3.3.1 抛物线的标准方程(五大题型)(解析版).docx
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- 3.3.1 抛物线的标准方程五大题型解析版 3.3 抛物线 标准 方程 题型 解析
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1、331 抛物线的标准方程 课程标准学习目标(1)能从几何情境中认识抛物线的几何特征,给出抛物线的定义(2)能类比椭圆、双曲线的标准方程的建立过程,运用坐标法推导出抛物线的标准方程,并能用它解决简单的问题,进步体会曲线方程的建立方法(1)理解抛物线的定义、标准方程及其推导过程.(2)掌握抛物线的定义及其标准方程的应用.(3)了解抛物线定义的实际应用知识点01 抛物线的定义定义:平面内与一个定点和一条定直线(不经过点)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点叫做抛物线的焦点,定直线叫做抛物线的准线知识点诠释:(1)上述定义可归纳为“一动三定”,一个动点,一定直线;一个定值(2)定义中的隐含条件:焦点不
2、在准线上,若在上,抛物线变为过且垂直与的一条直线(3)抛物线定义建立了抛物线上的点、焦点、准线三者之间的距离关系,在解题时常与抛物线的定义联系起来,将抛物线上的动点到焦点的距离与动点到准线的距离互化,通过这种转化使问题简单化【即学即练1】(2023高二课时练习)若动点到点的距离和它到直线的距离相等,则动点的轨迹是()A椭圆B抛物线C直线D双曲线【答案】B【解析】动点到点的距离和它到直线的距离相等,而点不在直线,所以动点的轨迹是以点到直线的垂线段中点为顶点,开口向右的抛物线.故选:B知识点02 抛物线的标准方程标准方程的推导如图,以过F且垂直于的直线为x轴,垂足为K以F,K的中点O为坐标原点建立
3、直角坐标系设(),那么焦点F的坐标为,准线l的方程为设点是抛物线上任意一点,点M到l的距离为d由抛物线的定义,抛物线就是集合,将上式两边平方并化简,得方程叫抛物线的标准方程,它表示的抛物线的焦点在x轴的正半轴上,坐标是它的准线方程是抛物线标准方程的四种形式:根据抛物线焦点所在半轴的不同可得抛物线方程的的四种形式,知识点诠释:只有当抛物线的顶点是原点,对称轴是坐标轴时,才能得到抛物线的标准方程;抛物线的焦点在标准方程中一次项对应的坐标轴上,且开口方向与一次项的系数的正负一致,比如抛物线的一次项为,故其焦点在轴上,且开口向负方向(向下)抛物线标准方程中一次项的系数是焦点的对应坐标的4倍,比如抛物线
4、的一次项的系数为,故其焦点坐标是一般情况归纳:方程图象的开口方向焦点准线时开口向右时开口向左时开口向上时开口向下从方程形式看,求抛物线的标准方程仅需确定一次项系数用待定系数法求抛物线的标准方程时,首先根据已知条件确定抛物线的标准方程的类型(一般需结合图形依据焦点的位置或开口方向定型),然后求一次项的系数,否则,应展开相应的讨论在求抛物线方程时,由于标准方程有四种形式,易混淆,可先根据题目的条件作出草图,确定方程的形式,再求参数,若不能确定是哪一种形式的标准方程,应写出四种形式的标准方程来,不要遗漏某一种情况【即学即练2】(2023全国高二随堂练习)求适合下列条件的抛物线的标准方程:(1)焦点为
5、;(2)准线方程为:;(3)焦点到准线的距离为6.【解析】(1)因为焦点为,故抛物线焦准距为,则抛物线标准方程为;(2)抛物线准线方程为:,则,焦点在y轴正半轴上,则抛物线标准方程为;(3)焦点到准线的距离为6,即,焦点位置不确定,故抛物线标准方程为或或或.题型一:抛物线的定义例1(2023江苏盐城高二校联考阶段练习)抛物线的焦点到准线的距离是().ABC2D4【答案】B【解析】由抛物线方程知:,即,根据抛物线定义知:焦点到准线的距离是.故选:B例2(2023江苏高二假期作业)若点到直线的距离比它到点的距离小1,则点的轨迹为( )A圆B椭圆C双曲线D抛物线【答案】D【解析】依题意,点P到直线x
