資源簡介 (共46張PPT)3.3.1 拋物線及其標準方程第三章 圓錐曲線的方程3.3 拋物線[學習目標] 1.掌握拋物線的定義及焦點、準線的概念.(數學抽象)2.會求拋物線的標準方程,并能應用它解決有關問題.(數學運算、數學建模)整體感知(教師用書)拋物線這個幾何對象,我們并不陌生.例如,從物理學中我們知道,一個向上斜拋的乒乓球,其運動軌跡是拋物線的一部分,如圖所示,二次函數的圖象是一條拋物線,等等.到底什么是拋物線呢?拋物線有沒有一個類似于圓、橢圓或雙曲線的定義呢?[討論交流] 問題1.選擇不同的坐標系,就得到了不同形式的標準方程,拋物線的標準方程有幾種形式?問題2.二次函數y=ax2(a≠0)的圖象為什么是拋物線?它的焦點坐標和準線方程分別是什么?[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認識,請畫出本節課的知識邏輯體系.探究1 拋物線的定義探究問題1 如圖,把一根直尺固定在畫板內直線l的位置上,截取一根繩子的長度等于AB的長度,現將繩子的一端固定在三角板的頂點A處,另一端用圖釘固定在畫板上的F處,用鉛筆尖(記作點P)扣緊繩子,并靠住三角板,然后使三角板緊靠著直尺上下滑動,這樣鉛筆尖就描出了一條曲線.在作圖的過程中,你能發現點P滿足的條件嗎?它的軌跡是什么形狀?探究建構[提示] 點P運動的過程中,始終有|PF|=|PB|,即點P與定點F的距離等于它到直線l的距離,點P的軌跡是拋物線.[新知生成]平面內與一個定點F和一條定直線l(l不經過點F)的距離____的點的軌跡叫做拋物線.點F叫做拋物線的____,直線l叫做拋物線的____.【教用·微提醒】 (1)“一動三定”:一動點M;一定點F(即焦點);一定直線l(即準線);一定值1(即動點M到定點F的距離與到定直線l的距離之比為1).(2)定義中,要注意強調定點F不在定直線l上.當直線l經過點F時,點的軌跡是過定點F且垂直于定直線l的一條直線.相等焦點準線[學以致用] 1.思考辨析(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)若點P到點F(1,0)的距離和到直線x=-2的距離相等,則點P的軌跡是拋物線. ( )(2)若點P到點F(1,0)的距離和到直線x+y-1=0的距離相等,則點P的軌跡是拋物線. ( )(3)若點P到點F(1,0)的距離比到直線x=-2的距離小1,則點P的軌跡是拋物線. ( )(4)平面內到一定點距離與到一定直線距離相等的點的軌跡是拋物線. ( )√×√×探究2 拋物線的標準方程探究問題2 如圖,已知拋物線的焦點F到準線l的距離為p(p>0),試建立適當的平面直角坐標系,使得到的拋物線方程最為簡單,并寫出此方程.[提示] 取經過焦點F且垂直于準線l的直線為x軸,x軸與準線l相交于點K,以線段KF的垂直平分線為y軸,建立如圖所示的平面直角坐標系.則|KF|=p,焦點F,準線l的方程為x=-.設點M(x,y)是拋物線上的任意一點,點M到準線l的距離為d.由拋物線的定義可知,拋物線上的點M滿足|MF|=d.因為|MF|=,d=,所以=.將上式兩邊平方并化簡,得y2=2px(p>0),①這說明拋物線上的任意一點的坐標都滿足方程①;反之,可以證明,以方程①的解為坐標的點都在拋物線上.所以方程①就是拋物線的方程,且最為簡單.[新知生成]圖形 標準方程 焦點坐標 準線方程 _____________ __________ ________ ______________ __________ _______y2=2px( p>0)Fx=-y2=-2px( p>0)Fx=圖形 標準方程 焦點坐標 準線方程 _____________ _________ ________ ______________ __________ _______x2=2py( p>0)Fy=-x2=-2py( p>0)Fy=【教用·微提醒】 (1)只有拋物線的頂點在坐標原點,焦點在坐標軸上時,拋物線才具有標準形式.(2)標準方程的特征:等號的一邊是某個變量的平方,等號的另一邊是另一個變量的一次單項式.(3)拋物線標準方程中參數p的幾何意義:拋物線的焦點到準線的距離.(4)焦點在一次項變量對應的坐標軸上,開口方向由一次項系數的符號確定.當系數為正時,開口向坐標軸的正方向;當系數為負時,開口向坐標軸的負方向.【鏈接·教材例題】例1 (1)已知拋物線的標準方程是y2=6x,求它的焦點坐標和準線方程;(2)已知拋物線的焦點是F(0,-2),求它的標準方程.[解] (1)因為p=3,拋物線的焦點在x軸正半軸上,所以它的焦點坐標是,準線方程是x=-.(2)因為拋物線的焦點在y軸負半軸上,且=2,p=4,所以拋物線的標準方程是x2=-8y.[典例講評] 1.(1)已知實數x,y滿足=,其中常數p>0,則動點P(x,y)的軌跡是( )A.射線 B.直線 C.拋物線 D.橢圓(2)試求滿足下列條件的拋物線的標準方程:①過點(-3,2);②焦點在直線x-2y-4=0上.√(1)C [因為=表示動點P(x,y)到定點F的距離與到定直線l:y=-的距離相等,且點F不在直線l上,所以由拋物線的定義知動點P(x,y)的軌跡為拋物線.故選C.](2)[解] ①因為點(-3,2)在第二象限,所以拋物線的標準方程可設為y2=-2px(p>0)或x2=2py(p>0),把點(-3,2)的坐標分別代入y2=-2px(p>0)和x2=2py(p>0),得4=-2p×(-3)或9=2p×2,即2p=或2p=.所以所求拋物線的標準方程為y2=-x或x2=y.②令x=0,解得y=-2;令y=0,解得x=4.故拋物線的焦點為(4,0)或(0,-2).當焦點為(4,0)時,=4,即2p=16,此時拋物線方程為y2=16x.當焦點為(0,-2)時,=2,即2p=8,此時拋物線方程為x2=-8y.