线及其标准方程[学习目标] 1.掌握抛物线的定义及焦点、准线的概念.(数学抽象)2.会求抛物线的标准方程,并能应用它解决有关问题.(数学运算、数学建模)(教师用书)抛物线这个几何对象,我们并不陌生.例如,从物理学中我们知道,一个向上斜抛的乒乓球,其运动轨迹是抛物线的一部分,如图所示,二次函数的图象是一条抛物线,等等.到底什么是抛物线呢?抛物线有没有一个类似于圆、椭圆或双曲线的定义呢?[讨论交流] 问题1.选择不同的坐标系,就得到了不同形式的标准方程,抛物线的标准方程有几种形式?问题2.二次函数y=ax2(a≠0)的图象为什么是抛物线?它的焦点坐标和准线方程分别是什么?[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.探究1 抛物线的定义探究问题1 如图,把一根直尺固定在画板内直线l的位置上,截取一根绳子的长度等于AB的长度,现将绳子的一端固定在三角板的顶点A处,另一端用图钉固定在画板上的F处,用铅笔尖(记作点P)扣紧绳子,并靠住三角板,然后使三角板紧靠着直尺上下滑动,这样铅笔尖就描出了一条曲线.在作图的过程中,你能发现点P满足的条件吗?它的轨迹是什么形状?[提示] 点P运动的过程中,始终有|PF|=|PB|,即点P与定点F的距离等于它到直线l的距离,点P的轨迹是抛物线.[新知生成]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.【教用·微提醒】 (1)“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点);一定直线l(即准线);一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1).(2)定义中,要注意强调定点F不在定直线l上.当直线l经过点F时,点的轨迹是过定点F且垂直于定直线l的一条直线.[学以致用] 1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x=-2的距离相等,则点P的轨迹是抛物线. ( )(2)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x+y-1=0的距离相等,则点P的轨迹是抛物线. ( )(3)若点P到点F(1,0)的距离比到直线x=-2的距离小1,则点P的轨迹是抛物线. ( )(4)平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点的轨迹是抛物线. ( )[答案] (1)√ (2)× (3)√ (4)×探究2 抛物线的标准方程探究问题2 如图,已知抛物线的焦点F到准线l的距离为p(p>0),试建立适当的平面直角坐标系,使得到的抛物线方程最为简单,并写出此方程.[提示] 取经过焦点F且垂直于准线l的直线为x轴,x轴与准线l相交于点K,以线段KF的垂直平分线为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.则|KF|=p,焦点F,准线l的方程为x=-.设点M(x,y)是抛物线上的任意一点,点M到准线l的距离为d.由抛物线的定义可知,抛物线上的点M满足|MF|=d.因为|MF|=,d=,所以=.将上式两边平方并化简,得y2=2px(p>0),①这说明抛物线上的任意一点的坐标都满足方程①;反之,可以证明,以方程①的解为坐标的点都在抛物线上.所以方程①就是抛物线的方程,且最为简单.[新知生成]图形 标准方程 焦点坐标 准线方程y2=2px(p>0) F x=-y2=-2px(p>0) F x=x2=2py(p>0) F y=-x2=-2py(p>0) F y=【教用·微提醒】 (1)只有抛物线的顶点在坐标原点,焦点在坐标轴上时,抛物线才具有标准形式.(2)标准方程的特征:等号的一边是某个变量的平方,等号的另一边是另一个变量的一次单项式.(3)抛物线标准方程中参数p的几何意义:抛物线的焦点到准线的距离.(4)焦点在一次项变量对应的坐标轴上,开口方向由一次项系数的符号确定.当系数为正时,开口向坐标轴的正方向;当系数为负时,开口向坐标轴的负方向.【链接·教材例题】例1 (1)已知抛物线的标准方程是y2=6x,求它的焦点坐标和准线方程;(2)已知抛物线的焦点是F(0,-2),求它的标准方程.[解] (1)因为p=3,抛物线的焦点在x轴正半轴上,所以它的焦点坐标是,准线方程是x=-.(2)因为抛物线的焦点在y轴负半轴上,且=2,p=4,所以抛物线的标准方程是x2=-8y.[典例讲评] 1.(1)已知实数x,y满足=,其中常数p>0,则动点P(x,y)的轨迹是( )A.射线 B.直线 C.抛物线 D.