第49讲 抛物线--2027高考数学一轮复习学案(答案版)

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第49讲 抛物线--2027高考数学一轮复习学案(答案版)

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第49讲 抛物线
【课程标准】 1.了解抛物线的实际背景,感受抛物线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用. 2.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程,以及它的简单几何性质. 3.通过抛物线与方程的学习,进一步体会数形结合的思想. 4.了解抛物线的简单应用.
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.
[微提醒] 当定点在定直线上时,轨迹为过定点F与定直线l垂直的一条直线.
2.抛物线的标准方程和简单几何性质
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
焦点 F F F F
准线方程 x=- x= y=- y=
范围 x≥0,y∈R x≤0,y∈R y≥0,x∈R y≤0,x∈R
对称轴 y=0 x=0
开口方向 向右 向左 向上 向下
顶点 O(0,0)
离心率 e=1
焦半径(其中P(x0,y0)) |PF|=x0+ |PF|=-x0+ |PF|=y0+ |PF|=-y0+
[微提醒] 在不同的方程中,焦半径公式、焦点弦公式也不相同.
[常用结论]
1.抛物线焦点弦的性质
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.
(1)通径的长为2p.
(2)焦点弦长:|AB|=x1+x2+p(|AF|=x1+).
学生用书 第237页
(3)x1x2=,y1y2=-p2.
(4)以焦点弦为直径的圆与抛物线的准线相切.
(5)若α为弦AB的倾斜角,则|AF|=,|BF|=;|AB|=;.以AF或BF为直径的圆与y轴相切.
2.抛物线中的最值
P为抛物线y2=2px(p>0)上的任一点,F为焦点,则|PF|≥;焦点弦AB以通径(2p)为最小值;A(m,n)为一定点,则|PA|+|PF|有最小值.
【自测诊断】
1.(多选)下列说法错误的是(  )
A.平面内与一个定点F和一条定直线l的距离相等的点的轨迹为抛物线
B.方程y=4x2表示焦点在x轴上的抛物线,焦点坐标是(1,0)
C.抛物线既是中心对称图形,又是轴对称图形
D.以(0,1)为焦点的抛物线的标准方程为x2=4y
答案:ABC
2.(链接人教A选择性必修一P133T2)抛物线y=x2的准线方程为(  )
A.y=-1 B.y=-2
C.x=-1 D.x=-2
答案:A
解析:因为y=x2,所以x2=4y,所以准线方程为y=-1.故选A.
3.(链接人教A选择性必修一P133T3)(2024·上海卷)已知抛物线y2=4x上有一点P到准线的距离为9,那么点P到x轴的距离为     .
答案:4
解析:由y2=4x知抛物线的准线方程为x=-1,设点P.由题意得x0+1=9,解得x0=8,代入抛物线方程y2=4x,得=32,解得y0=±4,则点P到x轴的距离为4.
4.(链接人教A选择性必修一P134例3)已知抛物线的顶点是原点,对称轴为坐标轴,并且经过点P(-2,-4),则该抛物线的标准方程为      .
答案:y2=-8x或x2=-y
解析:设抛物线方程为y2=2px(p≠0)或x2=2py(p≠0).将P(-2,-4)代入,分别得方程为y2=-8x或x2=-y.
考点一 抛物线的定义及其应用 多维探究
角度1 动点轨迹的判定
动圆与定圆A:(x+2)2+y2=1外切,且和直线x=1相切,则动圆圆心的轨迹为(  )
A.直线 B.椭圆
C.双曲线 D.抛物线
答案:D
解析:设动圆的圆心为点C,半径为r,则点C到定圆A:(x+2)2+y2=1的圆心的距离等于r+1.又动圆的圆心到直线x=1的距离等于r,所以动圆的圆心到直线x=2的距离为r+1.根据抛物线的定义知,动圆圆心的轨迹为抛物线.故选D.
角度2 直接利用定义求值(高考超重点)
1.(2025·全国二卷)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点A在C上,过A作C的准线的垂线,垂足为B.若直线BF的方程为y=-2x+2,则|AF|=(  )
A.3 B.4
C.5 D.6
答案:C
解析:根据直线y=-2x+2得F(1,0),所以C的准线方程为x=-1,C的方程为y2=4x,所以B(-1,4),所以A(4,4),所以|AF|=|AB|=5.故选C.
2.(2023·全国乙卷理)已知点A(1,)在抛物线C:y2=2px上,则A到C的准线的距离为    .