故所求拋物線的標準方程為y2=16x或x2=-8y.反思領悟 1.拋物線標準方程的求法(1)定義法:建立適當坐標系,利用拋物線的定義列出動點滿足的條件,列出方程,進行化簡,根據定義求出p,最后寫出標準方程.(2)待定系數法:由于標準方程有四種形式,因而在求方程時應首先確定焦點在哪一個半軸上,進而確定方程的形式,然后再利用已知條件確定p的值.2.求拋物線標準方程時應注意的問題(1)把握開口方向與方程一次項系數的對應關系.(2)當拋物線的位置沒有確定時,可設方程為y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),這樣可以減少討論不同情況的次數.(3)注意p的幾何意義.[學以致用] 2.(1)若拋物線y2=2px(p>0)的焦點坐標為(1,0),則p=_____,準線方程為________.(2)焦點在y軸上,焦點到準線的距離為5的拋物線的標準方程為_____________________.(1)2 x=-1 (2)x2=10y,x2=-10y [(1)因為拋物線的焦點坐標為(1,0),所以=1,解得p=2,準線方程為x=-=-1.(2)設方程為x2=2my(m≠0),由焦點到準線的距離為5,知|m|=5,m=±5,所以滿足條件的拋物線有兩條,它們的標準方程分別為x2=10y,x2=-10y.]2 x=-1x2=10y,x2=-10y探究3 拋物線定義的應用[典例講評] 2.(1)已知拋物線C:y2=x的焦點為F,A(x0,y0)是C上一點,|AF|=x0,則x0等于( )A.1 B.2 C.4 D.8(2)已知點P是拋物線y2=2x上的一個動點,求點P到點(0,2)的距離與P到該拋物線準線的距離之和的最小值.√(1)A [由題意知拋物線的準線為x=-.因為|AF|=x0,根據拋物線的定義可得x0+=|AF|=x0,解得x0=1,故選A.](2)[解] 由拋物線的定義可知,拋物線上的點到準線的距離等于它到焦點的距離.由圖可知,點P,點(0,2)和拋物線的焦點F三點共線時距離之和最小,所以最小距離d==.[母題探究]1.若將本例(2)中的“點(0,2)”改為“點A(3,2)”,求|PA|+|PF|的最小值.[解] 將x=3代入y2=2x,得y=±.所以點A在拋物線y2=2x的內部.設點P為其上一點,點P到準線(設為l )x=-的距離為d,則|PA|+|PF|=|PA|+d.由圖可知,當PA⊥l時,.即.2.若將本例(2)中的“點(0,2)”換成“直線l1:3x-4y+=0”,求點P到直線3x-4y+=0的距離與P到該拋物線的準線的距離之和的最小值.[解] 如圖,作PA1⊥l1于點A1,PQ垂直于準線l于點Q,|PA1|+|PQ|=|PA1|+|PF|≥|A1F|min.|A1F|=0的距離d==1.即所求最小值為1.反思領悟 拋物線定義的兩種應用(1)實現距離轉化.根據拋物線的定義,拋物線上任意一點到焦點的距離等于它到準線的距離,因此,由拋物線定義可以實現點點距與點線距的相互轉化,從而簡化某些問題.(2)解決最值問題.在拋物線中求解與焦點有關的兩點間距離和的最小值時,往往用拋物線的定義進行轉化,即化折線為直線解決最值問題.[學以致用] 3.已知過拋物線y2=4x的焦點F的直線l交拋物線于A,B兩點.若AB的中點M到拋物線準線的距離為6,則線段AB的長為( )A.6 B.9 C.12 D.14C [如圖所示,過點A,M,B分別作準線的垂線,垂足分別為C,M′,D,由拋物線的定義,得|AF|=|AC|,|BF|=|BD|,因為點M為AB的中點,且|MM′|=6,所以|AC|+|BD|=12,即|AB|=|AF|+|BF|=|AC|+|BD|=12.]√探究4 拋物線的實際應用【鏈接·教材例題】例2 一種衛星接收天線如圖3.3-3左圖所示,其曲面與軸截面的交線為拋物線.在軸截面內的衛星波束呈近似平行狀態射入形為拋物線的接收天線,經反射聚集到焦點處,如圖3.3-3(1).已知接收天線的口徑(直徑)為4.8 m,深度為1 m.試建立適當的坐標系,求拋物線的標準方程和焦點坐標.[解] 如圖3.3-3(2),在接收天線的軸截面所在平面內建立直角坐標系,使接收天線的頂點與原點重合,焦點在x軸上.設拋物線的標準方程是y2=2px(p>0).由已知條件得,點A的坐標是(1,2.4),代入方程,得2.42=2p×1,即p=2.88.所以,所求拋物線的標準方程是y2=5.76x,焦點坐標是(1.44,0).[典例講評] 3.如圖所示,一隧道內設雙行線公路,其截面由一個長方形和拋物線構成,為保證安全,要求行駛車輛頂部(設為平頂)與隧道頂部在豎直方向上高度之差至少要有0.5 m,已知行車道總寬度AB=6 m,那么車輛通過隧道的限制高度為( )A.2.25 m B.2.5 m C.3.25 m D.3.5 m√C [取隧道截面,以拋物線的頂點為原點,對稱軸為y軸,建立平面直角坐標系,則C(4,-4),設拋物線方程為x2=-2py(p>0),將點C代入拋物線方程得p=2,∴拋物線方程為x2=-4y,行車道總寬度AB=6 m,∴將x=3代入拋物線方程,得y=-2.25 m,∴限高為6-2.25-0.5=3.25(m).故選C.]反思領悟 求解拋物線實際應用題的步驟【教用·備選題】 某大橋在漲水時有最大跨度的中央橋孔,已知上部呈拋物線形,跨度為20米,拱頂距水面6米,橋墩高出水面4米.現有一貨船欲過此孔,該貨船水下寬度不超過18米,目前吃水線上部中央船體高5米,寬16米,且該貨船在現有狀況下還可多裝1 000噸貨物,但每多裝150噸貨物,船體吃水線就要上升0.04米.若不考慮水下深度,問:該貨船在現在狀況下能否直接或設法通過該橋孔?為什么?[解] 如圖所示,以拱頂為原點,過拱頂的水平直線為x軸,豎直直線為y軸,建立平面直角坐標系.因為拱頂距水面6米,橋墩高出水面4米,所以A(10,-2).