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2019-2020年高三數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 9.7拋物線教案 理 新人教A版
xx高考會(huì)這樣考 1.考查拋物線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程;2.考查拋物線的幾何性質(zhì)、焦點(diǎn)弦問(wèn)題;3.考查直線與拋物線的位置關(guān)系.
復(fù)習(xí)備考要這樣做 1.熟練掌握拋物線的定義和四種形式的標(biāo)準(zhǔn)方程;2.能根據(jù)拋物線的方程研究拋物線的幾何性質(zhì);3.掌握直線與拋物線位置關(guān)系問(wèn)題的一般解法.
1. 拋物線的概念
平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線l(F?l)的距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做拋物線.點(diǎn)F叫做拋物線的焦點(diǎn),直線l叫做拋物線的準(zhǔn)線.
2. 拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程與幾何性質(zhì)
標(biāo)準(zhǔn)
方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
p的幾何意義:焦點(diǎn)F到準(zhǔn)線l的距離
圖形
頂點(diǎn)
O(0,0)
對(duì)稱軸
y=0
x=0
焦點(diǎn)
F
F
F
F
離心率
e=1
準(zhǔn)線方程
x=-
x=
y=-
y=
范圍
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
開口方向
向右
向左
向上
向下
[難點(diǎn)正本 疑點(diǎn)清源]
1. 拋物線的定義
拋物線的定義實(shí)質(zhì)上給出了一個(gè)重要的內(nèi)容:可將拋物線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離轉(zhuǎn)化為到 準(zhǔn)線的距離,可以使運(yùn)算化繁為簡(jiǎn).
2. 拋物線方程中,字母p的幾何意義是拋物線的焦點(diǎn)F到準(zhǔn)線的距離,等于焦點(diǎn)到拋物線頂點(diǎn)的距離.牢記它對(duì)解題非常有益.
3. 求拋物線方程時(shí),要依據(jù)題設(shè)條件,弄清拋物線的對(duì)稱軸和開口方向,正確地選擇拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
1. 動(dòng)圓過(guò)點(diǎn)(1,0),且與直線x=-1相切,則動(dòng)圓的圓心的軌跡方程為__________.
答案 y2=4x
解析 設(shè)動(dòng)圓的圓心坐標(biāo)為(x,y),則圓心到點(diǎn)(1,0)的距離與到直線x=-1的距離相等,根據(jù)拋物線的定義易知?jiǎng)訄A的圓心的軌跡方程為y2=4x.
2. 若拋物線y2=2px的焦點(diǎn)與橢圓+=1的右焦點(diǎn)重合,則p的值為________.
答案 4
解析 因?yàn)闄E圓+=1的右焦點(diǎn)為(2,0),所以拋物線y2=2px的焦點(diǎn)為(2,0),
則p=4.
3. (xx重慶)過(guò)拋物線y2=2x的焦點(diǎn)F作直線交拋物線于A,B兩點(diǎn),若|AB|=,|AF|<|BF|,則|AF|=________.
答案
解析 由于y2=2x的焦點(diǎn)坐標(biāo)為,設(shè)AB所在直線的方程為y=k,A(x1,y1),B(x2,y2),x1
0),則M到焦點(diǎn)的距離為xM+=2+=3,
∴p=2,∴y2=4x.∴y=42=8,
∴|OM|===2.
5. 設(shè)拋物線y2=8x的準(zhǔn)線與x軸交于點(diǎn)Q,若過(guò)點(diǎn)Q的直線l與拋物線有公共點(diǎn),則直線l的斜率的取值范圍是 ( )
A. B.[-2,2]
C.[-1,1] D.[-4,4]
答案 C
解析 Q(-2,0),設(shè)直線l的方程為y=k(x+2),代入拋物線方程,消去y整理得k2x2+(4k2-8)x+4k2=0,
由Δ=(4k2-8)2-4k24k2=64(1-k2)≥0,
解得-1≤k≤1.
題型一 拋物線的定義及應(yīng)用
例1 已知拋物線y2=2x的焦點(diǎn)是F,點(diǎn)P是拋物線上的動(dòng)點(diǎn),又有點(diǎn)A(3,2),求|PA|+|PF|的最小值,并求出取最小值時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).
思維啟迪:由定義知,拋物線上點(diǎn)P到焦點(diǎn)F的距離等于點(diǎn)P到準(zhǔn)線l的距離d,求|PA|+|PF|的問(wèn)題可轉(zhuǎn)化為求|PA|+d的問(wèn)題.
解 將x=3代入拋物線方程
y2=2x,得y=.
∵>2,∴A在拋物線內(nèi)部,如圖.
