第二章 2.2 第2课时抛物线简单性质的应用
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高二数学选修1-1 第二章 第2节 抛物线北师大版(文)【本讲教育信息】一、教学内容选修1—1 抛物线的标准方程及其几何性质二、教学目标1、掌握抛物线定义、抛物线的标准方程四种形式及其几何性质并能熟练地应用定义、几何性质解决抛物线问题。
2、方程的数学思想、函数的数学思想、等价转化的数学思想、数与形结合的思想及待定系数法、定义法等数学思想方法的应用。
三、知识要点分析1、抛物线定义:平面内与一个定点F 和一条定直线L (L 不过F 点)的距离相等的点的集合叫抛物线。
定点F 叫做抛物线的焦点,定直线L 叫做抛物线的准线。
2、抛物线的标准方程形式:px y 22=(p>0)px y 22-=,(p>0)py x 22=,(p>0)py x 22-=(p>0)P :称为焦准距(焦点到准线的距离)3、抛物线的几何性质:对称性,X 围,顶点,离心率,(以px y 22=为例) 4、抛物线的通径:过抛物线焦点F 且垂直于对称轴的直线,与抛物线相交于P 1、P 2两点,则两交点)P P (21之间的距离就是抛物线的通径,长度是2p 。
5、有关的重要结论:设过抛物线px y 22=的焦点的直线的倾斜角是θ,与抛物线交于A (),(),,2211y x B y x 。
则有下列结论(1)|AB|=p x x ++21,|AB|=θ2sin p2,(显然当︒=θ90时,|AB|最小。
最小值是2p ,此时|AB|是抛物线的通径。
)(2)=21x x 2212,4p y y p-=(3)θsin 22p S AOB =∆(4)pBF AF 2||1||1=+(定值) (5)以|AB|为直径的圆与准线相切。
【典型例题】考点一:考查求抛物线的标准方程例1:求以原点为顶点,坐标轴为对称轴,并且经过P (-2,-4)的抛物线的标准方程及其对应的准线、焦点坐标。
【思路分析】因顶点在原点,对称轴是坐标轴,且过点P (-2,-4),故可设抛物线方程是)0(,22>-=p py x 或设)0(,22>-=p px y解:由已知设抛物线的标准方程是)0(,22>-=p py x 或)0(,22>-=p px y 把P (-2,-4)代入py x 22-=或px y 22-=得21=p 或p=4 故所求的抛物线的标准方程是x y y x 822-=-=或当抛物线方程是y x -=2时,焦点坐标是F ()41,0-,准线方程是41=y 当抛物线方程是x y 82-=时,焦点坐标是F (-2,0),准线方程是x=2 【说明】对顶点在原点,对称轴为坐标轴的抛物线方程可设为)0a (,ay x ax y 22≠==或例2:设过P (-2,4),倾斜角为π43的直线L 与抛物线C 交于A ,B 两点,抛物线C 的顶点在原点,以x 轴为对称轴,若|PA|,|AB|,|PB|成等比数列,求抛物线C 的标准方程。
抛物线的简单几何性质教学设计教学设计:抛物线的简单几何性质一、教学目标:1.理解抛物线的定义和特点;2.掌握抛物线的几何性质;3.能够应用抛物线的性质解决相关问题。
二、教学过程:1.导入(5分钟):通过向学生展示一些有关抛物线的图片,引起他们对抛物线的兴趣。
然后询问学生对抛物线的认识,并鼓励他们提出自己对抛物线的猜测。
2.概念讲解(15分钟):2.1抛物线的定义:抛物线是一个平面曲线,它的定义由以下两个要素确定:焦点F和直线l,且F不在l上。
抛物线上的所有点与F的距离等于该点到直线l的距离。
2.2抛物线的特点:2.2.1抛物线的轴:过焦点F垂直于直线l的直线称为抛物线的轴。
2.2.2焦点和直线的关系:抛物线上任意一点P与焦点F之间的距离等于该点到抛物线的轴的距离。
2.2.3抛物线的对称性:抛物线关于抛物线的轴具有对称性。
2.2.4抛物线的顶点:焦点F和抛物线的轴的交点称为抛物线的顶点。
3.性质探究(30分钟):3.1性质1:焦点到顶点的距离等于顶点到抛物线轴的距离。
教师通过绘图和具体计算等方法,让学生发现并验证这个性质。
学生可以使用尺子或折纸法等方法进行测量,加深对这个性质的理解。
3.2性质2:顶点到抛物线上任意一点的距离等于该点到抛物线轴的距离。
教师通过绘图和具体计算等方法,让学生发现并验证这个性质。
学生可以使用尺子或折纸法等方法进行测量,加深对这个性质的理解。
3.3性质3:抛物线的对称性。
教师通过绘图和具体计算等方法,让学生发现并验证这个性质。
学生可以在纸上绘制抛物线,使用尺子或折纸法等方法观察抛物线的对称性。
4.拓展应用(30分钟):4.1问题1:已知抛物线焦点F为(0,4),顶点为(0,0),求抛物线的方程。
教师引导学生分析问题,让学生通过已知条件,利用抛物线的特征来确定未知数,并列出方程。
然后让学生自主计算,并核对答案。
