
直線(xiàn)與拋物線(xiàn)相交的問(wèn)題,若直線(xiàn)過(guò)拋物線(xiàn)的焦點(diǎn),可使用焦點(diǎn)弦長(zhǎng)公式求弦長(zhǎng),利用焦點(diǎn)弦的特殊結(jié)論求解題目.
【典例】1 (1)(2020·石家莊模擬)已知F是拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),過(guò)F的直線(xiàn)與拋物線(xiàn)交于A,B兩點(diǎn),AB的中點(diǎn)為C,過(guò)C作拋物線(xiàn)準(zhǔn)線(xiàn)的垂線(xiàn)交準(zhǔn)線(xiàn)于C′,若CC′的中點(diǎn)為M(1,4),則p等于( )
A.4 B.8 C.4eq \r(2) D.8eq \r(2)
(2)過(guò)拋物線(xiàn)y2=4x的焦點(diǎn)F的直線(xiàn)l與拋物線(xiàn)交于A,B兩點(diǎn),若|AF|=2|BF|,則|AB|等于( )
A.4 B.eq \f(9,2) C.5 D.6
【典例】2 已知拋物線(xiàn)C:y2=8x,P為C上位于第一象限的任一點(diǎn),直線(xiàn)l與C相切于點(diǎn)P,連接PF并延長(zhǎng)交C于點(diǎn)M,過(guò)P點(diǎn)作l的垂線(xiàn)交C于另一點(diǎn)N,求△PMN的面積S的最小值.
INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET 【拓展訓(xùn)練】
1.設(shè)F為拋物線(xiàn)C:y2=3x的焦點(diǎn),過(guò)F且傾斜角為30° 的直線(xiàn)交C于A,B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),則△OAB的面積為( )
A.eq \f(3\r(3),4) B.eq \f(9\r(3),8) C.eq \f(63,32) D.eq \f(9,4)
2.過(guò)拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)F且傾斜角為120° 的直線(xiàn)l與拋物線(xiàn)在第一、四象限分別交于A,B兩點(diǎn),則eq \f(|AF|,|BF|)的值等于( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(2,3) C.eq \f(3,4) D.eq \f(4,3)
3.已知拋物線(xiàn)C:y2=8x的焦點(diǎn)為F,點(diǎn)M(-2,2),過(guò)點(diǎn)F且斜率為k的直線(xiàn)與C交于A,B兩點(diǎn),若∠AMB=90°,則k等于( )
A.eq \r(2) B.eq \f(\r(2),2) C.eq \f(1,2) D.2
4.如圖,已知點(diǎn)F(1,0)為拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),過(guò)點(diǎn)F的直線(xiàn)交拋物線(xiàn)于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)C在拋物線(xiàn)上,使得△ABC的重心G在x軸上,直線(xiàn)AC交x軸于點(diǎn)Q,且Q在點(diǎn)F右側(cè),記△AFG,△CQG的面積為S1,S2.
(1)求p的值及拋物線(xiàn)的準(zhǔn)線(xiàn)方程;
(2)求eq \f(S1,S2)的最小值及此時(shí)點(diǎn)G的坐標(biāo).
培優(yōu)點(diǎn)20 拋物線(xiàn)的焦點(diǎn)弦問(wèn)題
【方法總結(jié)】
直線(xiàn)與拋物線(xiàn)相交的問(wèn)題,若直線(xiàn)過(guò)拋物線(xiàn)的焦點(diǎn),可使用焦點(diǎn)弦長(zhǎng)公式求弦長(zhǎng),利用焦點(diǎn)弦的特殊結(jié)論求解題目.
【典例】1 (1)(2020·石家莊模擬)已知F是拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),過(guò)F的直線(xiàn)與拋物線(xiàn)交于A,B兩點(diǎn),AB的中點(diǎn)為C,過(guò)C作拋物線(xiàn)準(zhǔn)線(xiàn)的垂線(xiàn)交準(zhǔn)線(xiàn)于C′,若CC′的中點(diǎn)為M(1,4),則p等于( )
A.4 B.8 C.4eq \r(2) D.8eq \r(2)
【答案】 B
【解析】 如圖,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
∵M(jìn)(1,4),∴y1+y2=8,
又Ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2+\f(p,2),4)),F(xiàn)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(p,2),0)),
∴kAB=2,
∴直線(xiàn)AB:y=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(p,2))),
代入y2=2px,
得y2-py-p2=0,
∴y1+y2=p=8.
