资源简介 第2课时 抛物线的方程及性质的应用学习任务 核心素养1.会解决与抛物线有关的轨迹问题和中点弦问题.(重点) 2.能解决一些与抛物线有关的综合问题.(难点) 通过解决与抛物线有关的综合问题,提升逻辑推理、数学运算等素养.一条斜率为k的直线l过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F,交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则|AB|=x1+x2+p,类似的你还能得到其他结论吗?知识点 与抛物线有关的焦点弦的相关结论过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的一条直线与它交于两点A(x1,y1),B(x2,y2),则①y1y2=-p2,x1x2=;②|AB|=x1+x2+p=(α为直线AB的倾斜角);③=;④S△AOB=(α为直线AB的倾斜角);⑤以AB为直径的圆必与准线l相切.过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的一条直线与它交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,你能证明=这个结论吗?[提示] (1)当直线的斜率不存在时,直线方程为x=.由得y2=p2.∴y=±p.从而|AF|=|BF|=p,所以=.(2)当直线的斜率存在时,设直线的方程为y=k,由得k2x2-p(k2+2)x+=0,∴x1+x2==p+,x1x2=,∴======,即=.综上,=.直线l过抛物线x2=4y的焦点F,与抛物线交于A,B两点,若|AF|=6,则|BF|=________. [由=得=1,解得|BF|=.]类型1 和抛物线有关的轨迹问题【例1】 设点P(x,y)(y≥0)为平面直角坐标系xOy内的一个动点(其中O为坐标原点),点P到定点M的距离比点P到x轴的距离大.(1)求点P的轨迹方程;(2)若直线l:y=kx+1与点P的轨迹相交于A,B两点,且|AB|=2,求实数k的值.[解] (1)法一:(直接法)过点P作x轴的垂线且垂足为点N(图略),则|PN|=y,由题意知|PM|-|PN|=,∴=y+,化简得x2=2y.故点P的轨迹方程为x2=2y.法二:(定义法)由题意知,点P到定点M与直线y=-的距离相等,则点P的轨迹是以点M为焦点,以直线y=-为准线的抛物线,且p=1.∴点p的轨迹方程为x2=2y.(2)由题意设A(x1,y1),B(x2,y2),联立消去y,化简得x2-2kx-2=0,∴x1+x2=2k,x1x2=-2,Δ=4k2+8>0.∵|AB|=·=·=2,∴k4+3k2-4=0,又k2≥0,∴k2=1,∴k=±1. 和抛物线有关的轨迹方程的求解方法(1)直接法:根据给定的条件,直接用两点间距离公式和点到直线的距离公式求解.(2)定义法:转化条件,把所求问题转化为到定点与定直线距离相等的点的轨迹问题,然后根据抛物线的定义求解.[跟进训练]1.若动圆M与圆C:(x-2)2+y2=1外切,又与直线x+1=0相切,求动圆圆心的轨迹方程.[解] 设动圆圆心为M(x,y),半径为R,由已知可得定圆圆心为C(2,0),半径r=1.因为两圆外切,所以|MC|=R+1.又动圆M与已知直线x+1=0相切,所以圆心M到直线x+1=0的距离d=R.所以|MC|=d+1.即动点M到定点C(2,0)的距离等于它到定直线x+2=0的距离.由抛物线的定义可知,点M的轨迹是以C为焦点,x+2=0为准线的抛物线,且=2,p=4,故其方程为y2=8x.类型2 与抛物线弦的中点有关的问题【例2】 (1)已知直线l与抛物线y2=8x交于A,B两点,且l经过抛物线的焦点F,A点的坐标为(8,8),则线段AB的中点到准线的距离是( )A. B. C. D.25(2)过点Q(4,1)作抛物线y2=8x的弦AB,恰被点Q所平分,求AB所在直线的方程.类比椭圆中弦的中点问题的解决方法,思考抛物线中弦的中点问题如何解决?(1)A [由题意知,抛物线的焦点坐标为(2,0),直线l过焦点F,所以kl==,所以直线l的方程为y=(x-2).