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第七节 抛 物 线
[全盘巩固]
1.抛物线x2=(2a-1)y的准线方程是y=1,则实数a=( )
A. B. C.- D.-
解析:选D 把抛物线方程化为x2=-2y,则p=-a,故抛物线的准线方程是y==,则=1,解得a=-.
2.直线4kx-4y-k=0与抛物线y2=x交于A,B两点,若|AB|=4,则弦AB的中点到直线x+=0的距离等于( )
A. B.2 C. D.4
解析:选C 直线4kx-4y-k=0,即y=k,即直线4kx-4y-k=0过抛物线y2=x的焦点.设A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=x1+x2+=4,故x1+x2=,则弦AB的中点的横坐标是,所以弦AB的中点到直线x+=0的距离是+=.
3.(2021·江西高考)已知点A(2,0),抛物线C:x2=4y的焦点为F,射线FA与抛物线C相交于点M,与其准线相交于点N,则|FM|∶|MN|=( )
A.2∶ B.1∶2 C.1∶ D.1∶3
解析:选C FA:y=-x+1,与x2=4y联立,得xM=-1,FA:y=-x+1,与y=-1联立,得N(4,-1),由三角形相像知==.
4.设F为抛物线y2=4x的焦点,A,B,C为该抛物线上三点,若++=0,则||+||+||=( )
A.9 B.6 C.4 D.3
解析:选B 设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),
又F(1,0),由++=0知,
(x1-1)+(x2-1)+(x3-1)=0,即x1+x2+x3=3,
||+||+||=x1+x2+x3+p=6.
5.已知点M(1,0),直线l:x=-1,点B是l上的动点,过点B垂直于y轴的直线与线段BM的垂直平分线交于点P,则点P的轨迹是( )
A.抛物线 B.椭圆
C.双曲线的一支 D.直线
解析:选A 由点P在BM的垂直平分线上,故|PB|=|PM|.又PB⊥l,因而点P到直线l的距离等于点P到点M的距离,所以点P的轨迹是抛物线.
6.(2021·新课标全国卷Ⅰ)O为坐标原点,F为抛物线C:y2=4x的焦点,P为C上一点,若|PF|=4,则△POF的面积为( )
A.2 B.2 C.2 D.4
解析:选C 设P(x0,y0),依据抛物线定义得|PF|=x0+,所以x0=3,
代入抛物线方程求得y2=24,解得|y|=2,
所以△POF的面积等于·|OF|·|y|=××2=2.
7.(2021·北京高考)若抛物线y2=2px的焦点坐标为(1,0),则p=________,准线方程为________.
解析:∵抛物线y2=2px的焦点坐标为(1,0),∴=1,解得p=2,∴准线方程为x=-1.
答案:2 x=-1
8.(2022·丽水模拟)设Q为圆C:x2+y2+6x+8y+21=0上任意一点,抛物线y2=8x的准线为l.若抛物线上任意一点P到直线l的距离为m,则m+|PQ|的最小值为________.
解析:如图由抛物线定义可得,点P到准线的距离等于其到焦点F的距离,故问题转化为点P到焦点的距离与到圆上点的距离之和的最小值,由圆的学问可知当且仅当点P为圆心C和焦点F的连线与抛物线的交点,Q取CF的连线与圆的交点时,距离之和取得最小值,即m+|PQ|≥|CF|-r=-2=-2.
答案:-2.
9.抛物线y=-x2上的点到直线4x+3y-8=0距离的最小值是________.
解析:
如图,设与直线4x+3y-8=0平行且与抛物线y=-x2相切的直线为4x+3y+b=0,切线方程与抛物线方程联立得消去y整理得3x2-4x-b=0,则Δ=16+12b=0,解得b=-,所以切线方程为4x+3y-=0,抛物线y=-x2上的点到直线4x+3y-8=0距离的最小值是这两条平行线间的距离d==.
答案:
10.已知以向量v=为方向向量的直线l过点,抛物线C:y2=2px(p>0)的顶点关于直线l的对称点在该抛物线的准线上.
(1)求抛物线C的方程;
(2)设A,B是抛物线C上两个动点,过A作平行于x轴的直线m,直线OB与直线m交于点N,若·+p2=0(O为原点,A,B异于原点),试求点N的轨迹方程.
解:(1)由题意可得直线l的方程为y=x+,①
过原点垂直于l的直线方程为y=-2x.②
解①②得x=-.
∵抛物线的顶点关于直线l的对称点在该抛物线的准线上,
∴-=-×2,p=2.
∴抛物线C的方程为y2=4x.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),N(x0,y0),由题意知y0=y1.
