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高中人教A版 (2019)3.3 拋物線優(yōu)秀練習題
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這是一份高中人教A版 (2019)3.3 拋物線優(yōu)秀練習題,文件包含331拋物線及其標準方程-2023-2024學年高二數(shù)學同步精品講義人教A版2019選擇性必修第一冊解析版docx、331拋物線及其標準方程-2023-2024學年高二數(shù)學同步精品講義人教A版2019選擇性必修第一冊原卷版docx等2份試卷配套教學資源,其中試卷共40頁, 歡迎下載使用。
?3.3.1 拋物線及其標準方程
課程標準
核心素養(yǎng)
1.了解拋物線的實際背景,感受拋物線在刻畫現(xiàn)實世界和解決實際問題中的作用.
2.了解拋物線的定義、幾何圖形和標準方程.
數(shù)學抽象
直觀想象
知識點1 拋物線的定義
平面內(nèi)與一個定點F和一條定直線l(l不經(jīng)過點F)距離相等的點的軌跡叫做拋物線.點F叫做拋物線的焦點,直線l叫做拋物線的準線.
注:①在拋物線定義中,若去掉條件“l(fā)不經(jīng)過點F”,點的軌跡還是拋物線嗎?
不一定是,若點F在直線l上,點的軌跡是過點F且垂直于直線l的直線.
②定義的實質(zhì)可歸納為“一動三定”
一個動點M;一個定點F(拋物線的焦點);一條定直線(拋物線的準線);一個定值(點M到點F的距離與它到定直線l的距離之比等于1).
【即學即練1】設拋物線y2=8x上一點P到y(tǒng)軸的距離是4,則點P到該拋物線焦點的距離是( )
A.4 B.6
C.8 D.12
【解析】由拋物線的方程得==2,再根據(jù)拋物線的定義,可知所求距離為4+2=6.故選B
【即學即練2】已知拋物線C:y2=x的焦點為F,A(x0,y0)是C上一點,|AF|=x0,則x0等于( )
A.1 B.2 C.4 D.8
【解析】∵+x0=x0,∴x0=1.
知識點2 拋物線標準方程的幾種形式
圖形
標準方程
焦點坐標
準線方程
y2=2px(p>0)
x=-
y2=-2px(p>0)
x=
x2=2py(p>0)
y=-
x2=-2py(p>0)
y=
注:1、拋物線方程的推導:
我們?nèi)〗?jīng)過點F且垂直于直線l的直線為x軸,垂足為K,并使原點與線段KF的中點重合,建立平面直角坐標系Oxy.設|KF|=p(p>0),那么焦點F的坐標為,準線l的方程為x=-.
設M(x,y)是拋物線上任意一點,點M到準線l的距離為d.由拋物線的定義,拋物線是點的集合P={M||MF|=d}.
則M到F的距離為|MF|=,M到直線l的距離為,
所以=,
將上式兩邊平方并化簡,得y2=2px(p>0).
2、p的幾何意義是焦點到準線的距離.標準方程的結構特征:頂點在坐標原點、焦點在坐標軸上.
拋物線的開口方向:拋物線的開口方向取決于一次項變量(x或y)的取值范圍.
3、四個標準方程的區(qū)分
焦點在一次項變量對應的坐標軸上,開口方向由一次項系數(shù)的符號確定.當系數(shù)為正時,開口向坐標軸的正方向;當系數(shù)為負時,開口向坐標軸的負方向.
4、(1)通徑:過焦點且垂直于對稱軸的弦長等于,通徑是過焦點最短的弦.
(2)拋物線()上一點到焦點的距離,也稱為拋物線的焦半徑.
【即學即練3】求下列拋物線的焦點坐標和準線方程:
(1);(2);(3);(4).
【答案】(1)焦點為,準線方程為;
(2)焦點為,準線方程為;
(3)焦點為,準線方程為;
(4)焦點為,準線方程為.
(1)由題設,,則,
而焦點為,即為,準線方程為,即為.
(2)由題設,,則,
而焦點為,即為,準線方程為,即為.
(3)由題設,,則,
而焦點為,即為,準線方程為,即為.
(4)由題設,,故,則,
而焦點為,即為,準線方程為,即為.