答案:
解析:根据题意可得()2=2p×1,则2p=5,抛物线的方程为y2=5x,准线方程为x=-,点A到C的准线的距离为1-(-)=.
【溯源教材24】
溯源 (人教A选择性必修一P133T3)填空.(1)抛物线y2=2px(p>0)上一点M与焦点间的距离是a(a>),则点M到准线的距离为       ,点M的横坐标为     ; (2)抛物线y2=12x上与焦点的距离等于9的点的坐标为     .
透视 高考题与教材题考查相同的知识点,相似度极高,都是考查抛物线上的点满足的性质,区别在于教材上的练习题与真题的条件和设问正好反过来
预测 已知抛物线y2=4x的焦点为F,M,N是抛物线上两个不同的点.若|MF|+|NF|=5,则线段MN的中点到y轴的距离为     . 答案: 解析:根据题意知抛物线的准线方程为x=-1,分别过点M,N作准线的垂线,垂足为M',N'(图略).根据抛物线的定义得|MF|=|MM'|,|NF|=|NN'|,所以|MF|+|NF|=|MM'|+|NN'|,所以线段MN的中点到准线的距离为(|MF|+|NF|)=,所以线段MN的中点到y轴的距离为-1=.
角度3 最值问题
(一题多变)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,若B(3,2),F为焦点,则|PB|+|PF|的最小值为     .
答案:4
解析:如图,过点B作BQ垂直准线于点Q,交抛物线于点P1,则|P1Q|=|P1F|.则有|PB|+|PF|≥|P1B|+|P1Q|=|BQ|=4.即|PB|+|PF|的最小值为4.
学生用书 第238页
[变式探究](数智赋能辅助)
1.(变条件)若将本例中的B点坐标改为(3,4),则|PB|+|PF|的最小值为    .
答案:2
解析:由题意可知,点(3,4)在抛物线的外部,所以|PB|+|PF|的最小值即为B,F两点间的距离,即|PB|+|PF|≥|BF|==2,即|PB|+|PF|的最小值为2.
2.(变设问)若本例条件不变,则点P到点A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值为    .
答案:
解析:如图,易知抛物线的焦点为F(1,0),准线是x=-1.由抛物线的定义知,点P到直线x=-1的距离等于点P到点F的距离.于是问题转化为在抛物线上求一点P,使点P到点A(-1,1)的距离与点P到点F(1,0)的距离之和最小,显然连接AF与抛物线相交的点即为满足题意的点,此时最小值为.
3.(变设问)若本例条件不变,P是抛物线上任意一点,则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为    .
答案:2
解析:由抛物线的定义可知,点P到准线l的距离等于点P到焦点F的距离.由抛物线y2=4x及直线方程3x+4y+7=0可得直线与抛物线相离.所以点P到准线l的距离与点P到直线3x+4y+7=0的距离之和的最小值为点F(1,0)到直线3x+4y+7=0的距离,即=2.
利用抛物线的定义可解决的常见问题 1.轨迹问题:用抛物线的定义确定轨迹是不是抛物线. 2.距离问题:在解决涉及抛物线上的点到焦点的距离和到准线的距离的问题时,注意利用两者之间的关系相互转化. 注意:(1)一定要检验定点是否在定直线上.(2)“看到准线想到焦点,看到焦点想到准线”,许多抛物线问题可根据定义简捷、直观的转化求解.“由数想形,由形想数,数形结合”是灵活解题的一条捷径.
对点练1.在平面直角坐标系Oxy中,动点P(x,y)到直线x=1的距离比它到定点(-2,0)的距离小1,则P的轨迹方程为(  )
A.y2=2x B.y2=4x
C.y2=-4x D.y2=-8x
答案:D
解析:根据题意知,动点P(x,y)到直线x=2的距离与到定点(-2,0)的距离相等,结合抛物线的定义,所以P的轨迹是以(-2,0)为焦点,x=2为准线的抛物线,所以p=4,轨迹方程为y2=-8x.故选D.
对点练2.已知抛物线x2=4y上有一条长为6的动弦AB,则AB的中点到x轴的最短距离为    .
答案:2
解析:根据题意知,抛物线的准线l:y=-1.过点A作AA1⊥l交l于点A1,过点B作BB1⊥l交l于点B1.设弦AB的中点为M,过点M作MM1⊥l交l于点M1(图略),则|MM1|=.因为|AB|≤|AF|+|BF|(F为抛物线的焦点),即|AF|+|BF|≥6,所以|AA1|+|BB1|≥6,2|MM1|≥6,|MM1|≥3,故点M到x轴的距离d≥2,故最短距离为2.
