3.3.1 抛物线及其标准方程
课标要求
1.了解抛物线的实际背景,感受抛物线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用(数学抽象).
2.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程(直观想象、数学运算).
3.会求简单的抛物线方程,并能应用它解决有关问题(数学运算、数学建模).
情境导入
通过前面的学习可以发现,如果动点M到定点F的距离与M到定直线l(不过点F)的距离之比为k,当0<k<1时,点M的轨迹为椭圆;当k>1时,点M的轨迹为双曲线.一个自然的问题是:当k=1时,即动点M到定点F的距离与它到定直线l的距离相等时,点M的轨迹会是什么形状?下面我们来研究这个问题.
知识点一|抛物线的定义
问题1 如图,把一根直尺固定在画图板内直线l的位置上,截取一根绳子的长度等于AC的长度,现将绳子的一端固定在三角板的顶点A处,另一端用图钉固定在F处;用一支粉笔扣着绳子,紧靠着三角板的这条直角边把绳子绷紧,然后使三角板紧靠着直尺上下滑动,这样粉笔就描出了一条曲线,这条曲线是什么曲线?
提示:抛物线.
【知识梳理】
1.定义:平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的距离 相等 的点的轨迹叫做抛物线.
2.焦点:点 F 叫做抛物线的焦点.
3.准线:直线l叫做抛物线的 准线 .
【例1】判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x=-2的距离相等,则点P的轨迹是抛物线.( √ )
(2)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x+y-1=0的距离相等,则点P的轨迹是抛物线.( × )
(3)若点P到点F(1,0)的距离比到直线x=-2的距离小1,则点P的轨迹是抛物线.( √ )
(4)抛物线的方程都是二次函数.( × )
【规律方法】
对抛物线定义的理解
(1)“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点),一定直线l(即准线),一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1);
(2)定义中要注意强调定点F不在定直线l上.当直线l经过点F时,点的轨迹是过定点F且垂直于定直线l的一条直线.
训练1 已知点F(1,0),直线l:x=-1,B是l上的动点.若过点B垂直于y轴的直线与线段BF的垂直平分线交于点M,则点M的轨迹是( )
A.双曲线 B.椭圆 C.圆 D.抛物线
解析:D 如图,连接MF,由中垂线性质知|MB|=|MF|,即M到定点F的距离与它到定直线l的距离相等,且点F不在直线l上,因此,点M的轨迹是抛物线.故选D.
知识点二|抛物线的标准方程
问题2 (1)比较椭圆、双曲线标准方程的建立过程,你认为如何建立坐标系,才能使所求抛物线的方程形式简单?
提示:我们取经过点F且垂直于直线l的直线为x轴,垂足为K,并使原点与线段KF的中点重合,建立平面直角坐标系Oxy.
(2)按照上面建立的坐标系,设|KF|=p(p>0),焦点F(,0),准线l的方程为x=-,你能推导出抛物线的标准方程吗?
提示:设M(x,y)是抛物线上任意一点,点M到准线l的距离为d.由抛物线的定义,抛物线是点的集合P={M||MF|=d}.因为|MF|=,
d=,所以=,将上式两边平方并化简,得y2=2px(p>0).
【知识梳理】
图形 标准方程 焦点坐标 准线方程
y2=2px(p>0) (,0) x=-
y2=-2px(p>0) x=
图形 标准方程 焦点坐标 准线方程
x2=2py(p>0) (0,) y=-
x2=-2py(p>0) y=
提醒:四个标准方程的区分方法:焦点在一次项变量对应的坐标轴上,开口方向由一次项系数的符号确定.当系数为正时,开口向坐标轴的正方向;当系数为负时,开口向坐标轴的负方向.
角度1 由标准方程求焦点坐标及准线方程
【例2】求下列抛物线的焦点坐标和准线方程:
(1)y2=x;
解:对于y2=x,焦点在x轴正半轴上,
焦点坐标为(,0),
准线方程为x=-.
(2)x2=-y;
解:对于x2=-y,焦点在y轴负半轴上,
焦点坐标为(0,-),
准线方程为y=.
