选择性必修第一册 第3章 习题课　抛物线焦点弦的应用试卷

这是一份选择性必修第一册 第3章 习题课　抛物线焦点弦的应用试卷，共9页。
习题课　抛物线焦点弦的应用学习目标　1.抛物线焦点弦的推导.2.利用抛物线的焦点弦求解弦长问题．导语在上节中，我们已经掌握了抛物线焦点弦的一些性质：设AB是过抛物线y2＝2px(p>0)焦点F的弦，若A(x1，y1)，B(x2，y2)，则(1)x1·x2＝eq \f(p2,4)，y1·y2＝－p2；(2)AB＝x1＋x2＋p＝eq \f(2p,sin2α) (α是直线AB的倾斜角，α≠0°)；(3)eq \f(1,AF)＋eq \f(1,BF)＝eq \f(2,p)为定值(F是抛物线的焦点)．一、x1·x2＝eq \f(p2,4)，y1·y2＝－p2的应用例1　已知抛物线C的顶点是原点O，焦点F在x轴的正半轴上，经过点F的直线与抛物线C交于A，B两点，若eq \o(OA,\s\up6(→))·eq \o(OB,\s\up6(→))＝－12，则抛物线C的方程为(　　)A．x2＝8y B．x2＝4yC．y2＝8x D．y2＝4x答案　C解析　设抛物线方程为y2＝2px(p>0)，直线AB为x＝my＋eq \f(p,2)，设A(x1，y1)，B(x2，y2)，则x1x2＝eq \f(p2,4)，y1y2＝－p2，得eq \o(OA,\s\up6(→))·eq \o(OB,\s\up6(→))＝x1x2＋y1y2＝eq \f(p2,4)－p2＝－eq \f(3,4)p2＝－12，得p＝4(舍负)，即抛物线C的方程为y2＝8x.反思感悟　通过抛物线的特殊性质，脱离于传统的联立方程组求解，较为迅速的得到结果．跟踪训练1　过抛物线y2＝2px(p>0)的焦点作一条直线交抛物线于点A(x1，y1)，B(x2，y2)，则eq \f(y1y2,x1x2)＝____.答案　－4解析　方法一　抛物线y2＝2px(p>0)的焦点坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,2)，0))，设直线AB的方程为x＝my＋eq \f(p,2)，将直线AB的方程与抛物线的方程联立，得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x＝my＋\f(p,2)，,y2＝2px，))消去x得y2－2mpy－p2＝0，由根与系数的关系得y1y2＝－p2.由于点A，B均在抛物线上，则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y\o\al(2,1)＝2px1，,y\o\al(2,2)＝2px2，))得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x1＝\f(y\o\al(2,1),2p)，,x2＝\f(y\o\al(2,2),2p)，))因此，eq \f(y1y2,x1x2)＝eq \f(y1y2,\f(y\o\al(2,1),2p)·\f(y\o\al(2,2),2p))＝eq \f(4p2,y1y2)＝－eq \f(4p2,p2)＝－4.方法二　由焦点弦的性质可得x1·x2＝eq \f(p2,4)，y1·y2＝－p2，故eq \f(y1y2,x1x2)＝－4.二、AB＝x1＋x2＋p＝eq \f(2p,sin2α)的应用例2　抛物线的顶点在原点，以x轴为对称轴，经过焦点且倾斜角为135°的直线被抛物线所截得的弦长为8，试求抛物线的方程．解　依题意可设抛物线的方程为y2＝2px(p>0)，则直线方程为y＝－x＋eq \f(p,2).设直线交抛物线于A(x1，y1)，B(x2，y2)两点，则AB＝eq \f(2p,sin2135°)，∴eq \f(2p,\f(1,2))＝8，∴p＝2，故所求的抛物线方程为y2＝4x.当抛物线方程设为y2＝－2px(p>0)时，同理可求得抛物线方程为y2＝－4x.综上，抛物线方程为y2＝±4x.反思感悟　利用AB＝x1＋x2＋p＝eq \f(2p,sin2α) (α是直线AB的倾斜角，α≠0°)求解焦点弦的长度问题．跟踪训练2　经过抛物线C：y2＝2px(p＞0)的焦点F，倾斜角为30°的直线l与C交于A，B两点，若线段AB的中点M的横坐标为7，那么p＝________.答案　2解析　 设A(x1，y1)，B(x2，y2)，∵AB的中点M的横坐标为7，∴x1＋x2＝14，∴14＋p＝eq \f(2p,sin230°)，∴p＝2 .