高考数学专项解题方法归纳探究(全国通用)模板14 抛物线与方程专项练习 (解析版)
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专项练习
一、单选题
1.过抛物线 y2=2px(p>0) 的焦点 F 作直线与抛物线交于 A , B 两点,与抛物线的准线交于点 P ,且 AP=2AF , |BF|=2 ,则 p= ( )
A. 3 B. 2 C. 4 D. 6
【答案】 A
【考点】抛物线的简单性质
【解析】解:如图,设准线为 l , l 与 x 轴交点为H , 过 A 作 AE⊥l 于 E ,过 B 作 BC⊥l 于 C .
∵AP=2AF ,
∴F 是 PA 的中点,所以 |AE|=|AF|=|PF|=12|PA| .
在 RT△PEA 中,
∵sin∠EPA=|AE||AP|=12 ,
∴∠EPA=30∘ ,即 ∠HPF=30∘ .
在 RT△PHF 中,
∵|HF|=p , ∴|PF|=2p ,
∵△PCB∼△PHF ,且 |BC|=|BF|=2 ,
∴|BC||HF|=|PB||PF| ,即 2p=2p-22p ,解得 p=3 .
故答案为:A.
2.已知抛物线 y2=2px(p>0) ,过抛物线的焦点 F 作直线与抛物线交于两点 A(x1,y1) , B(x2,y2) ,且抛物线的准线与 x 轴的交点为 M ,则以下结论错误的是( )
A. x1x2=p24 B. OA⋅OB=-34P2 C. ∠AMB=90° D. 1|FA|+1|FB|=2p
【答案】 C
【考点】抛物线的简单性质,直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】设过抛物线 C : y2=2px(p>0) 的焦点 F 的直线为: x=my+p2 ,
代入抛物线方程得: y2-2pmy-p2=0 ;
由直线上两点 A(x1,y1) , B(x2,y2) ,
则有 y1y2=-p2 ,
x1x2=(my1+p2)(my2+p2)=m2y1y2+p2m(y1+y2)+p24=p24 ,A正确,不符合题意
OA⋅OB=x1x2+y1y2=P24-P2=-3P24 ,B正确,符合题意
∵ M 点坐标为 (-p2,0) ,故 MA=(x1+p2,y1) , MB=(x2+p2,y2)MA⋅MB=x1x2+p2(x1+x2)+p24+y1y2=m2p2
当 m≠0 时, MA⋅MB≠0 ,即 ∠AMB≠90° ,C错误,符合题意.
由 1|FA|+1|FB|=|AB|(x1+p2)(x2+p2)=x1+x2+px1x2+p2(x1+x2)+p24
=x1+x2+pp22+p2(x1+x2)=2p ,D正确,符合题意
故答案为:C
3.已知抛物线 y2=4x 的焦点为 F ,过点 F 的直线 l 与该抛物线交于 A , B 两点,直线 l 与该抛物线的准线交于 C 点,且点 F 为 AC 的中点,则 |AB| 等于( )
A. 103 B. 163 C. 4 D. 2
【答案】 B
【考点】抛物线的定义,抛物线的简单性质,直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】解:抛物线 y2=4x 的焦点 F(1,0) ,准线为 x=-1 ,设准线与 x 轴交于点 E ,则 EF=2 ,过 A 作 AM 垂直准线交于点 M ,过 B 作 BN 垂直准线交于点 N ,因为点 F 为 AC 的中点,所以 AM=4 ,则 xA=3 ,设过抛物线 y2=4x 的焦点 F 的直线 l 的方程为 y=k(x-1) ,
与抛物线联立得 {y=k(x-1)y2=4x ,
消去 y 得 k2x2-(2k2+4)x+k2=0 ,
∴x1·x2=1 ,
设点 A(x1 , y1) ,点 B(x2 , y2) ,
所以 x1=3 , x2=13
则 |AB|=|AF|+|BF|=x1+p2+x2+p2=3+13+2=163
故答案为:B
4.已知抛物线 C:y2=2px(p>0) 的焦点为 F ,点 A , B 在抛物线 C 上,过线段 AB 的中点 M 作抛物线 C 的准线的垂线,垂足为 N ,若 ∠AFB=90° ,则 |AB||MN| 的最小值为( )
A. 1 B. 2 C. 2 D. 6
【答案】 B
【考点】抛物线的定义,抛物线的应用
【解析】设 |AF|=m , |BF|=n ,过点 A , B 分别作抛物线 C 的准线的垂线,垂足分别为 A1 , B1 ,由抛物线的定义可得 |AA1|=m , |BB1|=n ,因为 M 为线段 AB 的中点,所以 |MN|=|AA1|+|BB1|2= m+n2 ,又 ∠AFB=90° ,所以 |AB|2=m2+n2 ,所以 |AB|2|MN|2=4(m2+n2)(m+n)2=4[1-2mn(m+n)2] ,又 (m+n)2≥4mn ,所以 2mn(m+n)2≤12 ,当且仅当 m=n 时取等号,所以 |AB|2|MN|2≥4×(1-12)=2 ,即 |AB||MN|≥2 ,所以 |AB||MN| 的最小值为 2 ,故答案为:B.
