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1、(人教版)精品數(shù)學(xué)教學(xué)資料
課后提升作業(yè) 十七
拋物線方程及性質(zhì)的應(yīng)用
(45分鐘 70分)
一、選擇題(每小題5分,共40分)
1.(2016·大理高二檢測)過點(0,1)且與拋物線y2=4x只有一個公共點的直線有
( )
A.1條 B.2條 C.3條 D.0條
【解析】選C.易知過點(0,1),斜率不存在的直線為x=0,滿足與拋物線y2=4x只有一個公共點.當(dāng)斜率存在時,設(shè)直線方程為y=kx+1,再與y2=4x聯(lián)立整理得k2x2+(2k-4)x+1=0,當(dāng)k=0時,方程是一次方程,有一個解,滿足一個交點;當(dāng)k≠0時,由Δ=0可得k值有一個,即
2、有一個公共點,所以滿足題意的直線有3條.
2.拋物線y2=3x關(guān)于直線y=x對稱的拋物線方程為 ( )
A.y2=13x B.x2=3y
C.x2=13y D.y2=3x
【解題指南】利用點(x,y)關(guān)于y=x的對稱點為(y,x)進行求解.
【解析】選B.因為點(x,y)關(guān)于y=x的對稱點為(y,x),所以y2=3x關(guān)于y=x對稱的拋物線方程為x2=3y.
3.拋物線y=-x2上的點到直線4x+3y-8=0距離的最小值是 ( )
A.43 B.75 C.85 D.3
【解析】選A.設(shè)拋物線y=-x2上一點為(m,-m2),該點到直線4x+3y-8
3、=0的距離為|4m-3m2-8|5,當(dāng)m=23時,取得最小值為43.
【一題多解】選A.設(shè)與4x+3y-8=0平行的直線l方程為:4x+3y+m=0,
由y=-x2,4x+3y+m=0消去y得,3x2-4x-m=0,
由Δ=0得,16+12m=0,解得m=-43.
所以l的方程為4x+3y-43=0.
因此拋物線y=-x2上的點到直線4x+3y-8=0的距離的最小值是d=-8--4342+32=43.
4.(2016·成都高二檢測)拋物線y2=4x的焦點為F,點P為拋物線上的動點,點M為其準(zhǔn)線上的動點,當(dāng)△FPM為等邊三角形時,其面積為 ( )
A.23 B.4
4、 C.6 D.43
【解析】選D.根據(jù)題意知,△FPM為等邊三角形,
|PF|=|PM|=|FM|,所以PM⊥拋物線的準(zhǔn)線.
設(shè)Pm24,m,則M(-1,m),
等邊三角形邊長為1+m24,
又由F(1,0),|PM|=|FM|,得1+m24=(1+1)2+m2,
得m=23,
所以等邊三角形的邊長為4,其面積為43.
5.(2015·全國卷Ⅰ)已知橢圓E的中心為坐標(biāo)原點,離心率為12,E的右焦點與拋物線C:y2=8x的焦點重合,點A,B是C的準(zhǔn)線與E的兩個交點,則AB= ( )
A.3 B.6 C.9 D.12
【解析】選B.設(shè)橢圓E的方
5、程為x2a2+y2b2=1(a>b>0),
右焦點為(c,0),依題意得c=2,ca=12,解得a=4,
由b2=a2-c2=16-4=12,
所以橢圓E的方程為x216+y212=1,
因為拋物線C:y2=8x的準(zhǔn)線為x=-2,
將x=-2代入到x216+y212=1,
解得A(-2,3),B(-2,-3),故AB=6.
6.已知拋物線y2=2px(p>0),過其焦點且斜率為1的直線交拋物線于A,B兩點,若線段AB的中點的縱坐標(biāo)為2,則該拋物線的準(zhǔn)線方程為 ( )
A.x=1 B.x=-1
C.x=2 D.x=-2
【解析】選B.設(shè)A(
6、x1,y1),B(x2,y2),代入拋物線方程得:y12=2px1?、?y22=2px2 ②,①-②得,
(y1+y2)(y1-y2)=2p(x1-x2).
