
?第21講 拋物線定義及性質(zhì)???種題型
【考點(diǎn)分析】
考點(diǎn)一:拋物線定義
平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)和一條定直線(不經(jīng)過(guò)點(diǎn))的距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做拋物線,定點(diǎn)叫做拋物線的焦點(diǎn),定直線叫做拋物線的準(zhǔn)線.
考點(diǎn)二:拋物線焦點(diǎn)弦焦半徑公式
圖1-3-1 圖1-3-2
焦半徑:,,.
焦點(diǎn)弦:.
三角形面積:.
【題型目錄】
題型一:拋物線的定義及方程
題型二:拋物線的性質(zhì)
題型三:拋物線焦點(diǎn)弦焦半徑
題型四:有關(guān)三角形面積問(wèn)題
題型五:拋物線中的最值問(wèn)題
【典型例題】
題型一:拋物線的定義及方程
【例1】已知拋物線的焦點(diǎn)為F,拋物線上一點(diǎn)滿(mǎn)足,則(????)
A.1 B.2 C. D.
【答案】A
【分析】根據(jù)拋物線焦半徑公式列出方程,求出的值.
【詳解】由拋物線定義知:,所以,解得:.
故選:A
【例2】拋物線的準(zhǔn)線方程是(???????)
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先將拋物線方程化成標(biāo)準(zhǔn)式,即可解出.
【詳解】可化為,所以拋物線的準(zhǔn)線方程為.
故選:B.
【例3】在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線的焦點(diǎn)為,是拋物線上的點(diǎn),若的外接圓與拋物線的準(zhǔn)線相切,且該圓面積為,則(????)
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】分析可知的外心的橫坐標(biāo)為,求出點(diǎn)到拋物線的準(zhǔn)線的距離,即為外接圓的半徑,再利用圓的面積公式可求得的值.
【詳解】拋物線的焦點(diǎn)為,易知的外心的橫坐標(biāo)為,
點(diǎn)到拋物線的準(zhǔn)線的距離為,所以,的外接圓的半徑為,
由題意可得,因?yàn)椋獾?
故選:D.
【例4】數(shù)學(xué)與建筑的結(jié)合造就建筑藝術(shù),如圖,吉林大學(xué)的校門(mén)是一拋物線形水泥建筑物,若將校門(mén)輪廓(忽略水泥建筑的厚度)近似看成拋物線的一部分,其焦點(diǎn)坐標(biāo)為,校門(mén)最高點(diǎn)到地面距離約為18米,則校門(mén)位于地面寬度最大約為(????)
A.18米 B.21米 C.24米 D.27米
【答案】C
【分析】將拋物線方程化為標(biāo)準(zhǔn)式,根據(jù)焦點(diǎn)坐標(biāo)求出的值,即可得到拋物線方程,再令求出的值,即可得解.
【詳解】解:拋物線,即,
因?yàn)閽佄锞€的焦點(diǎn)坐標(biāo)為,所以,所以,
所以拋物線即為,令,則,解得,
所以校門(mén)位于地面寬度最大約為米.
故選:C
【例5】過(guò)拋物線的焦點(diǎn)F的直線交拋物線于A、B兩點(diǎn),分別過(guò)A、B兩點(diǎn)作準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為兩點(diǎn),以線段為直徑的圓C過(guò)點(diǎn),則圓C的方程為(????)
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】求出拋物線焦點(diǎn)坐標(biāo)、準(zhǔn)線方程,設(shè)出直線AB的方程,與拋物線方程聯(lián)立求出圓心的縱坐標(biāo),再結(jié)合圓過(guò)的點(diǎn)求解作答.
【詳解】拋物線的焦點(diǎn),準(zhǔn)線:,設(shè),令弦AB的中點(diǎn)為E,
而圓心C是線段的中點(diǎn),又,即有,,
顯然直線AB不垂直于y軸,設(shè)直線,由消去x得:,
則,,點(diǎn)E的縱坐標(biāo)為,
于是得圓C的半徑,圓心,而圓C過(guò)點(diǎn),
則有,即,解得,
因此圓C的圓心,半徑,圓C的方程為.
故選:B
【題型專(zhuān)練】
1.已知拋物線,其焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,則下列說(shuō)法正確的是(???????)
