第一课时 抛物线的几何性质
课标要求
1.了解抛物线的几何图形及简单几何性质(直观想象). 2.会利用抛物线的性质解决一些简单的问题(逻辑推理、数学运算).
知识点一|抛物线的几何性质
问题1 (1)类比研究椭圆、双曲线的几何性质,你认为抛物线应研究其哪些几何性质?
(2)试以抛物线y2=2px(p>0)为研究对象,类比用方程研究椭圆、双曲线几何性质的过程及方法,探讨其范围、对称性、顶点及离心率.
【知识梳理】
抛物线的简单几何性质
标准方程 y2=2px (p>0) y2=-2px (p>0) x2=2py (p>0) x2=-2py (p>0)
图形
性质 焦点 F(,0) F(-,0) F(0,) F(0,-)
准线 x= x= y= y=
范围 x≥0,y∈R x≤0,y∈R x∈R,y≥0 x∈R,y≤0
对称轴 轴 轴
顶点 O
离心率 e=
开口方向 向 向 向 向
提醒:影响抛物线开口大小的量是参数p,p值越大,抛物线的开口越大,反之,开口越小.
【例1】 判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)只有焦点在坐标轴上,顶点在坐标原点的抛物线的方程才是标准方程.( )
(2)有的抛物线的离心率不为1.( )
(3)抛物线x2=2py(p>0)有一条对称轴为y轴.( )
(4)抛物线y=-x2的准线方程是x=.( )
(5)抛物线是中心对称图形.( )
【规律方法】
掌握抛物线的性质,注意把握两个要点:(1)开口方向:由抛物线的标准方程看图象开口方向,关键是看准一次项是x还是y,一次项的系数是正还是负;(2)关系:准线垂直于对称轴,垂足与焦点关于顶点对称,它们与顶点的距离都等于一次项系数的绝对值的.
训练1 (1)若点M(a,b)在抛物线x2=8y上,则下列点中一定在该抛物线上的是( )
A.(-a,-b) B.(a,-b)
C.(-a,b) D.(-b,-a)
(2)关于抛物线y2=-2x,下列说法正确的是( )
A.开口向下
B.焦点坐标为(-1,0)
C.准线方程为x=1
D.对称轴为x轴
知识点二|由抛物线的几何性质求标准方程
【例2】 已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上一点M(m,-3)到焦点的距离为5,求m的值、抛物线方程和准线方程.
【规律方法】
由抛物线的几何性质求标准方程的方法
(1)代数法:将几何性质转化为坐标表达式,解方程(组)求出未知数;
(2)几何法:将几何性质与抛物线定义相结合,采用几何法求出焦距,从而得到抛物线的标准方程.
训练2 (1)边长为1的等边△AOB,O为坐标原点,AB⊥x轴,以O为顶点且过A,B的抛物线方程是( )
A.y2=x B.y2=-x
C.y2=±x D.y2=±x
(2)若抛物线y2=2px(p>0)上一点M到准线及对称轴的距离分别为10和6,则抛物线的标准方程为 .
提能点|抛物线几何性质的应用
问题2 我们将抛物线上过焦点的直线与抛物线相交所得的弦叫做焦点弦.以y2=2px(p>0)为例,若弦端点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),试分析弦长与坐标的关系.
【知识梳理】
抛物线的焦点弦公式
标准方程 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0)
图形
焦点弦 x1+x2+p p-x1-x2 y1+y2+p p-y1-y2
提醒:当焦点弦垂直于对称轴时,其长度为2p,为最短焦点弦长,称为通径.
【例3】 (1)过抛物线x2=4y的焦点F作直线l交抛物线于P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点,若y1+y2=6,则|P1P2|=( )
A.5 B.6
C.8 D.10
(2)设A,B是抛物线x2=4y上两点,O为原点,若|OA|=|OB|,且△AOB的面积为16,则∠AOB=( )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
【规律方法】
利用抛物线的性质可以解决的问题
(1)对称性:解决抛物线的内接三角形问题;
(2)焦点、准线:解决与抛物线的定义有关的问题;
(3)范围:解决与抛物线有关的最值问题;
(4)焦点弦:解决焦点弦问题.