6、2的距离等于它到点(2,0)的距离,故点P的轨迹是抛物线例3(2023全国高二专题练习)已知抛物线上一点P到y轴的距离为2,焦点为F,则()A2B3CD【答案】B【解析】由题得抛物线的准线方程为,所以点P到准线的距离为,由抛物线的定义得3.故选:B变式1(2023上海闵行高二上海市七宝中学校考开学考试)若动点满足,则点M的轨迹是()A圆B椭圆C双曲线D抛物线【答案】D【解析】由题意,动点满足,即,即动点到定点的距离等于动点到定直线的距离,又由点不在直线上,根据抛物线的定义,可得动点的轨迹为以为焦点,以为准线的抛物线.故选:D.题型二:抛物线的标准方程例4(2023全国高二期中)求适合下列条件的
7、抛物线的标准方程:(1)顶点在原点,准线方程为;(2)顶点在原点,且过点;(3)顶点在原点,对称轴为x轴,焦点在直线上;(4)焦点在x轴上,且抛物线上一点到焦点的距离为5.【解析】(1)由题意顶点在原点,准线方程为,可知抛物线焦点在y轴负半轴上,且,故抛物线标准方程为;(2)由题意顶点在原点,且过点,则抛物线焦点可能在y轴正半轴或x轴负半轴上,则设抛物线标准方程为或,分别将代入,求得,故抛物线标准方程为或;(3)由于直线与x轴的交点为,由题意可知抛物线焦点为,则,故抛物线标准方程为;(4)由题意抛物线焦点在x轴上,且抛物线上一点到焦点的距离为5,则设抛物线方程为,焦点为,准线为,故,故抛物线标
8、准方程为.例5(2023全国高二课堂例题)已知抛物线关于x轴对称,它的顶点在原点,并且经过点.求该抛物线的标准方程.【解析】由于抛物线关于x轴对称,顶点在原点,并且经过点,因此抛物线焦点在x轴正半轴上,可设它的标准方程为,将点的坐标代入方程,得,即.因此,所求抛物线的标准方程为.例6(2023全国高二课堂例题)求适合下列条件的抛物线的标准方程:(1)焦点为;(2)准线方程为.【解析】(1)因为抛物线焦点为在y轴的负半轴上,设焦准距为p,则,即.因此,所求抛物线的标准方程为.(2)由抛物线准线方程为知,焦点在x轴的负半轴上,并且,即,因此,所求抛物线的标准方程为.变式2(2023高二课前预习)已
9、知抛物线对称轴为坐标轴,它的顶点在坐标原点,并且经过点,求抛物线的标准方程.【解析】根据题意,当抛物线焦点在轴上时,经过点,设抛物线方程为,解得,所以抛物线的标准方程为.当抛物线焦点在轴上时,经过点,设抛物线方程为,解得,所以抛物线的标准方程为.综上,抛物线的标准方程为或.变式3(2023高二课前预习)一种卫星接收天线如图所示,其曲面与轴截面的交线为抛物线.在轴截面内的卫星波束呈近似平行状态射入形为抛物线的接收天线,经反射聚集到焦点处,如图,已知接收天线的口径(直径)为4.8m,深度为1m.试建立适当的坐标系,求抛物线的标准方程和焦点坐标.【解析】如图,在接收天线的轴截面所在平面内建立直角坐标
10、系,使接收天线的顶点(即抛物线的顶点)与原点重合,焦点在x轴上.设抛物线的标准方程是.由已知条件得,点A的坐标是,代入方程,得,即.所以,所求抛物线的标准方程是,焦点坐标是.题型三:轨迹方程抛物线例7(2023全国高二专题练习)设圆与y轴交于A,B两点(A在B的上方),过B作圆O的切线l,若动点P到A的距离等于P到l的距离,则动点P的轨迹方程为()ABCD【答案】A【解析】因为圆与轴交于,两点(在的上方),所以,又因为过作圆的切线,所以切线的方程为,因为动点到的距离等于到的距离,所以动点的轨迹为抛物线,且其焦点为,准线为,所以的轨迹方程为故选:A.例8(2023全国高二专题练习)在平面直角坐标
11、系xOy中,动点到直线的距离比它到定点的距离小1,则P的轨迹方程为()ABCD【答案】D【解析】由题意知动点到直线的距离与定点的距离相等,由抛物线的定义知,P的轨迹是以为焦点,为准线的抛物线,所以,轨迹方程为,故选:D例9(2023高二课时练习)已知在平面直角坐标系中有一定点,动点到y轴的距离为d,且,则动点P的轨迹方程为()ABCD【答案】B【解析】动点到y轴的距离为d,且,动点到定点的距离与到直线的距离相等,根据抛物线的定义可知:动点的轨迹是抛物线,并且其焦点为:,准线为:,所以其抛物线的方程为.故选:B.变式4(2023江苏高二专题练习)与圆:外切,又与轴相切的圆的圆心的轨迹方程是()A
