【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.3 3.3.1 抛物线的标准方程 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1

资源下载
  1. 二一教育资源

【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.3 3.3.1 抛物线的标准方程 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1

资源简介

3.3 抛物线
3.3.1 抛物线的标准方程
学习任务 核心素养
1.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程.(重点) 2.明确抛物线方程中参数p的几何意义.(易混点) 3.会求抛物线的标准方程,并能应用它解决有关问题.(难点) 通过研究抛物线的定义、图形及标准方程,提升数学抽象及数学运算素养.
如图,把一根直尺固定在画图板内直线l的位置上,截取一根绳子的长度等于AC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F处;用一支粉笔扣着绳子,紧靠着三角板的这条直角边把绳子绷紧,然后使三角板紧靠着直尺上下滑动,这样粉笔就描出了一条曲线.
图中是一条什么曲线?由画图过程你能给出此曲线的定义吗?
知识点1 抛物线的定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(F l)________的点的轨迹叫作抛物线.点F叫作抛物线的____,直线l叫作抛物线的____.
1.抛物线的定义中,为什么要加条件l不经过点F
                                   
                                   
                                   
                                   
1.(1)若动点P到点(3,0)的距离和它到直线x=-3的距离相等,则动点P的轨迹是(  )
A.椭圆         B.抛物线
C.直线 D.双曲线
(2)平面内到点A(2,3)和直线l:x+2y-8=0距离相等的点的轨迹是(  )
A.直线 B.抛物线
C.椭圆 D.圆
知识点2 抛物线的标准方程
图形 标准方程 焦点坐标 准线方程
__________________
____________________ ________ ________
__________________ ________ ________
____________________ ________ ________
2.抛物线方程中p(p>0)的几何意义是什么?
                                   
                                   
                                   