【即學即練4】拋物線2y2-5x=0的焦點坐標為________,準線方程為________.
【解析】將2y2-5x=0變形為y2=x,
∴2p=,p=,
∴焦點坐標為,
準線方程為x=-.
答案: x=-
【即學即練5】如果拋物線y2=2px的準線是直線x=-2,那么它的焦點坐標為________.
【解析】因為準線方程為x=-2=-,即p=4,所以焦點為(2,0).
【即學即練6】經(jīng)過點(2,4)的拋物線的標準方程為( )
A.y2=8x B.x2=y(tǒng)
C.y2=8x或x2=y(tǒng) D.無法確定
【解析】由題設知拋物線開口向右或開口向上,設其方程為y2=2px(p>0)或x2=2py(p>0),將(2,4)代入可得p=4或p=,所以所求拋物線的標準方程為y2=8x或x2=y(tǒng),故選C.
【即學即練7】焦點在y軸上,焦點到準線的距離為5的拋物線的標準方程為____________.
【解析】設方程為x2=2my(m≠0),由焦點到準線的距離為5,知|m|=5,m=±5,所以滿足條件的拋物線有兩條,它們的標準方程分別為x2=10y和x2=-10y.
考點一 拋物線的標準方程
解題方略:
1、求拋物線的標準方程的方法
定義法
根據(jù)定義求p,最后寫標準方程
待定系數(shù)法
設標準方程,列有關的方程組求系數(shù)
直接法
建立恰當?shù)淖鴺讼?,利用拋物線的定義列出動點滿足的條件,列出對應方程,化簡方程
注:當拋物線的焦點位置不確定時,應分類討論,也可以設y2=ax或x2=ay(a≠0)的形式,以簡化討論過程.
2、用待定系數(shù)法求拋物線標準方程的步驟
【例1-1】求適合下列條件的拋物線的標準方程:
(1)過點M(-6,6);
(2)焦點F在直線l:3x-2y-6=0上.
【解析】(1)由于點M(-6,6)在第二象限,
∴過M的拋物線開口向左或開口向上.
若拋物線開口向左,焦點在x軸上,
設其方程為y2=-2px(p>0),
將點M(-6,6)代入,可得36=-2p×(-6),
∴p=3.∴拋物線的方程為y2=-6x.
若拋物線開口向上,焦點在y軸上,
設其方程為x2=2py(p>0),
將點M(-6,6)代入可得,36=2p×6,
∴p=3,∴拋物線的方程為x2=6y.
綜上所述,拋物線的標準方程為y2=-6x或x2=6y.
(2)①∵直線l與x軸的交點為(2,0),
∴拋物線的焦點是F(2,0),∴=2,∴p=4,
∴拋物線的標準方程是y2=8x.
②∵直線l與y軸的交點為(0,-3),
即拋物線的焦點是F(0,-3),
∴=3,∴p=6,
∴拋物線的標準方程是x2=-12y.
綜上所述,所求拋物線的標準方程是y2=8x或x2=-12y.
變式1:拋物線的焦點F在x軸上,直線y=-3與拋物線交于點A,|AF|=5,求拋物線的標準方程.
【解析】設所求焦點在x軸上的拋物線的標準方程為y2=2ax(a≠0),點A(m,-3).
由拋物線的定義得|AF|==5,
又(-3)2=2am,∴a=±1或a=±9.
∴所求拋物線的標準方程為y2=±2x或y2=±18x.
變式2:若拋物線x2=2py(p>0)的焦點與橢圓+=1的上焦點重合,則該拋物線的準線方程為( )
A.y=-1 B.y=1
C.y=-2 D.y=2
【解析】∵橢圓+=1的上焦點坐標為(0,2),∴拋物線的焦點坐標為(0,2),∴拋物線的準線方程為y=-2,故選C.
考點二 拋物線定義的應用
解題方略:
拋物線定義的兩種應用
(1)實現(xiàn)距離轉(zhuǎn)化.根據(jù)拋物線的定義,拋物線上任意一點到焦點的距離等于它到準線的距離,因此,由拋物線定義可以實現(xiàn)點點距離與點線距離的相互轉(zhuǎn)化,從而簡化某些問題.