4.2问题2:已知抛物线焦点F为(2,2),顶点为(0,0),直线l的方程为y=x+1,求抛物线的方程。
数学物理教案:抛物线的性质与应用一、抛物线的性质实践教案1.1 抛物线的定义与基本性质抛物线是二次函数的图像,具有特殊的几何性质和应用价值。
在数学中,我们常用一般式方程 y=ax^2+bx+c (其中a≠0 )来描述抛物线。
在这个教案中,我们将重点探讨抛物线的性质与应用。
首先,我们来介绍抛物线的基本性质。
抛物线的对称轴与 x 轴平行,方程形式为 x= -b/2a。
对称轴上的点称为抛物线的顶点,也是对称中心。
通过点对称性,可以得出抛物线关于顶点对称。
抛物线在顶点处取得最值,当 a>0 时,最小值为 -D/4a;当 a<0 时,最大值为 -D/4a。
其中 D=b^2 - 4ac 称为方程的判别式。
抛物线的开口方向由 a 的正负决定,当 a>0 时,抛物线开口向上;当 a<0 时,抛物线开口向下。
1.2 抛物线的性质之焦点与准线接下来,我们将讨论抛物线的焦点和准线。
对于给定的抛物线,焦点F(p, q)是位于对称轴上的一个点,满足距离的性质:焦点到抛物线上任意一点的距离等于焦点到准线上的相应点的距离。
准线是过焦点 F 且垂直于对称轴的一条直线,其方程为 y=-(D/4a)。
我们可以利用这一性质来确定焦点的坐标,通过解方程组将焦点的坐标表示为(p, q)=(-b/2a, -D/4a)。
二、抛物线的应用实践教案2.1 抛物线的应用之物体运动轨迹抛物线不仅在数学领域有重要性质,而且在物理学中也具有广泛的应用。
抛物线可用于描述和分析物体在自由落体或斜抛运动中的轨迹。
在物理学中,我们知道自由落体运动是指只受重力作用的运动。
当一个物体以初速度 v₀进行向下抛掷时,其运动轨迹可以用抛物线来描述。
根据抛物线的性质,我们可以计算物体的最高点、最大高度以及落地点等重要信息。
2.2 抛物线的应用之天体运动除了物体运动轨迹外,抛物线还可以用于描述天体的运动。
在天文学中,行星、卫星和彗星等天体在星际空间中的运动轨迹往往呈现出抛物线形状。
第二章 圆锥曲线与方程 2.3.2抛物线的简单几何性质一、学习目标1.掌握抛物线的性质、焦半径、焦点弦的应用. 2.掌握直线与抛物线位置关系的判断. 【重点难点】1.会用抛物线的性质解决与抛物线相关的综合问题.(重点)2.直线与抛物线的位置关系的应用.(难点) 二、学习过程 【问题导思】类比椭圆、双曲线的几何性质,你认为可以讨论抛物线的哪些几何性质? 【提示】 范围、对称性、顶点、离心率. 【导入新课】标准方程y 2=2px (p >0) y 2=-2px (p >0) x 2=2py(p >0)x 2=-2py(p >0)图形性质焦点 (p2,0) (-p2,0) (0,p2)(0,-p2)准线x =-p 2x =p 2y =-p 2y =p 2范围 x ≥0,y ∈R x ≤0,y ∈R________________对称轴 ____________顶点 ______ 离心率 ______ 开口方向向右 向左向上向下特征:1.2.抛物线只有一条对称轴,没有对称中心;3.抛物线只有一个顶点、一个焦点、一条准线;4.抛物线的离心率是确定的,为1. 【典型例题】例1. 已知抛物线的顶点在原点,对称轴重合于椭圆x 29+y 216=1短轴所在的直线,抛物线的焦点到顶点的距离为5,求抛物线的标准方程.例2 斜率为1的直线l 经过抛物线24y x 的焦点F ,且与抛物线相交于A,B 两点,求线段AB 的长.例3 求过点P(0,1)且与抛物线y2=2x只有一个公共点的直线方程.【变式拓展】1.已知抛物线的顶点在原点,对称轴为y轴,顶点到准线的距离为4,求该抛物线的方程并指出焦点坐标与准线方程.2.直线l:y=kx+1,抛物线C:y2=4x,当k为何值时,l与C有:(1)一个公共点;(2)两个公共点;(3)没有公共点.3.求顶点在原点,焦点在x轴上且截直线2x-y+1=0所得弦长为15的抛物线方程.三、总结反思(1)本节课我们学习了抛物线的几个简单几何性质:范围、对称性、顶点坐标、离心率等概念及其几何意义. (2)了解了研究抛物线的焦半径,焦点弦和通径这对我们解决抛物线中的相关问题有很大的帮助.(3)在对曲线的问题的处理过程中,我们更多的是从方程的角度来挖掘题目中的条件,认识并熟练掌握数与形的联系.在本节课中,我们运用了数形结合,待定系数法来求解抛物线方程,在解题过程中,准确体现了函数与方程以及分类讨论的数学思想.求抛物线弦长问题的方法:(1)一般弦长公式|AB|=|x1-x2|·1+k2=|y1-y2|·1+1k2.(2)焦点弦长设AB是抛物线y2=2px(p>0)的一条过焦点F的弦,A(x1,y1),B(x2,y2),则弦长:|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+p.