2.3.2抛物线的简单几何性质
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2.3.2抛物线的简单几何性质(第一课时)(人教A版普通高中教科书数学选择性必修第一册第三章)一、教学目标1.掌握抛物线的简单几何性质:范围、对称性、顶点、离心率;2.能根据抛物线的几何性质对抛物线方程进行讨论;3.对通径、焦半径公式进行初步探索;4.进一步理解数形结合的思想方法在解析几何中的应用。
二、教学重难点1.教学重点:抛物线的简单几何性质、利用抛物线的几何性质求方程、对通径与焦半径公式的初步探究。
2.教学难点:利用数形结合法对通径、焦半径公式的探究。
三、教学过程1.利用数形结合的思想探究抛物线的简单几何性质1.1 知识回顾,温故知新【学生活动】学生完成学案内容,对抛物线的四种方程、图形、焦点坐标、准线方程进行复习。
【设计意图】之前学过椭圆、双曲线的几何性质,都是通过图形和方程两方面进行研究的,因此引导学生对抛物线的四种方程、图形、焦点坐标、准线方程进行复习,有利于对抛物线性质的进一步探索。
1.2 数形结合,类比探究问题1:类比用标准方程研究椭圆、双曲线几何性质的过程与方法,请思考:我们要研究抛物线的哪些几何性质?如何研究这些性质?【预设答案】前面我们学习了椭圆、双曲线的范围、对称性、顶点、离心率,在双曲线中还学习了渐近线。
我们是通过“数”和“形”两方面对椭圆、双曲线的几何性质进行探究的。
【设计意图】类比椭圆、双曲线几何性质的研究思路,为接下来用数形结合法研究抛物线的几何性质进行铺垫。
问题2:观察图形,你能发现抛物线横、纵坐标的取值范围吗?【预设答案】通过观察图形,学生很容易得到开口向右的抛物线中横、纵坐标的取值范围,即为0,0>≥y x问题3:从数的角度,也就是从抛物线方程的角度,怎样得到抛物线中横纵坐标的取值范围呢?【预设答案】在方程0,22>=p px y 中,y 并无限制,因此R y ∈。
而因为022≥=y px ,且0>p ,所以0≥x 。
【设计意图】让学生从“数”和“形”两个角度探索抛物线的范围。
2.3.2抛物线的简单几何性质1.范围[师]因为p >0,由方程()022>=p px y 可知,这条抛物线上的点M 的坐标(x ,y)满足不等式x ≥0,所以这条抛物线在y 轴的右侧;当x 的值增大时,|y|也增大,这说明抛物线向右上方和右下方无限延伸. 2.对称性[师]以-y 代y ,方程()022>=p px y 不变,所以这条抛物线关于x 轴对称,我们把抛物线的对称轴叫做抛物线的轴. 3.顶点[师]抛物线和它的轴的交点叫做抛物线的顶点.在方程()022>=p px y 中,当y=0时,x=0,因此抛物线()022>=p px y的顶点就是坐标原点.4.离心率[师]抛物线上的点M 与焦点的距离和它到准线的距离的比,叫做抛物线的离心率,用e 表示.由抛物线的定义可知,e=1.练习:1.过抛物线x y 42=的焦点作直线交抛物线于()11,y x A ,()22,y x B 两点,如果621=+x x ,那么||AB =( B )(A )10(B )8(C )6(D )42.已知M 为抛物线x y 42=上一动点,F 为抛物线的焦点,定点()1,3P ,则||||MF MP +的最小值为( B )(A )3(B )4(C )5(D )63.过抛物线()02>=a ax y 的焦点F 作直线交抛物线于P 、Q 两点,若线段PF 、QF 的长分别是p 、q ,则qp 11+=( C )(A )a 2(B )a21(C )a 4(D )a44.动点P 到直线x +4=0的距离比到定点M(2, 0)的距离大2,则点P 的轨迹是 ( ) (A )直线 (B )圆 (C )抛物线 (D )双曲线5.过抛物线y 2=4x 的顶点O 作互相垂直的两弦OM 、ON ,则M 、N 的横坐标x 1与x 2之积为( )(A )4 (B )16 (C )32 (D )646.在抛物线y 2=4x 上有点M,它到直线y =x,如果点M的坐标为(a ,b ), a 、b ∈R +,则ba 的值为( )(A )2(B )21 (C )1 (D )7.