(3)x2+12y=0.
解:对于x2+12y=0,即x2=-12y,
焦点在y轴负半轴上,
焦点坐标为(0,-3),准线方程为y=3.
【规律方法】
求焦点坐标与准线方程时,一般先将所给方程化为标准形式,由方程得到参数p,从而得到焦点坐标与准线方程.
角度2 求抛物线的标准方程
【例3】根据下列条件分别求出抛物线的标准方程:
(1)焦点在y轴上,并且焦点到准线的距离等于6;
解:由已知得p=6且焦点在y轴上,所以抛物线的标准方程是x2=±12y.
(2)准线方程为x=;
解:由题意知=,所以p=,所以抛物线的标准方程是y2=-x.
(3)焦点为直线3x-4y-12=0与坐标轴的交点.
解:对于直线方程3x-4y-12=0,令x=0,得y=-3;令y=0,得x=4,
所以抛物线的焦点为(0,-3)或(4,0).
当焦点为(0,-3)时,=3,所以p=6,此时抛物线的标准方程为x2=-12y;
当焦点为(4,0)时,=4,所以p=8,此时抛物线的标准方程为y2=16x.
故所求抛物线的标准方程为x2=-12y或y2=16x.
【规律方法】
用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
提醒:当抛物线的类型没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论情况的个数.
训练2 (1)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=2,准线方程为x=-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.
(2)过点(3,-4)的抛物线的标准方程为y2=x或x2=-y.
解析:当焦点在x轴上时,设所求抛物线的标准方程为y2=mx(m≠0),于是(-4)2=3m,解得m=;当焦点在y轴上时,设所求抛物线的标准方程为x2=ny(n≠0),于是32=-4n,解得n=-,所以抛物线的标准方程为y2=x或x2=-y.
知识点三|抛物线的实际应用问题
【例4】 如图是抛物线形拱桥,设水面宽|AB|=18 m,拱顶距离水面8 m,一货船在水面上的部分的横截面为一矩形CDEF.若|CD|=9 m,那么|DE|不超过多少米才能使货船通过拱桥?
解:如图所示,以点O为坐标原点,过点O且平行于AB的直线为x轴,线段AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系,则B(9,-8).
设抛物线方程为x2=-2py(p>0).因为点B在抛物线上,
所以81=-2p·(-8),所以p=,
所以抛物线的方程为x2=-y.
当x=时,y=-2,
即|DE|=8-2=6(m).所以|DE|不超过6 m才能使货船通过拱桥.
【规律方法】
求解抛物线实际应用题的步骤
训练3 为响应“节能减排,开发清洁能源”的号召,小华制作了一个可以利用太阳光能源的太阳灶,如图所示.集光板由抛物面(抛物线绕对称轴旋转得到)形的反光镜构成,已知镜口圆的直径为2 m,镜深0.25 m,为达到最佳吸收太阳光的效果(容器灶圈在抛物面对应轴截面的抛物线焦点处),容器灶圈到集光板顶点的距离应为( )
A.0.5 m B.1 m C.1.5 m D.2 m
解析:B 若使吸收太阳光的效果最好,容器灶圈应在抛物面对应轴截面的抛物线的焦点处,如图,画出抛物面的轴截面,并建立坐标系,设抛物线方程为x2=2py(p>0),集光板端点A(1,0.25),代入抛物线方程可得2×0.25p=1,解得p=2,所以抛物线方程为x2=4y,故焦点坐标是F(0,1),所以容器灶圈应距离集光板顶点1 m.
提能点|抛物线定义的应用
问题3 若点M(x0,y0)是抛物线y2=2px(p>0)上一点,抛物线的焦点为F,准线为l,则线段MF叫做抛物线的焦半径.试探求焦半径的长度与点M坐标的关系.
提示:如图所示,过点M作l的垂线段MH,由抛物线的定义可知|MF|=|MH|=x0+.
【知识梳理】
图形
方程 y2=2px y2=-2px
焦半径(|MF|) x0+ -x0
图形
方程 x2=2py x2=-2py
焦半径(|MF|) y0+ -y0
提醒:由焦半径公式|MF|=x0+可知|MF|的最小值为,此时M在顶点.