由·+p2=0,得x1x2+y1y2+4=0,
又y=4x1,y=4x2,解得y1y2=-8,③
直线ON:y=x,即y0=x0.④
由③④及y0=y1得点N的轨迹方程为x=-2(y≠0).
11.已知定点A(1,0)和直线x=-1上的两个动点E,F,且⊥,动点P满足∥,∥ (其中O为坐标原点).
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)过点B(0,2)的直线l与(1)中的轨迹C相交于两个不同的点M,N,若·<0,求直线l的斜率的取值范围.
解:(1)设P(x,y),E(-1,yE),F(-1,yF),
∵·=(-2,yE)·(-2,yF)=yE·yF+4=0,
∴yE·yF=-4,①
又=(x+1,y-yE),=(1,-yF),
且∥,∥,
∴y-yE=0且x(-yF)-y=0,
∴yE=y,yF=-,
代入①得y2=4x(x≠0),
∴动点P的轨迹C的方程为y2=4x(x≠0).
(2)设l:y-2=kx(易知k存在,且k≠0),
联立消去x,得ky2-4y+8=0,
Δ=42-32k>0,即k<.
令M(x1,y1),N(x2,y2),
则y1+y2=,y1·y2=,
·=(x1-1,y1)·(x2-1,y2)
=x1x2-(x1+x2)+1+y1y2
=-+1+y1y2
=2-+y1y2+1
=+1<0,
∴-12<k<0,
故实数k的取值范围为(-12,0).
12.(2022·珠海模拟)在平面直角坐标系xOy中,设点F,直线l:x=-,点P在直线l上移动,R是线段PF与y轴的交点,RQ⊥FP,PQ⊥l.
(1)求动点Q的轨迹C的方程;
(2)设圆M过A(1,0),且圆心M在曲线C上,TS是圆M在y轴上截得的弦,当M运动时,弦长|TS|是否为定值?请说明理由.
解:
(1)依题意知,点R是线段FP的中点,且RQ⊥FP,
∴RQ是线段FP的垂直平分线.
∵|PQ|是点Q到直线l的距离.
点Q在线段FP的垂直平分线上,
∴|PQ|=|QF|.
故动点Q的轨迹是以F为焦点,l为准线的抛物线,
其方程为y2=2x(x>0).
(2)弦长|TS|为定值.理由如下:取曲线C上点M(x0,y0),M到y轴的距离为d=|x0|=x0,
圆的半径r=|MA|=,
则|TS|=2=2,
由于点M在曲线C上,所以x0=,
所以|TS|=2=2,是定值.
[冲击名校]
已知直线y=-2上有一个动点Q,过点Q作直线l1垂直于x轴,动点P在l1上,且满足OP⊥OQ(O为坐标原点),记点P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)若直线l2是曲线C的一条切线,当点(0,2)到直线l2的距离最短时,求直线l2的方程.
解:(1)设点P的坐标为(x,y),则点Q的坐标为(x,-2).
∵OP⊥OQ,
∴当x=0时,P,O,Q三点共线,不符合题意,故x≠0.
当x≠0时,得kOP·kOQ=-1,
即·=-1,化简得x2=2y,
∴曲线C的方程为x2=2y(x≠0).
(2)∵直线l2与曲线C相切,
∴直线l2的斜率存在.
设直线l2的方程为y=kx+b,
由得x2-2kx-2b=0.
∵直线l2与曲线C相切,
∴Δ=4k2+8b=0,即b=-.
点(0,2)到直线l2的距离
d=
=·
=
≥×2=.
当且仅当=,即k=±时,等号成立.
此时b=-1.
∴直线l2的方程为x-y-1=0或x+y+1=0.
[高频滚动]
1.(2022·宜宾模拟)已知点F1(-,0),F2(,0),动点P
满足|PF2|-|PF1|=2,当点P的纵坐标是时,点P到坐标原点的距离是( )
A. B. C. D.2
解析:选A 由已知可得c=,a=1,∴b=1.
∴双曲线方程为x2-y2=1(x≤-1).
将y=代入,可得点P的横坐标为x=-.
∴点P到原点的距离为 =.
2.(2022·上海模拟)已知双曲线-=1的左,右焦点分别为F1,F2,点M在双曲线上且MF1⊥x轴,则F1到直线F2M的距离为________.
解析:由题意知F1(-3,0),设M(-3,y0),代入双曲线方程求得|y0|=,即|MF1|=.又|F1F2|=6,利用直角三角形性质及数形结合得F1到直线F2M的距离为d===.
答案:
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