椭圆(2)试求满足下列条件的抛物线的标准方程:①过点(-3,2);②焦点在直线x-2y-4=0上.(1)C [因为=表示动点P(x,y)到定点F的距离与到定直线l:y=-的距离相等,且点F不在直线l上,所以由抛物线的定义知动点P(x,y)的轨迹为抛物线.故选C.](2)[解] ①因为点(-3,2)在第二象限,所以抛物线的标准方程可设为y2=-2px(p>0)或x2=2py(p>0),把点(-3,2)的坐标分别代入y2=-2px(p>0)和x2=2py(p>0),得4=-2p×(-3)或9=2p×2,即2p=或2p=.所以所求抛物线的标准方程为y2=-x或x2=y.②令x=0,解得y=-2;令y=0,解得x=4.故抛物线的焦点为(4,0)或(0,-2).当焦点为(4,0)时,=4,即2p=16,此时抛物线方程为y2=16x.当焦点为(0,-2)时,=2,即2p=8,此时抛物线方程为x2=-8y.故所求抛物线的标准方程为y2=16x或x2=-8y. 1.抛物线标准方程的求法(1)定义法:建立适当坐标系,利用抛物线的定义列出动点满足的条件,列出方程,进行化简,根据定义求出p,最后写出标准方程.(2)待定系数法:由于标准方程有四种形式,因而在求方程时应首先确定焦点在哪一个半轴上,进而确定方程的形式,然后再利用已知条件确定p的值.2.求抛物线标准方程时应注意的问题(1)把握开口方向与方程一次项系数的对应关系.(2)当抛物线的位置没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论不同情况的次数.(3)注意p的几何意义.[学以致用] 2.(1)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=________,准线方程为________.(2)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5的抛物线的标准方程为________.(1)2 x=-1 (2)x2=10y,x2=-10y [(1)因为抛物线的焦点坐标为(1,0),所以=1,解得p=2,准线方程为x=-=-1.(2)设方程为x2=2my(m≠0),由焦点到准线的距离为5,知|m|=5,m=±5,所以满足条件的抛物线有两条,它们的标准方程分别为x2=10y,x2=-10y.]探究3 抛物线定义的应用[典例讲评] 2.(1)已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|=x0,则x0等于( )A.1 B.2 C.4 D.8(2)已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,求点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和的最小值.(1)A [由题意知抛物线的准线为x=-.因为|AF|=x0,根据抛物线的定义可得x0+=|AF|=x0,解得x0=1,故选A.](2)[解] 由抛物线的定义可知,抛物线上的点到准线的距离等于它到焦点的距离.由图可知,点P,点(0,2)和抛物线的焦点F三点共线时距离之和最小,所以最小距离d==.[母题探究]1.若将本例(2)中的“点(0,2)”改为“点A(3,2)”,求|PA|+|PF|的最小值.[解] 将x=3代入y2=2x,得y=±.所以点A在抛物线y2=2x的内部.设点P为其上一点,点P到准线(设为l)x=-的距离为d,则|PA|+|PF|=|PA|+d.由图可知,当PA⊥l时,.即.2.若将本例(2)中的“点(0,2)”换成“直线l1:3x-4y+=0”,求点P到直线3x-4y+=0的距离与P到该抛物线的准线的距离之和的最小值.[解] 如图,作PA1⊥l1于点A1,PQ垂直于准线l于点Q,|PA1|+|PQ|=|PA1|+|PF|≥|A1F|min.=0的距离d==1.即所求最小值为1. 抛物线定义的两种应用(1)实现距离转化.根据抛物线的定义,抛物线上任意一点到焦点的距离等于它到准线的距离,因此,由抛物线定义可以实现点点距与点线距的相互转化,从而简化某些问题.(2)解决最值问题.在抛物线中求解与焦点有关的两点间距离和的最小值时,往往用抛物线的定义进行转化,即化折线为直线解决最值问题.[学以致用] 3.已知过抛物线y2=4x的焦点F的直线l交抛物线于A,B两点.若AB的中点M到抛物线准线的距离为6,则线段AB的长为( )A.6 B.9 C.12 D.14C [如图所示,过点A,M,B分别作准线的垂线,垂足分别为C,M′,D,由抛物线的定义,得|AF|=|AC|,|BF|=|BD|,因为点M为AB的中点,且|MM′|=6,所以|AC|+|BD|=12,即|AB|=|AF|+|BF|=|AC|+|BD|=12.]