【例5】 (1)抛物线x2=4y上的点P到焦点的距离是10,则P点的坐标为( )
A.(6,9) B.(-4,4)
C.(±6,9) D.(±4,4)
解析:C 设点P(x0,y0),由抛物线方程x2=4y,知焦点坐标为(0,1),准线方程为y=-1.由抛物线的定义,得|PF|=y0+1=10,所以y0=9,代入抛物线方程得x0=±6.所以P点坐标为(±6,9).
(2)已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,求点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和的最小值.
解:由抛物线的定义可知,抛物线上的点到准线的距离等于它到焦点的距离.由图可知,当点P,点(0,2)和抛物线的焦点F(,0)三点共线时距离之和最小,所以最小距离d==.
变式 (1)若将本例(2)中的点(0,2)改为点A(5,3),求|PA|+|PF|的最小值;
解:将x=5代入y2=2x,
得y=±.所以点A在抛物线内部.设点P到准线x=-的距离为d,则|PA|+|PF|=|PA|+d.由图可知,当PA⊥l时,|PA|+d最小,最小值是,
即|PA|+|PF|的最小值是.
(2)若将本例中(2)的点(0,2)换为直线l1:3x-4y+6=0,求点P到直线3x-4y+6=0的距离与点P到该抛物线的准线的距离之和的最小值.
解:如图,作PQ垂直于准线l于点Q,
|PA1|+|PQ|=|PA1|+|PF|≥|A1F|min.
|A1F|的最小值为点F到直线3x-4y+6=0的距离,设点F到直线l1的距离为d,
d==,即所求最小值为.
【规律方法】
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与点线距的相互转化,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.
训练4 (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 )
A.1 B.2
C.4 D.8
解析:∵+x0=x0,∴x0=1.
(2)已知点P是抛物线C:x2=12y上的一点,过点P作直线y=-1的垂线,垂足为M,若G(4,0),则|PG|+|PM|的最小值为3.
解析:由抛物线C:x2=12y可知其焦点坐标为(0,3),准线方程为y=-3,记抛物线C的焦点为F(0,3),所以|PG|+|PM|=|PG|+|PF|-2≥|FG|-2=-2=3,当且仅当点P为线段FG与抛物线的交点时等号成立,所以|PG|+|PM|的最小值为3.
1.若动点P到定点F(-4,0)的距离与到直线x=4的距离相等,则P点的轨迹是( )
A.抛物线 B.线段
C.直线 D.射线
解析:A 动点P的条件满足抛物线的定义.故选A.
2.已知抛物线y=2px2过点(1,4),则抛物线的焦点坐标为( )
A.(1,0) B.(,0)
C.(0,) D.(0,1)
解析:C 由抛物线y=2px2过点(1,4),可得p=2,∴抛物线的标准方程为x2=y,则焦点坐标为(0,),故选C.
3.已知抛物线的焦点在x轴的负半轴上,若p=2,则其标准方程为( )
A.y2=-2x B.x2=-2y
C.y2=-4x D.x2=-4y
解析:C 因为抛物线的焦点在x轴的负半轴上,所以设抛物线的标准方程为y2=-2px.又因为p=2,所以抛物线的标准方程为y2=-4x.故选C.
4.石拱桥是世界桥梁史上出现较早、形式优美、结构坚固的一种桥型.如图是一座石拱桥,桥洞弧线可近似看成是焦点在y轴负半轴上的抛物线C的一部分,当水平面距离拱顶4米时,水面的宽度是8米,则抛物线C的焦点到准线的距离为2米.
解析:设抛物线C:x2=-2py(p>0),由题意可知点(4,-4)在抛物线C上,则-2p×(-4)=42,解得p=2,故抛物线C的焦点到准线的距离是2米.
