3.3.2 抛物线的几何性质 同步学案(含答案) 2024-2025学年高二数学苏教版(2019)选择性必修1

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名称 3.3.2 抛物线的几何性质 同步学案(含答案) 2024-2025学年高二数学苏教版(2019)选择性必修1
格式 docx
文件大小 142.2KB
资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 数学
更新时间 2025-06-03 23:20:27

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文档简介

3.3.2 抛物线的几何性质(1)
1. 了解抛物线的简单几何性质.
2. 能根据抛物线的方程解决简单的应用问题.
3. 归纳、对比四种方程所表示的抛物线的几何性质的异同.
活动一 掌握抛物线的几何性质
探究:类比研究椭圆、双曲线几何性质的方法,填写下表:
标准方程 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0)
图  形
范  围
对称性
顶  点
开口方向
焦点坐标
准线方程
活动二 掌握抛物线几何性质的简单应用
例1 求适合下列条件的抛物线的方程.
(1) 顶点在原点,准线方程为x=3;
(2) 对称轴为x轴,顶点在原点,且过点(-3,4).
例2 (1) (2024连云港期末)抛物线x2=2y的焦点坐标是(  )
A. B. C. (0,1) D. (0,-1)
(2) (2024南京五校联盟期末)抛物线y2=4x的焦点到其准线的距离是(  )
A. 4 B. 3 C. 2 D. 1
活动三 掌握抛物线几何性质的综合应用
例3 如图,已知抛物线y2=2x的焦点是F,P是抛物线上的一个动点,点A(3,2),求PA+PF的最小值,并求此时点P的坐标.
 若将例3中的点A(3,2)改为点A(0,2),求点P到点A(0,2)的距离与点P到该抛物线准线的距离之和的最小值.
例4 已知P为抛物线y2=2x上的任意一点,设A(a,0)(a>0),且PA=d,试求d的最小值.
1. (2024南京一中期末)抛物线y=x2的焦点坐标是(  )
A. B. (1,0) C. D. (0,1)
2. 顶点在原点,关于x轴对称,且经过点M(-1,2)的抛物线方程为(  )
A. y2=4x B. y2=-4x C. x2=y D. x2=-y
3. (多选)(2025深圳明德实验学校期末)已知F为抛物线y2=4x的焦点,A为抛物线上的一点,AF=2,则下列说法中正确的是(  )
A. 焦点F(1,0) B. 准线方程y=-1
C. 点A(1,2)或A(1,-2) D. 以AF为直径的圆与抛物线的准线相切
4. (2025深圳明德实验学校期末)已知抛物线D:y2=4x的焦点为F,准线为l,点P在抛物线D上,PA与l垂直,垂足为A,若PA=AF,则△PAF的面积等于________.
5. 设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F为抛物线的焦点.若点P到直线x=-1的距离为d,点A(-1,1),求PA+d的最小值.
3.3.2 抛物线的几何性质(2)
1. 能熟练地运用抛物线的几何性质解决有关问题.
2. 掌握处理与抛物线有关的综合问题的方法.
活动一 掌握与抛物线的焦点弦有关的性质
例1 已知抛物线y2=2px(p>0)的一条过焦点F的弦AB被焦点F分成长度为m,n的两部分,设点A(x1,y1),B(x2,y2).求证:
(1) y1y2=-p2,x1x2=;
(2) AB=x1+x2+p;
(3) +=;
(4) 以AB为直径的圆必与抛物线的准线相切.
思考
抛物线的焦点弦有哪些性质?
例2 (2024天一中学期末)已知过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F的直线l交抛物线C于A,B两点,当直线l垂直于x轴时,AB=16.
(1) 求抛物线的方程;
(2) 若AB=24,O为坐标原点,求△OAB的面积.
例3 过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,点C在抛物线的准线上,且BC∥x轴.求证:直线AC经过原点.
活动二 与抛物线有关的定点、定值问题
例4 设抛物线W:y2=4x的焦点为F,直线l:y=x+m与抛物线W相交于A,B两点,Q为线段AB的中点.
(1) 求实数m的取值范围;
(2) 求证:点Q的纵坐标为定值.
  
 
1. 欲证某个量为定值,一般将该量用某变量表示,通过变形化简,消掉此变量,即证得结论,所得结果即为定值.
2. 寻求一条直线经过某个定点的常用方法:
(1) 通过方程判断;
(2) 对参数取几个特殊值,探求定点,再证明此点在直线上;
(3) 利用曲线的性质(如对称性等),令其中一个变量为定值,再求出另一个变量为定值;
(4) 转化为三点共线的斜率相等或向量平行等.
 已知点M(-1,1)在抛物线E:y2=2px(p>0)的准线上,过点M作直线l1与抛物线E交于A,B两点,斜率为2的直线l2与抛物线E交于A,C两点.
(1) 求抛物线E的标准方程;
(2) 求证:直线BC过定点.
