8.7 抛物线 (课件+学案+练习) 2027年高考数学一轮专题复习

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8.7 抛物线 (课件+学案+练习) 2027年高考数学一轮专题复习

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8.7 抛 物 线
一、 单选题
1 [2025淮阴七校联考]已知A是抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,若点A到抛物线焦点的距离为5,且点A 到x轴的距离为4,则p等于(  )
A. 1或2 B. 2或4
C. 2或8 D. 4或8
2 [2025湖北七市州调研]已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,斜率为k的直线l与抛物线C交于两个不同的点A,B,且F为线段AB的一个三等分点,则k2的值为(  )
A. 4 B. 8
C. 12 D. 16
3 已知圆C经过点P(1,0),且与直线x=-1相切,则其圆心到直线x-y+3=0距离的最小值为(  )
A. 3 B. 2
C. D.
4 [2025福州月考]已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,准线为l,P为抛物线C上一点,过点P作准线l的垂线,垂足为A.若=2,且点(-3,0)在直线PB上,则直线PB的斜率为(  )
A. 或- B. 或-
C. 1或-1 D. 或-
二、 多选题
5 [2025八省联考]已知F(2,0)是抛物线C:y2=2px的焦点,M是抛物线C上的点,O为坐标原点,则下列说法中正确的是(  )
A. p=4
B. MF≥OF
C. 以M为圆心且过点F的圆与抛物线C的准线相切
D. 当∠OFM=120°时,△OFM的面积为2
6 已知抛物线C:y2=4x,直线l:y=kx-k与抛物线C交于P,Q两点,分别过P,Q两点作抛物线准线的垂线PM,QN,垂足分别是M,N,则下列说法中正确的是(  )
A. 直线l过抛物线C的焦点
B. 当k=1时,P,Q两点横坐标的和为5
C. 当k=1时,直线l截抛物线所得的弦长为8
D. 以PQ为直径的圆与准线相切
7 [2025河北模拟]已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,A,B是抛物线上异于顶点的两点,则下列结论中正确的是(  )
A. 若点A(2,2),则抛物线C的准线方程为x=-1
B. 若△OAB是正三角形,则AF=
C. 若点F是△OAB的垂心,则直线AB的方程为x=
D. 点F可以是△OAB的外心
三、 填空题
8 在平面直角坐标系中,抛物线y2=-8x的焦点为F,准线为l,P为抛物线上的一点,过点P作PA⊥l,交准线l于点A.若PF=AF,则OP的长为________.
9 已知P(x0,y0)是抛物线y2=4x上的动点,则x0+|x0-y0+1|的最小值为________.
10 [2025苏锡常镇一模]已知抛物线C1:x2=4y,抛物线C2:x2=-8y的焦点分别为F1,F2,一条平行于y轴的直线分别与抛物线C1,抛物线C2交于A,B两点.若AF1=BF2,则四边形AF1F2B的周长为________.
四、 解答题
11 [2025杭州二模]已知抛物线Γ:y2=2px(p>0)的焦点F到准线l的距离为2,点D(p,0),过焦点F的直线交抛物线Γ于A,B两点,分别过点A,B作准线l的垂线,垂足为A1,B1,直线A1D,B1D分别与直线AB交于点M,N.
(1) 求抛物线Γ的标准方程;
(2) 记点M,N的纵坐标分别为yM,yN,当+=1时,求直线AB的斜率.
12 [2025广州一模]已知动点P到点F的距离等于它到直线x=-的距离,记动点P的轨迹为曲线C.
(1) 求曲线C的方程;
(2) 若O为坐标原点,过点M(2,0)且斜率存在的直线l与曲线C交于A,B两点,直线AO与直线x=-2相交于点D,过点B且与曲线C相切的直线交x轴于点E.求证:直线DE∥l.
8.7 抛 物 线
1. C 解析:由题意,得|yA|=4,xA+=5,且y=2pxA,故2p·=16,解得p=2或p=8.
2. B 解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),F(1,0),不妨设=,所以(1-x1,-y1)=(x2-x1,y2-y1),则令y1=t,y2=-2t,则x1=,x2=t2,所以=1,解得t2=2.因为k===-,所以k2==8.
