(共34张PPT)
3.3 抛物线
3.3.1 抛物线及其标准方程
课标要求
素养要求
1.了解抛物线的定义,几何图形和标准方程.
2.明确抛物线方程中参数p的几何意义.
3.会求抛物线的标准方程,并能应用它解决有关问题.
通过研究抛物线的定义、图形及标准方程,进一步提升数学抽象及数学运算素养.
新知探究
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.
问题 上图是一条什么曲线,由画图过程你能给出此曲线的定义吗?
提示 上述情境中,点M到点F与点M到直线l的距离相等,即|MC|=|MF|,得到的曲线是抛物线.
1.抛物线的定义
定点F在直线外
距离相等
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的______________的点的轨迹叫做_________.点F叫做抛物线的_________,直线l叫做抛物线的_________.
抛物线
焦点
准线
2.抛物线标准方程的几种形式
参数p的几何意义是焦点到准线的距离,所以恒为正,p值越大,抛物线开口越大
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
拓展深化
[微判断]
×
√
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.(
)
提示 由于定点F(1,0)在直线x+y-1=0上,所以点P的轨迹不是抛物线.
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.(
)
√
[微训练]
1.准线为x=1的抛物线的标准方程为________.
答案 y2=-4x
2.抛物线y2=4x上的点P到焦点的距离是5,则P点坐标是________.
解析 设P点的坐标为(x0,y0),
由题意得抛物线y2=4x的准线方程为x=-1,则x0+1=5,x0=4,
答案 (4,±4)
答案 4
[微思考]
1.平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点的轨迹是抛物线吗?
提示 不一定.当定直线经过定点时,点的轨迹是过定点且垂直于定直线的一条直线;当定直线不经过定点时,点的轨迹是抛物线.
2.二次函数的图象也是抛物线,与本节所学抛物线相同吗?
提示 不完全相同.当抛物线开口向上或向下时可以看作是二次函数的图象,当开口向左或向右时不能看作二次函数的图象.
题型一 抛物线的定义及应用
(2)若点P到点F(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则P点的轨迹方程是( )
A.y2=-16x
B.y2=-32x
C.y2=16x
D.y2=32
(2)∵点P到点(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,
∴点P到直线x=-4的距离等于它到点(4,0)的距离.
根据抛物线的定义,可知P点的轨迹是以点(4,0)为焦点.
以直线x=-4为准线的抛物线.
∴抛物线的标准方程为y2=16x,
即P点的轨迹方程为y2=16x,故选C.
答案 (1)A (2)C
规律方法 依据抛物线定义可以实现点线距离与两点距离的转化.
解析 (1)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.
∴P点坐标为(±6,9).
(2)如图,由抛物线定义知
|PA|+|PQ|=|PA|+|PF|,
则所求距离之和的最小值转化为求|PA|+|PF|的最小值,
则当A,P,F三点共线时,|PA|+|PF|取得最小值.
答案 (1)(6,9)或(-6,9) (2)A
题型二 求抛物线的标准方程
【例2】 分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.
∴p=4,
∴抛物线的标准方程为y2=-8x.
∴抛物线的标准方程为x2=4y.
(3)由题意,抛物线方程可设为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),
将点A(2,3)的坐标代入,
得32=m·2或22=n·3,
规律方法 求抛物线方程,通常用待定系数法,若能确定抛物线的焦点位置,则可设出抛物线的标准方程,求出p值即可.若抛物线的焦点位置不确定,则要分情况讨论.焦点在x轴上的抛物线方程可设为y2=ax(a≠0),焦点在y轴上的抛物线方程可设为x2=ay(a≠0).
【训练2】 分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.
(1)过点(3,-4);
(2)焦点在直线x+3y+15=0上.
解 (1)法一 ∵点(3,-4)在第四象限,∴设抛物线的标准方程为y2=2px
(p>0)或x2=-2p1y
(p1>0).
把点(3,-4)的坐标分别代入y2=2px和x2=-2p1y,
得(-4)2=2p·3,32=-2p1·(-4),
法二 抛物线的方程可设为y2=ax
(a≠0)或x2=by
(b≠0).
(2)令x=0得y=-5;令y=0得x=-15.