又因為y1+y2=4,所以y1-y2x1-x2=2p4=p2=k=1,所以p=2.
所以所求拋物線的準(zhǔn)線方程為x=-1.
7.(2016·蘭州高二檢測)斜率為1,過拋物線y=14x2的焦點的直線被拋物線所截得的弦長為 ( )
A.8 B.6 C.4 D.10
【解析】選A.設(shè)弦的端點為A(x1,y1),B(x2,y2),
易知直線方程為y=x+1,
直線方程與拋物線方程聯(lián)立,消元得:14x2-x
7、-1=0,
所以x1+x2=4,x1x2=-4,
所以弦長l=2(x1+x2)2-4x1x2=8.
8.(2016·商丘高二檢測)已知拋物線x2=4y上有一條長為6的動弦AB,則AB的中點到x軸的最短距離為 ( )
A.34 B.32 C.1 D.2
【解析】選D.由題意知,拋物線的準(zhǔn)線l:y=-1,
過A作AA1⊥l于A1,過B作BB1⊥l于B1,
設(shè)弦AB的中點為M,過M作MM1⊥l于M1,
則|MM1|=|AA1|+|BB1|2.
|AB|≤|AF|+|BF|(F為拋物線的焦點),
即|AF|+|BF|≥6,|AA1|+|BB1|≥6,
8、
2|MM1|≥6,|MM1|≥3,
故M到x軸的距離d≥2.
【拓展延伸】“兩看兩想”的應(yīng)用
與拋物線有關(guān)的最值問題,一般情況下都與拋物線的定義有關(guān).“看到準(zhǔn)線想焦點,看到焦點想準(zhǔn)線”,這是解決拋物線焦點弦有關(guān)問題的重要途徑.
【補償訓(xùn)練】已知點P是拋物線y2=2x上的一個動點,則點P到點(0,2)的距離與點P到該拋物線準(zhǔn)線的距離之和的最小值為 ( )
A.172 B.3 C.5 D.92
【解析】選A.拋物線y2=2x的焦點為F12,0,準(zhǔn)線是l,由拋物線的定義知點P到焦點F的距離等于它到準(zhǔn)線l的距離,因此要求點P到點(0,2)的距離與點P到拋物線
9、的準(zhǔn)線的距離之和的最小值,可以轉(zhuǎn)化為求點P到點(0,2)的距離與點P到焦點F的距離之和的最小值,不難得出相應(yīng)的最小值就等于焦點F到點(0,2)的距離.因此所求的最小值等于122+(-2)2=172.
二、填空題(每小題5分,共10分)
9.(2016·臨沂高二檢測)直線y=kx+2與拋物線y2=8x有且只有一個公共點,則k=________.
【解析】當(dāng)k=0時,直線與拋物線有唯一交點,當(dāng)k≠0時,聯(lián)立方程消y得:k2x2+4(k-2)x+4=0,
由題意Δ=16(k-2)2-16k2=0,所以k=1.
答案:0或1
10.拋物線y2=x上的點到直線x-2y+3=0的距離
10、最短的點的坐標(biāo)是________.
【解析】設(shè)與直線x-2y+3=0平行的直線方程為x-2y+m=0,與拋物線方程y2=x聯(lián)立成方程組x-2y+m=0,y2=x,消去x得y2-2y+m=0,令Δ=(-2)2-4m=0,解得m=1,代入y2-2y+m=0中得y2-2y+1=0,解得y=1,把y=1代入y2=x中,解得x=1,則所求點的坐標(biāo)是(1,1).
答案:(1,1)
三、解答題(每小題10分,共20分)
11.(2016·寧波高二檢測)已知拋物線C:y2=4x,F是拋物線C的焦點,過點F的直線l與C相交于A,B兩點,O為坐標(biāo)原點.
(1)如果l的斜率為1,求以AB為直徑的
11、圓的方程.
(2)設(shè)|FA|=2|BF|,求直線l的方程.
【解析】設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2).