训练3 (1)已知O为坐标原点,抛物线C:y2=ax(a<0)在第二象限内有一点A,且|AF|=4,设点M为抛物线C准线l上的动点.若△MAF为正三角形,则a=( )
A.-8 B.-6 C.-4 D.-2
(2)已知抛物线C的方程为y2=2px(p>0),若倾斜角为锐角的直线l过抛物线的焦点F,与抛物线交于A,B两点,且|AF|=3|BF|,则直线l的倾斜角为 .
1.(2025·台州月考)若抛物线y=ax2的准线方程为y=1,则实数a=( )
A.- B.- C.-4 D.-2
2.已知抛物线y2=2px(p>0),直线x=m与抛物线交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则y1+y2=( )
A.0 B.p C.2p D.4p
3.〔多选〕以y轴为对称轴的抛物线的通径(过焦点且与对称轴垂直的弦)长为8,若抛物线的顶点在坐标原点,则其方程为( )
A.y2=8x B.y2=-8x
C.x2=8y D.x2=-8y
4.已知点A(-2,3)在抛物线C:y2=2px(p>0)的准线上,记C的焦点为F,则直线AF的斜率等于 .
课堂小结
1.理清单 (1)抛物线的几何性质; (2)由抛物线的几何性质求标准方程; (3)抛物线几何性质的应用. 2.应体会 (1)由抛物线的几何性质求标准方程时要注意待定系数法的应用; (2)抛物线几何性质的应用要注意数形结合思想的应用. 3.避易错 求抛物线方程时焦点的位置易判断错误,应熟练掌握判断方法(开口方向).
提示:完成课后作业 第三章 3.3 3.3.2 第一课时
1 / 3第一课时 抛物线的几何性质
课标要求
1.了解抛物线的几何图形及简单几何性质(直观想象).
2.会利用抛物线的性质解决一些简单的问题(逻辑推理、数学运算).
情境导入
生活中不乏以抛物线为原型的例子,信号接收塔、太阳灶、石拱桥、抛物线型灯具等.除了美观外,主要也是借用了抛物线的一些性质.比如信号接收塔、太阳灶的设计利用了抛物线的聚集性,抛物线型石拱桥利用了其跨距大的特点等等.就如前面学习椭圆、双曲线一样,下面我们来研究一下抛物线的一些几何性质.
知识点一|抛物线的几何性质
问题1 (1)类比研究椭圆、双曲线的几何性质,你认为抛物线应研究其哪些几何性质?
提示:范围、对称性、顶点及离心率等.
(2)试以抛物线y2=2px(p>0)为研究对象,类比用方程研究椭圆、双曲线几何性质的过程及方法,探讨其范围、对称性、顶点及离心率.
提示:①范围:当x>0时,抛物线y2=2px(p>0)在y轴的右侧,开口向右,这条抛物线上的任意一点M的坐标(x,y)的横坐标满足不等式x≥0;当x的值增大时,|y|的值也增大,这说明抛物线向右上方和右下方无限延伸,y∈R.
②对称性:
观察图象,不难发现,抛物线y2=2px(p>0)关于x轴对称,我们把抛物线的对称轴叫做抛物线的轴.抛物线只有一条对称轴.
③顶点:抛物线和它的轴的交点叫做抛物线的顶点.抛物线的顶点坐标是坐标原点(0,0).
④离心率:抛物线上的点M与焦点F的距离和点M到准线的距离d的比,叫做抛物线的离心率,由抛物线的定义可知,e=1.
【知识梳理】
抛物线的简单几何性质
标准方程 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0)
图形
性质 焦点 F(,0) F(-,0) F(0,) F(0,-)
准线 x= - x= y= - y=
标准 方程 y2=2px (p>0) y2=-2px (p>0) x2=2py (p>0) x2=-2py (p>0)
性质 范围 x≥0,y∈R x≤0,y∈R x∈R,y≥0 x∈R,y≤0
对称轴 x 轴 y 轴
顶点 O (0,0)
离心率 e= 1
开口方向 向 右 向 左 向 上 向 下
提醒:影响抛物线开口大小的量是参数p,p值越大,抛物线的开口越大,反之,开口越小.