∴抛物线的焦点为(0,-5)或(-15,0).
∴所求抛物线的标准方程为x2=-20y或y2=-60x.
题型三 抛物线的实际应用问题
【例3】 河上有一抛物线形拱桥,当水面距拱桥顶5
m时,水面宽为8
m,一小船宽4
m,高2
m,载货后船露出水面上的部分高0.75
m,问:水面上涨到与抛物线拱桥拱顶相距多少米时,小船开始不能通航?
规律方法 涉及拱桥、隧道的问题,通常需建立适当的平面直角坐标系,利用抛物线的标准方程进行求解.
【训练3】 如图所示,一辆卡车高3
m,宽1.6
m,欲通过断面为抛物线形的隧道,已知拱口AB宽恰好是拱高CD的4倍,若拱口宽为a
m,求能使卡车通过的a的最小整数值.
设抛物线方程为x2=-2py(p>0),∵点B在抛物线上,
∴抛物线方程为x2=-ay.
一、素养落地
1.通过本节课的学习,进一步提升数学抽象及数学运算素养.
2.抛物线的定义中不要忽略条件:点F不在直线l上.
3.确定抛物线的标准方程,从形式上看,只需求一个参数p,但由于标准方程有四种类型,因此,还应确定开口方向,当开口方向不确定时,应进行分类讨论,有时也可设标准方程的统一形式,避免讨论,如焦点在x轴上的抛物线标准方程可设为y2=mx
(m≠0),焦点在y轴上的抛物线标准方程可设为x2=my
(m≠0).
二、素养训练
答案 C
答案 D
3.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( )
解析 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,
答案 A
4.若抛物线y2=4x上的点M到焦点的距离为10,则M到y轴的距离是________.
解析 抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线为x=-1,由M到焦点的距离为10,可知M到准线x=-1的距离也为10,故M的横坐标满足xM+1=10,解得xM=9,所以点M到y轴的距离为9.
答案 9
∴p=4.
答案 43.3 抛物线
3.3.1 抛物线及其标准方程
课标要求
素养要求
1.了解抛物线的定义,几何图形和标准方程.2.明确抛物线方程中参数p的几何意义.3.会求抛物线的标准方程,并能应用它解决有关问题.
通过研究抛物线的定义、图形及标准方程,进一步提升数学抽象及数学运算素养.
INCLUDEPICTURE"课前预习.TIF"
INCLUDEPICTURE
"课前预习.TIF"
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新知探究
INCLUDEPICTURE"情景引入.tif"
INCLUDEPICTURE
"情景引入.tif"
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MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE"W33.TIF"
INCLUDEPICTURE
"W33.TIF"
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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.
问题 上图是一条什么曲线,由画图过程你能给出此曲线的定义吗?
提示 上述情境中,点M到点F与点M到直线l的距离相等,即|MC|=|MF|,得到的曲线是抛物线.
INCLUDEPICTURE"知识梳理.tif"
INCLUDEPICTURE
"知识梳理.tif"
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1.抛物线的定义
定点F在直线外
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.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
参数p的几何意义是焦点到准线的距离,所以恒为正,p值越大,抛物线开口越大
图形
标准方程
焦点坐标
准线方程
INCLUDEPICTURE"37.tif"
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"37.tif"
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y2=2px(p>0)
x=-
INCLUDEPICTURE"38.tif"
INCLUDEPICTURE
"38.tif"
\
MERGEFORMAT
y2=-2px(p>0)
x=
INCLUDEPICTURE"39.tif"
INCLUDEPICTURE
"39.tif"
\
MERGEFORMAT
x2=2py(p>0)
y=-
INCLUDEPICTURE"40.tif"
INCLUDEPICTURE
"40.tif"
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MERGEFORMAT
x2=-2py(p>0)
y=
拓展深化
[微判断]
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.(×)
提示 由于定点F(1,0)在直线x+y-1=0上,所以点P的轨迹不是抛物线.
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.(√)
[微训练]
1.准线为x=1的抛物线的标准方程为________.
解析 由题知抛物线的焦点在x轴的负半轴上,=1,即p=2,故抛物线的方程y2=-4x.
答案 y2=-4x
2.抛物线y2=4x上的点P到焦点的距离是5,则P点坐标是________.
