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2019-2020年高三數(shù)學大一輪復習 9.7拋物線教案 理 新人教A版
xx高考會這樣考 1.考查拋物線的定義、標準方程;2.考查拋物線的幾何性質(zhì)、焦點弦問題;3.考查直線與拋物線的位置關(guān)系.
復習備考要這樣做 1.熟練掌握拋物線的定義和四種形式的標準方程;2.能根據(jù)拋物線的方程研究拋物線的幾何性質(zhì);3.掌握直線與拋物線位置關(guān)系問題的一般解法.
1. 拋物線的概念
平面內(nèi)與一個定點F和一條定直線l(F?l)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.
2. 拋物線的標準方程與幾何性質(zhì)
標準
方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
p的幾何意義:焦點F到準線l的距離
圖形
頂點
O(0,0)
對稱軸
y=0
x=0
焦點
F
F
F
F
離心率
e=1
準線方程
x=-
x=
y=-
y=
范圍
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
開口方向
向右
向左
向上
向下
[難點正本 疑點清源]
1. 拋物線的定義
拋物線的定義實質(zhì)上給出了一個重要的內(nèi)容:可將拋物線上的點到焦點的距離轉(zhuǎn)化為到 準線的距離,可以使運算化繁為簡.
2. 拋物線方程中,字母p的幾何意義是拋物線的焦點F到準線的距離,等于焦點到拋物線頂點的距離.牢記它對解題非常有益.
3. 求拋物線方程時,要依據(jù)題設(shè)條件,弄清拋物線的對稱軸和開口方向,正確地選擇拋物線的標準方程.
1. 動圓過點(1,0),且與直線x=-1相切,則動圓的圓心的軌跡方程為__________.
答案 y2=4x
解析 設(shè)動圓的圓心坐標為(x,y),則圓心到點(1,0)的距離與到直線x=-1的距離相等,根據(jù)拋物線的定義易知動圓的圓心的軌跡方程為y2=4x.
2. 若拋物線y2=2px的焦點與橢圓+=1的右焦點重合,則p的值為________.
答案 4
解析 因為橢圓+=1的右焦點為(2,0),所以拋物線y2=2px的焦點為(2,0),
則p=4.
3. (xx重慶)過拋物線y2=2x的焦點F作直線交拋物線于A,B兩點,若|AB|=,|AF|<|BF|,則|AF|=________.
答案
解析 由于y2=2x的焦點坐標為,設(shè)AB所在直線的方程為y=k,A(x1,y1),B(x2,y2),x1
0),則M到焦點的距離為xM+=2+=3,
∴p=2,∴y2=4x.∴y=42=8,
∴|OM|===2.
5. 設(shè)拋物線y2=8x的準線與x軸交于點Q,若過點Q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 ( )
A. B.[-2,2]
C.[-1,1] D.[-4,4]
答案 C
解析 Q(-2,0),設(shè)直線l的方程為y=k(x+2),代入拋物線方程,消去y整理得k2x2+(4k2-8)x+4k2=0,
由Δ=(4k2-8)2-4k24k2=64(1-k2)≥0,
解得-1≤k≤1.
題型一 拋物線的定義及應(yīng)用
例1 已知拋物線y2=2x的焦點是F,點P是拋物線上的動點,又有點A(3,2),求|PA|+|PF|的最小值,并求出取最小值時點P的坐標.
思維啟迪:由定義知,拋物線上點P到焦點F的距離等于點P到準線l的距離d,求|PA|+|PF|的問題可轉(zhuǎn)化為求|PA|+d的問題.
解 將x=3代入拋物線方程
y2=2x,得y=.
∵>2,∴A在拋物線內(nèi)部,如圖.
設(shè)拋物線上點P到準線l:x=-的距離為d,由定義知|PA|+|PF|=|PA|+d,當PA⊥l時,|PA|+d最小,最小值為,即|PA|+|PF|的最小值為,此時P點縱坐標為2,代入y2=2x,得x=2,∴點P的坐標為(2,2).
