拋物線習題精選精講
(1)拋物線——二次曲線的和諧線
橢圓與雙曲線都有兩種定義方法,可拋物線只有一種:到乙個定點和一條定直線的距離相等的所有點的集合.其離心率e=1,這使它既與橢圓、雙曲線相依相伴,又鼎立在圓錐曲線之中.
由於這個美好的1,既使它享盡和諧之美,又生出多少華麗的篇章.
【例1】p為拋物線上任一點,f為焦點,則以pf為直徑的圓與y軸( )
相交相切相離位置由p確定
【解析】如圖,拋物線的焦點為,準線是
.作ph⊥於h,交y軸於q,那麼,
且.作mn⊥y軸於n則mn是梯形pqof的
中位線,.故以
pf為直徑的圓與y軸相切,選b.
【評注】相似的問題對於橢圓和雙曲線來說,其結論則
分別是相離或相交的.
(2)焦點弦——常考常新的亮點弦
有關拋物線的試題,許多都與它的焦點弦有關.理解並掌握這個焦點弦的性質,對破解這些試題是大有幫助的.
【例2】 過拋物線的焦點f作直線交拋物線於兩點,求證:
(12)
【證明】(1)如圖設拋物線的準線為,作
,.兩式相加即得:
(2)當ab⊥x軸時,有
成立;當ab與x軸不垂直時,設焦點弦ab的方程為:.代入拋物線方程:
.化簡得:
∵方程(1)之二根為x1,x2,∴.
.故不論弦ab與x軸是否垂直,恒有成立.
(3)切線——拋物線與函式有緣
有關拋物線的許多試題,又與它的切線有關.理解並掌握拋物線的切線方程,是解題者不可或缺的基本功.
【例3】證明:過拋物線上一點m(x0,y0)的切線方程是:y0y=p(x+x0)
【證明】對方程兩邊取導數:
.由點斜式方程:
y0y=p(x+x0)
(4)定點與定值——拋物線埋在深處的寶藏
拋物線中存在許多不不易發現,卻容易為人疏忽的定點和定值.掌握它們,在解題中常會有意想不到的收穫.
例如:1.一動圓的圓心在拋物線上,且動圓恆與直線相切,則此動圓必過定點
顯然.本題是例1的翻版,該圓必過拋物線的焦點,選b.
2.拋物線的通徑長為2p;
3.設拋物線過焦點的弦兩端分別為,那麼:
以下再舉一例
【例4】設拋物線的焦點弦ab在其準線上的射影是a1b1,證明:以a1b1為直徑的圓必過一定點
【分析】假定這條焦點弦就是拋物線的通徑,那麼a1b1=ab=2p,而a1b1與ab的距離為p,可知該圓必過拋物線的焦點.由此我們猜想:一切這樣的圓都過拋物線的焦點.
以下我們對ab的一般情形給於證明.
【證明】如圖設焦點兩端分別為,
那麼:設拋物線的準線交x軸於c,那麼
.這就說明:以a1b1為直徑的圓必過該拋物線的焦點.
● 通法特法妙法
(1)解析法——為對稱問題解困排難
解析幾何是用代數的方法去研究幾何,所以它能解決純幾何方法不易解決的幾何問題(如對稱問題等).
【例5】(07.四川文科卷.10題)已知拋物線
y=-x2+3上存在關於直線x+y=0對稱的相異兩點
a、b,則|ab|等於
a.3 b.4 c.3 d.4
【分析】直線ab必與直線x+y=0垂直,且線段
ab的中點必在直線x+y=0上,因得解法如下.
【解析】∵點a、b關於直線x+y=0對稱,∴設直線ab的方程為:. 由
設方程(1)之兩根為x1,x2,則.
設ab的中點為m(x0,y0),則.代入x+y=0:y0=.故有.
從而.直線ab的方程為:.方程(1)成為:.解得:
,從而,故得:a(-2,-1),b(1,2).,選c.
(2)幾何法——為解析法添彩揚威
雖然解析法使幾何學得到長足的發展,但伴之而來的卻是難以避免的繁雜計算,這又使得許多考生對解析幾何習題望而生畏.針對這種現狀,人們研究出多種使計算量大幅度減少的優秀方法,其中最有成效的就是幾何法.