探究4 抛物线的实际应用【链接·教材例题】例2 一种卫星接收天线如图3.3-3左图所示,其曲面与轴截面的交线为抛物线.在轴截面内的卫星波束呈近似平行状态射入形为抛物线的接收天线,经反射聚集到焦点处,如图3.3-3(1).已知接收天线的口径(直径)为4.8 m,深度为1 m.试建立适当的坐标系,求抛物线的标准方程和焦点坐标.[解] 如图3.3-3(2),在接收天线的轴截面所在平面内建立直角坐标系,使接收天线的顶点与原点重合,焦点在x轴上.设抛物线的标准方程是y2=2px(p>0).由已知条件得,点A的坐标是(1,2.4),代入方程,得2.42=2p×1,即p=2.88.所以,所求抛物线的标准方程是y2=5.76x,焦点坐标是(1.44,0).[典例讲评] 3.如图所示,一隧道内设双行线公路,其截面由一个长方形和抛物线构成,为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上高度之差至少要有0.5 m,已知行车道总宽度AB=6 m,那么车辆通过隧道的限制高度为( )A.2.25 m B.2.5 m C.3.25 m D.3.5 mC [取隧道截面,以抛物线的顶点为原点,对称轴为y轴,建立平面直角坐标系,则C(4,-4),设抛物线方程为x2=-2py(p>0),将点C代入抛物线方程得p=2,∴抛物线方程为x2=-4y,行车道总宽度AB=6 m,∴将x=3代入抛物线方程,得y=-2.25 m,∴限高为6-2.25-0.5=3.25(m).故选C.] 求解抛物线实际应用题的步骤【教用·备选题】 某大桥在涨水时有最大跨度的中央桥孔,已知上部呈抛物线形,跨度为20米,拱顶距水面6米,桥墩高出水面4米.现有一货船欲过此孔,该货船水下宽度不超过18米,目前吃水线上部中央船体高5米,宽16米,且该货船在现有状况下还可多装1 000吨货物,但每多装150吨货物,船体吃水线就要上升0.04米.若不考虑水下深度,问:该货船在现在状况下能否直接或设法通过该桥孔?为什么?[解] 如图所示,以拱顶为原点,过拱顶的水平直线为x轴,竖直直线为y轴,建立平面直角坐标系.因为拱顶距水面6米,桥墩高出水面4米,所以A(10,-2).设桥孔上部抛物线方程是x2=-2py(p>0),则102=-2p×(-2),所以p=25,所以抛物线方程为x2=-50y,即y=-x2.若货船沿正中央航行,船宽16米,而当x=8时,y=-×82=-1.28,即船体在x=±8之间通过,点B(8,-1.28),此时B点距水面6+(-1.28)=4.72(米).而船体高为5米,所以无法通行.又因为5-4.72=0.28(米),0.28÷0.04=7,150×7=1 050(吨),所以若船通过增加货物通过桥孔,则要增加1 050吨,而船最多还能装1 000吨货物,所以货船在现有状况下不能通过桥孔.[学以致用] 4.如图,某桥的桥形可近似地看成抛物线,该桥的高度为h,跨径为a,则桥形对应的抛物线的焦点到准线的距离为( )A. B. C. D.A [如图所示,以桥顶为坐标原点,桥形的对称轴为y轴建立平面直角坐标系Oxy.设抛物线的方程为x2=-2py(p>0),结合题意可知,该抛物线经过点,则=2hp,解得p=,故桥形对应的抛物线的焦点到准线的距离为p=.]1.抛物线y2=-4x的焦点到点A(3,-2)的距离为( )A.2 B. C.2 D.3C [抛物线y2=-4x的焦点F(-1,0),则|FA|==2.故选C.]2.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点到准线的距离为2,则抛物线的焦点坐标为( )A.(0,1) B.(0,2) C.(1,0) D.(2,0)C [因为抛物线y2=2px(p>0)的焦点为,准线为x=-,由题意可知-=p=2,所以抛物线的焦点坐标为(1,0).故选C.]3.已知点P是抛物线y2=-4x上的一个动点,则点P到点M(0,2)的距离与点P到该抛物线准线的距离之和的最小值为( )A.3 B. C. D.C [依题设P在抛物线准线的投影为P′,抛物线的焦点为F.∵抛物线y2=-4x,∴F(-1,0),依抛物线的定义知P到该抛物线准线的距离为|PP′|=|PF|,则点P到点M(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和d=|PF|+|PM|≥|MF|==.故选C.]4.若抛物线x2=28y上一点(x0,y0)到焦点的距离是该点到x轴距离的3倍,则y0=________. [由题知:p=14,故由焦半径公式得:y0+=3y0 y0=.]1.知识链:(1)抛物线的定义.(2)抛物线的标准方程的四种形式.