考点二 抛物线的标准方程 师生共研
求适合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,设所求抛物线的标准方程为x2=2py(p>0).
又=2,所以2p=8,
故所求抛物线的标准方程为x2=8y.
(2)因为点(3,-4)在第四象限,所以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,或32=-2p1·(-4),
则2p=,2p1=.
所以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.
所以抛物线的焦点为(0,-5)或(-15,0).
所以所求抛物线的标准方程为x2=-20y或y2=-60x.
求抛物线标准方程的方法 1.定义法:若题目已给出抛物线的方程(含有未知数p),那么只需求出p即可. 2.待定系数法:先定位、再定形、定量,若题目未给出抛物线的方程,对于焦点在x轴上的抛物线的标准方程可统一设为y2=ax(a≠0),a的正负由题设来定;焦点在y轴上的抛物线的标准方程可设为x2=ay(a≠0),这样就减少了不必要的讨论.
对点练3.(2025·浙江金华一模)已知点F为抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,点M(3,m)在抛物线C上,且|MF|=4,则抛物线C的方程为(  )
A.y2=x B.y2=2x
C.y2=4x D.y2=6x
答案:C
解析:根据题意,连接MF,过M作MH垂直于抛物线的准线x=-,垂足为H,如图所示.由抛物线定义可知|MF|=|MH|=xM+=3+=4,解得p=2,故抛物线方程为y2=4x.故选C.
对点练4.已知点F为抛物线y2=2px(p>0)的焦点,点P在抛物线上且横坐标为8,O为坐标原点,若△OFP的面积为2,则该抛物线的标准方程为    .
答案:y2=4x
解析:抛物线y2=2px(p>0)的焦点F(,0),将点P的横坐标代入抛物线得y2=16p,可得y=±4.不妨令P(8,4),则S△OFP=4=p=2,解得p=2,则抛物线方程为y2=4x.
考点三 抛物线的几何性质(高考超重点) 师生共研
(1)(多选)对于抛物线x2=y,下列描述正确的是(  )
A.开口向上,焦点为(0,2)
B.开口向上,焦点为(0,)
C.焦点到准线的距离为4
D.准线方程为y=-4
(2)(多选)已知点A(x1,y1),B(x2,y2)是抛物线y2=8x过焦点的弦的两个端点,焦点为F,则(  )
A.焦点F的坐标为(4,0)
B.|AB|=x1+x2+4
C.y1y2=-8
D.
答案:(1)AC (2)BD
解析:(1)由抛物线x2=y,即x2=8y,可知抛物线开口向上,焦点坐标为(0,2),焦点到准线的距离为4,准线方程为y=-2.故选AC.
(2)由抛物线y2=8x,可得焦点为F(2,0),故A错误;由抛物线的性质可得|AB|=|AF|+|BF|=x1+2+x2+2=x1+x2+4,故B正确;
法一:设直线AB的方程为x=my+2,与抛物线的方程联立,可得y2-8my-16=0,Δ>0,则y1+y2=8m,y1y2=-16,,故C错误,D正确;法二:因为p=4,所以y1y2=-p2=-16,,故C错误,D正确.故选BD.
  应用抛物线的几何性质解题时,常结合图形思考,通过图形可以直观地看出抛物线的顶点、对称轴、开口方向等几何特征,体现了数形结合思想解题的直观性.
学生用书 第239页
对点练5.(一题多解)(2021·新高考Ⅰ卷)已知O为坐标原点,抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,P为C上一点,PF与x轴垂直,Q为x轴上一点,且PQ⊥OP.若|FQ|=6,则C的准线方程为     .
答案:x=-
解析:法一(直角三角形法):由题易得|OF|=,|PF|=p,∠OPF=∠PQF,所以tan∠OPF=tan∠PQF,所以,即,解得p=3,所以C的准线方程为x=-.
法二(射影定理法):由题易得|OF|=,|PF|=p,|PF|2=|OF|·|FQ|,即p2=6,解得p=3或p=0(舍去),所以C的准线方程为x=-.
