【小编寄语】www.manfen6.com数学网小编给大家整理了高三数学《抛物线》教案 ,希望能给大家带来帮助!
1 抛物线的定义:平面内与一个定点F和一条定直线l的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点F叫做抛物线的焦点,定直线l叫做抛物线的准线.
2 抛物线的图形和性质:
①顶点是焦点向准线所作垂线段中点。
②焦准距:
③通径:过焦点垂直于轴的弦长为 。
④顶点平分焦点到准线的垂线段: 。
⑤焦半径为半径的圆:以P为圆心、FP为半径的圆必与准线相切。所有这样的圆过定点F、准线是公切线。
⑥焦半径为直径的圆:以焦半径 FP为直径的圆必与过顶点垂直于轴的直线相切。所有这样的圆过定点F、过顶点垂直于轴的直线是公切线。
⑦焦点弦为直径的圆:以焦点弦PQ为直径的圆必与准线相切。所有这样的圆的公切线是准线。
3 抛物线标准方程的四种形式:
4 抛物线 的图像和性质:
①焦点坐标是: ,
②准线方程是: 。
③焦半径公式:若点 是抛物线 上一点,则该点到抛物线的焦点的距离(称为焦半径)是: ,
④焦点弦长公式:过焦点弦长
⑤抛物线 上的动点可设为P 或 或P
5 一般情况归纳:
方程 图象 焦点 准线 定义特征
y2=kx k>0时开口向右 (k/4,0) x= ─k/4 到焦点(k/4,0)的距离等于到准线x= ─k/4的距离
k<0时开口向左
x2=ky k>0时开口向上 (0,k/4) y= ─k/4 到焦点(0,k/4)的距离等于到准线y= ─k/4的距离
k<0时开口向下
抛物线的定义:
例1:点M与点F (-4,0)的距离比它到直线l:x-6=0的距离4.2,求点M的轨迹方程.
分析:点M到点F的距离与到直线x=4的距离恰好相等,符合抛物线定义.
答案:y2=-16x
例2:斜率为1的直线l经过抛物线y2=4x的焦点,与抛物线相交于点A、B,求线段A、B的长.
分析:这是灵活运用抛物线定义的题目.基本思路是:把求弦长AB转化为求A、B两点到准线距离的和.
解:如图8-3-1,y2=4x的焦点为F (1,0),则l的方程为y=x-1.
由 消去y得x2-6x+1=0.
设A (x1,y1),B (x2,y2) 则x1+x2=6.
又A、B两点到准线的距离为 , ,则
点评:抛物线的定义本身也是抛物线最本质的性质,在解题中起到至关重要的作用。
例3:(1) 已知抛物线的标准方程是y2=10x,求它的焦点坐标和准线方程;
(2) 已知抛物线的焦点是F (0,3)求它的标准方程;
(3) 已知抛物线方程为y=-mx2 (m>0)求它的焦点坐标和准线方程;
(4) 求经过P (-4,-2)点的抛物线的标准方程;
分析:这是为掌握抛物线四类标准方程而设计的基础题,解题时首先分清属哪类标准型,再录求P值(注意p>0).特别是(3)题,要先化为标准形式: ,则 .(4)题满足条件的抛物线有向左和向下开口的两条,因此有两解.
答案:(1) , .(2) x2=12y (3) , ;(4) y2=-x或x2=-8y.
例4 求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:
(1)过点(-3,2);
(2)焦点在直线x-2y-4=0上
分析:从方程形式看,求抛物线的标准方程仅需确定一个待定系数p;从实际分析,一般需确定p和确定开口方向两个条件,否则,应展开相应的讨论
解:(1)设所求的抛物线方程为y2=-2px或x2=2py(p>0),
∵过点(-3,2),
∴4=-2p(-3)或9=2p•2
∴p= 或p=
∴所求的抛物线方程为y2=- x或x2= y,前者的准线方程是x= ,后者的准线方程是y=-
(2)令x=0得y=-2,令y=0得x=4,
∴抛物线的焦点为(4,0)或(0,-2)
当焦点为(4,0)时, =4,
∴p=8,此时抛物线方程y2=16x;
焦点为(0,-2)时, =2,
∴p=4,此时抛物线方程为x2=-8y
∴所求的抛物线的方程为y2=16x或x2=-8y,
对应的准线方程分别是x=-4,y=2
常用结论
① 过抛物线y2=2px的焦点F的弦AB长的最小值为2p
② 设A(x1,y), 1B(x2,y2)是抛物线y2=2px上的两点, 则AB过F的充要条件是y1y2=-p2
③ 设A, B是抛物线y2=2px上的两点,O为原点, 则OA⊥OB的充要条件是直线AB恒过定点(2p,0)
例5:过抛物线y2=2px (p>0)的顶点O作弦OA⊥OB,与抛物线分别交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,求证:y1y2=-4p2.