(2)解決最值問題.在拋物線中求解與焦點有關的兩點間距離和的最小值時,往往用拋物線的定義進行轉(zhuǎn)化,即化折線為直線解決最值問題.
(一)利用拋物線的定義解決軌跡問題
【例2-1】若動點M(x,y)到點F(4,0)的距離比它到直線x+5=0的距離小1,則點M的軌跡方程是( )
A.x+4=0 B.x-4=0
C.y2=8x D.y2=16x
【解析】依題意可知,點M到點F的距離等于點M到直線x=-4的距離,因此其軌跡是拋物線,且p=8,頂點在原點,焦點在x軸正半軸上,所以其方程為y2=16x,故選D.
變式1:若位于y軸右側(cè)的動點M到F的距離比它到y(tǒng)軸的距離大.求點M的軌跡方程.
【解析】由于位于y軸右側(cè)的動點M到F的距離比它到y(tǒng)軸的距離大,
所以動點M到F的距離與它到直線l:x=-的距離相等.
由拋物線的定義知動點M的軌跡是以F為焦點,l為準線的拋物線(不包含原點),
其方程應為y2=2px(p>0)的形式,
而=,所以p=1,2p=2,
故點M的軌跡方程為y2=2x(x≠0).
變式2:動圓P與定圓A:(x+2)2+y2=1外切,且與直線l:x=1相切,求動圓圓心P的軌跡方程.
【解析】如圖,設動圓圓心P(x,y),過點P作PD⊥l于點D,
作直線l′:x=2,過點P作PD′⊥l′于點D′,連接PA.
設圓A的半徑為r,動圓P的半徑為R,可知r=1.
∵圓P與圓A外切,∴|PA|=R+r=R+1.
又∵圓P與直線l:x=1相切,
∴|PD′|=|PD|+|DD′|=R+1.
∵|PA|=|PD′|,即動點P到定點A與到定直線l′的距離相等,
∴點P的軌跡是以A為焦點,以l′為準線的拋物線.
設拋物線的方程為y2=-2px(p>0),可知p=4,
∴所求動圓圓心P的軌跡方程為y2=-8x.
變式3:已知動點的坐標滿足,則動點的軌跡方程為_____________.
【解析】設直線,則動點到點的距離為,動點到直線的距離為,又因為,
所以動點M的軌跡是以為焦點,為準線的拋物線,其軌跡方程為.
故答案為:
(二)利用拋物線的定義求距離或點的坐標
【例2-2】設拋物線C:y2=4x上一點P到y(tǒng)軸的距離為4,則點P到拋物線C的焦點的距離是( )
A.4 B.5
C.6 D.7
【解析】拋物線C的準線方程為x=-1,設拋物線C的焦點為F,由拋物線的定義知,|PF|=d(d為點P到拋物線C的準線的距離),又d=4+1=5,所以|PF|=5.故選B
變式1:若拋物線y2=-2px(p>0)上有一點M,其橫坐標為-9,且點M到焦點的距離為10,求點M的坐標.
【解析】由拋物線方程y2=-2px(p>0),得焦點坐標為F,準線方程為x=.設點M到準線的距離為d,則d=|MF|=10,即-(-9)=10,解得p=2,故拋物線方程為y2=-4x.設點M的縱坐標為y0,由點M(-9,y0)在拋物線上,得y0=±6,故點M的坐標為(-9,6)或(-9,-6).
(三)與拋物線定義有關的最大(小)值問題
【例2-3】已知點P是拋物線y2=2x上的一個動點,求點P到點(0,2)的距離與P到該拋物線準線的距離之和的最小值.
【解析】由拋物線的定義可知,拋物線上的點到準線的距離等于它到焦點的距離.由圖可知,點P,點(0,2)和拋物線的焦點F三點共線時距離之和最小,
所以最小距離d==.
變式1:已知點P是拋物線y2=2x上的一個動點,求點P到A(3,2)的距離與P到焦點的距離之和的最小值.
【解析】將x=3代入y2=2x,
得y=±.
所以點A在拋物線內(nèi)部.
設點P為其上一點,點P到準線(設為l)x=-的距離為d,
則|PA|+|PF|=|PA|+d.