(2)過(guò)拋物線(xiàn)y2=4x的焦點(diǎn)F的直線(xiàn)l與拋物線(xiàn)交于A,B兩點(diǎn),若|AF|=2|BF|,則|AB|等于( )
A.4 B.eq \f(9,2) C.5 D.6
【答案】 B
【解析】 不妨設(shè)點(diǎn)A在x軸的上方,如圖,設(shè)A,B在準(zhǔn)線(xiàn)上的射影分別為D,C,作BE⊥AD于點(diǎn)E,
設(shè)|BF|=m,直線(xiàn)l的傾斜角為θ,
則|AF|=2m,|AB|=3m,
由拋物線(xiàn)的定義知
|AD|=|AF|=2m,|BC|=|BF|=m,
所以cs θ=eq \f(|AE|,|AB|)=eq \f(1,3),所以tan θ=2eq \r(2).
則sin2θ=8cs2θ,所以sin2θ=eq \f(8,9).
由y2=4x,知2p=4,故利用弦長(zhǎng)公式得|AB|=eq \f(2p,sin2θ)=eq \f(9,2).
【典例】2 已知拋物線(xiàn)C:y2=8x,P為C上位于第一象限的任一點(diǎn),直線(xiàn)l與C相切于點(diǎn)P,連接PF并延長(zhǎng)交C于點(diǎn)M,過(guò)P點(diǎn)作l的垂線(xiàn)交C于另一點(diǎn)N,求△PMN的面積S的最小值.
【解析】解 由題意知F(2,0),設(shè)P(x0,y0)(y0>0),Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y\\al(2,1),8),y1)),
Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y\\al(2,2),8),y2)),切線(xiàn)l的方程為x-x0=t(y-y0),
則eq \(FM,\s\up6(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y\\al(2,1),8)-2,y1)),eq \(FP,\s\up6(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y\\al(2,0),8)-2,y0)),
由M,F(xiàn),P三點(diǎn)共線(xiàn),可知eq \(FM,\s\up6(→))∥eq \(FP,\s\up6(→)),
即eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y\\al(2,1),8)-2))y0-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y\\al(2,0),8)-2))y1=0,
因?yàn)閥0≠y1,所以化簡(jiǎn)可得y0y1=-16.
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-x0=t?y-y0?,,y2=8x,))可得y2-8ty+8ty0-8x0=0,
因?yàn)橹本€(xiàn)l與拋物線(xiàn)相切,故Δ=64t2-32ty0+4yeq \\al(2,0)=0,故t=eq \f(y0,4).
所以直線(xiàn)PN的方程為y-y0=-eq \f(y0,4)(x-x0),
即y0x+4y-4y0-eq \f(y\\al(3,0),8)=0,
所以點(diǎn)M到直線(xiàn)PN的距離為
d=eq \f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(y\\al(2,1)y0,8)+4y1-4y0-\f(y\\al(3,0),8))),\r(y\\al(2,0)+16)),
將y1=-eq \f(16,y0)代入可得
d=eq \f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(32,y0)+4y0+\f(y\\al(3,0),8))),\r(y\\al(2,0)+16))=eq \f(?y\\al(2,0)+16?2,8|y0|\r(y\\al(2,0)+16)),
聯(lián)立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(y0x+4y-4y0-\f(y\\al(3,0),8)=0,,y2=8x,))消去x可得,
y0y2+32y-yeq \\al(3,0)-32y0=0,
所以y0+y2=-eq \f(32,y0),y2=-eq \f(32,y0)-y0,
|PN|=eq \r(1+\f(16,y\\al(2,0)))|y0-y2|=eq \r(1+\f(16,y\\al(2,0)))eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(2y0+\f(32,y0)))=eq \f(2?y\\al(2,0)+16?\r(y\\al(2,0)+16),y\\al(2,0)),
故S=eq \f(1,2)d|PN|
=eq \f(1,2)×eq \f(?y\\al(2,0)+16?2,8|y0|\r(y\\al(2,0)+16))×eq \f(2?y\\al(2,0)+16?\r(y\\al(2,0)+16),y\\al(2,0))
=eq \f(1,8)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y\\al(2,0)+16,y0)))3=eq \f(1,8)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(y0+\f(16,y0)))3
≥eq \f(1,8)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2\r(y0·\f(16,y0))))3=64,
當(dāng)且僅當(dāng)y0=4時(shí),“=”成立,
此時(shí),△PMN的面積S取得最小值,為64.