設橋孔上部拋物線方程是x2=-2py(p>0),則102=-2p×(-2),所以p=25,所以拋物線方程為x2=-50y,即y=-x2.若貨船沿正中央航行,船寬16米,而當x=8時,y=-×82=-1.28,即船體在x=±8之間通過,點B(8,-1.28),此時B點距水面6+(-1.28)=4.72(米).而船體高為5米,所以無法通行.又因為5-4.72=0.28(米),0.28÷0.04=7,150×7=1 050(噸),所以若船通過增加貨物通過橋孔,則要增加1 050噸,而船最多還能裝1 000噸貨物,所以貨船在現有狀況下不能通過橋孔.[學以致用] 4.如圖,某橋的橋形可近似地看成拋物線,該橋的高度為h,跨徑為a,則橋形對應的拋物線的焦點到準線的距離為( )A. B. C. D.√A [如圖所示,以橋頂為坐標原點,橋形的對稱軸為y軸建立平面直角坐標系Oxy.設拋物線的方程為x2=-2py(p>0),結合題意可知,該拋物線經過點,則=2hp,解得p=,故橋形對應的拋物線的焦點到準線的距離為p=.]1.拋物線y2=-4x的焦點到點A(3,-2)的距離為( )A.2 B. C.2 D.3243題號1應用遷移√C [拋物線y2=-4x的焦點F(-1,0),則|FA|==2.故選C.]2.已知拋物線y2=2px(p>0)的焦點到準線的距離為2,則拋物線的焦點坐標為( )A.(0,1) B.(0,2) C.(1,0) D.(2,0)23題號14√C [因為拋物線y2=2px(p>0)的焦點為,準線為x=-,由題意可知-=p=2,所以拋物線的焦點坐標為(1,0).故選C.]3.已知點P是拋物線y2=-4x上的一個動點,則點P到點M(0,2)的距離與點P到該拋物線準線的距離之和的最小值為( )A.3 B. C. D.23題號41√C [依題設P在拋物線準線的投影為P′,拋物線的焦點為F.∵拋物線y2=-4x,∴F(-1,0),依拋物線的定義知P到該拋物線準線的距離為|PP′|=|PF|,則點P到點M(0,2)的距離與P到該拋物線準線的距離之和d=|PF|+|PM|≥|MF|==.故選C.]4.若拋物線x2=28y上一點(x0,y0)到焦點的距離是該點到x軸距離的3倍,則y0=____.243題號1 [由題知:p=14,故由焦半徑公式得:y0+=3y0 y0=.] 1.知識鏈:(1)拋物線的定義.(2)拋物線的標準方程的四種形式.(3)拋物線定義的應用.(4)拋物線的實際應用.2.方法鏈:待定系數法、定義法、數形結合.3.警示牌:求拋物線的方程時不要混淆拋物線的焦點位置和方程形式.回顧本節知識,自主完成以下問題:1.拋物線是如何定義的?試寫出其標準方程.[提示] 把平面內與一個定點F和一條定直線l(l不經過點F)的距離相等的點的軌跡叫做拋物線.焦點在x軸上的拋物線標準方程為y2=±2px(p>0),焦點在y軸上的拋物線標準方程為x2=±2py(p>0).2.當拋物線的焦點位置不確定時,如何設拋物線方程?[提示] 可設拋物線方程為y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0).課時分層作業(三十二)點擊頁面進入…拋物線及其標準方程(WORD版)鞏固課堂所學 · 激發學習思維夯實基礎知識 · 熟悉命題方式自我檢測提能 · 及時矯正不足本節課掌握了哪些考點?本節課還有什么疑問點?課后訓練學習反思課時小結THANKS3.3 拋物線3.3.1 拋物線及其標準方程[學習目標] 1.掌握拋物線的定義及焦點、準線的概念.(數學抽象)2.會求拋物線的標準方程,并能應用它解決有關問題.(數學運算、數學建模)(教師用書)拋物線這個幾何對象,我們并不陌生.例如,從物理學中我們知道,一個向上斜拋的乒乓球,其運動軌跡是拋物線的一部分,如圖所示,二次函數的圖象是一條拋物線,等等.到底什么是拋物線呢?拋物線有沒有一個類似于圓、橢圓或雙曲線的定義呢?[討論交流] 問題1.選擇不同的坐標系,就得到了不同形式的標準方程,拋物線的標準方程有幾種形式?問題2.二次函數y=ax2(a≠0)的圖象為什么是拋物線?它的焦點坐標和準線方程分別是什么?[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認識,請畫出本節課的知識邏輯體系.探究1 拋物線的定義探究問題1 如圖,把一根直尺固定在畫板內直線l的位置上,截取一根繩子的長度等于AB的長度,現將繩子的一端固定在三角板的頂點A處,另一端用圖釘固定在畫板上的F處,用鉛筆尖(記作點P)扣緊繩子,并靠住三角板,然后使三角板緊靠著直尺上下滑動,這樣鉛筆尖就描出了一條曲線.在作圖的過程中,你能發現點P滿足的條件嗎?它的軌跡是什么形狀?[提示] 點P運動的過程中,始終有|PF|=|PB|,即點P與定點F的距離等于它到直線l的距離,點P的軌跡是拋物線.[新知生成]平面內與一個定點F和一條定直線l(l不經過點F)的距離相等的點的軌跡叫做拋物線.點F叫做拋物線的焦點,直線l叫做拋物線的準線.【教用·微提醒】 (1)“一動三定”:一動點M;一定點F(即焦點);一定直線l(即準線);一定值1(即動點M到定點F的距離與到定直線l的距離之比為1).(2)定義中,要注意強調定點F不在定直線l上.當直線l經過點F時,點的軌跡是過定點F且垂直于定直線l的一條直線.[學以致用] 1.思考辨析(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)若點P到點F(1,0)的距離和到直線x=-2的距離相等,則點P的軌跡是拋物線. ( )(2)若點P到點F(1,0)的距離和到直線x+y-1=0的距離相等,則點P的軌跡是拋物線. ( )(3)若點P到點F(1,0)的距離比到直線x=-2的距離小1,則點P的軌跡是拋物線. ( )(4)平面內到一定點距離與到一定直線距離相等的點的軌跡是拋物線. ( )[答案] (1)√ (2)× (3)√ (4)×探究2 拋物線的標準方程探究問題2 如圖,已知拋物線的焦點F到準線l的距離為p(p>0),試建立適當的平面直角坐標系,使得到的拋物線方程最為簡單,并寫出此方程.