抛物线模型-新高考数学核心知识点全透视(全国通用解析版)
抛物线模型
抛物线秒杀小题常用结论
(1)抛物线定义:|MF|=d(d为M点到准线的距离).如图(17)
图(17) 图(18)
(2)设A,B是抛物线y2=2px(p>0)上不同的两点,P为弦AB的中点,则kAB·y0=p.
(3)以抛物线y2=2px(p>0)为例,设AB是抛物线的过焦点的一条弦(焦点弦),F是抛物线的焦点,A(x1,y1),B(x2,y2),A、B在准线上的射影为A1、B1,则有以下结论:
①x1x2=,y1y2=-p2;
②若直线AB的倾斜角为θ,则|AF|=,|BF|=;如图(18)
③+=为定值;如图(18)
④|AB|=x1+x2+p=(其中θ为直线AB的倾斜角),抛物线的通径长为2p,通径是最短的焦点弦;如图(18)
⑤S△AOB=(其中θ 为直线AB的倾斜角);如图(18)
⑥以AB为直径的圆与抛物线的准线相切;如图(19)
图(19) 图(20)
⑦以AF(或BF)为直径的圆与y轴相切;如图(20,21)
图(21) 图(22)
⑧以A1B1为直径的圆与直线AB相切,切点为F,∠A1FB1=90°;如图(22)
⑨A,O,B1三点共线,B,O,A1三点也共线;
⑩已知M(x0,y0)是抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,点N(a,0)是抛物线的对称轴上一点,则|MN|min=
(4)如图(23)所示,AB是抛物线x2=2py(p>0)的过焦点的一条弦(焦点弦),分别过A,B作抛物线的切线,交于点P,连接PF,则有以下结论:
图(23)
①点P的轨迹是一条直线,即抛物线的准线l:y=-;②两切线互相垂直,即PA⊥PB;
③PF⊥AB;④点P的坐标为.
【例题选讲】
[例3] (15)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
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.
(16)(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=________.
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.
(17)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=________.
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.
(18)(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|=________.
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.
(19)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.
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+=.
(20)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
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cos θ==,所以tan θ=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|=.
(21)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.
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×=.
(22)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.
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==.
【对点训练】
23.过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F且倾斜角为锐角的直线l与C交于A,B两点,过线段AB的中点N且垂直于l的直线与C的准线相交于点M,若|MN|=|AB|,则直线l的倾斜角为( )
A.15° B.30° C.45° D.60°
23.答案 B 解析 分别过A,B,N作抛物线准线的垂线,垂足分别为A′,B′,N′(图略),由抛物线的定义知|AF|=|AA′|,|BF|=|BB′|,|NN′|=(|AA′|+|BB′|)=|AB|,因为|MN|=|AB|,所以|NN′|=|MN|,所以∠MNN′=60°,即直线MN的倾斜角为120°,又直线MN与直线l垂直且直线l的倾斜角为锐角,所以直线l的倾斜角为30°,故选B.
24.已知F是抛物线y2=4x的焦点,过焦点F的直线l交抛物线的准线于点P,点A在抛物线上且|AP|=|AF|=3,则直线l的斜率为( )
A.±1 B. C.± D.2
24.答案 C 解析 因为点A在抛物线y2=4x上,且|AP|=|AF|=3,点P在抛物线的准线上,由抛物线
的定义可知,AP⊥准线,设A(x,y),则|AP|=x+=x+1=3,解得x=2,所以y2=8,故A(2,±2),故P(-1,±2),又F(1,0),所以直线l的斜率为kPF==±.故选C.
25.已知直线l:y=kx-k(k∈R)与抛物线C:y2=4x及其准线分别交于M,N两点,F为抛物线的焦点,若2=,则实数k等于( )
A.± B.±1 C.± D.±2
25.答案 C 解析 抛物线C:y2=4x的焦点F(1,0),直线l:y=kx-k过抛物线的焦点.当k>0时,
如图所示,
过点M作MM′垂直于准线x=-1,垂足为M′,由抛物线的定义,得|MM′|=|MF|,易知∠M′MN与直线l的倾斜角相等,由2=,得cos∠M′MN==,则tan∠M′MN=,∴直线l的斜率k=;当k<0时,可得直线l的斜率k=-.故选C.