解析 设P点的坐标为(x0,y0),
由题意得抛物线y2=4x的准线方程为x=-1,则x0+1=5,x0=4,
∴y=16,y0=±4,∴P点坐标为(4,±4).
答案 (4,±4)
3.若抛物线y2=2px(p>0)的焦点与椭圆+=1的右焦点重合,则p的值为________.
解析 椭圆+=1的右焦点为(2,0),所以抛物线y2=2px(p>0)的焦点为(2,0),则p=4.
答案 4
[微思考]
1.平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点的轨迹是抛物线吗?
提示 不一定.当定直线经过定点时,点的轨迹是过定点且垂直于定直线的一条直线;当定直线不经过定点时,点的轨迹是抛物线.
2.二次函数的图象也是抛物线,与本节所学抛物线相同吗?
提示 不完全相同.当抛物线开口向上或向下时可以看作是二次函数的图象,当开口向左或向右时不能看作二次函数的图象.
INCLUDEPICTURE"课堂互动.TIF"
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"课堂互动.TIF"
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题型一 抛物线的定义及应用
【例1】 (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等于( )
A.1
B.2
C.4
D.8
(2)若点P到点F(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则P点的轨迹方程是( )
A.y2=-16x
B.y2=-32x
C.y2=16x
D.y2=32
解析 (1)由题意,知抛物线的准线方程为x=-.
因为|AF|=x0,根据抛物线的定义,得
x0+=|AF|=x0,所以x0=1,故选A.
(2)∵点P到点(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,
∴点P到直线x=-4的距离等于它到点(4,0)的距离.
根据抛物线的定义,可知P点的轨迹是以点(4,0)为焦点.
以直线x=-4为准线的抛物线.
设抛物线方程为y2=2px(p>0),可得=4,得2p=16,
∴抛物线的标准方程为y2=16x,
即P点的轨迹方程为y2=16x,故选C.
答案 (1)A (2)C
规律方法 依据抛物线定义可以实现点线距离与两点距离的转化.
【训练1】 (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________.
(2)已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,则点P到点A(0,2)的距离与P到该抛物线的准线的距离之和的最小值为( )
A.
B.2
C.
D.
解析 (1)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.
∴P点坐标为(±6,9).
(2)如图,由抛物线定义知
INCLUDEPICTURE"43.TIF"
INCLUDEPICTURE
"43.TIF"
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MERGEFORMAT
|PA|+|PQ|=|PA|+|PF|,
则所求距离之和的最小值转化为求|PA|+|PF|的最小值,
则当A,P,F三点共线时,|PA|+|PF|取得最小值.
又A(0,2),F,
∴(|PA|+|PF|)min=|AF|
=
=.
答案 (1)(6,9)或(-6,9) (2)A
题型二 求抛物线的标准方程
【例2】 分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.
(1)焦点为(-2,0);
(2)准线为y=-1;
(3)过点A(2,3);
(4)焦点到准线的距离为.
解 (1)由于焦点在x轴的负半轴上,且=2,
∴p=4,
∴抛物线的标准方程为y2=-8x.
(2)∵焦点在y轴正半轴上,且=1,
∴p=2,
∴抛物线的标准方程为x2=4y.
(3)由题意,抛物线方程可设为y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),
将点A(2,3)的坐标代入,
得32=m·2或22=n·3,
∴m=或n=.
∴所求抛物线的标准方程为y2=x或x2=y.
(4)由焦点到准线的距离为,可知p=.
∴所求抛物线的标准方程为
y2=5x或y2=-5x或x2=5y或x2=-5y.
规律方法 求抛物线方程,通常用待定系数法,若能确定抛物线的焦点位置,则可设出抛物线的标准方程,求出p值即可.若抛物线的焦点位置不确定,则要分情况讨论.焦点在x轴上的抛物线方程可设为y2=ax(a≠0),焦点在y轴上的抛物线方程可设为x2=ay(a≠0).
【训练2】 分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.
(1)过点(3,-4);
(2)焦点在直线x+3y+15=0上.
解 (1)法一 ∵点(3,-4)在第四象限,∴设抛物线的标准方程为y2=2px
(p>0)或x2=-2p1y
(p1>0).
