高中数学人教B版 (2019)选择性必修 第一册2.7.1 抛物线的标准方程集体备课课件ppt
展开1.掌握抛物线的定义及焦点、准线的概念.
2.掌握抛物线的标准方程及其推导.
3.明确抛物线标准方程中p的几何意义,并能解决简单的求抛物线标准方程的问题.
在电视剧中敌我双方都曾使用一种单兵便携式火炮——迫击炮,迫击炮是一种曲射炮,发射后炮弹先飞向空中,飞过一个抛物线形的弹道后再砸向地面,很难防,地面上要防迫击炮的工事就必须是有顶盖的.对于躲在战壕中的敌人,迫击炮的密集发射无疑是一场灾难.因此研究抛物线是很有必要的,这节课我们就要走入课堂去看一看这种曲线——抛物线.
问题1 同学们对抛物线有了哪些认识?
提示 在物理中,抛物线被认为是抛射物体的运行轨道;在数学中,抛物线是二次函数的图像.
问题2 你能用画板、直尺、绳子画出抛物线吗?
提示 如图所示,在画板上画一条直线l,使l与画板左侧的边线平行;再在直线l外画一个定点F.取一个丁字尺靠紧画板左侧外沿,丁字尺和直线l垂直且相交于点P,在丁字尺的另一端取一点Q,将一条长度等于|PQ|的细绳,一端固定在点Q,另一端固定在点F,用笔尖靠着丁字尺边缘并扣紧细绳,然后上下平移丁字尺,笔尖作出的曲线是抛物线的一部分.
一般地,设F是平面内的一个定点,l是 的一条定直线,则平面上到F的距离与到l的距离 的点的轨迹称为抛物线,其中定点F称为抛物线的 ,定直线l称为抛物线的 .
(1)“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点);一定直线l(即准线);一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1).(2)若点F在直线l上,点的轨迹是过点F且垂直于直线l的直线.
在平面内,到直线x=-2与到定点P(2,0)的距离相等的点的轨迹是A.抛物线 B.双曲线C.椭圆 D.直线
动点到定点P(2,0)的距离与到定直线l:x=-2的距离相等,所以点的轨迹是以点P为焦点,直线l为准线的抛物线.
理解抛物线的定义是解决问题的关键,要抓住平面内的点到定点与到定直线的距离相等这一重要特征,但要注意的是定点不在定直线上.
在平面内,“点P到某定点的距离等于其到某条定直线的距离”是“点P的轨迹为抛物线”的A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
若点P的轨迹为抛物线,则点P到某定点的距离等于其到某条定直线的距离,但若点P到某定点的距离等于其到某条定直线的距离,且该定点在该定直线上,则点P的轨迹就不是抛物线,故应为必要不充分条件.
问题3 比较椭圆、双曲线标准方程的建立过程,你认为如何建立坐标系,可能使所求抛物线的方程形式简单?
提示 我们取经过点F且垂直于直线l的直线为x轴,垂足为K,并使原点与线段KF的中点重合,建立平面直角坐标系xOy.
设M(x,y)是抛物线上任意一点,
将上式两边平方并化简,得y2=2px(p>0).
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
(1)p的几何意义是焦点到准线的距离.(2)标准方程的结构特征:顶点在坐标原点、焦点在坐标轴上.(3)抛物线的开口方向:抛物线的开口方向取决于一次项变量(x或y)的系数及其符号.(4)由方程写焦点、准线勿忘记化为标准方程.
分别求符合下列条件的抛物线的标准方程.(1)经过点(-3,-1);
因为点(-3,-1)在第三象限,所以设所求抛物线的标准方程为y2=-2px(p>0)或x2=-2py(p>0).若抛物线的标准方程为y2=-2px(p>0),
若抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0),
(2)焦点为直线3x-4y-12=0与坐标轴的交点.
对于直线方程3x-4y-12=0,令x=0,得y=-3;令y=0,得x=4,所以抛物线的焦点为(0,-3)或(4,0).
此时抛物线的标准方程为x2=-12y;
此时抛物线的标准方程为y2=16x.故所求抛物线的标准方程为x2=-12y或y2=16x.
用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
注意:当抛物线的类型没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论情况的个数.