5.已知抛物线 C:y2=4x 与圆 E:(x-1)2+y2=9 相交于A,B两点,点M为劣弧 AB 上不同A,B的一个动点,平行于 x 轴的直线MN交抛物线于点N,则 △MNE 的周长的取值范围为( )
A. (3,5) B. (5,7) C. (6,8) D. (6,8]
【答案】 C
【考点】抛物线的定义,抛物线的简单性质
【解析】画出图象如下图所示.圆 E 的圆心为 (1,0) ,半径为3,抛物线的焦点为 (1,0) ,准线为 x=-1 .
由 {y2=4x(x-1)2+y2=9 解得 A(2,22),B(2,-22) ,所以 2
所以 △MNE 的周长为 ME+NE+MN=3+ND+MN=3+MD .
而 MD=xm+1∈(3,5) ,所以 3+MD∈(6,8) .
也即 △MNE 周长的取值范围是 (6,8) .
故答案为:C
6.已知过抛物线 y2=42x 焦点F的直线与抛物线交于点A,B, AF=3FB ,抛物线的准线l与x轴交于点C, AM⊥l 于点M,则四边形AMCF的面积为( )
A. 123 B. 12 C. 83 D. 63
【答案】 A
【考点】直线与圆锥曲线的关系
【解析】过 B 作 BN⊥l 于 N ,过 B 作 BK⊥AM 于 K
设 |BF|=m , |AF|=3m ,则 |AB|=4m , |AK|=2m
∴∠BAM=60° ∴CF=p=32m=22 ∴m=423
∴|AM|=3m=42 , |MC|=|AF|sin60∘=3m×32=26∴SAMCF=12(|CF|+|AM|)⋅|MC|=12×(22+42)×26=123
故答案为: A
7.已知抛物线 x2=2py(p>0) 的焦点F是椭圆 y2a2+x2b2=1(a>b>0) 的一个焦点,且该抛物线的准线与椭圆相交于A、B两点,若 ΔFAB 是正三角形,则椭圆的离心率为( )
A. 12 B. 22 C. 33 D. 32
【答案】 C
【考点】椭圆的定义,椭圆的简单性质,抛物线的简单性质
【解析】由题意可知,画出几何图形如下图所示:
由椭圆与抛物线的对称性可知, AB与 y 轴交于椭圆的另一焦点 F' ,则 |FF'|=2c .