[提示] 取經過焦點F且垂直于準線l的直線為x軸,x軸與準線l相交于點K,以線段KF的垂直平分線為y軸,建立如圖所示的平面直角坐標系.則|KF|=p,焦點F,準線l的方程為x=-.設點M(x,y)是拋物線上的任意一點,點M到準線l的距離為d.由拋物線的定義可知,拋物線上的點M滿足|MF|=d.因為|MF|=,d=,所以=.將上式兩邊平方并化簡,得y2=2px(p>0),①這說明拋物線上的任意一點的坐標都滿足方程①;反之,可以證明,以方程①的解為坐標的點都在拋物線上.所以方程①就是拋物線的方程,且最為簡單.[新知生成]圖形 標準方程 焦點坐標 準線方程y2=2px(p>0) F x=-y2=-2px(p>0) F x=x2=2py(p>0) F y=-x2=-2py(p>0) F y=【教用·微提醒】 (1)只有拋物線的頂點在坐標原點,焦點在坐標軸上時,拋物線才具有標準形式.(2)標準方程的特征:等號的一邊是某個變量的平方,等號的另一邊是另一個變量的一次單項式.(3)拋物線標準方程中參數p的幾何意義:拋物線的焦點到準線的距離.(4)焦點在一次項變量對應的坐標軸上,開口方向由一次項系數的符號確定.當系數為正時,開口向坐標軸的正方向;當系數為負時,開口向坐標軸的負方向.【鏈接·教材例題】例1 (1)已知拋物線的標準方程是y2=6x,求它的焦點坐標和準線方程;(2)已知拋物線的焦點是F(0,-2),求它的標準方程.[解] (1)因為p=3,拋物線的焦點在x軸正半軸上,所以它的焦點坐標是,準線方程是x=-.(2)因為拋物線的焦點在y軸負半軸上,且=2,p=4,所以拋物線的標準方程是x2=-8y.[典例講評] 1.(1)已知實數x,y滿足=,其中常數p>0,則動點P(x,y)的軌跡是( )A.射線 B.直線 C.拋物線 D.橢圓(2)試求滿足下列條件的拋物線的標準方程:①過點(-3,2);②焦點在直線x-2y-4=0上.(1)C [因為=表示動點P(x,y)到定點F的距離與到定直線l:y=-的距離相等,且點F不在直線l上,所以由拋物線的定義知動點P(x,y)的軌跡為拋物線.故選C.](2)[解] ①因為點(-3,2)在第二象限,所以拋物線的標準方程可設為y2=-2px(p>0)或x2=2py(p>0),把點(-3,2)的坐標分別代入y2=-2px(p>0)和x2=2py(p>0),得4=-2p×(-3)或9=2p×2,即2p=或2p=.所以所求拋物線的標準方程為y2=-x或x2=y.②令x=0,解得y=-2;令y=0,解得x=4.故拋物線的焦點為(4,0)或(0,-2).當焦點為(4,0)時,=4,即2p=16,此時拋物線方程為y2=16x.當焦點為(0,-2)時,=2,即2p=8,此時拋物線方程為x2=-8y.故所求拋物線的標準方程為y2=16x或x2=-8y. 1.拋物線標準方程的求法(1)定義法:建立適當坐標系,利用拋物線的定義列出動點滿足的條件,列出方程,進行化簡,根據定義求出p,最后寫出標準方程.(2)待定系數法:由于標準方程有四種形式,因而在求方程時應首先確定焦點在哪一個半軸上,進而確定方程的形式,然后再利用已知條件確定p的值.2.求拋物線標準方程時應注意的問題(1)把握開口方向與方程一次項系數的對應關系.(2)當拋物線的位置沒有確定時,可設方程為y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),這樣可以減少討論不同情況的次數.(3)注意p的幾何意義.[學以致用] 2.(1)若拋物線y2=2px(p>0)的焦點坐標為(1,0),則p=________,準線方程為________.(2)焦點在y軸上,焦點到準線的距離為5的拋物線的標準方程為________.(1)2 x=-1 (2)x2=10y,x2=-10y [(1)因為拋物線的焦點坐標為(1,0),所以=1,解得p=2,準線方程為x=-=-1.(2)設方程為x2=2my(m≠0),由焦點到準線的距離為5,知|m|=5,m=±5,所以滿足條件的拋物線有兩條,它們的標準方程分別為x2=10y,x2=-10y.]探究3 拋物線定義的應用[典例講評] 2.(1)已知拋物線C:y2=x的焦點為F,A(x0,y0)是C上一點,|AF|=x0,則x0等于( )A.1 B.2 C.4 D.8(2)已知點P是拋物線y2=2x上的一個動點,求點P到點(0,2)的距離與P到該拋物線準線的距離之和的最小值.(1)A [由題意知拋物線的準線為x=-.因為|AF|=x0,根據拋物線的定義可得x0+=|AF|=x0,解得x0=1,故選A.](2)[解] 由拋物線的定義可知,拋物線上的點到準線的距離等于它到焦點的距離.由圖可知,點P,點(0,2)和拋物線的焦點F三點共線時距離之和最小,所以最小距離d==.[母題探究]1.若將本例(2)中的“點(0,2)”改為“點A(3,2)”,求|PA|+|PF|的最小值.[解] 將x=3代入y2=2x,得y=±.所以點A在拋物線y2=2x的內部.設點P為其上一點,點P到準線(設為l)x=-的距離為d,則|PA|+|PF|=|PA|+d.由圖可知,當PA⊥l時,.即.2.若將本例(2)中的“點(0,2)”換成“直線l1:3x-4y+=0”,求點P到直線3x-4y+=0的距離與P到該拋物線的準線的距離之和的最小值.[解] 如圖,作PA1⊥l1于點A1,PQ垂直于準線l于點Q,|PA1|+|PQ|=|PA1|+|PF|≥|A1F|min.=0的距離d==1.即所求最小值為1. 拋物線定義的兩種應用(1)實現距離轉化.根據拋物線的定義,拋物線上任意一點到焦點的距離等于它到準線的距離,因此,由拋物線定義可以實現點點距與點線距的相互轉化,從而簡化某些問題.