A.焦點(diǎn)F到準(zhǔn)線l的距離為1 B.焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為
C.準(zhǔn)線l的方程為 D.對(duì)稱(chēng)軸為x軸
【答案】C
【解析】將拋物線方程化為標(biāo)準(zhǔn)形式,表示焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線,即得答案.
【詳解】將拋物線化為標(biāo)準(zhǔn)方程
所以焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為,準(zhǔn)線l的方程為,焦點(diǎn)F到準(zhǔn)線l的距離為,對(duì)稱(chēng)軸為y軸
故選:C
【點(diǎn)睛】本題考查由拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程表示其簡(jiǎn)單幾何性質(zhì),屬于簡(jiǎn)單題.
2.拋物線的焦點(diǎn)為F,點(diǎn)M在C上,,則M到y(tǒng)軸的距離是(???????)
A.4 B.8 C.10 D.12
【答案】B
【分析】設(shè),由拋物線的定義,即,即可求出答案.
【詳解】拋物線的準(zhǔn)線方程為:
設(shè),由拋物線的定義知:,即,
即,所以M到y(tǒng)軸的距離是.
故選:B.
3.已知拋物線的焦點(diǎn)為是拋物線上的一點(diǎn), 若, 則 (為坐標(biāo)原點(diǎn))的面積是(???????)
A. B.1 C.2 D.4
【答案】A
【分析】由題可得,利用拋物線的定義可得,利用三角形的面積公式結(jié)合條件即得,
【詳解】由題可得,因?yàn)椋?br />
所以,,
所以為坐標(biāo)原點(diǎn))的面積是.
故選:A.
4.(2022·廣東廣州·高二期末)已知圓與拋物線的準(zhǔn)線相切,則(???????)
A.1 B.2 C.4 D.8
【答案】C
【分析】寫(xiě)出拋物線的準(zhǔn)線方程,由圓的方程得圓心和半徑,由已知得圓心到準(zhǔn)線的距離為半徑,從而求出.
【詳解】因?yàn)?,所以拋物線準(zhǔn)線為
又 ,所以圓心坐標(biāo)為 ,半徑為2
由已知得:圓心到準(zhǔn)線的距離為半徑,則 ,所以
故選:C.
5.位于德國(guó)東部薩克森州的萊科勃克橋(如圖所示)有“仙境之橋”之稱(chēng),它的橋形可以近似地看成拋物線,該橋的高度為5m,跨徑為12m,則橋形對(duì)應(yīng)的拋物線的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為_(kāi)_____m.
【答案】##3.6
【分析】首先建立直角坐標(biāo)系,再根據(jù)拋物線所過(guò)的點(diǎn)求標(biāo)準(zhǔn)方程,進(jìn)而得到拋物線的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離.
【詳解】以拋物線的最高點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,
設(shè)拋物線的解析式為,,
因?yàn)閽佄锞€過(guò)點(diǎn),所以,可得,
所以拋物線的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為.
故答案為:
題型二:拋物線的性質(zhì)
【例1】拋物線的焦點(diǎn)為,其準(zhǔn)線與雙曲線相交于,兩點(diǎn),若為等邊三角形,則(???????)
A.2 B. C.6 D.
【答案】C
【分析】設(shè)拋物線的準(zhǔn)線與y軸交于點(diǎn)D,等邊三角形ABF中,可得點(diǎn)B的坐標(biāo)代入雙曲線上方程可得答案.
【詳解】設(shè)拋物線的準(zhǔn)線與y軸交于點(diǎn)D,如圖,在等邊三角形ABF中,,,所以點(diǎn)B的坐標(biāo)為,又點(diǎn)B在雙曲線上,故,解得.
故選:C.
【例2】已知拋物線的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,點(diǎn)P在拋物線C上,垂直l于點(diǎn)Q,與y軸交于點(diǎn)T,O為坐標(biāo)原點(diǎn),且,則(????)
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【分析】設(shè)直線交于點(diǎn),則可得,從而可得點(diǎn)的縱坐標(biāo)為2,則可求出的橫坐標(biāo),然后利用拋物線的定義可求得結(jié)果.