由椭圆定义可知 |AF'|+|AF|=2a ,且 ΔFAB 为正三角形
所以 |AF'|=12|AF|, 则 |AF'|=2a3,|AF|=4a3
由正三角形性质可知 ΔAF'F 为直角三角形
所以 (|AF'|)2+(|FF'|)2=|AF|2
即 (2a3)2+(2c)2=(4a3)2 ,化简可得 3c2=a2
所以 e=c2a2=13=33
故答案为:C
8.如图,抛物线 y2=2px(p>0) 和圆 x2+y2-px=0 ,直线 l 经过抛物线的焦点,依次交抛物线与圆 A,B,C,D 四点, |AB|•|CD|=2 ,则 p 的值为( )
A. 22 B. 2 C. 1 D. 22
【答案】 A
【考点】抛物线的标准方程,抛物线的简单性质,抛物线的应用
【解析】抛物线 y2=2px 焦点 F(p2,0), 准线方程为 x=-p2 ,
圆 (x-p2)2+y2=14p2 的圆心是( p2 ,0)半径r= p2 ,
过抛物线 y2=2px 的焦点F的直线依次交抛物线及圆 (x-p2)2+y2=14p2 于点A , B , C , D ,
A , D在抛物线上,B , C在圆上
①若直线的斜率不存在,则直线方程为x= p2 ,
代入抛物线方程和圆的方程,
可直接得到ABCD四个点的坐标为( p2 ,p),( p2 , p2 ),( p2 ,− p2 )( p2 ,−p),
所以|AB|⋅|CD|= 12 p⋅ 12 p=2,
解得 p=22 ;
②若直线的斜率存在,设为k,则直线方程为y=k(x− p2 ),
因为直线过抛物线的焦点( p2 ,0),
不妨设A(x1,y1),D(x2,y2),
由抛物线的定义,|AF|= x1+ p2 ,|DF|= x2+ p2 ,
把直线方程与抛物线方程联立,消去y可得
k2x2−(pk2+2p)x+ 14p2 k2=0,
由韦达定理有x1 x2= 14p2 ,
而抛物线的焦点F同时是已知圆的圆心,
所以|BF|=|CF|=r= 12 p ,
从而有|AB|=|AF|−|BF|= x1 ,
|CD|=|DF|−|CF|= x2 ,
由|AB|⋅|CD|=2,即有x1 x2=2,
由 14p2 =2,解得 p=22 .
故答案为:A.
二、多选题
9.已知抛物线 Γ:x2=4y 的焦点为F,过F与y轴垂直的直线交抛物线 Γ 于点M,N,则下列说法正确的有( )
A. 点F坐标为 (1,0) B. 抛物线 Γ 的准线方程为 y=-1
C. 线段MN长为4 D. 直线 y=x-2 与抛物线 Γ 相切
【答案】 B,C
【考点】抛物线的简单性质,直线与圆锥曲线的关系
【解析】由抛物线 Γ:x2=4y ,可得 2p=4 ,即 p=2 ,且焦点在 y 轴上,所以焦点为 F(0,1) ,
准线方程为 y=-1 ,所以A不正确,B符合题意;
令 y=1 ,可得 x2=4 ,解得 x=±2 ,所以 |MN|=4 ,所以C符合题意;
联立方程组 {y=x-2x2=4y ,整理得 x2-4x+8=0 ,可得 Δ=(-4)2-4×8<0 ,
所以直线 y=x-2 与抛物线没有公共点,所以D不正确.
故答案为:BC.
10.已知双曲线 C1 : x2a2-y2b2=1(a>0,b>0) 的实轴长是2,右焦点与抛物线 C2 : y2=8x 的焦点 F 重合,双曲线 C1 与抛物线 C2 交于 A 、 B 两点,则下列结论正确的是( )
A. 双曲线 C1 的离心率为 23 B. 抛物线 C2 的准线方程是 x=-2
C. 双曲线 C1 的渐近线方程为 y=±3x D. |AF|+|BF|=203
【答案】 B,C
【考点】抛物线的简单性质,双曲线的简单性质
【解析】由双曲线 C1 : x2a2-y2b2=1(a>0,b>0) 的实轴长为2,可得 a=1 ,
又由抛物线 C2 : y2=8x 的焦点 F 重合,可得双曲线的右焦点为 (2,0) ,即 c=2 ,
则 b2=c2-a2=3 ,可知双曲线 C1 : x2-y23=1 ,
所以双曲线 C1 的离心率为 e=ca=2 ,抛物线 C2 的准线方程是 x=-2 ,
双曲线 C1 的渐近线方程为 y=±3x ,
所以A不正确;B、C符合题意,
联立方程组 {y2=8x3x2-y2=3 ,解得 {x=3y=±26 ,
所以 |AF|+|BF|=xA+xB+p=3+3+4=10 ,所以D不正确.
故答案为:BC.
