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湘教版高中數(shù)學選擇性必修第一冊第3章圓錐曲線與方程3.3.2第2課時拋物線的標準方程及其性質(zhì)的應(yīng)用課件(共45張PPT)+學案

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  1. 二一教育資源

湘教版高中數(shù)學選擇性必修第一冊第3章圓錐曲線與方程3.3.2第2課時拋物線的標準方程及其性質(zhì)的應(yīng)用課件(共45張PPT)+學案

資源簡介

第2課時 拋物線的標準方程及其性質(zhì)的應(yīng)用
學習目標 1.掌握直線與拋物線的位置關(guān)系. 2.會解決與拋物線有關(guān)的焦點弦、中點弦問題. 3.通過直線與拋物線的位置關(guān)系、焦點弦和中點弦等問題的學習,提升邏輯推理、直觀想象、數(shù)學運算的核心素養(yǎng).
應(yīng)用一 直線與拋物線的位置關(guān)系
已知直線l:y=kx+1,拋物線C:y2=4x,當k為何值時,l與C:只有一個公共點;有兩個公共點;沒有公共點.
解:聯(lián)立消去y,
得k2x2+(2k-4)x+1=0.(*)
當k=0時,(*)式只有一個解x=,
所以直線l與C只有一個公共點,
此時直線l平行于x軸.
當k≠0時,(*)式是一個一元二次方程,
Δ=(2k-4)2-4k2=16(1-k).
①當Δ>0,即k<1,且k≠0時,
l與C有兩個公共點,此時直線l與C相交;
②當Δ=0,即k=1時,l與C有一個公共點,此時直線l與C相切;
③當Δ<0,即k>1時,l與C沒有公共點,此時直線l與C相離.
綜上所述,當k=1或0時,l與C有一個公共點;
當k<1,且k≠0時,l與C有兩個公共點;
當k>1時,l與C沒有公共點.
直線與拋物線的位置關(guān)系的判斷方法   設(shè)直線l:y=kx+b,拋物線:y2=2px(p>0),將直線方程與拋物線方程聯(lián)立消元得:k2x2+(2kb-2p)x+b2=0. 1.若k2=0,此時直線與拋物線有一個交點,該直線平行于拋物線的對稱軸或與對稱軸重合. 2.若k2≠0,當Δ>0時,直線與拋物線相交,有兩個交點; 當Δ=0時,直線與拋物線相切,有一個交點; 當Δ<0時,直線與拋物線相離,無交點.
對點練1.已知拋物線方程為y2=8x,若過點Q(-2,0)的直線l與拋物線有公共點,則直線l的斜率的取值范圍是    .
答案:[-1,1]
解析:由題意知,直線l的斜率存在,設(shè)直線l的方程為y=k(x+2),代入拋物線方程,消去y并整理,得k2x2+(4k2-8)x+4k2=0,當k=0時,顯然滿足題意;
當k≠0時,Δ=(4k2-8)2-4k2·4k2=64(1-k2)≥0,解得-1≤k<0或0<k≤1.因此直線l的斜率的取值范圍是[-1,1].
應(yīng)用二 弦長問題
已知拋物線方程為y2=2px(p>0),過此拋物線的焦點的直線與拋物線交于A,B兩點,且|AB|=p,求AB所在的直線方程.
解:由題意知焦點F,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
若AB⊥x軸,則|AB|=2p≠p,不滿足題意.
所以直線AB的斜率存在,設(shè)為k,
則直線AB的方程為y=k,k≠0.
由消去x,整理得ky2-2py-kp2=0.
由根與系數(shù)的關(guān)系得y1+y2=,y1y2=-p2.
所以|AB|=
=·=2p=p,解得k=±2.
所以AB所在的直線方程為2x-y-p=0或2x+y-p=0.
[變式探究] 
若本例條件不變,求弦AB的中點M到y(tǒng)軸的距離.
解:如圖,過A,B,M分別作準線x=-的垂線交準線于點C,D,E.
由定義知|AC|+|BD|=p,
則梯形ABDC的中位線|ME|=p,
所以點M到y(tǒng)軸的距離為p-=p.
求弦長問題的方法 1.一般弦長:|AB|=|x1-x2|,或|AB|=|y1-y2|. 2.焦點弦長:設(shè)AB是過拋物線y2=2px(p>0)焦點F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),則|AB|=x1+x2+p.注意點:(1)x1·x2=.(2)y1·y2=-p2.(3)|AB|=x1+x2+p= (α是直線AB的傾斜角).(4)+=為定值(F是拋物線的焦點).