3. D 解析:设圆C的圆心为C(x,y),则动点C到点P的距离等于到直线x=-1的距离,根据抛物线的定义可得圆心C的轨迹方程为y2=4x.设圆心C到直线x-y+3=0距离为d,则d===,故当y=2时,dmin=.
4. B 解析:如图,设直线PB与x轴交于点Q,则点Q的坐标为(-3,0).由题意,得抛物线C的焦点为F(1,0),准线l的方程为x=-1.
方法一:由=2,得B为FA的中点,易知△PAB≌△QFB,所以PA=QF=4,所以xP=3,代入y2=4x,解得yP=±2,所以kPB=kPQ==±.
方法二:设P(xP,yP),则A(-1,yP),由=2,得B,因为P,B,Q三点共线,所以kPQ=kBQ,即=.又yP≠0,所以 xP=3,代入y2=4x,得yP=±2,所以kPB=kPQ==±.
5. ABC 解析:因为F(2,0)是抛物线C:y2=2px的焦点,所以=2,解得p=4,故A正确;设M(x0,y0),则x0≥0,所以MF=x0+≥=OF,故B正确;因为MF等于点M到抛物线C的准线的距离,所以以M为圆心且过点F的圆与抛物线C的准线相切,故C正确;如图,当∠OFM=120°时,x0>2,=tan 60°=,且y=8x0,所以y-8|y0|-16=0,解得|y0|=4,所以△OFM的面积为S△OFM=OF·|y0|=4,故D错误.故选ABC.
6. ACD 解析:由题意,得抛物线C的焦点坐标为(1,0),准线方程为x=-1,直线l:y=kx-k过定点(1,0),所以直线l过抛物线C的焦点,故A正确;当k=1时,直线l的方程为y=x-1,联立消去y并整理,得x2-6x+1=0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),则x1+x2=6,所以P,Q两点横坐标的和为6,故B错误;由抛物线的定义可知,PQ=PM+QN=x1+x2+2=8,故C正确;设线段MN,PQ的中点分别为D,E,则DE=(PM+QN)=PQ,且DE⊥MN,所以以PQ为直径的圆与准线相切,故D正确.故选ACD.
7. BC 解析:对于A,将点(2,2)代入抛物线C的方程,得p=1,所以抛物线C的准线方程为x=-,故A错误;对于B,若△OAB是正三角形,不妨设点A在第一象限,则直线OA的方程为y=x,与抛物线C的方程联立,解得xA=6p,所以AF=xA+=,故B正确;对于C,由题意可知AB⊥x轴,设A,则B.又F,且AF⊥OB,所以kAF·kOB=-1,解得y2=5p2,所以直线AB的方程为x==,故C正确;对于D,当点F是△OAB的外心时,以F为圆心,以r=为半径的圆交抛物线C于O,A,B三点,联立+y2=与y2=2px,解得x=0,显然不成立,故D错误.故选BC.
8. 2 解析:如图,不妨设点P在第二象限,由抛物线的定义可得PF=PA.又PF=AF,所以△PAF是等边三角形,所以∠AFO=60°,则PA=AF==8,所以xP=-8+2=-6,则yP==4,所以OP==2.
9. 2- 解析:如图,过抛物线y2=4x上的动点P(x0,y0)作直线l:x-y+1=0的垂线交于点M,过点P(x0,y0)作y轴的垂线交y轴于点Q,交准线于点G,则PM=,PQ=|x0|=x0(x0≥0),所以x0+=PQ+PM=PG+PM-1=PF+PM-1,当且仅当F,P,M三点共线时,PQ+PM有最小值,即PQ+PM=PF+PM-1≥MF-1.由y2=4x,得p=2,所以焦点为F(1,0),则点F到直线l:x-y+1=0的距离为MF==,所以x0+≥MF-1=-1,则x0+|x0-y0+1|=≥2-.故x0+|x0-y0+1|的最小值为2-.
10. 12 解析:如图,设A(x1,y1),B(x1,y2),则即y1=-2y2.由焦半径公式可得AF1=y1+1,BF2=2-y2.由AF1=BF2,得y1+1=2-y2,即y1+y2=1,所以则AF1=BF2=3.又F1(0,1),F2(0,-2),所以F1F2=3,AB=|y1-y2|=3,所以四边形AF1F2B的周长为AF1+BF2+F1F2+AB=3×4=12.
11. (1) 由题意,得p=2,
所以抛物线γ的标准方程为y2=4x.
(2) 由题意可设直线AB的方程为x=my+1,点A(x1,y1),B(x2,y2),则点A1(-1,y1),B1(-1,y2).