設(shè)拋物線上點(diǎn)P到準(zhǔn)線l:x=-的距離為d,由定義知|PA|+|PF|=|PA|+d,當(dāng)PA⊥l時(shí),|PA|+d最小,最小值為,即|PA|+|PF|的最小值為,此時(shí)P點(diǎn)縱坐標(biāo)為2,代入y2=2x,得x=2,∴點(diǎn)P的坐標(biāo)為(2,2).
探究提高 與拋物線有關(guān)的最值問(wèn)題,一般情況下都與拋物線的定義有關(guān).由于拋物線的定義在運(yùn)用上有較大的靈活性,因此此類問(wèn)題也有一定的難度.“看到準(zhǔn)線想焦點(diǎn),看到焦點(diǎn)想準(zhǔn)線”,這是解決拋物線焦點(diǎn)弦有關(guān)問(wèn)題的重要途徑.
(xx遼寧)已知F是拋物線y2=x的焦點(diǎn),A、B是該拋物線上的兩點(diǎn),|AF|+|BF|=3,則線段AB的中點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離為 ( )
A. B.1 C. D.
答案 C
解析 ∵|AF|+|BF|=xA+xB+=3,
∴xA+xB=.
∴線段AB的中點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離為=.
題型二 拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程和幾何性質(zhì)
例2 拋物線的頂點(diǎn)在原點(diǎn),對(duì)稱軸為y軸,它與圓x2+y2=9相交,公共弦MN的長(zhǎng)為2,求該拋物線的方程,并寫出它的焦點(diǎn)坐標(biāo)與準(zhǔn)線方程.
思維啟迪:首先確定方程的形式,根據(jù)條件列方程確定方程中的系數(shù).
解 由題意,拋物線方程為x2=2ay (a≠0).
設(shè)公共弦MN交y軸于A,N在y軸右側(cè),
則|MA|=|AN|,而|AN|=.
∵|ON|=3,∴|OA|==2,∴N(,2).
∵N點(diǎn)在拋物線上,∴5=2a(2),即2a=,
故拋物線的方程為x2=y(tǒng)或x2=-y.
拋物線x2=y(tǒng)的焦點(diǎn)坐標(biāo)為,準(zhǔn)線方程為y=-.
拋物線x2=-y的焦點(diǎn)坐標(biāo)為,準(zhǔn)線方程為y=.
探究提高 (1)由拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程,可以首先確定拋物線的開口方向、焦點(diǎn)的位置及p的值,再進(jìn)一步確定拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程.
(2)求拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程的常用方法是待定系數(shù)法,其關(guān)鍵是判斷焦點(diǎn)位置、開口方向,在方程的類型已經(jīng)確定的前提下,由于標(biāo)準(zhǔn)方程只有一個(gè)參數(shù)p,只需一個(gè)條件就可以確定拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
如圖,已知拋物線y2=2px (p>0)有一個(gè)內(nèi)接直角三角形,直角頂點(diǎn)在原點(diǎn),兩直角邊OA與OB的長(zhǎng)分別為1和8,求拋物線的方程.
解 設(shè)直線OA的方程為y=kx,k≠0,則直線OB的方程為
y=-x,
由得x=0或x=.
∴A點(diǎn)坐標(biāo)為,B點(diǎn)坐標(biāo)為(2pk2,-2pk),
由|OA|=1,|OB|=8,
可得
②①解方程組得k6=64,即k2=4.
則p2==.
又p>0,則p=,故所求拋物線方程為y2=x.
題型三 直線與拋物線的位置關(guān)系
例3 (xx江西)已知過(guò)拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),斜率為2的直線交拋物線于A(x1,y1),B(x2,y2)(x10時(shí)參數(shù)范圍(或指出直線過(guò)曲線內(nèi)一點(diǎn))
第三步:建立關(guān)于所求問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù);
第四步:最值問(wèn)題常結(jié)合函數(shù)單調(diào)性或基本不等式求出;定值問(wèn)題只證明函數(shù)為常數(shù)函數(shù),與變量無(wú)關(guān);
第五步:反思回顧,有無(wú)忽略特殊情況.
溫馨提醒 解決直線與圓錐曲線位置關(guān)系問(wèn)題,要注意以下幾點(diǎn):
(1)理解數(shù)形結(jié)合思想,掌握解決此類問(wèn)題的一般方法;
(2)不要忽略對(duì)Δ>0的限制或驗(yàn)證;
(3)涉及平面向量運(yùn)算時(shí),要注意垂直、中點(diǎn)等幾何性質(zhì)的應(yīng)用;
(4)最值范圍問(wèn)題,要確定目標(biāo)函數(shù);探索性問(wèn)題要先假設(shè)存在,然后推理求解.
