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新高考数学一轮复习题型归纳讲义专题13解析几何 13.5抛物线(含解析)
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这是一份新高考数学一轮复习题型归纳讲义专题13解析几何 13.5抛物线(含解析),共25页。试卷主要包含了5 抛物线等内容,欢迎下载使用。
专题十三 《解析几何》讲义
13.5 抛物线
知识梳理.抛物线
1.抛物线的定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(点F不在直线l上)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点F叫做抛物线的焦点,定直线l叫做抛物线的准线.
2.抛物线的标准方程和几何性质
标准
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
方程
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
焦点到顶点以及顶点到准线的距离均为
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
焦点
F
F
F
F
离心率
e=1
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
开口方向
向右
向左
向上
向下
焦半径(其中P(x0,y0))
|PF|=x0+
|PF|=-x0+
|PF|=y0+
|PF|=-y0+
题型一. 抛物线定义及其性质
1.已知抛物线的焦点为F,准线为l,M在l上,线段MF与抛物线交于N点,若|MN||NF|,则|MF|= .
【解答】解:作N到准线的垂线NH交准线于H点.
根据抛物线的定义可知|NH|=|NF|,
所以在△NOM中,|NM||NH|,所以∠NMH=45°.
所以在△MFO(O为准线与y轴交点)中,∠FMO=45°,
所以|MF||FO|.而|FO|即为准焦距为1.
所以|MF|
故答案为:
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|=6,则此抛物线方程为( )
A.y2=9x B.y2=6x C.y2=3x D.y2x
【解答】解:如图,分别过A,B作准线的垂线,交准线于E,D,
设|BF|=a,由已知可得|BC|=2a,
由抛物线的定义可得|BD|=a,则∠BCD=30°,
在直角三角形ACE中,因为|AE|=|AF|=6,|AC|=6+3a,2|AE|=|AC|,
所以6+3a=12,解得a=2,|FC|=3a=6,
所以p|FC|=3,因此抛物线的方程为y2=6x.
故选:B.
3.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,点P为抛物线上的动点,点M为其准线上的动点,若△FPM为边长是6的等边三角形,则此抛物线的方程为 y2=6x .
【解答】解:根据题意,设抛物线的准线为l,与x轴交点为N,则N(,0),FN=p,
若△FPM为边长是6的等边三角形,即有PF=PM,
则PM⊥l,
又由∠PMF=60°,
则∠PMN=90°﹣60°=30°,
△MNF为直角三角形,故PM=2p,
又由△FPM为边长是6的等边三角形,即PM=6,
则有2p=6;
即此抛物线的方程为y2=6x;
故答案为:y2=6x.
4.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线与x轴的交点为K,点A在C上且|AK||AF|,则△AFK的面积为 8 .
【解答】解:F(2,0),K(﹣2,0),过A作AM⊥准线,
则|AM|=|AF|∴|AK||AM|,∴△AFK的高等于|AM|,
设A(m2,2m)(m>0),
则△AFK的面积=4×2m4m,
又由|AK||AF|,过A作准线的垂线,垂足为P,
三角形APK为等腰直角三角形,所以m,
∴△AFK的面积=4×2m8,
故答案为:8
5.在直角坐标系xoy中,曲线C1上的点均在圆C2:(x﹣5)2+y2=9外,且对C1上任意一点M,M到直线x=﹣5的距离等于该点与圆C2上点的距离的最小值,则曲线C1的方程为 y2=20x .
【解答】解:由题设知,曲线C1上任意一点M到圆心C2(5,0)的距离等于它到直线x=﹣5的距离,
因此,曲线C1是以(5,0)为焦点,直线x=﹣5为准线的抛物线,
故其方程为y2=20x.
故答案为y2=20x.
6.(2015·浙江)如图,设抛物线y2=4x的焦点为F,不经过焦点的直线上有三个不同的点A,B,C,其中点A,B在抛物线上,点C在y轴上,则△BCF与△ACF的面积之比是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:如图所示,抛物线的准线DE的方程为x=﹣1,
过A,B分别作AE⊥DE于E,交y轴于N,BD⊥DE于D,交y轴于M,
由抛物线的定义知BF=BD,AF=AE,
则|BM|=|BD|﹣1=|BF|﹣1,
|AN|=|AE|﹣1=|AF|﹣1,
则,
故选:A.
