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高三数学《抛物线》教案

11-01 11:56:30 | 浏览次数: 16318 次 | 栏目:数学教学设计
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  1 抛物线的定义:平面内与一个定点F和一条定直线l的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点F叫做抛物线的焦点,定直线l叫做抛物线的准线.

  2 抛物线的图形和性质:

  ①顶点是焦点向准线所作垂线段中点。

  ②焦准距:

  ③通径:过焦点垂直于轴的弦长为 。

  ④顶点平分焦点到准线的垂线段: 。

  ⑤焦半径为半径的圆:以P为圆心、FP为半径的圆必与准线相切。所有这样的圆过定点F、准线是公切线。

  ⑥焦半径为直径的圆:以焦半径 FP为直径的圆必与过顶点垂直于轴的直线相切。所有这样的圆过定点F、过顶点垂直于轴的直线是公切线。

  ⑦焦点弦为直径的圆:以焦点弦PQ为直径的圆必与准线相切。所有这样的圆的公切线是准线。

  3 抛物线标准方程的四种形式:

  4 抛物线 的图像和性质:

  ①焦点坐标是: ,

  ②准线方程是: 。

  ③焦半径公式:若点 是抛物线 上一点,则该点到抛物线的焦点的距离(称为焦半径)是: ,

  ④焦点弦长公式:过焦点弦长

  ⑤抛物线 上的动点可设为P 或 或P

  5 一般情况归纳:

  方程 图象 焦点 准线 定义特征

  y2=kx k>0时开口向右 (k/4,0) x= ─k/4 到焦点(k/4,0)的距离等于到准线x= ─k/4的距离

  k<0时开口向左

  x2=ky k>0时开口向上 (0,k/4) y= ─k/4 到焦点(0,k/4)的距离等于到准线y= ─k/4的距离

  k<0时开口向下

  抛物线的定义:

  例1:点M与点F (-4,0)的距离比它到直线l:x-6=0的距离4.2,求点M的轨迹方程.

  分析:点M到点F的距离与到直线x=4的距离恰好相等,符合抛物线定义.

  答案:y2=-16x

  例2:斜率为1的直线l经过抛物线y2=4x的焦点,与抛物线相交于点A、B,求线段A、B的长.

  分析:这是灵活运用抛物线定义的题目.基本思路是:把求弦长AB转化为求A、B两点到准线距离的和.

  解:如图8-3-1,y2=4x的焦点为F (1,0),则l的方程为y=x-1.

  由 消去y得x2-6x+1=0.

  设A (x1,y1),B (x2,y2) 则x1+x2=6.

  又A、B两点到准线的距离为 , ,则

  点评:抛物线的定义本身也是抛物线最本质的性质,在解题中起到至关重要的作用。

  例3:(1) 已知抛物线的标准方程是y2=10x,求它的焦点坐标和准线方程;

  (2) 已知抛物线的焦点是F (0,3)求它的标准方程;

  (3) 已知抛物线方程为y=-mx2 (m>0)求它的焦点坐标和准线方程;

  (4) 求经过P (-4,-2)点的抛物线的标准方程;

  分析:这是为掌握抛物线四类标准方程而设计的基础题,解题时首先分清属哪类标准型,再录求P值(注意p>0).特别是(3)题,要先化为标准形式: ,则 .(4)题满足条件的抛物线有向左和向下开口的两条,因此有两解.

  答案:(1) , .(2) x2=12y (3) , ;(4) y2=-x或x2=-8y.

  例4 求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:

  (1)过点(-3,2);

  (2)焦点在直线x-2y-4=0上

  分析:从方程形式看,求抛物线的标准方程仅需确定一个待定系数p;从实际分析,一般需确定p和确定开口方向两个条件,否则,应展开相应的讨论

  解:(1)设所求的抛物线方程为y2=-2px或x2=2py(p>0),

  ∵过点(-3,2),

  ∴4=-2p(-3)或9=2p•2

  ∴p= 或p=

  ∴所求的抛物线方程为y2=- x或x2= y,前者的准线方程是x= ,后者的准线方程是y=-

  (2)令x=0得y=-2,令y=0得x=4,

  ∴抛物线的焦点为(4,0)或(0,-2)

  当焦点为(4,0)时, =4,

  ∴p=8,此时抛物线方程y2=16x;

  焦点为(0,-2)时, =2,

  ∴p=4,此时抛物线方程为x2=-8y

  ∴所求的抛物线的方程为y2=16x或x2=-8y,

  对应的准线方程分别是x=-4,y=2

  常用结论

  ① 过抛物线y2=2px的焦点F的弦AB长的最小值为2p

  ② 设A(x1,y), 1B(x2,y2)是抛物线y2=2px上的两点, 则AB过F的充要条件是y1y2=-p2

  ③ 设A, B是抛物线y2=2px上的两点,O为原点, 则OA⊥OB的充要条件是直线AB恒过定点(2p,0)

  例5:过抛物线y2=2px (p>0)的顶点O作弦OA⊥OB,与抛物线分别交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,求证:y1y2=-4p2.