(2)解決最值問題.在拋物線中求解與焦點有關的兩點間距離和的最小值時,往往用拋物線的定義進行轉化,即化折線為直線解決最值問題.[學以致用] 3.已知過拋物線y2=4x的焦點F的直線l交拋物線于A,B兩點.若AB的中點M到拋物線準線的距離為6,則線段AB的長為( )A.6 B.9 C.12 D.14C [如圖所示,過點A,M,B分別作準線的垂線,垂足分別為C,M′,D,由拋物線的定義,得|AF|=|AC|,|BF|=|BD|,因為點M為AB的中點,且|MM′|=6,所以|AC|+|BD|=12,即|AB|=|AF|+|BF|=|AC|+|BD|=12.]探究4 拋物線的實際應用【鏈接·教材例題】例2 一種衛星接收天線如圖3.3-3左圖所示,其曲面與軸截面的交線為拋物線.在軸截面內的衛星波束呈近似平行狀態射入形為拋物線的接收天線,經反射聚集到焦點處,如圖3.3-3(1).已知接收天線的口徑(直徑)為4.8 m,深度為1 m.試建立適當的坐標系,求拋物線的標準方程和焦點坐標.[解] 如圖3.3-3(2),在接收天線的軸截面所在平面內建立直角坐標系,使接收天線的頂點與原點重合,焦點在x軸上.設拋物線的標準方程是y2=2px(p>0).由已知條件得,點A的坐標是(1,2.4),代入方程,得2.42=2p×1,即p=2.88.所以,所求拋物線的標準方程是y2=5.76x,焦點坐標是(1.44,0).[典例講評] 3.如圖所示,一隧道內設雙行線公路,其截面由一個長方形和拋物線構成,為保證安全,要求行駛車輛頂部(設為平頂)與隧道頂部在豎直方向上高度之差至少要有0.5 m,已知行車道總寬度AB=6 m,那么車輛通過隧道的限制高度為( )A.2.25 m B.2.5 m C.3.25 m D.3.5 mC [取隧道截面,以拋物線的頂點為原點,對稱軸為y軸,建立平面直角坐標系,則C(4,-4),設拋物線方程為x2=-2py(p>0),將點C代入拋物線方程得p=2,∴拋物線方程為x2=-4y,行車道總寬度AB=6 m,∴將x=3代入拋物線方程,得y=-2.25 m,∴限高為6-2.25-0.5=3.25(m).故選C.] 求解拋物線實際應用題的步驟【教用·備選題】 某大橋在漲水時有最大跨度的中央橋孔,已知上部呈拋物線形,跨度為20米,拱頂距水面6米,橋墩高出水面4米.現有一貨船欲過此孔,該貨船水下寬度不超過18米,目前吃水線上部中央船體高5米,寬16米,且該貨船在現有狀況下還可多裝1 000噸貨物,但每多裝150噸貨物,船體吃水線就要上升0.04米.若不考慮水下深度,問:該貨船在現在狀況下能否直接或設法通過該橋孔?為什么?[解] 如圖所示,以拱頂為原點,過拱頂的水平直線為x軸,豎直直線為y軸,建立平面直角坐標系.因為拱頂距水面6米,橋墩高出水面4米,所以A(10,-2).設橋孔上部拋物線方程是x2=-2py(p>0),則102=-2p×(-2),所以p=25,所以拋物線方程為x2=-50y,即y=-x2.若貨船沿正中央航行,船寬16米,而當x=8時,y=-×82=-1.28,即船體在x=±8之間通過,點B(8,-1.28),此時B點距水面6+(-1.28)=4.72(米).而船體高為5米,所以無法通行.又因為5-4.72=0.28(米),0.28÷0.04=7,150×7=1 050(噸),所以若船通過增加貨物通過橋孔,則要增加1 050噸,而船最多還能裝1 000噸貨物,所以貨船在現有狀況下不能通過橋孔.[學以致用] 4.如圖,某橋的橋形可近似地看成拋物線,該橋的高度為h,跨徑為a,則橋形對應的拋物線的焦點到準線的距離為( )A. B. C. D.A [如圖所示,以橋頂為坐標原點,橋形的對稱軸為y軸建立平面直角坐標系Oxy.設拋物線的方程為x2=-2py(p>0),結合題意可知,該拋物線經過點,則=2hp,解得p=,故橋形對應的拋物線的焦點到準線的距離為p=.]1.拋物線y2=-4x的焦點到點A(3,-2)的距離為( )A.2 B. C.2 D.3C [拋物線y2=-4x的焦點F(-1,0),則|FA|==2.故選C.]2.已知拋物線y2=2px(p>0)的焦點到準線的距離為2,則拋物線的焦點坐標為( )A.(0,1) B.(0,2) C.(1,0) D.(2,0)C [因為拋物線y2=2px(p>0)的焦點為,準線為x=-,由題意可知-=p=2,所以拋物線的焦點坐標為(1,0).故選C.]3.已知點P是拋物線y2=-4x上的一個動點,則點P到點M(0,2)的距離與點P到該拋物線準線的距離之和的最小值為( )A.3 B. C. D.C [依題設P在拋物線準線的投影為P′,拋物線的焦點為F.∵拋物線y2=-4x,∴F(-1,0),依拋物線的定義知P到該拋物線準線的距離為|PP′|=|PF|,則點P到點M(0,2)的距離與P到該拋物線準線的距離之和d=|PF|+|PM|≥|MF|==.故選C.]4.若拋物線x2=28y上一點(x0,y0)到焦點的距離是該點到x軸距離的3倍,則y0=________. [由題知:p=14,故由焦半徑公式得:y0+=3y0 y0=.]1.知識鏈:(1)拋物線的定義.(2)拋物線的標準方程的四種形式.(3)拋物線定義的應用.(4)拋物線的實際應用.2.方法鏈:待定系數法、定義法、數形結合.3.警示牌:求拋物線的方程時不要混淆拋物線的焦點位置和方程形式.回顧本節知識,自主完成以下問題:1.拋物線是如何定義的?試寫出其標準方程.[提示] 把平面內與一個定點F和一條定直線l(l不經過點F)的距離相等的點的軌跡叫做拋物線.焦點在x軸上的拋物線標準方程為y2=±2px(p>0),焦點在y軸上的拋物線標準方程為x2=±2py(p>0).2.當拋物線的焦點位置不確定時,如何設拋物線方程?[提示] 可設拋物線方程為y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0).