由圖可知,當PA⊥l時,|PA|+d最小,最小值是.
即|PA|+|PF|的最小值是.
變式2:已知點P是拋物線y2=2x上的一個動點,求點P到直線3x-4y+=0的距離與P到該拋物線的準線的距離之和的最小值.
【解析】如圖,作PQ垂直于準線l于點Q,
|PA1|+|PQ|=|PA1|+|PF|≥|A1F|min.
|A1F|的最小值為點F到直線3x-4y+=0的距離d==1.
即所求最小值為1.
變式3:已知P為拋物線x2=12y上一個動點,Q為圓(x-4)2+y2=1上一個動點,則點P到點Q的距離與點P到x軸距離之和的最小值是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【解析】由拋物線的方程可知焦點F(0,3),則準線方程為y=-3,
如圖,過點P作x軸的垂線,垂足為點A,延長PA交準線于點B,設圓(x-4)2+y2=1的圓心為點C.
根據(jù)拋物線的定義可得|PA|=|PB|-|AB|=|PF|-|AB|,
∴|PA|+|PQ|=|PF|+|PQ|-|AB|=|PF|+|PQ|-3,
∴當|PA|+|PQ|最小時,則|PF|+|PQ|最小,即F,P,Q(Q位于C,P之間)三點共線時,|PA|+|PQ|最小,
∴(|PF|+|PQ|)min=|FC|-|QC|=-1=4,
∴(|PA|+|PQ|)min=(|PF|+|PQ|)min-3=4-3=1.故選D
變式4:已知拋物線的焦點為,為拋物線上的動點,直線與拋物線的另一交點為,關于點的對稱點為,則的最小值為(???????)
A.3 B.5 C.6 D.10
【解析】取的中點為,過分別作準線的垂線交準線于,連接.點到準線的距離為,由定義可知,,,所以(當三點共線時取等號),即的最小值為.
故選:D
考點三 拋物線的實際應用
解題方略:
1、涉及拱橋、隧道的問題,通常需建立適當?shù)钠矫嬷苯亲鴺讼?,利用拋物線的標準方程進行求解.
2、求拋物線實際應用的五個步驟
【例3-1】河上有一拋物線形拱橋,當水面距拱橋頂5 m時,水面寬為8 m,一小船寬4 m,高2 m,載貨后船露出水面上的部分高0.75 m,問:水面上漲到與拋物線拱橋拱頂相距多少米時,小船開始不能通航?
【解析】如圖,以拱橋的拱頂為原點,以過拱頂且平行于水面的直線為x軸,建立平面直角坐標系.設拋物線方程為x2=-2py(p>0),由題意可知,點B(4,-5)在拋物線上,故p=,得x2=-y.當船面兩側(cè)和拋物線接觸時,船不能通航,設此時船面寬為AA′,則A(2,yA),由22=-yA,得yA=-.又知船面露出水面上的部分高為0.75 m,所以h=|yA|+0.75=2(m).所以水面上漲到與拋物線形拱橋拱頂相距2 m時,小船開始不能通航.
變式1:某大橋在漲水時有最大跨度的中央橋孔,已知上部呈拋物線形,跨度為20米,拱頂距水面6米,橋墩高出水面4米.現(xiàn)有一貨船欲過此孔,該貨船水下寬度不超過18米,目前吃水線上部中央船體高5米,寬16米,且該貨船在現(xiàn)有狀況下還可多裝1 000噸貨物,但每多裝150噸貨物,船體吃水線就要上升0.04米.若不考慮水下深度, 問:該貨船在現(xiàn)在狀況下能否直接或設法通過該橋孔?為什么?
【解析】如圖所示,以拱頂為原點,過拱頂?shù)乃街本€為x軸,豎直直線為y軸,建立直角坐標系.
因為拱頂距水面6米,橋墩高出水面4米,所以A(10,-2).
設橋孔上部拋物線方程是x2=-2py(p>0),
則102=-2p×(-2),所以p=25,
所以拋物線方程為x2=-50y,即y=-x2.
若貨船沿正中央航行,船寬16米,而當x=8時,
y=-×82=-1.28,
即船體在x=±8之間通過點B(8,-1.28),此時B點距水面6+(-1.28)=4.72(米).