平移抛物线y 2=x ,并使顶点在以(-1,0),(0,2)为端点的线段上运动,则抛物线截直线y=x 所得的线段长的最大值是 ( )(A )34 (B )23(C )10 (D )38.抛物线22y px =与直线y =k(x -1)的一个交点A 的坐标是(4,4),点A 到焦点的距离是 ( )(A )4 (B )92(C )5 (D )69.若抛物线y =2x 2上两点A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2)关于直线y =x +m 对称,且x 1x 2=-21,则实数m 的值为 ( )(A )21 (B )32(C )52(D )210.对于抛物线C :24y x =,若点M (x 0,y 0)在抛物线的内部(即2004y x <),则直线l :y 0y =2(x +x 0)与抛物线C ( )(A )恰有一个公共点 (B )恰有两个公共点(C )可能一个也可能两个公共点 (D )没有公共点 7.过抛物线y 2=8x 上一点P(2, -4)与抛物线仅有一个公共点的直线有()A1条B2条 C3条D1条或3条8.直线2-=kx y 与抛物线x y 82=交于A 、B 两点,且AB 中点的横坐标为2,则k 的值为 ( )(A )1-或2(B )1-(C )2(D )31±9.根据下列条件,求抛物线的方程,并画出草图.(1)顶点在原点,对称轴是x 轴,顶点到焦点的距离等于8.y 2=±32x (2)顶点在原点,焦点在y 轴上,且过P (4,2)点.x 2=8y(3)顶点在原点,焦点在y 轴上,其上点P (m ,-3)到焦点距离为5.x 2=-8y10.过抛物线焦点F 的直线与抛物线交于A 、B 两点,若A 、B 在准线上的射影是A 2,B 2,则∠A 2FB 2等于 90°例1 过抛物线px y 22=的焦点F 任作一条直线m ,交这抛物线于A 、B 两点, 求证:以AB 为直径的圆和这抛物线的准线相切. [师]运用抛物线的定义和平面几何知识来证比较简捷.证明:如图.设AB 的中点为E ,过A 、E 、B 分别向准线l 引垂线AD ,EH ,BC ,垂足为D 、H 、C , 则|AF |=|AD |,|BF |=|BC | ∴|AB |=|AF |+|BF |=|AD |+|BC |=2|EH | 所以EH 是以AB 为直径的圆E 的半径,且EH ⊥l ,因而圆E 和准线l 相切.练习1.过抛物线x y 42=焦点F 的直线l 它交于A 、B 两点,则弦AB 的中点的轨迹方程是()122-=x y 2.定长为3的线段AB 的端点A 、B 在抛物线x y =2上移动,求AB 中点M 到y 轴距离的最小值,并求出此时AB 中点M 的坐标(⎪⎪⎭⎫⎝⎛±22,45M , M 到y 轴距离的最小值为45)3抛物线顶点在原点,以坐标轴为对称轴,过焦点且与y 轴垂直的弦长为16,求抛物线方程.x 2=±16 y4.以椭圆1522=+y x的右焦点,F 为焦点,以坐标原点为顶点作抛物线,求抛物线截椭圆在准线所得的弦长.545.顶点在坐标原点,焦点在x 轴上的抛物线被直线12+=x y 截得的弦长为15,求抛物线的方程(答案:x y 122=或x y 42-=)6.有一抛物线型拱桥,当水面距拱顶4米时,水面宽40米,当水面下降1米时,水面宽是多少米?520米(2)通径:过焦点且垂直于对称轴的相交弦直接应用抛物线定义,得到通径:p d 2= (3)常用结论:⎪⎩⎪⎨⎧=-=pxy p x k y 2)2(2222=--⇒py kp y 和4)2(22222=++-p k x p p k x k 221py y -=⇒和21x x =例2正三角形的一个顶点位于坐标原点,另外两个顶点在抛物线)0(22>=p px y 上,求这个正三角形的边长.分析:观察图,正三角形及抛物线都是轴对称图形,如果能证明x 轴是它们公共的对称轴,则容易求出三角形边长.解:如图,设正三角形OAB 的顶点A 、B 在抛物线上,且坐标分别为),(11y x 、),(22y x ,则 1212px y =,2222px y =又|OA|=|OB|,所以 22222121y x y x +=+即22212122px x px x +=+0)(2)(212221=-+-x x p x x 0)](2)[(2121=-++x x p x x∵ 02,0,021>>>p x x ,∴ 21x x =.