【例1】判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)只有焦点在坐标轴上,顶点在坐标原点的抛物线的方程才是标准方程.( √ )
(2)有的抛物线的离心率不为1.( × )
(3)抛物线x2=2py(p>0)有一条对称轴为y轴.( √ )
(4)抛物线y=-x2的准线方程是x=.( × )
(5)抛物线是中心对称图形.( × )
【规律方法】
掌握抛物线的性质,注意把握两个要点:(1)开口方向:由抛物线的标准方程看图象开口方向,关键是看准一次项是x还是y,一次项的系数是正还是负;(2)关系:准线垂直于对称轴,垂足与焦点关于顶点对称,它们与顶点的距离都等于一次项系数的绝对值的.
训练1 (1)若点M(a,b)在抛物线x2=8y上,则下列点中一定在该抛物线上的是( C )
A.(-a,-b) B.(a,-b)
C.(-a,b) D.(-b,-a)
解析:由抛物线关于y轴对称可知,点(-a,b)一定在抛物线上,故选C.
(2)关于抛物线y2=-2x,下列说法正确的是( D )
A.开口向下 B.焦点坐标为(-1,0)
C.准线方程为x=1 D.对称轴为x轴
解析:易知抛物线y2=-2x的开口向左,故A中说法错误;焦点坐标为(-,0),故B中说法错误;准线方程为x=,故C中说法错误;对称轴为x轴,故D中说法正确.故选D.
知识点二|由抛物线的几何性质求标准方程
【例2】已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上一点M(m,-3)到焦点的距离为5,求m的值、抛物线方程和准线方程.
解:法一 由题意知抛物线开口方向向下,可设抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F(0,-).
因为M(m,-3)在抛物线上,且|MF|=5,
所以
解得
所以m=±2,抛物线方程为x2=-8y,准线方程为y=2.
法二 由题意可设抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F(0,-),准线l:y=,如图所示,作MN⊥l,垂足为N,则|MN|=|MF|=5,而|MN|=3+,所以3+=5,即p=4.又因为点M在抛物线上,所以m2=24,所以m=±2,抛物线方程为x2=-8y,准线方程为y=2.
【规律方法】
由抛物线的几何性质求标准方程的方法
(1)代数法:将几何性质转化为坐标表达式,解方程(组)求出未知数;
(2)几何法:将几何性质与抛物线定义相结合,采用几何法求出焦距,从而得到抛物线的标准方程.
训练2 (1)边长为1的等边△AOB,O为坐标原点,AB⊥x轴,以O为顶点且过A,B的抛物线方程是( C )
A.y2=x B.y2=-x
C.y2=±x D.y2=±x
解析:设抛物线方程为y2=ax(a≠0).又A(±,)(取点A在x轴上方),则有=±a,解得a=±,所以抛物线方程为y2=±x.
(2)若抛物线y2=2px(p>0)上一点M到准线及对称轴的距离分别为10和6,则抛物线的标准方程为y2=4x或y2=36x.
解析:∵点M到对称轴的距离为6,∴设点M的坐标为(x,6).又∵点M到准线的距离为10,∴解得或故当点M的横坐标为9时,抛物线方程为y2=4x;当点M的横坐标为1时,抛物线方程为y2=36x.
提能点|抛物线几何性质的应用
问题2 我们将抛物线上过焦点的直线与抛物线相交所得的弦叫做焦点弦.以y2=2px(p>0)为例,若弦端点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),试分析弦长与坐标的关系.
提示:由上一节焦半径公式可知,|AB|=|AF|+|BF|=(x1+)+(x2+)=x1+x2+p.
【知识梳理】
抛物线的焦点弦公式
标准 方程 y2=2px (p>0) y2=-2px (p>0) x2=2py (p>0) x2=-2py (p>0)
图形
焦点弦 x1+x2+p p-x1-x2 y1+y2+p p-y1-y2
提醒:当焦点弦垂直于对称轴时,其长度为2p,为最短焦点弦长,称为通径.
【例3】(1)过抛物线x2=4y的焦点F作直线l交抛物线于P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点,若y1+y2=6,则|P1P2|=( C )
A.5 B.6
C.8 D.10
解析:抛物线x2=4y的准线为y=-1,因为P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点是过抛物线焦点的直线l与抛物线的交点,所以P1(x1,y1),P2(x2,y2)到准线的距离分别是y1+1,y2+1.所以|P1P2|=y1+y2+2=8.