對點練2.已知y=x+m與拋物線y2=8x交于A,B兩點.
(1)若|AB|=10,求實數(shù)m的值;
(2)若OA⊥OB,求實數(shù)m的值.
解:由
得x2+(2m-8)x+m2=0.
由Δ=(2m-8)2-4m2=64-32m>0,得m<2.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=8-2m,x1x2=m2,
y1y2=m(x1+x2)+x1x2+m2=8m.
(1)因為|AB|=·
=·=10,
所以m=,經(jīng)檢驗符合題意.
(2)因為OA⊥OB,所以x1x2+y1y2=m2+8m=0,
解得m=-8或m=0(舍去).
所以m=-8,經(jīng)檢驗符合題意.
應(yīng)用三 拋物線焦點弦的常用結(jié)論的應(yīng)用
拋物線y2=2px(p>0)的焦點弦的常用結(jié)論
  如圖所示,AB是拋物線y2=2px(p>0)的焦點弦,A(x1,y1),B(x2,y2),點F是焦點,直線AB的傾斜角為θ,準線l交x軸于點N,過A,B分別作準線l的垂線AC,BD,垂足分別為C,D.連接AN,BN,CF,DF,AO,BO.
則有:(1)|AF|=x1+=,|BF|=x2+=,|AB|=x1+x2+p=.
(2)+=.
(3)S△AOB=.
(4)以AB為直徑的圓與準線l相切,以AF、BF為直徑的圓與y軸相切.
(5)∠CFD=90°.
(6)y1y2=-p2,x1x2=.
(1)(一題多解)已知拋物線y2=8x,過焦點F的直線與拋物線交于A,B兩點,若|AF|=6,則|BF|=(  )
A.1 B.2
C.3 D.4
(2)已知拋物線C的方程為y2=2px,若傾斜角為銳角的直線l過拋物線的焦點F,與拋物線交于A,B兩點,且=3,則直線l的傾斜角為    .
答案:(1)C (2)60°
解析:(1)法一:由題意知p=4.因為拋物線過焦點的弦滿足+=,又|AF|=6,所以|BF|=3.故選C.
法二:由題意知拋物線的焦點為F(2,0),準線方程為x=-2.因為|AF|=6,所以xA=4.不妨設(shè)點A在第一象限,則yA=4,所以kAF==2,故直線AB的方程為y=2x-4.聯(lián)立整理得x2-5x+4=0,所以xA+xB=5,所以xB=1,所以|BF|=xB+2=3.故選C.
(2)如圖所示,直線m為拋物線的準線,過點A,B分別作AM,BN垂直于m,作BE⊥AM.因為=,=,且=3,所以=3,則=4,=-=3|BF|-|BF|=2.在△ABE中,所以cos∠BAE===,則∠BAE=60°,即直線l的傾斜角為60°.
對點練3.(多選)已知拋物線y2=2px經(jīng)過點M,其焦點為F,過點F的直線l與拋物線交于點A,B,設(shè)直線OA,OB的斜率分別為k1,k2,則下列結(jié)論正確的是(  )
A.p=2 B.≥4
C.·=-4 D.k1k2=-4
答案:ABD
解析:因為拋物線y2=2px經(jīng)過點M,所以22=2p,解得p=2,故A正確;所以拋物線方程為y2=4x,則焦點F,設(shè)直線l:x=my+1,聯(lián)立消去x整理得y2-4my-4=0,則Δ=16m2+16>0,所以y1+y2=4m,y1y2=-4,則x1+x2=m+2=4m2+2,x1x2==m2y1y2+m+1=1.所以=x1+x2+2=4m2+4≥4,故B正確;對于C,所以=,=,所以·=x1x2+y1y2=-3,故C錯誤;對于D,k1k2=·=-4,故D正確.故選ABD.
1.動點P(x,y)到點F(3,0)的距離比它到直線x+4=0的距離小1,則動點的軌跡是(  )
A.橢圓          B.雙曲線
C.雙曲線的一支 D.拋物線
答案:D
解析:依題意可知動點P(x,y)在直線x+4=0的右側(cè),
設(shè)P到直線x+4=0的距離為d,則|PF|=d-1,
所以動點P到F(3,0)的距離與到x+3=0的距離相等,其軌跡為拋物線.
2.已知直線l與拋物線x2=2py(p>0)只有一個交點,則直線l與拋物線的位置關(guān)系是(  )
A.相交 B.相切
C.相離 D.相交或相切
答案:D
解析:當直線l與y軸平行或重合時,直線l與拋物線x2=2py(p>0)有一個交點,此時直線l與拋物線是相交的.當直線l的斜率存在,直線l與拋物線x2=2py(p>0)只有一個交點時,直線l與拋物線相切.