三、 eq \f(1,AF)＋eq \f(1,BF)＝eq \f(2,p)为定值的应用例3　过抛物线y2＝4x的焦点F的直线l与抛物线交于A，B两点，若AF＝2BF，则AB等于(　　)A．4 B.eq \f(9,2) C．5 D．6答案　B解析　因为AF＝2BF，eq \f(1,AF)＋eq \f(1,BF)＝eq \f(1,2BF)＋eq \f(1,BF)＝eq \f(3,2BF)＝eq \f(2,p)＝1，解得BF＝eq \f(3,2)，AF＝3，故AB＝AF＋BF＝eq \f(9,2).反思感悟　将求弦长问题通过焦半径与p之间的关系，转化为焦半径问题．跟踪训练3　如图，过抛物线y2＝2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于点A，B，交其准线l于点C，若F是AC的中点，且AF＝4，则线段AB的长为(　　)A．5 B．6 C.eq \f(16,3) D. eq \f(20,3)答案　C解析　如图，过点A作AD⊥l于点D，AD＝AF＝eq \f(1,2)AC＝4，OF＝eq \f(p,2)＝4×eq \f(1,4)＝1，所以p＝2，因为eq \f(1,AF)＋eq \f(1,BF)＝eq \f(2,p)，AF＝4，所以BF＝eq \f(4,3)，所以AB＝AF＋BF＝4＋eq \f(4,3)＝eq \f(16,3).1．知识清单：抛物线焦点弦性质的应用．2．方法归纳：转化法．3．常见误区：对焦点弦的性质记忆混淆，导致出错．1．过抛物线C：y＝eq \f(1,8)x2的焦点F的直线交抛物线C于A，B两点，线段AB的中点为Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a，\f(5,2)))，则AB等于(　　)A.eq \f(81,16) B.eq \f(41,8) C．13 D．9答案　D解析　由题意可得抛物线的标准形式为x2＝8y，所以准线方程为y＝－2，由题意可得A，B的纵坐标之和为eq \f(5,2)×2＝5，所以弦长AB＝5＋4＝9.2．过抛物线C：y2＝8x的焦点F的直线交抛物线C于A，B两点，若AF＝6，则BF等于(　　)A．9或6 B．6或3C．9 D．3答案　D解析　方法一　设点A为第一象限内的点，设点A(x1，y1)，B(x2，y2)，则x1>0，y1>0，则由题意可得F(2,0)，AF＝x1＋2＝6，则x1＝4，由yeq \o\al(2,1)＝8x1，得y1＝4eq \r(2)，所以kAB＝eq \f(4\r(2),4－2)＝2eq \r(2)，直线AB的方程为y＝2eq \r(2)(x－2)，将直线AB的方程代入y2＝8x化简得x2－5x＋4＝0，所以x2＝1，所以BF＝x2＋2＝3.方法二　由抛物线焦点弦的性质可得，eq \f(1,AF)＋eq \f(1,BF)＝eq \f(2,p)，所以eq \f(1,BF)＝eq \f(1,2)－eq \f(1,6)＝eq \f(1,3)，可得BF＝3.3．已知AB是抛物线2x2＝y的焦点弦，若AB＝4，则AB的中点的纵坐标为________．答案　eq \f(15,8)解析　设AB的中点为P(x0，y0)，分别过A，P，B三点作准线的垂线，垂足分别为A′，Q，B′.由题意得AA′＋BB′＝AB＝4，PQ＝eq \f(AA′＋BB′,2)＝2.又PQ＝y0＋eq \f(1,8)，所以y0＋eq \f(1,8)＝2，解得y0＝eq \f(15,8).4．过抛物线y2＝4x的焦点作直线交抛物线于P(x1，y1)，Q(x2，y2)两点，若x1＋x2＝6，则PQ中点M到抛物线准线的距离为________．答案　4解析　由抛物线的方程y2＝4x，可得p＝2，故它的焦点F(1,0)，准线方程为x＝－1.由中点坐标公式可得PQ的中点Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x1＋x2,2)，\f(y1＋y2,2)))，由于x1＋x2＝6，则M到准线的距离为eq \f(x1＋x2,2)＋1＝4.课时对点练一、选择题1．已知抛物线y2＝4x的焦点为F，过点F作斜率为1的直线l交抛物线C于P，Q两点，则eq \f(1,PF)＋eq \f(1,QF)的值为(　　)A.eq \f(1,2) B.eq \f(7,8) C．1 D．2答案　C解析　由抛物线焦点弦的性质可得，eq \f(1,PF)＋eq \f(1,QF)＝eq \f(2,p)＝1.2．