(2)设A,B是抛物线x2=4y上两点,O为原点,若|OA|=|OB|,且△AOB的面积为16,则∠AOB=( D )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
解析:由|OA|=|OB|,知抛物线上点A,B关于y轴对称,设A,B,则S△AOB=×2a×=16,解得a=4,所以|AB|=8,|OA|=|OB|=4,所以∠AOB=90°.
【规律方法】
利用抛物线的性质可以解决的问题
(1)对称性:解决抛物线的内接三角形问题;
(2)焦点、准线:解决与抛物线的定义有关的问题;
(3)范围:解决与抛物线有关的最值问题;
(4)焦点弦:解决焦点弦问题.
训练3 (1)已知O为坐标原点,抛物线C:y2=ax(a<0)在第二象限内有一点A,且|AF|=4,设点M为抛物线C准线l上的动点.若△MAF为正三角形,则a=( C )
A.-8 B.-6
C.-4 D.-2
解析:因为△MAF为正三角形,所以|AF|=|AM|=4,又因为抛物线上的点到焦点的距离等于该点到准线的距离,所以AM与准线l垂直,∠MFO=,设准线l与x轴交于点N,因此有cos∠MFO===,所以a=-4.
(2)已知抛物线C的方程为y2=2px(p>0),若倾斜角为锐角的直线l过抛物线的焦点F,与抛物线交于A,B两点,且|AF|=3|BF|,则直线l的倾斜角为60°.
解析:如图,直线m为抛物线的准线,过点A,B分别作AM,BN垂直于m,垂足为M,N,作BE⊥AM于点E,因为|AF|=|AM|,|BF|=|BN|,且|AF|=3|BF|,所以|AM|=3|BN|,则|AB|=4|BF|,|AE|=|AM|-|ME|=2|BF|,所以cos∠BAE=,则∠BAE=60°,即直线l的倾斜角为60°.
1.(2025·台州月考)若抛物线y=ax2的准线方程为y=1,则实数a=( )
A.- B.-
C.-4 D.-2
解析:A 因为抛物线y=ax2的方程可化为x2=y,所以准线方程为y=-,由题意可知-=1,解得a=-.故选A.
2.已知抛物线y2=2px(p>0),直线x=m与抛物线交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则y1+y2=( )
A.0 B.p
C.2p D.4p
解析:A 因为抛物线y2=2px(p>0)关于x轴对称,x=m与x轴垂直,故y1=-y2,即y1+y2=0.
3.〔多选〕以y轴为对称轴的抛物线的通径(过焦点且与对称轴垂直的弦)长为8,若抛物线的顶点在坐标原点,则其方程为( )
A.y2=8x B.y2=-8x
C.x2=8y D.x2=-8y
解析:CD 设抛物线方程为x2=2py(p>0)或x2=-2py(p>0),2p=8,p=4.∴抛物线方程为x2=8y或x2=-8y.
4.已知点A(-2,3)在抛物线C:y2=2px(p>0)的准线上,记C的焦点为F,则直线AF的斜率等于-.
解析:因为抛物线C:y2=2px的准线为x=-,且点A(-2,3)在准线上,所以=-2,解得p=4,所以y2=8x,所以焦点F的坐标为(2,0),故直线AF的斜率k==-.
课堂小结
1.理清单 (1)抛物线的几何性质; (2)由抛物线的几何性质求标准方程; (3)抛物线几何性质的应用. 2.应体会 (1)由抛物线的几何性质求标准方程时要注意待定系数法的应用; (2)抛物线几何性质的应用要注意数形结合思想的应用. 3.避易错 求抛物线方程时焦点的位置易判断错误,应熟练掌握判断方法(开口方向).
1.若抛物线y2=2x上有两点A,B,且AB垂直于x轴,若|AB|=2,则抛物线的焦点到直线AB的距离为( )
A. B.
C. D.
解析:A 易知线段AB所在的直线方程为x=1,抛物线的焦点坐标为,则焦点到直线AB的距离为1-=.
2.在同一坐标系中,方程+=1与ax+by2=0(a>b>0)的曲线大致是( )
解析:A 由a>b>0,则方程+=1表示焦点在x轴上的椭圆,方程ax+by2=0可化为y2=-x,由于-<0,则方程表示焦点在x轴上开口向左的抛物线.