(3)抛物线定义的应用.(4)抛物线的实际应用.2.方法链:待定系数法、定义法、数形结合.3.警示牌:求抛物线的方程时不要混淆抛物线的焦点位置和方程形式.回顾本节知识,自主完成以下问题:1.抛物线是如何定义的?试写出其标准方程.[提示] 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.焦点在x轴上的抛物线标准方程为y2=±2px(p>0),焦点在y轴上的抛物线标准方程为x2=±2py(p>0).2.当抛物线的焦点位置不确定时,如何设抛物线方程?[提示] 可设抛物线方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0).课时分层作业(三十二) 抛物线及其标准方程一、选择题1.设圆C与圆x2+(y-3)2=1外切,与直线y=-2相切,则圆C的圆心的轨迹为( )A.抛物线 B.双曲线 C.椭圆 D.圆A [设圆心C的坐标为(x,y),圆C的半径为r,圆x2+(y-3)2=1的圆心为A,因为圆C与圆x2+(y-3)2=1外切,与直线y=-2相切,所以|CA|=r+1,C到直线y=-2的距离d=r,所以|CA|=d+1,即动点C到定点A的距离等于到定直线y=-3的距离,由抛物线的定义知:C的轨迹为抛物线.故选A.]2.抛物线C:y2=mx过点(-2,),则抛物线C的准线方程为( )A.x= B.x=- C.y= D.y=-A [将点(-2,)代入抛物线C可得m=-,即有y2=-x,则抛物线C的准线方程为x=,故选A.]3.石拱桥是世界桥梁史上出现较早、形式优美、结构坚固的一种桥型.如图,这是一座石拱桥,桥洞弧线可近似看成是顶点在坐标原点,焦点在y轴负半轴上的抛物线C的一部分,当水面距离拱顶4米时,水面的宽度是8米,则抛物线C的焦点到准线的距离是( )A.1米 B.2米 C.4米 D.8米B [设抛物线C:x2=-2py(p>0),由题意可知点(4,-4)在抛物线C上,则-2p×(-4)=42,解得p=2,∴抛物线C的焦点到准线的距离是2米.故选B.]4.圆x2-4x+y2-2y=0的圆心在抛物线y2=2px上,则该抛物线的焦点坐标为( )A. B. C. D.(1,0)A [圆x2-4x+y2-2y=0,即(x-2)2+(y-1)2=5的圆心为(2,1),把(2,1)代入y2=2px,可得1=4p,即p=,可得抛物线为y2=x,故焦点坐标为.故选A.]5.若点A在焦点为F的抛物线y2=4x上,且|AF|=2,点P为直线x=-1上的动点,则|PA|+|PF|的最小值为( )A.2 B.2+ C.2+2 D.4A [抛物线y2=4x的焦点F(1,0),准线x=-1,|AF|=xA+1=2,xA=1,则=4,yA=±2,不妨设A(1,2),F(1,0)关于直线x=-1的对称点为F′(-3,0),由于|PF|=|PF′|,所以当A,P,F′三点共线时|PA|+|PF|最小,所以=2.故选A.]二、填空题6.已知抛物线C:x=4y2,则抛物线C的焦点坐标为________. [抛物线C:x=4y2,即y2=x,所以抛物线C的焦点坐标为.]7.(2023·全国乙卷)已知点A(1,)在抛物线C:y2=2px上,则点A到C的准线的距离为________. [将点A的坐标代入抛物线方程,得5=2p,于是y2=5x,则抛物线的准线方程为x=-,所以点A到准线的距离为1-=.]8.如图所示,抛物线形拱桥,当水面在l时,拱顶离水面2米,水面宽4米,建立如图所示的平面直角坐标系,则抛物线的标准方程为________,水面下降1米,水面宽是________米. x2=-4y 4 [设抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0),由抛物线经过点(2,-2),可得8=-2p×(-2),解得p=2,所以抛物线的标准方程为x2=-4y.当y=-3时,x2=12,解得x=±2,所以水面下降1米后,水面宽是4米.]三、解答题9.已知抛物线的顶点在原点,对称轴为x轴,焦点在直线x-2y-4=0上.(1)求该抛物线的方程;(2)若该抛物线上点A的横坐标为2,求点A到该抛物线焦点的距离.[解] (1)x-2y-4=0中,令y=0,解得x=4,则焦点坐标为(4,0),故设抛物线的方程为y2=2px(p>0),故=4,解得p=8,故抛物线的方程为y2=16x.(2)设点A到该抛物线焦点的距离为h,由抛物线的定义可知:h=xA+=2+4=6.10.已知P为抛物线y=x2上的动点,A的最小值为( )A. B. C. D.C [由题意知,A为抛物线的焦点.设点P到准线y=-=d+|PB|,d+|PB|的最小值为B到准线的距离,所以当PB垂直于准线时取最小值.故最小值为2+=.]11.