【詳解】由,得拋物線的焦點(diǎn)為,準(zhǔn)線為直線,
設(shè)直線交于點(diǎn),則為的中點(diǎn),
因?yàn)椤?,?br />
所以,
因?yàn)榇怪眑于點(diǎn)Q,
所以點(diǎn)的縱坐標(biāo)為2,
當(dāng)時(shí),,得,
所以點(diǎn)的橫坐標(biāo)與F相同,
所以,
故選:B
【例3】已知,是拋物線上位于不同象限的兩點(diǎn),分別過(guò),作的切線,兩條切線相交于點(diǎn),為的焦點(diǎn),若,,則(????)
A. B. C. D.4
【答案】B
【分析】不妨令第二象限,Q在第一象限,根據(jù)拋物線的定義,可求得坐標(biāo),再利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求切線斜率,從而得直線方程,聯(lián)立可得交點(diǎn)的坐標(biāo),利用距離公式即可求得的值.
【詳解】解:拋物線的焦點(diǎn),拋物線的準(zhǔn)線方程為,
如圖所示,根據(jù)拋物線對(duì)稱(chēng)性,不妨令第二象限,Q在第一象限,
根據(jù)拋物線的定義,可知
所以的縱坐標(biāo)為1,的縱坐標(biāo)為4,則,.
由得,得,所以拋物線在,兩點(diǎn)處的切線斜率分別為和2,
得到兩條切線方程并聯(lián)立,解得,則,
所以.
故選:B
【例4】已知點(diǎn)A是拋物線C:上一點(diǎn),F(xiàn)為焦點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),若以點(diǎn)O為圓心,以的長(zhǎng)為半徑的圓與拋物線C的另一個(gè)交點(diǎn)為B,且,則的值是(???????)
A. B.6 C. D.7
【答案】C
【分析】,由題意確定為等邊三角形,進(jìn)而表示A點(diǎn)坐標(biāo),代入拋物線方程,求得a的值,結(jié)合拋物線的焦半徑公式即可求得答案.
【詳解】由知: ;
設(shè),結(jié)合圓和拋物線的對(duì)稱(chēng)性可得 ,結(jié)合,
得為等邊三角形,
不妨設(shè)點(diǎn)A在第一象限,則A的坐標(biāo)為,
因?yàn)辄c(diǎn)A是拋物線C:上一點(diǎn),所以,
所以,得A的坐標(biāo)為,
故,
故選:C
【例5】(2022·全國(guó)·高考真題)已知O為坐標(biāo)原點(diǎn),過(guò)拋物線焦點(diǎn)F的直線與C交于A,B兩點(diǎn),其中A在第一象限,點(diǎn),若,則(???????)
A.直線的斜率為 B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】由及拋物線方程求得,再由斜率公式即可判斷A選項(xiàng);表示出直線的方程,聯(lián)立拋物線求得,即可求出判斷B選項(xiàng);由拋物線的定義求出即可判斷C選項(xiàng);由,求得,為鈍角即可判斷D選項(xiàng).
【詳解】
對(duì)于A,易得,由可得點(diǎn)在的垂直平分線上,則點(diǎn)橫坐標(biāo)為,
代入拋物線可得,則,則直線的斜率為,A正確;
對(duì)于B,由斜率為可得直線的方程為,聯(lián)立拋物線方程得,
設(shè),則,則,代入拋物線得,解得,則,
則,B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,由拋物線定義知:,C正確;
對(duì)于D,,則為鈍角,
又,則為鈍角,
又,則,D正確.
故選:ACD.
【題型專(zhuān)練】
1.已知拋物線的焦點(diǎn)為,準(zhǔn)線為,過(guò)的直線與拋物線交于點(diǎn)A、,與直線交于點(diǎn),若,,則(????)
A.1 B.3 C.2 D.4
【答案】B
【分析】作出輔助線,由拋物線定義得到,,設(shè),則,根據(jù),求出,進(jìn)而根據(jù)求出,得到答案.
【詳解】設(shè)準(zhǔn)線與軸的交點(diǎn)為,作,,垂足分別為,
則.根據(jù)拋物線定義知,,
又,,所以,,
設(shè),因?yàn)椋裕?br />
則.
所以,又,可得,所以,
所以,
可得,即.
故選:B
2.已知拋物線過(guò)點(diǎn),過(guò)點(diǎn)的直線交拋物線于,兩點(diǎn),點(diǎn)在點(diǎn)右側(cè),若為焦點(diǎn),直線,分別交拋物線于,兩點(diǎn),則(???????)
A. B.
C.A,,三點(diǎn)共線 D.