26.已知抛物线M:y2=4x,过抛物线M的焦点F的直线l交抛物线于A,B两点(点A在第一象限),且交抛物线的准线于点E.若=2,则直线l的斜率为( )
A.3 B.2 C. D.1
26.答案 B 解析 分别过A,B两点作AD,BC垂直于准线,垂足分别为D,C,由=2,
得B为AE的中点,∴|AB|=|BE|,则|AD|=2|BC|,由抛物线的定义可知|AF|=|AD|,|BF|=|BC|,∴|AB|=3|BC|,∴|BE|=3|BC|,则|CE|=2|BC|,∴tan∠CBE==2,∴直线l的斜率k=tan∠AFx=tan ∠CBE=2.
27.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的值为( )
A. B. C. D.
27.答案 D 解析 解法1 设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1>0,x2>0,∴|FA|=x1+2,|FB|=x2+2,∴x1+2=2x2+4,∴x1=2x2+2.由,得k2x2+(4k2-8)x+4k2=0,∴x1x2=4,x1+x2==-4.由,得x+x2-2=0,∴x2=1,∴x1=4,∴-4=5,∴k2=,k=.
解法2 设抛物线C:y2=8x的准线为l,易知l:x=-2,直线y=k(x+2)恒过定点P(-2,0),如图,过A,B分别作AM⊥l于点M,BN⊥l于点N,由|FA|=2|FB|,知|AM|=2|BN|,所以点B为线段AP的中点,连接OB,则|OB|=|AF|,所以|OB|=|BF|,所以点B的横坐标为1,因为k>0,所以点B的坐标为(1,2),所以k==.故选D.
28.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,△ABC的顶点都在抛物线上,且满足++=0,则++=________.
28.答案 0 解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),F,由+=-,得+=-,y1+y2+y3=0.因为kAB==,kAC==,kBC==,所以++=++==0.
29.已知抛物线E:x2=2py(p>0)的焦点为F,其准线与y轴交于点D,过点F作直线交抛物线E于A,B
两点,若AB⊥AD且|BF|=|AF|+4,则p的值为________.
29.答案 2 解析 当k不存在时,直线与抛物线不会交于两点.当k存在时(如图),设直线AB的方程
为y=kx+,A(x1,y1),B(x2,y2),D.则有x=2py1,x=2py2,联立直线与抛物线方程得整理得x2-2pkx-p2=0,所以x1x2=-p2,x1+x2=2pk,所以y1y2==,=,=.又AB⊥AD,所以-x1(-x1)+=0,整理得x+y=,即2py1+y=,解得y1=p.因为y1y2=,所以y2=p,又|AF|=y1+,|BF|=y2+,代入|BF|=|AF|+4得,y2+=y1++4.解得p=2.
30.已知抛物线x2=4y的焦点为F,准线为l,P为抛物线上一点,过P作PA⊥l于点A,当∠AFO=30°(O为坐标原点)时,|PF|=________.
30.答案 解析 法一:令l与y轴的交点为B,在Rt△ABF中,∠AFB=30°,|BF|=2,所以|AB|=.设P(x0,y0),则x0=±,代入x2=4y中,得y0=,所以|PF|=|PA|=y0+1=.
法二:如图所示,∠AFO=30°,∴∠PAF=30°,又|PA|=|PF|,∴△APF为顶角∠APF=120°的等腰三角形,而|AF|==,∴|PF|==.
31.在平面直角坐标系xOy中,抛物线y2=6x的焦点为F,准线为l,P为抛物线上一点,PA⊥l,A为垂
足.若直线AF的斜率k=-,则线段PF的长为________.
31.答案 6 解析 由抛物线方程为y2=6x,所以焦点坐标F,准线方程为x=-,因为直线AF的斜率为-,所以直线AF的方程为y=-,
当x=-时,y=3,所以A,因为PA⊥l,A为垂足,所以点P的纵坐标为3,可得点P的坐标为,根据抛物线的定义可知|PF|=|PA|=-=6.