而船體高為5米,所以無法通行.
又因為5-4.72=0.28(米),0.28÷0.04=7,
150×7=1 050(噸),
所以若船通過增加貨物通過橋孔,則要增加1 050噸,而船最多還能裝1 000噸貨物,所以貨船在現(xiàn)有狀況下不能通過橋孔.
變式2:如圖是拋物線形拱橋,當水面在l時,拱頂離水面2 m,水面寬4 m.水位下降1 m后,水面寬________ m.
【解析】建立如圖所示的平面直角坐標系,設拋物線的方程為x2=-2py(p>0),則點(2,-2)在拋物線上,代入可得p=1,所以x2=-2y.當y=-3時,x2=6,所以水面寬為2 m.
答案:2
題組A 基礎過關練
1、根據(jù)下列條件寫出拋物線的標準方程.
(1)焦點到準線的距離是5;
(2)焦點F在y軸上,點A(m,-2)在拋物線上,且|AF|=3.
【解析】(1)由題意知p=5,則2p=10.因為沒有說明焦點所在坐標軸和開口方向,所以四種類型的拋物線都有可能,故標準方程可為y2=10x,y2=-10x,x2=10y,x2=-10y.
(2)由題意可設拋物線的標準方程為x2=-2py(p>0).由|AF|=3,得+2=3,所以p=2.所以拋物線的標準方程為x2=-4y.
2、已知拋物線的焦點為F(a,0)(a<0),則拋物線的標準方程是( )
A.y2=2ax B.y2=4ax
C.y2=-2ax D.y2=-4ax
【解析】因為拋物線的焦點為F(a,0)(a<0),所以拋物線的標準方程為y2=4ax,故選B.
3、若拋物線y2=-2px(p>0)上有一點M,其橫坐標為-9,它到焦點的距離為10,則點M的坐標為________.
【解析】由拋物線方程y2=-2px(p>0),
得其焦點坐標為F,
準線方程為x=.
設點M到準線的距離為d,
則d=|MF|=10,即-(-9)=10,
得p=2,故拋物線方程為y2=-4x.
由點M(-9,y)在拋物線上,得y=±6,
故點M的坐標為(-9,6)或(-9,-6).
4、拋物線y=12x2上的點到焦點的距離的最小值為________.
【解析】將方程化為標準形式是x2=y(tǒng),因為2p=,所以p=.故到焦點的距離最小值為.
5、過點A(3,0)且與y軸相切的圓的圓心軌跡為( )
A.圓 B.橢圓 C.直線 D.拋物線
【解析】由題意可知,動圓的圓心到點A的距離與到y(tǒng)軸的距離相等,滿足拋物線的定義,故應選D.
6、已知拋物線C:4x+ay2=0恰好經(jīng)過圓M:(x-1)2+(y-2)2=1的圓心,則拋物線C的焦點坐標為_______,準線方程為________.
【解析】圓M的圓心為(1,2),代入4x+ay2=0得a=-1,將拋物線C的方程化為標準方程得y2=4x,故焦點坐標為(1,0),準線方程為x=-1.
答案:(1,0) x=-1
7、設點A的坐標為(1,),點P在拋物線y2=8x上移動,P到直線x=-1的距離為d,則d+|PA|的最小值為( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】由題意知拋物線y2=8x的焦點為F(2,0),點P到準線x=-2的距離為d+1,于是|PF|=d+1,
所以d+|PA|=|PF|-1+|PA|的最小值為|AF|-1=4-1=3.
題組B 能力提升練
8、對標準形式的拋物線,給出下列條件:
①焦點在y軸上;②焦點在x軸上;③拋物線上橫坐標為1的點到焦點的距離等于6;④由原點向過焦點的某直線作垂線,垂足坐標為(2,1).
其中滿足拋物線方程為y2=10x的是________.(要求填寫適合條件的序號)
【解析】拋物線y2=10x的焦點在x軸上,②滿足,①不滿足;設M(1,y0)是y2=10x上一點,則|MF|=1+=1+=≠6,所以③不滿足;由于拋物線y2=10x的焦點為,過該焦點的直線方程為y=k,若由原點向該直線作垂線,垂足為(2,1)時,則k=-2,此時存在,所以④滿足.