1. (2024广州期中)已知直线l经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线交于A,B两点.若AF=3BF,则AB的值为(  )
A. B. 3 C. D.
2. (2024扬州期末)过抛物线y2=4x的焦点F作斜率为1的弦AB,点A在第一象限,则的值为(  )
A. B. +1 C. 2+ D. 3+2
3. (多选)已知过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F的直线l交抛物线C于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,且x1x2=1,直线OA和OB的斜率分别为k1,k2,则下列结论中正确的是(  )
A. p=1 B. k1k2=-4
C. 线段AB长的最小值为4 D. +=2
4. (2025江西师大附中期末)若抛物线x2=2y上一点M到坐标原点O的距离为,则点M到该抛物线焦点的距离为________.
5. (2025庐江期末)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F到双曲线-y2=1的渐近线的距离为1.
(1) 求抛物线C的方程;
(2) 若不过原点O的直线m与抛物线C交于A,B两点,且OA⊥OB,求证:直线m过定点.
3.3.2 抛物线的几何性质(1)
【活动方案】
探究:略
例1 (1) 设抛物线的方程为y2=-2px(p>0).
由题意,得=3,则p=6,
所以抛物线的方程为y2=-12x.
(2) 由题意,得抛物线的焦点在x轴负半轴上,
设抛物线的方程为y2=-2px(p>0),
将点(-3,4)代入,得16=6p,解得p=,
所以抛物线的方程为y2=-x.
例2 (1) A 对于抛物线x2=2y,2p=2,则=,所以抛物线x2=2y的焦点坐标为.
(2) C 因为抛物线y2=2px焦点到准线的距离为p,所以抛物线y2=4x的焦点到其准线的距离是2.
例3 将x=3代入抛物线方程y2=2x,
得y=±.
因为>2,所以点A在抛物线内部.
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,
即PA+PF的最小值为,
此时点P的纵坐标为2,代入y2=2x,
得x=2,
所以点P的坐标为(2,2).
故当点P的坐标为(2,2)时,PA+PF取最小值.
跟踪训练  由抛物线的定义可知,抛物线上的点到准线的距离等于到焦点的距离,
所以当P,A,F三点共线时距离之和最小,
所以最小距离d==.
例4 设点P(x0,y0)(x0≥0),则y=2x0,
所以d=PA===.
当00,
所以当x0=0时,dmin=a;
当a≥1时,1-a≤0,
所以当x0=a-1时,dmin=.
综上所述,当0【检测反馈】
1. C y=x2,即x2=y,焦点在y轴正半轴上,由2p=1,得=,所以焦点坐标为.
2. B 设抛物线的方程为y2=-2px(p>0). 将点(-1,2)代入,得4=2p,解得p=2,所以抛物线的标准方程为y2=-4x.
3. AC 抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1,故A正确,B错误;因为A为抛物线上的一点,AF=2,所以xA-(-1)=2,解得xA=1,所以y=4xA=4,解得yA=±2,所以点A(1,2)或A(1,-2),故C正确;不妨取点A(1,2),则AF的中点坐标为(1,1).因为点(1,1)到准线x=-1的距离为2>AF,所以以AF为直径的圆与抛物线的准线相离,故D错误.故选AC.
4. 4 由PA=AF以及PA⊥l可知PF=PA=AF,故△PAF为等边三角形,所以∠PAF=60°,所以∠AFO=60°,故AF==2p=4,所以S△PAF=AF·PF·sin 60°=×4×4×=4.
5. 由题意,得抛物线的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.
由已知及抛物线的定义,得PF=d,
于是问题转化为求PA+PF的最小值.
由平面几何知识知,当F,P,A三点共线,且点P在A,F两点之间时,PA+PF取得最小值,最小值为AF=,
即PA+d的最小值为.
3.3.2 抛物线的几何性质(2)
【活动方案】
例1 (1) 若直线AB的斜率不存在,则y1y2=-p2,x1x2=,显然成立;
若直线AB的斜率存在,则设直线AB的斜率为k,且直线AB过焦点F(,0),
所以直线AB的方程为y=k(x-).
联立消去x并整理,得y2-y-p2=0,则y1y2=-p2.
消去y并整理,得k2x2-(k2p+2p)x+=0,
则x1x2=.
综上所述,y1y2=-p2,x1x2=.
(2) 由题意,得抛物线的准线l的方程为x=-.
过点A作AM⊥l,垂足为M,过点B作BN⊥l,垂足为N,则AB=AF+BF=AM+BN=x1++x2+=x1+x2+p.
(3) 若直线AB的斜率不存在,则+====;
若直线AB的斜率存在,则由(1)(2),得m+n=x1+x2+p=+p=,
mn=(x1+)(x2+)=x1x2+(x1+x2)+=,
所以+==.
综上所述,+=.
(4) 若直线AB的斜率不存在,则抛物线的焦点F(,0)为圆心,半径为p,
所以以AB为直径的圆必与抛物线的准线相切;
若直线AB的斜率存在,则圆心坐标为(,).
由(1),得=,
半径为=.
又圆心到准线的距离为+=,
所以以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
综上所述,以AB为直径的圆必与抛物线的准线相切.