【方法總結(jié)】
設(shè)AB是拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)的一條焦點(diǎn)弦,焦點(diǎn)為F,A(x1,y1),B(x2,y2),則
(1)x1x2=eq \f(p2,4),y1y2=-p2.
(2)eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(2,p).
(3)|AB|=eq \f(2p,sin2α)(α為弦AB所在直線(xiàn)的傾斜角).
INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET 【拓展訓(xùn)練】
1.設(shè)F為拋物線(xiàn)C:y2=3x的焦點(diǎn),過(guò)F且傾斜角為30° 的直線(xiàn)交C于A,B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),則△OAB的面積為( )
A.eq \f(3\r(3),4) B.eq \f(9\r(3),8) C.eq \f(63,32) D.eq \f(9,4)
【答案】 D
【解析】 由已知得焦點(diǎn)為Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4),0)),因此直線(xiàn)AB的方程為y=eq \f(\r(3),3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(3,4))),即4x-4eq \r(3)y-3=0.
方法一 聯(lián)立直線(xiàn)方程與拋物線(xiàn)方程,
化簡(jiǎn)得4y2-12eq \r(3)y-9=0,
故|yA-yB|=eq \r(?yA+yB?2-4yAyB)=6.
因此S△OAB=eq \f(1,2)|OF||yA-yB|=eq \f(1,2)×eq \f(3,4)×6=eq \f(9,4).
方法二 聯(lián)立直線(xiàn)方程與拋物線(xiàn)方程得x2-eq \f(21,2)x+eq \f(9,16)=0,故xA+xB=eq \f(21,2).
根據(jù)拋物線(xiàn)的定義有|AB|=xA+xB+p=eq \f(21,2)+eq \f(3,2)=12,
同時(shí)原點(diǎn)到直線(xiàn)AB的距離為d=eq \f(|-3|,\r(42+?-4\r(3)?2))=eq \f(3,8),
因此S△OAB=eq \f(1,2)|AB|·d=eq \f(9,4).
2.過(guò)拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)F且傾斜角為120° 的直線(xiàn)l與拋物線(xiàn)在第一、四象限分別交于A,B兩點(diǎn),則eq \f(|AF|,|BF|)的值等于( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(2,3) C.eq \f(3,4) D.eq \f(4,3)
【答案】 A
【解析】 記拋物線(xiàn)y2=2px的準(zhǔn)線(xiàn)為l′,如圖,作AA1⊥l′,BB1⊥l′,AC⊥BB1,垂足分別是A1,B1,C,則
cs∠ABB1=eq \f(|BC|,|AB|)=eq \f(|BB1|-|AA1|,|AF|+|BF|)
=eq \f(|BF|-|AF|,|AF|+|BF|),
即cs 60°=eq \f(|BF|-|AF|,|AF|+|BF|)=eq \f(1,2),
得eq \f(|AF|,|BF|)=eq \f(1,3).
3.已知拋物線(xiàn)C:y2=8x的焦點(diǎn)為F,點(diǎn)M(-2,2),過(guò)點(diǎn)F且斜率為k的直線(xiàn)與C交于A,B兩點(diǎn),若∠AMB=90°,則k等于( )
A.eq \r(2) B.eq \f(\r(2),2) C.eq \f(1,2) D.2
【答案】 D
【解析】 拋物線(xiàn)C:y2=8x的焦點(diǎn)為F(2,0),
由題意可知直線(xiàn)AB的斜率一定存在,
所以設(shè)直線(xiàn)方程為y=k(x-2)(k≠0),
代入拋物線(xiàn)方程可得k2x2-(4k2+8)x+4k2=0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=4+eq \f(8,k2),x1x2=4,
所以y1+y2=eq \f(8,k),y1y2=-16,
因?yàn)椤螦MB=90°,所以Meq \(A,\s\up6(→))·Meq \(B,\s\up6(→))=(x1+2,y1-2)·(x2+2,y2-2)=eq \f(16,k2)-eq \f(16,k)+4=0,
解得k=2,故選D.