方法與技巧
1. 認(rèn)真區(qū)分四種形式的標(biāo)準(zhǔn)方程
(1)區(qū)分y=ax2與y2=2px (p>0),前者不是拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
(2)求標(biāo)準(zhǔn)方程要先確定形式,必要時(shí)要進(jìn)行分類討論,標(biāo)準(zhǔn)方程有時(shí)可設(shè)為y2=mx或x2=my(m≠0).
2. 拋物線的焦點(diǎn)弦:設(shè)過(guò)拋物線y2=2px (p>0)的焦點(diǎn)的直線與拋物線交于A(x1,y1),
B(x2,y2),則:
(1)y1y2=-p2,x1x2=;
(2)若直線AB的傾斜角為θ,則|AB|=;
(3)若F為拋物線焦點(diǎn),則有+=.
失誤與防范
1. 求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程時(shí)一般要用待定系數(shù)法求p值,但首先要判斷拋物線是否為標(biāo)準(zhǔn)方程,以及是哪一種標(biāo)準(zhǔn)方程.
2. 注意應(yīng)用拋物線的定義解決問(wèn)題.
A組 專項(xiàng)基礎(chǔ)訓(xùn)練
(時(shí)間:35分鐘,滿分:57分)
一、選擇題(每小題5分,共20分)
1. 拋物線的頂點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)與雙曲線-=1的一個(gè)焦點(diǎn)重合,則該拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程可能是 ( )
A.x2=4y B.x2=-4y
C.y2=-12x D.x2=-12y
答案 D
解析 由題意得c==3,∴拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0,3)或(0,-3),∴該拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=12y或x2=-12y.
2. 已知直線l過(guò)拋物線C的焦點(diǎn),且與C的對(duì)稱軸垂直,l與C交于A,B兩點(diǎn),|AB|=12,P為C的準(zhǔn)線上一點(diǎn),則△ABP的面積為 ( )
A.18 B.24 C.36 D.48
答案 C
解析 不妨設(shè)拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為y2=2px(p>0),由于l垂直于對(duì)稱軸且過(guò)焦點(diǎn),故直線l的方程為x=.代入y2=2px得y=p,即|AB|=2p,又|AB|=12,故p=6,所以拋物線的準(zhǔn)線方程為x=-3,故S△ABP=612=36.
3. 設(shè)拋物線y2=8x的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,P為拋物線上一點(diǎn),PA⊥l,A為垂足.如果直線AF的斜率為-,那么|PF|等于 ( )
A.4 B.8 C.8 D.16
答案 B
解析 設(shè)P,則A(-2,y),
由kAF=-,即=-,
得y=4,
|PF|=|PA|=+2=8.
4. 從拋物線y2=4x上一點(diǎn)P引拋物線準(zhǔn)線的垂線,垂足為M,且|PM|=5,設(shè)拋物線的焦點(diǎn)為F,則△MPF的面積為 ( )
A.5 B.10 C.20 D.
答案 B
解析 由拋物線方程y2=4x易得拋物線的準(zhǔn)線l的方程為x=-1,又由|PM|=5可得點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為4,代入y2=4x,可求得其縱坐標(biāo)為4,故S△MPF=54=10,選B.
二、填空題(每小題5分,共15分)
5. 若點(diǎn)P到直線y=-1的距離比它到點(diǎn)(0,3)的距離小2,則點(diǎn)P的軌跡方程是_______.
答案 x2=12y
解析 由題意可知點(diǎn)P到直線y=-3的距離等于它到點(diǎn)(0,3)的距離,故點(diǎn)P的軌跡是以點(diǎn)(0,3)為焦點(diǎn),以y=-3為準(zhǔn)線的拋物線,且p=6,所以其標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=12y.
6. 已知拋物線y2=4x上一點(diǎn)M與該拋物線的焦點(diǎn)F的距離|MF|=4,則點(diǎn)M的橫坐標(biāo)x=________.
答案 3
解析 拋物線y2=4x的焦點(diǎn)為F(1,0),準(zhǔn)線為x=-1.根據(jù)拋物線的定義,點(diǎn)M到準(zhǔn)線的距離為4,則M的橫坐標(biāo)為3.
7. 設(shè)P是曲線y2=4x上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),則點(diǎn)P到點(diǎn)B(-1,1)的距離與點(diǎn)P到直線x=-1的距離之和的最小值為______.
答案
解析 ∵拋物線的頂點(diǎn)為O(0,0),
p=2,∴準(zhǔn)線方程為x=-1,焦點(diǎn)F坐標(biāo)為(1,0),∴點(diǎn)P到點(diǎn)B(-1,1)的距離與點(diǎn)P到準(zhǔn)線x=-1的距離之和等于|PB|+|PF|.
如圖,|PB|+|PF|≥|BF|,當(dāng)B、P、F三點(diǎn)共線時(shí)取得最小值,
此時(shí)|BF|==.