32.在直角坐标系xOy中,抛物线C:y2=4x的焦点为F,准线为l,P为C上一点,PQ垂直l于点Q,M,N分别为PQ,PF的中点,直线MN与x轴交于点R,若∠NFR=60°,则|FR|等于( )
A.2 B. C.2 D.3
32.答案 A 解析 由抛物线C:y2=4x,得焦点F(1,0),准线方程为x=-1,
因为M,N分别为PQ,PF的中点,所以MN∥QF,所以四边形QMRF为平行四边形,|FR|=|QM|,又由PQ垂直l于点Q,可知|PQ|=|PF|,因为∠NFR=60°,所以△PQF为等边三角形,所以FM⊥PQ,所以|FR|=2,故选A.
33.已知y2=4x的准线交x轴于点Q,焦点为F,过Q且斜率大于0的直线交y2=4x于A,B,两点∠AFB=60°,则|AB|等于( )
A. B. C.4 D.3
33.答案 B 解析 设A(x1,2),B(x2,2),x2>x1>0,因为kQA=kQB,即=,整理化简得x1x2=1,|AB|2=(x2-x1)2+(2-2)2,|AF|=x1+1,|BF|=x2+1,代入余弦定理|AB|2=|AF|2+|BF|2-2|AF||BF|cos60°,整理化简得,x1+x2=,又因为x1x2=1,所以x1=,x2=3,|AB|==,故选B.
34.过抛物线y=x2的焦点F作一条倾斜角为30°的直线交抛物线于A,B两点,则|AB|=________.
34.答案 解析 (1)依题意,设点A(x1,y1),B(x2,y2),题中的抛物线x2=4y的焦点坐标是F(0,1),直线AB的方程为y=x+1,即x=(y-1).由消去x得3(y-1)2=4y,即3y2-10y+3=0,Δ=(-10)2-4×3×3>0,y1+y2=,则|AB|=|AF|+|BF|=(y1+1)+(y2+1)=y1+y2+2=.
35.已知直线l过抛物线C:y2=3x的焦点F,交C于A,B两点,交C的准线于点P,若=,则|AB|=( )
A.3 B.4 C.6 D.8
35.答案 B 解析 如图所示:
不妨设A在第一象限,由抛物线C:y2=3x可得F,准线DP:x=-.因为=,所以F是AP的中点,则AD=2CF=3.所以可得A,则kAF=,所以直线AP的方程为:y=,联立方程,整理得:x2-x+=0,所以x1+x2=,则|AB|=x1+x2+p=+=4.故选B.
36.(2017·全国Ⅱ)过抛物线C:y2=4x的焦点F,且斜率为的直线交C于点M(M在x轴的上方),l为C的准线,点N在l上且MN⊥l,则M到直线NF的距离为( )
A. B.2 C.2 D.3
36.答案 C 解析 由题意,得F(1,0),则直线FM的方程是y=(x-1).由得x=或x=3.由M在x轴的上方,得M(3,2),由MN⊥l,得|MN|=|MF|=3+1=4.又∠NMF等于直线FM的倾斜角,即∠NMF=60°,因此△MNF是边长为4的等边三角形,所以点M到直线NF的距离为4×=2.
37.已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,直线AB与抛物线C相交于A,B两点,若2+-3=0,则弦AB中点到抛物线C的准线的距离为________.
37.答案 解析 依题意得,抛物线的焦点为F(0,1),准线方程是y=-1,因为2(-)+(-)=0,即2+=0,所以F,A,B三点共线.设直线AB:y=kx+1(k≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),则由得x2=4(kx+1),即x2-4kx-4=0,x1x2=-4 ①;又2+=0,因此2x1+x2=0 ②.由①②解得x=2,弦AB的中点到抛物线C的准线的距离为[(y1+1)+(y2+1)]=(y1+y2)+1=(x+x)+1=+1=.
38.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,准线为l.若射线y=2(x-1)(x≤1)与C,l分别交于P,Q两点,则=( )
A. B.2 C. D.5
38.答案 C 解析 由题意,知抛物线C:y2=4x的焦点F(1,0),设准线l:x=-1与x轴的交点为F1.过点P作直线l的垂线,垂足为P1(图略),由得点Q的坐标为(-1,-4),所以|FQ|=2.又|PF|=|PP1|,所以====,故选C.
39.已知抛物线Γ:y2=8x的焦点为F,准线与x轴的交点为K,点P在Γ上且|PK|=|PF|,则△PKF的面积为________.