联立消去x并整理,得y2-4my-4=0,
所以y1+y2=4m,y1y2=-4.
易得直线A1D的方程为y=-(x-2),
与直线AB的方程x=my+1联立,
解得yM=,
同理可得yN=,
所以+=+=2m+=-m=1,
即m=-1,
所以直线AB的斜率为=-1.
12. (1) 方法一:由抛物线的定义,得动点P的轨迹为以F为焦点,直线x=-为准线的抛物线.
设抛物线方程为y2=2px,则p=1,
故曲线C的方程为y2=2x.
方法二:设P(x,y),由题意,得=,
化简,得y2=2x,
即曲线C的方程为y2=2x.
(2) 设A(x1,y1),B(x2,y2),且y1>0,y2<0.
方法一:由题意,得直线l的斜率存在且不为0,
故设直线l的方程为x=my+2(m≠0),
则直线l的斜率为kAB=.
联立消去x并整理,得y2-2my-4=0,
则y1+y2=2m,y1y2=-4.
由y=-,得y′=-x-,
则点B处的切线BE的斜率为kBE=-x-=-×=,
故直线BE的方程为y=(x-x2)+y2=+y2=x+,
令y=0,得x=-y,即E.
又直线OA的方程为y=x,
令x=-2,得y=-2×=-,即D,
所以直线DE的斜率kDE==-=-==,
所以kDE=kAB,即直线DE∥l.
方法二:由题意,得直线l的斜率存在且不为0,
故设直线l的方程为y=k(x-2),
联立消去y并整理,得k2x2-(4k2+2)x+4k2=0,
则x1+x2=,x1x2=4.
由y=-,得y′=-,
故点B处的切线BE的方程为y+=-(x-x2),
令y=0,得x=-x2,即E(-x2,0).
又直线OA的方程为y=x,令x=-2,得y=-,
即D,
所以直线DE的斜率kDE===k,
所以kDE=kAB,即直线DE∥l.
方法三:由题意,得A,B,y≠4,y≠4,
由A,M,B三点共线,得=,则y1y2=-4.
又kOA·kOB=·==-1,所以OA⊥OB.
不妨设直线OA:y=k′x(k′>0,且k′≠0),
则直线OB:y=-x.
由得A,
同理可得B(2k′2,-2k′).
由y=-,得y′=-,
则点B处的切线BE的方程为y+2k′=-(x-2k′2).
令y=0,得x=-2k′2,即E(-2k′2,0).
由y=k′x,令x=-2,得y=-2k′,则D(-2,-2k′).
故直线DE的斜率kDE==,
直线AB的斜率kAB==,
所以kDE=kAB,即直线DE∥l.(共63张PPT)
第八章
8.7 抛物线
平面解析几何
复习目标 掌握抛物线的定义、几何图形、标准方程及简单的几何性质.
内容索引
核心体系
活动方案
核 心 体 系
活 动 方 案
活动一 基础引入
1 [2025邯郸一模]已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F(2,0),过点F的直线l与抛物线C的一个交点为A(m,8),则直线l的方程为(  )
A.4x+3y-8=0    
B.4x-3y-8=0
C.3x+4y-6=0    
D.3x-4y-6=0
B
2 已知抛物线C:y2=-2px(p>0)的焦点为F,M(-1,y0)是抛物线上的一点,过点M向抛物线C的准线引垂线,垂足为D,若△MDF为等边三角形,则p的值为 (  )
A
3 [苏教版选必一P113练习T6改编]已知动点M(x,y)到点F(4,0)的距离比到直线x+5=0的距离小1,则点M的轨迹方程为__________.
y2=16x
【解析】由题意可知点M到点F的距离等于点M到直线x=-4的距离,因此点M的轨迹是抛物线,且p=8,顶点在原点,焦点在x轴的正半轴上,则点M的轨迹方程为y2=16x.
4 [苏教版选必一P113练习T4改编]已知直线l过点(1,2)且与抛物线y2=4x只有一个公共点,则直线l的方程为________________.
y=2或y=x+1
【解析】当斜率k=0时,直线l:y=2,与抛物线y2=4x仅有一个公共点;当斜率k≠0时,设直线l的方程为y=k(x-1)+2,可知点(1,2)在抛物线上,将y=k(x-1)+2代入抛物线方程,得k2x2+[(4-2k)k-4]x+(2-k)2=0,由题意可得,此方程有唯一解,故判别式Δ=[(4-2k)k-4]2-4k2(2-k)2=0,解得k=1.综上,直线l的方程为 y=2或y=x+1.