(1)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=_____,准线方程为________.
因为抛物线的焦点坐标为(1,0),
(2)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5的抛物线的标准方程为____________________.
设方程为x2=2my(m≠0),由焦点到准线的距离为5,知|m|=5,m=±5,所以满足条件的抛物线有两条,它们的标准方程分别为x2=10y和x2=-10y.
(1)已知抛物线C:y2=x的焦点为F,A(x0,y0)是C上一点,|AF|= ,则x0等于A.1 B.2 C.4 D.8
(2)已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,求点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和的最小值.
由抛物线的定义可知,抛物线上的点到准线的距离等于它到焦点的距离.
延伸探究1.若将本例(2)中的点(0,2)改为点A(3,2),求|PA|+|PF|的最小值.
将x=3代入y2=2x,
所以点A在抛物线内部.
则|PA|+|PF|=|PA|+d.
2.若将本例(2)中的点(0,2)换为直线l1:3x-4y+ =0,求点P到直线3x-4y+ =0的距离与P到该抛物线的准线的距离之和的最小值.
如图,作PQ垂直于准线l于点Q,|PA1|+|PQ|=|PA1|+|PF|≥|A1F|min.
抛物线定义的应用根据抛物线的定义,抛物线上任意一点到焦点的距离等于它到准线的距离,因此,由抛物线定义可以实现点点距与点线距的相互转化,从而简化某些问题.
(1)设点A的坐标为(1, ),点P在抛物线y2=8x上移动,P到直线x=-1的距离为d,则d+|PA|的最小值为A.1 B.2 C.3 D.4
由题意知抛物线y2=8x的焦点为F(2,0),点P到准线x=-2的距离为d+1,于是|PF|=d+1,所以d+|PA|=|PF|-1+|PA|的最小值为|AF|-1=4-1=3.
(2)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F1,若点A(2,-4)在抛物线上,则点A到焦点的距离为________.
把点(2,-4)代入抛物线y2=2px,得16=4p,即p=4,从而抛物线的焦点为(2,0).故点A到焦点的距离为4.
1.知识清单: (1)抛物线的定义. (2)抛物线的标准方程及图形. (3)抛物线定义的应用.2.方法归纳:数形结合、分类讨论.3.常见误区: (1)解题时首先把方程化为标准形式. (2)抛物线的标准方程有四种情况,解题要分清焦点位置,必要时要讨论焦点的 位置.
由此可知准线方程为y=2.
由抛物线y=2px2过点(1,4),可得p=2,
3.已知P为抛物线y2=4x上一个动点,Q为圆x2+(y-4)2=1上一个动点,则点P到点Q的距离与点P到抛物线的准线的距离之和的最小值是
点P到抛物线的准线的距离等于点P到抛物线焦点F(1,0)的距离.
这个值即为所求.故选C.
4.若抛物线y2=-2px(p>0)上有一点M,其横坐标为-9,它到焦点的距离为10,则点M的坐标为___________________.
(-9,6)或(-9,-6)
设点M到准线的距离为d,
故抛物线方程为y2=-4x.由点M(-9,y)在抛物线上,得y=±6,故点M的坐标为(-9,6)或(-9,-6).
2.准线与x轴垂直,且经过点(1, )的抛物线的标准方程是A.y2=-2x B.y2=2xC.x2=2y D.x2=-2y
由题意可设抛物线的标准方程为y2=2px(p>0),
解得p=1,因此抛物线的标准方程为y2=2x.
3.过点A(3,0)且与y轴相切的圆的圆心轨迹为A.圆 B.椭圆 C.直线 D.抛物线
由题意可知,动圆的圆心到点A的距离与到y轴的距离相等,满足抛物线的定义,故应选D.
易知直线l2:x=-1恰为抛物线y2=4x的准线,如图所示,动点P到l2:x=-1的距离可转化为PF的长度,其中F(1,0)为抛物线y2=4x的焦点.
5.(多选)以双曲线16x2-9y2=144的顶点为焦点的抛物线的标准方程为A.y2=12x B.x2=16yC.y2=-12x D.x2=-16y
顶点坐标为(±3,0),∴抛物线的标准方程为y2=±12x.