课堂小结
1.理清单 (1)抛物线的定义; (2)抛物线的标准方程; (3)抛物线的实际应用问题; (4)抛物线定义的应用. 2.应体会 (1)求抛物线的标准方程时,常用待定系数法; (2)求与抛物线有关的数值问题时,要注意数形结合思想、转化与化归思想的应用. 3.避易错 求抛物线方程时不要混淆抛物线的焦点位置和方程形式.
1.过点A(3,0)且与y轴相切的圆的圆心轨迹为( )
A.圆 B.椭圆
C.直线 D.抛物线
解析:D 由题意可知,动圆的圆心到点A的距离与到y轴的距离相等,满足抛物线的定义.
2.抛物线y=-x2的准线方程为( )
A.x= B.x=1
C.y=1 D.y=2
解析:C 抛物线的标准方程为x2=-4y,则准线方程为y=1.
3.准线与x轴垂直,且经过点(1,-)的抛物线的标准方程是( )
A.y2=-2x B.y2=2x
C.x2=2y D.x2=-2y
解析:B 由题意可设抛物线的标准方程为y2=mx(m≠0),则(-)2=m,解得m=2,因此抛物线的标准方程为y2=2x.
4.若抛物线x2=16y上一点(x0,y0)到焦点的距离是该点到x轴距离的3倍,则y0=( )
A. B.
C.1 D.2
解析:D 抛物线x2=16y的准线方程为y=-4,由抛物线的定义知,抛物线x2=16y上一点(x0,y0)到焦点的距离为y0+4,所以y0+4=3y0,解得y0=2.
5.已知直线l1:4x-3y+6=0和直线l2:x=-1,抛物线y2=4x上一动点P到直线l1和直线l2的距离之和的最小值是( )
A.2 B.3
C. D.
解析:A 易知直线l2:x=-1恰为抛物线y2=4x的准线,如图所示,动点P到l2:x=-1的距离可转化为PF的长度,其中F(1,0)为抛物线y2=4x的焦点.由图可知,距离之和的最小值即F到直线l1的距离d==2.
6.〔多选〕已知F为抛物线y2=4x的焦点,A为抛物线上的一点,|AF|=2,则下列说法正确的是( )
A.焦点F(1,0)
B.准线方程为y=-1
C.点A(1,2)或A(1,-2)
D.焦点到准线的距离为4
解析:AC 由y2=4x可知2p=4,即p=2,所以抛物线的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1,故A正确,B错误;由抛物线定义可知|AF|=xA-(-1)=2,即xA=1,代入抛物线方程可得=4,即yA=±2,所以点A(1,2)或A(1,-2),故C正确;由抛物线方程可知,焦点到准线的距离为p=2,故D错误,故选A、C.
7.〔多选〕经过点P(4,-2)的抛物线的标准方程为( )
A.y2=x B.x2=8y
C.x2=-8y D.y2=-8x
解析:AC 若抛物线的焦点在x轴上,设抛物线的方程为y2=mx(m≠0),因为抛物线经过点P(4,-2),所以(-2)2=4m,解得m=1,所以抛物线的标准方程为y2=x.若抛物线的焦点在y轴上,设抛物线的方程为x2=ny(n≠0),因为抛物线经过点P(4,-2),所以42=-2n,解得n=-8,所以抛物线的标准方程为x2=-8y.故选A、C.
8.设抛物线y2=8x的焦点为F,准线为l,P为抛物线上的一点,PA⊥l,A为垂足,如果直线AF的斜率为-,那么|PF|=8.
解析:如图,设准线l与x轴交于点E,∠AFE=60°,因为F(2,0),所以E(-2,0),则=tan 60°,即|AE|=4,所以点P的坐标为(6,4),故|PF|=|PA|=6+2=8.
9.平面上一动点P到定点F(1,0)的距离比点P到y轴的距离大1,则动点P的轨迹方程为y2=4x(x≥0)或y=0(x<0).
解析:由题意,动点P到定点F(1,0)的距离比到y轴的距离大1,由于点F(1,0)到y轴的距离为1,故当x<0时,直线y=0上的点符合题意;当x≥0时,题中条件等价于点P到点F(1,0)与到直线x=-1的距离相等,故点P的轨迹是以F为焦点,直线x=-1为准线的抛物线,轨迹方程为y2=4x.故所求动点P的轨迹方程为y2=4x(x≥0)或y=0(x<0).