  分析:由OA⊥OB,得到OA、OB斜率之积等于-1,从而得到x1、x2,y1、y2之间的关系.又A、B是抛物线上的点,故(x1,y1)、(x2,y2)满足抛物线方程.从这几个关系式可以得到y1、y2的值.

  证:由OA⊥OB,得 ,即y1y2=-x1x2,又 , ,所以: ,即 . 而y1y2≠0.所以y1y2=-4p2.

  弦的问题

  例1 A,B是抛物线y2=2px(p>0)上的两点,满足OA?OB(O为坐标原点) 求证:(1)A,B两点的横坐标之积,纵坐标之积为定值;

  (2)直线AB经过一个定点

  (3)作OM?AB于M,求点M的轨迹方程

  解:(1)设A(x1,y1), B(x2,y2), 则y12=2px1, y22=2px2,

  ∴y12y22=4p2x1x2,

  ∵OA?OB, ∴x1x2+y1y2=0,

  由此即可解得:x1x2=4p2, y1y2=─4p2 (定值)

  (2)直线AB的斜率k= = = ,

  ∴直线AB的方程为y─y1= (x─ ),

  即y(y1+y2)─y1y2=2px, 由(1)可得 y= (x─2p),

  直线AB过定点C(2p,0)

  (3)解法1:设M(x,y), 由(2)知y= (x─2p) (i),

  又AB?OM, 故两直线的斜率之积为─1, 即 • = ─1 (ii)

  由(i),(ii)得x2─2px+y2=0 (x?0)

  解法2: 由OM?AB知点M的轨迹是以原点和点(2p,0)为直径的圆(除去原点) 立即可求出

  例2 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求此时点M的坐标

  解:如图,设A(x1,y1), B(x2,y2),M(x,y), 则x= , y= ,

  又设点A,B,M在准线 :x=─1/4上的射影分别为A/,B/,M/, MM/与y轴的交点为N,

  则|AF|=|AA/|=x1+ ,|BF|=|BB/|=x2+ ,

  ∴x= (x1+x2)= (|AF|+|BF|─ )? (|AB|─ )=

  等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─ )

  由 得16k2x2─8(k2+2)x+k2=0

  依题意|AB|= |x1─x2|= × = =3,

  ∴k2=1/2, 此时x= (x1+x2)= =

  ∴y= ± 即M( , ), N( ,─ )

  例3 设一动直线过定点A(2, 0)且与抛物线 相交于B、C两点,点B、C在 轴上的射影分别为 , P是线段BC上的点,且适合 ,求 的重心Q的轨迹方程,并说明该轨迹是什么图形

  解析: 设 ,

  ,

  由 得

  ①

  又 代入①式得 ②

  由 得 代入②式得:

  由 得 或 , 又由①式知 关于 是减函数且

  , 且

  所以Q点轨迹为一线段(抠去一点):

  ( 且 )

  例4 已知抛物线 ,焦点为F,一直线 与抛物线交于A、B两点,且 ,且AB的垂直平分线恒过定点S(6, 0)

  ①求抛物线方程; ②求 面积的最大值

  解: ①设 , AB中点

  由 得

  又 得

  所以 依题意 ,

  抛物线方程为

  ②由 及 ,

  令 得

  又由 和 得:

  例5 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求此时点M的坐标

  解:如图,设A(x1,y1), B(x2,y2),M(x,y), 则x= , y= ,

  又设点A,B,M在准线 :x=─1/4上的射影分别为A/,B/,M/, MM/与y轴的交点为N,

  则|AF|=|AA/|=x1+ ,|BF|=|BB/|=x2+ ,

  ∴x= (x1+x2)= (|AF|+|BF|─ )? (|AB|─ )=

  等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─ )

  由 得16k2x2─8(k2+2)x+k2=0

  依题意|AB|= |x1─x2|= × = =3,

  ∴k2=1/2, 此时x= (x1+x2)= =

  ∴y= ± 即M( , ), N( ,─ )

  综合类(几何)

  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 联立,解出

  直线OP的方程为 即

  令 ,得M点纵坐标 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 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 、 ,那么 ”来证.

  设 、 、 ,并从 及 中消去x,得到 ,则有结论 ,即 .

  又直线OP的方程为 , ,得 .

  因为 在抛物线上,所以 .

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