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高考数学二轮复习专题19 解析几何中的抛物线问题(2份打包,教师版+原卷版)
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专题19 解析几何中的抛物线问题
【高考真题】
1.(2022·全国乙理) 设F为抛物线的焦点,点A在C上,点,若,则( )
A.2 B. C.3 D.
1.答案 B 解析 由题意得,,则,即点A到准线的距离为2,所以点A的
横坐标为,不妨设点A在x轴上方,代入得,,所以.故选B.
2.(2022·新高考Ⅰ) 已知O为坐标原点,点在抛物线上,过点的直线交C
于P,Q两点,则( )
A.C的准线为 B.直线AB与C相切
C. D.
2.答案 BCD 解析 将点的代入抛物线方程得,所以抛物线方程为,故准线方程为
,A错误;,所以直线的方程为,联立,可得,解得,故B正确;设过B的直线为l,若直线l与y轴重合,则直线l与抛物线C只有一个交点,所以,直线l的斜率存在,设其方程为,,联立,得,所以,所以或,,又,,所以,故C正确;
因,,所以,而,故D正确.故选BCD.
3.(2022·新高考Ⅱ) 已知O为坐标原点,过抛物线焦点F的直线与C交于A,B两点,
其中A在第一象限,点,若,则( )
A.直线的斜率为 B.
C. D.
3.答案 ACD 解析
对于A,易得,由可得点A在FM的垂直平分线上,则A点横坐标为,代入抛物线可得,则,则直线AB的斜率为,A正确;对于B,由斜率为可得直线AB的方程为,联立抛物线方程得,设,则,则,代入抛物线得,解得,则,则,B错误;对于C,由抛物线定义知:,C正确;对于D,,则为钝角,又,则为钝角,又,则,D正确.故选ACD.
【知识总结】
1.抛物线的概念
(1)定义:平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的距离相等的点的轨迹.
(2)焦点:点F叫做抛物线的焦点.
(3)准线:直线l叫做抛物线的准线.
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)
图形
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
焦点
准线方程
x=-
x=
y=-
y=
对称轴
x轴
y轴
顶点
(0,0)
离心率
e=1
【题型突破】
题型一 抛物线的标准方程
1.已知抛物线y2=2px(p>0)上的点M到其焦点F的距离比点M到y轴的距离大,则抛物线的标准方程
为( )
A.y2=x B.y2=2x C.y2=4x D.y2=8x
1.答案 B 解析 由抛物线y2=2px(p>0)上的点M到其焦点F的距离比点M到y轴的距离大,根据
抛物线的定义可得=,∴p=1,所以抛物线的标准方程为y2=2x.故选B.
2.如图,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线l交抛物线于点A,B,交其准线于点C,若|BC|=2|BF|,
且|AF|=3,则此抛物线方程为( )
A.y2=9x B.y2=6x C.y2=3x D.y2=x
2.答案 C 解析 法一:如图,分别过点A,B作准线的垂线,分别交准线于点E,D,设=a,则
由已知得=2a,由抛物线定义,得=a,故∠BCD=30°,在Rt△ACE中, ∵=|AF|=3,=3+3a,∴2=,即3+3a=6,从而得a=1,=3a=3.∴p===,因此抛物线方程为y2=3x,故选C.
法二:由法一可知∠CBD=60°,则由|AF|==3,可知p=3=,∴2p=3,∴抛物线的标准方程为y2=3x.
3.已知圆C1:x2+(y-2)2=4,抛物线C2:y2=2px(p>0),C1与C2相交于A,B两点,|AB|=,则抛
物线C2的方程为____________.
3.答案 y2=x 解析 由题意,知圆C1与抛物线C2的一个交点为原点,不妨记为B,设A(m,n).因
为|AB|=,所以解得即A.将点A的坐标代入抛物线方程得=2p×,所以p=,所以抛物线C2的方程为y2=x.
4.已知F1,F2分别是双曲线3x2-y2=3a2(a>0)的左、右焦点,P是抛物线y2=8ax与双曲线的一个交点,
若|PF1|+|PF2|=12,则抛物线的方程为( )
A.y2=9x B.y2=8x C.y2=3x D.y2=x
4.答案 y2=8x 解析 将双曲线方程化为标准方程得-=1,联立⇒x=3a,即点P
的横坐标为3a.而由⇒|PF2|=6-a,又易知F2为抛物线的焦点,∴|PF2|=3a+2a=6-a,得a=1,∴抛物线的方程为y2=8x.