即求抛物线的焦点弦长,通常是利用焦半径,把点点距转化为点线距(点到准线的距离)解决,这体现了抛物线的特殊性以及求抛物线焦点弦的便捷特点.四、随堂检测1.抛物线x2=-8y的通径为线段AB,O为抛物线的顶点,则AB长是( )A.2B.4C.8D.12.(2015·兰州高二检测)过抛物线y2=4x的焦点作直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,如果x1+x2=6,那么|AB|= ( )A.6B.8C.9D.103.(2015·阜新高二检测)已知直线l过抛物线C的焦点,且与C的对称轴垂直,l与C交于A,B两点,|AB|=12,点P为C的准线上一点,则△ABP的面积为( )A.18B.24C.36D.484.已知过抛物线y2=6x焦点的弦长为12,则该弦所在直线的倾斜角是( )A.错误!未找到引用源。
第2课时 双曲线、抛物线的参数方程[核心必知]1.双曲线的参数方程(1)中心在原点,焦点在x 轴上的双曲线x 2a 2-y 2b 2=1的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =a sec φ,y =b tan φ,规定参数φ的取值X 围为φ∈[0,2π)且φ≠π2,φ≠3π2.(2)中心在原点,焦点在y 轴上的双曲线y 2a 2-x 2b 2=1的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =b tan φ,y =a sec φ.2.抛物线的参数方程 (1)抛物线y2=2px 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt ,t ∈R .(2)参数t 的几何意义是抛物线上除顶点外的任意一点与原点连线的斜率的倒数.[问题思考]1.在双曲线的参数方程中,φ的几何意义是什么?提示:参数φ是点M 所对应的圆的半径OA 的旋转角(称为点M 的离心角),而不是OM 的旋转角.2.如何由双曲线的参数方程判断焦点的位置?提示:如果x 对应的参数形式是a sec φ,那么焦点在x 轴上; 如果y 对应的参数形式是a sec φ,那么焦点在y 轴上.3.假设抛物线的参数方程表示为⎩⎪⎨⎪⎧x =2p tan 2α,y =2ptan α.那么参数α的几何意义是什么?提示:参数α表示抛物线上除顶点外的任意一点M ,以射线OM 为终边的角.在双曲线x 2-y 2=1上求一点P ,使P 到直线y =x 的距离为 2.[精讲详析] 此题考查双曲线的参数方程的应用,解答此题需要先求出双曲线的参数方程,设出P 点的坐标,建立方程求解.设P 的坐标为(sec φ,tan φ),由P 到直线x -y =0的距离为2得|sec φ-tan φ|2=2得|1cos φ-sin φcos φ|=2,|1-sin φ|=2|cos φ| 平方得1-2sin φ+sin 2φ=4(1-sin 2φ), 即5sin 2φ-2sin φ-3=0. 解得sin φ=1或sin φ=-35.sin φ=1时,cos φ=0(舍去). sin φ=-35时,cos φ=±45.∴P 的坐标为(54,-34)或(-54,34).——————————————————参数方程是用一个参数表示曲线上点的横纵坐标的,因而曲线的参数方程具有消元的作用,利用它可以简化某些问题的求解过程,特别是涉及到最值、定值等问题的计算时,用参数方程可将代数问题转化为三角问题,然后利用三角知识处理.1.求证:等轴双曲线平行于实轴的弦为直径的圆过双曲线的顶点. 证明:设双曲线为x 2-y 2=a 2,取顶点A (a ,0),弦B ′B ∥Ox ,B (a sec α,a tan α),那么B ′(-a sec α,a tan α).∵k B ′A =a tan α-a sec α-a ,k BA =a tan αa sec α-a,∴k B ′A ·k BA =-1.∴以BB ′为直径的圆过双曲线的顶点.连接原点O 和抛物线2y =x 2上的动点M ,延长OM 到P 点,使|OM |=|MP |,求P 点的轨迹方程,并说明它是何曲线.[精讲详析] 此题考查抛物线的参数方程的求法及其应用.解答此题需要先求出抛物线的参数方程并表示出M 、P 的坐标,然后借助中点坐标公式求解.设M (x 、y )为抛物线上的动点,P (x 0,y 0)在抛物线的延长线上,且M 为线段OP 的中点,抛物线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2t ,y =2t 2,由中点坐标公式得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=4t ,y 0=4t 2, 变形为y 0=14x 20,即x 2=4y .