对点练6.(多选)已知抛物线y2=2px(p>0)经过点M(1,2),其焦点为F,过点F的直线l与抛物线交于两个不同的点A(x1,y1),B(x2,y2),O为坐标原点,设直线OA,OB的斜率分别为k1,k2,则(  )
A.p=2 B.|AB|≥4
C.·=-4 D.k1k2=-4
答案:ABD
解析:对于A,因为抛物线y2=2px(p>0)经过点M(1,2),所以22=2p,解得p=2,故A正确;对于B,因为抛物线方程为y2=4x,则焦点为F(1,0).设直线l:x=my+1,联立消去x整理得y2-4my-4=0,则Δ=16m2+16>0,所以y1+y2=4m,y1y2=-4,则x1+x2=m(y1+y2)+2=4m2+2,x1x2=(my1+1)(my2+1)=m2y1y2+m(y1+y2)+1=1,所以|AB|=x1+x2+2=4m2+4≥4,故B正确;对于C,因为=(x1,y1),=(x2,y2),所以·=x1x2+y1y2=-3,故C错误;对于D,根据题意知,x1≠0且x2≠0,所以k1k2=·=-4,故D正确.故选ABD.
课时分层测评71 抛物线
(时间:60分钟 满分:85分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1—8题,每小题5分,共40分)
1.(2023·北京卷)已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,点M在C上.若点M到直线x=-3的距离为5,则|MF|=(  )
A.7 B.6
C.5 D.4
答案:D
解析:如图所示,根据题意得点M到直线x=-2的距离|MN|=4.
由方程y2=8x,知x=-2是抛物线C的准线.由抛物线的定义,得|MF|=|MN|=4.故选D.
2.已知面积为的等边△OAB(O为坐标原点)的三个顶点都在抛物线y2=2px(p>0)上,则p=(  )
A. B.
C. D.2
答案:A
解析:因为等边△OAB的面积为,所以|OA|=2.不妨设点A是第一象限的点,则结合抛物线的对称性可知A(,1),所以1=2p,解得p=.故选A.
3.已知点P是抛物线C:y2=4x上的动点,点P到y轴的距离为d,Q(-3,3),则|PQ|+d的最小值为(  )
A.5 B.+1
C.-1 D.4
答案:D
解析:因为抛物线的准线方程为x=-1,焦点F(1,0).P到直线x=-1的距离等于|PF|,所以P到y轴的距离d=|PF|-1,所以|PQ|+d=|PQ|+|PF|-1.所以当F,P,Q三点共线时,|PQ|+|PF|取得最小值|QF|.因为Q(-3,3),F(1,0),所以|QF|=5,所以|PQ|+d的最小值为5-1=4.故选D.
4.(2025·山东烟台一模)已知A(,m)为抛物线y2=2px(p>0)上一点,若过点A且与该抛物线相切的直线交x轴于点(-2,0),则p的值为(  )
A.1 B.2
C.4 D.8
答案:C
解析:不妨令m>0,由y=,则y'=,所以A点处的切线斜率为k=1,则切线为y=x+2,故m=+2.又m2=2p=p2,即m=p(负值舍),则+2=p p=4.故选C.
5.(多选)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为4,直线l过点F且与抛物线交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,若M(m,2)是线段AB的中点,则下列结论正确的是(  )
A.p=4
B.抛物线方程为y2=16x
C.直线l的方程为y=2x-4
D.|AB|=10
答案:ACD
解析:由焦点F到准线的距离为4,根据抛物线的定义可知p=4,故A正确;则抛物线方程为y2=8x,故B错误;焦点F(2,0),则=8x1,=8x2,若M(m,2)是线段AB的中点,则y1+y2=4,所以-=8x1-8x2,即=2,所以直线l的方程为y=2x-4,故C正确;又由可得x2-6x+4=0,所以x1+x2=6,所以|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+4=10,故D正确.故选ACD.
6.(多选)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,AB是经过抛物线焦点F的弦,M是线段AB的中点,经过点A,B,M作抛物线的准线l的垂线AC,BD,MN,垂足分别是C,D,N,其中MN交抛物线于点Q,连接QF,NF,NB,NA,则下列说法正确的是(  )
A.|MN|=|AB|
B.FN⊥AB
C.Q是线段MN的一个三等分点
D.∠QFM=∠QMF
答案:ABD
解析:如图,由抛物线的定义,得|AC|=|AF|,|BD|=|BF|.又|MN|=,则|MN|=|AB|,故A正确;由|MN|=|AB|,|AM|=|MB|,得|MN|=|AM|,所以∠MAN=∠MNA.而∠MNA=∠CAN,所以∠MAN=∠CAN,所以△ANC≌△ANF,可知∠ACN=∠AFN=90°,所以FN⊥AB,故B正确;在Rt△MNF中,|QN|=|QF|,可知∠QNF=∠QFN,所以∠QFM=∠QMF,故D正确;由∠QFM=∠QMF,可知|QF|=|QM|,所以|QN|=|QM|,即Q是MN的中点,故C不正确.故选ABD.