39.答案 8 解析 由已知得,F(2,0),K(-2,0),过P作PM垂直于准线于点M,则|PM|=|PF|,又|PK|=|PF|,∴|PM|=|MK|=|PF|,∴PF⊥x轴,△PFK的高等于|PF|,不妨设P(m2,2m)(m>0),则m2+2=4,解得m=,故△PFK的面积S=4×2××=8.
40.抛物线C:y2=4x的焦点为F,其准线l与x轴交于点A,点M在抛物线C上,当=时,△AMF
的面积为( )
A.1 B. C.2 D.2
40.答案 C 解析 (1)过M作MP垂直于准线,垂足为P,则===,则cos∠AMP=,又0°<∠MAF<180°,则∠AMP=45°,此时△AMP是等腰直角三角形,设M(m,),则由|MP|=|MA|得|m+1|=,解得m=1,M(1,2),所以△AMF的面积为×2×2=2.
41.抛物线x2=4y的焦点为F,过点F作斜率为的直线l与抛物线在y轴右侧的部分相交于点A,过点A作抛物线准线的垂线,垂足为H,则△AHF的面积是( )
A.4 B.3 C.4 D.8
41.答案 C 解析 由抛物线的定义可得|AF|=|AH|,∵AF的斜率为,∴AF的倾斜角为30°,∵AH垂直于准线,∴∠FAH=60°,故△AHF为等边三角形.设A,m>0,过F作FM⊥AH于M,则在△FAM中,|AM|=|AF|,∴-1=,解得m=2,故等边三角形AHF的边长|AH|=4,∴△AHF的面积是×4×4sin 60°=4.故选C.
42.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F ,直线l过焦点F与抛物线C分别交于A,B两点,且直线l不与x轴垂直,线段AB的垂直平分线与x轴交于点P(10,0),则△AOB的面积为( )
A.4 B.4 C.8 D.8
42.答案 C 解析 设直线l:x=ty+2,A(x1,y1),B(x2,y2),则由可以得到y2-8ty-16=0,所以AB的中点M(4t2+2,4t),线段AB的垂直平分线与x轴交于点P(10,0),故t≠0.所以AB的中垂线的方程为y=-(x-4t2-2)+4t=-·x+8t+,令y=0可得x=8t2+2,解方程10=8t2+2得t=±1.此时AB= |y1-y2|=8 =16,O到AB的距离为d==,所以SΔOAB=×16×=8.故选C.
43.过抛物线y2=4x的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,点O是坐标原点,若|AF|=3,则△AOB的面积为( )
A. B. C. D.2
43.答案 C 解析 设A(x1,y1),B(x2,y2)(y1>0,y2<0),如图所示,|AF|=x1+1=3,
所以x1=2,y1=2.设AB的方程为x-1=ty,由消去x,得y2-4ty-4=0.所以y1y2=-4.所以y2=-,x2=,所以S△AOB=×1×|y1-y2|=.
44.已知抛物线y2=4x,过其焦点F的直线l与抛物线分别交于A,B两点(A在第一象限内),=3,过AB的中点且垂直于l的直线与x轴交于点G,则△ABG的面积为( )
A. B. C. D.
44.答案 C 解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),因为=3,所以y1=-3y2,设直线l的方程为x=my+1,由消去x得y2-4my-4=0,∴y1y2=-4,∴∴y1+y2=4m=,∴m=,∴x1+x2=,AB的中点坐标为,过AB中点且垂直于直线l的直线方程为y-=-,令y=0,可得x=,所以S△ABG=××=.
45.已知抛物线x2=2y的焦点为F,其上有两点A(x1,y1),B(x2,y2)满足|AF|-|BF|=2,则y1+x-y2-x=( )
A.4 B.6 C.8 D.10
45.答案 B 解析 (1)由抛物线定义知|AF|=y1+,|BF|=y2+,∴|AF|-|BF|=y1-y2=2,又知x=2y1,
x=2y2,∴x-x=2(y1-y2)=4,∴y1+x-y2-x=(y1-y2)+(x-x)=2+4=6.
46.(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
46.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.
47.抛物线C:y2=4x的焦点为F,动点P在抛物线C上,点A(-1,0),当取得最小值时,直线AP的方程为________.