(1)因為y2=4x,所以F(1,0),
又因為直線l的斜率為1,
所以直線l的方程為y=x-1,
代入y2=4x,得x2-6x+1=0,
由根與系數(shù)的關(guān)系得x1+x2=6,x1·x2=1,易得AB的中點,
即圓心的坐標(biāo)為(3,2),
又|AB|=x1+x2+p=8,
所以圓的半徑r=4,
所以所求的圓的方程為(x-3)2+(y-2)2=16.
(2)因為|FA|=2|BF|,所以FA→=2BF→,
而FA→=(x1-1,y1),BF→=(1-x2,-
12、y2),
所以x1-1=2(1-x2),y1=-2y2,
易知直線l的斜率存在,設(shè)直線l的斜率為k,
則直線l的方程為y=k(x-1),
代入y2=4x,
得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
由根與系數(shù)的關(guān)系得x1+x2=2k2+4k2,x1·x2=1,
因為x1-1=2(1-x2),
所以x1=1,x2=1或x1=2,x2=12,所以k=±22,
所以直線l的方程為y=±22(x-1).
【補償訓(xùn)練】已知頂點在原點,焦點在x軸的負(fù)半軸的拋物線截直線y=x+32所得的弦長|P1P2|=42,求此拋物線的方程.
【解析】設(shè)拋物線方程為y2
13、=-2px(p>0),
把直線方程與拋物線方程聯(lián)立得y=x+32,y2=-2px,消元得x2+(3+2p)x+94=0①,
判別式Δ=(3+2p)2-9=4p2+12p>0,
解得p>0或p<-3(舍去),
設(shè)P1(x1,y1),P2(x2,y2),
則①中由根與系數(shù)的關(guān)系得x1+x2=-(3+2p),
x1·x2=94,
代入弦長公式得1+1·(3+2p)2-9=42,
解得p=1或p=-4(舍去),
把p=1代入拋物線方程y2=-2px(p>0)中,
得y2=-2x.
綜上,所求拋物線方程為y2=-2x.
12.過拋
14、物線y2=2px(p>0)上一定點P(x0,y0)(y0≠0)分別作斜率為-k和k的直線l1, l2,設(shè)l1, l2與拋物線y2=2px交于A,B兩點,證明直線AB的斜率為定值.
【證明】設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
由y2=2px,y-y0=k(x-x0)消去x得
y2-2pky+2py0k-2px0=0,
由根與系數(shù)的關(guān)系得y0+y1=2pk,
所以y1=2pk-y0.①
同理y0+y2=-2pk,所以y2=-2pk-y0.②
由①,②得y1+y2=-2y0,
所以kAB=y2-y1x2-x1=y2-y1y222p-y122p=2py1+y2=-py0,
15、即直線AB的斜率為定值.
【能力挑戰(zhàn)題】
已知拋物線方程為y2=-2px,其準(zhǔn)線方程為x=14,直線l:y=k(x+1)與拋物線交于A,B兩個不同的點,O為坐標(biāo)原點.
(1)求證:OA⊥OB.
(2)當(dāng)△OAB的面積等于5時,求k的值.
【解析】(1)因為拋物線y2=-2px的準(zhǔn)線方程為x=14,所以p2=14,得p=12,
即拋物線的方程為y2=-x,聯(lián)立y=k(x+1),
消去x后,整理得:ky2+y-k=0.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
由根與系數(shù)的關(guān)系得:y1+y2=-1k,y1y2=-1,
因為A,B兩點在拋物線y2=-x上,
所以y12=-x1,y22=-x2,y12·y22=x1·x2,
所以kOA·kOB=y1x1·y2x2=y1y2x1x2=1y1y2=-1,
所以O(shè)A⊥OB.
(2)設(shè)直線l與x軸交于N,由題意可得k≠0,
令y=0,則x=-1,即N(-1,0),
因為S△OAB=S△OAN+S△OBN=12|ON|y1+12|ON|y2
=12×1×|y1-y2|=12(y1+y2)2-4y1y2
=12-1k2+4=5,
所以k=-14或k=14.
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