典型例题一例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)2(,22px k y px y -==联立，解出 ),)11(,2)11((2222k k p k k p P ++++))11(,2)11((2222k k p kk p Q +--+ 直线OP 的方程为,)11()11(2222x k k k y ++++=即.)11(22x kk y +--=令2px -=，得M 点纵坐标Q M y k k p y =+-=)11(2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px y 22=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1y 、2y ，那么221p y y -=”来证．设),(11y x P 、),(22y x Q 、),(33y x M ，并从px y 22=及)2(px k y -=中消去x ，得到0222=--kp py ky ，则有结论221p y y -=，即122y p y -=．又直线OP 的方程为x x y y 11=， 2px -=，得1132x py y -=．因为),(11y x P 在抛物线上，所以p yx 2112=．从而212211113)(2y y p y p py x py y =-=⋅-==．这一证法运算较小．思路三：直线MQ 的方程为o y y =的充要条件是),2(),,2(0200y py Q y pM -．将直线MO 的方程p y y 02-=和直线QF 的方程)2(2220px py py y o --=联立，它的解（x ,y ）就是点P 的坐标，消去o y 的充要条件是点P 在抛物线上，得证．这一证法巧用了充要条件来进行逆向思维，运算量也较小．说明：本题中过抛物线焦点的直线与x 轴垂直时（即斜率不存在），容易证明成立．典型例题二例2 已知过抛物线)0(22>=p px y 的焦点且斜率为1的直线交抛物线于A 、B 两点，点R 是含抛物线顶点O 的弧AB 上一点，求△RAB 的最大面积．分析：求RAB 的最大面积，因过焦点且斜率为1的弦长为定值，故可以AB 为三角形的底，只要确定高的最大值即可．解：设AB 所在的直线方程为2px y -=． 将其代入抛物线方程px y 22=，消去x 得0222=--p py yp y y y y y y AB 44)(222122121=-+⋅=-=∴当过R 的直线l 平行于AB 且与抛物线相切时，△RAB 的面积有最大值． 设直线l 方程为b x y +=．代入抛物线方程得0222=+-pb py y由,0842=-=∆pb p 得2p b =，这时),2(p pR ．它到AB 的距离为p h 22= ∴△RAB 的最大面积为2221p h AB =⋅．典型例题三例3 直线1l 过点)0,1(-M ，与抛物线x y 42=交于1P 、2P 两点，P 是线段1P 2P 的中点，直线2l 过P 和抛物线的焦点F ，设直线1l 的斜率为k ．（1）将直线2l 的斜率与直线1l 的斜率之比表示为k 的函数)(k f ； （2）求出)(k f 的定义域及单调区间．分析：2l 过点P 及F ，利用两点的斜率公式，可将2l 的斜率用k 表示出来，从而写出)(k f ，由函数)(k f 的特点求得其定义域及单调区间．解：（1）设1l 的方程为：)1(+=x k y ，将它代入方程x y 42=，得0)42(2222=+-+k x k x k设),(),(),(222111y x P y x P y x P 、、，则2222212,24k k x k k x x -=-=+ 将222k k x -=代入)1(+=x k y 得：ky 2=，即P 点坐标为)2,2(22k k k -． 由x y 42=，知焦点)0,1(F ，∴直线2l 的斜率22221122k k kk k k -=--= ∴函数211)(k k f -=． （2）∵2l 与抛物线有两上交点，∴0≠k 且04)42(422>--=∆k k 解得01<<-k 或10<<k∴函数)(k f =的定义域为{}1001<<<<-k k k 或 当)0,1(-∈k 时，)(k f 为增函数．典型例题四例4 如图所示：直线l 过抛物线px y 22=的焦点，并且与这抛物线相交于A 、B 两点，求证：对于这抛物线的任何给定的一条弦CD ，直线l 不是CD 的垂直平分线．分析：本题所要证的命题结论是否定形式，一方面可根据垂直且平分列方程得矛盾结论；别一方面也可以根据l 上任一点到C 、D 距离相等来得矛盾结论．