2.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)抛物线y2=-2px(p>0)中p是焦点到准线的距离. (  )
(2)方程x2=2ay(a≠0)表示开口向上的抛物线. (  )
(3)抛物线y2=x的准线方程为x=. (  )
类型1 求抛物线的标准方程
【例1】 【链接教材P142例2】
分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.
(1)准线方程为2y+4=0;
(2)过点(3,-4);
(3)焦点在直线x+3y+15=0上.
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 1.用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
2.求抛物线标准方程时应注意
(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与的几何意义.
[跟进训练]
1.根据下列条件分别求出抛物线的标准方程:
(1)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5;
(2)经过点(-3,-1).
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
类型2 抛物线定义的应用
【例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.
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
[母题探究]
若将本例(2)中的点(0,2)改为点A(3,2),求|PA|+|PF|的最小值.
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 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.
[跟进训练]
2.(1)设点A的坐标为(1,),点P在抛物线y2=8x上移动,P到直线x=-1的距离为d,则d+|PA|的最小值为(  )
A.1    B.2    C.3    D.4
(2)若点P到点F (4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则P点的轨迹方程是(  )
A.y2=-16x       B.y2=-32x
C.y2=16x D.y2=32x
(3)抛物线y=4x2上的一点M到焦点的距离为1,则点M的纵坐标是________.
1.(教材P143练习T2(2)改编)准线为y=-的抛物线的标准方程是(  )
A.x2=3y        B.y=-x2
C.x=3y2 D.x=-y2
2.若抛物线y2=4x上的点M到焦点的距离为10,则点M到y轴的距离是(  )
A.6   B.7   C.8   D.9
3.若点P(x,y)到点F (0,2)的距离比它到直线y+4=0的距离小2,则P(x,y)的轨迹方程为(  )
A.y2=8x B.y2=-8x
C.x2=8y D.x2=-8y
4.抛物线y2=16x的焦点坐标为________.
5.若抛物线y2=-2px(p>0)上有一点M,其横坐标为-9,它到焦点的距离为10,则点M的坐标为________.
回顾本节知识,自我完成以下问题:
(1)抛物线是如何定义的?试写出其标准方程.
(2)当抛物线的焦点位置不确定时,如何设抛物线方程?
1 / 13.3 抛物线
3.3.1 抛物线的标准方程
学习任务 核心素养
1.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程.(重点) 2.明确抛物线方程中参数p的几何意义.(易混点) 3.会求抛物线的标准方程,并能应用它解决有关问题.(难点) 通过研究抛物线的定义、图形及标准方程,提升数学抽象及数学运算素养.
如图,把一根直尺固定在画图板内直线l的位置上,截取一根绳子的长度等于AC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F处;用一支粉笔扣着绳子,紧靠着三角板的这条直角边把绳子绷紧,然后使三角板紧靠着直尺上下滑动,这样粉笔就描出了一条曲线.
图中是一条什么曲线?由画图过程你能给出此曲线的定义吗?
知识点1 抛物线的定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(F l)距离相等的点的轨迹叫作抛物线.点F叫作抛物线的焦点,直线l叫作抛物线的准线.
1.抛物线的定义中,为什么要加条件l不经过点F
[提示] 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.
1.(1)若动点P到点(3,0)的距离和它到直线x=-3的距离相等,则动点P的轨迹是(  )
A.椭圆         B.抛物线
C.直线 D.双曲线
(2)平面内到点A(2,3)和直线l:x+2y-8=0距离相等的点的轨迹是(  )
A.直线 B.抛物线
C.椭圆 D.圆
(1)B (2)A [(1)由抛物线定义知,动点P的轨迹是抛物线,故选B.
(2)由题意知,直线l经过点A,则点的轨迹是过点A且垂直于直线l的一条直线,故选A.]
知识点2 抛物线的标准方程
图形 标准方程 焦点坐标 准线方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
2.抛物线方程中p(p>0)的几何意义是什么?
[提示] p(p>0)的几何意义是焦点到准线的距离.
2.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)抛物线y2=-2px(p>0)中p是焦点到准线的距离. (  )
(2)方程x2=2ay(a≠0)表示开口向上的抛物线. (  )
(3)抛物线y2=x的准线方程为x=. (  )
[答案] (1)√ (2)× (3)×
类型1 求抛物线的标准方程
【例1】 【链接教材P142例2】
分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.
(1)准线方程为2y+4=0;
(2)过点(3,-4);
(3)焦点在直线x+3y+15=0上.
[解] (1)准线方程为2y+4=0,即y=-2,故抛物线焦点在y轴的正半轴上,设其方程为x2=2py(p>0).又=2,∴2p=8,故所求抛物线的标准方程为x2=8y.
(2)∵点(3,-4)在第四象限,∴抛物线开口向右或向下,
设抛物线的标准方程为y2=2px(p>0)或x2=-2p1y(p1>0).
把点(3,-4)的坐标分别代入y2=2px和x2=-2p1y中,得(-4)2=2p·3,32=-2p1·(-4),即2p=,2p1=.
∴所求抛物线的标准方程为y2=x或x2=-y.
(3)令x=0得y=-5;令y=0得x=-15.
∴抛物线的焦点为(0,-5)或(-15,0).
∴所求抛物线的标准方程为x2=-20y或y2=-60x.
【教材原题·P142例2】
例2 求适合下列条件的抛物线的标准方程:
(1)焦点为F (0,-4);
(2)准线方程为x=;
(3)焦点在坐标轴上,经过点M(-2,-4).
[解] (1)因为焦点F (0,-4)在y轴的负半轴上,并且-=-4,即p=8.
因此,所求抛物线的标准方程为x2=-16y.
(2)由准线方程为x=知,焦点在x轴的负半轴上,并且=,
即p=1.
因此,所求抛物线的标准方程为y2=-2x.
(3)若抛物线的焦点在x轴上,由于它过第三象限的点M(-2,-4),可知抛物线开口向左(如图3.3-3),因此可设其方程为
y2=-2px(p>0).
把点M的坐标代入,得到
(-4)2=-2p·(-2),
解得p=4.从而抛物线的方程为y2=-8x.
若抛物线的焦点在y轴上,由于它过第三象限的点M(-2,-4),可知抛物线开口向下(如图3.3-3),因此可设其方程为
x2=-2py(p>0).
把点M的坐标代入,得到