【答案】AC
【分析】設(shè)直線方程聯(lián)立拋物線方程消參,利用定義表示出,然后由韋達(dá)定理和解不等式可判斷A;用坐標(biāo)表示出,利用韋達(dá)定理表示后,由m的范圍可判斷B;設(shè)直線NF,借助韋達(dá)定理表示出P點(diǎn)坐標(biāo),同理可得Q點(diǎn)坐標(biāo),然后由斜率是否相等可判斷C;根據(jù)M和P的橫坐標(biāo)關(guān)系,結(jié)合AN斜率可判斷D.
【詳解】因?yàn)閽佄锞€過(guò)點(diǎn),
所以,所以拋物線方程為
設(shè)
設(shè)過(guò)點(diǎn)的直線方程為,代入整理得:
則,,即或
又
由定義可知,,
所以,故A正確;
所以
又,故B錯(cuò)誤;
記
設(shè)直線NF方程為,代入整理得:
則,,同理可得
因?yàn)椋?br />
,所以A,,三點(diǎn)共線,C正確;
因?yàn)椋?,所?br />
由上可知,直線AM的斜率,所以,所以,D錯(cuò)誤.
故選:AC
3.已知F為拋物線的焦點(diǎn),點(diǎn)A在拋物線C上,O為原點(diǎn),若為等腰三角形,則點(diǎn)A的橫坐標(biāo)可能為(???????)
A.2 B. C. D.
【答案】C
【分析】設(shè),分別表示出,,再分類(lèi)討論即可求解.
【詳解】由拋物線的解析式,可知,準(zhǔn)線,設(shè),
由拋物線的定義可知,
又,.
當(dāng)時(shí),即,解得,此時(shí)點(diǎn)與點(diǎn)重合,不符合題意;
當(dāng)時(shí),即,解得或(舍),此時(shí)點(diǎn)A的橫坐標(biāo)為;
當(dāng)時(shí),即,解得,此時(shí)點(diǎn)A的橫坐標(biāo)為.
只有選項(xiàng)C符合題意.
故選:C
4.設(shè)拋物線:的焦點(diǎn)為,準(zhǔn)線為,為上一點(diǎn),以為圓心,為半徑的圓交于,兩點(diǎn),若,且的面積為,則(???????)
A. B.是等邊三角形
C.點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為3 D.拋物線的方程為
【答案】BC
【分析】根據(jù)題意,作出示意圖,結(jié)合拋物線的定義,焦半徑公式,對(duì)每個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行逐一分析,即可判斷選擇.
【詳解】根據(jù)題意,作出示意圖,
因?yàn)橐訤為圓心,|FA|為半徑的圓交于B,D兩點(diǎn),∠ABD=90°,
由拋物線的定義可得|AB|=|AF|=|BF|,
所以是等邊三角形,故B正確;
所以∠FBD=30°.
因?yàn)榈拿娣e為|BF|2=9,
所以|BF|=6.故A錯(cuò)誤;
又點(diǎn)F到準(zhǔn)線的距離為|BF|sin 30°=3=p,故C正確;
則該拋物線的方程為y2=6x.故D錯(cuò)誤.
故選:BC.
5.已知:的焦點(diǎn)為,斜率為且經(jīng)過(guò)點(diǎn)的直線與拋物線交于點(diǎn),兩點(diǎn)(點(diǎn)在第一象限),與拋物線的準(zhǔn)線交于點(diǎn),若,則(???????)
A. B.為線段的中點(diǎn)
C. D.
【答案】AB
【分析】由題意可得直線的方程為,聯(lián)立直線和拋物線方程得到,.求出的值,過(guò)點(diǎn)作垂直準(zhǔn)線于點(diǎn),得到為線段的中點(diǎn)即得解.
【詳解】解:易知,由題意可得直線的方程為.
由,消去并整理,得,
解得,.
由,得,
∴.
過(guò)點(diǎn)作垂直準(zhǔn)線于點(diǎn),易知,
∴,∴..
∵,∴為線段的中點(diǎn).
故選:AB.
6.已知點(diǎn)F是拋物線的焦點(diǎn),A,B,C為E上三點(diǎn),且,則___________.
【答案】12
【分析】根據(jù)題意可得F為△ABC的重心,根據(jù)重心坐標(biāo)公式解得,再結(jié)合拋物線定義代入整理計(jì)算.
