題型一、拋物線的定義及其應(yīng)用
例1:設(shè)P是拋物線y2=4x上的一動(dòng)點(diǎn),
(1)求點(diǎn)P到A(-1,1)的距離與點(diǎn)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(diǎn)為F,求PB+PF的最小值。
破題切入點(diǎn):畫出圖形,結(jié)合拋物線的定義,轉(zhuǎn)化為共線問(wèn)題。
解:(1)由于A(-1,1),F(xiàn)(1,0),P是拋物線上的任意一點(diǎn),則AP+PF≥AF==,從而知點(diǎn)P到A(-1,1)的距離與點(diǎn)P到F(1,0)的距離之和的最小值為,所以點(diǎn)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(diǎn)B作BQ垂直于拋物線的準(zhǔn)線于點(diǎn)Q,交拋物線于點(diǎn)P1,此時(shí)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(biāo)準(zhǔn)方程及性質(zhì)
例2:(1)設(shè)M(x0,y0)為拋物線C:x2=8y上一點(diǎn),F(xiàn)為拋物線C的焦點(diǎn),以F為圓心、FM為半徑的圓和拋物線C的準(zhǔn)線相交,則y0的取值范圍是________。
(2)如圖所示是拋物線形拱橋,當(dāng)水面在l時(shí),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(diǎn):準(zhǔn)確求出拋物線方程并結(jié)合其簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)作答。
答案:(1)(2,+∞)。(2)2
解析:(1)∵x2=8y,∴焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為(0,2),準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)線相交,
又圓心F到準(zhǔn)線的距離為4,故42。
(2)建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,設(shè)拋物線方程為x2=-2py(p>0),
則A(2,-2),將其坐標(biāo)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(biāo)代入x2=-2y,得x=6,
∴x0=!嗨鎸扖D=2 m。
題型三、直線和拋物線的位置關(guān)系
例3:已知拋物線C:y2=2px(p>0)過(guò)點(diǎn)A(1,-2)。
(1)求拋物線C的方程,并求其準(zhǔn)線方程;
(2)是否存在平行于OA(O為坐標(biāo)原點(diǎn))的直線l,使得直線l與拋物線C有公共點(diǎn),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(qǐng)說(shuō)明理由。
破題切入點(diǎn):
(1)將點(diǎn)代入易求方程。
(2)假設(shè)存在,根據(jù)條件求出,注意驗(yàn)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(zhǔn)線方程為x=-1。
(2)假設(shè)存在符合題意的直線l,其方程為y=-2x+t。
由得y2+2y-2t=0。
因?yàn)橹本l與拋物線C有公共點(diǎn),
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?yàn)?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(méi)有中心,只有一個(gè)頂點(diǎn),一個(gè)焦點(diǎn),一條準(zhǔn)線,一條對(duì)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(shí)來(lái)解決。
(2)拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程有四種形式,要掌握拋物線的方程與圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)系,將拋物線y2=2px關(guān)于y軸、直線x+y=0與x-y=0對(duì)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(diǎn)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(diǎn)弦:設(shè)過(guò)拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)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=;
、廴鬎為拋物線焦點(diǎn),則有+=。
1.已知拋物線的頂點(diǎn)在原點(diǎn),焦點(diǎn)在y軸上,拋物線上的點(diǎn)P(m,-2)到焦點(diǎn)的距離為4,則m的值為________。
答案:4或-4
解析:設(shè)標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=-2py(p>0),
由定義知P到準(zhǔn)線的距離為4,故+2=4,所以p=4,
則方程為x2=-8y,代入P點(diǎn)坐標(biāo)得m=±4。
2.若拋物線y2=8x的焦點(diǎn)是F,準(zhǔn)線是l,則經(jīng)過(guò)點(diǎn)F,M(3,3)且與l相切的圓共有________個(gè)。
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(shè)圓的圓心坐標(biāo)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(gè)根,于是滿足題意的圓只有一個(gè)。
3.已知拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為F,P、Q是拋物線上的兩個(gè)點(diǎn),若△PQF是邊長(zhǎng)為2的正三角形,則p的值是________。
答案:2±
解析:依題意得F(,0),設(shè)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(diǎn)P(,y1)。又點(diǎn)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(biāo)全國(guó)Ⅱ改編)設(shè)F為拋物線C:y2=3x的焦點(diǎn),過(guò)F且傾斜角為30°的直線交C于A,B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),則△OAB的面積為________。
答案解析:由已知得焦點(diǎn)坐標(biāo)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(jiǎn)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(shí)原點(diǎn)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(zhǔn)線為l,點(diǎn)Q在圓C:x2+y2+2x-8y+13=0上,記拋物線上任意一點(diǎn)P到直線l的距離為d,則d+PQ的最小值為________。