表示的为抛物线.——————————————————在求曲线的轨迹和研究曲线及方程的相关问题时,常根据需要引入一个中间变量即参数(将x ,y 表示成关于参数的函数),然后消去参数得普通方程.这种方法是参数法,而涉及曲线上的点的坐标时,可根据曲线的参数方程表示点的坐标2.抛物线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2t 2,y =2t (t 为参数),设O 为坐标原点,点M 在抛物线C 上,且点M 的纵坐标为2,求点M 到抛物线焦点的距离.解:由⎩⎪⎨⎪⎧x =2t 2,y =2t得y 2=2x ,即抛物线的标准方程为y 2=2x . 又∵M 点的纵坐标为2, ∴M 点的横坐标也为2. 即M (2,2).又∵抛物线的准线方程为x =-12.∴由抛物线的定义知|MF |=2-(-12)=2+12=52.即点M 到抛物线焦点的距离为52.如果椭圆右焦点和右顶点分别是双曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =4sec θ,y =3tan θ(θ为参数)的右顶点和右焦点,求该椭圆上的点到双曲线渐近线的最大距离.[精讲详析] 此题考查椭圆及双曲线的参数方程,解答此题需要先将双曲线化为普通方程并求得渐近线方程,然后根据条件求出椭圆的参数方程求解即可.∵x 216-y 29=1,∴右焦点(5,0),右顶点(4,0).设椭圆x 2a 2+y 2b2=1,∴a =5,c =4,b =3.∴方程为x 225+y 29=1.设椭圆上一点P (5cos θ,3sin θ), 双曲线一渐近线为3x -4y =0,∴点P 到直线的距离d =|3×5cos θ-12sin θ|5=3|41sin 〔θ-φ〕|5(tan φ=54).∴d max =3415.——————————————————对于同一个方程,确定的参数不同, 所表示的曲线就不同,当题目条件中出现多个字母时,一定要注明什么是参数,什么是常量,这一点尤其重要.3.(某某高考)两曲线参数方程分别为⎩⎨⎧x =5cos θ,y =sin θ(0≤θ≤π)和⎩⎪⎨⎪⎧x =54t 2,y =t (t ∈R ),它们的交点坐标为______________.解析:由⎩⎨⎧x =5cos θ,y =sin θ(0≤θ≤π)得x 25+y 2=1(y ≥0),由⎩⎪⎨⎪⎧x =54t 2,y =t(t ∈R )得x =54y 2.联立方程可得⎩⎪⎨⎪⎧x 25+y 2=1,x =54y2那么5y 4+16y 2-16=0,解得y 2=45或y 2=-4(舍去),那么x =54y 2=1.又y ≥0,所以其交点坐标为(1,255).答案:(1,255)本课时的考点是双曲线或抛物线的参数方程与普通方程的互化.某某高考以抛物线的参数方程为载体考查抛物线定义的应用,属低档题.[考题印证](某某高考)抛物线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt ,(t 为参数),其中p >0,焦点为F ,准线为l .过抛物线上一点M 作l 的垂线,垂足为E .假设|EF |=|MF |,点M 的横坐标是3,那么p =________.[命题立意] 此题考查抛物线的参数方程与普通方程的互化及抛物线定义的应用. [解析] 由题意知,抛物线的普通方程为y 2=2px (p >0),焦点F (p 2,0),准线x =-p2,设准线与x 轴的交点为A .由抛物线定义可得|EM |=|MF |,所以△MEF 是正三角形,在Rt △EFA 中,|EF |=2|FA |,即3+p2=2p ,得p =2.答案:2一、选择题1.以下参数方程(t 为参数)与普通方程x 2-y =0表示同一曲线的方程是( )A.⎩⎪⎨⎪⎧x =|t |,y =tB.⎩⎪⎨⎪⎧x =cos t ,y =cos2tC.⎩⎪⎨⎪⎧x =tan t ,y =1+cos 2t 1-cos 2tD.⎩⎪⎨⎪⎧x =tan t ,y =1-cos 2t 1+cos 2t解析:选D 注意参数X 围,可利用排除法.普通方程x 2-y =0中的x ∈R ,y ≥0.A 中x =|t |≥0,B 中x =cos t ∈[-1,1],故排除A 和B.而C 中y =2cos 2t 2sin 2t =cot 2t =1tan 2t =1x 2,即x 2y =1,故排除C.2.以下双曲线中,与双曲线⎩⎨⎧x =3sec θ,y =tan θ(θ为参数)的离心率和渐近线都相同的是( )A.y 23-x 29=1B.y 23-x 29=-1C.y 23-x 2=1 D.y 23-x 2=-1 解析:选B 由x =3sec θ得,x 2=3cos 2θ=3〔sin 2θ+cos 2θ〕cos 2θ=3tan 2θ+3, 又∵y =tan θ,∴x 2=3y 2+3,即x 23-y 2=1.