11.已知 F 为抛物线 C : y2=4x 的焦点.设 P 是准线上的动点,过点 P 作抛物线 C 的两条切线,切点分别为 A , B ,线段 AB 的中点为 M ,则( )
A. |AB| 的最小值为4 B. 直线 AB 过点 F C. PM⊥y 轴 D. 线段 AB 的中垂线过定点
【答案】 A,B,C
【考点】直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】由题意可得 F(1,0) ,准线 x=-1 ,设 P(-1,t) , A(x1,y1),B(x2,y2) ,
y2=4x⇒y=±2x ,所以 y'=±1x=2y ,
不妨设 A 在 x 轴上方,则 kPA=2y1 , kPB=2y2 ,
∴ 直线 PA : y=2y1(x-x1)+y1 ,
直线 PB : y=2y2(x-x2)+y2 ,
将两直线联立可得 x=y1y24=-1 , y=y1+y22=t ,
则 y1y2=-4 , x1x2=y12y2216=1 ,∴|AB|=(x1-x2)2+(y1-y2)2=x12+x22-2+4(x1+x2)+8=|x1+x2+2|
又 x1+x2=y12+y224≥2|y1y2|4=2 ,
所以 |AB| 的最小值为4,A符合题意;
FA=(x1-1,y1),FB=(x2-1,y2) ,
(x1-1)y2-(x2-1)y1=(y124-1)y2-(y224-1)y1=(y1-y2)(y1y24+1)=0 ,
所以 FA,FB 共线,所以直线 AB 过点 F ,B符合题意;
因为 AB 中点的纵坐标为 y1+y22=t ,故 PM⊥y 轴,C符合题意;
由点差法可得 y12-y22=4(x1-x2) ,
∴kAB=y1-y2x1-x2=4y1+y2=2t ,
又 x1+x22=y12+y228=(y1+y2)2-2y1y28=t2+22 ,
∴AB 的垂直平分线方程为 y=-t2(x-t2+22)+t ,
故线段 AB 的中垂线不过定点,D不符合题意.
故答案为:ABC
12.已知抛物线 C:y2=2px 过点 P(1,1) 则下列结论正确的是( )
A. 点P到抛物线焦点的距离为 32
B. 过点P作过抛物线焦点的直线交抛物线于点Q,则△OPQ的面积为 532
C. 过点P与抛物线相切的直线方程为 x-2y+1=0
D. 过点P作两条斜率互为相反数的直线交抛物线于M,N点则直线MN的斜率为定值
【答案】 B,C,D
【考点】抛物线的简单性质,直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】因为抛物线 C:y2=2px 过点 P(1,1) ,
所以 p=12 ,
所以抛物线方程为: y2=x ,焦点坐标为 F(14,0)
对于A, |PF|=1+14=54 ,A不符合题意.
对于B, kPF=43 ,所以 lPF:y=43(x-14) ,与 y2=x 联立得: 4y2-3y-1=0 ,
所以 y1+y2=34,y1y2=-14 ,
所以 S△OPQ=12|OF|⋅|y1-y2|=12×14×(y1+y2)2-4y1⋅y2=532 ,B符合题意.
对于C,依题意斜率存在,设直线方程为 y-1=k(x-1) ,与 y2=x 联立得: ky2-y+1-k=0 ,
Δ=1-4k(1-k)=0 4k2-4k+1=0 ,解得 k=12 ,
所以切线方程为 x-2y+1=0 ,C符合题意.
对于D, 依题意斜率存在,设 lPM: y-1=k(x-1) ,与 y2=x 联立得: ky2-y+1-k=0 ,
所以 yM+1=1k ,即 yM=1k-1 ,则 xM=(1k-1)2 ,
所以点 M((1k-1)2,1k-1) ,同理 N((-1k-1)2,-1k-1) ,
所以 kMN=1k-1-(-1k-1)(1k-1)2-(-1k-1)2=2k-4k=-12 ,D符合题意.
故答案为:BCD
三、填空题
13.已知F为抛物线C: y2=2px(p>0) 的焦点,点A在抛物线上,点B在抛物线的准线上,且A,B两点都在x轴的上方,若 FA⊥FB , tan∠FAB=13 ,则直线FA的斜率为________.
【答案】 34
【考点】抛物线的标准方程,直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】解: y2=2px(p>0) 的焦点 F(p2,0) ,准线方程为 x=-p2 ,
如图,设A在x轴上的射影为N,准线与x轴的交点为M,
由 FA⊥FB , tan∠FAB=|BF||AF|=13 ,
可设 |AF|=3t , |BF|=t ,
可得 ∠AFN=∠FBM ,
sin∠AFN=yA3t=sin∠FBM=pt ,
即有 yA=3p , xA=92p ,
则直线AF的斜率为 yAxA-p2=3p4p=34 .
故答案为: 34 .
14.已知抛物线 C:y2=2px(p>0) 的焦点为 F ,直线 l 与 C 交于 A , B 两点, AF⊥BF ,线段 AB 的中点为 M ,过点 M 作抛物线 C 的准线的垂线,垂足为 N ,则 |AB||MN| 的最小值为________.