(-2)2=-2p·(-4),
解得p=.从而抛物线的方程为x2=-y.
因此,所求抛物线的标准方程为y2=-8x或x2=-y.
 1.用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
2.求抛物线标准方程时应注意
(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与的几何意义.
[跟进训练]
1.根据下列条件分别求出抛物线的标准方程:
(1)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5;
(2)经过点(-3,-1).
[解] (1)已知抛物线的焦点在y轴上,可设方程为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和x2=-10y.
(2)∵点(-3,-1)在第三象限,
∴设所求抛物线的标准方程为y2=-2px(p>0)或x2=-2py(p>0).
若抛物线的标准方程为y2=-2px(p>0),
则由(-1)2=-2p×(-3),解得p=;
若抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0),
则由(-3)2=-2p×(-1),解得p=.
∴所求抛物线的标准方程为y2=-x或x2=-9y.
类型2 抛物线定义的应用
【例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]
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,|PA|+d最小,最小值是.
即|PA|+|PF|的最小值是.
 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.
[跟进训练]
2.(1)设点A的坐标为(1,),点P在抛物线y2=8x上移动,P到直线x=-1的距离为d,则d+|PA|的最小值为(  )
A.1    B.2    C.3    D.4
(2)若点P到点F (4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则P点的轨迹方程是(  )
A.y2=-16x       B.y2=-32x
C.y2=16x D.y2=32x
(3)抛物线y=4x2上的一点M到焦点的距离为1,则点M的纵坐标是________.
(1)C (2)C (3) [(1)由题意知抛物线y2=8x的焦点为F (2,0),点P到准线x=-2的距离为d+1,于是|PF|=d+1,
所以d+|PA|=|PF|-1+|PA|的最小值为|AF|-1=4-1=3.
(2)由题意知点P到点F (4,0)和直线x=-4的距离相等.
所以P点的轨迹是以F为焦点,以直线x=-4为准线的抛物线,又p=8,则点P的轨迹方程为y2=16x.故选C.
(3)抛物线的标准方程为x2=y,其准线方程为y=-.设M(x0,y0),则有y0+=1,解得y0=.]
1.(教材P143练习T2(2)改编)准线为y=-的抛物线的标准方程是(  )
A.x2=3y        B.y=-x2
C.x=3y2 D.x=-y2
A [准线是y=-的抛物线的标准方程是x2=3y,故选A.]
2.若抛物线y2=4x上的点M到焦点的距离为10,则点M到y轴的距离是(  )
A.6   B.7   C.8   D.9
D [抛物线y2=4x的准线方程为x=-1,抛物线y2=4x上的点M到焦点的距离为10,可得xM=9,则点M到y轴的距离是9.故选D.]
3.若点P(x,y)到点F (0,2)的距离比它到直线y+4=0的距离小2,则P(x,y)的轨迹方程为(  )
A.y2=8x B.y2=-8x
C.x2=8y D.x2=-8y
C [依题意得点P(x,y)到点F (0,2)的距离与它到直线y+2=0的距离相等,并且点F (0,2)不在直线y+2=0上,所以点P的轨迹是抛物线,并且F是焦点,y+2=0是准线,于是抛物线方程为x2=8y.]
4.抛物线y2=16x的焦点坐标为________.
(4,0) [由题意,知p=8,则=4,所以抛物线y2=16x的焦点坐标为(4,0).]
5.若抛物线y2=-2px(p>0)上有一点M,其横坐标为-9,它到焦点的距离为10,则点M的坐标为________.
(-9,6)或(-9,-6) [由抛物线方程y2=-2px(p>0),得其焦点坐标为F,准线方程为x=.设点M到准线的距离为d,则d=|MF|=10,即-(-9)=10,得p=2,故抛物线方程为y2=-4x.由点M(-9,y)在抛物线上,得y=±6,
故点M的坐标为(-9,6)或(-9,-6).]
回顾本节知识,自我完成以下问题:
(1)抛物线是如何定义的?试写出其标准方程.
[提示] 平面内与一个定点F和一条定直线l(F l)距离相等的点的轨迹叫作抛物线.
焦点在x轴上的抛物线的标准方程为y2=±2px(p>0),
焦点在y轴上的抛物线的标准方程为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(二十九) 抛物线的标准方程
一、选择题
1.抛物线y=-x2的准线方程为(  )
A.x=         B.x=1
C.y= D.y=2
C [抛物线的标准方程为x2=-3y,则准线方程为y=.]
2.若抛物线x2=16y上一点(x0,y0)到焦点的距离是该点到x轴距离的3倍,则y0=(  )
A.   B.   C.1   D.2
D [抛物线x2=16y的准线方程为y=-4,由抛物线的定义知,抛物线x2=16y上一点(x0,y0)到焦点的距离为y0+4,所以y0+4=3y0,解得y0=2.故选D.]
3.已知抛物线x2=2ay的准线方程为y=4,则实数a的值为(  )
A.8 B.
C.-8 D.-
C [因为抛物线x2=2ay的准线方程为y=4,所以-=4,解得a=-8,故选C.]
4.已知抛物线的焦点为F (a,0)(a<0),则抛物线的标准方程是(  )
A.y2=2ax B.y2=4ax
C.y2=-2ax D.y2=-4ax
B [因为抛物线的焦点为F (a,0)(a<0),所以抛物线的标准方程为y2=4ax,故选B.]
二、填空题
5.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-=.]
6.在抛物线y2=-12x上,与焦点的距离等于9的点的坐标是________.
(-6,6)或(-6,-6) [设所求点为P(x,y),抛物线y2=-12x的准线方程为x=3,由题意知3-x=9,即x=-6.
代入y2=-12x,得y2=72,即y=±6.
因此P(-6,6)或P(-6,-6).]
7.已知抛物线C:4x+ay2=0恰好经过圆M:(x-1)2+(y-2)2=1的圆心,则抛物线C的焦点坐标为________,准线方程为________.
(1,0) x=-1 [圆M的圆心为(1,2),代入4x+ay2=0得a=-1,将抛物线C的方程化为标准方程得y2=4x,故焦点坐标为(1,0),准线方程为x=-1.]
三、解答题
8.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.
[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.
9.已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上一点M(m,-3)到焦点的距离为5,求m的值、抛物线方程和准线方程.
[解] 法一:如图所示,设抛物线的方程为x2=-2py(p>0),则焦点F,准线l:y=,作MN⊥l,垂足为N,
则|MN|=|MF|=5,而|MN|=3+=5,
即p=4.所以抛物线方程为x2=-8y,准线方程为y=2.
由m2=-8×(-3)=24,得m=±2.
法二:设所求抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F.
∵M(m,-3)在抛物线上,且|MF|=5,