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＝－2答案　B解析　易知抛物线的焦点为Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,2)，0))，所以过焦点且斜率为1的直线的方程为y＝x－eq \f(p,2)，即x＝y＋eq \f(p,2)，代入y2＝2px得y2＝2peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y＋\f(p,2)))＝2py＋p2，即y2－2py－p2＝0，由根与系数的关系得eq \f(y1＋y2,2)＝p＝2(y1，y2分别为点A，B的纵坐标)，所以抛物线的方程为y2＝4x，准线方程为x＝－1.3．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.eq \f(3\r(3),4) B.eq \f(9\r(3),8) C.eq \f(63,32) D.eq \f(9,4)答案　D解析　易知抛物线中p＝eq \f(3,2)，焦点Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，0))，直线AB的斜率k＝eq \f(\r(3),3)，故直线AB的方程为y＝eq \f(\r(3),3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－\f(3,4)))，由抛物线的性质可得弦长AB＝eq \f(2p,sin230°)＝12，又O到直线AB的距离d＝eq \f(p,2)·sin 30°＝eq \f(3,8)，∴S△OAB＝eq \f(1,2)AB·d＝eq \f(9,4).4．(多选)已知抛物线y2＝2px(p>0)上三点A(x1，y1)，B(1,2)，C(x2，y2)，F为抛物线的焦点，则下列说法正确的是(　　)A．抛物线的准线方程为x＝－1B．若eq \o(FA,\s\up6(→))＋eq \o(FB,\s\up6(→))＋eq \o(FC,\s\up6(→))＝0，则2|eq \o(FB,\s\up6(→))|＝|eq \o(FA,\s\up6(→))|＋|eq \o(FC,\s\up6(→))|C．若A，F，C三点共线，则y1y2＝－1D．若AC＝6，则AC的中点到y轴距离的最小值为2答案　ABD解析　 把点B(1,2)代入抛物线y2＝2px，得p＝2，所以抛物线的准线方程为x＝－1，故A正确；因为A(x1，y1)，B(1,2)，C(x2，y2)，F(1,0) ，所以eq \o(FA,\s\up6(→))＝(x1－1，y1)，eq \o(FB,\s\up6(→))＝(0,2)，eq \o(FC,\s\up6(→))＝(x2－1，y2)，又由eq \o(FA,\s\up6(→))＋eq \o(FB,\s\up6(→))＋eq \o(FC,\s\up6(→))＝0，得x1＋x2＝2，所以|eq \o(FA,\s\up6(→))|＋|eq \o(FC,\s\up6(→))|＝x1＋1＋x2＋1＝4＝2|eq \o(FB,\s\up6(→))| ，故B正确； 因为A，F，C三点共线，所以直线AC是焦点弦，所以y1y2＝－p2＝－4，故C不正确；设AC的中点为M(x0，y0)，因为AF＋CF≥AC，AF＋CF＝x1＋1＋x2＋1＝2x0＋2，所以2x0＋2≥6，得x0≥2，即AC的中点到y轴距离的最小值为2，故D正确．二、填空题5．已知直线l：y＝x－1经过抛物线C：y2＝2px(p>0)的焦点，且与抛物线C交于A，B两点，则AB＝__________.答案　8解析　设直线AB的倾斜角为α，则sin α＝eq \f(\r(2),2)，由题意知，直线l：y＝x－1过点(1,0)，所以eq \f(p,2)＝1，解得p＝2，则AB＝eq \f(2p,sin2α)＝eq \f(4,\f(1,2))＝8.6．已知直线y＝kx＋1与抛物线x2＝4y相交于A，B两点，F为抛物线的焦点，O为坐标原点，若AF＝3，则△AOF与△BOF的面积之比为________．答案　2解析　设A(x1，y1)，B(x2，y2)(x1>x2)，由x2＝4y，得抛物线的准线方程为y＝－1，又AF＝3，∴y1＋1＝3⇒y1＝2，∴x1＝2eq \r(2)，则点A(2eq \r(2)，2)．又点A在直线y＝kx＋1上，∴2＝2eq \r(2)k＋1，则k＝eq \f(1,2\r(2))＝eq \f(\r(2),4)，∴直线方程为y＝eq \f(\r(2),4)x＋1.