【詳解】由題意知,設(shè),,,
,F(xiàn)為△ABC的重心
,即,
則.
故答案為:12.
題型三:拋物線焦點(diǎn)弦焦半徑
【例1】過(guò)拋物線的焦點(diǎn)F的直線l與拋物線C交于點(diǎn)A,B,若若直線l的斜率為k,則k=(???????)
A. B. C.或 D.或
【答案】C
【分析】由條件結(jié)合拋物線的定義,解三角形求直線l的斜率.
【詳解】當(dāng)在軸上方時(shí),過(guò)分別作拋物線的準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為,過(guò)作于,設(shè),則,所以,
所以,
同理可得當(dāng)在軸下方時(shí),的值為,
故選:C.
【例2】已知拋物線的焦點(diǎn)為,準(zhǔn)線為,過(guò)的直線與交于兩點(diǎn),分別為在上的射影,則下列結(jié)論正確的是(???????)
A.若直線的傾斜角為,則
B.若,則直線的斜率為
C.若為坐標(biāo)原點(diǎn),則三點(diǎn)共線
D.
【答案】ACD
【分析】對(duì)于A,求出直線的方程,代入拋物線方程中,整理后利用根與系數(shù)的關(guān)系,然后利用弦長(zhǎng)公式可求出,對(duì)于B,設(shè)1,代入拋物線方程,整理后利用根與系數(shù)的關(guān)系,再由,得,從而可求出的坐標(biāo),進(jìn)而可求出直線的斜率,對(duì)于C,同選項(xiàng)B,利用根與系數(shù)關(guān)系后,計(jì)算即可,對(duì)于D,同選項(xiàng)B,利用根與系數(shù)關(guān)系后,計(jì)算即可
【詳解】若直線的傾斜角為,則,
令,由消可得,
所以,故正確;
設(shè)1,令,由,
消可得
,,所以,
所以,
所以或
所以.即,故錯(cuò)誤;
設(shè),令,,
消可得
,
所以,即三點(diǎn)共線,故C正確;
設(shè),令,由
消可得
,,
所以,
即,故正確.
故選:ACD.
【例3】已知拋物線 , 過(guò)焦點(diǎn)F的直線與拋物線交于A,B兩點(diǎn),過(guò)A,B分別作軸的垂線,垂足分別為C,D, 則的最小值為(??????)
A. B.2 C.3 D.5
【答案】B
【分析】根據(jù)拋物線的定義可得,直線與拋物線聯(lián)立求出焦點(diǎn)弦長(zhǎng),討論最值求解.
【詳解】因?yàn)閽佄锞€為,所以,焦點(diǎn)
設(shè),
根據(jù)拋物線的定義可得,,
所以,
所以,即
因?yàn)檫^(guò)F的直線與拋物線交于A,B兩點(diǎn),所以直線的斜率不等于0,
設(shè)為,
聯(lián)立,得,
所以,,
所以,
所以當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)有最小值為4,
則有最小值為2.
故選:B.
【題型專(zhuān)練】
1.(2022·全國(guó)·高考真題(文))設(shè)F為拋物線的焦點(diǎn),點(diǎn)A在C上,點(diǎn),若,則(???????)
A.2 B. C.3 D.
【答案】B
【解析】
【分析】根據(jù)拋物線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)和準(zhǔn)線的距離相等,從而求得點(diǎn)的橫坐標(biāo),進(jìn)而求得點(diǎn)坐標(biāo),即可得到答案.
【詳解】由題意得,,則,
即點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為2,所以點(diǎn)的橫坐標(biāo)為,
不妨設(shè)點(diǎn)在軸上方,代入得,,
所以.
故選:B
2.設(shè)F為拋物線的焦點(diǎn),過(guò)F且傾斜角為60°的直線交C于A,B兩點(diǎn),則(???????)
A. B.8 C.12 D.
【答案】B
【分析】由題意得出焦點(diǎn)坐標(biāo),直線方程,由直線方程與拋物線方程聯(lián)立,由拋物線過(guò)焦點(diǎn)的弦長(zhǎng)公式可得出答案.
【詳解】依題意可知拋物線焦點(diǎn)為,直線AB的方程為,
代入拋物線方程得,可得,
根據(jù)拋物線的定義可知直線AB的長(zhǎng)為.
