抛物线及其性质1.抛物线定义:平面内到一定点F 和一条定直线l 的距离相等的点的轨迹称为抛物线. 2.抛物线四种标准方程的几何性质:图形参数p 几何意义 参数p 表示焦点到准线的距离,p 越大,开口越阔.开口方向 右左上下 标 准方 程 22(0)y px p => 22(0)y px p =-> 22(0)x py p =>22(0)x py p =->焦 点位 置 X 正X 负Y 正Y 负焦 点坐 标 (,0)2p (,0)2p -(0,)2p(0,)2p -准 线方 程 2p x =-2p x =2p y =-2p y =范 围 0,x y R ≥∈0,x y R ≤∈0,y x R ≥∈0,y x R ≤∈对 称轴 X 轴X 轴Y 轴Y 轴顶 点坐 标 (0,0)离心率 1e =通 径 2p焦半径11(,)A x y 12p AF x =+12p AF x =-+12p AF y =+12p AF y =-+焦点弦长AB12()x x p ++ 12()x x p -++ 12()y y p ++ 12()y y p -++焦点弦长AB 的补充11(,)A x y22(,)B x y以AB 为直径的圆必与准线l 相切若AB 的倾斜角为α,22sin p AB α=若AB 的倾斜角为α,则22cos pAB α=2124p x x = 212y y p =-112AF BF AB AF BF AF BF AF BF p++===•• 3.抛物线)0(22>=p px y 的几何性质:(1)范围:因为p>0,由方程可知x ≥0,所以抛物线在y 轴的右侧, 当x 的值增大时,|y |也增大,说明抛物线向右上方和右下方无限延伸.(2)对称性:对称轴要看一次项,符号决定开口方向. (3)顶点(0,0),离心率:1=e ,焦点(,0)2p F ,准线2px -=,焦准距p . (4) 焦点弦:抛物线)0(22>=p px y 的焦点弦AB ,),(11y x A ,),(22y x B ,则p x x AB ++=21||. 弦长|AB|=x 1+x 2+p,当x 1=x 2时,通径最短为2p 。
4.焦点弦的相关性质:焦点弦AB ,),(11y x A ,),(22y x B ,焦点(,0)2pF (1) 若AB 是抛物线22(0)y px p =>的焦点弦(过焦点的弦),且11(,)A x y ,22(,)B x y ,则:2124p x x =,212y y p =-。
(2) 若AB 是抛物线22(0)y px p =>的焦点弦,且直线AB 的倾斜角为α,则22sin P AB α=(α≠0)。
(3) 已知直线AB 是过抛物线22(0)y px p =>焦点F ,112AF BF AB AF BF AF BF AF BF p++===•• (4) 焦点弦中通径最短长为2p 。
通径:过焦点垂直于焦点所在的轴的焦点弦叫做通径.(5) 两个相切:○1以抛物线焦点弦为直径的圆与准线相切.○2过抛物线焦点弦的两端点向准线作垂线,以两垂足为直径端点的圆与焦点弦相切。
5.弦长公式:),(11y x A ,),(22y x B 是抛物线上两点,则221212()()AB x x y y =-+-||11||1212212y y k x x k -+=-+=6.直线与抛物线的位置关系 直线,抛物线,,消y 得:(1)当k=0时,直线l 与抛物线的对称轴平行,有一个交点; (2)当k ≠0时,Δ>0,直线l 与抛物线相交,两个不同交点; Δ=0, 直线l 与抛物线相切,一个切点; Δ<0,直线l 与抛物线相离,无公共点。
(3)若直线与抛物线只有一个公共点,则直线与抛物线必相切吗?(不一定)7.关于直线与抛物线的位置关系问题常用处理方法 直线l :b kx y += 抛物线,)0( p① 联立方程法:⎩⎨⎧=+=pxy bkx y 22⇒0)(2222=+-+b x p kb x k设交点坐标为),(11y x A ,),(22y x B ,则有0 ∆,以及2121,x x x x +,还可进一步求出b x x k b kx b kx y y 2)(212121++=+++=+,2212122121)())((b x x kb x x k b kx b kx y y +++=++=在涉及弦长,中点,对称,面积等问题时,常用此法,比如 a. 相交弦AB 的弦长2122122124)(11x x x x k x x k AB -++=-+=ak ∆+=21 或 2122122124)(1111y y y y k y y k AB -++=-+=ak ∆+=21 b. 