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题型二. 定义转化求值
1.已知抛物线方程y2=4x,直线l的方程为x﹣y+5=0,在抛物线上有一动点P到y轴的距离为d1,到直线l的距离为d2,则d1+d2的最小值为 3 .
【解答】解:∵抛物线方程y2=4x,直线l的方程为x﹣y+5=0,
∴F(1,0)准线为x=﹣1,
∵在抛物线上有一动点P到y轴的距离为d1,到直线l的距离为d2,
∴根据抛物线的定义可知:d1+d2的最小值为焦点到直线l的距离减去1,
∴最小值为1=3,
故答案为:
2.已知M是抛物线x2=4y上一点,F为其焦点,点A在圆C:(x+1)2+(y﹣5)2=1上,则|MA|+|MF|的最小值是 5 .
【解答】解:如图所示:
利用抛物线的定义知:|MP|=|MF|,
当M、A、P三点共线时,|MA|+|MF|的值最小
即:CM⊥x轴,
此时|MA|+|MF|=|AP|=|CP|﹣1=6﹣1=5,
故答案为:5.
3.(2016·四川)设O为坐标原点,P是以F为焦点的抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,M是线段PF上的点,且|PM|=2|MF|,则直线OM的斜率的最大值为( )
A. B. C. D.1
【解答】解:由题意可得F(,0),设P(,y0),
显然当y0<0,kOM<0;当y0>0,kOM>0.
要求kOM的最大值,设y0>0,
则()
(,),
可得kOM,
当且仅当y02=2p2,取得等号.
故选:C.
题型三. 焦点弦八个常用结论
1.(2007•全国卷Ⅱ)设F为抛物线y2=4x的焦点,A,B,C为该抛物线上三点,若,则的值为( )
A.3 B.4 C.6 D.9
【解答】解:设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)
抛物线焦点坐标F(1,0),准线方程:x=﹣1
∵,
∴点F是△ABC重心
则x1+x2+x3=3
y1+y2+y3=0
而|FA|=x1﹣(﹣1)=x1+1
|FB|=x2﹣(﹣1)=x2+1
|FC|=x3﹣(﹣1)=x3+1
∴|FA|+|FB|+|FC|=x1+1+x2+1+x3+1=(x1+x2+x3)+3=3+3=6
故选:C.
2.(2016•沙坪坝区校级模拟)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F的直线与抛物线C交于A,B两点,如果•12,那么抛物线C的方程为( )
A.x2=8y B.x2=4y C.y2=8x D.y2=4x
【解答】解:设抛物线方程为y2=2px(p>0),焦点坐标为(,0),∴直线AB的方程为y=k(x),
由直线与抛物线方程联立,得k2x2﹣(pk2+2p)xp2k2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=p,x1•x2p2,
y1•y2=k(x1)•k(x2)=k2[x1•x2(x1+x2)p2]=﹣p2,
∴•x1•x2+y1•y2p2﹣p2=﹣12,
∴p=4,
∴抛物线C的方程为y2=8x.
故选:C.
3.(2009•黑龙江)已知直线y=k(x+2)(k>0)与抛物线C:y2=8x相交于A、B两点,F为C的焦点,若|FA|=2|FB|,则k=( )
A. B. C. D.
【解答】解:设抛物线C:y2=8x的准线为l:x=﹣2
直线y=k(x+2)(k>0)恒过定点P(﹣2,0)
如图过A、B分别作AM⊥l于M,BN⊥l于N,
由|FA|=2|FB|,则|AM|=2|BN|,
点B为AP的中点、连接OB,
则,
∴|OB|=|BF|,点B的横坐标为1,
故点B的坐标为,
故选:D.
4.(2020•青岛模拟)过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F作倾斜角为60°的直线l交抛物线于A,B两点,且|AF|>|BF|,则的值为( )
A.3 B.2 C. D.
【解答】解:抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(,0),
∵直线l倾斜角为60°,
∴直线l的方程为:y﹣0(x).
设直线与抛物线的交点为A(x1,y1)、B(x2,y2),
∴|AF|=x1,|BF|=x2,
联立方程组,消去y并整理,得12x2﹣20px+3p2=0,
解得x1,x2,
∴|AF|=x12p,|BF|=x2,
∴|AF|:|BF|=3:1,
∴的值为3.
故选:A.
5.(2015•陕西一模)已知直线l:x﹣y﹣m=0经过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,l与C交于 A、B两点.若|AB|=6,则p的值为( )
A. B. C.1 D.2
【解答】解:由得:x2﹣(2m+2p)x+m2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=2m+2p;
又直线l:x﹣y﹣m=0经过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点(,0),
∴0﹣m=0,解得:m.