由得B点的坐标为.所以|AB|=|AF|+|BF|=2+8+2+=.所以AB的中点到准线的距离为,故选A.](2)[解] 法一:(点差法)设以Q为中点的弦AB的端点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则有==8x2,∴(y1+y2)(y1-y2)=8(x1-x2).又y1+y2=2,∴y1-y2=4(x1-x2),即=4,∴kAB=4.∴AB所在直线的方程为y-1=4(x-4),即4x-y-15=0.法二:(传统法)由题意知AB所在直线斜率存在,设A(x1,y1),B(x2,y2),弦AB所在直线的方程为y=k(x-4)+1.联立消去x,得ky2-8y-32k+8=0,此方程的两根就是线段端点A,B两点的纵坐标.由根与系数的关系得y1+y2=.又y1+y2=2,∴k=4.∴AB所在直线的方程为4x-y-15=0. “中点弦”问题的解决方法[跟进训练]2.已知抛物线C的顶点在坐标原点,焦点为F (1,0).直线l与抛物线C相交于A,B两点,若AB的中点为(2,2),则抛物线的方程为________,直线l的方程为________.y2=4x x-y=0 [由题意知抛物线的方程为y2=4x,设直线l与抛物线C的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),则有且x1≠x2,两式相减得=4(x1-x2),因为AB的中点为(2,2),所以y1+y2=4,所以==1,所以直线l的方程为y-2=x-2,即x-y=0.]类型3 与抛物线有关的综合问题【例3】 已知动圆经过定点D(1,0),且与直线x=-1相切,设动圆圆心E的轨迹为曲线C.(1)求曲线C的方程;(2)设过点P(1,2)的直线l1,l2分别与曲线C交于A,B两点,直线l1,l2的斜率存在,且倾斜角互补.证明:直线AB的斜率为定值.[解] (1)∵动圆经过定点D(1,0),且与直线x=-1相切,∴E到点D(1,0)的距离等于E到直线x=-1的距离,∴E的轨迹是以D(1,0)为焦点,以直线x=-1为准线的抛物线.∴曲线C的方程为y2=4x.(2)证明:设直线l1的方程为y=k(x-1)+2.∵直线l1,l2的斜率存在,且倾斜角互补,∴l2的方程为y=-k(x-1)+2.联立得方程组消元得k2x2-(2k2-4k+4)x+(k-2)2=0.设A(x1,y1),则x1==.同理,设B(x2,y2),可得x2=,∴x1+x2=,x1-x2==.∴y1-y2=[k(x1-1)+2]-[-k(x2-1)+2]=k(x1+x2)-2k=k·-2k=.∴kAB==-1.∴直线AB的斜率为定值-1. 1.求定值问题的常用方法(1)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关.(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.2.定值问题就是在运动变化中寻找不变量的问题,基本思路是使用参数表示要解决的问题,证明要解决的问题与参数无关.在这类问题中选择消元的方向是非常关键的.[跟进训练]3.已知抛物线的方程是y2=4x,直线l交抛物线于A,B两点,设A(x1,y1),B(x2,y2).(1)若弦AB的中点为(3,3),求直线l的方程;(2)若y1y2=-12,求证:直线l过定点.[解] (1)因为抛物线的方程为y2=4x,则有==4x2,因为弦AB的中点为(3,3),所以x1≠x2.两式相减得=4x1-4x2,所以==,所以直线l的方程为y-3=(x-3),即y=x+1.(2)证明:当l的斜率存在时,设l的方程为y=kx+b,代入抛物线方程,整理,得ky2-4y+4b=0,y1y2==-12,b=-3k,l的方程为y=kx-3k=k(x-3),过定点(3,0).当l的斜率不存在时,y1y2=-12,则x1=x2=3,l过定点(3,0).综上,l过定点(3,0).1.动点P(x,y)到点F (3,0)的距离比它到直线x+2=0的距离大1,则动点的轨迹是( )A.椭圆 B.双曲线C.双曲线的一支 D.