10.根据下列条件分别求抛物线的标准方程:
(1)抛物线的焦点是双曲线16x2-9y2=144的左顶点;
(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.
解:(1)双曲线方程可化为-=1,左顶点为(-3,0),
由题意设抛物线方程为y2=-2px(p>0)且=-3,
∴p=6,∴抛物线的方程为y2=-12x.
(2)设所求焦点在x轴上的抛物线的方程为y2=2px(p≠0),A(m,-3),
由抛物线定义得5=|AF|=|m+.
又(-3)2=2pm,∴p=±1或p=±9,
故所求抛物线方程为y2=±2x或y2=±18x.
11.若抛物线y2=2x上的两点A,B到焦点的距离之和是5,则线段AB的中点的横坐标为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:B 由抛物线方程y2=2x可知,=,设点A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线的定义知点A到焦点F的距离等于点A到准线的距离,即|AF|=x1+=x1+,同理|BF|=x2+=x2+.故|AF|+|BF|=x1+x2+1=5,即x1+x2=4,得=2.故线段AB的中点的横坐标是2.
12.〔多选〕设抛物线y2=4x,F为其焦点,P为抛物线上一点,则下列结论正确的是( )
A.抛物线的准线方程是x=-1
B.当PF⊥x轴时,|PF|取最小值
C.若A(2,3),则|PA|+|PF|的最小值为
D.以线段PF为直径的圆与y轴相切
解析:ACD 对于A,抛物线的准线方程为x=-=-1,故A正确;对于B,设P(x0,y0),则x0≥0,=4x0,F(1,0),则|PF|==x0+1≥1,当x0=0时取得最小值,此时P(0,0)在原点,故B错误;对于C,A在抛物线外部,故当P,A,F三点共线时|PA|+|PF|取得最小值,为|AF|==,故C正确;对于D,过点P作准线的垂线,垂足为Q,设P(m,n),线段PF的中点为B(x1,y1),可得x1=(1+m),由抛物线的定义,得|PF|=|PQ|=m+1,∴x1=|PF|,即点B到y轴的距离等于以PF为直径的圆的半径,因此,以PF为直径的圆与y轴相切,故D正确.故选A、C、D.
13.清代青花瓷盖碗是中国传统茶文化的器物载体,具有“温润”“淡远”“清新”的特征.如图,已知碗体和碗盖的内部均近似为抛物线形状,碗盖深为3 cm,碗盖口直径为8 cm,碗体口直径为10 cm,碗体深6.25 cm,则盖上碗盖后,碗盖内部最高点到碗底的垂直距离为7cm(碗体和碗盖的厚度忽略不计).
解析:以碗体的最低点为原点,向上方向为y轴的正方向,建立平面直角坐标系,如图所示.设碗体的抛物线方程为x2=2py(p>0),将点(5,6.25)代入,得52=2p×6.25,解得p=2,则x2=4y,设盖上碗盖后,碗盖内部最高点到碗底的垂直距离为h cm,则两抛物线在第一象限的交点为(4,h-3),代入到x2=4y,得42=4(h-3),解得h=7.
14.(2025·青岛月考)如图所示,已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A是抛物线上横坐标为4,且位于x轴上方的点,点A到抛物线准线的距离等于5,过点A作AB垂直于y轴,垂足为点B,OB的中点为M.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点M作MN⊥FA,垂足为N,求点N的坐标.
解:(1)抛物线y2=2px的准线方程为x=-,
于是4+=5,p=2,
所以抛物线的方程为y2=4x.
(2)由题意得A(4,4),B(0,4),M(0,2).
又F(1,0),所以kAF=,
则直线FA的方程为y=(x-1).
因为MN⊥FA,所以kMN=-,
则直线MN的方程为y=-x+2.
解方程组
得所以N.