【答案】 2
【考点】抛物线的定义
【解析】如图所示,设抛物线的准线为 l ,作 AQ⊥l 于点 Q , BP⊥l 于点 P ,
由抛物线的定义可设: |AF|=|AQ|=a,|BF|=|BP|=b ,
由勾股定理可知: |AB|=|AF|2+|BF|2=a2+b2 ,
由梯形中位线的性质可得: |MN|=a+b2 ,
则: |AB||MN|=a2+b2a+b2≥12(a+b)2a+b2=2 .
当且仅当 a=b 时等号成立.
即 |AB||MN| 的最小值为 2 .
15.已知抛物线 x2=2py(p>0) 焦点为 F,O 为坐标原点,直线 l 过点 F 与抛物线交于 A,B 两点,与 x 轴交于 C(2p,0) ,若 |AB|=17 ,则 △OCF 的面积为________.
【答案】 32
【考点】直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】抛物线 x2=2py(p>0) 焦点 F(0,p2) ,而直线l过点 C(2p,0) ,则直线l的斜率为 k=-14 ,其方程为 y-p2=-14x ,即 x=-4y+2p ,
由 {x=-4y+2px2=2py 消去x得 8y2-9py+2p2=0 ,
显然 Δ>0 ,设 A(x1,y1),B(x2,y2) ,则 y1+y2=9p8 ,而 |AB|=17 ,
由抛物线定义知, |AB|=|AF|+|BF|=(y1+p2)+(y2+p2)=17p8=17 ,解得 p=8 ,
即 F(0,4) , C(16,0) ,而 ∠FOC=90∘ ,于是得 S△OCF=12⋅|OC|⋅|OF|=32 ,
所以 △OCF 的面积为32.
故答案为:32
16.已知抛物线 C: y2=4x 与椭圆 D :x2a2+y2b2=1 (a>b>0) 有一个公共焦点 F ,则点 F 的坐标是________;若抛物线的准线与椭圆交于 A , B 两点, O 是坐标原点,且 △AOB 是直角三角形,则椭圆 D 的离心率 e= ________.
【答案】 ( 1 , 0 );5-12
【考点】直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】由抛物线的标准方程得,其焦点坐标为 ( 1 , 0 ) ,所以抛物线C与椭圆D的公共焦点 F(1,0) ,且抛物线准线方程为 x=-1 ,椭圆左焦点为 ( -1 , 0 ) ,
联立 x=-c 与椭圆 x2a2+y2b2=1 ,可得 |yA|=|yB|=b2a ,
因为 △AOB 是直角三角形,所以 b2a=c ,即 b2=ac ,
又 b2=a2-c2 ,所以 a2-c2=ac ,
左右同除 a2 可得 e2+e-1=0 ,解得 e=-1±52 ,
又 e∈(0,1) ,所以椭圆 D 的离心率 e=5-12 。
故答案为: ( 1 , 0 ) ; 5-12。
四、解答题
17.已知抛物线 E:x2=-2y ,过抛物线上第四象限的点 A 作抛物线的切线,与 x 轴交于点 M .过 M 做 OA 的垂线,交抛物线于 B 、 C 两点,交 OA 于点 D .
(1)求证:直线 BC 过定点;
(2)若 MB⋅MC≥2 ,求 |AD|⋅|AO| 的最小值.
【答案】 (1)证明:由题意,抛物线 E:x2=-2y ,则 y=-12x2 ,可得 y'=-x ,
设 A(2t,-2t2)(t>0) ,则 kAM=y'|x=2t=-2t ,
所以 lAM:y+2t2=-2t(x-2t) ,即 y=-2tx+2t2 ,所以 M(t,0) ,
又 kOA=-2t22t=-t ,所以 kBC=1t ,所以 lBC:y-0=1t(x-t) ,即 y=1tx-1 ,
所以直线 BC 过定点 (0,-1) .