抛物线D [依题意可知动点P(x,y)在直线x+2=0的右侧,设P到直线x+2=0的距离为d,则|PF|=d+1,所以动点P到F (3,0)的距离与到x+3=0的距离相等,其轨迹为抛物线.]2.已知动圆M经过点A(3,0),且与直线l:x=-3相切,则动圆圆心M的轨迹方程为( )A.y2=12x B.y2=-12xC.x2=12y D.x2=-12yA [设动点M(x,y),⊙M与直线l:x=-3的切点为N,则|MA|=|MN|,即动点M到定点A和定直线l:x=-3的距离相等,∴点M的轨迹是抛物线,且以A(3,0)为焦点,以直线l:x=-3为准线,∴=3,∴p=6,故动圆圆心M的轨迹方程是y2=12x.]3.设A,B是抛物线x2=4y上两点,O为原点,若|OA|=|OB|,且△AOB的面积为16,则∠AOB等于( )A.30° B.45° C.60° D.90°D [由|OA|=|OB|,知抛物线上点A,B关于y轴对称,设A,B,a>0.S△AOB=×2a×=16,解得a=4,∴△AOB为等腰直角三角形,∠AOB=90°.]4.若直线x-y=2与抛物线y2=4x交于A,B两点,则线段AB的中点坐标是________.(4,2) [由得x2-8x+4=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=8,y1+y2=x1+x2-4=4,故线段AB的中点坐标为(4,2).]5.圆(x-1)2+y2=25的圆心与抛物线y2=2px(p>0)的焦点F重合,A为两曲线的交点,则原点到直线AF的距离为________. [由题意知,圆(x-1)2+y2=25的圆心为 F (1,0),故=1,即p=2,所以抛物线方程为y2=4x.由可得x2+2x-24=0,故x=4或x=-6(舍去),故A(4,±4),故直线AF的方程为y=±(x-1),即4x-3y-4=0或4x+3y-4=0,故原点到直线AF的距离d==.]回顾本节知识,自我完成以下问题:(1)解决和抛物线有关的问题,有哪些方法?[提示] 直接法、定义法等.(2)如何解决定点、定值问题?[提示] ①欲证某个量为定值,先将该量用某变量表示,通过变形化简,若能消掉此变量,即证得结论,所得结果即为定值.②寻求一条直线经过某个定点的常用方法:a.通过方程判断;b.对参数取几个特殊值探求定点,再证明此点在直线上;c.利用曲线的性质(如对称性等),令其中一个变量为定值,再求出另一个变量为定值;d.转化为三点共线的斜率相等或向量平行等.课时分层作业(三十一) 抛物线的方程及性质的应用一、选择题1.设圆C与圆x2+(y-3)2=1外切,与直线y=0相切,则C的圆心轨迹为( )A.抛物线 B.双曲线C.椭圆 D.圆A [设圆C的半径为r,则圆心C到直线y=0的距离为r,由两圆外切可得,圆心C到点(0,3)的距离为r+1,所以点C到点(0,3)的距离和它到直线y=-1的距离相等,符合抛物线的特征,故点C的轨迹是抛物线.]2.设抛物线y2=2x与过焦点的直线交于A,B两点,则·的值是( )A. B.-C.3 D.-3B [由y2=2x得焦点坐标为,当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=k(k≠0),由消去y得k2x2-(k2+2)x+=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=.·=x1x2+y1y2=x1x2+k2=x1x2+k2=+k2=+(-1)=-.当直线AB的斜率不存在时,易求得A,B.所以·=·=-1=-.综上,·的值是-.]3.已知抛物线y=4x2上一点到直线y=4x-5的距离最短,则该点的坐标是( )A. B.(0,0)C.(1,2) D.(1,4)A [法一:设抛物线上点的坐标为(x,4x2),其中x∈R,由点到直线的距离公式得d==.当x=时,d最小,这时点的坐标为.法二:设与y=4x-5平行的抛物线y=4x2的切线方程为y=4x+m,由得4x2-4x-m=0.再由Δ=16-4×4·(-m)=0,得m=-1.这时切点为,切点到y=4x-5的距离最小.]4.