15.已知抛物线y2=4ax(a>0)的焦点为A,以B(a+4,0)为圆心,|BA|为半径,在x轴上方画半圆,设抛物线与半圆交于不同两点M,N,点P为线段MN的中点.
(1)求|AM|+|AN|的值;
(2)是否存在这样的a,使2|AP|=|AM|+|AN|?若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由.
解:(1)设M(xM,yM),N(xN,yN),由抛物线的定义,得|AM|+|AN|=xM+xN+2a.
又圆的方程为[x-(a+4)]2+y2=16,
将y2=4ax代入,得x2-2(4-a)x+a2+8a=0,
∴xM+xN=2(4-a),∴|AM|+|AN|=8.
(2)不存在.理由如下:
假设存在这样的a,使得2|AP|=|AM|+|AN|.过点P作PP'垂直抛物线的准线,垂足为P'(图略).
∵|AM|+|AN|=2|PP'|,∴|AP|=|PP'|.
由抛物线的定义知点P必在抛物线上,
这与点P是线段MN的中点矛盾,
∴这样的a不存在.
1 / 33.3.1 抛物线及其标准方程
课标要求
1.了解抛物线的实际背景,感受抛物线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用(数学抽象). 2.了解抛物线的定义、几何图形和标准方程(直观想象、数学运算). 3.会求简单的抛物线方程,并能应用它解决有关问题(数学运算、数学建模).
知识点一|抛物线的定义
问题1 如图,把一根直尺固定在画图板内直线l的位置上,截取一根绳子的长度等于AC的长度,现将绳子的一端固定在三角板的顶点A处,另一端用图钉固定在F处;用一支粉笔扣着绳子,紧靠着三角板的这条直角边把绳子绷紧,然后使三角板紧靠着直尺上下滑动,这样粉笔就描出了一条曲线,这条曲线是什么曲线?
【知识梳理】
1.定义:平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的距离 的点的轨迹叫做抛物线.
2.焦点:点 叫做抛物线的焦点.
3.准线:直线l叫做抛物线的 .
【例1】 判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x=-2的距离相等,则点P的轨迹是抛物线.( )
(2)若点P到点F(1,0)的距离和到直线x+y-1=0的距离相等,则点P的轨迹是抛物线.( )
(3)若点P到点F(1,0)的距离比到直线x=-2的距离小1,则点P的轨迹是抛物线.( )
(4)抛物线的方程都是二次函数.( )
【规律方法】
对抛物线定义的理解
(1)“一动三定”:一动点M;一定点F(即焦点),一定直线l(即准线),一定值1(即动点M到定点F的距离与到定直线l的距离之比为1);
(2)定义中要注意强调定点F不在定直线l上.当直线l经过点F时,点的轨迹是过定点F且垂直于定直线l的一条直线.
训练1 已知点F(1,0),直线l:x=-1,B是l上的动点.若过点B垂直于y轴的直线与线段BF的垂直平分线交于点M,则点M的轨迹是( )
A.双曲线 B.椭圆
C.圆 D.抛物线
知识点二|抛物线的标准方程
问题2 (1)比较椭圆、双曲线标准方程的建立过程,你认为如何建立坐标系,才能使所求抛物线的方程形式简单?
(2)按照上面建立的坐标系,设|KF|=p(p>0),焦点F(,0),准线l的方程为x=-,你能推导出抛物线的标准方程吗?
【知识梳理】
图形 标准方程 焦点坐标 准线方程
(p>0) x=-
(p>0)
(p>0) y=-
(p>0)
提醒:四个标准方程的区分方法:焦点在一次项变量对应的坐标轴上,开口方向由一次项系数的符号确定.当系数为正时,开口向坐标轴的正方向;当系数为负时,开口向坐标轴的负方向.
角度1 由标准方程求焦点坐标及准线方程
【例2】 求下列抛物线的焦点坐标和准线方程:
(1)y2=x;(2)x2=-y;(3)x2+12y=0.
【规律方法】
求焦点坐标与准线方程时,一般先将所给方程化为标准形式,由方程得到参数p,从而得到焦点坐标与准线方程.