7.A,B是抛物线x2=2y上的两点,O为坐标原点.若|OA|=|OB|,且△AOB的面积为12,则∠AOB=    .
答案:60°
解析:如图,因为|OA|=|OB|,所以A,B两点关于y轴对称,设A,B,所以S△AOB=2a=12,解得a=2,所以B(2,6),设OB与y轴正方向夹角为θ,所以tan θ=,所以θ=30°,所以∠AOB=2θ=60°.
8.(2025·山东济宁一模改编)设F为抛物线C:y2=6x的焦点,过F的直线交C于A,B两点,若|AF|=3|BF|,则|AB|=     .
答案:8
解析:设直线AB的倾斜角为θ,过A作AA1垂直于准线于A1点,作FQ⊥AA1于点Q,则|AA1|=|AQ|+|QA1|=|AF|cos θ+p=|AF|,所以|AF|=,同理可证|BF|=.因为|AF|=3|BF|,所以,解得cos θ=,所以sin2θ=1-cos2θ=,所以|AB|=|AF|+|BF|==8.
9.(10分)已知动圆过定点(4,0),且在y轴上截得的弦长为8.
(1)求动圆圆心C的轨迹方程;
(2)已知P为轨迹C上的一动点,求点P到直线y=x+4和y轴的距离之和的最小值.
解:(1)设圆心C的坐标为(x,y),则半径r=.
又动圆在y轴上截得的弦长为8,
所以42+x2=(x-4)2+y2,化简得y2=8x,即动圆圆心C的轨迹方程为y2=8x.
(2)如图,设轨迹C的焦点为F(2,0),点P到直线y=x+4的距离为|PP1|,到y轴的距离为|PP2|,点F到直线y=x+4的距离为|FF1|.
由抛物线的定义,可知|PP2|=|PF|-2,
所以|PP1|+|PP2|=|PP1|+|PF|-2.
由图可知|PP1|+|PF|的最小值为点F到直线y=x+4的距离,
所以(|PP1|+|PF|)min=|FF1|==3,
所以|PP1|+|PP2|的最小值为3-2.
即点P到直线y=x+4和y轴的距离之和的最小值为3-2.
(10、11题,每小题5分,共10分)
10.(多选)(2024·新课标Ⅱ卷)抛物线C:y2=4x的准线为l,P为C上动点.过P作☉A:x2+(y-4)2=1的一条切线,Q为切点.过P作l的垂线,垂足为B.则(  )
A.l与☉A相切
B.当P,A,B三点共线时,|PQ|=
C.当|PB|=2时,PA⊥AB
D.满足|PA|=|PB|的点P有且仅有2个
答案:ABD
解析:对于A,易知l:x=-1,故l与☉A相切,故A正确;对于B,A(0,4),☉A的半径r=1,当P,A,B三点共线时,P(4,4),所以|PA|=4,|PQ|=,故B正确;对于C,当|PB|=2时,P(1,2),B(-1,2),或P(1,-2),B(-1,-2),易知PA与AB不垂直,故C错误;对于D,记抛物线C的焦点为F,连接AF,PF(图略),易知F(1,0).由抛物线定义,知|PF|=|PB|.因为|PA|=|PB|,所以|PA|=|PF|,所以点P在线段AF的中垂线上,线段AF的中垂线方程为y=x+,即x=4y-,代入y2=4x可得y2-16y+30=0,解得y=8±,易知满足条件的点P有且仅有2个,故D正确.故选ABD.
【教师备选】 (多选)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线l的斜率为且经过点F,与抛物线C交于A,B两点(点A在第一象限),与抛物线C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
解析:如图所示,分别过点A,B作抛物线C的准线的垂线,垂足分别为点E,M,连接EF.设抛物线C的准线交x轴于点P,则|PF|=p.因为直线l的斜率为,所以其倾斜角为60°.因为AE∥x轴,所以∠EAF=60°,由抛物线的定义可知,|AE|=|AF|,则△AEF为等边三角形,所以∠EFP=∠AEF=60°,所以∠PEF=30°,所以|AF|=|EF|=2|PF|=2p=8,得p=4,故A正确;因为|AE|=|EF|=2|PF|,且PF∥AE,所以F为AD的中点,则,故B正确;因为∠DAE=60°,所以∠ADE=30°,所以|BD|=2|BM|=2|BF|,故C正确;因为|BD|=2|BF|,所以|BF|=|DF|=|AF|=,故D错误.故选ABC.