5.抛物线C1:y=x2(p>0)的焦点与双曲线C2:-y2=1的右焦点的连线交C1于第一象限的点M.若
C1在点M处的切线平行于C2的一条渐近线,则p等于( )
A. B. C. D.
5.答案 D 经过第一象限的双曲线C2的渐近线方程为y=x.抛物线C1的焦点为F,双曲线C2
的右焦点为F2(2,0).因为y=x2,所以y′=x.所以抛物线C1在点M处的切线斜率为,即x0=,所以x0=p.因为F,F2(2,0),M三点共线,所以=,解得p=,故选D.
6.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·=-12,则抛物线C的方程为( )
A.x2=8y B.x2=4y C.y2=8x D.y2=4x
6.答案 C 解析 由题意,设抛物线方程为y2=2px(p>0),直线方程为x=my+,联立消
去x得y2-2pmy-p2=0,显然方程有两个不等实根.设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=2pm,y1y2=-p2,得·=x1x2+y1y2=+y1y2=m2y1y2+(y1+y2)++y1y2=-p2=-12,得p=4(舍负),即抛物线C的方程为y2=8x.
7.直线l过抛物线y2=-2px(p>0)的焦点,且与该抛物线交于A,B两点,若线段AB的长是8,AB的
中点到y轴的距离是2,则此抛物线的方程是( )
A.y2=-12x B.y2=-8x C.y2=-6x D.y2=-4x
7.答案 B 解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),根据抛物线的定义可知|AB|=-(x1+x2)+p=8.又AB的中
点到y轴的距离为2,所以-=2,所以x1+x2=-4,所以p=4,所以所求抛物线的方程为y2=-8x.故选B.
8.已知双曲线C1:-=1(a>0,b>0)的离心率为2.若抛物线C2:x2=2py(p>0)的焦点到双曲线C1的
渐近线的距离为2,则抛物线C2的方程为________.
8.答案 x2=16y 解析 因为双曲线C1:-=1(a>0,b>0)的离心率为2,所以2==,所
以=,所以渐近线方程为x±y=0,因为抛物线C2:x2=2py(p>0)的焦点为F,所以F到双曲线C1的渐近线的距离为=2,所以p=8,所以抛物线C2的方程为x2=16y.
9.设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点M在抛物线C上,|MF|=5,若以MF为直径的圆过点(0,
2),则抛物线C的方程为( )
A.y2=4x或y2=8x B.y2=2x或y2=8x C.y2=4x或y2=16x D.y2=2x或y2=16x
9.答案 C 解析 因为抛物线C的方程为y2=2px(p>0),所以焦点F.设M(x,y),由抛物线的
性质可得|MF|=x+=5,所以x=5-.因为圆心是MF的中点,所以根据中点坐标公式可得圆心横坐标为,又由已知可得圆的半径也为,故可知该圆与y轴相切于点(0,2),故圆心纵坐标为2,则点M的纵坐标为4,所以M.将点M的坐标代入抛物线方程,得p2-10p+16=0,所以p=2或p=8,所以抛物线C的方程为y2=4x或y2=16x,故选C.
10.抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点O是坐标原点,过点O,F的圆与抛物线C的准线相切,且
该圆的面积为36π,则抛物线的方程为________.
10.答案 y2=16x 解析 设满足题意的圆的圆心为M,根据题意可知圆心M在抛物线上,又因为圆的
面积为36π,所以圆的半径为6,则|MF|=xM+=6,即xM=6-,又由题意可知xM=,所以=6-,解得p=8.所以抛物线方程为y2=16x.
题型二 抛物线中的求值
11.设抛物线C:y2=3x的焦点为F,点A为C上一点,若|FA|=3,则直线FA的倾斜角为( )
A. B. C.或 D.或
11.答案 C 解析 如图,作AH⊥l于H,则|AH|=|FA|=3,作FE⊥AH于E,则|AE|=3-=,在Rt△AEF
中,cos∠EAF==,∴∠EAF=,即直线FA的倾斜角为,同理点A在x轴下方时,直线FA的倾斜角为.
