題型一 拋物線的定義及其應用
例1 設P是拋物線y2=4x上的一動點,
(1)求點P到A(-1,1)的距離與點P到直線x=-1的距離之和的最小值;
(2)若B(3,2),拋物線的焦點為F,求PB+PF的最小值.
破題切入點 畫出圖形,結(jié)合拋物線的定義,轉(zhuǎn)化為共線問題.
解 (1)由于A(-1,1),F(xiàn)(1,0),P是拋物線上的任意一點,則AP+PF≥AF==,從而知點P到A(-1,1)的距離與點P到F(1,0)的距離之和的最小值為,所以點P到A(-1,1)的距離與P到直線x=-1的距離之和的最小值也為.
(2)
如圖所示,自點B作BQ垂直于拋物線的準線于點Q,交拋物線于點P1,此時P1Q=P1F,那么PB+PF≥P1B+P1Q=BQ=4,即PB+PF的最小值為4.
題型二 拋物線的標準方程及性質(zhì)
例2 (1)設M(x0,y0)為拋物線C:x2=8y上一點,F(xiàn)為拋物線C的焦點,以F為圓心、FM為半徑的圓和拋物線C的準線相交,則y0的取值范圍是________.
(2)如圖所示是拋物線形拱橋,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.
破題切入點 準確求出拋物線方程并結(jié)合其簡單幾何性質(zhì)作答.
答案 (1)(2,+∞) (2)2
解析 (1)∵x2=8y,∴焦點F的坐標為(0,2),準線方程為y=-2.由拋物線的定義知FM=y0+2.
以F為圓心、FM為半徑的圓的標準方程為x2+(y-2)2=(y0+2)2.
由于以F為圓心、FM為半徑的圓與準線相交,
又圓心F到準線的距離為4,故42.
(2)建立如圖所示的平面直角坐標系,設拋物線方程為x2=-2py(p>0),
則A(2,-2),將其坐標代入x2=-2py得p=1.
∴x2=-2y.
水位下降1 m,得D(x0,-3)(x0>0),
將其坐標代入x2=-2y,得x=6,
∴x0=.∴水面寬CD=2 m.
題型三 直線和拋物線的位置關系
例3 已知拋物線C:y2=2px(p>0)過點A(1,-2).
(1)求拋物線C的方程,并求其準線方程;
(2)是否存在平行于OA(O為坐標原點)的直線l,使得直線l與拋物線C有公共點,且直線OA與l的距離等于?若存在,求直線l的方程;若不存在,請說明理由.
破題切入點 (1)將點代入易求方程.
(2)假設存在,根據(jù)條件求出,注意驗證.
解 (1)將(1,-2)代入y2=2px,得(-2)2=2p·1,
所以p=2.
故所求的拋物線C的方程為y2=4x,
其準線方程為x=-1.
(2)假設存在符合題意的直線l,其方程為y=-2x+t.
由得y2+2y-2t=0.
因為直線l與拋物線C有公共點,
所以Δ=4+8t≥0,解得t≥-.
由直線OA到l的距離d=,
可得=,
解得t=±1.
又因為-1[-,+∞),1∈[-,+∞),
所以符合題意的直線l存在,其方程為2x+y-1=0.
總結(jié)提高 (1)拋物線沒有中心,只有一個頂點,一個焦點,一條準線,一條對稱軸且離心率為e=1,所以與橢圓、雙曲線相比,它有許多特殊性質(zhì),可以借助幾何知識來解決.
(2)拋物線的標準方程有四種形式,要掌握拋物線的方程與圖形的對應關系,將拋物線y2=2px關于y軸、直線x+y=0與x-y=0對稱變換可以得到拋物線的其他三種形式;或者將拋物線y2=2px繞原點旋轉(zhuǎn)±90°或180°也可以得到拋物線的其他三種形式,這是它們的內(nèi)在聯(lián)系.
(3)拋物線的焦點弦:設過拋物線y2=2px(p>0)的焦點的直線與拋物線交于A(x1,y1),B(x2,y2),則
、賧1y2=-p2,x1x2=;
、谌糁本AB的傾斜角為θ,則AB=;
③若F為拋物線焦點,則有+=.
1.已知拋物線的頂點在原點,焦點在y軸上,拋物線上的點P(m,-2)到焦點的距離為4,則m的值為________.
答案 4或-4
解析 設標準方程為x2=-2py(p>0),
由定義知P到準線的距離為4,故+2=4,所以p=4,
則方程為x2=-8y,代入P點坐標得m=±4.
2.若拋物線y2=8x的焦點是F,準線是l,則經(jīng)過點F,M(3,3)且與l相切的圓共有________個.
答案 1
解析 由題意得F(2,0),l:x=-2,
線段MF的垂直平分線方程為y-=-(x-),
即x+3y-7=0,設圓的圓心坐標為(a,b),
則圓心在x+3y-7=0上,故a+3b-7=0,a=7-3b,
由題意得|a-(-2)|=,
即b2=8a=8(7-3b),即b2+24b-56=0.
又b>0,故此方程只有一個根,于是滿足題意的圓只有一個.
3.已知拋物線y2=2px(p>0)的焦點為F,P、Q是拋物線上的兩個點,若△PQF是邊長為2的正三角形,則p的值是________.
答案 2±
解析 依題意得F(,0),設P(,y1),Q(,y2)(y1≠y2).由拋物線定義及PF=QF,得+=+,∴y=y,∴y1=-y2.又PQ=2,因此|y1|=|y2|=1,點P(,y1).又點P位于該拋物線上,于是由拋物線的定義得PF=+=2,由此解得p=2±.
4.(2014·課標全國Ⅱ改編)設F為拋物線C:y2=3x的焦點,過F且傾斜角為30°的直線交C于A,B兩點,O為坐標原點,則△OAB的面積為________.
答案
解析 由已知得焦點坐標為F(,0),
因此直線AB的方程為y=(x-),
即4x-4y-3=0.
方法一 聯(lián)立拋物線方程化簡得4y2-12y-9=0,
故|yA-yB|==6.
因此S△OAB=OF·|yA-yB|=××6=.
方法二 聯(lián)立方程得x2-x+=0,
故xA+xB=.
根據(jù)拋物線的定義有AB=xA+xB+p=+
=12,
同時原點到直線AB的距離為h==,
因此S△OAB=AB·h=.
5.已知拋物線y2=8x的準線為l,點Q在圓C:x2+y2+2x-8y+13=0上,記拋物線上任意一點P到直線l的距離為d,則d+PQ的最小值為________.
答案 3