探究提高 與拋物線有關(guān)的最值問題,一般情況下都與拋物線的定義有關(guān).由于拋物線的定義在運用上有較大的靈活性,因此此類問題也有一定的難度.“看到準線想焦點,看到焦點想準線”,這是解決拋物線焦點弦有關(guān)問題的重要途徑.
(xx遼寧)已知F是拋物線y2=x的焦點,A、B是該拋物線上的兩點,|AF|+|BF|=3,則線段AB的中點到y(tǒng)軸的距離為 ( )
A. B.1 C. D.
答案 C
解析 ∵|AF|+|BF|=xA+xB+=3,
∴xA+xB=.
∴線段AB的中點到y(tǒng)軸的距離為=.
題型二 拋物線的標準方程和幾何性質(zhì)
例2 拋物線的頂點在原點,對稱軸為y軸,它與圓x2+y2=9相交,公共弦MN的長為2,求該拋物線的方程,并寫出它的焦點坐標與準線方程.
思維啟迪:首先確定方程的形式,根據(jù)條件列方程確定方程中的系數(shù).
解 由題意,拋物線方程為x2=2ay (a≠0).
設(shè)公共弦MN交y軸于A,N在y軸右側(cè),
則|MA|=|AN|,而|AN|=.
∵|ON|=3,∴|OA|==2,∴N(,2).
∵N點在拋物線上,∴5=2a(2),即2a=,
故拋物線的方程為x2=y(tǒng)或x2=-y.
拋物線x2=y(tǒng)的焦點坐標為,準線方程為y=-.
拋物線x2=-y的焦點坐標為,準線方程為y=.
探究提高 (1)由拋物線的標準方程,可以首先確定拋物線的開口方向、焦點的位置及p的值,再進一步確定拋物線的焦點坐標和準線方程.
(2)求拋物線標準方程的常用方法是待定系數(shù)法,其關(guān)鍵是判斷焦點位置、開口方向,在方程的類型已經(jīng)確定的前提下,由于標準方程只有一個參數(shù)p,只需一個條件就可以確定拋物線的標準方程.
如圖,已知拋物線y2=2px (p>0)有一個內(nèi)接直角三角形,直角頂點在原點,兩直角邊OA與OB的長分別為1和8,求拋物線的方程.
解 設(shè)直線OA的方程為y=kx,k≠0,則直線OB的方程為
y=-x,
由得x=0或x=.
∴A點坐標為,B點坐標為(2pk2,-2pk),
由|OA|=1,|OB|=8,
可得
②①解方程組得k6=64,即k2=4.
則p2==.
又p>0,則p=,故所求拋物線方程為y2=x.
題型三 直線與拋物線的位置關(guān)系
例3 (xx江西)已知過拋物線y2=2px(p>0)的焦點,斜率為2的直線交拋物線于A(x1,y1),B(x2,y2)(x10時參數(shù)范圍(或指出直線過曲線內(nèi)一點)
第三步:建立關(guān)于所求問題的目標函數(shù);
第四步:最值問題常結(jié)合函數(shù)單調(diào)性或基本不等式求出;定值問題只證明函數(shù)為常數(shù)函數(shù),與變量無關(guān);
第五步:反思回顧,有無忽略特殊情況.
溫馨提醒 解決直線與圓錐曲線位置關(guān)系問題,要注意以下幾點:
(1)理解數(shù)形結(jié)合思想,掌握解決此類問題的一般方法;
(2)不要忽略對Δ>0的限制或驗證;
(3)涉及平面向量運算時,要注意垂直、中點等幾何性質(zhì)的應(yīng)用;
(4)最值范圍問題,要確定目標函數(shù);探索性問題要先假設(shè)存在,然后推理求解.
方法與技巧
1. 認真區(qū)分四種形式的標準方程
(1)區(qū)分y=ax2與y2=2px (p>0),前者不是拋物線的標準方程.
(2)求標準方程要先確定形式,必要時要進行分類討論,標準方程有時可設(shè)為y2=mx或x2=my(m≠0).
