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资源详情
高中数学
苏教版(2019)
选择性必修第一册
第3章 圆锥曲线与方程
3.3 抛物线
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
文档属性
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0
0,
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).
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同课章节目录
第1章 直线与方程
1.1 直线的斜率与倾斜角
1.2 直线的方程
1.3 两条直线的平行与垂直
1.4 两条直线的交点
1.5 平面上的距离
第2章 圆与方程
2.1 圆的方程
2.2 直线与圆的位置关系
2.3 圆与圆的位置关系
第3章 圆锥曲线与方程
3.1 椭圆
3.2 双曲线
3.3 抛物线
第4章 数列
4.1 数列
4.2 等差数列
4.3 等比数列
4.4 数学归纳法*
第5章 导数及其应用
5.1 导数的概念
5.2 导数的运算
5.3 导数在研究函数中的应用
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