(2)解:联立方程 {y=1tx-1x2=-2y ,整理得 x2+2tx-2=0 ,
设 B(x1,y1) , C(x2,y2) ,则 x1+x2=-2t , x1x2=-2 ,
则 MB⋅MC=(x1-t,y1)⋅(x2-t,y2)=(x1-t)(x2-t)+y1y2
=x1x2-t(x1+x2)+t2+14x12x22=1+t2≥2 ,所以 t2≥1 ,
又由 |AD|=|1t⋅2t+2t2-1|1+1t2=2t2+1t2+1⋅t , |AO|=(2t)2+(2t2)2=2t1+t2 ,
所以 |AD|⋅|AO|=2t2+1t2+1⋅t⋅2t⋅1+t2=(2t2+12)2-14 ,
因为 2t2≥2 ,所以当 2t2=2 ,即 t=1 时, |AD|⋅|AO| 的最小值是 6 .
【考点】直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】 (1)设切点A的坐标,利用导数的几何意义求出切线的斜率,得到切线方程,从而求出直线BC的方程,即可证明;
(2)联立直线与抛物线的方程, 设 B(x1,y1) , C(x2,y2) , 得到韦达定理,将 MB⋅MC≥2 利用向量的坐标表示出来,得到t的取值范围,利用点到直线的距离公式以及两点间距离公式得到 |AD|⋅|AO| 关于t的表达式,由二次函数的性质求解最值即可.
18.已知抛物线 C:y2=4x 的焦点为 F ,点 E(-1,0) ,圆 x2+y2=r2(r>0) 与抛物线 C 交于 A , B 两点,直线 BE 与抛物线交点为 D .
(1)求证:直线 AD 过焦点 F ;
(2)过 F 作直线 MN⊥AD ,交抛物线 C 于 M , N 两点,求四边形 ANDM 面积的最小值.
【答案】 (1)由题意,设 A(x0,y0) , B(x0-y0) ,
直线 BE 的方程为 y=-y0x0+1(x+1) ,
联立 {y=-y0x0+1(x+1)y2=4x ,得 y04y2+(x0+1)y+y0=0 ,
由题意可得,该方程有一个根为 -y0 ,
由韦达定理得 -y0yD=4 , yD=-4y0 ,所以 D(4y02,-4y0) ,
则直线 FD 的斜率为 4y01-4y02=4y0y02-4 ,直线 AF 的斜率为 y0y024-1=4y0y02-4 ,
所以 kAF=kFD ,故 A , F , D 三点共线,所以直线 AD 过焦点 F .
(2)设直线 AD 方程为 y=k(x-1) ,则直线 MN 的方程为 y=-1k(x-1) ,
联立 {y=k(x-1)y2=4x ,得 k2x-(2k2+4)x+k2=0 ,
设 A(x1,y1) , D(x2,y2) ,则 x1+x2=2k2+4k2=2+4k2 ,
所以 |AD|=x1+x2+2=4+4k2 ,同理可得 |MN|=4+4k2 ,
所以四边形 ANDM 面积为
S=12|MN|⋅|AD|=12(4+4k2)(4+4k2)=8(2+1k2+k2)≥32 ,
当且仅当 k=±1 时,四边形 ANDM 面积取得最小值,最小值为32.
【考点】圆与圆锥曲线的综合
【解析】(1) 直线 FD 的斜率与直线 AF 的斜率相等来证明三点共线即可。
(2) 将直线 MN 的方程 于抛物线方程联立,根据根与系数的关系可得 |AD|=x1+x2+2=4+4k2 ,同理可得 |MN|=4+4k2 , 代入面积公式,利用基本不等式求解最小值。
19.如图所示,已知抛物线: y2=2px(p>0) ,F是抛物线的焦点,过F点作直线AB交抛物线于A,B两点,记A点的坐标为( x1,y1 ),B点的坐标为( x2,y2 ),且存在某一情况满足 yA =| yB |=2.
