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文档简介
第05讲抛物线(含直线与抛物线的位置关系)目录TOC\o"1-1"\h\u题型一:抛物线定义 1题型二:抛物线中的距离及最值问题 3题型三:抛物线焦点弦(焦半径) 8题型四:直线与抛物线的位置关系 10题型五:抛物线中点弦问题 12题型六::抛物线弦长(面积)问题 16题型七:抛物线中定点、定值问题 21题型八:抛物线中定直线问题 27题型九:抛物线中向量问题 31题型一:抛物线定义典型例题1.(2023·全国·高二专题练习)若抛物线()上一点到焦点的距离是,则(
)A. B. C. D.【答案】D【详解】设焦点为,则,解得.
故选:D2.(2023秋·高二课时练习)已知点的坐标为,点为抛物线的焦点,若点在此抛物线上移动,求的最小值,并求此时点的坐标.【答案】;【详解】根据题意,作图如下,设点在其准线上的射影为,由抛物线的定义得,欲使取得最小值,就是使最小,,当且仅当三点共线时,等号成立.所以取得最小值,此时三点共线,即点的纵坐标,设点的横坐标为,为抛物线上的点,,点的坐标为.
精练核心考点1.(2023秋·全国·高二期中)已知抛物线的焦点为,点在上.若到直线的距离为3,则(
)A.4 B.5 C.6 D.7【答案】A【详解】如下图所示:
根据题意可得抛物线的准线方程为,若到直线的距离为,则到抛物线的准线的距离为,利用抛物线定义可知.故选:A2.(2023·福建厦门·厦门一中校考模拟预测)已知抛物线:的焦点为,点为上一点,为靠近点的三等分点,若,则点的纵坐标为(
)A.2 B.4 C.6 D.8【答案】C【详解】过点分别作准线的垂线,垂足分别为,如图所示,设准线与轴的交点为,因为为靠近点的三等分点,可得,又因为,可得,又由抛物线的准线方程为,可得点的纵坐标为,即点点的纵坐标为.故选:C.
题型二:抛物线中的距离及最值问题典型例题1.(2023秋·江苏盐城·高二校考阶段练习)在平面直角坐标系中,已知点,若是抛物线上一动点,则到轴的距离与到点的距离之和的最小值为(
)A. B. C. D.【答案】D【详解】依题意,可得出如下图形:抛物线的方程为,抛物线的焦点为,,准线方程为,设点在轴上的射影为点,延长交准线于点,连结,则长即为点到轴的距离,可得,根据抛物线的定义,得,,根据平面几何知识,可得,得.当且仅当、、三点共线时等号成立,,当、、三点共线时,的最小值为,即到轴的距离与到点的距离之和的最小值为.故选:D.2.(2023秋·上海嘉定·高三上海市嘉定区第一中学校考阶段练习)已知点是抛物线的焦点,点,且点为抛物线上任意一点,则的最小值为(
)A.5 B.6 C.7 D.8【答案】C【详解】因为点是抛物线的焦点,所以,解得,所以抛物线的方程为:.由抛物线的定义知:点到点的距离等于点到准线的距离,结合点与抛物线的位置关系可知,的最小值是点到准线的距离,故的最小值为7.故选:C.
3.(2023·福建宁德·统考模拟预测)已知抛物线的焦点为,为抛物线上一个动点,,则的最小值为(
)A.3 B.4 C.5 D.6【答案】B【详解】由题意可知抛物线的焦点坐标为,准线的方程为,过作于,由抛物线定义可知,所以,则当共线时取得最小值,所以最小值为.故选:B.4.(2023秋·全国·高二期中)设点P是抛物线上的一个动点.(1)求点到的距离与点到直线的距离之和的最小值;(2)若,求的最小值.【答案】(1)(2)4【详解】(1)如图,易知抛物线的焦点为,准线为,由抛物线的定义知点到直线的距离等于点到焦点的距离.于是,问题转化为在曲线上求一点,使点到点的距离与点到的距离之和最小.显然,连接与抛物线的交点即为所求点,故最小值为=.
(2)如图,过点作垂直于准线于点,过点作垂直准线于点,交抛物线于点,
此时,,那么,即最小值为4.精练核心考点1.(2023春·河南周口·高二统考期中)已知点是抛物线上的一点,过点作直线的垂线,垂足为,若,则的最小值为(
)A.3 B.4 C.5 D.6【答案】A【详解】由抛物线可知其焦点为,准线方程为记抛物线的焦点为,
所以,当且仅当点在线段上时等号成立,所以的最小值为3.故选:A.2.(2023·全国·高二专题练习)已知直线和直线,抛物线上一动点到直线和距离之和的最小值是(
)A. B.2 C. D.3【答案】D【详解】由题可知是抛物线的准线,设抛物线的焦点为,则,所以动点到的距离等于到的距离加1,即动点到的距离等于.所以动点到直线和直线的距离之和的最小值为焦点到直线的距离加1,即其最小值是.