思考:如图,AB是抛物线y2=2px(p>0)过焦点F的一条弦,设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点M(x0,y0),过点A,B,M分别向抛物线的准线l作垂线,垂足分别为A1,B1,M1,
根据抛物线的定义有AF=AA1,BF=BB1,
故AB=AF+BF=AA1+BB1.
又MM1是梯形AA1B1B的中位线,
所以AB=AA1+BB1=2MM1,
从而有下列结论:
(1) 以AB为直径的圆必与准线l相切.
(2) AB=2(x0+)(焦点弦长与中点关系).
(3) AB=x1+x2+p.
(4) 若直线AB的倾斜角为α,则AB=.
(5) A,B两点的横坐标之积,纵坐标之积均为定值,即x1x2=,y1y2=-p2.
(6) +为定值.
例2 (1) 抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,
令x=,解得y=±p,
所以AB=2p=16,解得p=8,
所以抛物线的方程为y2=16x.
(2) 设直线l的方程为y=k(x-4),点A(x1,y1),B(x2,y2),
联立
消去y并整理,得k2x2-(8k2+16)x+16k2=0,k≠0,Δ=(8k2+16)2-4×k2×16k2=256(k2+1)>0恒成立,
所以x1+x2=,AB=x1+x2+p=+8=+16=24,解得k=±,
则直线l的方程为y=±(x-4),点O到直线l的距离为d==,
所以△OAB的面积S=·d·AB=××24=16.
例3 由题意,得点F(,0),设直线AB的方程为x=my+,点A(x1,y1),B(x2,y2),则点C(-,y2).
联立消去x并整理,得y2-2mpy-p2=0,则y1y2=-p2,
所以kC O======kAO,
所以直线AC经过原点.
例4 (1) 直线l:y=x+m与抛物线W:y2=4x联立,得x2+(2m-4)x+m2=0,
所以Δ=(2m-4)2-4m2>0,解得m<1,
故实数m的取值范围为(-∞,1).
(2) 设点A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=4-2m,x1x2=m2,
则点Q的纵坐标为==2,
所以点Q的纵坐标为定值2.
跟踪训练 (1) 由题意可知抛物线E:y2=2px(p>0)的准线方程为x=-=-1,
所以p=2,
所以抛物线E的标准方程为y2=4x.
(2) 设点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3).
由题意知直线l1不与坐标轴垂直,
故可设直线l1的方程为x=(y-1)-1.
联立消去x并整理,得y2-y++4=0,
则y1+y2=,y1y2=+4,
即y1+y2=y1y2-4.
因为kBC==,
所以直线BC的方程为y-y2=(x-x2),
整理,得(y2+y3)y=4x+y2y3.
又kAC===2,
即y1+y3=2,得y1=2-y3.
将y1=2-y3代入y1+y2=y1y2-4,
化简可得y3+y2=y3y2+6,
代入(y2+y3)y=4x+y2y3,
整理可得y2y3(y-1)=4(x-y),
故直线BC过定点H(,1).
【检测反馈】
1. C 抛物线y2=4x的焦点坐标为(1,0),准线方程为x=-1,设点A(x1,y1),B(x2,y2),则y=4x1,y=4x2.由AF=3BF,得|y1|=3|y2|,则x1=9x2,由AF=3BF,得x1+1=3(x2+1),得x1=3x2+2,联立解得x1=3,x2=,所以AB=x1+1+x2+1=.
2. D 抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),直线AB的方程为y=x-1,联立解得yA=2+2,yB=2-2,所以==3+2.
3. BC 由题意可设直线AB的方程为x=my+,代入抛物线的方程,得x2-(p+2pm2)x+=0,则x1+x2=p+2pm2,x1x2==1,解得p=2(负值舍去),故A错误;因为y=4x1,y=4x2,所以yy=16x1x2=16.又y1,y2异号,所以y1y2=-4,则k1k2==-4,故B正确;AB=x1+x2+2=4m2+4≥4,故C正确;+====1,故D错误.故选BC.
4.  设点M的坐标为,焦点为F,所以=,解得x=±,即点M(,1)或M(-,1),所以MF=yM+=1+=.
5. (1) 由题意,得抛物线的焦点F为,双曲线的渐近线方程为y=±x,即x±y=0,
则=1,解得p=4,
故抛物线C的方程为y2=8x.
(2) 若直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+b,
联立消去y并整理,得k2x2+(2kb-8)x+b2=0,
Δ=(2kb-8)2-4k2b2>0,即64-32kb>0.
设点A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=-,x1x2=,
由OA⊥OB,得x1x2+y1y2=0,则x1x2+(kx1+b)(kx2+b)=0,
即(1+k2)x1x2+kb(x1+x2)+b2=0,
将x1+x2=-,x1x2=代入,得b2+8kb=0,
又b≠0,即b=-8k,
所以直线l的方程为y=kx-8k=k(x-8),故直线l过定点(8,0);
若直线l的斜率不存在,设点A(x0,y0),B(x0,-y0),
由OA⊥OB,得x-y=0,
又y=8x0,解得x0=8或x0=0(舍去),
此时直线l的方程为x=8,即直线l过点(8,0),
综上,直线l过定点(8,0).