把点(3,-4)的坐标分别代入y2=2px和x2=-2p1y,
得(-4)2=2p·3,32=-2p1·(-4),
即2p=,2p1=.
∴所求抛物线的标准方程为y2=x或x2=-y.
法二 抛物线的方程可设为y2=ax
(a≠0)或x2=by
(b≠0).
把点(3,-4)分别代入,可得a=,b=-.
∴所求抛物线的标准方程为y2=x或x2=-y.
(2)令x=0得y=-5;令y=0得x=-15.
∴抛物线的焦点为(0,-5)或(-15,0).
∴所求抛物线的标准方程为x2=-20y或y2=-60x.
题型三 抛物线的实际应用问题
【例3】 河上有一抛物线形拱桥,当水面距拱桥顶5
m时,水面宽为8
m,一小船宽4
m,高2
m,载货后船露出水面上的部分高0.75
m,问:水面上涨到与抛物线拱桥拱顶相距多少米时,小船开始不能通航?
解 如图,以拱桥的拱顶为原点,以过拱顶且平行于水面的直线为x轴,建立平面直角坐标系.设抛物线方程为x2=-2py(p>0),由题意可知,点B(4,-5)在抛物线上,故p=,得x2=-y.当船面两侧和抛物线接触时,船不能通航,设此时船面宽为AA′,则A(2,yA),由22=-yA,得yA=-.又知船面露出水面上的部分高为0.75
m,所以h=|yA|+0.75=2(m).所以水面上涨到与抛物线形拱桥拱顶相距2
m时,小船开始不能通航.
INCLUDEPICTURE"W35.TIF"
INCLUDEPICTURE
"W35.TIF"
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规律方法 涉及拱桥、隧道的问题,通常需建立适当的平面直角坐标系,利用抛物线的标准方程进行求解.
【训练3】 如图所示,一辆卡车高3
m,宽1.6
m,欲通过断面为抛物线形的隧道,已知拱口AB宽恰好是拱高CD的4倍,若拱口宽为a
m,求能使卡车通过的a的最小整数值.
INCLUDEPICTURE"44A.tif"
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"44A.tif"
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解 以拱顶为原点,拱高所在直线为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.
则点B的坐标为.
INCLUDEPICTURE"44.tif"
INCLUDEPICTURE
"44.tif"
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MERGEFORMAT
设抛物线方程为x2=-2py(p>0),
∵点B在抛物线上,
∴=-2p·,解得p=,
∴抛物线方程为x2=-ay.
将点E(0.8,y)代入抛物线方程,得y=-.
∴点E到拱底AB的距离为
-|y|=->3.
当a=12时,-<3;当a=13时,->3,且-随a的增大而增大,∴a的最小整数值为13.
INCLUDEPICTURE"素养达成.TIF"
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"素养达成.TIF"
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一、素养落地
1.通过本节课的学习,进一步提升数学抽象及数学运算素养.
2.抛物线的定义中不要忽略条件:点F不在直线l上.
3.确定抛物线的标准方程,从形式上看,只需求一个参数p,但由于标准方程有四种类型,因此,还应确定开口方向,当开口方向不确定时,应进行分类讨论,有时也可设标准方程的统一形式,避免讨论,如焦点在x轴上的抛物线标准方程可设为y2=mx
(m≠0),焦点在y轴上的抛物线标准方程可设为x2=my
(m≠0).
二、素养训练
1.抛物线y=-x2的准线方程是( )
A.x=
B.x=
C.y=2
D.y=4
解析 将y=-x2化为标准方程x2=-8y,由此可知准线方程为y=2.
答案 C
2.已知抛物线的顶点在原点,对称轴为x轴,焦点在双曲线-=1上,则抛物线的方程为( )
A.y2=8x
B.y2=4x
C.y2=2x
D.y2=±8x
解析 由题意知,抛物线的焦点为双曲线-=1的顶点,即为(-2,0)或(2,0),所以抛物线的方程为y2=8x或y2=-8x.
答案 D
3.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 易知直线l2:x=-1恰为抛物线y2=4x的准线,
INCLUDEPICTURE"47.TIF"
INCLUDEPICTURE
"47.TIF"
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MERGEFORMAT
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,距离和的最小值即F到直线l1的距离d==2.