故选:D3.(2023·全国·高二假期作业)已知抛物线:,,为上一点,则取最小值时点的坐标为.【答案】【详解】设点,则,当时,,此时点.故答案为:.4.(2023·全国·高二课堂例题)已知点P在抛物线上,且,求的最小值.【答案】【详解】设点P的坐标为,则,而且,又因为,所以时,.因此所求最小值为.题型三:抛物线焦点弦(焦半径)典型例题1.(2023秋·四川成都·高三成都外国语学校校考开学考试)已知A为抛物线上一点,为抛物线焦点,,点A到轴的距离为6,则(
)A.2 B.8 C.6 D.10【答案】B【详解】由题意A为抛物线上一点,点A到轴的距离为6,则点A的横坐标为,故由可得,即,故选:B2.(2023·甘肃陇南·统考一模)设为抛物线的焦点,为抛物线上一点,若,则点的横坐标为.【答案】4【详解】设,由,得,所以,解得.故答案为:4.3.(2023·全国·高一随堂练习)已知F是抛物线的焦点,M是C上一点,FM的延长线交y轴于点N.若M为FN的中点,求.【答案】答案见解析【详解】由抛物线方程得:,准线方程为:为中点,点在轴上,点的横坐标为,由抛物线定义知:,.精练核心考点1.(2023秋·福建福州·高三福建省福州第八中学校考阶段练习)已知的顶点在抛物线上,若抛物线的焦点恰好是的重心,则的值为(
)A.3 B.4 C.5 D.6【答案】A【详解】设,抛物线,则,焦点恰好是的重心,则,故.故选:A.2.(2023秋·高二课时练习)设抛物线上一点到轴的距离是,则点到该抛物线焦点的距离是(
)A.8 B.6C.4 D.2【答案】A【详解】∵抛物线的方程为,∴其准线的方程为,设点到其准线的距离为,则,即,∵点到轴的距离是,∴,∴.故选:A3.(2023春·福建福州·高二校考期末)已知抛物线的焦点为,点在上,若到直线的距离为,则(
)A. B. C. D.【答案】C【详解】设点,抛物线的准线方程为,因为到直线的距离为,则,可得,所以,.故选:C.题型四:直线与抛物线的位置关系典型例题1.(2023·全国·高二课堂例题)已知点和抛物线,求过点A且与抛物线C相切的直线l的方程.【答案】或【详解】当直线l的斜率不存在时,由直线l过点可知,直线l就是y轴,其方程为.由消去未知数x得.这是一个一元二次方程且只有唯一的实数解,所以直线与抛物线C相切.如果直线l的斜率存在,则设直线l的方程为.由方程组消去x,整理得.为了使得这个方程是一元二次方程且只有一个实数解,必须有且,因此可解得.此时直线l的方程为,即.综上可知,直线l的方程为或.2.(2023秋·高二课时练习)已知直线,抛物线,当为何值时,与:只有一个公共点;有两个公共点;没有公共点.【答案】答案见解析【详解】联立消去,得(*),当时,(*)式只有一个解,此时直线与只有一个公共点,此时直线平行于轴.当时,(*)式是一个一元二次方程,,①当,即,且时,直线与有两个公共点,此时直线与相交;②当,即时,直线与有一个公共点,此时直线与相切;③当,即时,直线与没有公共点,此时直线与相离.综上所述,当或时,直线与有一个公共点;当,且时,直线与有两个公共点;当时,直线与没有公共点.精练核心考点1.(2023·全国·高二随堂练习)过点作直线与抛物线只有一个公共点,这样的直线有几条?【答案】条【详解】当直线的斜率不存在时,直线方程为,此时与抛物线只有一个公共点,符合题意.当直线的斜率存在时,设直线的方程为,由,得,当时,符合题意;当时,由,可得,即当时,符合题意.综上,满足条件的直线有条.2.(2023·全国·高二课堂例题)已知抛物线,直线过定点.讨论直线与抛物线的公共点的情况.【答案】答案见解析【详解】