故選:B.
3.(2022·全國(guó)·高考真題)已知O為坐標(biāo)原點(diǎn),點(diǎn)在拋物線上,過(guò)點(diǎn)的直線交C于P,Q兩點(diǎn),則(???????)
A.C的準(zhǔn)線為 B.直線AB與C相切
C. D.
【答案】BCD
【分析】求出拋物線方程可判斷A,聯(lián)立AB與拋物線的方程求交點(diǎn)可判斷B,利用距離公式及弦長(zhǎng)公式可判斷C、D.
【詳解】將點(diǎn)的代入拋物線方程得,所以拋物線方程為,故準(zhǔn)線方程為,A錯(cuò)誤;
,所以直線的方程為,
聯(lián)立,可得,解得,故B正確;
設(shè)過(guò)的直線為,若直線與軸重合,則直線與拋物線只有一個(gè)交點(diǎn),
所以,直線的斜率存在,設(shè)其方程為,,
聯(lián)立,得,
所以,所以或,,
又,,
所以,故C正確;
因?yàn)?,?br />
所以,而,故D正確.
故選:BCD
4.已知拋物線的焦點(diǎn)F,過(guò)F分別作直線與C交于A,B兩點(diǎn),作直線與C交于D,E兩點(diǎn),若直線與的斜率的平方和為1,則的最小值為_(kāi)________
【答案】24
【分析】根據(jù)給定條件,將直線、的方程,與拋物線方程聯(lián)立求出、,再借助均值不等式求解作答.
【詳解】拋物線的焦點(diǎn),準(zhǔn)線,設(shè)直線與的斜率分別為,,有,
直線:,由消去y并整理得:,
設(shè),則,
,直線:,同理,
于是得,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取“=”,所以的最小值為24.
故答案為:24
【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:直線與拋物線的弦長(zhǎng)問(wèn)題,要注意直線是否過(guò)拋物線的焦點(diǎn),若過(guò)拋物線的焦點(diǎn),可直接使用公式,若不過(guò)焦點(diǎn),則必須用一般弦長(zhǎng)公式.
題型四:有關(guān)三角形面積問(wèn)題
【例1】經(jīng)過(guò)拋物線C:的焦點(diǎn)F的直線l與拋物線交于不同的兩點(diǎn)A,B,若(其中O為坐標(biāo)原點(diǎn)),則直線l的斜率為_(kāi)_____.
【答案】
【分析】設(shè)直線斜率為,直線方程為,設(shè),直線方程代入拋物線方程應(yīng)用韋達(dá)定理得,然后由弦長(zhǎng)公式得弦長(zhǎng),再求得原點(diǎn)到直線的距離,求出面積后可得值.
【詳解】由已知,
設(shè)直線斜率為,直線方程為,設(shè),
由得,
,,
,
又到直線的距離為,
所以,.
故答案為:.
【例2】拋物線的焦點(diǎn)為,直線與拋物線分別交于兩點(diǎn)(點(diǎn)?在第一象限),則的值等于________.
【答案】
【分析】由題意可知直線過(guò)焦點(diǎn)且傾斜角為,設(shè),則 ,,求出,結(jié)合三角形面積公式即可求解
【詳解】因?yàn)橹本€可化為,
所以過(guò)焦點(diǎn)且傾斜角為,
設(shè),則 ,,
解得,,
代入得,,
所以,
故答案為:
【題型專(zhuān)練】
1.斜率為的直線過(guò)拋物線的焦點(diǎn),且與C交于A,B兩點(diǎn),則三角形的面積是(O為坐標(biāo)原點(diǎn))(???????)
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】寫(xiě)出直線方程,聯(lián)立拋物線方程,求出A,B兩點(diǎn)坐標(biāo),進(jìn)而求出AB的長(zhǎng),再求出原點(diǎn)到直線距離,求出三角形面積.
【詳解】拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)為,
則斜率為的直線方程為:,與拋物線方程聯(lián)立得:
,
設(shè),不妨設(shè),,
則,
點(diǎn)O到直線AB的距離為,
所以△AOB的面積為
故選:B
2.已知斜率為的直線過(guò)拋物線:的焦點(diǎn)且與拋物線相交于兩點(diǎn),過(guò)分別作該拋物線準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為,,若與的面積之比為2,則的值為(???????)