经验证可知,选项B 合适.3.过点M (2,4)且与抛物线⎩⎪⎨⎪⎧x =2t 2,y =4t 只有一个公共点的直线有( )条( )A .0B .1C .2D .3解析:选C 由⎩⎪⎨⎪⎧x =2t 2y =4t 得y 2=8x .∴点M (2,4)在抛物线上.∴过点M (2,4)与抛物线只有一个公共点的直线有2条.4.方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2t-2-t,y =2t +2-t(t 为参数)表示的曲线是( ) A .双曲线 B .双曲线的上支 C .双曲线下支 D .圆解析:选B 将参数方程的两个等式两边分别平方,再相减,得:x 2-y 2=(2t -2-t )2-(2t +2-t )2=-4,即y 2-x 2=4.又注意到2t>0,2t+2-t≥22t ·2-t=2,即y ≥2. 可见与以上参数方程等价的普通方程为:y 2-x 2=4(y ≥2).显然它表示焦点在y 轴上,以原点为中心的双曲线的上支.二、填空题5.(某某高考)圆锥曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t 2,y =2t (t 为参数)的焦点坐标是________.解析:代入法消参,得到圆锥曲线的方程为y 2=4x ,那么焦点坐标为(1,0). 答案:(1,0)6.抛物线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2t 2,y =2t(t 为参数)设O 为坐标原点,点M 在C 上运动(点M 与O 不重合),P (x ,y )是线段OM 的中点,那么点P 的轨迹普通方程为________.解析:抛物线的普通方程为y 2=2x ,设点P (x ,y ),点M 为(x 1,y 1)(x 1≠0),那么x 1=2x ,y 1=2y .∵点M 在抛物线上,且点M 与O 不重合, ∴4y 2=4x ⇒y 2=x .(x ≠0) 答案:y 2=x (x ≠0)7.双曲线⎩⎨⎧x =23tan α,y =6sec α(α为参数)的两焦点坐标是________.解析:双曲线⎩⎨⎧x =23tan α,y =6sec α(α为参数)的标准方程为y 236-x 212=1,焦点在y 轴上,c 2=a 2+b 2=48. ∴焦点坐标为(0,±43). 答案:(0,±43)8.(某某高考)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1和C 2的参数方程分别为⎩⎨⎧x =t ,y =t(t 为参数)和⎩⎨⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ为参数),那么曲线C 1与C 2的交点坐标为________.解析:由⎩⎨⎧x =t ,y = t ,得y =x ,又由⎩⎨⎧x =2cos θ,y =2sin θ,得x 2+y 2=2. 由⎩⎨⎧y =x ,x 2+y 2=2,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1, 即曲线C 1与C 2的交点坐标为(1,1). 答案:(1,1) 三、解答题9.双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0),A 、B 是双曲线同支上相异两点,线段AB 的垂直平分线与x 轴相交于点P (x 0,0),求证:|x 0|>a 2+b 2a.证明:设A 、B 坐标分别为(a sec α,b tan α),(a sec β,b tan β),那么中点为M (a2(sec α+sec β),b2(tan α+tan β)),于是线段AB 中垂线方程为y -b2(tan α+tan β)=-a 〔sec α-sec β〕b 〔tan α-tan β〕[x -a2(sec α+sec β)].将P (x 0,0)代入上式,∴x 0=a 2+b 22a(sec α+sec β).∵A 、B 是双曲线同支上的不同两点, ∴|sec α+sec β|>2.∴|x 0|>a 2+b 2a.10.过点A (1,0)的直线l 与抛物线y 2=8x 交于M 、N 两点,求线段MN 的中点的轨迹方程.解:设抛物线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =8t 2,y =8t (t 为参数),可设M (8t 21,8t 1),N (8t 22,8t 2), 那么k MN =8t 2-8t 18t 22-8t 21=1t 1+t 2. 又设MN 的中点为P (x ,y ),那么⎩⎪⎨⎪⎧x =8t 21+8t 222,y =8t 1+8t 22.