2. 拋物線的焦點弦:設(shè)過拋物線y2=2px (p>0)的焦點的直線與拋物線交于A(x1,y1),
B(x2,y2),則:
(1)y1y2=-p2,x1x2=;
(2)若直線AB的傾斜角為θ,則|AB|=;
(3)若F為拋物線焦點,則有+=.
失誤與防范
1. 求拋物線的標準方程時一般要用待定系數(shù)法求p值,但首先要判斷拋物線是否為標準方程,以及是哪一種標準方程.
2. 注意應(yīng)用拋物線的定義解決問題.
A組 專項基礎(chǔ)訓練
(時間:35分鐘,滿分:57分)
一、選擇題(每小題5分,共20分)
1. 拋物線的頂點在坐標原點,焦點與雙曲線-=1的一個焦點重合,則該拋物線的標準方程可能是 ( )
A.x2=4y B.x2=-4y
C.y2=-12x D.x2=-12y
答案 D
解析 由題意得c==3,∴拋物線的焦點坐標為(0,3)或(0,-3),∴該拋物線的標準方程為x2=12y或x2=-12y.
2. 已知直線l過拋物線C的焦點,且與C的對稱軸垂直,l與C交于A,B兩點,|AB|=12,P為C的準線上一點,則△ABP的面積為 ( )
A.18 B.24 C.36 D.48
答案 C
解析 不妨設(shè)拋物線的標準方程為y2=2px(p>0),由于l垂直于對稱軸且過焦點,故直線l的方程為x=.代入y2=2px得y=p,即|AB|=2p,又|AB|=12,故p=6,所以拋物線的準線方程為x=-3,故S△ABP=612=36.
3. 設(shè)拋物線y2=8x的焦點為F,準線為l,P為拋物線上一點,PA⊥l,A為垂足.如果直線AF的斜率為-,那么|PF|等于 ( )
A.4 B.8 C.8 D.16
答案 B
解析 設(shè)P,則A(-2,y),
由kAF=-,即=-,
得y=4,
|PF|=|PA|=+2=8.
4. 從拋物線y2=4x上一點P引拋物線準線的垂線,垂足為M,且|PM|=5,設(shè)拋物線的焦點為F,則△MPF的面積為 ( )
A.5 B.10 C.20 D.
答案 B
解析 由拋物線方程y2=4x易得拋物線的準線l的方程為x=-1,又由|PM|=5可得點P的橫坐標為4,代入y2=4x,可求得其縱坐標為4,故S△MPF=54=10,選B.
二、填空題(每小題5分,共15分)
5. 若點P到直線y=-1的距離比它到點(0,3)的距離小2,則點P的軌跡方程是_______.
答案 x2=12y
解析 由題意可知點P到直線y=-3的距離等于它到點(0,3)的距離,故點P的軌跡是以點(0,3)為焦點,以y=-3為準線的拋物線,且p=6,所以其標準方程為x2=12y.
6. 已知拋物線y2=4x上一點M與該拋物線的焦點F的距離|MF|=4,則點M的橫坐標x=________.
答案 3
解析 拋物線y2=4x的焦點為F(1,0),準線為x=-1.根據(jù)拋物線的定義,點M到準線的距離為4,則M的橫坐標為3.
7. 設(shè)P是曲線y2=4x上的一個動點,則點P到點B(-1,1)的距離與點P到直線x=-1的距離之和的最小值為______.
答案
解析 ∵拋物線的頂點為O(0,0),
p=2,∴準線方程為x=-1,焦點F坐標為(1,0),∴點P到點B(-1,1)的距離與點P到準線x=-1的距離之和等于|PB|+|PF|.
如圖,|PB|+|PF|≥|BF|,當B、P、F三點共線時取得最小值,
此時|BF|==.
三、解答題(共22分)
8. (10分)拋物線的頂點在原點,以x軸為對稱軸,經(jīng)過焦點且傾斜角為135的直線,被拋物線所截得的弦長為8,試求拋物線方程.