中点),(00y x M , 2210x x x +=, 2210y y y += ② 点差法:设交点坐标为),(11y x A ,),(22y x B ,代入抛物线方程,得1212px y = 2222px y =将两式相减,可得)(2))((212121x x p y y y y -=+-2121212y y px x y y +=--a. 在涉及斜率问题时,212y y pk AB +=b. 在涉及中点轨迹问题时,设线段AB 的中点为),(00y x M ,021*******y py p y y p x x y y ==+=--, 即0y p k AB =, 同理,对于抛物线)0(22≠=p py x ,若直线l 与抛物线相交于B A 、两点,点),(00y x M 是弦AB 的中点,则有px p x p x x k AB 0021222==+=(注意能用这个公式的条件:1)直线与抛物线有两个不同的交点,2)直线的斜率存在,且不等于零)【经典例题】(1)抛物线——二次曲线的和谐线椭圆与双曲线都有两种定义方法,可抛物线只有一种:到一个定点和一条定直线的距离相等的所有点的集合.其离心率e=1,这使它既与椭圆、双曲线相依相伴,又鼎立在圆锥曲线之中.由于这个美好的1,既使它享尽和谐之美,又生出多少华丽的篇章.【例1】P 为抛物线px y 22=上任一点,F 为焦点,则以PF 为直径的圆与y 轴( ).A 相交 .B 相切 .C 相离 .D 位置由P 确定【解析】如图,抛物线的焦点为,02p F ⎛⎫⎪⎝⎭,准线是 :2pl x =-.作PH ⊥l 于H ,交y 轴于Q ,那么PF PH =, 且2pQH OF ==.作MN ⊥y 轴于N 则MN 是梯形PQOF 的中位线,()111222MN OF PQ PH PF =+==.故以PF 为直径的圆与y 轴相切,选B.【评注】相似的问题对于椭圆和双曲线来说,其结论则 分别是相离或相交的.(2)焦点弦——常考常新的亮点弦有关抛物线的试题,许多都与它的焦点弦有关.理解并掌握这个焦点弦的性质,对破解这些试题是大有帮助的.【例2】 过抛物线()022p px y =的焦点F 作直线交抛物线于()()1122,,,A x y B x y 两点,求证:(1)12AB x x p =++ (2)pBF AF 211=+ 【证明】(1)如图设抛物线的准线为l ,作1AA l ⊥11111,2p A BB l B AA x ⊥==+于,则AF , 122pBF BB x ==+.两式相加即得:12AB x x p =++(2)当AB ⊥x 轴时,有AF BF p ==,112AF BF p∴+=成立; 当AB 与x 轴不垂直时,设焦点弦AB 的方程为:2p y k x ⎛⎫=-⎪⎝⎭.代入抛物线方程:l XY FA(x,y)11B(x,y)22A 1B 1l2222p k x px ⎛⎫-= ⎪⎝⎭.化简得:()()222222014p k x p k x k -++=∵方程(1)之二根为x 1,x 2,∴1224k x x ⋅=.()122111212121111112224x x p p pp p AF BF AA BB x x x x x x +++=+=+=+++++ ()()121222121222424x x p x x p p p p pp x x p x x ++++===+++++. 故不论弦AB 与x 轴是否垂直,恒有pBF AF 211=+成立. (3)切线——抛物线与函数有缘有关抛物线的许多试题,又与它的切线有关.理解并掌握抛物线的切线方程,是解题者不可或缺的基本功.【例3】证明:过抛物线22y px =上一点M (x 0,y 0)的切线方程是:y 0y=p (x+x 0)【证明】对方程22y px =两边取导数:22.py y p y y''⋅=∴=,切线的斜率 00x x p k y y ='==.由点斜式方程:()()20000001p y y x x y y px px y y -=-⇒=-+20021y px =,代入()即得: y 0y=p (x+x 0)(4)定点与定值——抛物线埋在深处的宝藏抛物线中存在许多不不易发现,却容易为人疏忽的定点和定值.掌握它们,在解题中常会有意想不到的收获.例如:1.一动圆的圆心在抛物线x y 82=上,且动圆恒与直线02=+x 相切,则此动圆必过定点 ( )()()()().4,0.2,0.0,2.0,2A B C D -显然.本题是例1的翻版,该圆必过抛物线的焦点,选B. 2.抛物线22y px =的通径长为2p ;3.设抛物线22y px =过焦点的弦两端分别为()()1122,,,A x y B x y ,那么:212y y p =-以下再举一例【例4】设抛物线22y px =的焦点弦AB 在其准线上的射影是A 1B 1,证明:以A 1B 1为直径的圆必过一定点【分析】假定这条焦点弦就是抛物线的通径,那么A 1B 1=AB=2p ,而A 1B 1与AB 的距离为p ,可知该圆必过抛物线的焦点.