(1)当 y1 =| y2 |=2,求AB直线的方程及p的值;
(2)设点P的坐标为(0,t),且|AF|<|BF|,点C(不在原点上)在抛物线上,PC不平行于x轴,且PC恰好与抛物线相切.若CA,CB分别与x轴相交于D,E,设△ADF,△BEF和△ABC的面积分别为 S1 , S2 , S3 ,求 S1·S2S32 的最大值
【答案】 (1)由题意易得AB直线方程:x= p2
将y=2与x= p2 代入抛物线方程:4 =2·p22 ,得p=2-
AB直线方程:x=1
(2)设C:( xC,yC ),直线AB方程为y=-t(x-1)(t>0)
将AB方程与抛物线联立,解得 y1+y2=-4t,y1y2=-4 ,
则 |AB| =4(1+t2)t2 ,
设直线PC方程为y=kx+t,将PC方程与抛物线联立,得 ky2-4y+4t=0
由相切可得 Δ=0 ,化简得 kt=1 ,将 k=1t 代入,解得C:( t2,2t) ,
C到直线AB的距离 d=|t3+t|t2+1 ,
由直线AC方程( y1+y3 )y=4x+ y1y3 ,当y=0时,解得 xD=-y1y34 ,
同理直线BC方程( y2+y3 )y=4x+ y2y3 ,解得 xE=-y2y34 ,
故 S1·S2 = 12(xE - xD )·( y1-y2 )= 164|(4+y1y3)(4+y3y2)y1y2 |=1+ t2 ,
S3 = 12|AB|·d=2(t2+1)32|t| ,故 S1·S2S32=1+t24(t2+1)3t2=14·(1+t2)t2(t2+1)3=14·1(t+1t)2≤116 ,
当且仅当 t=1 时等号成立,
故 S1·S2S32 的最大值为 116 .
【考点】抛物线的简单性质,直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】(1)由题意知A,B关于x轴对称,即可求解;
(2) 设C:( xC,yC ) , 直线AB方程为y=-t(x-1)(t>0),分别计算 S1 , S2 , S3 ,化简即可。
20.已知抛物线 C:y2=4x 的焦点为 F ,直线 l:y=2x+a 与抛物线 C 交于 A , B 两点.
(1)若 a=-1 ,求 △FAB 的面积.
(2)已知圆 M:(x-3)2+y2=4 ,过点P(4,4)作圆M的两条切线,与曲线C交于另外两点分别为D,E,求证直线DE也与圆M相切.
【答案】 (1)解:抛物线的焦点为F(1,0),设 A(x1,y1),B(x2,y2) ,
把 y=2x-1 方程代入抛物线 y2=4x ,
可得 4x2-8x+1=0 ,∴x1+x2=2,x1⋅x2=14,
∴|AB|=1+k2|x2-x1|=5(x1+x2)2-4x1x1=15 ,
点F到直线 l 的距离 d=15 ,∴S△ABF=12|AB|d=12×15×15=32
(2)解:设过点P的直线方程为 x=t(y-4)+4 ,
由直线与圆M相切得 |4t-1|1+t2=2 ,可得 12t2-8t-3=0 ,
设切线 PD,PE 的斜率分别为 t1,t2 ,则 t1+t2=23,t1t2=-14 ,
把 x=t(y-4)+4 代入抛物线方程可得 y2-4ty+16t-16=0 ,
则4, y1 是方程 y2-4ty+16t-16=0 的两根,
可得 y1=4t1-4 ,同理 y2=4t2-4 .
则有D(4(t1-1)2,4t1-4),E(4(t2-1)2,4t2-4)
直线DE: y-(4t1-4)=1t2+t1-2[x-4(t1-1)2],
即为 y-(4t1-4)=-34[x-4(t1-1)2]
则圆心 (3,0) 到直线DE的距离为 d=|-34[3-4(t1-1)2]+4t1-4|1+(34)2=15|12t12-8t1-13| ,
由 12t12-8t1-3=0 ,代入上式,化简可得 d=2 ,
所以直线DE与圆M相切.
【考点】直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】(1)利用抛物线标准方程确定焦点位置,从而求出焦点坐标,再利用直线 l:y=2x+a 与抛物线 C 交于 A , B 两点,联立二者方程结合韦达定理和弦长公式求出AB两点的距离,再利用点到直线的距离公式求出焦点到直线的距离,再利用三角形面积公式求出三角形 △FAB 的面积 。
(2)利用点斜式设出设过点P的直线方程为 x=t(y-4)+4 , 设切线 PD,PE 的斜率分别为 t1,t2 , 再利用直线与圆相切的位置关系判断方法结合点到直线的距离公式,再结合韦达定理得出 t1+t2=23,t1t2=-14 , 利用过点 P(4,4) 作圆 M 的两条切线,与曲线 C 交于另外两点分别为 D , E , 联立直线与切线的方程求出点D,E的坐标,进而利用两点式求出直线CD的方程,再利用点到直线的距离公式结合代入法求出圆心 (3,0) 到直线DE的距离,再利用直线与圆位置关系判断方法,从而 证出直线 DE 也与圆 M 相切。
21.如图,已知抛物线 y2=4x ,过x轴正半轴上一点P的两条直线分别交抛物线于A、C和B、D两点,且A , D在第一象限,直线AB与x轴的交点E在原点O和P点之间.