解 如圖,依題意設(shè)拋物線方程為y2=2px (p>0),
則直線方程為y=-x+p.
設(shè)直線交拋物線于A(x1,y1)、B(x2,y2),則由拋物線定義得|AB|=|AF|+|FB|=|AC|+|BD|=x1++x2+,
即x1++x2+=8.①
又A(x1,y1)、B(x2,y2)是拋物線和直線的交點,
由消去y得x2-3px+=0.
∴x1+x2=3p.
將其代入①得p=2,∴所求拋物線方程為y2=4x.
當拋物線方程設(shè)為y2=-2px時,同理可求得拋物線方程為y2=-4x.
綜上,拋物線的方程為y2=4x.
9. (12分)已知定點A(1,0)和直線x=-1上的兩個動點E,F(xiàn),且⊥,動點P滿足∥,∥(其中O為坐標原點).
(1)求動點P的軌跡C的方程;
(2)過點B(0,2)的直線l與(1)中的軌跡C相交于兩個不同的點M,N,若<0,求直線l的斜率的取值范圍.
解 (1)設(shè)P(x,y),E(-1,yE),F(xiàn)(-1,yF).
∵=(-2,yE)(-2,yF)=y(tǒng)EyF+4=0,
∴yEyF=-4,①
又=(x+1,y-yE),=(1,-yF),且∥,∥,∴y-yE=0且x(-yF)-y=0,
∴yE=y(tǒng),yF=-,代入①得y2=4x(x≠0),
∴動點P的軌跡C的方程為y2=4x(x≠0).
(2)設(shè)l:y-2=kx(易知k存在),聯(lián)立y2=4x消去x,
得ky2-4y+8=0,令M(x1,y1),N(x2,y2),
則y1+y2=,y1y2=,
=(x1-1,y1)(x2-1,y2)
=x1x2-(x1+x2)+1+y1y2
=-+1+y1y2
=2-+y1y2+1
=+1<0,∴-120)的焦點為F,準線為l,點A(0,2),連接FA交拋物線于點B,過B作l的垂線,垂足為M,若AM⊥MF,則p的值為________.
答案
解析 由拋物線定義可知|BM|=|BF|,又由平面幾何知識得|BM|=|BA|,所以點B為AF的中點,又B在拋物線上,所以12=2p,即p2=2,又p>0,故p=.
6. 設(shè)O是坐標原點,F(xiàn)是拋物線y2=2px (p>0)的焦點,A是拋物線上的一點,與x軸正向的夾角為60,則||=________.
答案 p
解析 過A作AD垂直于x軸于點D,令|FD|=m,
則|FA|=2m,p+m=2m,m=p.
∴||= =p.
三、解答題
7. (13分)已知A(8,0),B、C兩點分別在y軸上和x軸上運動,并且滿足=0,=,
(1)求動點P的軌跡方程;
(2)是否存在過點A的直線l與動點P的軌跡交于M、N兩點,且滿足=97,其中Q(-1,0),若存在,求出直線l的方程;若不存在,說明理由.
解 (1)設(shè)B(0,b),C(c,0),P(x,y);
則=(-8,b),=(x,y-b),
=(c,-b),=(x-c,y).
∴=-8x+b(y-b)=0.①
由=,得
∴b=-y代入①得y2=-4x.
∴動點P的軌跡方程為y2=-4x.
(2)當直線l的斜率不存在時,x=8與拋物線沒有交點,不合題意.
當直線l的斜率存在時,設(shè)直線l的斜率為k,則l:y=k(x-8).
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
則=(x1+1,y1),=(x2+1,y2),
由=97,
得(x1+1)(x2+1)+y1y2=97.
即x1x2+x1+x2+1+k2(x1-8)(x2-8)=97,
∴(1+k2)x1x2+(1-8k2)(x1+x2)+1+64k2=97.②
將y=k(x-8)代入y2=-4x
得k2x2+(4-16k2)x+64k2=0.
∵直線l與y2=-4x交于不同的兩點,
∴Δ=(4-16k2)2-4k264k2>0,
即-
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