3.若直線x-y=2與拋物線y2=4x交于A,B兩點,則線段AB的中點坐標是    .
答案:(4,2)
解析:由
得x2-8x+4=0,Δ>0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=8,y1+y2=x1+x2-4=4,
故線段AB的中點坐標為(4,2).
4.直線y=kx+2與拋物線y2=8x有且只有一個公共點,則k=    .
答案:0或1
解析:當k=0時,直線與拋物線有唯一交點,
當k≠0時,聯(lián)立方程消去y,得k2x2+4(k-2)x+4=0,
由題意Δ=16(k-2)2-16k2=0,
所以k=1.
綜上,k=0或1.
課時測評35 拋物線的標準方程及其性質(zhì)的應(yīng)用
(時間:60分鐘 滿分:110分)
(1—8小題,每小題5分,共40分)
1.頂點在原點,焦點為F的拋物線的標準方程是(  )
A.y2=x B.y2=3x
C.y2=6x D.y2=-6x
答案:C
解析:頂點在原點,焦點為F的拋物線的標準方程可設(shè)為y2=2px(p>0),由題意知=,故p=3.因此,所求拋物線的標準方程為y2=6x.
2.過拋物線x2=4y的焦點F作直線l交拋物線于P1(x1,y1),P2(x2,y2)兩點,若y1+y2=6,則|P1P2|=(  )
A.5     B.6    
C.8     D.10
答案:C
解析:拋物線x2=4y的準線為y=-1,因為P1(x1,y1),P2(x2,y2)兩點是過拋物線焦點的直線l與拋物線的交點,所以P1(x1,y1),P2(x2,y2)兩點到準線的距離分別是y1+1,y2+1,所以|P1P2|=y(tǒng)1+y2+2=8.故選C.
3.與直線2x-y+4=0平行的拋物線y=x2的切線方程為(  )
A.2x-y+3=0 B.2x-y-3=0
C.2x-y+1=0 D.2x-y-1=0
答案:D
解析:設(shè)切線方程為2x-y+m=0,聯(lián)立得x2-2x-m=0.由Δ=4+4m=0,得m=-1,所以切線方程為2x-y-1=0.故選D.
4.在同一平面直角坐標系中,方程9x2+4y2=1與3x+2y2=0的曲線大致為(  )
答案:D
解析:將方程9x2+4y2=1與3x+2y2=0轉(zhuǎn)化為+=1與y2=-x,所以橢圓的焦點在y軸上,拋物線的焦點在x軸上,且開口向左.故選D.
5.若直線y=2x+與拋物線x2=2py(p>0)相交于A,B兩點,則|AB|=(  )
A.5p B.10p
C.11p D.12p
答案:B
解析:將直線方程代入拋物線方程,
可得x2-4px-p2=0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=4p,所以y1+y2=9p.
因為直線過拋物線的焦點,
所以|AB|=y(tǒng)1+y2+p=10p.
6.直線y=x-1被拋物線y2=4x截得的線段的中點坐標是    .
答案:(3,2)
解析:將y=x-1代入y2=4x,整理,得x2-6x+1=0.
由根與系數(shù)的關(guān)系,得x1+x2=6,=3,
所以===2.
所以所求點的坐標為(3,2).
7.已知A,B為拋物線y2=2x上兩點,且A與B的縱坐標之和為4,則直線AB的斜率為    .
答案:
解析:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
所以y1+y2=4.
因為A,B在拋物線上,
所以相減得
-=2(x1-x2),
即===.
8.設(shè)拋物線的焦點到頂點的距離為3,則拋物線上的點到準線的距離的取值范圍是    .
答案:[3,+∞)
解析:因為拋物線的焦點到頂點的距離為3,
所以=3,即p=6.
又拋物線上的點到準線距離的最小值為,
所以拋物線上的點到準線距離的取值范圍為[3,+∞).
9.(10分)過拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點F的直線交拋物線于A,B兩點,且A,B兩點的縱坐標之積為-4,求拋物線C的方程.
解:由于拋物線的焦點F,
故可設(shè)直線AB的方程為x=my+.
由得y2-2pmy-p2=0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則y1y2=-p2,