12.(2018·全国Ⅲ)已知点M(-1,1)和抛物线C:y2=4x,过C的焦点且斜率为k的直线与C交于A,B
两点.若∠AMB=90°,则k=________.
12.答案 2 解析 法一:由题意知,抛物线的焦点为(1,0),则过C的焦点且斜率为k的直线方程为y
=k(x-1)(k≠0),由消去y得k2(x-1)2=4x,即k2x2-(2k2+4)x+k2=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=1.由消去x得y2=4,即y2-y-4=0,则y1+y2=,y1y2=-4.由∠AMB=90°,得·=(x1+1,y1-1)·(x2+1,y2-1)=x1x2+x1+x2+1+y1y2-(y1+y2)+1=0,将x1+x2=,x1x2=1与y1+y2=,y1y2=-4代入,得k=2.
法二:设抛物线的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2),则所以y-y=4(x1-x2),则k==.取AB的中点M′(x0,y0),分别过点A,B作准线x=-1的垂线,垂足分别为A′,B′,又∠AMB=90°,点M在准线x=-1上,所以|MM′|=|AB|=(|AF|+|BF|)=(|AA′|+|BB′|).又M′为AB的中点,所以MM′平行于x轴,且y0=1,所以y1+y2=2,所以k=2.
13.过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F作直线交抛物线于A,B两点,若|AF|=2|BF|=6,则p=________.
13.答案 4 解析 [一般解法] 设AB的方程为x=my+,A(x1,y1),B(x2,y2),且x1>x2,将直线AB
的方程代入抛物线方程得y2-2pmy-p2=0,所以y1y2=-p2,4x1x2=p2.设抛物线的准线为l,过A作AC⊥l,垂足为C,过B作BD⊥l,垂足为D,因为|AF|=2|BF|=6,根据抛物线的定义知,|AF|=|AC|=x1+=6,|BF|=|BD|=x2+=3,所以x1-x2=3,x1+x2=9-p,所以(x1+x2)2-(x1-x2)2=4x1x2=p2,即18p-72=0,解得p=4.
[应用结论]法一:设直线AB的倾斜角为α,分别过A,B作准线l的垂线AA′,BB′,垂足分别为A′,B′(图略),则|AA′|=6,|BB′|=3,过点B作AA′的垂线BC,垂足为C,则|AC|=3,|BC|=6,易知∠BAC=α,所以sin α==,所以|AB|==9,解得p=4.
法二:设直线AB的倾斜角为α,则|AF|=,|BF|=,则有=2×,解得cos α=,又|AF|==6,所以p=4.
法三:∵|AF|=6,|BF|=3,=+=,∴p=4.
14.(2017·全国Ⅱ)已知F是抛物线C:y2=8x的焦点,M是C上一点,FM的延长线交y轴于点N.若M
为FN的中点,则|FN|=________.
14.答案 6 解析 如图,不妨设点M位于第一象限内,抛物线C的准线交x轴于点A,过点M作准线
的垂线,垂足为点B,交y轴于点P,∴PM∥OF.
由题意知,F(2,0),|FO|=|AO|=2.∵点M为FN的中点,PM∥OF,∴|MP|=|FO|=1.又|BP|=|AO|=2,∴|MB|=|MP|+|BP|=3.由抛物线的定义知|MF|=|MB|=3,故|FN|=2|MF|=6.
15.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. D.
15.答案 C 解析 [一般解法] 如图,设l与x轴交于点M,过点A作AD⊥l交l于点D,由抛物线的
定义知,|AD|=|AF|=4,由F是AC的中点,知|AD|=2|MF|=2p,所以2p=4,解得p=2,所以抛物线的方程为y2=4x.设A(x1,y1),B(x2,y2),则|AF|=x1+=x1+1=4,所以x1=3,可得y1=2,所以A(3,2),又F(1,0),所以直线AF的斜率k==,所以直线AF的方程为y=(x-1),代入抛物线方程y2=4x得3x2-10x+3=0,所以x1+x2=,|AB|=x1+x2+p=.故选C.
[应用结论]法一 设A(x1,y1),B(x2,y2),则|AF|=x1+=x1+1=4,所以x1=3,又x1x2==1,所以x2=,所以|AB|=x1+x2+p=3++2=.
法二 因为+=,|AF|=4,所以|BF|=,所以|AB|=|AF|+|BF|=4+=.