若直线斜率不存在,此时为轴,与抛物线有且仅有一个交点;若直线的斜率存在,记为,则可设直线的方程为:,由得:;①当时,,解得:,此时,直线与抛物线有且仅有一个公共点②当时,方程的判别式;若,即,方程无实根,则直线与抛物线无交点;若,即,方程有两个相等实根,则直线与抛物线相切,有且仅有一个公共点;若,即且时,方程有两个不等实根,则直线与抛物线有两个不同交点;综上所述:当直线斜率不存在或直线斜率或时,直线与抛物线有且仅有一个公共点;当直线斜率时,直线与抛物线无公共点;当直线斜率且时,直线与抛物线有两个公共点.题型五:抛物线中点弦问题典型例题1.(2023春·云南昆明·高二安宁中学校考阶段练习)已知A,B为抛物线C:上的两点,,若M为线段AB的中点,则直线AB的方程为.【答案】【详解】设,由题意,,因为A,B是抛物线上的两点,则易知在抛物线内部,所以,两式相减得,,整理得,因为线段AB的中点为,所以,即,又,所以,所以直线AB的方程为,即.故答案为:.2.(2023秋·广西贵港·高二统考期末)已知是抛物线的焦点,是抛物线上一点,且.(1)求抛物线的方程;(2)若直线与抛物线交于两点,且线段的中点坐标为,求直线的斜率.【答案】(1)(2)2【详解】(1)由题可知,,解得,故抛物线的方程为.(2)设,则,两式相减得,即.因为线段的中点坐标为,所以,则,故直线的斜率为2.
3.(2023·全国·高二专题练习)已知直线与抛物线相交于、两点.(1)若直线过点,且倾斜角为,求的值;(2)若直线过点,且弦恰被平分,求所在直线的方程.【答案】(1)(2)【详解】(1)因直线的倾斜角为,所以直线的斜率,又因直线过点,所以直线的方程为:,即,联立得,设,,所以,,所以(2)因、在抛物线上,所以,,两式相减得:,得,故直线的斜率为4,所以直线的方程为:,即精练核心考点1.(2023·全国·高二专题练习)在平面直角坐标系xOy中,F是抛物线的焦点,是抛物线C上一点,,且.(1)求抛物线C的方程;(2)若直线l与抛物线C交于A,B两点,且线段的中点坐标为,求直线l的方程.【答案】(1)(2)【详解】(1)因为是抛物线C上一点,,且,所以根据对称性,不妨设点M在第一象限,解得,故抛物线C的方程为.(2)设,,则两式相减得,即.因为线段AB的中点坐标为,所以,则,故直线l的方程为.2.(2023秋·四川乐山·高二统考期末)已知拋物线的焦点为,点在抛物线上,且.(1)求抛物线的方程;(2)过点的直线与抛物线交于两点,且点是线段的中点,求的面积.【答案】(1)(2)【详解】(1)由定义知,解得,所以抛物线的方程为.(2)设,,因为是线段的中点,所以,,则,所以直线AB的斜率,所以直线的方程为,设直线与轴交于点,则,联立,得,所以,,所以,.3.(2023秋·云南楚雄·高二统考期末)已知抛物线:的焦点为,是拋物线上的点,且.(1)求抛物线的方程;(2)已知直线交抛物线于,两点,且的中点为,求直线的方程.【答案】(1)(2)【详解】(1)因为,所以,故抛物线的方程为.(2)当直线的斜率不存在,的中点不可能为,故直线的斜率存在且不为零,设直线的斜率为,,,,则两式相减得,整理得因为的中点为,所以,所以,所以直线的方程为,即.题型六::抛物线弦长(面积)问题典型例题1.(2023秋·江西上饶·高二校考阶段练习)已知抛物线的焦点为,抛物线上一点横坐标为3,且点到焦点的距离为4.(1)求抛物线的方程;(2)过点作直线交抛物线于点,求面积的最小值(其中为坐标原点).【答案】(1)(2)【详解】(1)由题意知,所以.(2)由(1)知,抛物线,直线过,可设直线的方程为,联立设,不妨设,∴,当且仅当,即时取等号,∴面积最小值为.
