抛物线及其性质

时间:2022-10-23 01:07:18

本部分内容由抛物线的定义、标准方程及其基本性质组成. 在客观题中,突出考查抛物线的定义、标准方程及其基本性质,解答题中主要考查抛物线方程、直线与抛物线的位置关系、弦长公式、曲线导数的几何意义等;同时考查数形结合、函数与方程、转化与化归等数学思想方法,以及运算能力、逻辑思维能力、灵活运用所学知识分析和解决问题的能力.

重点:熟练掌握抛物线的定义及四种不同的标准方程形式,会根据抛物线的标准方程研究得出性质,会由几何性质确定抛物线的标准方程. 熟练运用坐标法,理解数形结合思想,掌握相关代数知识、平面几何知识的运用.

难点:把几何条件转化为代数语言,进而把“形”转化为“数”. 选择合理、简捷的运算途径,并实施正确的运算. 灵活利用概念、平面几何知识.

1. 抛物线及其性质的基本思路

求抛物线方程时,若由已知条件可知方程的形式,一般用待定系数法;若由已知条件可知动点的运动规律,一般用轨迹法;凡涉及抛物线的弦长、弦的中点、弦的斜率问题时要注意运用韦达定理;解决焦点弦问题,抛物线的定义有广泛的应用,还应注意焦点弦的几何性质,针对y2=2px(p>0),设焦点弦为x=my+■,既方便消元,又可避免斜率不存在的情况;可能的情况下,注意平面几何知识的应用,达到“不算而解”的目的.

2. 抛物线及其性质的基本策略

(1)求抛物线的标准方程

①定义法:根据条件确定动点满足的几何特征,从而确定p的值,得到抛物线的标准方程.

②待定系数法:先定位,后定量.根据条件设出标准方程,再确定参数p的值,这里要注意抛物线标准方程有四种形式,从简单化角度出发,焦点在x轴上,设为y2=ax(a≠0);焦点在y轴上,设为x2=by(b≠0).

(2)焦点弦问题和焦半径

①焦半径:抛物线y2=2px(p>0)上一点P(x0,y0)到焦点F■,0的距离PF=x0+■.

②通径:过焦点F■,0且与x轴垂直的弦PQ叫通径,PQ=2p.

③焦点弦的性质:过F■,0的弦AB所在的直线方程为y=kx-■(k不存在时为通径).

④弦长:AB=x1+x2+p=■(θ为弦AB的倾斜角);x1·x2=■,y1·y2= -p2;■+■=■;以弦AB为直径的圆与准线相切.

在抛物线y2=4x上找一点M,使MA+MF最小,其中A(3,2),F(1,0),求点M的坐标及此时的最小值.

思索 “看准线想焦点,看焦点想准线”,可根据抛物线的定义进行相互转化从而获得简捷、直观的求解. 数形结合是灵活解题的一条捷径.

破解 如图1,点A在抛物线y2=4x的内部,由抛物线的定义可知,MA+MF=MA+MH,其中MH为M到抛物线的准线的距离,过A作抛物线准线的垂线交抛物线于M1,垂足为B,则MA+MF=MA+MH≥AB=4,当且仅当点M在M1的位置时等号成立,此时点M1的坐标为(1,2).

斜率为1的直线l经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点,求线段AB的长.

思索 求焦点弦的弦长有多种方法,既要掌握运算方法,也要考虑一些不算或少算的方法. 数形结合是解析几何中重要的思想方法之一. 一些问题中,充分发挥“形”的作用,可以最大限度地减少运算,“看出结果”. 我们不妨考虑问题的一般情形:斜率为k(倾斜角为θ)的直线l过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点,如何“看出”焦点弦的弦长?

如图2,由图可以看出,FA=p-FAcosθ,FB=FBcosθ+p,所以AB=FA+FB=■+■=■. 求解过程非常直观,在已知直线倾斜角的情形下,可以直接“看出”焦点弦的弦长. 直线斜率存在时,由k=tanθ,

破解 例2中,k=1(θ=45°),p=2,所以AB=8.

在平面直角坐标系xOy中,F是抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点,M是抛物线C上位于第一象限内的任意一点,过M,F,O三点的圆的圆心为Q,点Q到抛物线C的准线的距离为■.

(1)求抛物线C的方程;

(2)是否存在点M,使得直线MQ与抛物线C相切于点M?若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.

思索 (1)由抛物线C的标准形式可得点F的坐标和准线方程,由圆心Q在弦OF的中垂线上可得点Q的纵坐标,再由点Q到抛物线C的准线的距离列出方程,确定p的值.

(2)存在性问题的常用方法是:先假设结论存在,进行演绎推理,若推出矛盾,则否定假设;若推出合理的结果,说明假设成立.

思路1:先求切线MQ的方程,结合弦OF的中垂线方程解点Q的坐标,再由点Q在弦OM的中垂线上解题即可.

思路2:先由点Q在弦OF,OM的中垂线上,再结合切线QM斜率的不同形式表示,列出方程思考.

1. 立足课本,夯实基础

掌握抛物线的定义、标准方程、简单性质等基础知识,深化对基础知识的理解,重视知识间的内在联系,提高应用数学思想方法解决问题的意识和能力.

2. 熟练通法,步步过关

对相对固定的题型,如弦长问题、面积问题等,解题思路、步骤相对固定,要以课本为例,以习题为模型,淡化技巧,理解通性通法,熟练步骤,能作出合理的算法途径设计,基本问题运算过关,破解“想得出,算不出、算不对”的瓶颈.

3. 重视抛物线的综合问题

重视抛物线与直线、圆等的综合研究,尤其是对性质中的一些定点、定值及相关结论的深入探究.高考试题往往有对圆锥曲线某方面几何性质的考虑,对性质深入的探究不在于知道一些结论,而是在这一过程中掌握探索的方法,理解解析几何的基本思想方法.

4. 领悟思想方法,提升能力

抛物线及其相关问题的解决,往往蕴含着丰富的思想方法,如数形结合思想、化归与转化思想、函数与方程思想等,思想方法的理解是知识运用的翅膀,是知识转化为能力的桥梁. 在复习和解题过程中,要理解思想方法的内涵、操作程序,从而提升自己运用知识解决问题的能力.

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