【例6】(07.全國1卷.11題)拋物線的焦點為,準線為,經過且斜率為的直線與拋物線在軸上方的部分相交於點,,垂足為,則的面積( )
abcd.
【解析】如圖直線af的斜率為時∠afx=60°.
△afk為正三角形.設準線交x軸於m,則
且∠kfm=60°,∴.選c.
【評注】(1)平面幾何知識:邊長為a的正三角形的
面積用公式計算.
(2)本題如果用解析法,需先列方程組求點a的座標,,再計算正三角形的邊長和面積.雖不是很難,但決沒有如上的幾何法簡單.
(3)定義法——追本求真的簡單一著
許多解析幾何習題咋看起來很難.但如果返樸歸真,用最原始的定義去做,反而特別簡單.
【例7】(07.湖北卷.7題)雙曲線
的左準線為,左焦點和右焦點分別為和;拋物線的線為,焦點為與的乙個交點為,則等於( )
abcd.
【分析】 這道題如果用解析法去做,計算會特別繁雜,而平面幾何知識又一時用不上,那麼就從最原始的定義方面去尋找出路吧.
如圖,我們先做必要的準備工作:設雙曲線的半
焦距c,離心率為e,作,令
.∵點m在拋物線上,
,這就是說:的實質是離心率e.
其次,與離心率e有什麼關係?注意到:
. 這樣,最後的答案就自然浮出水面了:由於.∴選 a..
(4)三角法——本身也是一種解析
三角學蘊藏著豐富的解題資源.利用三角手段,可以比較容易地將異名異角的三角函式轉化為同名同角的三角函式,然後根據各種三角關係實施「九九歸一」——達到解題目的.
因此,在解析幾何解題中,恰當地引入三角資源,常可以擺脫困境,簡化計算.
【例8】(07.重慶文科.21題)如圖,傾斜角為a的直線經過拋物線的焦點f,且與拋物線交於a、b兩點。
(ⅰ)求拋物線的焦點f的座標及準線l的方程;
(ⅱ)若a為銳角,作線段ab的垂直平分線m交
x軸於點p,證明|fp|-|fp|cos2a為定值,並求此定值。
【解析】(ⅰ)焦點f(2,0),準線.
(ⅱ)直線ab:
代入(1),整理得:
設方程(2)之二根為y1,y2,則.
設ab中點為
ab的垂直平分線方程是:.
令y=0,則
故於是|fp|-|fp|cos2a=,故為定值.
(5)消去法——合理減負的常用方法.
避免解析幾何中的繁雜運算,是革新、創新的永恆課題.其中最值得推薦的優秀方法之一便是設而不求,它類似兵法上所說的「不戰而屈人之兵」.
【例9】 是否存在同時滿足下列兩條件的直線:(1)與拋物線有兩個不同的交點a和b;(2)線段ab被直線:x+5y-5=0垂直平分.若不存在,說明理由,若存在,求出直線的方程.
【解析】假定在拋物線上存在這樣的兩點
∵線段ab被直線:x+5y-5=0垂直平分,且
.設線段ab的中點為.代入x+5y-5=0得x=1.於是:
ab中點為.故存在符合題設條件的直線,其方程為:
(6)探索法——奔向數學方法的高深層次
有一些解析幾何習題,初看起來好似「樹高蔭深,叫樵夫難以下手」.這時就得冷靜分析,探索規律,不斷地猜想——證明——再猜想——再證明.終於發現「無限風光在險峰」.