又|AB|=(x1)+(x2)=x1+x2+p=2m+3p=4p=6,
∴p.
故选:B.
6.(2021春•孝南区校级月考)已知曲线M上任意一点P到点F(0,2)的距离比到x轴的距离大2,直线l:y=kx+2与曲线M交于A,D两点,与圆N:x2+y2﹣4y+3=0交于B,C两点(A,B在第一象限),则|AC|+4|BD|的最小值为 23 .
【解答】解:∵曲线M上任意一点P到点F(0,2)的距离比到x轴的距离大2,
∴曲线M上任意一点P到点F(0,2)的距离与到直线y=﹣2的距离相等,
则曲线M为抛物线,其方程为x2=8y,焦点为F(0,2),
则直线y=kx+2过抛物线的焦点F,
当k=0时,|AF|=|DF|=4,则,
当k≠0时,如图,过A作AK⊥y轴于K,设抛物线的准线交y周于E,
则|EK|=|EF|+|FK|=p+|AF|cos∠AFK=|AF|,得|AF|,
则,同理可得,
∴,
化圆N:x2+y2﹣4y+3=0为x2+(y﹣2)2=1,则圆N的圆心为F,半径为1,
|AC|+4|BD|=|AF|+1+4(|DF|+1)=|AF|+4|DF|+5
=2(|AF|+4|DF|)×()+5=2(5)+5
23.
当且仅当|AF|=2|DF|时上式等号成立.
∴|AC|+4|BD|的最小值为23,
故答案为:23.
7.(2007•山东)设O是坐标原点,F是抛物线y2=2px(p>0)的焦点,A是抛物线上的一点,与x轴正向的夹角为60°,则为 .
【解答】解:过A作AD⊥x轴于D,令FD=m,则FA=2m,p+m=2m,m=p.
∴.
故答案为:
8.(2018•一模拟)已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点F分别作两条直线l1,l2,直线l1与抛物线C交于A、B两点,直线l2与抛物线C交于D、E两点,若l1与l2的斜率的平方和为1,则|AB|+|DE|的最小值为( )
A.16 B.20 C.24 D.32
【解答】解:抛物线C:y2=4x的焦点F(1,0),设直线l1:y=k1(x﹣1),直线l2:y=k2(x﹣1),
由题意可知,则,
联立,整理得:k12x2﹣(2k12+4)x+k12=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2,
设D(x3,y3),E(x4,y4),同理可得:x3+x4=2,
由抛物线的性质可得:|AB|=x1+x2+p=4,|DE|=x3+x4+p=4,
∴|AB|+|DE|=8,
当且仅当时,上式“=”成立.
∴|AB|+|DE|的最小值24,
故选:C.
9.(2012•安徽)过抛物线y2=4x的焦点F的直线交该抛物线于A,B两点,O为坐标原点.若|AF|=3,则△AOB的面积为( )
A. B. C. D.2
【解答】解:设直线AB的倾斜角为θ(0<θ<π)及|BF|=m,
∵|AF|=3,
∴点A到准线l:x=﹣1的距离为3
∴2+3cosθ=3
∴cosθ
∵m=2+mcos(π﹣θ)
∴
∴△AOB的面积为S
故选:C.
10.(2013•新课标Ⅱ)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点M在C上,|MF|=5,若以MF为直径的圆过点(0,2),则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
【解答】解:∵抛物线C方程为y2=2px(p>0),
∴焦点F坐标为(,0),可得|OF|,
∵以MF为直径的圆过点(0,2),
∴设A(0,2),可得AF⊥AM,
Rt△AOF中,|AF|,
∴sin∠OAF,
∵根据抛物线的定义,得直线AO切以MF为直径的圆于A点,
∴∠OAF=∠AMF,可得Rt△AMF中,sin∠AMF,
∵|MF|=5,|AF|
∴,整理得4,解之可得p=2或p=8
因此,抛物线C的方程为y2=4x或y2=16x.
故选:C.
方法二:
∵抛物线C方程为y2=2px(p>0),∴焦点F(,0),
设M(x,y),由抛物线性质|MF|=x5,可得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,
由已知圆半径也为,据此可知该圆与y轴相切于点(0,2),故圆心纵坐标为2,则M点纵坐标为4,
即M(5,4),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.
