人教版（2019）数学选择性必修一 3.3.1抛物线及其标准方程导学案（有答案）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）数学选择性必修一 3.3.1抛物线及其标准方程导学案（有答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 138.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教A版（2019） | ||
| 科目 | 数学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-10 21:18:52 | ||
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文档简介
3.3.1 抛物线及其标准方程
【学习目标】
1．掌握抛物线的定义及焦点、准线的概念．
2．会求简单的抛物线的方程．
【学习过程】
一、课前预习
预习课本P130～132，思考并完成以下问题
1．平面内满足什么条件的点的轨迹叫做抛物线？它的焦点、准线分别是什么？
2．抛物线的标准方程有几种形式？分别是什么？
二、课前小测
1．判断下列命题是否正确．(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点轨迹一定是抛物线( )
(2)抛物线y2＝20x的焦点坐标是(0,5)( )
2．抛物线x＝－2y2的准线方程是( )
A．y＝ B．y＝
C．x＝ D．x＝
3．若抛物线y2＝8x上一点P到其焦点的距离为10，则点P的坐标为( )
A．(8,8) B．(8，－8)
C．(8，±8) D．(－8，±8)
4．已知动点P到定点(2,0)的距离和它到直线l：x＝－2的距离相等，则点P的轨迹方程为________．
三、新知探究
1．抛物线的定义
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．抛物线标准方程的几种形式
图形 标准方程 焦点坐标 准线方程
y2＝2px(p>0) x＝－
y2＝－2px(p>0) x＝
x2＝2py(p>0) y＝－
x2＝－2py(p>0) y＝
四、题型突破
题型一 抛物线的标准方程
[例1] 求适合下列条件的抛物线的标准方程：
(1)过点M(－6,6)；
(2)焦点F在直线l：3x－2y－6＝0上．
反思感悟
求抛物线的标准方程的方法
定义法 根据定义求p，最后写标准方程
待定系数法 设标准方程，列有关的方程组求系数
直接法 建立恰当的坐标系，利用抛物线的定义列出动点满足的条件，列出对应方程，化简方程
[注意] 当抛物线的焦点位置不确定时，应分类讨论，也可以设y2＝ax或x2＝ay(a≠0)的形式，以简化讨论过程
跟踪训练
1．若抛物线y2＝2px的焦点坐标为(1,0)，则p＝______，准线方程为________．
2．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，求抛物线的标准方程．
题型二 抛物线的定义及应用
[例2] (1)已知抛物线C：y2＝x的焦点为F，A(x0，y0)是C上一点，|AF|＝x0，则x0＝( )
A．1 B．2
C．4 D．8
(2)若位于y轴右侧的动点M到F的距离比它到y轴的距离大.求点M的轨迹方程．
多维探究
1．若本例(2)中点M所在轨迹上一点N到点F的距离为2，求点N的坐标．
2．若本例(2)中增加一点A(3,2)，其他条件不变，求|MA|＋|MF|的最小值，并求出点M的坐标．
反思感悟
抛物线定义的两种应用
(1)实现距离转化．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离与点线距离的相互转化，从而简化某些问题．
(2)解决最值问题．在抛物线中求解与焦点有关的两点间距离和的最小值时，往往用抛物线的定义进行转化，即化折线为直线解决最值问题
题型三 抛物线的实际应用
[例3] 某大桥在涨水时有最大跨度的中央桥孔，已知上部呈抛物线形，跨度为20米，拱顶距水面6米，桥墩高出水面4米．现有一货船欲过此孔，该货船水下宽度不超过18米，目前吃水线上部中央船体高5米，宽16米，且该货船在现有状况下还可多装1 000吨货物，但每多装150吨货物，船体吃水线就要上升0.04米．若不考虑水下深度， 问：该货船在现在状况下能否直接或设法通过该桥孔？为什么？
反思感悟
求抛物线实际应用的五个步骤
跟踪训练
3. 如图是抛物线形拱桥，当水面在l时，拱顶离水面2米，水面宽4米．水位下降1米后，水面宽________米．
五、达标检测
1．已知双曲线－＝1(a>0，b>0)的两条渐近线与抛物线y2＝2px(p>0)的准线分别交于A，B两点，O为坐标的原点．若双曲线的离心率为2，△AOB的面积为，则p＝( )
A．1 B. C．2 D．3
2．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
3．抛物线x2＝2py(p>0)的焦点为F，其准线与双曲线－＝1相交于A，B两点，若△ABF为等边三角形，则p＝_______
六、本课小结
1．对抛物线定义的理解
(1)定义条件：直线l不经过定点F.