(多选)若点A(2,1)到抛物线C:y=ax2的准线的距离为4,则C的方程可能是( )A.x2=20y B.x2=-20yC.x2=12y D.x2=-12yBC [由题意得C:x2=y,所以C的准线方程为y=-.因为A到C的准线的距离为4,当a>0时,1+=4,解得a=;当a<0时,-1-=4,解得a=-.则C的方程是x2=-20y或 x2=12y.故选BC.]12.(多选)已知P(x,y)为抛物线x2=4y上一动点,则( )A.准线为l:x=-1B.存在一个定点和一条定直线,使得P到定点的距离等于P到定直线的距离C.点P到直线y=-x-2距离的最小值等于D.+的最小值为6BCD [P(x,y)为抛物线x2=4y上一动点,因为抛物线x2=4y的焦点为F(0,1),准线为l:y=-1,由抛物线的定义可知存在一个定点和一条定直线,使得P到定点的距离等于P到定直线的距离,故A错误,B正确.点P到直线y=-x-2的距离d===,当x=-2时,dmin==,故C正确.设点A(1,5)到准线l:y=-1的距离为d,P到准线l:y=-1的距离为d1,则+=|PF|+|PA|=d1+|PA|≥d=5+1=6,D正确.故选BCD.]13.如图所示,高脚杯的轴截面为抛物线,往杯中缓慢倒水,当杯中的水深为2 cm时,水面宽度为6 cm,当水面再上升1 cm时,水面宽度为________cm.3 [建立如图所示的平面直角坐标系,设高脚杯的轴截面所在抛物线方程为x2=2py(p>0),由题意可得A(3,2),代入抛物线方程,可得9=4p,即p=,则抛物线方程为x2=y,由题意可知B的纵坐标为3,则=×3=,即xB=,∴当水面再上升1 cm时,水面宽度为3 cm.]14.(源自北师大版教材)某单行隧道横断面由一段抛物线及一个矩形的三边围成,尺寸如图所示(单位:m).某卡车载一集装箱,车宽3 m,车与集装箱总高4.5 m,此车能否安全通过隧道?说明理由.[解] 如图所示,以抛物线的顶点为原点,以抛物线的对称轴为y轴,建立平面直角坐标系,则点A的坐标为(3,-3).设抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0).将点A的坐标代入上式,得9=6p,即2p=3.所以抛物线的标准方程为x2=-3y.将x=1.5代入抛物线的标准方程,得y=-0.75,则5-0.75=4.25<4.5.这说明,即使集装箱处于隧道的正中位置,车与集装箱的总高也会高于BD,所以此车不能安全通过隧道.15.已知抛物线Z:x2=4y的焦点为F,圆F:x2+(y-1)2=4与抛物线Z在第一象限的交点为P,直线l:x=t(0<t<m)与抛物线Z的交点为A,直线l与圆F在第一象限的交点为B,则m=________,△FAB周长的取值范围为________.2 (4,6) [如图所示,设直线l与抛物线Z的准线交于点C,由解得所以m=2.由解得所以A,由解得所以B(t,1+),由抛物线的定义得|AF|=|AC|,所以△FAB的周长=|FA|+|FB|+|AB|=|AC|+|AB|+|BF|=|BC|+2=+4.因为t∈(0,2),所以+4∈(4,6).]18/18课时分层作业(三十二) 抛物线及其标准方程一、选择题1.设圆C与圆x2+(y-3)2=1外切,与直线y=-2相切,则圆C的圆心的轨迹为( )A.抛物线 B.双曲线 C.椭圆 D.圆2.抛物线C:y2=mx过点(),则抛物线C的准线方程为( )A.x= B.x=-C.y= D.y=-3.石拱桥是世界桥梁史上出现较早、形式优美、结构坚固的一种桥型.如图,这是一座石拱桥,桥洞弧线可近似看成是顶点在坐标原点,焦点在y轴负半轴上的抛物线C的一部分,当水面距离拱顶4米时,水面的宽度是8米,则抛物线C的焦点到准线的距离是( )A.1米 B.2米 C.4米 D.8米4.圆x2-4x+y2-2y=0的圆心在抛物线y2=2px上,则该抛物线的焦点坐标为( )A. B. C. D.(1,0)5.若点A在焦点为F的抛物线y2=4x上,且|AF|=2,点P为直线x=-1上的动点,则|PA|+|PF|的最小值为( )A.2 B.2+ C.2+2 D.4二、填空题6.已知抛物线C:x=4y2,则抛物线C的焦点坐标为________.7.(2023·全国乙卷)已知点A()在抛物线C:y2=2px上,则点A到C的准线的距离为________.8.如图所示,抛物线形拱桥,当水面在l时,拱顶离水面2米,水面宽4米,建立如图所示的平面直角坐标系,则抛物线的标准方程为________,水面下降1米,水面宽是________米. 三、解答题9.已知抛物线的顶点在原点,对称轴为x轴,焦点在直线x-2y-4=0上.(1)求该抛物线的方程;(2)若该抛物线上点A的横坐标为2,求点A到该抛物线焦点的距离.10.