5 在平面直角坐标系xOy中,点P到直线x=-2与到点F(2,0)的距离相等,点Q在圆(x-10)2+y2=25上,则PQ的最小值为____.
3
活动二 典例悟法
题组一 抛物线的定义及其应用
   已知P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点,若点B(3,2),则PB+PF的最小值为____.
1
【解析】如图,过点B作BQ垂直于准线,垂足为Q,
交抛物线于点P1,连接P1F,则 P1Q=P1F,则PB+PF≥
P1B+P1Q=BQ=4,即PB+PF的最小值为4.
4
      1 若将本例中点B的坐标改为(3,4),求PB+PF的最小值.
      2 已知抛物线的方程为y2=4x,直线l的方程为x-y+5=0,在抛物线上有一动点P到y轴的距离为d1,到直线l的距离为d2,求d1+d2的最小值.
[2025全国二卷·6]设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点A在抛物线C上,过点A作抛物线C准线的垂线,垂足为B.若直线BF的方程为y=-2x+2,则AF的长为 (  )
A.3    B.4    C.5    D.6
C
1.抛物线定义的两个关键点:
(1) 抛物线上的点到焦点的距离与到准线的距离相等.
(2) 抛物线的焦点到准线的距离为p.
2.与抛物线有关的最值问题的求解方法:
(1) 定义转化法:将点到焦点的距离与点到准线的距离等价转化,即“看到准线想到焦点,看到焦点想到准线”.
(2) 平移直线法:先平移直线与抛物线相切,再求两直线的距离.
(3) 函数法:通过巧设点的坐标,建立目标函数,再求函数的最值.
题组二 抛物线的标准方程及其几何性质
   顶点在原点,对称轴为坐标轴,且过点P(-4,-2)的抛物线的标准方程是____________________.
2
【解析】若焦点在x轴上,设抛物线的方程为y2=mx,将点P(-4,-2)代入,解得 m=-1,则抛物线的标准方程为y2=-x;若焦点在y轴上,设抛物线的方程为x2=ny,将点P(-4,-2)代入,解得 n=-8,则抛物线的标准方程为x2=-8y.综上,抛物线的标准方程为y2=-x或x2=-8y.
y2=-x或x2=-8y
   已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2)是过点F的直线与抛物线的两个交点,求证:
3
      如图,已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,过点F的直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点.过点A,B作准线l的垂线,垂足分别为A1,B1,求证:
(3) 连接A1F,B1F.
因为AA1=AF,所以∠AA1F=∠AFA1.
因为∠AA1F=∠A1FO,所以∠AFA1=∠A1FO.
同理可得∠BFB1=∠B1FO.
又∠AFA1+∠A1FO+∠BFB1+∠B1FO=180°,
所以∠A1FO+∠B1FO=90°,即∠A1FB1=90°,
所以以A1B1为直径的圆过点F.
AC
ACD
4
   已知动圆C过点P(0,4),且在x轴上截得的弦长为8.
(1) 求动圆的圆心C的轨迹所在曲线E的方程;
5
6
1.切线问题的求解方法:
(1) 利用判别式,即联立直线方程与抛物线方程,整理成一元二次方程,利用Δ=0求解.
(2) 利用导数的几何意义.
(3) 利用抛物线中与切线有关的性质.
2.与抛物线的切线有关的常用性质:
(1) 过抛物线焦点弦的两端点作抛物线的切线,则
①切线交点在准线上;
②切线交点与弦中点的连线平行于对称轴;
③切线交点与焦点弦的两端点的连线相互垂直;
④切线交点与焦点的连线与焦点弦垂直.
反之:过抛物线准线上任一点作抛物线的切线,则
①过两切点的弦必过焦点;
②该点与焦点的连线垂直于过两切点的弦;
③过两切点的弦最短为通径.
(2) 过抛物线外任意点(该点不在准线上)作抛物线的切线,则切线交点与弦中点的连线也平行于对称轴.
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复习目标 掌握抛物线的定义、几何图形、标准方程及简单的几何性质.