2.(2023秋·高二课时练习)已知点在抛物线上,倾斜角为的直线l经过抛物线C的焦点F.(1)求抛物线C的标准方程;(2)求线段AB的长及的面积.【答案】(1)(2);【详解】(1)由题意可知,将点代入抛物线方程,可得,解得,则抛物线方程为.(2)由(1)可知,抛物线方程为,则,则直线的方程为,即,设,,联立直线与抛物线方程可得,消去可得,化简可得,则,由抛物线焦半径公式可得,;由点到直线的距离公式可知,点到直线的距离,则.3.(2023秋·湖南邵阳·高三湖南省邵东市第三中学校考阶段练习)已知抛物线的准线方程是.(1)求抛物线的方程;(2)设直线与抛物线相交于,两点,若,求实数k的值.【答案】(1)(2)【详解】(1)因为抛物线的准线方程为,所以,解得,所以抛物线的方程为.(2)如图,
设,.将代入,消去整理得.当时,,.,化简得:,解得,经检验,此时,故.精练核心考点1.(2023秋·高二课时练习)已知抛物线.其焦点为F.(1)求以为中点的抛物线的弦所在的直线方程;(2)若互相垂直的直线m,n都经过抛物线的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点和C,D两点,求四边形面积的最小值.【答案】(1)2x-y-1=0(2)32【详解】(1)由题意知,焦点弦所在的直线斜率存在.设所求直线交抛物线于,则,又,所求直线方程为,即.(2)
依题意知,直线的斜率存在且不为0,设直线的方程为,与抛物线方程联立,得,消去,整理得,设其两根为,则.由抛物线的定义可知,,同理可得,四边形的面积.当且仅当时等号成立,此时所求四边形面积的最小值为32.2.(2023秋·全国·高二期中)已知为坐标原点,过抛物线焦点的直线与交于两点,点在第一象限,且.(1)求直线的斜率;(2)若,求抛物线的方程.【答案】(1);(2).【详解】(1)解:设因为,所以到准线的距离为即,所以,代入抛物线方程可得,即,又因为,所以直线的斜率为;(2)解:由(1)知,直线的斜率为,设直线的方程为,则,由,得,所以,因为,所以,所以该抛物线方程为.3.(2023秋·高二课时练习)已知直线与抛物线交于两点,.(1)求;(2)设抛物线的焦点为,过点且与垂直的直线与抛物线交于,求四边形的面积.【答案】(1)2(2)32【详解】(1)设,由,可得,易得,所以,则,即,因为,所以.(2)由题意可得抛物线的焦点为,直线的方程为.联立,化简可得,则,
设,则,则,因为,所以.题型七:抛物线中定点、定值问题典型例题1.(2023春·四川遂宁·高三射洪中学校考阶段练习)在平面直角坐标系中,设点的轨迹为曲线.①过点的动圆恒与轴相切,为该圆的直径;②点到的距离比到y轴的距离大1.在①和②中选择一个作为条件:(1)选择条件:求曲线的方程;(2)在轴正半轴上是否存在一点,当过点的直线与抛物线交于两点时,为定值?若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.【答案】(1)(2)存在,【详解】(1)选①:如图,过作轴的垂线,垂足为,交直线于点,设动圆的圆心为,半径为,则到轴的距离为,在梯形中,由中位线性质可得,所以,又,所以,由抛物线的定义知,点是以为焦点,以直线为准线的抛物线,所以曲线的方程为:.选②:设动圆的圆心为,则,由圆与轴相切可得,即,整理可得.(2)设点,由题意知直线的斜率不为零,设直线的方程为,点,由,得,则.又,同理可得,则有.若为定值,则,此时点为定点.又当时,,所以,存在点,当过点的直线与抛物线交于两点时,为定值1.2.(2023春·江西赣州·高二校考阶段练习)已知点O为坐标原点,抛物线C:的焦点为F,点F到直线的距离为.(1)求C的标准方程;(2)若直线与C交于与点O不重合的A,B两点,且直线OA,OB的斜率之积为,求的值.【答案】(1)(2)【详解】(1)由题意得,点F到直线的距离,所以,C的标准方程为.(2)设,,则,,所以直线OA,OB的斜率之积为,所以,由题意知,由得,
代入得,所以,.此时,所以.精练核心考点1.(2023秋·河南·高三统考阶段练习)已知抛物线,直线垂直于轴,与交于两点,为坐标原点,过点且平行于轴的直线与直线交于点,记动点的轨迹为曲线.(1)求曲线的方程;(2)点在直线上运动,过点作曲线的两条切线,切点分别为,在平面内是否存在定点,使得?若存在,请求出定点的坐标;若不存在,请说明理由.【答案】(1)(2)存在定点【详解】(1)设,则,由题意线垂直于轴,与交于两点,知,过点且平行于轴的直线方程为:,直线的方程为:,令,得,即,由得,因为在抛物线上,即,则,化简得,由题意知不重合,故,所以曲线的方程为
(2)由(1)知曲线的方程为,点在直线上运动,当点在特殊位置时,两个切点关于轴对称,故要使得,则点在轴上.