11.(2013•宁波模拟)直线l过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F,且交抛物线于P,Q两点,由P,Q分别向准线引垂线PR、QS,垂足分别为R,S,如果|PF|=a,|QF|=b,M为RS的中点,则|MF|=( )
A.a+b B. C. D.
【解答】解:①PQ与x轴不垂直时,如图所示,
由抛物线的定义可得|QF|=|QS|,|PF|=|PR|.
∴∠QFS=∠QSF,∠PFR=∠PRF,
由题意可得QS∥FG∥PR,∴∠SFG=∠QSF,∠RFG=∠PRF.
∴∠SFG+∠RFG=90°,∴.
过点P作PN⊥QS交于点N,则|PN|=|RS|.
在Rt△PQN中,|PN|2.
∴.
②当PQ⊥x轴时,也可|MF|=p=a=b.
综上可知:|MF|.
故选:C.
12.(2013•大纲版)已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,点M(﹣2,2),过点F且斜率为k的直线与C交于A,B两点,若•0,则k=( )
A. B. C. D.2
【解答】解:由抛物线C:y2=8x得焦点(2,0),
由题意可知:斜率k存在,设直线AB为y=k(x﹣2),
代入抛物线方程,得到k2x2﹣(4k2+8)x+4k2=0,△>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2).
∴x1+x2=4,x1x2=4.
∴y1+y2,y1y2=﹣16,
又0,
∴(x1+2,y1﹣2)•(x2+2,y2﹣2)0
∴k=2.
故选:D.
13.(2014•辽宁)已知点A(﹣2,3)在抛物线C:y2=2px的准线上,过点A的直线与C在第一象限相切于点B,记C的焦点为F,则直线BF的斜率为( )
A. B. C. D.
【解答】解:∵点A(﹣2,3)在抛物线C:y2=2px的准线上,
即准线方程为:x=﹣2,
∴p>0,2即p=4,
∴抛物线C:y2=8x,在第一象限的方程为y=2,
设切点B(m,n),则n=2,
又导数y′=2,则在切点处的斜率为,
∴即m2m,
解得2(舍去),
∴切点B(8,8),又F(2,0),
∴直线BF的斜率为,
故选:D.
题型四. 过x轴定点问题
1.已知F为抛物线y2=x的焦点,点A,B在该抛物线上且位于x轴的两侧,(其中O为坐标原点),则△AFO与△BFO面积之和的最小值是 .
【解答】解:设直线AB的方程为:x=ty+m,点A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB与x轴的交点为M(m,0),
x=ty+m代入y2=x,可得y2﹣ty﹣m=0,根据韦达定理有y1•y2=﹣m,
∵,∴x1•x2+y1•y2=2,从而(y1•y2)2+y1•y2﹣2=0,
∵点A,B位于x轴的两侧,
∴y1•y2=﹣2,故m=2.
不妨令点A在x轴上方,则y1>0,
又F(,0),
∴S△BFO+S△AFO••y1••|y2|
当且仅当y1,即y1时,取“=”号,
∴△BFO与△AFO面积之和的最小值是,
故答案为:
2.已知抛物线C方程为x2=4y,F为其焦点,过点F的直线l与抛物线C交于A,B两点,且抛物线在A,B两点处的切线分别交x轴于P,Q两点,则|AP|•|BQ|的取值范围为( )
A. B.[2,+∞) C.(2,+∞) D.[0,2)
【解答】解:由已知可判断直线l的斜率存在,设斜率为k,因为F(0,1),则l:y=kx+1.
设A(x1,),B(x2,),由消去y得,x2﹣4kx﹣4=0,
∴x1+x2=4k,x1x2=﹣4.
由于抛物线C也是函数yx2的图象,且y′x,则PA:yx1(x﹣x1).
令y=0,解得xx1,∴P(x1,0),从而|AP|.
同理可得,|BQ|,
∴|AP|•|BQ|2 .
∵k2≥0,∴|AP|•|BQ|的取值范围为[2,+∞).
故选:B.
题型五. 切线问题
3.已知点A(3,﹣2)在抛物线C:x2=2py(p>0)的准线上,过点A的直线与抛物线在第一象限相切于点B,记抛物线的焦点为F,则|BF|=( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【解答】解:抛物线C:x2=2py(p>0)的准线方程为,
∵点A(3,﹣2)在准线上,∴即p=4,抛物线的方程为x2=8y即.