(2)一动三定：
①“一动”，即动点P；
②“三定”，即定点F，定直线l和定值，也就是P到定点F与到定直线l的距离的比值是定值1.
2．抛物线标准方程的特点
(1)方程特点：抛物线的标准方程是关于x，y的二元二次方程，等号的左边是其中一个变量的平方，另一边是另一个变量的一次项．
(2)参数p：在抛物线的方程中只有一个参数p，它的几何意义是焦点到准线的距离，因此p>0.p越大，抛物线开口越开阔，反之越扁狭．
(3)四种标准方程的位置的相同点：
①原点在抛物线上；
②焦点在坐标轴上；
③准线与焦点在原点两侧，且准线与其中一条坐标轴垂直．
参考答案
课前小测
1．答案：(1)× (2)×
2．答案：D
3．答案：C
4．答案：y2＝8x
题型突破
[例1] [解]
(1) 由于点M(－6,6)在第二象限，
∴过M的抛物线开口向左或开口向上．
若抛物线开口向左，焦点在x轴上，
设其方程为y2＝－2px(p>0)，
将点M(－6,6)代入，可得36＝－2p×(－6)，
∴p＝3.∴抛物线的方程为y2＝－6x.
若抛物线开口向上，焦点在y轴上，
设其方程为x2＝2py(p>0)，
将点M(－6,6)代入可得，36＝2p×6，
∴p＝3，∴抛物线的方程为x2＝6y.
综上所述，抛物线的标准方程为y2＝－6x或x2＝6y.
(2) ①∵直线l与x轴的交点为(2,0)，
∴抛物线的焦点是F(2,0)，∴＝2，∴p＝4，
∴抛物线的标准方程是y2＝8x.
②∵直线l与y轴的交点为(0，－3)，
即抛物线的焦点是F(0，－3)，
∴＝3，∴p＝6，
∴抛物线的标准方程是x2＝－12y.
综上所述，所求抛物线的标准方程是y2＝8x或x2＝－12y.
跟踪训练
1．解析：因为抛物线的焦点坐标为(1,0)，所以＝1，p＝2，准线方程为x＝－＝－1.
答案：2 x＝－1
2．解：设所求焦点在x轴上的抛物线的标准方程为y2＝2ax(a≠0)，点A(m，－3)．
由抛物线的定义得|AF|＝＝5，
又(－3)2＝2am，∴a＝±1或a＝±9.
∴所求抛物线的标准方程为y2＝±2x或y2＝±18x.
[例2] [解析]
(1) 由题意知抛物线的准线为x＝－.因为|AF|＝x0，根据抛物线的定义可得x0＋＝|AF|＝x0，解得x0＝1，故选A.
[答案] A
(2) 解：由于位于y轴右侧的动点M到F的距离比它到y轴的距离大，
所以动点M到F的距离与它到直线l：x＝－的距离相等．
由抛物线的定义知动点M的轨迹是以F为焦点，l为准线的抛物线(不包含原点)，
其方程应为y2＝2px(p>0)的形式，
而＝，所以p＝1,2p＝2，
故点M的轨迹方程为y2＝2x(x≠0)．
多维探究
1．解：设点N的坐标为(x0，y0)，则|NF|＝2.又点M的轨迹方程为y2＝2x(x≠0)，所以由抛物线的定义得x0＋＝2，解得x0＝.因为y＝2x0，所以y0＝±，故点N的坐标为或.