12、B()和()C()D()和()【答案】D【解析】将化为,则圆心的坐标为,半径为2设动圆的圆心为,半径为,则根据题意,且,即当时,得,即,当时,得,即故选:D.变式5(2023全国高二专题练习)若点P到点的距离比它到直线的距离大1,则点P的轨迹方程为()ABCD【答案】D【解析】点到点的距离比它到直线的距离大1,点到点的距离等于它到直线的距离,点的轨迹是以为焦点,为准线的抛物线,则点的轨迹方程是.故选:D.变式6(2023福建宁德高二统考期末)已知动圆M经过点A(3,0),且与直线l:x3相切,则动圆圆心M的轨迹方程为()Ay212xBy212xCx212yDx212y【答案】A【解析】设动点M
13、(x,y),圆M与直线l:x3的切点为N,则|MA|MN|,即动点M到定点A和定直线l:x3的距离相等.点M的轨迹是抛物线,且以A(3,0)为焦点,以直线l:x3为准线,故动圆圆心M的轨迹方程是y212x.故选:A.变式7(2023江苏高二专题练习)已知圆C与过点且垂直于x轴的直线仅有1个公共点,且与圆外切,则点C的轨迹方程为()ABCD【答案】A【解析】由题意得,直线,且圆,设点到直线的距离为,则点到与点到的距离相等,都是,故点的轨迹是以为焦点,以为准线的抛物线,故方程为.故选:A.变式8(2023高二课时练习)已知动圆过点,且与直线相切,则动圆圆心的轨迹方程为()ABCD【答案】C【解析】
14、方法一:设动圆圆心坐标为,由题可知,圆心到的距离和到直线的距离相等,都等于动圆的半径,即,整理得:故选:C方法二:由题可知动圆圆心到定点的距离和到定直线的距离相等,根据抛物线的定义可知动圆圆心的轨迹是以为焦点,为准线的抛物线,故其轨迹方程为.故选:C.题型四:抛物线距离和与差的最值问题例10(2023高二课时练习)已知点分别是抛物线和圆上的动点,点到直线的距离为,则的最小值为 【答案】【解析】如图所示:由圆的标准方程为可知圆心,半径为,抛物线的焦点为,准线方程为,由抛物线定义可知,圆外一点到圆上点的距离满足,即;所以,当且仅当三点共线时,等号成立;即的最小值为故答案为:例11(2023陕西延安
15、高二校考期末)已知点为抛物线上任意一点,点为圆上任意一点,点,则的最小值为 .【答案】/2.5【解析】抛物线,即,其焦点为,抛物线的准线为,圆变形为,则圆心为抛物线的焦点,半径为.点为抛物线上任意一点,当三点共线,取最小值时,最小值为.如图,过点作于点,由抛物线定义可知,所以取最小值时,即取最小值,当三点共线,当时,等号成立.则的最小值为.故答案为:.例12(2023全国高二专题练习)已知点,点在抛物线上运动,点在圆上运动,则的最小值 .【答案】4【解析】设圆心为,则为抛物线的焦点设,则,要使最小,则需最大,且,当且仅当,即时取等号,的最小值是4故答案为:4变式9(2023全国高二专题练习)已
16、知是抛物线上的动点,点在轴上的射影是点,点的坐标是,则的最小值为 【答案】【解析】抛物线的焦点为,准线方程为,延长交准线于点,如图所示根据抛物线的定义知,所以,当且仅当点为线段与抛物线的交点时,等号成立故答案为:.变式10(2023全国高二假期作业)已知为抛物线上的动点,为抛物线的焦点,点,则周长的最小值为 .【答案】7【解析】当时,所以点在抛物线内,由,得焦点为,准线为,过作于,过作于,则,所以的周长为,由图可知当三点共线时,取得最小值,此时的最小值为,因为,所以的最小值为7,即的周长的最小值为7,故答案为:7变式11(2023西藏日喀则高二统考期末)若点的坐标为,F为抛物线的焦点,点在抛物
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