由此可得||||21y y =,即线段AB 关于x 轴对称. 因为x 轴垂直于AB ,且∠AOx =30°,所以3330tan 011==x y所以py px y 3212111=⋅=,py AB 342||1==练习:1.正三角形的一个顶点位于坐标原点,另外两个顶点在抛物线()022>=p px y 上,求这个正三角(答案:边长为p34)2.已知抛物线()022>=p px y 与直线1+-=x y 相交于A 、B 两点,以弦长AB 为直径的圆恰好过原点,(答案:x y =2)3.已知直线b x y +=与抛物线px y 22=()0>p 相交于A 、B 两点,若OB OA ⊥,(O 为坐标原点)且52=∆AOB S ,求抛物线的方程(答案:x y 22=)如图2-8,抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,AB 是经过抛物线焦点F 的弦,M 是线段AB 的中点,过点A 、B 、M 作抛物线准线l 的垂线AC 、BD 、MN .垂足分别是C 、D 、N .连结AN 、BN .求证:(1)|MN |=12|AB |;(2)FN ⊥AB ;(3)设MN 与抛物线交于Q ,则Q 是MN 的中点; 证明:(1)由抛物线的定义,得|AC |=|AF |,|BD |=|BF |. 图2-8 又|MN |=12(|AC |+|BD |),所以,|MN |=12(|AF |+|BF |)=12|AB |;(2)在Rt △ANC 与Rt △ANF 中,|AN |=|AN |,|AC |=|AF |, 由(1)知,△ANB 是直角三角形,MN 是斜边上得中线, 所以,∠MAN =∠MNA ,而∠MNA =∠CAN ,所以,∠MAN =∠CAN .所以,Rt △ANC ≌△ANF ,∠AFN =∠ACN =90°. 所以,FN ⊥AB .(3)在Rt △MNF 中,由抛物线的定义,得|QN |=|QF |, 所以,∠QNF =∠QFN .于是,∠QFM =∠QMF ,|QF |=|QM |. 所以,|NQ |=|QM |,Q 是MN 的中点.。
2.3.2抛物线的简单几何性质 教学目的:
1.掌握抛物线的范围、对称性、顶点、离心率等几何性质;
2.能根据抛物线的几何性质对抛物线方程进行讨论,在此基础上列表、描点、画抛物线
图形;
3.在对抛物线几何性质的讨论中,注意数与形的结合与转化
教学重点:抛物线的几何性质及其运用
教学难点:抛物线几何性质的运用
授课类型:新授课
教学过程:
一、复习引入:
1.抛物线定义:
2.抛物线的标准方程:
二、讲解新课: 标准方程 图形
顶点 对称轴 焦点 准线
()022>=p px
y x y O F l
()0,0
x 轴 ⎪⎭⎫ ⎝⎛0,2p 2p x -= ()022>-=p px
y x y
O F l
()0,0
x 轴 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-0,2p 2p x = ()022>=p py
x
()0,0 y 轴 ⎪⎭⎫ ⎝⎛2,0p 2
p y -= ()022>-=p py
x
()0,0 y 轴 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-2,0p 2
p y = 注意强调p 的几何意义:是焦点到准线的距离
2、通径:
三、讲解范例:
例1 已知抛物线关于x 轴为对称,它的顶点在坐标原点,并且经过点)22,2(-M ,求它的标准方程,并用描点法画出图形.
例2 汽车前灯的反光曲面与轴截面的交线是抛物线,灯口直径197mm ,反光曲面的顶点到灯口的距离为69mm ,由抛物线的性质可知,当灯泡按装载抛物线的焦点处,经反光曲面反射后的光线是平行光线,为了获得平行光线,应怎样安装灯泡(精确到1 mm )
例3 过抛物线px y 22=的焦点F 任作一条直线m ,交这抛物线于A 、B 两点,
求证:以AB 为直径的圆和这抛物线的准线相切.
四、课堂练习:课本练习
五、小结 :抛物线、焦点、顶点、对称轴、准线、中心等。