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】設(shè)直線:, 與橢圓方程聯(lián)立,根據(jù)與的面積之比為2,利用拋物線定義得到,再結(jié)合韋達(dá)定理求解.
【詳解】解:如圖所示:
由拋物線:,得,
設(shè)直線:,,,
由得,
所以,,
由已知和拋物線定義知:,
則有,即,
所以
解得,,.
故選:D
題型五:拋物線中的最值問(wèn)題
【例1】設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),P是以F為焦點(diǎn)的拋物線上任意一點(diǎn),M是線段PF上的點(diǎn),且,則直線OM的斜率的最大值為(???????)
A.1 B. C. D.
【答案】C
【分析】設(shè)出,P點(diǎn)坐標(biāo),根據(jù)及拋物線方程,得到,從而表達(dá)出直線OM的斜率,利用基本不等式求出最大值.
【詳解】因?yàn)椋O(shè),顯然當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,則要想求解直線OM的斜率的最大值,此時(shí),設(shè),因?yàn)?,所以,即,解得:,由于,所以,即,由于,則,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),等號(hào)成立,故直線OM的斜率的最大值為.
故選:C
【例2】已知P為拋物線上任意一點(diǎn),F(xiàn)為拋物線的焦點(diǎn),為平面內(nèi)一定點(diǎn),則的最小值為_(kāi)_________.
【答案】5
【分析】利用拋物線的定義,將轉(zhuǎn)化為到準(zhǔn)線的距離,再由三點(diǎn)共線求最小值.
【詳解】由題意,拋物線的準(zhǔn)線為,焦點(diǎn)坐標(biāo)為,過(guò)點(diǎn)向準(zhǔn)線作垂線,垂足為,則,
當(dāng)共線時(shí),和最??;過(guò)點(diǎn)向準(zhǔn)線作垂線,垂足為,則,所以最小值為5.
故答案為:5.
【例3】已知F是拋物線的焦點(diǎn),P是拋物線上一動(dòng)點(diǎn),Q是上一動(dòng)點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的有(???????)
A.的最小值為1 B.的最小值為
C.的最小值為4 D.的最小值為
【答案】AC
【分析】根據(jù)拋物線的性質(zhì)判斷A,根據(jù)圓的性質(zhì)判斷B,結(jié)合拋物線的定義判斷C,D.
【詳解】拋物線焦點(diǎn)為,準(zhǔn)線為,作出圖象,
對(duì)選項(xiàng)A:由拋物線的性質(zhì)可知:的最小值為,選項(xiàng)A正確;
對(duì)選項(xiàng)B:注意到F是定點(diǎn),由圓的性質(zhì)可知:的最小值為,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
對(duì)選項(xiàng)CD:過(guò)點(diǎn)P作拋物線準(zhǔn)線的垂線,垂足為M,由拋物線定義可知,故,的最小值為點(diǎn)Q到準(zhǔn)線的距離,故最小值為4,從而選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
故選:AC.
【例4】已知拋物線及圓,過(guò)的直線l與拋物線C和圓M從上到下依次交于A,P,Q,B四點(diǎn),則的最小值為_(kāi)__________.
【答案】13
【分析】根據(jù)圓心即為拋物線C的焦點(diǎn)F,利用拋物線的定義,結(jié)合基本不等式求解.
【詳解】解:如圖所示:
圓心即為拋物線C的焦點(diǎn)F.
所以,
由拋物線的定義,,
所以,
又易知:,
所以,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)等號(hào)成立.???
所以的最小值為13,
故答案為:13
【題型專(zhuān)練】
1.已知點(diǎn)為拋物線上的動(dòng)點(diǎn),設(shè)點(diǎn)到的距離為,到直線的距離為,則的最小值是(???????)
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】直線為拋物線的準(zhǔn)線,點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離等于點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離,過(guò)焦點(diǎn)作直線的垂線,此時(shí)最小,再根據(jù)點(diǎn)到直線距離公式即可求解.
【詳解】直線為拋物線的準(zhǔn)線,點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離等于點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離,過(guò)焦點(diǎn)作直線的垂線,
如下圖所示,此時(shí)最小,為點(diǎn)到直線的距離.
,則.
故選:B.
【點(diǎn)睛】拋物線方程中,字母p的幾何意義是拋物線的焦點(diǎn)F到準(zhǔn)線的距離,等于焦點(diǎn)到拋物線頂點(diǎn)的距離.牢記它對(duì)解題非常有益.