证法一：假设直线l 是抛物线的弦CD 的垂直平方线，因为直线l 与抛物线交于A 、B 两点，所以直线l 的斜率存在，且不为零；直线CD 的斜率存在，且不为0．设C 、D 的坐标分别为)2,2(121pt pt 与)2,2(222pt pt ．则211t t k CD += ∴l 的方程为)2()(21p x t t y -⋅+-= ∵直线l 平分弦CD∴CD 的中点))(),((212221t t p t t p ++在直线l 上，即]2)()[()(22212121p t t p t t t t p -++-=+，化简得：0)21)((222121=+++t t t t p 由0)(21≠+t t p 知0212221=++t t 得到矛盾，所以直线l 不可能是抛物线的弦CD 的垂直平分线．证法二：假设直线l 是弦CD 的垂直平分线∵焦点F 在直线l 上，∴DF CF =由抛物线定义，),(),,(2211y x D y x C 到抛物线的准线2px -=的距离相等． ∵2121,y y x x -==，∴CD 的垂直平分线l ：0=y 与直线l 和抛物线有两上交点矛盾，下略．典型例题五例5 设过抛物线)0(22>=p px y 的顶点O 的两弦OA 、OB 互相垂直，求抛物线顶点O 在AB 上射影N 的轨迹方程．分析：求与抛物线有关的轨迹方程，可先把N 看成定点),(00y x ；待求得00y x 、的关系后再用动点坐标)(y x ，来表示，也可结合几何知识，通过巧妙替换，简化运算．解法一：设),,(),,(),,(002211y x N y x B y x A则：2221212,2px y px y ==，22221214py y x x ⋅=∴ OB OA ⊥Θ，1-=⋅∴OB OA k k 即02121=+y y x x042122221=+∴y y p y y 021≠y y Θ，2214p y y -=∴ ①把N 点看作定点，则AB 所在的直线方程为：),(000x x y x y y --=-显然00≠x 0200)(x y x y y x -+-=∴代入,22px y =化简整理得：0)(222020020=+-+y x p y py y x00≠∴x ，0202021)(2x y x p y y +-=∴ ②由①、②得：020202)(24x y x p p +-=-，化简得)0(02002020≠=-+x px y x用x 、y 分别表示00y x 、得：)0(0222≠=-+x px y x解法二：点N 在以OA 、OB 为直径的两圆的交点（非原点）的轨迹上，设)2,2(2pt pt A ，则以OA 为直径的圆方程为：)()()(242222t t p pt y pt x +=-+-022222=--+pty pt y x ①设)2,2(121pt pt B ，OA ⊥OB ，则tt t t 1111-=⇒-= 在求以OB 为直径的圆方程时以t1-代1t ，可得022)(222=+-+pty px y x t ②由①＋②得：0)2)(1(222=-++px y x t)0(0222≠=-+∴x px y x典型例题六例6如图所示，直线1l 和2l 相交于点M ，1l ⊥2l ，点1l N ∈，以A 、B 为端点的曲线段C 上的任一点到2l 的距离与到点N 的距离相等，若△AMN 为锐角三角形，7=AM ，3=AN ，且6=BN ，建立适当的坐标系，求曲线段C 的方程．分析：因为曲线段C 上的任一点是以点N 为焦点，以2l 为准线的抛物线的一段，所以本题关键是建立适当坐标系，确定C 所满足的抛物线方程．解：以1l 为x 轴，MN 的中点为坐标原点O ，建立直角坐标系．由题意，曲线段C 是N 为焦点，以2l 为准线的抛物线的一段，其中A 、B 分别为曲线段的两端点．∴设曲线段C 满足的抛物线方程为：),0,)(0(22>≤≤>=y x x x p px y B A 其中A x 、B x 为A 、B 的横坐标令,p MN =则)0,2(),0,2(pN p M -，3,17==AN AM Θ ∴由两点间的距离公式，得方程组：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=++92)2(172)2(22A A A Apx p x px p x解得⎩⎨⎧==14A x p 或⎩⎨⎧==22A x p∵△AMN 为锐角三角形，∴A x p>2，则4=p ，1=A x 又B 在曲线段C 上，4262=-=-=∴pBN x B 则曲线段C 的方程为).0,41(82>≤≤=y x x y典型例题七例7如图所示，设抛物线)10(22<<=p px y 与圆9)5(22=+-y x 在x 轴上方的交点为A 、B ，与圆27)6(22=+-y x 在x 由上方的交点为C 、D ，P 为AB 中点，Q 为CD 的中点．