答案:②④
9、設拋物線y2=8x的焦點為F,準線為l,P為拋物線上的一點,PA⊥l,A為垂足,如果直線AF的斜率為-,那么|PF|=________.
【解析】如圖,∠AFE=60°,
因為F(2,0),
所以E(-2,0),
則=tan 60°,
即|AE|=4,
所以點P的坐標為(6,4),
故|PF|=|PA|=6+2=8.
10、已知F是拋物線y2=4x的焦點,M,N是該拋物線上兩點,|MF|+|NF|=8,則MN的中點到準線的距離為( )
A.5 B.4
C.3 D.
【解析】∵F是拋物線y2=4x的焦點,∴F(1,0),準線方程為x=-1,設M(x1,y1),N(x2,y2),∴|MF|+|NF|=x1+1+x2+1=8,解得x1+x2=6,
∴線段MN中點的橫坐標為3,
∴線段MN的中點到準線的距離為3+1=4.故選B
11、已知拋物線y2=2px(p>0)上一點M(1,m)到其焦點的距離為5,雙曲線x2-=1的左頂點為A,若雙曲線的一條漸近線與直線AM垂直,則實數(shù)a=________.
【解析】根據(jù)拋物線的定義得1+=5,p=8.不妨取M(1,4),則AM的斜率為2,由已知得-×2=-1,故a=.
12、已知直線l1:4x-3y+6=0和直線l2:x=-1,拋物線y2=4x上一動點P到直線l1和直線l2的距離之和的最小值是( )
A.2 B.3 C. D.
【解析】易知直線l2:x=-1恰為拋物線y2=4x的準線,
如圖所示,動點P到l2:x=-1的距離可轉(zhuǎn)化為PF的長度,
其中F(1,0)為拋物線y2=4x的焦點.由圖可知,距離和的最小值即F到直線l1的距離d==2.
13、已知拋物線的頂點在原點,焦點在y軸上,拋物線上一點M(m,-3)到焦點的距離為5,求m的值、拋物線方程和準線方程.
【解析】法一:如圖所示,設拋物線的方程為x2=-2py(p>0),則焦點F,準線l:y=,作MN⊥l,垂足為N,
則|MN|=|MF|=5,又|MN|=3+,所以3+=5,
即p=4.所以拋物線方程為x2=-8y,準線方程為y=2.
由m2=-8×(-3)=24,得m=±2.
法二:設所求拋物線方程為x2=-2py(p>0),則焦點為F.∵M(m,-3)在拋物線上,且|MF|=5,
故解得
∴拋物線方程為x2=-8y,m=±2,準線方程為y=2.
14、設P是拋物線y2=4x上的一個動點,F(xiàn)為拋物線的焦點.
(1)若點P到直線x=-1的距離為d,A(-1,1),求|PA|+d的最小值;
(2)若B(3,2),求|PB|+|PF|的最小值.
【解析】(1)依題意,拋物線的焦點為F(1,0),準線方程為x=-1.
由拋物線的定義,知|PF|=d,
于是問題轉(zhuǎn)化為求|PA|+|PF|的最小值.
如圖,連接AF,交拋物線于點P,此時|PA|+d最小,最小值為=.
(2)把點B的橫坐標代入y2=4x中,得y=±2,
因為2>2,所以點B在拋物線內(nèi)部.
過點B作BQ垂直于準線于點Q,交拋物線于點P1(如圖).
由拋物線的定義,知|P1Q|=|P1F|,
則|PB|+|PF|≥|P1B|+|P1Q|=|BQ|=3+1=4.
即|PB|+|PF|的最小值為4.
15、如圖,吊車梁的魚腹部分AOB是一段拋物線,寬7m,高0.7m,求這條拋物線的方程.
【解析】根據(jù)題意,設該拋物線的方程為,將點代入可得,于是該拋物線的方程為.
題組C 培優(yōu)拔尖練
16、設F為拋物線y2=4x的焦點,A,B,C為該拋物線上三點,若++=0,則||+||+||=________.
【解析】設A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),又F(1,0).