(1)若P为抛物线的焦点,且 |AP|=3 ,求点A的坐标;
(2)若P为动点,且 △CDP 的面积是 △ABP 面积的3倍,求 |OP||OE| 的值.
【答案】 (1)解:设 A(x,y) ,根据抛物线的定义,可得 |AP|=x+1=3 ,所以 x=2 ,可得 y2=8 ,
因为点A在第一象限,所以 y=22 ,所以点A的坐标为 (2,22)
(2)解:设 A(x1,y1), B(x2,y2), C(x3,y3), D(x4,y4) , E(e,0), P(m,0) ,
由于 SΔAPDSΔAPB=|PD||PB|, SΔAPDSΔCPD=|AP||PC| ,且 SΔCPD=3SΔAPB ,
所以 |PD||PB|=3|AP||PC| ,所以 -y4y2=-y1y3 ,所以 y3y4=3y1y2 .
假设有过点 (n,0) 的直线 l:x=ty+n 交抛物线 y2=4x 于M,N两点,
联立消去x的 y2-4ty-4n=0 ,则有 yM+yN=4t , yMyN=-4n ,(*)
由(*)式可知 y1y3=-4m , y2y4=-4m , y1y2=-4e .
所以 y3y4=(-4my1)⋅(-4my2)=-16m24e=-4m2e=-12e=3y1y2 ,
所以 m=3e ,所以 |OP||OE|=me=3
【考点】抛物线的定义,抛物线的标准方程,抛物线的简单性质,直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】(1)由抛物线的定义即可求出|AP|=x+1=3 , 整理计算出x=2 , 从而得到抛物线的方程,对x赋值计算出点的坐标即可。
(2)根据题意由设而不求发设出点的坐标,再由已知条件整理得到SΔAPDSΔAPB=|PD||PB|, SΔAPDSΔCPD=|AP||PC|
|PD||PB|=3|AP||PC|即y3y4=3y1y2 , 由假设法:由斜截式设出直线的方程再联立直线与抛物线的方程,消去x等到关于y的一元二次方程结合韦达定理即可得到关于m的两根之和与两根之积的代数式,即
y1y3=-4m , y2y4=-4m , y1y2=-4e整理得到y3y4=(-4my1)⋅(-4my2)=-16m24e=-4m2e=-12e=3y1y2 , 由此求出m=3e进而得出答案。
22.已知抛物线 C:y2=4x 的焦点为F,点 A(a,3) ,点P为抛物线C上的动点.
(1)若 |PA|+|PF| 的最小值为5,求实数a的值;
(2)设线段 OP 的中点为 M ,其中 O 为坐标原点,若 ∠MOA=∠MAO=∠AOF ,求 ΔOPA 的面积.
【答案】 (1)解:由题, F(1,0) ,若线段 AF 与抛物线 C 没有公共点,即 a>94 时,
设点P在抛物线准线 x=-1 上的射影为 D ,
则 D,P,A 三点共线时,
|PA|+|PF| 的最小值为 |AD|=a-(-1)=5 ,此时 a=4;
若线段 AF 与抛物线 C 有公共点,即 a≤94 时,
则 A,P,F 三点共线时, |PA|+|PF| 的最小值为:
|PF|=(a-1)2+32=5 ,此时 a=-3
综上,实数 a 的值为 -3 或 4 .
(2)解:因为 ∠MOA=∠MAO=∠AOF ,
所以 MA//x 轴且 MO=MA=MP,
设 M(t,3) ,则 P(2t,6) ,代入抛物线 C 的方程解得 2t=9,
于是 MO=MA=MP=3132 ,
所以 SΔOPA=12MA·yp=9132
【考点】抛物线的简单性质,直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】(1)分类讨论,当 a>94 时,线段 AF 与抛物线 C 没有公共点,设点 P 在抛物线准线 x=-1 上的射影为 D ,当 D,P,A 三点共线时,能取得最小值,利用抛物线的焦半径公式即可求解;当 a≤94 时,线段 AF 与抛物线 C 有公共点,利用两点间的距离公式即可求解.(2)由题意可得 MA//x 轴且 MO=MA=MP, 设 M(t,3) ,则 P(2t,6) ,代入抛物线方程求出 M,P ,再利用三角形的面积公式即可求解.
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