16.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|=2|BF|,则|AB|等于( )
A.4 B. C.5 D.6
16.答案 B 解析 [一般解法]易知直线l的斜率存在,设为k,则其方程为y=k(x-1).由
得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,得xA·xB=1,①.因为|AF|=2|BF|,由抛物线的定义得xA+1=2(xB+1),即xA=2xB+1,②.由①②解得xA=2,xB=,所以|AB|=|AF|+|BF|=xA+xB+p=.
[应用结论]法一 由对称性不妨设点A在x轴的上方,如图设A,B在准线上的射影分别为D,C,作BE⊥AD于E,设|BF|=m,直线l的倾斜角为θ,则|AB|=3m,由抛物线的定义知|AD|=|AF|=2m,|BC|=|BF|=m,所以cosθ==,所以tanθ=2.则sin2θ=8cos2θ,∴sin2θ=.又y2=4x,知2p=4,故利用弦长公式|AB|==.
法二 因为|AF|=2|BF|,+=+===1,解得|BF|=,|AF|=3,故|AB|=|AF|+|BF|=.
17.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. B. C. D.
17.答案 D 解析 [一般解法] 由已知得焦点坐标为F,因此直线AB的方程为y=,
即4x-4y-3=0.与抛物线方程联立,化简得4y2-12y-9=0,故|yA-yB|==6.因此S△OAB=|OF||yA-yB|=××6=.联立方程得x2-x+=0,故xA+xB=.根据抛物线的定义有|AB|=xA+xB+p=+=12,同时原点到直线AB的距离为h==,因此S△OAB=|AB|·h=.
[应用结论] 由2p=3,及|AB|=,得|AB|===12.原点到直线AB的距离d=|OF|·sin 30°=,故S△AOB=|AB|·d=×12×=.
18.过点P(2,-1)作抛物线x2=4y的两条切线,切点分别为A,B,PA,PB分别交x轴于E,F两点,O
为坐标原点,则△PEF与△OAB的面积之比为( )
A. B. C. D.
18.答案 C 解析 解法1 设过P点的直线方程为y=k(x-2)-1,代入x2=4y可得x2-4kx+8k+4=0,
令Δ=0,可得16k2-4(8k+4)=0,解得k=1±.∴直线PA,PB的方程分别为y=(1+)(x-2)-1,y=(1-)·(x-2)-1,分别令y=0,可得E(+1,0),F(1-,0),即|EF|=2.∴S△PEF=×2×1=,易求得A(2+2,3+2),B(2-2,3-2),∴直线AB的方程为y=x+1,|AB|=8,又原点O到直线AB的距离d=,∴S△OAB=×8×=2.∴△PEF与△OAB的面积之比为.故选C.
解法2 设A(x1,y1),B(x2,y2),则点A,B处的切线方程为x1x=2(y+y1),x2x=2(y+y2),所以E,F,即E,F,因为这两条切线都过点P(2,-1),则所以lAB:x=-1+y,即lAB过定点(0,1),则==.
19.(2018·全国Ⅰ)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点(-2,0)且斜率为的直线与C交于M,N两点,
则·等于( )
A.5 B.6 C.7 D.8
19.答案 D 解析 由题意知直线MN的方程为y=(x+2),联立直线与抛物线的方程,得
解得或不妨设点M的坐标为(1,2),点N的坐标为(4,4).又∵抛物线的焦点为F(1,0),∴=(0,2),=(3,4).∴·=0×3+2×4=8.故选D.
20.如图所示,抛物线y=x2,AB为过焦点F的弦,过A,B分别作抛物线的切线,两切线交于点M,设
A(xA,yA),B(xB,yB),M(xM,yM),则:①若AB的斜率为1,则|AB|=4;②|AB|min=2;③yM=-1;④若AB的斜率为1,则xM=1;⑤xA·xB=-4.以上结论正确的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
20.答案 B 解析 由题意得,焦点F(0,1),对于①,lAB的方程为y=x+1,与抛物线的方程联立,
得消去x,得y2-6y+1=0,所以yA+yB=6,则|AB|=yA+yB+p=8,则①错误;对于②,|AB|min=2p=4,则②错误;因为y′=,则lAM:y-yA=(x-xA),即y=xAx-,lBM:y-yB=(x-xB),即y=xBx-,联立lAM与lBM的方程得解得M.设lAB的方程为y=kx+1,与抛物线的方程联立,得消去y,得x2-4kx-4=0,所以xA+xB=4k,xA·xB=-4,所以yM=-1,③和⑤均正确;对于④,当AB的斜率为1时,xM=2,则④错误,故选B.