4.如圖,已知點(diǎn)F(1,0)為拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),過(guò)點(diǎn)F的直線(xiàn)交拋物線(xiàn)于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)C在拋物線(xiàn)上,使得△ABC的重心G在x軸上,直線(xiàn)AC交x軸于點(diǎn)Q,且Q在點(diǎn)F右側(cè),記△AFG,△CQG的面積為S1,S2.
(1)求p的值及拋物線(xiàn)的準(zhǔn)線(xiàn)方程;
(2)求eq \f(S1,S2)的最小值及此時(shí)點(diǎn)G的坐標(biāo).
【解析】解 (1)由題意可得eq \f(p,2)=1,則p=2,2p=4,
拋物線(xiàn)方程為y2=4x,準(zhǔn)線(xiàn)方程為x=-1.
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
直線(xiàn)AB的方程為y=k(x-1),k>0,
與拋物線(xiàn)方程y2=4x聯(lián)立可得,
k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
故x1+x2=2+eq \f(4,k2),x1x2=1,
y1+y2=k(x1+x2-2)=eq \f(4,k),
y1y2=-eq \r(4x1)×eq \r(4x2)=-4,
設(shè)C(x3,y3),由重心坐標(biāo)公式可得,
xG=eq \f(x1+x2+x3,3)=eq \f(1,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2+\f(4,k2)+x3)),
yG=eq \f(y1+y2+y3,3)=eq \f(1,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,k)+y3)),
令yG=0可得,y3=-eq \f(4,k),則x3=eq \f(y\\al(2,3),4)=eq \f(4,k2),
即xG=eq \f(1,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2+\f(4,k2)+\f(4,k2)))=eq \f(1,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2+\f(8,k2))),
由斜率公式可得,kAC=eq \f(y1-y3,x1-x3)=eq \f(y1-y3,\f(y\\al(2,1),4)-\f(y\\al(2,3),4))=eq \f(4,y1+y3),
直線(xiàn)AC的方程為y-y3=eq \f(4,y1+y3)(x-x3),
令y=0,可得xQ=x3+eq \f(-y3?y1+y3?,4)=eq \f(y\\al(2,3),4)+eq \f(-y3?y1+y3?,4)=-eq \f(y1y3,4),
故S1=eq \f(1,2)×(xG-xF)×y1=eq \f(1,2)×eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,3)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2+\f(8,k2)))-1))×y1=eq \f(y1,2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(8,3k2)-\f(1,3))),
且S2=eq \f(1,2)×(xQ-xG)×(-y3)
=-eq \f(y3,2)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(y1y3,4)-\f(1,3)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2+\f(8,k2))))),
由y3=-eq \f(4,k),代入上式可得S2=eq \f(2,k)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y1,k)-\f(2,3)-\f(8,3k2))),
由y1+y2=eq \f(4,k),y1y2=-4可得
y1-eq \f(4,y1)=eq \f(4,k),則k=eq \f(4y1,y\\al(2,1)-4),
則eq \f(S1,S2)=eq \f(\f(y1,2)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(8,3k2)-\f(1,3))),\f(2,k)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(y1,k)-\f(2,3)-\f(8,3k2))))=eq \f(2y\\al(2,1)?y\\al(2,1)-2?,?y\\al(2,1)-4??y\\al(2,1)+4?)
=2-eq \f(4,?y\\al(2,1)-8?+\f(48,y\\al(2,1)-8)+16)
≥2-eq \f(4,2\r(?y\\al(2,1)-8?×\f(48,y\\al(2,1)-8))+16)
=1+eq \f(\r(3),2),
當(dāng)且僅當(dāng)yeq \\al(2,1)-8=eq \f(48,y\\al(2,1)-8),即yeq \\al(2,1)=8+4eq \r(3),y1=eq \r(6)+eq \r(2)時(shí)等號(hào)成立,此時(shí)k=eq \f(4y1,y\\al(2,1)-4)=eq \r(2),xG=eq \f(1,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2+\f(8,k2)))=2,
則點(diǎn)G的坐標(biāo)為(2,0).
這是一份高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)講義(新高考版)專(zhuān)題1培優(yōu)點(diǎn)2基本不等式的綜合問(wèn)題(學(xué)生版+解析),共5頁(yè)。學(xué)案主要包含了要點(diǎn)提煉,拓展訓(xùn)練,方法總結(jié)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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