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( )A.x=1 B.x=-1C.x=2 D.x=-2B [抛物线的焦点为F,所以过焦点且斜率为1的直线方程为y=x-,即x=y+,代入y2=2px消去x,得y2=2py+p2,即y2-2py-p2=0,由根与系数的关系得=p=2(y1,y2分别为点A,B的纵坐标),所以抛物线方程为y2=4x,准线方程为x=-1.]5.已知过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F且斜率为1的直线交抛物线于A,B两点,|AF|·|BF|=16,则p的值为( )A.2 B.4C.2 D.8C [抛物线y2=2px(p>0)的焦点F,准线方程为x=-,设A(x1,y1),B(x2,y2),∴直线AB的方程为y=x-,代入y2=2px可得x2-3px+=0,∴x1+x2=3p,x1x2=,由抛物线的定义可知,|AF|=x1+,|BF|=x2+,∴|AF|·|BF|==x1x2+(x1+x2)+=p2+=2p2=16,解得p=2.]二、填空题6.已知斜率为k的直线l与抛物线C:y2=4x交于A,B两点,线段AB的中点为M(2,1),则直线l的方程为________.2x-y-3=0 [设A(x1,y1),B(x2,y2),则 (y1-y2)(y1+y2)=4(x1-x2).又AB的中点为M(2,1),∴y1+y2=2,∴k==2,因此直线AB的方程为y-1=2(x-2),化简得2x-y-3=0.]7.过抛物线y2=8x的焦点作直线交抛物线于点A(x1,y1),B(x2,y2),若x1+x2=6,则线段AB的中点M到抛物线的准线的距离为________.5 [由抛物线方程y2=8x,得p=4.线段AB的中点M的横坐标为,其到准线距离为,又x1+x2=6,所以=5.故线段AB的中点M到抛物线的准线的距离为5.]8.已知抛物线C:y2=2x,直线l的斜率为k,过定点M(x0,0),直线l交抛物线C于A,B两点,且A,B位于x轴两侧,·=3(O为坐标原点),则x0=________.3 [设直线l的方程为y=k(x-x0),A(x1,y1),B(x2,y2),与抛物线方程联立可得消y并整理可得=0,由根与系数的关系可得,x1x2=,则y1y2=-=-2x0,∵·=3,∴x1x2+y1y2=3,即-2x0=3,解得x0=3(负值舍去).]三、解答题9.在平面直角坐标系xOy中,曲线C1上的点均在圆C2:(x-5)2+y2=9外,且对C1上任意一点M,M到直线x=-2的距离等于该点与圆C2上点的距离的最小值.求曲线C1的方程.[解] 法一:设点M的坐标为(x,y),由已知得|x+2|=-3.易知圆C2上的点位于直线x=-2的右侧,于是x+2>0,所以=x+5.化简得曲线C1的方程为y2=20x.法二:由题设知,条件“对C1上任意一点M,M到直线x=-2 的距离等于该点与圆C2上点的距离的最小值”等价于“曲线C1上任意一点M到圆心C2(5,0)的距离等于它到直线x=-5的距离”.所以,曲线C1是以点(5,0)为焦点,直线x=-5为准线的抛物线,所以曲线C1的方程为y2=20x.10.已知抛物线y2=-x与直线y=k(x+1)相交于A,B两点,O是坐标原点.(1)求证:OA⊥OB;(2)当△OAB的面积等于时,求k的值.[解] (1)证明:当k=0时,直线与抛物线仅一个交点,不合题意,∴k≠0.由y=k(x+1),得x=-1,代入y2=-x,整理得,y2+y-1=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=-,y1y2=-1.∵点A,B在抛物线y2=-x上,∴,y2),∴kOA·kOB===-1,∴OA⊥OB.(2)设直线AB与x轴交于点E(图略),则E(-1,0),∴|OE|=1,∴S△OAB=|OE|(|y1|+|y2|)=|OE|·|y1-y2|==,解得k=±.11.