2．解：如图，由于点M在抛物线上，所以|MF|等于点M到其准线l的距离|MN|，于是|MA|＋|MF|＝|MA|＋|MN|≥|AN|＝3＋＝.当A，M，N三点共线时，|MA|＋|MN|取最小值，亦即|MA|＋|MF|取最小值，这时M的纵坐标为2.可设M(x0,2)，代入抛物线方程得x0＝2，即M(2,2)．
[例3] [解] 如图所示，以拱顶为原点，过拱顶的水平直线为x轴，竖直直线为y轴，建立直角坐标系．
因为拱顶距水面6米，桥墩高出水面4米，所以A(10，－2)．
设桥孔上部抛物线方程是x2＝－2py(p>0)，
则102＝－2p×(－2)，所以p＝25，
所以抛物线方程为x2＝－50y，即y＝－x2.
若货船沿正中央航行，船宽16米，而当x＝8时，
y＝－×82＝－1.28，
即船体在x＝±8之间通过，B(8，－1.28)，此时B点距水面6＋(－1.28)＝4.72(米)．
而船体高为5米，所以无法通行．
又因为5－4.72＝0.28(米)，0.28÷0.04＝7，
150×7＝1 050(吨)，
所以若船通过增加货物通过桥孔，则要增加1 050吨，而船最多还能装1 000吨货物，所以货船在现有状况下不能通过桥孔．
跟踪训练
3. 解析：建立如图所示的平面直角坐标系，设抛物线的方程为x2＝－2py，则点(2，－2)在抛物线上，代入可得p＝1，
所以x2＝－2y.当y＝－3时，x2＝6，所以水面宽为2米．
答案：2
达标检测
1．答案：C
解析：因为双曲线的离心率e＝＝2，所以b＝a，所以双曲线的渐近线方程为y＝±x＝±x，与抛物线的准线x＝－相交于A，B，所以△AOB的面积为××p＝，又p>0，所以p＝2.
2．答案：C
解析：焦点F的坐标为.设点M(x1，y1)，则由|MF|＝5得x1＋＝5①.又因为以MF为直径的圆过点(0,2)，所以可得线段MF的中点的纵坐标为2，由此可得y1＝4②，又因为点M在抛物线上，得y＝ 2px1③，将②代入③得x1＝＝，再代入①得＋＝5，解得p＝2或p＝8，所以抛物线方程为y2＝4x或y2＝16x.
3．答案：6
解析：由x2＝2py(p>0)得焦点F，准线l为y＝－，所以可求得抛物线的准线与双曲线－＝1的交点A，B，所以|AB|＝，则|AF|＝|AB|＝，所以＝sin，即＝，解得p＝6.
【学习目标】
1．掌握抛物线的定义及焦点、准线的概念．
2．会求简单的抛物线的方程．
【学习过程】
一、课前预习
预习课本P130～132，思考并完成以下问题
1．平面内满足什么条件的点的轨迹叫做抛物线？它的焦点、准线分别是什么？
2．抛物线的标准方程有几种形式？分别是什么？
二、课前小测
1．判断下列命题是否正确．(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点轨迹一定是抛物线( )
(2)抛物线y2＝20x的焦点坐标是(0,5)( )
2．抛物线x＝－2y2的准线方程是( )
A．y＝ B．y＝
C．x＝ D．x＝
3．若抛物线y2＝8x上一点P到其焦点的距离为10，则点P的坐标为( )
A．(8,8) B．(8，－8)
C．(8，±8) D．(－8，±8)
4．已知动点P到定点(2,0)的距离和它到直线l：x＝－2的距离相等，则点P的轨迹方程为________．
三、新知探究
1．抛物线的定义
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．抛物线标准方程的几种形式
图形 标准方程 焦点坐标 准线方程
y2＝2px(p>0) x＝－
y2＝－2px(p>0) x＝
x2＝2py(p>0) y＝－
x2＝－2py(p>0) y＝
四、题型突破
题型一 抛物线的标准方程
[例1] 求适合下列条件的抛物线的标准方程：
(1)过点M(－6,6)；
(2)焦点F在直线l：3x－2y－6＝0上．
反思感悟
求抛物线的标准方程的方法
定义法 根据定义求p，最后写标准方程
待定系数法 设标准方程，列有关的方程组求系数
直接法 建立恰当的坐标系，利用抛物线的定义列出动点满足的条件，列出对应方程，化简方程