角度2 求抛物线的标准方程
【例3】 根据下列条件分别求出抛物线的标准方程:
(1)焦点在y轴上,并且焦点到准线的距离等于6;
(2)准线方程为x=;
(3)焦点为直线3x-4y-12=0与坐标轴的交点.
【规律方法】
用待定系数法求抛物线标准方程的步骤
提醒:当抛物线的类型没有确定时,可设方程为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),这样可以减少讨论情况的个数.
训练2 (1)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p= ,准线方程为 ;
(2)过点(3,-4)的抛物线的标准方程为 .
知识点三|抛物线的实际应用问题
【例4】 如图是抛物线形拱桥,设水面宽|AB|=18 m,拱顶距离水面8 m,一货船在水面上的部分的横截面为一矩形CDEF.若|CD|=9 m,那么|DE|不超过多少米才能使货船通过拱桥?
【规律方法】
求解抛物线实际应用题的步骤
训练3 为响应“节能减排,开发清洁能源”的号召,小华制作了一个可以利用太阳光能源的太阳灶,如图所示.集光板由抛物面(抛物线绕对称轴旋转得到)形的反光镜构成,已知镜口圆的直径为2 m,镜深0.25 m,为达到最佳吸收太阳光的效果(容器灶圈在抛物面对应轴截面的抛物线焦点处),容器灶圈到集光板顶点的距离应为( )
A.0.5 m B.1 m
C.1.5 m D.2 m
提能点|抛物线定义的应用
问题3 若点M(x0,y0)是抛物线y2=2px(p>0)上一点,抛物线的焦点为F,准线为l,则线段MF叫做抛物线的焦半径.试探求焦半径的长度与点M坐标的关系.
【知识梳理】
图形
方程 y2=2px y2=-2px
焦半径(|MF|) x0+ -x0
图形
方程 x2=2py x2=-2py
焦半径(|MF|) y0+ -y0
提醒:由焦半径公式|MF|=x0+可知|MF|的最小值为,此时M在顶点.
【例5】 (1)抛物线x2=4y上的点P到焦点的距离是10,则P点的坐标为( )
A.(6,9) B.(-4,4)
C.(±6,9) D.(±4,4)
(2)已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,求点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和的最小值.
变式 (1)若将本例(2)中的点(0,2)改为点A(5,3),求|PA|+|PF|的最小值;
(2)若将本例中(2)的点(0,2)换为直线l1:3x-4y+6=0,求点P到直线3x-4y+6=0的距离与点P到该抛物线的准线的距离之和的最小值.
【规律方法】
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与点线距的相互转化,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.
训练4 (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)已知点P是抛物线C:x2=12y上的一点,过点P作直线y=-1的垂线,垂足为M,若G(4,0),则|PG|+|PM|的最小值为 .
1.若动点P到定点F(-4,0)的距离与到直线x=4的距离相等,则P点的轨迹是( )
A.抛物线 B.线段
C.直线 D.射线
2.已知抛物线y=2px2过点(1,4),则抛物线的焦点坐标为( )
A.(1,0) B.(,0)
C.(0,) D.(0,1)
3.已知抛物线的焦点在x轴的负半轴上,若p=2,则其标准方程为( )
A.y2=-2x B.x2=-2y
C.y2=-4x D.x2=-4y
4.石拱桥是世界桥梁史上出现较早、形式优美、结构坚固的一种桥型.如图是一座石拱桥,桥洞弧线可近似看成是焦点在y轴负半轴上的抛物线C的一部分,当水平面距离拱顶4米时,水面的宽度是8米,则抛物线C的焦点到准线的距离为 米.
课堂小结
1.理清单 (1)抛物线的定义; (2)抛物线的标准方程; (3)抛物线的实际应用问题; (4)抛物线定义的应用. 2.应体会 (1)求抛物线的标准方程时,常用待定系数法; (2)求与抛物线有关的数值问题时,要注意数形结合思想、转化与化归思想的应用. 3.避易错 求抛物线方程时不要混淆抛物线的焦点位置和方程形式.
提示:完成课后作业 第三章 3.3 3.3.1
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