联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y＝\f(\r(2),4)x＋1，,x2＝4y))⇒x2－eq \r(2)x－4＝0，∴x1x2＝－4⇒x2＝－eq \r(2)，则eq \f(S△AOF,S△BOF)＝eq \f(\f(1,2)OF·|x1|,\f(1,2)OF·|x2|)＝2.三、解答题7.已知直线l经过抛物线y2＝6x的焦点F，且与抛物线相交于A，B两点．(1)若直线l的倾斜角为60°，求AB的值；(2)若AB＝9，求线段AB的中点M到准线的距离．解　(1)方法一　因为直线l的倾斜角为60°，所以其斜率k＝tan 60°＝eq \r(3).又Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)，0)).所以直线l的方程为y＝eq \r(3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－\f(3,2))).联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y2＝6x，,y＝\r(3)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－\f(3,2)))，))消去y，得x2－5x＋eq \f(9,4)＝0.若设A(x1，y1)，B(x2，y2)．则x1＋x2＝5，而AB＝AF＋BF＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1＋\f(p,2)))＋eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2＋\f(p,2)))＝x1＋x2＋p.所以AB＝5＋3＝8.方法二　因为抛物线y2＝6x，所以p＝3，又直线l的倾斜角α＝60°，所以AB＝eq \f(2p,sin2α)＝eq \f(6,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2)))2)＝8.(2)设A(x1，y1)，B(x2，y2)，由抛物线定义知，AB＝AF＋BF＝x1＋eq \f(p,2)＋x2＋eq \f(p,2)＝x1＋x2＋p＝x1＋x2＋3＝9，所以x1＋x2＝6，于是线段AB的中点M的横坐标是3，又准线方程是x＝－eq \f(3,2)，所以M到准线的距离等于3＋eq \f(3,2)＝eq \f(9,2).8．已知点P(1，m)是抛物线C：y2＝2px(p>0)上的点，F为抛物线的焦点，且PF＝2，过焦点F的直线l与抛物线C相交于不同的两点A，B.(1)求抛物线C的方程；(2)若AB＝8，求直线l的斜率．解　(1)由题意PF＝1＋eq \f(p,2)＝2，p＝2，∴抛物线方程为y2＝4x.(2)方法一　由(1)知焦点为F(1,0)，若直线l斜率不存在，则AB＝4，不合题意，因此设直线l的方程为y＝k(x－1)(k≠0)，由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y＝kx－1，,y2＝4x，))得k2x2－(2k2＋4)x＋k2＝0，设A(x1，y1)，B(x2，y2)，则x1＋x2＝eq \f(2k2＋4,k2)，AB＝x1＋x2＋2＝eq \f(2k2＋4,k2)＋2＝8，解得k＝1或k＝－1.方法二　若直线l的斜率不存在，则AB＝4，不合题意，设直线l的倾斜角为α，根据焦点弦的性质，AB＝eq \f(2p,sin2α)，代入可得sin2α＝eq \f(2p,AB)＝eq \f(1,2)，即α＝45°或135°，则k＝tan α＝±1.9．已知抛物线C的顶点为原点，焦点F与圆x2＋y2－2x＝0的圆心重合．(1)求抛物线C的标准方程；(2)设定点A(3,2)，当P点在C上何处时，PA＋PF的值最小，并求最小值及点P的坐标；(3)若弦MN过焦点F，求证：eq \f(1,FM)＋eq \f(1,FN)为定值．解　(1)由已知易得F(1,0)， 则所求抛物线C的标准方程为y2＝4x. (2)设点P在抛物线C的准线上的射影为点B，根据抛物线定义知PF＝PB，要使PA＋PF的值最小，必P，A，B三点共线. 可得P(x1,2)，22＝4x1⇒x1＝1，即P(1,2). 此时PA＋PF＝2＋2＝4. (3)因为MN 为焦点弦，所以eq \f(1,FM)＋eq \f(1,FN)＝eq \f(2,p).又p＝2，所以eq \f(1,FM)＋eq \f(1,FN)＝1.