3.若抛物线y2=x上一点P到准线的距离等于它到顶点的距离,则点P的坐标为( )
A.(,±) B.(,±)
C.(,) D.(,)
解析:B 设抛物线的焦点为F,原点为O,P(x0,y0),由条件及抛物线的定义知,|PF|=|PO|,又F(,0),所以x0=,所以=,所以y0=±.
4.已知圆x2+y2=1与抛物线y2=2px(p>0)交于A,B两点,与抛物线的准线交于C,D两点,若四边形ABCD是矩形,则p=( )
A. B.
C. D.
解析:D 设抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,因为四边形ABCD是矩形,所以由抛物线与圆的对称性知|AF|=|AD|=p,则()2+p2=1,解得p=.
5.如图,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线依次交抛物线及准线于点A,B,C,若|BC|=2|BF|,且|AF|=3,则抛物线的方程为( )
A.y2=x B.y2=9x
C.y2=x D.y2=3x
解析:D 如图,分别过点A,B作准线的垂线,交准线于点E,D,设|BF|=a,则|BC|=2a,由抛物线的定义得|BD|=a,故∠BCD=30°,∴在Rt△ACE中,2|AE|=|AC|,∵|AE|=|AF|=3,|AC|=3+3a,∴3+3a=6,解得a=1,∵BD∥FG,∴=,∴p=,因此抛物线的方程为y2=3x.
6.〔多选〕已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为4,直线l过点F且与抛物线交于两点A(x1,y1),B(x2,y2),若M(m,2)是线段AB的中点,则下列结论正确的是( )
A.p=4
B.抛物线方程为y2=16x
C.直线l的方程为y=2x-4
D.|AB|=10
解析:ACD 由焦点F到准线的距离为4,根据抛物线的定义可知p=4,故A正确;则抛物线的方程为y2=8x,焦点F(2,0),故B错误;则=8x1,=8x2,若M(m,2)是线段AB的中点,则y1+y2=4,∴-=8x1-8x2,即===2,∴直线l的方程为y=2x-4,故C正确;又由y1+y2=2(x1+x2)-8=4,得x1+x2=6,∴|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+4=10,故D正确.
7.〔多选〕设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点M在抛物线C上,|MF|=5,若y轴上存在点A(0,2),使得·=0,则p的值可以为( )
A.2 B.4
C.6 D.8
解析:AD 由题意可得,以MF为直径的圆过点(0,2),设点M(x,y),由抛物线定义知|MF|=x+=5,可得x=5-.因为圆心是MF的中点,所以根据中点坐标公式可得,圆心横坐标为=,由已知可得圆的半径也为,据此可知该圆与y轴相切于点A(0,2),故圆心纵坐标为2,则M点纵坐标为4,即点M(5-,4),代入抛物线方程得p2-10p+16=0,解得p=2或p=8.
8.设抛物线的焦点到顶点的距离为6,则抛物线上的点到准线距离的最小值为6.
解析:∵抛物线的焦点到顶点的距离为6,∴=6,即p=12.又抛物线上的点到准线距离的最小值为,∴抛物线上的点到准线距离的最小值为6.
9.已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,抛物线C的准线与y轴交于点A,点M(1,y0)在抛物线C上,|MF|=,则tan∠FAM=.
解析:如图,过点M向抛物线的准线作垂线,垂足为点N,则|MN|=y0+=,故y0=2p.又M(1,y0)在抛物线上,故y0=,于是2p=,解得p=,∴|MN|==.∴tan∠FAM=tan∠AMN==.
10.若抛物线的顶点在原点,开口向上,F为焦点,M为准线与y轴的交点,A为抛物线上一点,且|AM|=,|AF|=3.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若焦点在直线y=的上方,通径为CD,求△OCD的面积.
解:(1)设所求抛物线的标准方程为x2=2py(p>0),
设A(x0,y0),由题意知M(0,-).
因为|AF|=3,所以y0+=3,
因为|AM|=,所以+(y0+)2=17,
所以=8,代入方程=2py0得,
8=2p(3-),解得p=2或p=4.
所以所求抛物线的标准方程为x2=4y或x2=8y.
(2)由(1)知x2=8y符合题意.