∴kAP=4〔t 1+t 2〕4〔t 21+t 22〕-1. 由k MN =k AP 知t 1·t 2=-18,又⎩⎪⎨⎪⎧x =4〔t 21+t 22〕,y =4〔t 1+t 2〕, 那么y 2=16(t 21+t 22+2t 1t 2)=16(x 4-14)=4(x -1).∴所求轨迹方程为y 2=4(x -1).11.圆O 1:x 2+(y -2)2=1上一点P 与双曲线x 2-y 2=1上一点Q ,求P 、Q 两点距离的最小值.解:设Q (sec θ,tan θ),|O 1P |=1, 又|O 1Q |2=sec 2θ+(tan θ-2)2=(tan 2θ+1)+(tan 2θ-4tan θ+4) =2tan 2θ-4tan θ+5 =2(tan θ-1)2+3.当tan θ=1,即θ=π4时,|O 1Q |2取最小值3,此时有|O 1Q |min = 3. 又|PQ |≥|O 1Q |-|O 1P | ∴|PQ |min =3-1.。
抛物线的几何性质教学目标:1. 理解抛物线的定义和基本性质;2. 学会如何绘制和识别抛物线;3. 掌握抛物线的焦点、准线和顶点等几何性质;4. 能够应用抛物线的几何性质解决实际问题。
教学内容:第一章:抛物线的定义与方程1.1 抛物线的定义1.2 抛物线的标准方程1.3 抛物线的开口方向与焦距第二章:抛物线的绘制与识别2.1 抛物线的绘制方法2.2 抛物线的识别方法2.3 抛物线的对称性第三章:抛物线的焦点与准线3.1 焦点与准线的定义3.2 焦点与准线的关系3.3 焦点与准线的性质第四章:抛物线的顶点与对称轴4.1 顶点的定义与性质4.2 对称轴的定义与性质4.3 顶点与对称轴的关系第五章:抛物线的切线与法线5.1 切线的定义与性质5.2 法线的定义与性质5.3 切线与法线的关系教学过程:一、引入新课1. 通过展示一些实际生活中的抛物线现象,引发学生对抛物线的兴趣;2. 引导学生思考抛物线的特点和性质,激发学生的探究欲望。
二、教学内容的讲解与演示1. 使用PPT或板书,讲解抛物线的定义与方程,并通过图形进行演示;2. 讲解抛物线的绘制与识别方法,引导学生进行实践操作;3. 通过示例,讲解焦点与准线的性质,并引导学生进行实际计算;4. 讲解顶点与对称轴的性质,并引导学生进行实际计算;5. 讲解切线与法线的性质,并引导学生进行实际计算。
三、课堂练习与讨论1. 布置一些有关抛物线几何性质的练习题,让学生独立完成;2. 组织学生进行小组讨论,分享各自的解题思路和解题方法;3. 邀请学生上台展示和讲解自己的解题过程,给予肯定和指导。
四、总结与拓展1. 对本节课的教学内容进行总结,强调重点和难点;2. 提出一些与抛物线几何性质相关的拓展问题,激发学生的思考;3. 鼓励学生在课后进行进一步的探究和深入学习。
教学评价:1. 通过课堂讲解、演示和练习,评价学生对抛物线几何性质的理解程度;2. 通过课堂讨论和展示,评价学生的合作能力和表达能力;3. 通过课后拓展问题和作业,评价学生的探究能力和深入学习的能力。
2.2 抛物线的简单性质学习目标:1.掌握抛物线标准方程的四种形式.2.掌握抛物线的简单性质.(重点)3.会用抛物线的性质解决与抛物线有关的综合问题.(难点)抛物线的性质1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)抛物线是中心对称图形,也是轴对称图形.( ) (2)抛物线的范围是x ∈R ,y ≥0.( ) (3)抛物线是二次函数的图像.( )[答案](1)×(2)×(3)×2.已知抛物线x2=2py(p>0)的准线经过点(1,-1),则抛物线的焦点坐标为()A.(0,1)B.(0,2)C.(1,0) D.(2,0)A[由抛物线x2=2py(p>0)的准线为y=-p2=-1,得p=2,故所求抛物线的焦点坐标为(0,1).]3.过抛物线y2=8x的焦点作倾斜角为π4的直线l,直线l与抛物线相交于A,B两点,则弦AB的长是________.[解析]设A(x1,y1),B(x2,y2),焦点F(2,0),直线l的方程为y=x-2,代入y2=8x得x2-12x+4=0,x1+x2=12,|AB|=x1+x2+p=12+4=16.[答案]164.若抛物线y=4x2上的一点M到焦点的距离为1,则点M的纵坐标是________.[解析]M到准线的距离等于M到焦点的距离,又准线方程为y=-1 16,设M(x,y),则y+116=1,∴y=1516.[答案]1516利用抛物线性质求标准方程【例1】已知抛物线的顶点在坐标原点,对称轴为x轴,且与圆x2+y2=4相交的公共弦长等于23,求这条抛物线的方程.[解]如图,设所求抛物线的方程为y2=2px(p>0)或y2=-2px(p>0),设交点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)(y 1>0,y 2<0), 则|y 1|+|y 2|=23, 即y 1-y 2=23.