抛物线
活动一 基础引入
1 [2025邯郸一模]已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F(2,0),过点F的直线l与抛物线C的一个交点为A(m,8),则直线l的方程为(  )
A. 4x+3y-8=0 B. 4x-3y-8=0
C. 3x+4y-6=0 D. 3x-4y-6=0
2 已知抛物线C:y2=-2px(p>0)的焦点为F,M(-1,y0)是抛物线上的一点,过点M向抛物线C的准线引垂线,垂足为D,若△MDF为等边三角形,则p的值为(  )
A. B. C. 1 D. 2
3 [苏教版选必一P113练习T6改编]已知动点M(x,y)到点F(4,0)的距离比到直线x+5=0的距离小1,则点M的轨迹方程为________.
4 [苏教版选必一P113练习T4改编]已知直线l过点(1,2)且与抛物线y2=4x只有一个公共点,则直线l的方程为________.
5 在平面直角坐标系xOy中,点P到直线x=-2与到点F(2,0)的距离相等,点Q在圆(x-10)2+y2=25上,则PQ的最小值为________.
活动二 典例悟法
题组一 抛物线的定义及其应用
1 已知P是抛物线y2=4x上的一个动点,F是抛物线的焦点,若点B(3,2),则PB+PF的最小值为________.
1 若将本例中点B的坐标改为(3,4),求PB+PF的最小值.
2 已知抛物线的方程为y2=4x,直线l的方程为x-y+5=0,在抛物线上有一动点P到y轴的距离为d1,到直线l的距离为d2,求d1+d2的最小值.
[2025全国二卷·6]设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点A在抛物线C上,过点A作抛物线C准线的垂线,垂足为B.若直线BF的方程为y=-2x+2,则AF的长为(  )
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
1. 抛物线定义的两个关键点:
(1) 抛物线上的点到焦点的距离与到准线的距离相等.
(2) 抛物线的焦点到准线的距离为p.
2. 与抛物线有关的最值问题的求解方法:
(1) 定义转化法:将点到焦点的距离与点到准线的距离等价转化,即“看到准线想到焦点,看到焦点想到准线”.
(2) 平移直线法:先平移直线与抛物线相切,再求两直线的距离.
(3) 函数法:通过巧设点的坐标,建立目标函数,再求函数的最值.
题组二 抛物线的标准方程及其几何性质
2 顶点在原点,对称轴为坐标轴,且过点P(-4,-2)的抛物线的标准方程是_____________________.
3 已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2)是过点F的直线与抛物线的两个交点,求证:
(1) y1y2=-p2,x1x2=;
(2) +为定值;
(3) 以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
如图,已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,过点F的直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点.过点A,B作准线l的垂线,垂足分别为A1,B1,求证:
(1) S△AOB=(其中θ为直线AB的倾斜角);
(2) 以AF(或BF)为直径的圆与y轴相切;
(3) 以A1B1为直径的圆与直线AB相切,切点为F,∠A1FB1=90°;
(4) A,O,B1三点共线,B,O,A1三点也共线.
1 (多选)[2023新课标Ⅱ卷·10]设O为坐标原点,直线y=-(x-1)过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与抛物线C交于M,N两点,l为抛物线C的准线,则下列结论中正确的是(  )
A. p=2
B. MN=
C. 以MN为直径的圆与l相切
D. △OMN为等腰三角形
2 (多选)[2025全国一卷·10]设抛物线C:y2=6x的焦点为F,过点F的直线交抛物线C于点A,B,过点A作直线l:x=-的垂线,垂足为D,过点F且垂直于AB的直线交直线l于点E,则下列结论中正确的是(  )
A. AD=AF B. AE=AB
C. AB≥6 D. AE·BE≥18
题组三 与抛物线切线有关的综合问题
4 在平面直角坐标系xOy中,曲线C:y=与直线y=kx+a(a>0)交于M,N两点.
(1) 若a=1,MN=8,求k的值;
(2) 曲线C在点M,N处的切线相交于点P,PM,PN分别交x轴于点A,B.是否存在实数λ,使得S△OMN=λS△PAB?若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.
5 已知动圆C过点P(0,4),且在x轴上截得的弦长为8.
(1) 求动圆的圆心C的轨迹所在曲线E的方程;
(2) 当点Q在椭圆+x2=1上移动时,过点Q作曲线E的两条切线分别记作QA,QB,其中A,B为切点,椭圆的一个顶点为D(0,2),求AD·BD的最大值.
6 [2025安庆二模]已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点F也是椭圆+=1的一个焦点,过点F的直线交抛物线C于A,B两点.