11.(多题同解)(1)已知直线l与抛物线C:y2=2px(p>0)交于A,B两点,O为坐标原点,且OA⊥OB,过点O作l的垂线,垂足为E(2,1),则p=    .
(2)A,B是抛物线y2=2px(p>0)上的不同两点,点F是抛物线的焦点,且△OAB(O为坐标原点)的重心恰为F,若|AF|=5,则p=    .
答案:(1) (2)4
解析:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2).根据题意知,kOE=,kAB=-=-2,所以直线AB的方程为y-1=-2(x-2),即y=-2x+5,联立
得4x2-(20+2p)x+25=0,所以因为OA⊥OB,所以y1y2+x1x2=0,即5x1x2-10(x1+x2)+25=0,解得p=.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),F(,0).因为△OAB的重心恰为F,则由y1=-y2可知A,B关于x轴对称,即x1=x2,则x1+x2=2x1=,即x1=.又因为|AF|=x1+=5,解得p=4.
12.(15分)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:GF为∠AGB的平分线.
解:(1)由抛物线定义可得|AF|=2+=3,解得p=2,
所以抛物线E的方程为y2=4x.
(2)证明:因为点A(2,m)在抛物线E上,
所以m2=4×2,解得m=±2.
由题图知A(2,2),又F(1,0),
所以直线AF的方程为y=2(x-1).
由得2x2-5x+2=0,
解得x=2或,所以B(,-).
又G(-1,0),所以kGA=,kGB=-,
所以kGA+kGB=0,所以∠AGF=∠BGF,
故GF为∠AGB的平分线.
(每小题5分,共10分)
13.小明同学在一个宽口半径为1,高度为1的抛物面杯子中做小球放入实验,如图所示,要求小球能与杯底接触,则他能放入小球的最大半径是(  )
A. B.
C. D.1
答案:B
解析:作杯子的截面得一抛物线,如图,建立平面直角坐标系,则点(1,1)在抛物线上.设抛物线方程为x2=2py(p>0),则1=2p,p=,所以抛物线方程为x2=y.设球心为A(0,a)(a>0),球半径为r,P(x,y)是抛物线上任一点,|AP|=,则r=|AP|min,小球与杯底接触,则上式在y=0时取得最小值,|AP|=,此时≤0,即0<a≤,r=|AP|min=a,所以rmax=amax=.故选B.
14.(多选)(2025·广东佛山二模)圆C过抛物线Γ:y2=2px(p>0)上的两点A(1,2),B(4,-4),则(  )
A.圆C面积的最小值为π
B.圆C与抛物线Γ的公共点个数为2或4
C.若圆C与抛物线Γ还有另外两个交点P,Q,则P,Q的纵坐标之和为2
D.若圆C与抛物线Γ还有另外两个交点P,Q,则直线PQ的斜率为2
答案:ACD
解析:因为点A(1,2)在抛物线Γ:y2=2px(p>0)上,所以22=2p,解得p=2,所以抛物线的方程为y2=4x.对于A,因为圆C过抛物线上的两点A(1,2),B(4,-4),则以AB为直径时,圆的面积最小,半径r=,此时圆C的面积为π×()2=,故A正确;对于B,过O(0,0),A(1,2),B(4,-4)的圆C的方程为x2+y2-7x+y=0,与y2=4x联立,得y4-12y2+16y=0,所以y=0或y3-12y+16=0 (y-2)2(y+4)=0,解得y=2或y=-4,则圆C与抛物线Γ的公共点为O,A,B,个数为3,故B错误;对于D,直线AB的方程为y=-2x+4,由已知可知直线PQ的斜率存在,设为k,则直线PQ的方程设为y=kx+m.设过A,B,P,Q的曲线方程为(2x+y-4)(kx-y+m)+λ(y2-4x)=0,方程左边xy的系数为k-2.因为A,B,P,Q的曲线方程为圆,所以k-2=0,即k=2,故D正确;对于C,直线PQ的方程为y=2x+m,与y2=4x联立,得y2-2y+2m=0,设P,Q的纵坐标为y1,y2,则y1+y2=2,故C正确.故选ACD.
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