已知P为抛物线y=x2上的动点,AB()的最小值为( )A. B. C. D.11.(多选)若点A(2,1)到抛物线C:y=ax2的准线的距离为4,则C的方程可能是( )A.x2=20y B.x2=-20y C.x2=12y D.x2=-12y12.(多选)已知P(x,y)为抛物线x2=4y上一动点,则( )A.准线为l:x=-1B.存在一个定点和一条定直线,使得P到定点的距离等于P到定直线的距离C.点P到直线y=-x-2距离的最小值等于D.的最小值为613.如图所示,高脚杯的轴截面为抛物线,往杯中缓慢倒水,当杯中的水深为2 cm时,水面宽度为6 cm,当水面再上升1 cm时,水面宽度为________cm.14.(源自北师大版教材)某单行隧道横断面由一段抛物线及一个矩形的三边围成,尺寸如图所示(单位:m).某卡车载一集装箱,车宽3 m,车与集装箱总高4.5 m,此车能否安全通过隧道?说明理由.15.已知抛物线Z:x2=4y的焦点为F,圆F:x2+(y-1)2=4与抛物线Z在第一象限的交点为P,直线l:x=t(0<t<m)与抛物线Z的交点为A,直线l与圆F在第一象限的交点为B,则m=________,△FAB周长的取值范围为________.3/33.3 抛物线3.3.1 抛物线及其标准方程[学习目标] 1.掌握抛物线的定义及焦点、准线的概念.(数学抽象)2.会求抛物线的标准方程,并能应用它解决有关问题.(数学运算、数学建模)[讨论交流] 问题1.选择不同的坐标系,就得到了不同形式的标准方程,抛物线的标准方程有几种形式?问题2.二次函数y=ax2(a≠0)的图象为什么是抛物线?它的焦点坐标和准线方程分别是什么?[自我感知] 经过认真的预习,结合对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系.探究1 抛物线的定义探究问题1 如图,把一根直尺固定在画板内直线l的位置上,截取一根绳子的长度等于AB的长度,现将绳子的一端固定在三角板的顶点A处,另一端用图钉固定在画板上的F处,用铅笔尖(记作点P)扣紧绳子,并靠住三角板,然后使三角板紧靠着直尺上下滑动,这样铅笔尖就描出了一条曲线.在作图的过程中,你能发现点P满足的条件吗?它的轨迹是什么形状?__________________________________________________________________________________________________________________________________________[新知生成]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________的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的________,直线l叫做抛物线的________.[学以致用] 1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x=-2的距离相等,则点P的轨迹是抛物线. ( )(2)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x+y-1=0的距离相等,则点P的轨迹是抛物线. ( )(3)若点P到点F(1,0)的距离比到直线x=-2的距离小1,则点P的轨迹是抛物线. ( )(4)平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点的轨迹是抛物线. ( )探究2 抛物线的标准方程探究问题2 如图,已知抛物线的焦点F到准线l的距离为p(p>0),试建立适当的平面直角坐标系,使得到的抛物线方程最为简单,并写出此方程._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[新知生成]图形 标准方程 焦点坐标 准线方程________ ________ ________________ ________ ________________ ________ ________________ ________ ________[典例讲评] 1.(1)已知实数x,y满足,其中常数p>0,则动点P(x,y)的轨迹是( )A.射线 B.直线 C.抛物线 D.椭圆(2)试求满足下列条件的抛物线的标准方程:①过点(-3,2);②焦点在直线x-2y-4=0上.[尝试解答]_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1.抛物线标准方程的求法(1)定义法:建立适当坐标系,利用抛物线的定义列出动点满足的条件,列出方程,进行化简,根据定义求出p,最后写出标准方程.