(1) 求抛物线C的标准方程;
(2) 求证:抛物线C在A,B两点处的切线互相垂直;
(3) 设M为线段AB的中点,以线段AM为直径的圆交抛物线C在点A处的切线于点P,试判断是否为定值,并证明你的结论.
1. 切线问题的求解方法:
(1) 利用判别式,即联立直线方程与抛物线方程,整理成一元二次方程,利用Δ=0求解.
(2) 利用导数的几何意义.
(3) 利用抛物线中与切线有关的性质.
2. 与抛物线的切线有关的常用性质:
(1) 过抛物线焦点弦的两端点作抛物线的切线,则
①切线交点在准线上;
②切线交点与弦中点的连线平行于对称轴;
③切线交点与焦点弦的两端点的连线相互垂直;
④切线交点与焦点的连线与焦点弦垂直.
反之:过抛物线准线上任一点作抛物线的切线,则
①过两切点的弦必过焦点;
②该点与焦点的连线垂直于过两切点的弦;
③过两切点的弦最短为通径.
(2) 过抛物线外任意点(该点不在准线上)作抛物线的切线,则切线交点与弦中点的连线也平行于对称轴.
8.7 抛 物 线
1. B 解析:由题意,得=2,则p=4,所以抛物线C:y2=8x.将点A(m,8)代入抛物线C:y2=8x,得82=8m,则m=8,所以点A的坐标为(8,8),所以kl==,所以直线l的方程为y=(x-2),即4x-3y-8=0.
2. A 解析:由题意可知抛物线的准线方程为x=,焦点为F.又点M(-1,y0),所以点D.因为△MDF为等边三角形,即边长为+1,所以FD2=p2+y=.又y=2p,整理,得3p2+4p-4=0,解得p=或p=-2(舍去).
3. y2=16x 解析:由题意可知点M到点F的距离等于点M到直线x=-4的距离,因此点M的轨迹是抛物线,且p=8,顶点在原点,焦点在x轴的正半轴上,则点M的轨迹方程为y2=16x.
4. y=2或y=x+1 解析:当斜率k=0时,直线l:y=2,与抛物线y2=4x仅有一个公共点;当斜率k≠0时,设直线l的方程为y=k(x-1)+2,可知点(1,2)在抛物线上,将y=k(x-1)+2代入抛物线方程,得k2x2+[(4-2k)k-4]x+(2-k)2=0,由题意可得,此方程有唯一解,故判别式Δ=[(4-2k)k-4]2-4k2(2-k)2=0,解得k=1.综上,直线l的方程为 y=2或y=x+1.
5. 3 解析:设点P(x,y),因为点P到直线x=-2与到点F(2,0)的距离相等,所以点P的轨迹是以F(2,0)为焦点的抛物线,即y2=8x.设圆(x-10)2+y2=25的圆心为M,则点M(10,0),半径r=5,所以PM===≥8,当且仅当x=6 时,等号成立,所以PQ≥8-r=3,即PQmin=3.
例1 4 解析:如图,过点B作BQ垂直于准线,垂足为Q,交抛物线于点P1,连接P1F,则 P1Q=P1F,则PB+PF≥P1B+P1Q=BQ=4,即PB+PF的最小值为4.
变式训练1 由题意,得点B(3,4)在抛物线的外部,
则PB+PF的最小值即为B,F两点间的距离.
又点F(1,0),所以PB+PF≥BF==2,
即PB+PF的最小值为2.
变式训练2 由题意可知,抛物线的焦点为F(1,0).
点P到y轴的距离d1=PF-1,所以d1+d2=d2+PF-1.
易知d2+PF的最小值为点F到直线l的距离,
故d2+PF的最小值为=3,
所以d1+d2的最小值为3-1.
链接高考
C 解析:对lBF:y=-2x+2,令y=0,得x=1,所以焦点F(1,0),p=2,即抛物线C:y2=4x,则抛物线的准线方程为x=-1,故点B(-1,4),则yA=4,代入抛物线C:y2=4x,得xA=4,所以AF=AB=xA+=4+1=5.
例2 y2=-x或x2=-8y 解析:若焦点在x轴上,设抛物线的方程为y2=mx,将点P(-4,-2)代入,解得 m=-1,则抛物线的标准方程为y2=-x;若焦点在y轴上,设抛物线的方程为x2=ny,将点P(-4,-2)代入,解得 n=-8,则抛物线的标准方程为x2=-8y.综上,抛物线的标准方程为y2=-x或x2=-8y.