所以-p2=-4,由p>0,可得p=2,
所以拋物線C的方程為y2=4x.
10.(13分)已知拋物線的頂點為坐標原點,對稱軸為x軸,且與圓x2+y2=4相交的公共弦長為2,求拋物線的方程.
解:設(shè)所求拋物線的方程為y2=2px(p>0)或y2=-2px(p>0),拋物線與圓的交點A(x1,y1),B(x2,y2)(y1>0,y2<0),則|y1|+|y2|=2,即y1-y2=2.由對稱性,知y2=-y1,代入上式,得y1=,把y1=代入x2+y2=4,得x1=±1,所以點(1,)在拋物線y2=2px上,點(-1,)在拋物線y2=-2px上,可得p=.于是所求拋物線的方程為y2=3x或y2=-3x.
(11—13小題,每小題5分,共15分)
11.已知F是拋物線C:y2=2px的焦點,x=-3是拋物線C的準線,點N(0,t)(t≠0),連接FN交拋物線C于M點,+=0,則△OFN的面積為(  )
A.4 B.9
C.4 D.9
答案:D
解析:由直線x=-3是拋物線C的準線,可得-=-3,即p=6,
所以拋物線的方程為C:y2=12x,
其焦點為F(3,0),
因為+=0,可得=-,
故M,N,F(xiàn)三點共線,且M為NF的中點,
又因為F(3,0),N(0,t),所以M(,),
將點M(,)代入拋物線y2=12x,
可得t=±6,
所以△OFN的面積為S=·=×3×6=9.
故選D.
12.拋物線y2=2px(p>0)的焦點為F,O為坐標原點,M為拋物線上一點,且|MF|=3|OF|,△MFO的面積為16,則拋物線的方程為(  )
A.y2=6x B.y2=8x
C.y2=16x D.y2=20x
答案:C
解析:設(shè)M(x0,y0),由|MF|=3|OF|可得x0+=,解得x0=p,所以M(p,±p),所以,S△MFO=××p=16,解得p=±8.因為p>0,所以p=8.所以拋物線的方程為y2=16x.故選C.
13.已知AB是拋物線2x2=y(tǒng)的焦點弦,若|AB|=4,則AB的中點的縱坐標為    .
答案:
解析:設(shè)AB的中點為P(x0,y0),分別過A,P,B三點作準線的垂線,垂足分別為A',Q,B'.由題意得|AA'|+|BB'|=|AB|=4,|PQ|==2.又|PQ|=y(tǒng)0+,所以y0+=2,解得y0=.
14.(15分)已知拋物線C:y=2x2和直線l:y=kx+1,O為坐標原點.
(1)求證:l與C必有兩交點.
(2)設(shè)l與C交于A,B兩點,且直線OA和OB斜率之和為1,求k的值.
解:(1)證明:聯(lián)立拋物線C:y=2x2和直線l:y=kx+1,可得2x2-kx-1=0,
所以Δ=k2+8>0,所以l與C必有兩交點.
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則+=1,①
因為y1=kx1+1,y2=kx2+1,代入①,
得2k+=1,②
由(1)可得x1+x2=k,x1x2=-,
代入②得k=1.
15.(17分)設(shè)拋物線C:y2=4x,F(xiàn)為C的焦點,過F的直線l與C交于A,B兩點.
(1)若l的斜率為2,求|AB|;
(2)求證:·是一個定值.
解:(1)依題意得F(1,0),所以直線l的方程為y=2(x-1).
設(shè)直線l與拋物線的交點為A(x1,y1),B(x2,y2).
由消去y整理得x2-3x+1=0,
所以Δ=9-4=5>0,x1+x2=3,x1x2=1.
所以|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+p=3+2=5.
(2)證明:根據(jù)題意設(shè)直線l的方程為x=ky+1,直線l與拋物線的交點為A(x1,y1),B(x2,y2).
由消去x整理得y2-4ky-4=0,
Δ=16k2+16>0,
所以y1+y2=4k,y1y2=-4.
因為·=(x1,y1)·(x2,y2)=x1x2+y1y2=(ky1+1)(ky2+1)+y1y2=k2y1y2+k(y1+y2)+1+y1y2=-4k2+4k2+1-4=-3,
所以·是一個定值.
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3.3.2 拋物線的簡單幾何性質(zhì)
第2課時 拋物線的標準方程及其性質(zhì)的應(yīng)用
 