【例10】(07.安徽卷.14題)如圖,拋物線y=-x2+1與x軸的正半軸交於點a,將線段oa的n等分點從左至右依次記為p1,p2,…,pn-1,過這些分點分別作x軸的垂線,與拋物線的交點依次為q1,q2,…,qn-1,從而得到n-1個直角三角形△q1op1, △q2p1p2,…, △qn-1pn-1pn-1,當n→∞時,這些三角形的面積之和的極限為
【解析】∵
設oa上第k個分點為
第k個三角形的面積為:
.故這些三角形的面積之和的極限
拋物線定義的妙用
對於拋物線有關問題的求解,若能巧妙地應用定義思考,常能化繁為簡,優化解題思路,提高思維能力。現舉例說明如下。
一、求軌跡(或方程)
例1. 已知動點m的座標滿足方程,則動點m的軌跡是( )
a. 橢圓 b. 雙曲線 c. 拋物線 d. 以上都不對
解:由題意得:
即動點到直線的距離等於它到原點(0,0)的距離
由拋物線定義可知:動點m的軌跡是以原點(0,0)為焦點,以直線為準線的拋物線。
故選c。
二、求引數的值
例2. 已知拋物線的頂點在原點,焦點在y軸上,拋物線上一點到焦點距離為5,求m的值。
解:設拋物線方程為,準線方程:
∵點m到焦點距離與到準線距離相等
解得:∴拋物線方程為
把代入得:
三、求角
例3. 過拋物線焦點f的直線與拋物線交於a、b兩點,若a、b在拋物線準線上的射影分別為,則
a. 45° b. 60° c. 90° d. 120°
圖1解:如圖1,由拋物線的定義知:
則由題意知:
即故選c。
四、求三角形面積
例4. 設o為拋物線的頂點,f為拋物線的焦點且pq為過焦點的弦,若,。求△opq的面積。
解析:如圖2,不妨設拋物線方程為,點、點
圖2則由拋物線定義知:
又,則由得:
即又pq為過焦點的弦,所以
則所以,
點評:將焦點弦分成兩段,利用定義將焦點弦長用兩端點橫座標表示,結合拋物線方程,利用韋達定理是常見的基本技能。
五、求最值
例5. 設p是拋物線上的乙個動點。
(1)求點p到點a(-1,1)的距離與點p到直線的距離之和的最小值;
(2)若b(3,2),求的最小值。
解:(1)如圖3,易知拋物線的焦點為f(1,0),準線是
由拋物線的定義知:點p到直線的距離等於點p到焦點f的距離。
於是,問題轉化為:在曲線上求一點p,使點p到點a(-1,1)的距離與點p到f(1,0)的距離之和最小。
顯然,鏈結af交曲線於p點,則所求最小值為,即為。
圖3(2)如圖4,自點b作bq垂直準線於q交拋物線於點,則
,則有即的最小值為4
圖4點評:本題利用拋物線的定義,將拋物線上的點到準線的距離轉化為該點到焦點的距離,從而構造出「兩點間線段距離最短」,使問題獲解。
六、證明
例6. 求證:以拋物線過焦點的弦為直徑的圓,必與此拋物線的準線相切。
證明:如圖5,設拋物線的準線為,過a、b兩點分別作ac、bd垂直於,垂足分別為c、d。取線段ab中點m,作mh垂直於h。
拋物線教案
2.4.1拋物線及其標準方程 一 教材分析 解析幾何是數學乙個重要的分支,它溝通了數學中數與形 代數與幾何等最基本物件之間的聯絡。平面解析幾何問題,就是借助建立適當的座標系,科學合理地把幾何問題代數化,運用代數的方法來研究幾何問題。本節內容是本章所要研究的三種圓錐曲線中最後的一種曲線,在學習橢圓 雙...
高考數學一輪教案 拋物線經典例題
拋物線習題精選精講 1 拋物線 二次曲線的和諧線 橢圓與雙曲線都有兩種定義方法,可拋物線只有一種 到乙個定點和一條定直線的距離相等的所有點的集合.其離心率e 1,這使它既與橢圓 雙曲線相依相伴,又鼎立在圓錐曲線之中.由於這個美好的1,既使它享盡和諧之美,又生出多少華麗的篇章.例1 p為拋物線上任一點...
高中數學拋物線高考經典例題
1拋物線的定義 平面內與乙個定點f和一條定直線l的距離相等的點的軌跡叫做拋物線,定點f叫做拋物線的焦點,定直線l叫做拋物線的準線 2拋物線的圖形和性質 頂點是焦點向準線所作垂線段中點。焦準距 通徑 過焦點垂直於軸的弦長為。頂點平分焦點到準線的垂線段 焦半徑為半徑的圓 以p為圓心 fp為半徑的圓必與準...