答案 A
4.若抛物线y2=4x上的点M到焦点的距离为10,则M到y轴的距离是________.
解析 抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线为x=-1,由M到焦点的距离为10,可知M到准线x=-1的距离也为10,故M的横坐标满足xM+1=10,解得xM=9,所以点M到y轴的距离为9.
答案 9
5.若双曲线-=1(p>0)的左焦点在抛物线y2=2px的准线上,则p=________.
解析 双曲线-=1的标准方程为-=1,
由此c2=3+,左焦点为.
由y2=2px得准线为x=-,
∴-
=-,又p>0,
∴p=4.
答案 4
INCLUDEPICTURE"课后作业.TIF"
INCLUDEPICTURE
"课后作业.TIF"
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基础达标
一、选择题
1.抛物线y2=-8x的焦点坐标是( )
A.(2,0)
B.(-2,0)
C.(4,0)
D.(-4,0)
解析 ∵y2=-8x,∴p=4,
∴焦点坐标为(-2,0).
答案 B
2.若动点P与定点F(1,1)和直线l:3x+y-4=0的距离相等,则动点P的轨迹是( )
A.椭圆
B.双曲线
C.抛物线
D.直线
解析 法一 设动点P的坐标为(x,y).
则=.
整理,得x2+9y2+4x-12y-6xy+4=0,
即(x-3y+2)2=0,∴x-3y+2=0.
所以动点P的轨迹为直线.
法二 显然定点F(1,1)在直线l:3x+y-4=0上,则与定点F和直线l距离相等的动点P的轨迹是过F点且与直线l垂直的一条直线.
答案 D
3.顶点在原点,对称轴是y轴,并且顶点与焦点的距离等于3的抛物线的标准方程是( )
A.x2=±3y
B.y2=±6x
C.x2=±12y
D.x2=±6y
解析 ∵顶点与焦点的距离等于3,∴=3,
∴2p=12,
又∵对称轴是y轴,
∴抛物线的标准方程为x2=±12y.
答案 C
4.已知F是抛物线y2=x的焦点,A,B是该抛物线上的两点,|AF|+|BF|=3,则线段AB的中点到y轴的距离为( )
A.
B.1
C.
D.
解析 抛物线y2=x的准线方程为x=-,由抛物线定义,知|AF|+|BF|=xA+xB+=3,
∴xA+xB=.
∴线段AB的中点到y轴的距离为=.
答案 C
5.已知点P是抛物线x2=4y上的动点,点P在x轴上的射影是点Q,点A的坐标是(8,7),则|PA|+|PQ|的最小值为( )
A.7
B.8
C.9
D.10
解析 由抛物线方程,知抛物线的焦点为F(0,1),准线方程为y=-1.连接PF,并延长PQ交准线于点M,根据抛物线的定义知,|PF|=|PM|=|PQ|+1.
∴|PA|+|PQ|=|PA|+|PM|-1=|PA|+|PF|-1≥|AF|-1=-1=10-1=9,当且仅当A,P,F三点共线时,等号成立,则|PA|+|PQ|的最小值为9.故选C.
INCLUDEPICTURE"W36.TIF"
INCLUDEPICTURE
"W36.TIF"
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MERGEFORMAT
答案 C
二、填空题
6.抛物线方程为7x+4y2=0,则焦点坐标为________.
解析 抛物线方程化为y2=-x,所以抛物线开口向左,2p=,=,故焦点坐标为.
答案
7.以椭圆+y2=1的右焦点为焦点的抛物线的标准方程为______________.
解析 由+y2=1得,右焦点为(,0),所以抛物线的标准方程为y2=4x.
答案 y2=4x
8.已知动圆M经过点A(3,0),且与直线l:x=-3相切,则动圆圆心M的轨迹方程为______________.
解析 设动点M(x,y),圆M与直线l:x=-3的切点为N,则|MA|=|MN|,即动点M到定点A(3,0)和定直线l:x=-3的距离相等,且点A不在直线l上,所以点M的轨迹是抛物线,且以A(3,0)为焦点,以直线l:x=-3为准线,∴=3,∴p=6.
∴圆心M的轨迹方程是y2=12x.