(2)待定系数法:由于标准方程有四种形式,因而在求方程时应首先确定焦点在哪一个半轴上,进而确定方程的形式,然后再利用已知条件确定p的值.2.求抛物线标准方程时应注意的问题(1)把握开口方向与方程一次项系数的对应关系.(2)当抛物线的位置没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论不同情况的次数.(3)注意p的几何意义.[学以致用] 2.(1)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=________,准线方程为________.(2)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5的抛物线的标准方程为________.探究3 抛物线定义的应用[典例讲评] 2.(1)已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|=x0,则x0等于( )A.1 B.2 C.4 D.8[尝试解答]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,求点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和的最小值.[尝试解答]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[母题探究]1.若将本例(2)中的“点(0,2)”改为“点A(3,2)”,求|PA|+|PF|的最小值.___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.若将本例(2)中的“点(0,2)”换成“直线l1:3x-4y+=0”,求点P到直线3x-4y+=0的距离与P到该抛物线的准线的距离之和的最小值.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 抛物线定义的两种应用(1)实现距离转化.根据抛物线的定义,抛物线上任意一点到焦点的距离等于它到准线的距离,因此,由抛物线定义可以实现点点距与点线距的相互转化,从而简化某些问题.(2)解决最值问题.在抛物线中求解与焦点有关的两点间距离和的最小值时,往往用抛物线的定义进行转化,即化折线为直线解决最值问题.[学以致用] 3.已知过抛物线y2=4x的焦点F的直线l交抛物线于A,B两点.若AB的中点M到抛物线准线的距离为6,则线段AB的长为( )A.6 B.9 C.12 D.14探究4 抛物线的实际应用[典例讲评] 3.如图所示,一隧道内设双行线公路,其截面由一个长方形和抛物线构成,为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上高度之差至少要有0.5 m,已知行车道总宽度AB=6 m,那么车辆通过隧道的限制高度为( )A.2.25 m B.2.5 m C.3.25 m D.3.5 m[尝试解答]________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 求解抛物线实际应用题的步骤[学以致用] 4.如图,某桥的桥形可近似地看成抛物线,该桥的高度为h,跨径为a,则桥形对应的抛物线的焦点到准线的距离为( )A. B. C. D.1.抛物线y2=-4x的焦点到点A(3,-2)的距离为( )A.2 B. C.2 D.32.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点到准线的距离为2,则抛物线的焦点坐标为( )A.(0,1) B.(0,2)C.(1,0) D.(2,0)3.已知点P是抛物线y2=-4x上的一个动点,则点P到点M(0,2)的距离与点P到该抛物线准线的距离之和的最小值为( )A.3 B. C. D.4.若抛物线x2=28y上一点(x0,y0)到焦点的距离是该点到x轴距离的3倍,则y0=________.1.知识链:(1)抛物线的定义.(2)抛物线的标准方程的四种形式.(3)抛物线定义的应用.(4)抛物线的实际应用.2.方法链:待定系数法、定义法、数形结合.3.警示牌:求抛物线的方程时不要混淆抛物线的焦点位置和方程形式.7/7 展开更多...... 收起↑ 资源列表 44 第三章 3.3 3.3.1 抛物线及其标准方程 原卷版.docx 44 第三章 3.3 3.3.1 抛物线及其标准方程 解析版.docx 44 第三章 3.3 3.3.1 抛物线及其标准方程.pptx 课时分层作业32 抛物线及其标准方程 原卷版.docx