分析:由OA⊥OB,得到OA、OB斜率之积等于-1,从而得到x1、x2,y1、y2之间的关系.又A、B是抛物线上的点,故(x1,y1)、(x2,y2)满足抛物线方程.从这几个关系式可以得到y1、y2的值.
证:由OA⊥OB,得 ,即y1y2=-x1x2,又 , ,所以: ,即 . 而y1y2≠0.所以y1y2=-4p2.
弦的问题
例1 A,B是抛物线y2=2px(p>0)上的两点,满足OA?OB(O为坐标原点) 求证:(1)A,B两点的横坐标之积,纵坐标之积为定值;
(2)直线AB经过一个定点
(3)作OM?AB于M,求点M的轨迹方程
解:(1)设A(x1,y1), B(x2,y2), 则y12=2px1, y22=2px2,
∴y12y22=4p2x1x2,
∵OA?OB, ∴x1x2+y1y2=0,
由此即可解得:x1x2=4p2, y1y2=─4p2 (定值)
(2)直线AB的斜率k= = = ,
∴直线AB的方程为y─y1= (x─ ),
即y(y1+y2)─y1y2=2px, 由(1)可得 y= (x─2p),
直线AB过定点C(2p,0)
(3)解法1:设M(x,y), 由(2)知y= (x─2p) (i),
又AB?OM, 故两直线的斜率之积为─1, 即 • = ─1 (ii)
由(i),(ii)得x2─2px+y2=0 (x?0)
解法2: 由OM?AB知点M的轨迹是以原点和点(2p,0)为直径的圆(除去原点) 立即可求出
例2 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求此时点M的坐标
解:如图,设A(x1,y1), B(x2,y2),M(x,y), 则x= , y= ,
又设点A,B,M在准线 :x=─1/4上的射影分别为A/,B/,M/, MM/与y轴的交点为N,
则|AF|=|AA/|=x1+ ,|BF|=|BB/|=x2+ ,
∴x= (x1+x2)= (|AF|+|BF|─ )? (|AB|─ )=
等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─ )
由 得16k2x2─8(k2+2)x+k2=0
依题意|AB|= |x1─x2|= × = =3,
∴k2=1/2, 此时x= (x1+x2)= =
∴y= ± 即M( , ), N( ,─ )
例3 设一动直线过定点A(2, 0)且与抛物线 相交于B、C两点,点B、C在 轴上的射影分别为 , P是线段BC上的点,且适合 ,求 的重心Q的轨迹方程,并说明该轨迹是什么图形
解析: 设 ,
,
由 得
①
又 代入①式得 ②
由 得 代入②式得:
由 得 或 , 又由①式知 关于 是减函数且
, 且
所以Q点轨迹为一线段(抠去一点):
( 且 )
例4 已知抛物线 ,焦点为F,一直线 与抛物线交于A、B两点,且 ,且AB的垂直平分线恒过定点S(6, 0)
①求抛物线方程; ②求 面积的最大值
解: ①设 , AB中点
由 得
又 得
所以 依题意 ,
抛物线方程为
②由 及 ,
令 得
又由 和 得:
例5 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求此时点M的坐标
解:如图,设A(x1,y1), B(x2,y2),M(x,y), 则x= , y= ,
又设点A,B,M在准线 :x=─1/4上的射影分别为A/,B/,M/, MM/与y轴的交点为N,
则|AF|=|AA/|=x1+ ,|BF|=|BB/|=x2+ ,
∴x= (x1+x2)= (|AF|+|BF|─ )? (|AB|─ )=
等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─ )
由 得16k2x2─8(k2+2)x+k2=0
依题意|AB|= |x1─x2|= × = =3,
∴k2=1/2, 此时x= (x1+x2)= =
∴y= ± 即M( , ), N( ,─ )
综合类(几何)
例1 过抛物线焦点的一条直线与它交于两点P、Q,通过点P和抛物线顶点的直线交准线于点M,如何证明直线MQ平行于抛物线的对称轴?
解:思路一:求出M、Q的纵坐标并进行比较,如果相等,则MQ//x轴,为此,将方程 联立,解出
直线OP的方程为 即
令 ,得M点纵坐标 得证.
由此可见,按这一思路去证,运算较为繁琐.
思路二:利用命题“如果过抛物线 的焦点的一条直线和这条抛物线相交,两上交点的纵坐标为 、 ,那么 ”来证.
设 、 、 ,并从 及 中消去x,得到 ,则有结论 ,即 .
又直线OP的方程为 , ,得 .
因为 在抛物线上,所以 .