課時分層作業(三十二) 拋物線及其標準方程一、選擇題1.設圓C與圓x2+(y-3)2=1外切,與直線y=-2相切,則圓C的圓心的軌跡為( )A.拋物線 B.雙曲線 C.橢圓 D.圓A [設圓心C的坐標為(x,y),圓C的半徑為r,圓x2+(y-3)2=1的圓心為A,因為圓C與圓x2+(y-3)2=1外切,與直線y=-2相切,所以|CA|=r+1,C到直線y=-2的距離d=r,所以|CA|=d+1,即動點C到定點A的距離等于到定直線y=-3的距離,由拋物線的定義知:C的軌跡為拋物線.故選A.]2.拋物線C:y2=mx過點(-2,),則拋物線C的準線方程為( )A.x= B.x=- C.y= D.y=-A [將點(-2,)代入拋物線C可得m=-,即有y2=-x,則拋物線C的準線方程為x=,故選A.]3.石拱橋是世界橋梁史上出現較早、形式優美、結構堅固的一種橋型.如圖,這是一座石拱橋,橋洞弧線可近似看成是頂點在坐標原點,焦點在y軸負半軸上的拋物線C的一部分,當水面距離拱頂4米時,水面的寬度是8米,則拋物線C的焦點到準線的距離是( )A.1米 B.2米 C.4米 D.8米B [設拋物線C:x2=-2py(p>0),由題意可知點(4,-4)在拋物線C上,則-2p×(-4)=42,解得p=2,∴拋物線C的焦點到準線的距離是2米.故選B.]4.圓x2-4x+y2-2y=0的圓心在拋物線y2=2px上,則該拋物線的焦點坐標為( )A. B. C. D.(1,0)A [圓x2-4x+y2-2y=0,即(x-2)2+(y-1)2=5的圓心為(2,1),把(2,1)代入y2=2px,可得1=4p,即p=,可得拋物線為y2=x,故焦點坐標為.故選A.]5.若點A在焦點為F的拋物線y2=4x上,且|AF|=2,點P為直線x=-1上的動點,則|PA|+|PF|的最小值為( )A.2 B.2+ C.2+2 D.4A [拋物線y2=4x的焦點F(1,0),準線x=-1,|AF|=xA+1=2,xA=1,則=4,yA=±2,不妨設A(1,2),F(1,0)關于直線x=-1的對稱點為F′(-3,0),由于|PF|=|PF′|,所以當A,P,F′三點共線時|PA|+|PF|最小,所以=2.故選A.]二、填空題6.已知拋物線C:x=4y2,則拋物線C的焦點坐標為________. [拋物線C:x=4y2,即y2=x,所以拋物線C的焦點坐標為.]7.(2023·全國乙卷)已知點A(1,)在拋物線C:y2=2px上,則點A到C的準線的距離為________. [將點A的坐標代入拋物線方程,得5=2p,于是y2=5x,則拋物線的準線方程為x=-,所以點A到準線的距離為1-=.]8.如圖所示,拋物線形拱橋,當水面在l時,拱頂離水面2米,水面寬4米,建立如圖所示的平面直角坐標系,則拋物線的標準方程為________,水面下降1米,水面寬是________米. x2=-4y 4 [設拋物線的標準方程為x2=-2py(p>0),由拋物線經過點(2,-2),可得8=-2p×(-2),解得p=2,所以拋物線的標準方程為x2=-4y.當y=-3時,x2=12,解得x=±2,所以水面下降1米后,水面寬是4米.]三、解答題9.已知拋物線的頂點在原點,對稱軸為x軸,焦點在直線x-2y-4=0上.(1)求該拋物線的方程;(2)若該拋物線上點A的橫坐標為2,求點A到該拋物線焦點的距離.[解] (1)x-2y-4=0中,令y=0,解得x=4,則焦點坐標為(4,0),故設拋物線的方程為y2=2px(p>0),故=4,解得p=8,故拋物線的方程為y2=16x.(2)設點A到該拋物線焦點的距離為h,由拋物線的定義可知:h=xA+=2+4=6.10.已知P為拋物線y=x2上的動點,A的最小值為( )A. B. C. D.C [由題意知,A為拋物線的焦點.設點P到準線y=-=d+|PB|,d+|PB|的最小值為B到準線的距離,所以當PB垂直于準線時取最小值.故最小值為2+=.]11.(多選)若點A(2,1)到拋物線C:y=ax2的準線的距離為4,則C的方程可能是( )A.x2=20y B.x2=-20yC.x2=12y D.x2=-12yBC [由題意得C:x2=y,所以C的準線方程為y=-.因為A到C的準線的距離為4,當a>0時,1+=4,解得a=;當a<0時,-1-=4,解得a=-.則C的方程是x2=-20y或 x2=12y.故選BC.]12.(多選)已知P(x,y)為拋物線x2=4y上一動點,則( )A.準線為l:x=-1B.存在一個定點和一條定直線,使得P到定點的距離等于P到定直線的距離C.點P到直線y=-x-2距離的最小值等于D.+的最小值為6BCD [P(x,y)為拋物線x2=4y上一動點,因為拋物線x2=4y的焦點為F(0,1),準線為l:y=-1,由拋物線的定義可知存在一個定點和一條定直線,使得P到定點的距離等于P到定直線的距離,故A錯誤,B正確.點P到直線y=-x-2的距離d===,當x=-2時,dmin==,故C正確.設點A(1,5)到準線l:y=-1的距離為d,P到準線l:y=-1的距離為d1,則+=|PF|+|PA|=d1+|PA|≥d=5+1=6,D正確.故選BCD.]13.如圖所示,高腳杯的軸截面為拋物線,往杯中緩慢倒水,當杯中的水深為2 cm時,水面寬度為6 cm,當水面再上升1 cm時,水面寬度為________cm.3 [建立如圖所示的平面直角坐標系,設高腳杯的軸截面所在拋物線方程為x2=2py(p>0),由題意可得A(3,2),代入拋物線方程,可得9=4p,即p=,則拋物線方程為x2=y,由題意可知B的縱坐標為3,則=×3=,即xB=,∴當水面再上升1 cm時,水面寬度為3 cm.]14.(源自北師大版教材)某單行隧道橫斷面由一段拋物線及一個矩形的三邊圍成,尺寸如圖所示(單位:m).