（1）求PQ ．（2）求△ABQ 面积的最大值．分析：由于P 、Q 均为弦AB 、CD 的中点，故可用韦达定理表示出P 、Q 两点坐标，由两点距离公式即可求出PQ ．解：（1）设),(),,(),,(),,(),,(),,(2211y x Q y x P y x D y x C y x B y x A D D C C B B A A由⎪⎩⎪⎨⎧==+-pxy y x 29)5(222得：016)5(22=+--x p x ，P x x x BA -=+=∴521 2198)5(222222)(222p p p p x x x x p x x p y y y BA B A B A B A -=+-=++=+=+=由⎪⎩⎪⎨⎧==+-pxy y x 227)6(222得09)6(22=+--x p x ，p x x x DC -=+=∴622 )(2222D C D C x x p y y y +=+=同1y 类似，229p p y -=则0,12121=-=-y y x x ，1=∴PQ（2）B A B A APQ ABQ x x P y y PQ S S S BPQ -=-⋅=+=∆∆∆2221)1(821022p p p P-=--=10<<p Θ，∴当21=p 时，ABQ S ∆取最大值21．典型例题八例8 已知直线l 过原点，抛物线C 的顶点在原点，焦点在x 轴的正半轴上，且点)0,1(-A 和点)8,0(B 关于直线l 的对称点都在C 上，求直线l 和抛物线C 的方程．分析：设出直线l 和抛物线C 的方程，由点A 、B 关于直线l 对称，求出对称点的坐标，分别代入抛物线方程．或设α=∠Ox B '，利用对称的几何性质和三角函数知识求解．解法一：设抛物线C 的方程为px y 22=)0(>p ，直线l 的方程为kx y =)0(≠k ，则有点)0,1(-A ，点)8,0(B 关于直线l 的对称点为),(11'y x A 、),(22'y x B ，则有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=⋅+-⋅=,11,2121111k x y x k y 解得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=+-=;12,1121221k k y k k x⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=⋅-⋅=+,18,2282222k x y x k y 解得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=+=.1)1(8,11622222k k y k k x 如图，'A 、'B 在抛物线上∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+⋅=+-+-⋅=+.1162)1()1(64,112)1(42222222222k k p k k k k p k k两式相除，消去p ，整理，得012=--k k ，故251±=k ， 由0>p ，0>k ，得251+=k ．把251+=k 代入，得552=p ．∴直线l 的方程为x y 251+=，抛物线C 的方程为x y 5542=． 解法二：设点A 、B 关于l 的对称点为),(11'y x A 、),(22'y x B ，又设α=∠Ox B '，依题意，有1'==OA OA ，8'==OB OB ． 故αcos 82=x ，αsin 82=y ． 由︒=∠90BOA ，知︒=∠90''OA B ．∴ααsin )90cos(1=︒-=x ，ααcos )90sin(1-=︒-=y ． 又01>x ，02>x ，故α为第一象限的角．∴)cos ,(sin 'αα-A 、)sin 8,cos 8('ααB ．将'A 、'B 的坐标代入抛物线方程，得⎪⎩⎪⎨⎧==.cos 16sin 64,sin 2cos 22ααααp p∴αα33cos sin8=，即21tan =α从而55sin =α，552cos =α， ∴552=p ，得抛物线C 的方程为x y 5542=． 