由++=0知(x1-1)+(x2-1)+(x3-1)=0,
即x1+x2+x3=3,
||+||+||=x1+x2+x3+p=6.
17、已知拋物線上一點到準線的距離為,到直線:的距離為,則的最小值為__________.
【解析】由題意,拋物線的焦點坐標為,準線方程為,
如圖所示,根據(jù)拋物線的定義可知,點P到拋物線準線的距離等于點P到焦點F的距離,
過焦點F作直線:的垂線,此時取得最小值,
由點到直線的距離公式可得,
即的最小值為3.
18、(多選)已知拋物線C:y2=4x的焦點為F,準線為l,P為C上一點,PQ垂直于l且交l于點Q,若∠PFx=60°,則( )
A.△PQF為等邊三角形 B.|PQ|=4
C.S△PQF=4 D.xP=4
【解析】如圖,因PQ∥x軸,
∴∠QPF=∠PFx=60°,
由拋物線定義知|PQ|=|PF|,
∴△PQF為等邊三角形.
因F(1,0),過F作FM⊥PQ,垂足為M.∴xM=1,∴|MQ|=2.
∴|PQ|=4,∴S△PQF=×2×4=4,xP=3.
故選A、B、C.
19、為響應國家“節(jié)能減排,開發(fā)清潔能源”的號召,小華制作了一個太陽灶,如圖所示.集光板由拋物面(拋物線繞對稱軸旋轉(zhuǎn)得到)形的反光鏡構成,已知鏡口圓的直徑為2 m,鏡深0.25 m,為達到最佳吸收太陽光的效果,容器灶圈應距離集光板頂點( )
A.0.5 m B.1 m C.1.5 m D.2 m
【解析】若使吸收太陽光的效果最好,容器灶圈應在拋物面對應軸截面的拋物線的焦點處,
如圖,畫出拋物面的軸截面,并建立坐標系,
設拋物線方程為x2=2py(p>0),集光板端點A(1,0.25) ,
代入拋物線方程可得2×0.25p=1,p=2,
所以拋物線方程為x2=4y,故焦點坐標是F(0,1).
所以容器灶圈應距離集光板頂點1 m.故選B
20、如圖,汽車前燈反射鏡與軸截面的交線是拋物線的一部分,燈口所在的圓面與反射鏡的軸垂直,燈泡位于拋物線的焦點F處.已知燈口直徑是,燈深,求燈泡與反射鏡的頂點O的距離.
【解析】以軸為x軸,反射鏡的頂點為原點建立平面直角坐標系,
如圖,由題可知,設拋物線方程為
則有,得,
所以燈泡與反射鏡的頂點O的距離為.
21、如圖所示,A地在B地東偏北45°方向,相距2 km處,B地與東西走向的高鐵線(近似看成直線)l相距4 km.已知曲線形公路PQ上任意一點到B地的距離等于到高鐵線l的距離,現(xiàn)要在公路旁建造一個變電房M(變電房與公路之間的距離忽略不計),分別向A地、B地送電.
(1)試建立適當?shù)闹苯亲鴺讼?,求曲線形公路PQ所在曲線的方程;
(2)問變電房M應建在相對A地的什么位置(方位和距離),才能使架設電路所用電線長度最短?并求出最短長度.
【解析】(1)如圖所示,以過點B且垂直于l(垂足為K)的直線為y軸,線段BK的中點O為原點,建立直角坐標系xOy,則B(0,2),A(2,4).
因為曲線形公路PQ上任意一點到B地的距離等于到高鐵線l的距離,所以PQ所在的曲線是以B(0,2)為焦點,l為準線的拋物線.設拋物線方程為x2=2py(p>0),則p=4,故曲線形公路PQ所在曲線的方程為x2=8y.
(2)要使架設電路所用電線長度最短,即|MA|+|MB|的值最?。?br />
如圖所示,過M作MH⊥l,垂足為H,依題意得|MB|=|MH|,∴|MA|+|MB|=|MA|+|MH|,故當A,M,H三點共線時,|MA|+|MH|取得最小值,即|MA|+|MB|取得最小值,此時M.
故變電房M建在A地正南方向且與A地相距 km處時,所用電線長度最短,最短長度為6 km.
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