三、解答題(共22分)
8. (10分)拋物線的頂點(diǎn)在原點(diǎn),以x軸為對(duì)稱軸,經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)且傾斜角為135的直線,被拋物線所截得的弦長(zhǎng)為8,試求拋物線方程.
解 如圖,依題意設(shè)拋物線方程為y2=2px (p>0),
則直線方程為y=-x+p.
設(shè)直線交拋物線于A(x1,y1)、B(x2,y2),則由拋物線定義得|AB|=|AF|+|FB|=|AC|+|BD|=x1++x2+,
即x1++x2+=8.①
又A(x1,y1)、B(x2,y2)是拋物線和直線的交點(diǎn),
由消去y得x2-3px+=0.
∴x1+x2=3p.
將其代入①得p=2,∴所求拋物線方程為y2=4x.
當(dāng)拋物線方程設(shè)為y2=-2px時(shí),同理可求得拋物線方程為y2=-4x.
綜上,拋物線的方程為y2=4x.
9. (12分)已知定點(diǎn)A(1,0)和直線x=-1上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn)E,F(xiàn),且⊥,動(dòng)點(diǎn)P滿足∥,∥(其中O為坐標(biāo)原點(diǎn)).
(1)求動(dòng)點(diǎn)P的軌跡C的方程;
(2)過(guò)點(diǎn)B(0,2)的直線l與(1)中的軌跡C相交于兩個(gè)不同的點(diǎn)M,N,若<0,求直線l的斜率的取值范圍.
解 (1)設(shè)P(x,y),E(-1,yE),F(xiàn)(-1,yF).
∵=(-2,yE)(-2,yF)=y(tǒng)EyF+4=0,
∴yEyF=-4,①
又=(x+1,y-yE),=(1,-yF),且∥,∥,∴y-yE=0且x(-yF)-y=0,
∴yE=y(tǒng),yF=-,代入①得y2=4x(x≠0),
∴動(dòng)點(diǎn)P的軌跡C的方程為y2=4x(x≠0).
(2)設(shè)l:y-2=kx(易知k存在),聯(lián)立y2=4x消去x,
得ky2-4y+8=0,令M(x1,y1),N(x2,y2),
則y1+y2=,y1y2=,
=(x1-1,y1)(x2-1,y2)
=x1x2-(x1+x2)+1+y1y2
=-+1+y1y2
=2-+y1y2+1
=+1<0,∴-120)的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,點(diǎn)A(0,2),連接FA交拋物線于點(diǎn)B,過(guò)B作l的垂線,垂足為M,若AM⊥MF,則p的值為________.
答案
解析 由拋物線定義可知|BM|=|BF|,又由平面幾何知識(shí)得|BM|=|BA|,所以點(diǎn)B為AF的中點(diǎn),又B在拋物線上,所以12=2p,即p2=2,又p>0,故p=.
6. 設(shè)O是坐標(biāo)原點(diǎn),F(xiàn)是拋物線y2=2px (p>0)的焦點(diǎn),A是拋物線上的一點(diǎn),與x軸正向的夾角為60,則||=________.
答案 p
解析 過(guò)A作AD垂直于x軸于點(diǎn)D,令|FD|=m,
則|FA|=2m,p+m=2m,m=p.
∴||= =p.
三、解答題
7. (13分)已知A(8,0),B、C兩點(diǎn)分別在y軸上和x軸上運(yùn)動(dòng),并且滿足=0,=,
(1)求動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程;
(2)是否存在過(guò)點(diǎn)A的直線l與動(dòng)點(diǎn)P的軌跡交于M、N兩點(diǎn),且滿足=97,其中Q(-1,0),若存在,求出直線l的方程;若不存在,說(shuō)明理由.
解 (1)設(shè)B(0,b),C(c,0),P(x,y);
則=(-8,b),=(x,y-b),
=(c,-b),=(x-c,y).
∴=-8x+b(y-b)=0.①
由=,得
∴b=-y代入①得y2=-4x.
∴動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程為y2=-4x.
(2)當(dāng)直線l的斜率不存在時(shí),x=8與拋物線沒有交點(diǎn),不合題意.
當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),設(shè)直線l的斜率為k,則l:y=k(x-8).
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
則=(x1+1,y1),=(x2+1,y2),
由=97,
得(x1+1)(x2+1)+y1y2=97.
即x1x2+x1+x2+1+k2(x1-8)(x2-8)=97,
∴(1+k2)x1x2+(1-8k2)(x1+x2)+1+64k2=97.②
將y=k(x-8)代入y2=-4x
得k2x2+(4-16k2)x+64k2=0.
∵直線l與y2=-4x交于不同的兩點(diǎn),
∴Δ=(4-16k2)2-4k264k2>0,
即-
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2019-2020年高三數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí)
9.7拋物線教案
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