[注意] 当抛物线的焦点位置不确定时，应分类讨论，也可以设y2＝ax或x2＝ay(a≠0)的形式，以简化讨论过程
跟踪训练
1．若抛物线y2＝2px的焦点坐标为(1,0)，则p＝______，准线方程为________．
2．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，求抛物线的标准方程．
题型二 抛物线的定义及应用
[例2] (1)已知抛物线C：y2＝x的焦点为F，A(x0，y0)是C上一点，|AF|＝x0，则x0＝( )
A．1 B．2
C．4 D．8
(2)若位于y轴右侧的动点M到F的距离比它到y轴的距离大.求点M的轨迹方程．
多维探究
1．若本例(2)中点M所在轨迹上一点N到点F的距离为2，求点N的坐标．
2．若本例(2)中增加一点A(3,2)，其他条件不变，求|MA|＋|MF|的最小值，并求出点M的坐标．
反思感悟
抛物线定义的两种应用
(1)实现距离转化．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离与点线距离的相互转化，从而简化某些问题．
(2)解决最值问题．在抛物线中求解与焦点有关的两点间距离和的最小值时，往往用抛物线的定义进行转化，即化折线为直线解决最值问题
题型三 抛物线的实际应用
[例3] 某大桥在涨水时有最大跨度的中央桥孔，已知上部呈抛物线形，跨度为20米，拱顶距水面6米，桥墩高出水面4米．现有一货船欲过此孔，该货船水下宽度不超过18米，目前吃水线上部中央船体高5米，宽16米，且该货船在现有状况下还可多装1 000吨货物，但每多装150吨货物，船体吃水线就要上升0.04米．若不考虑水下深度， 问：该货船在现在状况下能否直接或设法通过该桥孔？为什么？
反思感悟
求抛物线实际应用的五个步骤
跟踪训练
3. 如图是抛物线形拱桥，当水面在l时，拱顶离水面2米，水面宽4米．水位下降1米后，水面宽________米．
五、达标检测
1．已知双曲线－＝1(a>0，b>0)的两条渐近线与抛物线y2＝2px(p>0)的准线分别交于A，B两点，O为坐标的原点．若双曲线的离心率为2，△AOB的面积为，则p＝( )
A．1 B. C．2 D．3
2．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
3．抛物线x2＝2py(p>0)的焦点为F，其准线与双曲线－＝1相交于A，B两点，若△ABF为等边三角形，则p＝_______
六、本课小结
1．对抛物线定义的理解
(1)定义条件：直线l不经过定点F.
(2)一动三定：
①“一动”，即动点P；
②“三定”，即定点F，定直线l和定值，也就是P到定点F与到定直线l的距离的比值是定值1.
2．抛物线标准方程的特点
(1)方程特点：抛物线的标准方程是关于x，y的二元二次方程，等号的左边是其中一个变量的平方，另一边是另一个变量的一次项．
(2)参数p：在抛物线的方程中只有一个参数p，它的几何意义是焦点到准线的距离，因此p>0.p越大，抛物线开口越开阔，反之越扁狭．
(3)四种标准方程的位置的相同点：
①原点在抛物线上；
②焦点在坐标轴上；
③准线与焦点在原点两侧，且准线与其中一条坐标轴垂直．
参考答案
课前小测
1．答案：(1)× (2)×
2．答案：D
3．答案：C
4．答案：y2＝8x
题型突破
[例1] [解]
(1) 由于点M(－6,6)在第二象限，
∴过M的抛物线开口向左或开口向上．
若抛物线开口向左，焦点在x轴上，
设其方程为y2＝－2px(p>0)，
将点M(－6,6)代入，可得36＝－2p×(－6)，
∴p＝3.∴抛物线的方程为y2＝－6x.
若抛物线开口向上，焦点在y轴上，
设其方程为x2＝2py(p>0)，
将点M(－6,6)代入可得，36＝2p×6，
∴p＝3，∴抛物线的方程为x2＝6y.
综上所述，抛物线的标准方程为y2＝－6x或x2＝6y.
(2) ①∵直线l与x轴的交点为(2,0)，
∴抛物线的焦点是F(2,0)，∴＝2，∴p＝4，
∴抛物线的标准方程是y2＝8x.
②∵直线l与y轴的交点为(0，－3)，
即抛物线的焦点是F(0，－3)，
∴＝3，∴p＝6，
∴抛物线的标准方程是x2＝－12y.