通径|CD|=8,原点到通径的距离为2,
S△OCD=×8×2=8.
11.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是FN的中点,则|FN|=( )
A.2 B.3
C.5 D.6
解析:D 如图,过点M作MM'⊥y轴,垂足为M',易知|OF|=2,∵M为FN的中点,∴|MM'|=1,∴M到准线距离d=|MM'|+=3,∴|MF|=3,∴|FN|=6.
12.(2025·南通质检)在内壁光滑的抛物线型容器内放一个球,其通过中心轴的纵剖面图如图所示,圆心在y轴上,抛物线顶点在坐标原点,已知抛物线方程是x2=4y,圆的半径为r,当圆的大小变化时,圆上的点无法触及抛物线的顶点O,则圆的半径r的取值范围是( )
A.(2,+∞) B.(1,+∞)
C.[2,+∞) D.[1,+∞)
解析:A 设圆心为P(0,a)(a>0),半径为r,Q(x,y)是抛物线上任意一点,|PQ|2=x2+(y-a)2=4y+(y-a)2=(y-a+2)2+4a-4,若|PQ|2的最小值不在O(0,0)处取得,则圆P不过原点,所以a-2>0,即a>2,此时圆的半径为r==2>2.因此当r>2时,圆无法触及抛物线的顶点O.
13.已知曲线C由抛物线y2=2x及抛物线y2=-2x组成,A(1,2),B(-1,2),M,N是曲线C上关于y轴对称的两点(A,B,M,N四点不共线,且点M在第一象限),则四边形ABNM周长的最小值为1+.
解析:设抛物线y2=2x的焦点为F(,0),则四边形ABNM的周长l=|AB|+2|AM|+2xM=2+2|AM|+2|MF|-1=1+2(|AM|+|MF|)≥1+2|AF|=1+,当且仅当A,M,F三点共线时取等号.故四边形ABNM周长的最小值为1+.
14.已知抛物线y2=8x.
(1)求出该抛物线的顶点、焦点、准线方程、对称轴、变量x的范围;
(2)以坐标原点O为顶点,作抛物线的内接等腰△OAB,|OA|=|OB|,若焦点F是△OAB的重心,求△OAB的周长.
解:(1)抛物线y2=8x的顶点、焦点、准线方程、对称轴、变量x的范围分别为(0,0),(2,0),x=-2,x轴,x≥0.
(2)如图所示,由|OA|=|OB|可知AB⊥x轴,垂足为点M,
又焦点F是△OAB的重心,则|OF|=|OM|.
因为F(2,0),所以|OM|=|OF|=3,
所以M(3,0),故设A(3,m),代入y2=8x得m2=24,所以m=2或m=-2,
所以A(3,2),B(3,-2),
所以|OA|=|OB|=,所以△OAB的周长为2+4.
15.如图,A地在B地东偏北45°方向,相距2 km处,B地与东西走向的高铁线(近似看成直线)l相距4 km.已知曲线形公路PQ上任意一点到B地的距离等于到高铁线l的距离,现要在公路旁建造一个变电房M(变电房与公路之间的距离忽略不计),分别向A地、B地送电.
(1)试建立适当的直角坐标系,求曲线形公路PQ所在曲线的方程;
(2)问变电房M建在相对A地的什么位置(方位和距离),才能使得架设电路所用电线长度最短?并求出最短长度.
解:(1)如图,以经过点B且垂直于l(垂足为K)的直线为y轴,线段BK的中点O为原点,建立直角坐标系xOy,则B(0,2),A(2,4).
因为曲线形公路PQ上任意一点到B地的距离等于到高铁线l的距离,所以PQ所在的曲线是以B(0,2)为焦点,l为准线的抛物线.
设抛物线方程为x2=2py(p>0),则p=4,故曲线形公路PQ所在曲线的方程为x2=8y.
(2)要使架设电路所用电线长度最短,即使|MA|+|MB|的值最小.
如图,过M作MH⊥l,垂足为H,依题意得|MB|=|MH|,
所以|MA|+|MB|=|MA|+|MH|,故当A,M,H三点共线时,|MA|+|MH|取得最小值,即|MA|+|MB|取得最小值,此时M(2,).
故变电房M建在A地正南方向且与A地相距 km时,所用电线长度最短,最短长度为6 km.
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