由此我们猜想:一切这样的圆都过抛物线的焦点.以下我们对AB 的一般情形给于证明.【证明】如图设焦点两端分别为()()1122,,,A x y B x y ,那么:22121112.y y p CA CB y y p =-⇒⋅==设抛物线的准线交x 轴于C ,那么.CF p =2111111.90A FB CF CA CB A FB ∴∆=⋅∠=︒中故.这就说明:以A 1B 1为直径的圆必过该抛物线的焦点.● 通法 特法 妙法(1)解析法——为对称问题解困排难解析几何是用代数的方法去研究几何,所以它能解决纯几何方法不易解决的几何问题(如对称问题等).【例5】(10.四川文科卷.10题)已知抛物线 y=-x 2+3上存在关于直线x+y=0对称的相异两点A 、B ,则|AB|等于( )A.3B.4C.32D.42【分析】直线AB 必与直线x+y=0垂直,且线段 AB 的中点必在直线x+y=0上,因得解法如下.【解析】∵点A 、B 关于直线x+y=0对称,∴设直线AB 的方程为:y x m =+. 由()223013y x mx x m y x =+⎧⇒++-=⎨=-+⎩设方程(1)之两根为x 1,x 2,则121x x +=-. 设AB 的中点为M (x 0,y 0),则120122x x x +==-.代入x+y=0:y 0=12.故有11,22M ⎛⎫- ⎪⎝⎭. 从而1m y x =-=.直线AB 的方程为:1y x =+.方程(1)成为:220x x +-=.解得: 2,1x =-,从而1,2y =-,故得:A (-2,-1),B (1,2).AB ∴=,选C.(2)几何法——为解析法添彩扬威虽然解析法使几何学得到长足的发展,但伴之而来的却是难以避免的繁杂计算,这又使得许多考生对解析几何习题望而生畏.针对这种现状,人们研究出多种使计算量大幅度减少的优秀方法,其中最有成效的就是几何法.【例6】(11.全国1卷.11题)抛物线24y x =的焦点为F ,准线为l ,经过F 且斜率XYABFA 1B 11MC XOYABMl x y +=ÿXYO F(1,0)AK60°M的直线与抛物线在x 轴上方的部分相交于点A ,AK l ⊥,垂足为K ,则AKF △的面积( )A .4 B. C. D .8 【解析】如图直线AFAFX=60°. △AFK 为正三角形.设准线l 交x 轴于M ,则2,FM p ==且∠KFM=60°,∴24,44AKF KF S ∆==⨯=选C. 【评注】(1)平面几何知识:边长为a 的正三角形的面积用公式2S ∆=计算. (2)本题如果用解析法,需先列方程组求点A 的坐标,,再计算正三角形的边长和面积.虽不是很难,但决没有如上的几何法简单.(3)定义法——追本求真的简单一着许多解析几何习题咋看起来很难.但如果返朴归真,用最原始的定义去做,反而特别简单. 【例7】(07.湖北卷.7题)双曲线22122:1(00)x y C a b a b-=>>,的左准线为l ,左焦点和右焦点分别为1F 和2F ;抛物线2C 的线为l ,焦点为21F C ;与2C 的一个交点为M ,则12112F F MF MF MF -等于( )A .1-B .1C .12-D .12【分析】 这道题如果用解析法去做,计算会特别繁杂,而平面几何知识又一时用不上,那么就从最原始的定义方面去寻找出路吧.如图,我们先做必要的准备工作:设双曲线的半 焦距c ,离心率为e ,作 MH l H ⊥于,令1122,MF r MF r ==.∵点M 在抛物线上,1112222,MF MF r MH MF r e MH MF r ∴=====故,这就是说:12||||MF MF 的实质是离心率e.其次,121||||F F MF 与离心率e 有什么关系?注意到:()1212111122111F F e r r c e a e e MF r r r e +⋅⎛⎫====-=- ⎪⎝⎭. 这样,最后的答案就自然浮出水面了:由于()12112||||11||||F F MF e e MF MF -=-+=-.∴选 A..(4)三角法——本身也是一种解析三角学蕴藏着丰富的解题资源.利用三角手段,可以比较容易地将异名异角的三角函数转化为同名同角的三角函数,然后根据各种三角关系实施“九九归一”——达到解题目的.因此,在解析几何解题中,恰当地引入三角资源,常可以摆脱困境,简化计算.【例8】(09.重庆文科.21题)如图,倾斜角为a 的直线经过抛物线x y 82=的焦点F ,且与抛物线交于A 、B 两点。