综上所述，所求抛物线的标准方程是y2＝8x或x2＝－12y.
跟踪训练
1．解析：因为抛物线的焦点坐标为(1,0)，所以＝1，p＝2，准线方程为x＝－＝－1.
答案：2 x＝－1
2．解：设所求焦点在x轴上的抛物线的标准方程为y2＝2ax(a≠0)，点A(m，－3)．
由抛物线的定义得|AF|＝＝5，
又(－3)2＝2am，∴a＝±1或a＝±9.
∴所求抛物线的标准方程为y2＝±2x或y2＝±18x.
[例2] [解析]
(1) 由题意知抛物线的准线为x＝－.因为|AF|＝x0，根据抛物线的定义可得x0＋＝|AF|＝x0，解得x0＝1，故选A.
[答案] A
(2) 解：由于位于y轴右侧的动点M到F的距离比它到y轴的距离大，
所以动点M到F的距离与它到直线l：x＝－的距离相等．
由抛物线的定义知动点M的轨迹是以F为焦点，l为准线的抛物线(不包含原点)，
其方程应为y2＝2px(p>0)的形式，
而＝，所以p＝1,2p＝2，
故点M的轨迹方程为y2＝2x(x≠0)．
多维探究
1．解：设点N的坐标为(x0，y0)，则|NF|＝2.又点M的轨迹方程为y2＝2x(x≠0)，所以由抛物线的定义得x0＋＝2，解得x0＝.因为y＝2x0，所以y0＝±，故点N的坐标为或.
2．解：如图，由于点M在抛物线上，所以|MF|等于点M到其准线l的距离|MN|，于是|MA|＋|MF|＝|MA|＋|MN|≥|AN|＝3＋＝.当A，M，N三点共线时，|MA|＋|MN|取最小值，亦即|MA|＋|MF|取最小值，这时M的纵坐标为2.可设M(x0,2)，代入抛物线方程得x0＝2，即M(2,2)．
[例3] [解] 如图所示，以拱顶为原点，过拱顶的水平直线为x轴，竖直直线为y轴，建立直角坐标系．
因为拱顶距水面6米，桥墩高出水面4米，所以A(10，－2)．
设桥孔上部抛物线方程是x2＝－2py(p>0)，
则102＝－2p×(－2)，所以p＝25，
所以抛物线方程为x2＝－50y，即y＝－x2.
若货船沿正中央航行，船宽16米，而当x＝8时，
y＝－×82＝－1.28，
即船体在x＝±8之间通过，B(8，－1.28)，此时B点距水面6＋(－1.28)＝4.72(米)．
而船体高为5米，所以无法通行．
又因为5－4.72＝0.28(米)，0.28÷0.04＝7，
150×7＝1 050(吨)，
所以若船通过增加货物通过桥孔，则要增加1 050吨，而船最多还能装1 000吨货物，所以货船在现有状况下不能通过桥孔．
跟踪训练
3. 解析：建立如图所示的平面直角坐标系，设抛物线的方程为x2＝－2py，则点(2，－2)在抛物线上，代入可得p＝1，
所以x2＝－2y.当y＝－3时，x2＝6，所以水面宽为2米．
答案：2
达标检测
1．答案：C
解析：因为双曲线的离心率e＝＝2，所以b＝a，所以双曲线的渐近线方程为y＝±x＝±x，与抛物线的准线x＝－相交于A，B，所以△AOB的面积为××p＝，又p>0，所以p＝2.
2．答案：C
解析：焦点F的坐标为.设点M(x1，y1)，则由|MF|＝5得x1＋＝5①.又因为以MF为直径的圆过点(0,2)，所以可得线段MF的中点的纵坐标为2，由此可得y1＝4②，又因为点M在抛物线上，得y＝ 2px1③，将②代入③得x1＝＝，再代入①得＋＝5，解得p＝2或p＝8，所以抛物线方程为y2＝4x或y2＝16x.
3．答案：6
解析：由x2＝2py(p>0)得焦点F，准线l为y＝－，所以可求得抛物线的准线与双曲线－＝1的交点A，B，所以|AB|＝，则|AF|＝|AB|＝，所以＝sin，即＝，解得p＝6.