题型三 抛物线中的最值与范围
21.已知点M(-3,2)是坐标平面内一定点,若抛物线y2=2x的焦点为F,点Q是该抛物线上的一动点,
则|MQ|-|QF|的最小值是( )
A. B.3 C. D.2
21.答案 C 解析 抛物线的准线方程为x=-,过Q作准线的垂线,垂足为Q′,如图.依据抛物线的
定义,得|QM|-|QF|=|QM|-|QQ′|,则当QM和QQ′共线时,|QM|-|QQ′|的值最小,最小值为=.
22.已知抛物线的方程为x2=8y,F是其焦点,点A(-2,4),在此抛物线上求一点P,使△APF的周长最
小,此时点P的坐标为________.
22.答案 解析 因为(-2)2<8×4,所以点A(-2,4)在抛物线x2=8y的内部,如图,设抛物
线的准线为l,过点P作PQ⊥l于点Q,过点A作AB⊥l于点B,连接AQ,由抛物线的定义可知△APF的周长为|PF|+|PA|+|AF|=|PQ|+|PA|+|AF|≥|AQ|+|AF|≥|AB|+|AF|,当且仅当P,B,A三点共线时,△APF的周长取得最小值,即|AB|+|AF|.因为A(-2,4),所以不妨设△APF的周长最小时,点P的坐标为(-2,y0),代入x2=8y,得y0=,故使△APF的周长最小的抛物线上的点P的坐标为.
23.已知抛物线y2=2x的焦点是F,点P是抛物线上的动点,若点A(3,2),则|PA|+|PF|取最小值时,点
P的坐标为________.
23.答案 (2,2) 解析 将x=3代入抛物线方程y2=2x,得y=±,∵>2,∴A在抛物线内部.如
图,设抛物线上点P到准线l:x=-的距离为d,由定义知|PA|+|PF|=|PA|+d,当PA⊥l时,|PA|+d有最小值,最小值为,即|PA|+|PF|的最小值为,此时点P纵坐标为2,代入y2=2x,得x=2,∴点P的坐标为(2,2).
24.已知P是抛物线y2=4x上的一个动点,Q是圆(x-3)2+(y-1)2=1上的一个动点,N(1,0)是一个定点,
则|PQ|+|PN|的最小值为( )
A.3 B.4 C.5 D.+1
24.答案 C 解析 由抛物线方程y2=4x,可得抛物线的焦点F(1,0),又N(1,0),所以N与F重合.过
圆(x-3)2+(y-1)2=1的圆心M作抛物线准线的垂线MH,交圆于Q,交抛物线于P,则|PQ|+|PN|的最小值等于|MH|-1=3.
25.已知过抛物线C:y2=8x的焦点F的直线l交抛物线于P,Q两点,若R为线段PQ的中点,连接OR
并延长交抛物线C于点S,则的取值范围是( )
A.(0,2) B.[2,+∞) C.(0,2] D.(2,+∞)
25.答案 D 解析 由题意知,抛物线y2=8x的焦点F的坐标为(2,0),直线l的斜率存在且不为0,设
直线l的方程为y=k(x-2).由消去y整理得k2x2-4(k2+2)x+4k2=0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),R(x0,y0),S(x3,y3),则x1+x2=,故x0==,y0=k(x0-2)=,所以kOS==,直线OS的方程为y=x,代入抛物线方程,解得x3=,由条件知k2>0.所以==k2+2>2.选D.
26.已知斜率为的直线l与抛物线y2=2px(p>0)交于位于x轴上方的不同两点A,B,记直线OA,OB的
斜率分别为k1,k2,则k1+k2的取值范围是 .
26.答案 (2,+∞) 解析 设直线l:x=2y+t,联立抛物线方程消去x得y2=2p(2y+t)⇒y2-4py-2pt
=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),Δ=16p2+8pt>0⇒t>-2p,y1+y2=4p,y1y2=-2pt>0⇒t