例3 (1) 由已知,得抛物线的焦点坐标为.
设直线AB的方程为x=my+,代入 y2=2px,
得y2=2p,即y2-2pmy-p2=0,
所以y1y2=-p2.
因为y=2px1,y=2px2,所以yy=4p2x1x2,
所以x1x2===.
(2) +=+=.
因为x1x2=,x1+x2=AB-p,
所以+==,为定值.
(3) 设AB的中点为M(x0,y0),如图,分别过点A,B作准线l的垂线,垂足分别为C,D,过点M作准线l的垂线,垂足为N,
则MN=(AC+BD)=(AF+BF)=AB,
所以以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
变式训练 (1) 设直线AB的方程为x=my+.
联立
消去x并整理,得y2-2pmy-p2=0,
则y1+y2=2pm,y1y2=-p2,
所以|y1-y2|=2p,
所以S△AOB=××2p=.
又因为tan θ=,sin2θ+cos2θ=1,解得sinθ=,
所以=,即S△AOB=.
(2) 因为AF=x1+,点A(x1,y1),F.
所以AF的中点到y轴的距离为+=,
所以以AF为直径的圆与y轴相切.
同理可得以BF为直径的圆与y轴相切.
(3) 连接A1F,B1F.
因为AA1=AF,所以∠AA1F=∠AFA1.
因为∠AA1F=∠A1FO,所以∠AFA1=∠A1FO.
同理可得∠BFB1=∠B1FO.
又∠AFA1+∠A1FO+∠BFB1+∠B1FO=180°,
所以∠A1FO+∠B1FO=90°,即∠A1FB1=90°,
所以以A1B1为直径的圆过点F.
因为A1B1的中点M,
所以kMF==-,
kAB===,
所以kMF·kAB=-1,所以MF⊥AB,
所以以A1B1为直径的圆与直线AB相切,切点为F.
(4) 直线OA:y=x与准线l相交于点.
因为y1y2=-p2,所以y2=-,
所以OA与直线l交于点B1,即A,O,B1三点共线.
同理可得B,O,A1三点共线.
链接高考
1. AC 解析:对于A,因为直线y=-(x-1)过点(1,0),所以抛物线C的焦点坐标为(1,0),则=1,即p=2,故A正确;对于B,设点M(x1,y1),N(x2,y2),y1<02. ACD 解析:对于A,C,焦点为F,则直线l为抛物线C的准线.由抛物线的定义知AD=AF,故A正确;由抛物线的性质知AB≥2p=6,故C正确;对于B,D,方法一:设直线AB:x=my+,点A(x1,y1),B(x2,y2),联立消去x并整理,得y2-6my-9=0,则Δ=36m2+36>0,y1+y2=6m,y1y2=-9,x1+x2=m(y1+y2)+3=6m2+3,故AB=x1+x2+p=6m2+6.当m=0时,点E(-,0),则AB=6,EF=3,所以AE=3,故AB≠AE,故B错误;对于D,当m=0时,AE=BE=3,则AE·BE=18;当m≠0时,直线EF:x=-y+,点E,则EF=,S△AEB=AE·BE sin ∠AEB=AB·EF=(6m2+6)·>9,即AE·BE>≥18.综上,AE·BE≥18,故D正确.故选ACD.
方法二:如图,过点B作直线l的垂线,垂足为H.由EF⊥AB,得∠AFE=.又∠ADE=,AD=AF,所以∠DEA=∠FEA.同理可得∠FEB=∠HEB,故∠AEB=(∠DEF+∠FEH)=.在Rt△AEB中,EF为边AB上的高,所以AE·BE=AB·EF,当E为直线l与x轴的交点且AB为抛物线的通径时,AB·EF取得最小值,最小值为3×6=18故AE·BE≥18,故D正确;在Rt△AEB中,∠AEB=,则AE≠AB,故B错误.故选ACD.
例4 (1) 设点M(x1,y1),N(x2,y2),
则x=4y1,x=4y2.
联立消去y并整理,得x2-4kx-4=0,
则Δ=16(k2+1)>0,x1+x2=4k,x1x2=-4,
所以MN=·=·=4(1+k2)=8,
解得k=±1.
(2) 由y′=和x=4y1,x=4y2,
得切线PM的方程为y-y1=(x-x1),整理,得x1x-2y-2y1=0,
同理可得切线PN的方程为x2x-2y-2y2=0.
