8 5拋物線及其標準方程習題五

2022-09-08 23:39:08 字數 2117 閱讀 1565

[例1]指出拋物線的焦點座標、準線方程.

(1)x2=4y (2)x=ay2(a≠0)

分析:(1)先根據拋物線方程確定拋物線是四種中哪一種,求出p,再寫出焦點座標和準線方程.

(2)先把方程化為標準方程形式,再對a進行討論,確定是哪一種後,求p及焦點座標與準線方程.

解:(1)∵p=2

∴焦點座標是(0,1),準線方程是:y=-1

(2)原拋物線方程為:y2=x

∴2p=

①當a>0時, =,拋物線開口向右

∴焦點座標是(,0),準線方程是:x=-.

②當a<0時, =-,拋物線開口向左

∴焦點座標是(,0),準線方程是:x=-.

綜合上述,當a≠0時,拋物線x=ay2的焦點座標為(,0),準線方程為x=-.

[例2]若直線y=kx-2與拋物線y2=8x交於a、b兩點,且ab中點的橫座標為2,求此直線方程.

分析:由直線與拋物線相交利用韋達定理列出k的方程求解.另由於已知與直線斜率及弦中點座標有關,故也可利用「作差法」求k.

解法一:設a(x1,y1)、b(x2,y2),則由

可得:k2x2-(4k+8)x+4=0

∵直線與拋物線相交

∴k≠0且δ>0

則k>-1

∵ab中點橫座標為

∴解得:k=2或k=-1(捨去)

故所求直線方程為:y=2x-2

解法二:設a(x1,y1),b(x2,y2)

則有y12=8x1 y22=8x2

兩式作差解:(y1-y2)(y1+y2)=8(x1-x2)

即∵x1+x2=4

∴y1+y2=kx1-2+kx2-2

=k(x1+x2)-4

=4k-4

∴k=故k=2或k=-1(捨去)

則所求直線方程為:y=2x-2

[例3]求證:以拋物線的焦點弦為直徑的圓心與拋物線的準線相切.

分析:可設拋物線方程為y2=2px(p>0).如圖所示,只須證明=|mm1|,則以ab為直徑的圓,必與拋物線準線相切.

證明:作aa1⊥l於a1,bb1⊥l於為ab中點,作mm1⊥l於m1,則由拋物線的定義可知:|aa1|=|af|,|bb1|=|bf|

在直角梯形bb1a1a中:

|mm1|= (|aa1|+|bb1|)

=(|af|+|bf|)

=|ab|

∴|mm1|=|ab|,故以ab為直徑的圓,必與拋物線的準線相切.

說明:類似有:以橢圓焦點弦為直徑的圓與相對應的準線相離;以雙曲線焦點弦為直徑的圓與相應的準線相交.

[例4](1)設拋物線y2=4x被直線y=2x+k截得的弦長為3,求k值.

(2)以(1)中的弦為底邊,以x軸上的點p為頂點作三角形,當三角形的面積為9時,求p點座標.

分析:(1)題可利用弦長公式求k,(2)題可利用面積求高,再用點到直線距離求p點座標.

解:(1)由得:4x2+(4k-4)x+k2=0

設直線與拋物線交於a(x1,y1)與b(x2,y2)兩點.

則有:x1+x2=1-k,x1·x2=

∴|ab|=

∵|ab|=3

∴=3即k=-4

(2)∵s△=9,底邊長為3

∴三角形高h=

∵點p在x軸上

∴設p點座標是(x0,0)

則點p到直線y=2x-4的距離就等於h,即

∴x0=-1或x0=5

即所求p點座標是(-1,0)或(5,0).

[例5]已知定直線l及定點a(a不在l上),n為過a且垂直於l的直線,設n為l上任一點,an的垂直平分線交n於b,點b關於an的對稱點為p,求證p的軌跡為拋物線.

分析:要證p的軌跡為拋物線,有兩個途徑,一是證明p點的軌跡符合拋物線的定義,二是證明p的軌跡方程為拋物線的方程,可先用第一種方法,由a為定點,l為定直線,為我們提供了利用定義的資訊,若能證明pa=pn且pn⊥l即可.

證明:如圖所示,鏈結pa、pn、nb.

由已知條件可知:pb垂直平分na,且b關於an的對稱點為p.

∴an也垂直平分pb.

則四邊形pabn為菱形.

即有pa=pn.

∵ab⊥l.

∴pn⊥l.

則p點符合拋物線上點的條件:到定點a的距離與到定直線的距離相等,所以p點的軌跡為拋物線.

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