2.已知拋物線:的焦點(diǎn)為,過(guò)點(diǎn)的直線與拋物線交于兩點(diǎn),且,則________;設(shè)點(diǎn)是拋物線上的任意一點(diǎn),點(diǎn)是的對(duì)稱(chēng)軸與準(zhǔn)線的交點(diǎn),則的最大值為_(kāi)_______.
【答案】???? ,???
【分析】空1:設(shè)直線聯(lián)立方程可得,根據(jù)題意可得,代入可解得;空2:根據(jù)拋物線定義取到最大值即最小,此時(shí)直線與拋物線相切,利用導(dǎo)數(shù)求切線分析求解.
【詳解】設(shè)過(guò)點(diǎn)的直線為,
聯(lián)立方程消去得,可得
∵,則可得:,可得,解得
過(guò)點(diǎn)作準(zhǔn)線的垂線,垂足為,則可得
若取到最大值即最小,此時(shí)直線與拋物線相切
,即,則
設(shè),則切線斜率,切線方程為
切線過(guò),代入得,解得,即
則,即
則的最大值為
故答案為:;.
3.(2021·甘肅·民勤縣第一中學(xué)高二開(kāi)學(xué)考試(文))已知為拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),為圓上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),那么點(diǎn)到點(diǎn)的距離與點(diǎn)到拋物線準(zhǔn)線的距離之和的最小值是______.
【答案】
【分析】根據(jù)題意可得拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)、準(zhǔn)線方程及圓的圓心坐標(biāo)、半徑,利用拋物線的定義可得點(diǎn)到拋物線準(zhǔn)線的距離即為點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離,進(jìn)而得到動(dòng)點(diǎn)位于線段上時(shí)距離最小,計(jì)算即可求解.
【詳解】解:由題可知,拋物線的準(zhǔn)線方程為,焦點(diǎn)坐標(biāo)為,
圓的圓心坐標(biāo)為,半徑為,
設(shè)點(diǎn)到拋物線準(zhǔn)線的距離為,則,故,
所以當(dāng)動(dòng)點(diǎn)位于線段上時(shí),點(diǎn)到點(diǎn)的距離與點(diǎn)到拋物線準(zhǔn)線的距離之和最小,
此時(shí).
故答案為:.
4.已知拋物線的焦點(diǎn)為,且與圓上的點(diǎn)的距離的最小值4.
(1)求;
(2)若點(diǎn)在圓上,是的兩條切線,是切點(diǎn),求面積的最大值.
【答案】(1)2,(2)
【分析】(1)由點(diǎn)F到圓M上的點(diǎn)最小值為4建立關(guān)于p的方程,解出即可;
(2) 根據(jù)題意,可知與切點(diǎn)弦所在直線:互為極點(diǎn)與極線,并聯(lián)立方程組求解得方程,通過(guò)韋達(dá)定理、弦長(zhǎng)公式表達(dá)出,以及點(diǎn)到直線距離公式表達(dá)出點(diǎn)到直線的距離,從而寫(xiě)出面積表達(dá)式進(jìn)而求最大值.
【詳解】(1)拋物線的焦點(diǎn)為,,∴與圓上點(diǎn)的距離的最小值為,解得.
(2)
設(shè)點(diǎn),,,由于點(diǎn)在圓上,是的兩條切線,是切點(diǎn),所以與切點(diǎn)弦所在直線:互為極點(diǎn)與極線,聯(lián)立可得,由韋達(dá)定理可得,,,點(diǎn)到直線的距離為,∴,,由已知可得,∴當(dāng)時(shí),的面積取最大值.
【點(diǎn)睛】本題考查圓錐曲線的綜合運(yùn)用,考查直線與拋物線的位置關(guān)系以及運(yùn)算求解能力,更要運(yùn)用到極點(diǎn)與極線的關(guān)系.
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第18講 直線與圓???種題型總結(jié)-【高考備考題型講義】備戰(zhàn)2024年高考數(shù)學(xué)??碱}型分類(lèi)講義(新高考專(zhuān)用)
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備戰(zhàn)2023年高考數(shù)學(xué)??碱}型分類(lèi)講義 第21講 拋物線定義及性質(zhì)常考5種題型
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