又直线l 平分OB B '∠，得l 的倾斜角为︒+=-︒+452290ααα． ∴251sin 1cos )90cos(1)90sin()452tan(+=-=︒++︒+=︒+=αααααk ． ∴直线l 的方程为x y 251+=． 说明：(1)本题属于点关于直线的对称问题．解法一是解对称点问题的基本方法，它的思路明确，但运算量大，若不仔细、沉着，难于解得正确结果．解法二是利用对称图形的性质来解，它的技巧性较强，一时难于想到．(2)本题是用待定系数法求直线的方程和抛物线方程．在已知曲线的类型求曲线方程时，这种方法是最常规方法，需要重点掌握．典型例题九例9 如图，正方形ABCD 的边AB 在直线4+=x y l ：上，C 、D 两点在抛物线x y =2上，求正方形ABCD 的面积．分析：本题考查抛物线的概念及其位置关系，方程和方程组的解法和数形结合的思想方法，以及分析问题、解决问题的能力．解：∵直线4+=x y AB ：，CD AB //，∴设CD 的方程为b x y +=，且),(11y x C 、),(22y x D ．由方程组⎩⎨⎧+==bx y x y 2，消去x ，得02=+-b y y ，于是121=+y y ，b y y =21，∴21211y y kCD -+=(其中1=k ) ∴)41(24)(221221b y y y y CD -=-+⋅=．由已知，ABCD 为正方形，AD CD =， ∴CD 可视为平行直线AB 与CD 间的距离，则有24b CD -=，于是得24)41(2b b -=-．两边平方后，整理得，01282=++b b ，∴6-=b 或2-=b ． 当6-=b 时，正方形ABCD 的面积50)241(22=+==CD S ． 当2-=b 时，正方形ABCD 的面积18)81(22=+==CD S ．∴正方形ABCD 的面积为18或50．说明：运用方程（组）的思想和方法求某些几何量的值是解析几何中最基本的、贯穿始终的方法，本题应充分考虑正方形这一条件．典型例题十例10 设有一颗彗星围绕地球沿一抛物线轨道运行，地球恰好位于抛物线轨道的焦点处，当此彗星离地球为410⨯d km 时，经过地球与彗星的直线与抛物线的轴的夹角为︒30，求这彗星与地球的最短距离．分析：利用抛物线有关性质求解．解：如图，设彗星轨道方程为pxy22=，0>p，焦点为)0,2(pF，彗星位于点),(yxP处．直线PF的方程为)2(33pxy-=．解方程组⎪⎩⎪⎨⎧-==),2(33,22pxypxy得2)347(px±=，故2)347(px±=．ppppxPF)324(|22)347(|332|2|332±=-±=-=．故dp=±)324(，得dp232±=．由于顶点为抛物线上到焦点距离最近的点，所以顶点是抛物线上到焦点距离最近的点．焦点到抛物线顶点的距离为dp4322±=，所以彗星与地球的最短距离为410432⨯+d km或410432⨯-d km，（P点在F点的左边与右边时，所求距离取不同的值）．说明：(1)此题结论有两个，不要漏解；(2)本题用到抛物线一个重要结论：顶点为抛物线上的点到焦点距离最近的点，其证明如下：设),(yxP为抛物线pxy22=上一点，焦点为)0,2(pF，准线方程为2px-=，依抛物线定义，有220pxpPF≥+=)0(≥x，当0=x时，PF最小，故抛物线上到焦点距离最近的点是抛物线的顶点．典型例题十一例11 如图，抛物线顶点在原点，圆x y x 422=+的圆心是抛物线的焦点，直线l 过抛物线的焦点，且斜率为2，直线l 交抛物线与圆依次为A 、B 、C 、D 四点，求CD AB +的值．分析：本题考查抛物线的定义，圆的概念和性质，以及分析问题与解决问题的能力，本题的关键是把CD AB +转化为直线被圆锥曲线所截得的弦长问题．解：由圆的方程x y x 422=+，即4)2(22=+-y x 可知，圆心为)0,2(F ，半径为2，又由抛物线焦点为已知圆的圆心，得到抛物线焦点为)0,2(F ，设抛物线方程为x y 82=，BC AD CD AB -=+ ∵BC 为已知圆的直径，∴4=BC ，则4-=+AD CD AB ．设),(11y x A 、),(22y x D ，∵FD AF AD +=，而A 、D 在抛物线上，由已知可知，直线l 方程为)2(2-=x y ，于是，由方程组⎩⎨⎧-==).2(2,82x y y 消去y ，得0462=+-x x ，∴621=+x x ． ∴1046=+=AD ，因此，6410=-=+CD AB ．说明：本题如果分别求AB 与CD 则很麻烦，因此把CD AB +转化成4-=-AD BC AD 是关键所在，在求AD 时，又巧妙地运用了抛物线的定义，从而避免了一些繁杂的运算．。
