题型一、抛物线的定义及其应用
例1:设P是抛物线y2=4x上的一动点,
(1)求点P到A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值;
(2)若B(3,2),抛物线的焦点为F,求PB+PF的最小值。
破题切入点:画出图形,结合抛物线的定义,转化为共线问题。
解:(1)由于A(-1,1),F(1,0),P是抛物线上的任意一点,则AP+PF≥AF==,从而知点P到A(-1,1)的距离与点P到F(1,0)的距离之和的最小值为,所以点P到A(-1,1)的距离与P到直线x=-1的距离之和的最小值也为。
(2)如图所示,自点B作BQ垂直于抛物线的准线于点Q,交抛物线于点P1,此时P1Q=P1F,那么PB+PF≥P1B+P1Q=BQ=4,即PB+PF的最小值为4。
题型二、抛物线的标准方程及性质
例2:(1)设M(x0,y0)为抛物线C:x2=8y上一点,F为抛物线C的焦点,以F为圆心、FM为半径的圆和抛物线C的准线相交,则y0的取值范围是________。
(2)如图所示是抛物线形拱桥,当水面在l时,拱顶离水面2 m,水面宽4 m。水位下降1 m后,水面宽________ m。
破题切入点:准确求出抛物线方程并结合其简单几何性质作答。
答案:(1)(2,+∞)。(2)2
解析:(1)∵x2=8y,∴焦点F的坐标为(0,2),准线方程为y=-2。由抛物线的定义知FM=y0+2。
以F为圆心、FM为半径的圆的标准方程为x2+(y-2)2=(y0+2)2。
由于以F为圆心、FM为半径的圆与准线相交,
又圆心F到准线的距离为4,故42。
(2)建立如图所示的平面直角坐标系,设抛物线方程为x2=-2py(p>0),
则A(2,-2),将其坐标代入x2=-2py得p=1。
∴x2=-2y。
水位下降1 m,得D(x0,-3)(x0>0),
将其坐标代入x2=-2y,得x=6,
∴x0=。∴水面宽CD=2 m。
题型三、直线和抛物线的位置关系
例3:已知抛物线C:y2=2px(p>0)过点A(1,-2)。
(1)求抛物线C的方程,并求其准线方程;
(2)是否存在平行于OA(O为坐标原点)的直线l,使得直线l与抛物线C有公共点,且直线OA与l的距离等于?若存在,求直线l的方程;若不存在,请说明理由。
破题切入点:
(1)将点代入易求方程。
(2)假设存在,根据条件求出,注意验证。
解:(1)将(1,-2)代入y2=2px,得(-2)2=2p·1,
所以p=2。
故所求的抛物线C的方程为y2=4x,
其准线方程为x=-1。
(2)假设存在符合题意的直线l,其方程为y=-2x+t。
由得y2+2y-2t=0。
因为直线l与抛物线C有公共点,
所以Δ=4+8t≥0,解得t≥-。
由直线OA到l的距离d=,
可得=,
解得t=±1。
又因为-1[-,+∞),1∈[-,+∞),
所以符合题意的直线l存在,其方程为2x+y-1=0。
总结提高:
(1)抛物线没有中心,只有一个顶点,一个焦点,一条准线,一条对称轴且离心率为e=1,所以与椭圆、双曲线相比,它有许多特殊性质,可以借助几何知识来解决。
(2)抛物线的标准方程有四种形式,要掌握抛物线的方程与图形的对应关系,将抛物线y2=2px关于y轴、直线x+y=0与x-y=0对称变换可以得到抛物线的其他三种形式;或者将抛物线y2=2px绕原点旋转±90°或180°也可以得到抛物线的其他三种形式,这是它们的内在联系。
(3)抛物线的焦点弦:设过抛物线y2=2px(p>0)的焦点的直线与抛物线交于A(x1,y1),B(x2,y2),则
①y1y2=-p2,x1x2=;
②若直线AB的倾斜角为θ,则AB=;
③若F为抛物线焦点,则有+=。
1.已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上的点P(m,-2)到焦点的距离为4,则m的值为________。
答案:4或-4
解析:设标准方程为x2=-2py(p>0),
由定义知P到准线的距离为4,故+2=4,所以p=4,
则方程为x2=-8y,代入P点坐标得m=±4。
2.若抛物线y2=8x的焦点是F,准线是l,则经过点F,M(3,3)且与l相切的圆共有________个。
答案:1
解析:由题意得F(2,0),l:x=-2,
线段MF的垂直平分线方程为y-=-(x-),
即x+3y-7=0,设圆的圆心坐标为(a,b),
则圆心在x+3y-7=0上,故a+3b-7=0,a=7-3b,
由题意得|a-(-2)|=,
即b2=8a=8(7-3b),即b2+24b-56=0。
又b>0,故此方程只有一个根,于是满足题意的圆只有一个。
3.已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,P、Q是抛物线上的两个点,若△PQF是边长为2的正三角形,则p的值是________。
答案:2±
解析:依题意得F(,0),设P(,y1),Q(,y2)(y1≠y2)。由抛物线定义及PF=QF,得+=+,∴y=y,∴y1=-y2。又PQ=2,因此|y1|=|y2|=1,点P(,y1)。又点P位于该抛物线上,于是由抛物线的定义得PF=+=2,由此解得p=2±。
4.(2014·课标全国Ⅱ改编)设F为抛物线C:y2=3x的焦点,过F且倾斜角为30°的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△OAB的面积为________。
答案解析:由已知得焦点坐标为F(,0),
因此直线AB的方程为y=(x-),
即4x-4y-3=0。
方法一:联立抛物线方程化简得4y2-12y-9=0,
故|yA-yB|==6。
因此S△OAB=OF·|yA-yB|=××6=。
方法二:联立方程得x2-x+=0,
故xA+xB=。
根据抛物线的定义有AB=xA+xB+p=12,
同时原点到直线AB的距离为h=,
因此S△OAB=AB·h=。
5.已知抛物线y2=8x的准线为l,点Q在圆C:x2+y2+2x-8y+13=0上,记抛物线上任意一点P到直线l的距离为d,则d+PQ的最小值为________。