47.答案 x+y+1=0或x-y+1=0 解析 设P点的坐标为(4t2,4t),∵F(1,0),A(-1,0),∴|PF|2=(4t2-1)2+16t2=16t4+8t2+1,|PA|2=(4t2+1)2+16t2=16t4+24t2+1,∴2==1-=1-≥1-=1-=,当且仅当16t2=,即t=±时取等号,此时点P坐标为(1,2)或(1,-2),此时直线AP的方程为y=±(x+1),即x+y+1=0或x-y+1=0.
48.已知点P(-1,0),设不垂直于x轴的直线l与抛物线y2=2x交于不同的两点A,B,若x轴是∠APB的角平分线,则直线l一定过点( )
A. B.(1,0) C.(2,0) D.(-2,0)
48.答案 B 解析 根据题意,直线的斜率存在且不等于零,设直线的方程为x=ty+m(t≠0),与抛物线方程联立,消元得y2-2ty-2m=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),因为x轴是∠APB的角平分线,所以AP,BP的斜率互为相反数,所以+=0,所以2ty1y2+(m+1)(y1+y2)=0,结合根与系数之间的关系,整理得出2t(-2m)+2tm+2t=0,2t(m-1)=0,因为t≠0,所以m=1,所以过定点(1,0),故选B.
49.已知抛物线C:y2=2px(p>0)和动直线l:y=kx+b(k,b是参变量,且k≠0,b≠0)相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,平面直角坐标系的原点为O,记直线OA,OB的斜率分别为kOA,kOB,且kOA·kOB=恒成立,则当k变化时,直线l经过的定点为________.
49.答案 解析 联立消去y,得k2x2+(2kb-2p)x+b2=0,∴x1+x2=,x1x2=,∵kOA·kOB=,∴y1y2=x1x2,又∵y1y2=(kx1+b)(kx2+b)=k2x1x2+kb(x1+x2)+b2=,∴=·,解得b=,∴y=kx+=k.令x=-,得y=0,∴直线l过定点.
50.在直线y=-2上任取一点Q,过Q作抛物线x2=4y的切线,切点分别为A,B,则直线AB恒过的点的坐标为( )
A.(0,1) B.(0,2) C.(2,0) D.(1,0)
50.答案 B 解析 设Q(t,-2),A(x1,y1),B(x2,y2),抛物线方程变为y=x2,则y′=x,则在点A处的切线方程为y-y1=x1(x-x1),化简得y=x1x-y1,同理,在点B处的切线方程为y=x2x-y2,又点Q(t,-2)的坐标适合这两个方程,代入得-2=x1t-y1,-2=x2t-y2,这说明A(x1,y1),B(x2,y2)都满足方程-2=xt-y,即直线AB的方程为y-2=tx,因此直线AB恒过点(0,2).
51.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,直线y=(x-1)与C交于A,B(A在x轴上方)两点.若=m,则m的值为________.
51.答案 3 解析 由题意知F(1,0),由解得由A在x轴
上方,知A(3,2),B,则=(-2,-2),=,因为=m,所以m=3.
52.设抛物线C:y2=12x的焦点为F,准线为l,点M在C上,点N在l上,且=λ(λ>0),若|MF|=4,则λ等于( )
A. B.2 C. D.3
52.答案 D 解析 如图,过M向准线l作垂线,垂足为M′,根据已知条件,结合抛物线的定义得==,
又|MF|=4,∴|MM′|=4,又|FF′|=6,∴==,∴λ=3.故选D.
53.已知抛物线y2=2px(p>0)过点A,其准线与x轴交于点B,直线AB与抛物线的另一个交点为M,若=λ,则实数λ为( )
A. B. C.2 D.3
53.答案 C 解析 把点A代入抛物线的方程得2=2p×,解得p=2,所以抛物线的方程为y2=4x,则B(-1,0),设M,则=,=(-1-,-yM),由=λ,得解得λ=2或λ=1(舍去),故选C.
54.如图,过抛物线y2=4x的焦点F作倾斜角为α的直线l,l与抛物线及其准线从上到下依次交于A、B、C点,令=λ1,=λ2,则当α=时,λ1+λ2的值为( )
A.4 B.5 C.6 D.8
54.答案 B 解析 由题意知焦点的坐标为F(1,0).设A(x1,y1),B(x2,y2),当α=时,直线AB的方程
为y=x-,与抛物线方程联立得3x2-10x+3=0,∴x1+x2=,x1x2=1,解得x1=3,x2=,由题图可知,λ1====3,∵α=,∴λ2==2,∴λ1+λ2=5.故选B.