设点B的坐标为,m>0,
对求导可得,,∴直线AB的斜率为,
由A(3,﹣2)、B可知,,解之得,m=8或﹣2(舍负),
∴点B(8,8),
由抛物线的定义可知,|BF|=810.
故选:C.
课后作业. 抛物线
1.已知点M(1,2),点P在抛物线y2=8x上运动,点Q在圆(x﹣2)2+y2=1上运动,则|PM|+|PQ|的最小值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【解答】解:抛物线y2=8x的焦点F(2,0),准线l:x=﹣2,
圆(x﹣2)2+y2=1的圆心为F(2,0),半径r=1,
过点P作PB垂直于准线l,垂足为B,抛物线的定义可知|PB|=|PF|,
则|PM|+|PQ|≥|PM|+|PF|﹣r=|PM|+|PB|﹣1,
当点M,P,B三点共线时,|PM|+|PB|取得最小值,
所以|PM|+|PQ|≥|PM|+|PB|﹣1≥(1+2)﹣1=2,
即有|PM|+|PQ|取得最小值2.
故选:A.
2.已知抛物线C:y2=16x的焦点为F,其准线l与x轴交于点A,若抛物线C上存在一点B使,则|AB|=( )
A. B.8 C. D.4
【解答】解:由抛物线的方程可得:焦点坐标F(4,0),准线方程为x=﹣4,所以A(﹣4,0),
过B作BB'垂直于准线交于B',由抛物线的性质可得|BF|=|BB'|,
因为|AB|,所以|AB||BB'|,所以可得∠B'AB=45°,
进而可得∠BAO=45°,所以直线AB的方程为:y=x+4,代入抛物线的方程可得,整理可得y2﹣16y+64=0,解得y=8,
代入直线可得x=4,即B(4,8),所以|BF|=8,
所以|AB|=8,
故选:A.
3.在平面直角坐标系xOy中,双曲线的右支与焦点为F的抛物线x2=2py(p>0)交于A,B两点,若|AF|+|BF|=4|OF|,则该双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【解答】解:把x2=2py(p>0)代入双曲线(a>0,b>0),
可得:a2y2﹣2pb2y+a2b2=0,
∴yA+yB,
∵|AF|+|BF|=4|OF|,∴yA+yB+24,
∴p,
∴.
∴该双曲线的渐近线方程为:y=±.
故选:A.
4.已知抛物线C:x2=2py(p>0)的准线方程为y=﹣1,直线l:3x﹣4y+4=0与抛物线C和圆x2+y2﹣2y=0从左至右的交点依次为A、B、E、F,则抛物线C的方程为 x2=4y , 16 .
【解答】解:由抛物线C:x2=2py(p>0)的准线方程为y=﹣1,得,即p=2.
∴抛物线C的方程为x2=4y;
圆x2+y2﹣2y=0为x2+(y﹣1)2=1,
则圆心与抛物线的焦点M重合,圆的半径为1.
如图,
联立,得4y2﹣17y+4=0.
解得:,yF=4.
∴|AB|=|AM|﹣1=|AA1|﹣1;
|EF|=|MF|﹣1=|FB1|﹣1=4,
则.
故答案为:x2=4y;16.
5.焦点为F的抛物线C:x2=4y的准线与坐标轴交于点A,点P在抛物线C上,则的最大值为 .
【解答】解:由题意可得,焦点F(0,1),A(0,﹣1),准线方程为y=﹣1
过点P作PM垂直于准线,M为垂足,
由抛物线的定义可得|PF|=|PM|,
则,∠PAM为锐角.
故当∠PAM最小时,则最大,
故当PA和抛物线相切时,最大
可设切点P(a,),
则PA的斜率为k,
而函数y的导数为y′,
则有,解得a=±2,可得P(2,1)或(﹣2,1),
则|PM|=2,|PA|=2,
即有sin∠PAM,
则,
故答案为:
6.过抛物线y2=4x焦点F的直线交抛物线于点A、B,交准线于点P,交y轴于点Q,若,则弦长|AB|= .
【解答】解:设直线AB的方程为y=k(x﹣1),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立得k2x2﹣(2k2+4)x+k2=0,∴,
把x=﹣1代入y=k(x﹣1)得y=﹣2k,∴P(﹣1,﹣2k),
把x=0代入y=k(x﹣1)得y=﹣k,∴Q(0,﹣k),
∵,∴(1,k)=(x2﹣1,y2),解得,
∵点B在抛物线上,∴,∴,
而,
由抛物线的定义可知,|AB|.
故答案为:.
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