设所求抛物线方程为x2=-2py(p>0),
∵M(m,-3)在抛物线上,且|MF|=5,
7.抛物线y=4x2上的一点M到焦点的距离为1,则点M的纵坐标为_____.
由于点M到焦点的距离为1,所以M到准线的距离也为1,
8.设抛物线y2=8x的焦点为F,准线为l,P为抛物线上的一点,PA⊥l,A为垂足,如果直线AF的斜率为 ,那么|PF|=________.
如图,∠AFE=60°,因为F(2,0),所以E(-2,0),
故|PF|=|PA|=6+2=8.
9.2021年5月,在美丽的崇明岛举办第十届中国花卉博览会,主办方准备举行花车巡游活动,巡游花车必须通过一个抛物线型的拱门,已知拱圈最高点距地面6米,拱圈两最低点的距离为12米,花车的设计宽度和高度分别为8米和2米,现主办方准备在花车上搭建一个和花车同宽度的舞台供演员表演,求所搭建舞台的最大高度.
如图所示,建立平面直角坐标系,由题意得A(-6,-6),B(6,-6),设该抛物线方程为x2=-2py(p>0),代入A点,得36=-2p(-6),解得p=3,故该抛物线方程为x2=-6y,
10.已知抛物线C:x2=2py(p>0)上两点A,B且AB⊥y轴,OA⊥OB,△AOB的面积为16,求抛物线C的方程.
不妨设点A在第一象限且A(m,n),则B(-m,n),可得m2=2pn,AB⊥y轴,且OA⊥OB,即△AOB为等腰直角三角形,则OA的斜率为1,即m=n,
解得m=n=4,p=2,所以抛物线C的方程为x2=4y.
由题意知,A为抛物线的焦点.
则|PA|+|PB|=d+|PB|,d+|PB|的最小值为B到准线的距离,
当PB垂直于准线时取最小值.
过点Q作QQ′⊥l于点Q′,如图.
∴|PQ|∶|PF|=3∶4,又焦点F到准线l的距离为4,∴|QF|=|QQ′|=3.
13.等轴双曲线C的中心在原点,焦点在x轴上,等轴双曲线C与抛物线y2=8x的准线交于A,B两点,且|AB|= ,则等轴双曲线C的实轴长为A.1 B.2 C.4 D.8
设等轴双曲线C的方程为x2-y2=λ,①因为抛物线y2=8x,2p=8,p=4,
所以抛物线的准线方程为x=-2,设等轴双曲线与抛物线的准线x=-2有两个交点A(-2,y),B(-2,-y)(y>0),
所以λ=1,所以等轴双曲线C的方程为x2-y2=1,所以等轴双曲线C的实轴长为2.
14.抛物线的焦点F在x轴上,直线y=-3与抛物线交于点A,|AF|=5,则抛物线的标准方程为____________________.
y2=±2x或y2=±18x
设焦点在x轴上的抛物线的标准方程为y2=2px(p≠0),A(m,-3),
又(-3)2=2pm,所以p=±1或p=±9,故所求抛物线的标准方程为y2=±2x或y2=±18x.
15.如果P1,P2,…,Pn是抛物线C:y2=4x上的点,它们的横坐标依次为x1,x2,…,xn,F是抛物线C的焦点,若x1+x2+…+xn=10,则|P1F|+|P2F|+…+|PnF|等于A.n+10 B.n+20 C.2n+10 D.2n+20
由抛物线的方程y2=4x可知其焦点为(1,0),准线为x=-1,由抛物线的定义可知|P1F|=x1+1,|P2F|=x2+1,…,|PnF|=xn+1,所以|P1F|+|P2F|+…+|PnF|=x1+1+x2+1+…+xn+1=(x1+x2+…+xn)+n=n+10.
16.如图所示,抛物线C的顶点为坐标原点O,焦点F在y轴上,准线l与圆x2+y2=1相切.(1)求抛物线C的方程;
依题意,可设抛物线C的方程为x2=2py(p>0),
∵准线l与圆x2+y2=1相切,
解得p=2.故抛物线C的方程为x2=4y.
(2)若点A,B都在抛物线C上,且 ,求点A的坐标.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由题意得F(0,1),
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