设F为抛物线C:y2=3x的焦点,过F且倾斜角为30°的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△OAB的面积为( )A. B. C. D.D [由题意可知,直线AB的方程为y=,代入抛物线的方程可得4y2-12y-9=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=3,y1y2=-,故所求三角形的面积为=.]12.已知抛物线C:y2=4x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=2,则|QF|=( )A.8 B.4 C.6 D.3D [设点P(-1,t),Q(x,y),易知点F (1,0),则=(-2,t),=(1-x,-y),所以2(1-x)=-2,解得x=2,因此|QF|=x+1=3.故选D.]13.若抛物线y2=2x上的一点M到坐标原点O的距离为,则点M到该抛物线焦点的距离为________. [设点M,∵|MO|=,∴+(y-0)2=3,∴y2=2或y2=-6(舍去),∴x==1.∴M到抛物线y2=2x的准线x=-的距离d=1-=.∵点M到抛物线y2=2x焦点的距离等于点M到该抛物线的准线的距离,∴点M到该抛物线焦点的距离为.]14.已知O为坐标原点,点P(1,2)在抛物线C:y2=4x上,过点P作两直线分别交抛物线C于点A,B,若kPA+kPB=0,则kAB·kOP的值为________.-2 [设A(x1,y1),B(x2,y2),则kAB===,kPA===,同理kPB=.∵kPA+kPB=0,∴=0,得y1+y2=-4,∴kAB==-1.又kOP==2,∴kAB·kOP=-1×2=-2.]15.如图,已知点F为抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点,点A(2,m)在抛物线E上,且|AF|=3.(1)求抛物线E的方程;(2)已知点G(-1,0),延长AF交抛物线E于点B,证明:以点F为圆心且与直线GA相切的圆,必与直线GB相切.[解] (1)由抛物线的定义得|AF|=2+.由已知|AF|=3,得2+=3,解得p=2.所以抛物线E的方程为y2=4x.(2)法一:因为点A(2,m)在抛物线E:y2=4x上,所以m=±2,由抛物线的对称性,不妨设A(2,2).由A(2,2),F (1,0)可得直线AF的方程为y=2(x-1).由得2x2-5x+2=0,解得x=2或x=,从而B.又G(-1,0),所以kGA==,kGB==-,所以kGA+kGB=0,从而∠AGF=∠BGF,这表明点F到直线GA,GB的距离相等,故以F为圆心且与直线GA相切的圆,必与直线GB相切.法二:设以点F为圆心且与直线GA相切的圆的半径为r.因为点A(2,m)在抛物线E:y2=4x上,所以m=±2,由抛物线的对称性,不妨设A(2,2).由A(2,2),F (1,0)可得直线AF的方程为y=2(x-1).由得2x2-5x+2=0,解得x=2或x=,从而B.又G(-1,0),故直线GA的方程为2x-3y+2=0,从而r==.又直线GB的方程为2x+3y+2=0,所以点F到直线GB的距离d===r.这表明以点F为圆心且与直线GA相切的圆,必与直线GB相切.1 / 1第2课时 抛物线的方程及性质的应用学习任务 核心素养1.会解决与抛物线有关的轨迹问题和中点弦问题.(重点) 2.能解决一些与抛物线有关的综合问题.(难点) 通过解决与抛物线有关的综合问题,提升逻辑推理、数学运算等素养.一条斜率为k的直线l过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F,交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则|AB|=x1+x2+p,类似的你还能得到其他结论吗?知识点 与抛物线有关的焦点弦的相关结论过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的一条直线与它交于两点A(x1,y1),B(x2,y2),则①y1y2=-p2,x1x2=;②|AB|=x1+x2+p=(α为直线AB的倾斜角);③=;④S△AOB=(α为直线AB的倾斜角);⑤以AB为直径的圆必与准线l相切.