某卡車載一集裝箱,車寬3 m,車與集裝箱總高4.5 m,此車能否安全通過隧道?說明理由.[解] 如圖所示,以拋物線的頂點為原點,以拋物線的對稱軸為y軸,建立平面直角坐標系,則點A的坐標為(3,-3).設拋物線的標準方程為x2=-2py(p>0).將點A的坐標代入上式,得9=6p,即2p=3.所以拋物線的標準方程為x2=-3y.將x=1.5代入拋物線的標準方程,得y=-0.75,則5-0.75=4.25<4.5.這說明,即使集裝箱處于隧道的正中位置,車與集裝箱的總高也會高于BD,所以此車不能安全通過隧道.15.已知拋物線Z:x2=4y的焦點為F,圓F:x2+(y-1)2=4與拋物線Z在第一象限的交點為P,直線l:x=t(0<t<m)與拋物線Z的交點為A,直線l與圓F在第一象限的交點為B,則m=________,△FAB周長的取值范圍為________.2 (4,6) [如圖所示,設直線l與拋物線Z的準線交于點C,由解得所以m=2.由解得所以A,由解得所以B(t,1+),由拋物線的定義得|AF|=|AC|,所以△FAB的周長=|FA|+|FB|+|AB|=|AC|+|AB|+|BF|=|BC|+2=+4.因為t∈(0,2),所以+4∈(4,6).]18/18課時分層作業(三十二) 拋物線及其標準方程一、選擇題1.設圓C與圓x2+(y-3)2=1外切,與直線y=-2相切,則圓C的圓心的軌跡為( )A.拋物線 B.雙曲線 C.橢圓 D.圓2.拋物線C:y2=mx過點(),則拋物線C的準線方程為( )A.x= B.x=-C.y= D.y=-3.石拱橋是世界橋梁史上出現較早、形式優美、結構堅固的一種橋型.如圖,這是一座石拱橋,橋洞弧線可近似看成是頂點在坐標原點,焦點在y軸負半軸上的拋物線C的一部分,當水面距離拱頂4米時,水面的寬度是8米,則拋物線C的焦點到準線的距離是( )A.1米 B.2米 C.4米 D.8米4.圓x2-4x+y2-2y=0的圓心在拋物線y2=2px上,則該拋物線的焦點坐標為( )A. B. C. D.(1,0)5.若點A在焦點為F的拋物線y2=4x上,且|AF|=2,點P為直線x=-1上的動點,則|PA|+|PF|的最小值為( )A.2 B.2+ C.2+2 D.4二、填空題6.已知拋物線C:x=4y2,則拋物線C的焦點坐標為________.7.(2023·全國乙卷)已知點A()在拋物線C:y2=2px上,則點A到C的準線的距離為________.8.如圖所示,拋物線形拱橋,當水面在l時,拱頂離水面2米,水面寬4米,建立如圖所示的平面直角坐標系,則拋物線的標準方程為________,水面下降1米,水面寬是________米. 三、解答題9.已知拋物線的頂點在原點,對稱軸為x軸,焦點在直線x-2y-4=0上.(1)求該拋物線的方程;(2)若該拋物線上點A的橫坐標為2,求點A到該拋物線焦點的距離.10.已知P為拋物線y=x2上的動點,AB()的最小值為( )A. B. C. D.11.(多選)若點A(2,1)到拋物線C:y=ax2的準線的距離為4,則C的方程可能是( )A.x2=20y B.x2=-20y C.x2=12y D.x2=-12y12.(多選)已知P(x,y)為拋物線x2=4y上一動點,則( )A.準線為l:x=-1B.存在一個定點和一條定直線,使得P到定點的距離等于P到定直線的距離C.點P到直線y=-x-2距離的最小值等于D.的最小值為613.如圖所示,高腳杯的軸截面為拋物線,往杯中緩慢倒水,當杯中的水深為2 cm時,水面寬度為6 cm,當水面再上升1 cm時,水面寬度為________cm.14.(源自北師大版教材)某單行隧道橫斷面由一段拋物線及一個矩形的三邊圍成,尺寸如圖所示(單位:m).某卡車載一集裝箱,車寬3 m,車與集裝箱總高4.5 m,此車能否安全通過隧道?說明理由.15.已知拋物線Z:x2=4y的焦點為F,圓F:x2+(y-1)2=4與拋物線Z在第一象限的交點為P,直線l:x=t(0<t<m)與拋物線Z的交點為A,直線l與圓F在第一象限的交點為B,則m=________,△FAB周長的取值范圍為________.3/33.3 拋物線3.3.1 拋物線及其標準方程[學習目標] 1.掌握拋物線的定義及焦點、準線的概念.(數學抽象)2.會求拋物線的標準方程,并能應用它解決有關問題.(數學運算、數學建模)[討論交流] 問題1.選擇不同的坐標系,就得到了不同形式的標準方程,拋物線的標準方程有幾種形式?問題2.二次函數y=ax2(a≠0)的圖象為什么是拋物線?它的焦點坐標和準線方程分別是什么?[自我感知] 經過認真的預習,結合對本節課的理解和認識,請畫出本節課的知識邏輯體系.探究1 拋物線的定義探究問題1 如圖,把一根直尺固定在畫板內直線l的位置上,截取一根繩子的長度等于AB的長度,現將繩子的一端固定在三角板的頂點A處,另一端用圖釘固定在畫板上的F處,用鉛筆尖(記作點P)扣緊繩子,并靠住三角板,然后使三角板緊靠著直尺上下滑動,這樣鉛筆尖就描出了一條曲線.在作圖的過程中,你能發現點P滿足的條件嗎?它的軌跡是什么形狀?__________________________________________________________________________________________________________________________________________[新知生成]平面內與一個定點F和一條定直線l(l不經過點F)的距離________的點的軌跡叫做拋物線.點F叫做拋物線的________,直線l叫做拋物線的________.[學以致用] 1.