抛物线
【考点梳理】
1.抛物线的概念
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的焦点,直线l叫做抛物线的准线.
2.抛物线的标准方程与几何性质
标准
方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
y=0
x=0
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
焦半径|PF|
x0+
-x0+
y0+
-y0+
【考点突破】
考点一、抛物线的定义及应用
【例1】(1)已知抛物线C:y2=x的焦点为F,点A(x0,y0)是C上一点,|AF|=
x0,则x0=( )
A.1 B.2 C.4 D.8
(2)若抛物线y2=2x的焦点是F,点P是抛物线上的动点,又有点A(3,2),则|PA|+|PF|取最小值时点P的坐标为________.
[答案] (1) A (2) (2,2)
[解析] (1)由y2=x,知2p=1,即p=,
因此焦点F,准线l的方程为x=-.
设点A(x0,y0)到准线l的距离为d,则由抛物线的定义可知d=|AF|.
从而x0+=x0,解得x0=1.
(2)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最小,最小值为,此时P点纵坐标为2,代入y2=2x,得x=2,∴点P的坐标为(2,2).
【类题通法】
1.凡涉及抛物线上的点到焦点距离时,一般运用定义转化为到准线距离处理.如本例充分运用抛物线定义实施转化,使解答简捷、明快.
2.若P(x0,y0)为抛物线y2=2px(p>0)上一点,由定义易得|PF|=x0+;若过焦点的弦AB的端点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则弦长为|AB|=x1+x2+p,x1+x2可由根与系数的关系整体求出.
【对点训练】
1.过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x1,y1),Q(x2,y2)两点,如果x1+x2=6,则|PQ|=( )
A.9 B.8 C.7 D.6
[答案] B
[解析] 抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.根据题意可得,|PQ|=|PF|+|QF|=x1+1+x2+1=x1+x2+2=8.
2.设P是抛物线y2=4x上的一个动点,则点P到点A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值为__________.
[答案]
[解析] 如图,易知抛物线的焦点为F(1,0),准线是x=-1,由抛物线的定义知:点P到直线x=-1的距离等于点P到F的距离.于是,问题转化为在抛物线上求一点P,使点P到点A(-1,1)的距离与点P到F(1,0)的距离之和最小.
连接AF交抛物线于点P,此时最小值为|AF|==.
考点二、抛物线的标准方程与几何性质
【例2】(1)点M(5,3)到抛物线y=ax2的准线的距离为6,那么抛物线的标准方程是( )
A.x2=y B.x2=y或x2=-y
C.x2=-y D.x2=12y或x2=-36y
(2)已知抛物线C1:y=x2(p>0)的焦点与双曲线C2:-y2=1的右焦点的连线交C1于点M(M在第一象限),若C1在点M处的切线平行于C2的一条渐近线,则p=( )
A. B. C. D.
[答案] (1) D (2) D
[解析] (1)将y=ax2化为x2=y.
当a>0时,准线y=-,则3+=6,∴a=.
当a0)得x2=2py(p>0),
所以抛物线的焦点坐标为.
由-y2=1得a=,b=1,c=2.
所以双曲线的右焦点为(2,0).
则抛物线的焦点与双曲线的右焦点的连线所在直线方程为=.
即px+4y-2p=0.①
设M(x0>0),则C1在点M处的切线的斜率为.
由题意可知=,解得x0=p,
所以M,
把M点的坐标代入①得+p-2p=0.解得p=.
【类题通法】
1.求抛物线标准方程的常用方法是待定系数法,其关键是判断焦点位置、开口方向,在方程的类型已经确定的前提下,由于标准方程只有一个参数p,只需一个条件就可以确定抛物线的标准方程.
2.在解决与抛物线的性质有关的问题时,要注意利用几何图形的形象、直观的特点来解题,特别是涉及焦点、顶点、准线的问题更是如此.
【对点训练】
1.若抛物线y2=2px的焦点与椭圆+=1的右焦点重合,则该抛物线的准线方程为__________.
[答案] x=-2
[解析] 由椭圆+=1,知a=3,b=,
所以c2=a2-b2=4,所以c=2.
因此椭圆的右焦点为(2,0),
又抛物线y2=2px的焦点为.
依题意,得=2,
于是抛物线的准线x=-2.
2.以抛物线C的顶点为圆心的圆交C于A,B两点,交C的准线于D,E两点.已知|AB|=4,|DE|=2,则C的焦点到准线的距离为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
[答案] B
[解析] 不妨设抛物线C:y2=2px(p>0),圆的方程为x2+y2=r2(r>0),
∵|AB|=4,|DE|=2,
抛物线的准线方程为x=-,
∴不妨设A,D,
∵点A,D在圆x2+y2=r2上,
∴+8=+5,解得p=4(负值舍去),
故C的焦点到准线的距离为4.
考点三、直线与抛物线的位置关系
【例3】在直角坐标系xOy中,直线l:y=t(t≠0)交y轴于点M,交抛物线C:y2=2px(p>0)于点P,M关于点P的对称点为N,连接ON并延长交C于点H.
(1)求;
(2)除H以外,直线MH与C是否有其它公共点?说明理由.
[解析] (1)如图,由已知得M(0,t),P.
又N为M关于点P的对称点,故N,
故直线ON的方程为y=x,
将其代入y2=2px整理得px2-2t2x=0,
解得x1=0,x2=.因此H.
所以N为OH的中点,即=2.
(2)直线MH与C除H以外没有其他公共点.理由如下:
直线MH的方程为y-t=x,即x=(y-t).
代入y2=2px得y2-4ty+4t2=0,解得y1=y2=2t,
即直线MH与C只有一个公共点,
所以除H以外,直线MH与C没有其他公共点.
【类题通法】
判断直线与圆锥曲线的交点个数时,可直接求解相应方程组得到交点坐标,也可利用消元后的一元二次方程的判别式来确定,需注意利用判别式的前提是二次项系数不为0.
【对点训练】
已知抛物线方程为y2=8x,若过点Q(-2,0)的直线l与抛物线有公共点,则直线l的斜率的取值范围是________.
[答案] [-1,1]
[解析] 设直线l的方程为y=k(x+2),代入抛物线方程,消去y整理得k2x2+(4k2-8)x+4k2=0,当k=0时,显然满足题意;当k≠0时,Δ=(4k2-8)2-4k2·4k2=64(1-k2)≥0,解得-1≤k<0或0<k≤1,因此k的取值范围是[-1,
1].
【例4】已知抛物线C:y2=2px过点P(1,1),过点作直线l与抛物线C交于不同的两点M,N,过点M作x轴的垂线分别与直线OP,ON交于点A,B,其中O为原点.
(1)求抛物线C的方程,并求其焦点坐标和准线方程;
(2)求证:A为线段BM的中点.
[解析] (1)把P(1,1)代入y2=2px,得p=,
所以抛物线C的方程为y2=x,
焦点坐标为,准线方程为x=-.
(2)当直线MN斜率不存在或斜率为零时,显然与抛物线只有一个交点不满足题意,所以直线MN(也就是直线l)斜率存在且不为零.
由题意,设直线l的方程为y=kx+(k≠0),l与抛物线C的交点为M(x1,y1),N(x2,y2).
由消去y得4k2x2+(4k-4)x+1=0.
考虑Δ=(4k-4)2-4×4k2=16(1-2k),
由题可知有两交点,所以判别式大于零,所以k