55.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
55.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.
第14页抛物线模型-新高考数学核心知识点全透视(全国通用原卷版)
抛物线模型
抛物线秒杀小题常用结论
(1)抛物线定义:|MF|=d(d为M点到准线的距离).如图(17)
图(17) 图(18)
(2)设A,B是抛物线y2=2px(p>0)上不同的两点,P为弦AB的中点,则kAB·y0=p.
(3)以抛物线y2=2px(p>0)为例,设AB是抛物线的过焦点的一条弦(焦点弦),F是抛物线的焦点,A(x1,y1),B(x2,y2),A、B在准线上的射影为A1、B1,则有以下结论:
①x1x2=,y1y2=-p2;
②若直线AB的倾斜角为θ,则|AF|=,|BF|=;如图(18)
③+=为定值;如图(18)
④|AB|=x1+x2+p=(其中θ为直线AB的倾斜角),抛物线的通径长为2p,通径是最短的焦点弦;如图(18)
⑤S△AOB=(其中θ 为直线AB的倾斜角);如图(18)
⑥以AB为直径的圆与抛物线的准线相切;如图(19)
图(19) 图(20)
⑦以AF(或BF)为直径的圆与y轴相切;如图(20,21)
图(21) 图(22)
⑧以A1B1为直径的圆与直线AB相切,切点为F,∠A1FB1=90°;如图(22)
⑨A,O,B1三点共线,B,O,A1三点也共线;
⑩已知M(x0,y0)是抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,点N(a,0)是抛物线的对称轴上一点,则|MN|min=
(4)如图(23)所示,AB是抛物线x2=2py(p>0)的过焦点的一条弦(焦点弦),分别过A,B作抛物线的切线,交于点P,连接PF,则有以下结论:
图(23)
①点P的轨迹是一条直线,即抛物线的准线l:y=-;②两切线互相垂直,即PA⊥PB;
③PF⊥AB;④点P的坐标为.
【例题选讲】
[例3] (15)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
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.
(16)(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=________.
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.
(17)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=________.
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.
(18)(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|=________.
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.
(19)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.
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+=.
(20)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
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cos θ==,所以tan θ=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|=.
(21)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.
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×=.
(22)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.
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==.
【对点训练】
23.过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F且倾斜角为锐角的直线l与C交于A,B两点,过线段AB的中点N且垂直于l的直线与C的准线相交于点M,若|MN|=|AB|,则直线l的倾斜角为( )
A.15° B.30° C.45° D.60°
24.已知F是抛物线y2=4x的焦点,过焦点F的直线l交抛物线的准线于点P,点A在抛物线上且|AP|=|AF|=3,则直线l的斜率为( )
A.±1 B. C.± D.2
25.已知直线l:y=kx-k(k∈R)与抛物线C:y2=4x及其准线分别交于M,N两点,F为抛物线的焦点,若2=,则实数k等于( )
A.± B.±1 C.± D.±2
26.已知抛物线M:y2=4x,过抛物线M的焦点F的直线l交抛物线于A,B两点(点A在第一象限),且交抛物线的准线于点E.若=2,则直线l的斜率为( )
A.3 B.2 C. D.1
27.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的值为( )
A. B. C. D.
28.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,△ABC的顶点都在抛物线上,且满足++=0,则
++=________.
29.已知抛物线E:x2=2py(p>0)的焦点为F,其准线与y轴交于点D,过点F作直线交抛物线E于A,B两点,若AB⊥AD且|BF|=|AF|+4,则p的值为________.
30.已知抛物线x2=4y的焦点为F,准线为l,P为抛物线上一点,过P作PA⊥l于点A,当∠AFO=30°(O为坐标原点)时,|PF|=________.
31.在平面直角坐标系xOy中,抛物线y2=6x的焦点为F,准线为l,P为抛物线上一点,PA⊥l,A为垂足.若直线AF的斜率k=-,则线段PF的长为________.