由对称性知y 2=-y 1,∴y 1=3. 将y 1=3代入x 2+y 2=4得x =±1,∴点(1,3),(-1,3)分别在抛物线y 2=2px , y 2=-2px 上.∴3=2p 或3=(-2p )×(-1),p =32.故所求抛物线的方程为y 2=3x 或y 2=-3x .利用抛物线的性质求抛物线的方程一般采用待定系数法,其步骤是: (1)定位置.根据条件确定抛物线的焦点在哪条对称轴上及开口方向; (2)设方程.根据所定位置,设出抛物线的标准方程; (3)寻关系.根据条件列出关于参数p 的方程; (4)得结论.解方程求得p 的值,从而得到其标准方程.1.已知抛物线的焦点F 在x 轴上,直线l 过F 且垂直于x 轴,l 与抛物线交于A 、B 两点,O 为坐标原点,若△OAB 的面积等于4,求此抛物线的标准方程.[解] 由题意,抛物线方程为y 2=2px (p ≠0), 焦点F ⎝ ⎛⎭⎪⎫p 2,0,直线l :x =p 2,∴A 、B 两点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫p 2,p ,⎝ ⎛⎭⎪⎫p 2,-p .∴|AB |=2|p |.∵△OAB 的面积为4,∴12·⎪⎪⎪⎪⎪⎪p 2·2|p |=4. ∴p =±22.∴抛物线方程为y2=±42x.抛物线性质的应用【例2】已知正三角形AOB的一个顶点O位于坐标原点,另外两顶点A,B在抛物线y2=2px(p>0)上,求这个三角形的边长.思路探究:设法证明三角形的另外两个顶点应满足什么关系,进而利用抛物线的性质求解边长.[解]如图所示,设正三角形OAB的顶点A,B在抛物线上,且坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),y21=2px1,y22=2px2.又因为|OA|=|OB|,所以x21+y21=x22+y22,即x21-x22+2px1-2px2=0.所以(x1-x2)(x1+x2+2p)=0.因为x1>0,x2>0,2p>0,所以x1+x2+2p≠0.所以x1=x2.即A,B两点关于x轴对称,则∠AOx=30°,所以AB⊥x轴,所以y1=x1tan 30°=33x1.又因为x1=y212p,所以y1=23p.而|AB|=2y1=43p,即为所求边长.利用抛物线的性质可以解决的问题:(1)对称性:解决抛物线的内接三角形问题;(2)焦点、准线:解决与抛物线的定义有关的问题;(3)范围:解决与抛物线有关的最值问题;(4)焦点:解决焦点弦问题.2.已知A,B是抛物线y2=2px(p>0)上两点,O为坐标原点,若|OA|=|OB|,且△AOB的垂心恰是此抛物线的焦点,求直线AB的方程.[解]根据题意可以知道,AB垂直于x轴,即A,B关于x轴对称.设AB 的方程为x=x0,则A(x0,2px0),B(x0,-2px0),由k OA·k BF=-1得2px0x0·-2px0x0-p2=-1,解得x0=52p,故直线AB的方程为x=52p.抛物线的焦点弦问题[探究问题]1.已知抛物线的顶点在原点,以x轴为对称轴,焦点为F,过F且垂直于x轴的直线交抛物线于A、B两点,且|AB|=8,求抛物线的标准方程.[提示]设抛物线标准方程为y2=2px(p≠0),则|AB|=|2p|=8,∴p=±4,故标准方程为y2=±8x.2.过抛物线y2=4x的焦点作直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,若x1+x2=6,能否求|AB|的值?[提示]如图,∵y2=4x,∴2p=4,p=2.∴由抛物线定义知:|AF|=x1+1,|BF|=x2+1,∴|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+2=6+2=8.【例3】已知抛物线方程为y2=2px(p>0),过此抛物线的焦点的直线与抛物线交于A,B两点,且|AB|=52p,求AB所在直线的方程.思路探究:方法1:设出直线方程,用弦长公式求解;方法2:由于直线过抛物线的焦点,可利用抛物线定义转化为到准线的距离的和求解.[解] 法一:(代数法)焦点F ⎝ ⎛⎭⎪⎫p 2,0,设A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2),若AB ⊥x 轴,则|AB |=2p <52p .所以直线AB 的斜率存在,设为k ,则直线AB 的方程为:y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2,k ≠0.由⎩⎪⎨⎪⎧y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2,y 2=2px ,消去x ,整理得ky 2-2py -kp 2=0.