第1章 3.3 拋物線
學習目標
1.掌握直線與拋物線的位置關(guān)系.
2.會解決與拋物線有關(guān)的焦點弦、中點弦問題.
3.通過直線與拋物線的位置關(guān)系、焦點弦和中點弦等問題的學習,提升邏輯推理、直觀想象、數(shù)學運算的核心素養(yǎng).
應(yīng)用一 直線與拋物線的位置關(guān)系
典例1
Δ=(2k-4)2-4k2=16(1-k).
①當Δ>0,即k<1,且k≠0時,
l與C有兩個公共點,此時直線l與C相交;
②當Δ=0,即k=1時,l與C有一個公共點,此時直線l與C相切;
③當Δ<0,即k>1時,l與C沒有公共點,此時直線l與C相離.
綜上所述,當k=1或0時,l與C有一個公共點;
當k<1,且k≠0時,l與C有兩個公共點;
當k>1時,l與C沒有公共點.
規(guī)律方法
直線與拋物線的位置關(guān)系的判斷方法
  設(shè)直線l:y=kx+b,拋物線:y2=2px(p>0),將直線方程與拋物線方程聯(lián)立消元得:k2x2+(2kb-2p)x+b2=0.
1.若k2=0,此時直線與拋物線有一個交點,該直線平行于拋物線的對稱軸或與對稱軸重合.
2.若k2≠0,當Δ>0時,直線與拋物線相交,有兩個交點;
當Δ=0時,直線與拋物線相切,有一個交點;
當Δ<0時,直線與拋物線相離,無交點.
對點練1.已知拋物線方程為y2=8x,若過點Q(-2,0)的直線l與拋物線有公共點,則直線l的斜率的取值范圍是__________.
[-1,1]
由題意知,直線l的斜率存在,設(shè)直線l的方程為y=k(x+2),代入拋物線方程,消去y并整理,得k2x2+(4k2-8)x+4k2=0,當k=0時,顯然滿足題意;
當k≠0時,Δ=(4k2-8)2-4k2·4k2=64(1-k2)≥0,解得-1≤k<0或0<k≤1.因此直線l的斜率的取值范圍是[-1,1].
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應(yīng)用二 弦長問題
典例2
規(guī)律方法
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應(yīng)用三 拋物線焦點弦的常用結(jié)論的應(yīng)用
(1)(一題多解)已知拋物線y2=8x,過焦點F的直線與拋物線交于A,B兩點,若|AF|=6,則|BF|=
A.1 B.2
C.3 D.4
典例3