答案 y2=12x
三、解答题
9.已知抛物线的顶点在原点,它的准线过双曲线-=1(a>0,b>0)的一个焦点,而且与x轴垂直.又抛物线与此双曲线交于点,求抛物线和双曲线的方程.
解 因为交点在第一象限,抛物线的顶点在原点,其准线垂直于x轴,所以可设抛物线方程为y2=2px(p>0),将点代入方程求得p=2,所以抛物线方程为y2=4x,准线方程为x=-1,由此知道双曲线方程中c=1,焦点为(-1,0),(1,0),点到两焦点距离之差的绝对值为2a=1,所以a=,b2=c2-a2=,所以双曲线的标准方程为-=1.
10.如图所示,一隧道内设双行线公路,其截面由长方形的三条边和抛物线的一段构成,为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上高度之差至少要有0.5米.
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(1)以隧道的顶点为原点O,其对称轴所在的直线为y轴,建立平面直角坐标系(如图),求该抛物线的方程;
(2)若行车道总宽度AB为7米,请计算通过隧道的车辆限制高度为多少米(精确到0.1米).
解 (1)依题意,
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设该抛物线的方程为x2=-2py(p>0),如图所示,因为点C(5,-5)在抛物线上,
所以52=-2p·(-5),解得p=,
所以该抛物线的方程为x2=-5y.
(2)设车辆高h米,则|DB|=h+0.5,
故D(3.5,h-6.5),
代入方程x2=-5y,解得h=4.05,
所以车辆通过隧道的限制高度为4.0米.
能力提升
11.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线l与x轴的交点为M,点P在抛物线上,且|PM|=|PF|,则△PMF的面积为( )
A.4
B.8
C.16
D.32
解析 如图所示,易得F(2,0),过点P作PN⊥l,垂足为N.
∵|PM|=|PF|,|PF|=|PN|,
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∴|PM|=|PN|.
∴|MN|=|PN|.
设P,则|t|=+2,
解得t=±4,
∴△PMF的面积为·|t|·|MF|=×4×4=8.
答案 B
12.设点P是抛物线y2=4x上的一个动点.
(1)求点P到A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值;
(2)若B(3,2),求|PB|+|PF|的最小值.
解 (1)如图,
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易知抛物线的焦点为F(1,0),准线为x=-1,由抛物线的定义知:点P到直线x=-1的距离等于点P到焦点F的距离.于是,问题转化为:在曲线上求一点P,使点P到点A(-1,1)的距离与点P到F(1,0)的距离之和最小.显然,连接AF与抛
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物线的交点即为所求点P,故最小值为=.
(2)如图,过点B作BQ垂直准线于点Q,交抛物线于点P1,此时,
|P1Q|=|P1F|,那么|PB|+|PF|≥|P1B|+|P1Q|=|BQ|=4,即最小值为4.
创新猜想
13.(多选题)已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上的点P(m,-2)到焦点的距离为4,则m的值可以为( )
A.-4
B.-2
C.2
D.4
解析 由题可设抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0),由定义知点P到准线的距离为4,故+2=4,∴p=4,∴x2=-8y.将点P的坐标代入x2=-8y,得m2=
-8×(-2),解得m=±4.
答案 AD
14.(多填题)如图所示,抛物线C的顶点为坐标原点O,焦点F在y轴上,准线l与圆x2+y2=1相切.
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(1)抛物线C的标准方程为________________.
(2)若点A,B都在抛物线C上,且=2,则点A的坐标为________.
解析 (1)依题意,可设抛物线C的方程为x2=2py(p>0),其准线l的方程为y=-,
因为准线l与圆x2+y2=1相切,
所以圆心(0,0)到准线l的距离d=0-=1,
解得p=2.故抛物线C的标准方程为x2=4y.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2).
则eq
\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=4y1,①,x=4y2,②))由题意得F(0,1),
所以=(x2,y2-1),=(x1,y1).
因为=2,
所以(x2,y2-1)=2(x1,y1)=(2x1,2y1),
即代入②得4x=8y1+4,
即x=2y1+1,又x=4y1,所以4y1=2y1+1,
解得y1=,x1=±,
即点A的坐标为或.
答案 (1)x2=4y (2)或