思考辨析(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)若點P到點F(1,0)的距離和到直線x=-2的距離相等,則點P的軌跡是拋物線. ( )(2)若點P到點F(1,0)的距離和到直線x+y-1=0的距離相等,則點P的軌跡是拋物線. ( )(3)若點P到點F(1,0)的距離比到直線x=-2的距離小1,則點P的軌跡是拋物線. ( )(4)平面內到一定點距離與到一定直線距離相等的點的軌跡是拋物線. ( )探究2 拋物線的標準方程探究問題2 如圖,已知拋物線的焦點F到準線l的距離為p(p>0),試建立適當的平面直角坐標系,使得到的拋物線方程最為簡單,并寫出此方程._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[新知生成]圖形 標準方程 焦點坐標 準線方程________ ________ ________________ ________ ________________ ________ ________________ ________ ________[典例講評] 1.(1)已知實數x,y滿足,其中常數p>0,則動點P(x,y)的軌跡是( )A.射線 B.直線 C.拋物線 D.橢圓(2)試求滿足下列條件的拋物線的標準方程:①過點(-3,2);②焦點在直線x-2y-4=0上.[嘗試解答]_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1.拋物線標準方程的求法(1)定義法:建立適當坐標系,利用拋物線的定義列出動點滿足的條件,列出方程,進行化簡,根據定義求出p,最后寫出標準方程.(2)待定系數法:由于標準方程有四種形式,因而在求方程時應首先確定焦點在哪一個半軸上,進而確定方程的形式,然后再利用已知條件確定p的值.2.求拋物線標準方程時應注意的問題(1)把握開口方向與方程一次項系數的對應關系.(2)當拋物線的位置沒有確定時,可設方程為y2=mx(m≠0)或x2=ny(n≠0),這樣可以減少討論不同情況的次數.(3)注意p的幾何意義.[學以致用] 2.(1)若拋物線y2=2px(p>0)的焦點坐標為(1,0),則p=________,準線方程為________.(2)焦點在y軸上,焦點到準線的距離為5的拋物線的標準方程為________.探究3 拋物線定義的應用[典例講評] 2.(1)已知拋物線C:y2=x的焦點為F,A(x0,y0)是C上一點,|AF|=x0,則x0等于( )A.1 B.2 C.4 D.8[嘗試解答]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)已知點P是拋物線y2=2x上的一個動點,求點P到點(0,2)的距離與P到該拋物線準線的距離之和的最小值.[嘗試解答]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[母題探究]1.若將本例(2)中的“點(0,2)”改為“點A(3,2)”,求|PA|+|PF|的最小值.___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.若將本例(2)中的“點(0,2)”換成“直線l1:3x-4y+=0”,求點P到直線3x-4y+=0的距離與P到該拋物線的準線的距離之和的最小值.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 拋物線定義的兩種應用(1)實現距離轉化.根據拋物線的定義,拋物線上任意一點到焦點的距離等于它到準線的距離,因此,由拋物線定義可以實現點點距與點線距的相互轉化,從而簡化某些問題.(2)解決最值問題.在拋物線中求解與焦點有關的兩點間距離和的最小值時,往往用拋物線的定義進行轉化,即化折線為直線解決最值問題.[學以致用] 3.已知過拋物線y2=4x的焦點F的直線l交拋物線于A,B兩點.若AB的中點M到拋物線準線的距離為6,則線段AB的長為( )A.6 B.9 C.12 D.14探究4 拋物線的實際應用[典例講評] 3.如圖所示,一隧道內設雙行線公路,其截面由一個長方形和拋物線構成,為保證安全,要求行駛車輛頂部(設為平頂)與隧道頂部在豎直方向上高度之差至少要有0.5 m,已知行車道總寬度AB=6 m,那么車輛通過隧道的限制高度為( )A.2.25 m B.2.5 m C.3.25 m D.3.5 m[嘗試解答]________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 求解拋物線實際應用題的步驟[學以致用] 4.如圖,某橋的橋形可近似地看成拋物線,該橋的高度為h,跨徑為a,則橋形對應的拋物線的焦點到準線的距離為( )A. B. C. D.1.拋物線y2=-4x的焦點到點A(3,-2)的距離為( )A.2 B. C.2 D.32.已知拋物線y2=2px(p>0)的焦點到準線的距離為2,則拋物線的焦點坐標為( )A.(0,1) B.(0,2)C.(1,0) D.(2,0)3.已知點P是拋物線y2=-4x上的一個動點,則點P到點M(0,2)的距離與點P到該拋物線準線的距離之和的最小值為( )A.3 B. C. D.4.若拋物線x2=28y上一點(x0,y0)到焦點的距離是該點到x軸距離的3倍,則y0=________.1.知識鏈:(1)拋物線的定義.(2)拋物線的標準方程的四種形式.(3)拋物線定義的應用.(4)拋物線的實際應用.2.方法鏈:待定系數法、定義法、數形結合.3.警示牌:求拋物線的方程時不要混淆拋物線的焦點位置和方程形式.7/7 展開更多...... 收起↑ 資源列表 44 第三章 3.3 3.3.1 拋物線及其標準方程 原卷版.docx 44 第三章 3.3 3.3.1 拋物線及其標準方程 解析版.docx 44 第三章 3.3 3.3.1 拋物線及其標準方程.pptx 課時分層作業32 拋物線及其標準方程 原卷版.docx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