由根与系数的关系得,y 1+y 2=2pk ,y 1y 2=-p 2. ∴|AB |=(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2 =⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1k 2·(y 1-y 2)2 =1+1k 2(y 1+y 2)2-4y 1y 2=2p ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1k 2=52p ,解得k =±2.∴AB 所在直线方程为y =2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2或y =-2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2.法二:(几何法)如图所示,抛物线y 2=2px (p >0)的准线为x =-p2,设A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2),设A ,B 到准线的距离分别为d A ,d B ,由抛物线的定义知, |AF |=d A =x 1+p 2,|BF |=d B =x 2+p2, 于是|AB |=x 1+x 2+p =52p ,x 1+x 2=32p .当x 1=x 2时,|AB |=2p <52p ,所以直线AB 与x 轴不垂直.设直线AB 的方程为y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2.由⎩⎪⎨⎪⎧y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2,y 2=2px ,得k 2x 2-p (k 2+2)x +14k 2p 2=0,x 1+x 2=p (k 2+2)k 2=32p ,解得k =±2,所以直线AB 的方程为y =2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2或y =-2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2.求抛物线弦长问题的方法: (1)一般弦长公式|AB |=|x 1-x 2|1+k 2=|y 1-y 2| 1+1k 2.(2)焦点弦长设AB 是抛物线y 2=2px (p >0)的一条过焦点F 的弦,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则弦长:|AB |=|AF |+|BF |=x 1+x 2+p .即求抛物线的焦点弦长,通常是利用焦半径,把点点距转化为点线距(点到准线的距离)解决,这体现了抛物线的特殊性以及求抛物线焦点弦的便捷特点.1.顶点在原点,对称轴是y 轴,并且顶点与焦点的距离等于3的抛物线的标准方程为( )A .x 2=±3yB .y 2=±6xC .x 2=±12yD .x 2=±6yC [依题意,p2=3,∴p =6. ∴抛物线的标准方程为x 2=±12y .]2.(2019·全国卷Ⅱ)若抛物线y 2=2px (p >0)的焦点是椭圆x 23p +y 2p =1的一个焦点,则p =( )A .2B .3C .4D .8 [答案] D3.函数y =ax 2+1的图像与直线y =x 相切,则a 的值等于________.[解析] 由⎩⎨⎧y =ax 2+1,y =x得ax 2-x +1=0,由Δ=0得1-4a =0, ∴a =14. [答案] 144.设抛物线y 2=16x 上一点P 到对称轴的距离为12,则点P 与焦点F 的距离|PF |=______.[解析] 设P (x,12),代入到y 2=16x 得x =9, ∴|PF |=x +p2=9+4=13. [答案] 135.已知抛物线y 2=6x ,过点P (4,1)引一条弦P 1P 2使它恰好被点P 平分,求这条弦所在直线的方程及|P 1P 2|.[解] 设弦两端点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2).∵P 1,P 2在抛物线上,∴y 21=6x 1,y 22=6x 2.两式相减,得(y 1+y 2)(y 1-y 2)=6(x 1-x 2). ∵y 1+y 2=2,∴k =y 1-y 2x 1-x 2=6y 1+y 2=3, ∴直线的方程为y -1=3(x -4), 即3x -y -11=0.由⎩⎨⎧y 2=6x ,y =3x -11,得y 2-2y -22=0, ∴y 1+y 2=2,y 1·y 2=-22. ∴|P 1P 2|=1+1922-4×(-22)=22303.。