过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的一条直线与它交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,你能证明=这个结论吗? 直线l过抛物线x2=4y的焦点F,与抛物线交于A,B两点,若|AF|=6,则|BF|=________.类型1 和抛物线有关的轨迹问题【例1】 设点P(x,y)(y≥0)为平面直角坐标系xOy内的一个动点(其中O为坐标原点),点P到定点M的距离比点P到x轴的距离大.(1)求点P的轨迹方程;(2)若直线l:y=kx+1与点P的轨迹相交于A,B两点,且|AB|=2,求实数k的值.[尝试解答] 和抛物线有关的轨迹方程的求解方法(1)直接法:根据给定的条件,直接用两点间距离公式和点到直线的距离公式求解.(2)定义法:转化条件,把所求问题转化为到定点与定直线距离相等的点的轨迹问题,然后根据抛物线的定义求解.[跟进训练]1.若动圆M与圆C:(x-2)2+y2=1外切,又与直线x+1=0相切,求动圆圆心的轨迹方程. 类型2 与抛物线弦的中点有关的问题【例2】 (1)已知直线l与抛物线y2=8x交于A,B两点,且l经过抛物线的焦点F,A点的坐标为(8,8),则线段AB的中点到准线的距离是( )A. B. C. D.25(2)过点Q(4,1)作抛物线y2=8x的弦AB,恰被点Q所平分,求AB所在直线的方程.类比椭圆中弦的中点问题的解决方法,思考抛物线中弦的中点问题如何解决?[尝试解答] “中点弦”问题的解决方法[跟进训练]2.已知抛物线C的顶点在坐标原点,焦点为F (1,0).直线l与抛物线C相交于A,B两点,若AB的中点为(2,2),则抛物线的方程为________,直线l的方程为________.类型3 与抛物线有关的综合问题【例3】 已知动圆经过定点D(1,0),且与直线x=-1相切,设动圆圆心E的轨迹为曲线C.(1)求曲线C的方程;(2)设过点P(1,2)的直线l1,l2分别与曲线C交于A,B两点,直线l1,l2的斜率存在,且倾斜角互补.证明:直线AB的斜率为定值.[尝试解答] 1.求定值问题的常用方法(1)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关.(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.2.定值问题就是在运动变化中寻找不变量的问题,基本思路是使用参数表示要解决的问题,证明要解决的问题与参数无关.在这类问题中选择消元的方向是非常关键的.[跟进训练]3.已知抛物线的方程是y2=4x,直线l交抛物线于A,B两点,设A(x1,y1),B(x2,y2).(1)若弦AB的中点为(3,3),求直线l的方程;(2)若y1y2=-12,求证:直线l过定点. 1.动点P(x,y)到点F (3,0)的距离比它到直线x+2=0的距离大1,则动点的轨迹是( )A.椭圆 B.双曲线C.双曲线的一支 D.抛物线2.已知动圆M经过点A(3,0),且与直线l:x=-3相切,则动圆圆心M的轨迹方程为( )A.y2=12x B.y2=-12xC.x2=12y D.x2=-12y3.设A,B是抛物线x2=4y上两点,O为原点,若|OA|=|OB|,且△AOB的面积为16,则∠AOB等于( )A.30° B.45° C.60° D.90°4.若直线x-y=2与抛物线y2=4x交于A,B两点,则线段AB的中点坐标是________.5.圆(x-1)2+y2=25的圆心与抛物线y2=2px(p>0)的焦点F重合,A为两曲线的交点,则原点到直线AF的距离为________.回顾本节知识,自我完成以下问题:(1)解决和抛物线有关的问题,有哪些方法?(2)如何解决定点、定值问题?1 / 1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.3 3.3.2 第2课时 抛物线的方程及性质的应用 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1.docx 第3章 3.3 3.3.2 第2课时 抛物线的方程及性质的应用(教师版).docx