32.在直角坐标系xOy中,抛物线C:y2=4x的焦点为F,准线为l,P为C上一点,PQ垂直l于点Q,M,N分别为PQ,PF的中点,直线MN与x轴交于点R,若∠NFR=60°,则|FR|等于( )
A.2 B. C.2 D.3
33.已知y2=4x的准线交x轴于点Q,焦点为F,过Q且斜率大于0的直线交y2=4x于A,B,两点∠AFB=60°,则|AB|等于( )
A. B. C.4 D.3
34.过抛物线y=x2的焦点F作一条倾斜角为30°的直线交抛物线于A,B两点,则|AB|=________.
35.已知直线l过抛物线C:y2=3x的焦点F,交C于A,B两点,交C的准线于点P,若=,则|AB|=( )
A.3 B.4 C.6 D.8
36.(2017·全国Ⅱ)过抛物线C:y2=4x的焦点F,且斜率为的直线交C于点M(M在x轴的上方),l为C的准线,点N在l上且MN⊥l,则M到直线NF的距离为( )
A. B.2 C.2 D.3
37.已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,直线AB与抛物线C相交于A,B两点,若2+-3=0,则弦AB中点到抛物线C的准线的距离为________.
38.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,准线为l.若射线y=2(x-1)(x≤1)与C,l分别交于P,Q两点,则=( )
A. B.2 C. D.5
39.已知抛物线Γ:y2=8x的焦点为F,准线与x轴的交点为K,点P在Γ上且|PK|=|PF|,则△PKF的面积为________.
40.抛物线C:y2=4x的焦点为F,其准线l与x轴交于点A,点M在抛物线C上,当=时,△AMF的面积为( )
A.1 B. C.2 D.2
41.抛物线x2=4y的焦点为F,过点F作斜率为的直线l与抛物线在y轴右侧的部分相交于点A,过点A作抛物线准线的垂线,垂足为H,则△AHF的面积是( )
A.4 B.3 C.4 D.8
42.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F ,直线l过焦点F与抛物线C分别交于A,B两点,且直线l不与x轴垂直,线段AB的垂直平分线与x轴交于点P(10,0),则△AOB的面积为( )
A.4 B.4 C.8 D.8
43.过抛物线y2=4x的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,点O是坐标原点,若|AF|=3,则△AOB的面积为( )
A. B. C. D.2
44.已知抛物线y2=4x,过其焦点F的直线l与抛物线分别交于A,B两点(A在第一象限内),=3,过AB的中点且垂直于l的直线与x轴交于点G,则△ABG的面积为( )
A. B. C. D.
45.已知抛物线x2=2y的焦点为F,其上有两点A(x1,y1),B(x2,y2)满足|AF|-|BF|=2,则y1+x-y2-x=( )
A.4 B.6 C.8 D.10
46.(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
47.抛物线C:y2=4x的焦点为F,动点P在抛物线C上,点A(-1,0),当取得最小值时,直线AP的方程为________.
48.已知点P(-1,0),设不垂直于x轴的直线l与抛物线y2=2x交于不同的两点A,B,若x轴是∠APB的角平分线,则直线l一定过点( )
A. B.(1,0) C.(2,0) D.(-2,0)
49.已知抛物线C:y2=2px(p>0)和动直线l:y=kx+b(k,b是参变量,且k≠0,b≠0)相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,平面直角坐标系的原点为O,记直线OA,OB的斜率分别为kOA,kOB,且kOA·kOB=恒成立,则当k变化时,直线l经过的定点为________.
50.在直线y=-2上任取一点Q,过Q作抛物线x2=4y的切线,切点分别为A,B,则直线AB恒过的点的坐标为( )
A.(0,1) B.(0,2) C.(2,0) D.(1,0)
51.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,直线y=(x-1)与C交于A,B(A在x轴上方)两点.若=m,则m的值为________.
52.设抛物线C:y2=12x的焦点为F,准线为l,点M在C上,点N在l上,且=λ(λ>0),若|MF|=4,则λ等于( )
A. B.2 C. D.3
53.已知抛物线y2=2px(p>0)过点A,其准线与x轴交于点B,直线AB与抛物线的另一个交点为M,若=λ,则实数λ为( )
A. B. C.2 D.3
54.如图,过抛物线y2=4x的焦点F作倾斜角为α的直线l,l与抛物线及其准线从上到下依次交于A、B、C点,令=λ1,=λ2,则当α=时,λ1+λ2的值为( )
A.4 B.5 C.6 D.8
55.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
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