解得
∴抛物线方程为x2=-8y,m=±2,准线方程为y=2.
10.已知抛物线y2=4x上一点P到焦点F的距离为5,则△PFO的面积为(  )
A.1    B.2    C.3    D.4
B [设P(x0,y0),由题意得x0+1=5,解得x0=4.
则=16,∴P(4,±4),
从而S△PFO=×1×4=2,故选B.]
11.已知点M是抛物线x2=4y上的一动点,F为抛物线的焦点,A是圆C:(x-1)2+(y-4)2=1上一动点,则|MA|+|MF|的最小值为(  )
A.3 B.4 C.5 D.6
B [连接MF,MC,过点M作准线的垂线MP,如图所示,由抛物线的定义知|MP|=|MF|.当M,A,P三点共线时,|MA|+|MF|的值最小,且最小值为|CP|-1.因为抛物线的准线方程为y=-1,而C(1,4),所以|CP|=4+1=5.所以(|MA|+|MF|)min=5-1=4.故选B.
]
12.设F为抛物线y2=4x的焦点,A,B,C为该抛物线上三点,若=0,则||+||+||=________.
6 [设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),又F (1,0).
由=0知(x1-1)+(x2-1)+(x3-1)=0,即x1+x2+x3=3,
所以||+||+||=x1+x2+x3+p=6.]
13.已知直线l1:4x-3y+6=0和直线l2:x=-1,抛物线y2=4x上一动点P到直线l1和直线l2的距离之和的最小值是________.
2 [如图所示,动点P到l2:x=-1的距离可转化为P到点F的距离,由图可知,距离和的最小值,即F (1,0)到直线l1的距离d==2.]
14.已知抛物线y2=4ax(a>0)的焦点为A,以B(a+4,0)为圆心,|BA|为半径,在x轴上方画半圆,设抛物线与半圆交于不同两点M,N,点P为线段MN的中点.
(1)求|AM|+|AN|的值.
(2)是否存在这样的a,使2|AP|=|AM|+|AN|?若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由.
[解] (1)设M(xM,yM),N(xN,yN),由抛物线的定义,得|AM|+|AN|=xM+xN+2a.又圆的方程为[x-(a+4)]2+y2=16,将y2=4ax代入,得x2-2(4-a)x+a2+8a=0,∴xM+xN=2(4-a),∴|AM|+|AN|=8.
(2)不存在.假设存在这样的a,使得2|AP|=|AM|+|AN|.过点P作PP′垂直抛物线的准线,垂足为P′(图略).
根据梯形中位线定理及抛物线的定义得,|AM|+|AN|=2|PP′|,∴|AP|=|PP′|.由抛物线的定义知点P必在抛物线上,这与点P是线段MN的中点矛盾,∴这样的a不存在.
1 / 1

展开更多......

收起↑

资源列表