60°




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隨堂評價
1.動點P(x,y)到點F(3,0)的距離比它到直線x+4=0的距離小1,則動點的軌跡是
A.橢圓          B.雙曲線
C.雙曲線的一支 D.拋物線

依題意可知動點P(x,y)在直線x+4=0的右側(cè),
設(shè)P到直線x+4=0的距離為d,則|PF|=d-1,
所以動點P到F(3,0)的距離與到x+3=0的距離相等,其軌跡為拋物線.
2.已知直線l與拋物線x2=2py(p>0)只有一個交點,則直線l與拋物線的位置關(guān)系是
A.相交 B.相切
C.相離 D.相交或相切

當直線l與y軸平行或重合時,直線l與拋物線x2=2py(p>0)有一個交點,此時直線l與拋物線是相交的.當直線l的斜率存在,直線l與拋物線x2=2py(p>0)只有一個交點時,直線l與拋物線相切.
3.若直線x-y=2與拋物線y2=4x交于A,B兩點,則線段AB的中點坐標是_______.
(4,2)
4.直線y=kx+2與拋物線y2=8x有且只有一個公共點,則k=______.
0或1
當k=0時,直線與拋物線有唯一交點,
當k≠0時,聯(lián)立方程消去y,得k2x2+4(k-2)x+4=0,
由題意Δ=16(k-2)2-16k2=0,
所以k=1.
綜上,k=0或1.
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課時測評

2.過拋物線x2=4y的焦點F作直線l交拋物線于P1(x1,y1),P2(x2,y2)兩點,若y1+y2=6,則|P1P2|=
A.5     B.6    
C.8     D.10

拋物線x2=4y的準線為y=-1,因為P1(x1,y1),P2(x2,y2)兩點是過拋物線焦點的直線l與拋物線的交點,所以P1(x1,y1),P2(x2,y2)兩點到準線的距離分別是y1+1,y2+1,所以|P1P2|=y(tǒng)1+y2+2=8.故選C.
3.與直線2x-y+4=0平行的拋物線y=x2的切線方程為
A.2x-y+3=0 B.2x-y-3=0
C.2x-y+1=0 D.2x-y-1=0

4.在同一平面直角坐標系中,方程9x2+4y2=1與3x+2y2=0的曲線大致為


將直線方程代入拋物線方程,
可得x2-4px-p2=0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=4p,所以y1+y2=9p.
因為直線過拋物線的焦點,
所以|AB|=y(tǒng)1+y2+p=10p.
6.直線y=x-1被拋物線y2=4x截得的線段的中點坐標是________.
(3,2)

7.已知A,B為拋物線y2=2x上兩點,且A與B的縱坐標之和為4,則直線AB
的斜率為____.


8.設(shè)拋物線的焦點到頂點的距離為3,則拋物線上的點到準線的距離的取值范圍是_________.
[3,+∞)



13.已知AB是拋物線2x2=y(tǒng)的焦點弦,若|AB|=4,則AB的中點的縱坐
標為___.

14.(15分)已知拋物線C:y=2x2和直線l:y=kx+1,O為坐標原點.
(1)求證:l與C必有兩交點.
解:證明:聯(lián)立拋物線C:y=2x2和直線l:y=kx+1,可得2x2-kx-1=0,
所以Δ=k2+8>0,所以l與C必有兩交點.
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