设点P(x0,y0),则有
即点M,N在直线x0x-2y0-2y=0上.
又点M,N也在直线y=kx+a(a>0)上,
则x0x-2y0-2y=0和y=kx+a(a>0)为同一直线,直线过点(0,a),
所以y0=-a,即点P在直线y=-a上.
又PM交x轴于点A,则点A.
由x=4y1,得点A,同理可得点B,
所以S△PAB=·|-a|=|x1-x2|.
又S△OMN=a·|x1-x2|=|x1-x2|,
所以S△OMN=2S△PAB,即λ=2.
例5 (1) 设动圆圆心C(x,y),动圆C在x轴上截得的弦为线段MN,则MN=8,所以 PC=CM.
当x≠0时,=,
化简,得x2=8y(x≠0);
当x=0时,也满足方程,
所以圆心C的轨迹所在曲线E的方程为 x2=8y.
(2) 方法一:由(1),得曲线E:y=,求导,得y′=.
设点A(x1,y1),B(x2,y2),Q(x0,y0),
则切线AQ的方程为 y=x-y1,
同理可得切线BQ的方程为 y=x-y2.
因为两切线都过点Q,
所以y0=x0-y1,y0=x0-y2,
可得直线AB的方程为y=x-y0.
联立消去y并整理,得x2-2x0x+8y0=0,
所以x1+x2=2x0,x1x2=8y0,
可得y1+y2==,y1y2==y,
所以AD·BD=(y1+2)(y2+2)=y1y2+2(y1+y2)+4=y+x-4y0+4=y+1--4y0+4=y-4y0+5.
又-2≤y0≤2,
所以当y0=-2时,AD·BD有最大值16.
方法二:设点Q(x0,y0),A(x1,y1),B(x2,y2),直线QA,QB的斜率为k1,k2,
则直线QA:y-y0=k1(x-x0)与抛物线x2=8y相切.
联立
消去y并整理,得x2-8k1x+8k1x0-8y0=0,
则x1+x1=2x1=8k1,得x1=4k1,
且Δ=0,可得2k-x0k1+y0=0.
同理可得x2=4k2,且2k-x0k2+y0=0,
所以k1,k2是方程2k2-x0k+y0=0的两个根,
且k1+k2=,k1k2=,即+=,·=,
得x1+x2=2x0,x1·x2=8y0,
所以AD·BD=(y1+2)(y2+2)=y1y2+2(y1+y2)+4=+2+4=y+x-4y0+4=y+1--4y0+4=y-4y0+5.
又-2≤y0≤2,
所以当y0=-2时,AD·BD有最大值16.
例6 (1) 易知抛物线C:x2=2py(p>0)开口向上,且焦点F的坐标为,
所以椭圆+=1的焦点也在y轴上,
则a2=3,b2=p.
由=3-p,解得p=2(负值舍去),
所以抛物线C的标准方程为x2=4y.
(2) 因为直线AB与抛物线有两个交点,所以其斜率必存在.
设直线AB的方程为y=kx+1,点A(x1,y1),B(x2,y2).
联立消去y并整理,得x2-4kx-4=0,则x1x2=-4.
对y=x2求导,得y′=x.
设抛物线C在A,B两点处的切线斜率分别为k1,k2,
则k1=x1,k2=x2,
所以k1k2=x1×x2=x1x2=-1,
即抛物线C在A,B两点处的切线互相垂直.
(3) 为定值,证明如下:
方法一:由(2)可知直线AP:y-y1=x1(x-x1),
即y=x1x-x,
则直线AP与x轴的交点为Q,
由(1)(2)可知F(0,1),x1x2=-4,
所以AB·AF=·=(x2-x1,y2-y1)·(-x1,1-y1)=-x1x2+x+(y2-y1)(1-y1)=-x1x2+x+=.
因为=,=,
所以||=||·cos ∠MAQ====
=,
所以=·=4,
所以为定值4.
方法二:设抛物线C在A,B两点处的切线lA,lB相交于点T.
因为lA:y=x1x-x,lB:y=x2x-x,
所以联立解得点T,
由(2)可知x1x2=-4,
则点T的坐标为,且∠ATB=90°,
所以MP∥BT,
则==,即AP=AT.
因为kAB==,
所以kAB·kFT=×=-1,
即AB⊥FT.
易得△ABT∽△ATF,
所以=,
所以AB·AF=AT2=4AP2,
所以=4,为定值.

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