故设,曲线的方程为,求导得,所以切线的斜率,直线的方程为,又点在直线上,所以,整理得,同理可得,故和是一元二次方程的根,由韦达定理得,,当时,恒成立,所以存在定点,使得恒成立.
2.(2023秋·四川成都·高三四川省成都列五中学校考阶段练习)已知拋物线的顶点在原点,对称轴为轴,且经过点.(1)求抛物线方程;(2)若直线与抛物线交于两点,且满足,求证:直线恒过定点,并求出定点坐标.【答案】(1)(2)定点,证明见解析【详解】(1)由题可知,拋物线的开口向右,设拋物线方程为,因为经过点,所以,解得所以,抛物线的标准方程为:.(2)如图,设直线的方程为:,联立方程消有:由于交于两点,设,则,即,,由.则.解得:,验证满足条件.所以直线的方程为,即证直线恒过定点.题型八:抛物线中定直线问题典型例题1.(2023·全国·高三专题练习)如图,已知抛物线C:的焦点F,过x轴上一点作两条直线分别交抛物线于A,B和C,D,设和所在直线交于点P.设M为抛物线上一点,满足以下的其中两个条件:①M点坐标可以为;②轴时,;③比M到y轴距离大1.(1)抛物线C同时满足的条件是哪两个?并求抛物线方程;(2)判断并证明点P是否在某条定直线上,如果是,请求出该直线;如果不是,请说明理由.【答案】(1)①③,;(2)点P在定直线上;证明见解析;定直线.【详解】(1)若有①,则,,此时②不能满足,,③能满足,若有②,则,①③都不能满足.故能同时满足①③,抛物线方程为;(2),,,,,;,由韦达定理得,同理,;因为即,同理,;消去y得,,,,.所以点P在定直线上.2.(2023·全国·高二专题练习)已知抛物线,圆,直线与抛物线和圆同时相切.(1)求和的值;(2)若点的坐标为,过点且斜率为的直线与抛物线分别相交于、两点(点在点的右边),过点的直线与抛物线分别相交于、两点,直线与不重合,直线与直线相交于点,求证:点在定直线上.【答案】(1),;(2)证明见解析.【详解】(1)圆的标准方程为,可知圆的圆心为,半径为,由直线与圆相切,可得,解得或(舍去),联立方程,消去后整理为,因为直线与抛物线相切,所以,得,故,.(2)证明:直线的方程为,联立方程,解得或,则点的坐标为,点的坐标为,设直线的方程为,点的坐标为,点的坐标为联立方程,消去整理为,有,,,由得或,直线的斜率为,直线的斜率为,直线的方程为,化为,直线的方程为,化为,联立直线、的方程消去后得,得,因为直线与不重合,所以,所以,故点在定直线上.精练核心考点1.(2023·全国·高三专题练习)已知为抛物线上位于第一象限的点,为的焦点,与交于点(异于点).直线与相切于点,与轴交于点.过点作的垂线交于另一点.(1)证明:线段的中点在定直线上;(2)若点的坐标为,试判断,,三点是否共线.【答案】(1)证明见解析;(2)点,,三点共线.【详解】(1)设,则,因为点在第一象限,所以,对两边求导得:,所以直线的斜率为,所以直线的方程为,令,则,所以,所以线段的中点为所以线段的中点在定直线上.(2)若,则.所以,,因为,所以,所以,直线.由得,所以或2,所以,由得,所以或8,所以.因为,,,所以,,所以点,,三点共线.2.(2023·全国·高三专题练习)已知抛物线C:()与圆O:相交于A,B两点,且点A的横坐标为.F是抛物线C的焦点,过焦点的直线l与抛物线C相交于不同的两点M,N.(1)求抛物线C的方程.(2)过点M,N作抛物线C的切线,,是,的交点,求证:点P在定直线上.【答案】(1);(2)证明见解析.【详解】(1)点A的横坐标为,所以点A的坐标为,代入解得,所以抛物线的方程为;(2)抛物线,则,设,,所以切线PM的方程为,即,同理切线PN的方程为,联立解得点,设直线MN的方程为,代入,得,所以,所以点P在上,结论得证.题型九:抛物线中向量问题典型例题1.(2023秋·高二课时练习)已知O为坐标原点,位于抛物线C:上,且到抛物线的准线的距离为2.(1)求抛物线C的方程;(2)已知点,过抛物线焦点的直线l交C于M,N
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