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- 2021-06-15 发布
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第6讲 抛物线
一、知识梳理
1.抛物线的定义
满足以下三个条件的点的轨迹是抛物线:
(1)在平面内.
(2)动点到定点F的距离与到定直线l的距离相等.
(3)定点不在定直线上.
2.抛物线的标准方程和几何性质
标准方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
y=0
x=0
焦点
F
F
F
F
离心率
e=1
准线方程
x=-
x=
y=-
y=
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
开口方向
向右
向左
向上
向下
焦半径(其中P(x0,y0))
|PF|=x0+
|PF|=-x0+
|PF|=y0+
|PF|=-y0+
常用结论
1.抛物线y2=2px(p>0)上一点P(x0,y0)到焦点F的距离|PF|=x0+,也称为抛物线的焦半径.
2.y2=ax(a≠0)的焦点坐标为,准线方程为x=-.
3.如图,设A(x1,y1),B(x2,y2).
(1)y1y2=-p2,x1x2=.
(2)|AB|=x1+x2+p=(θ为AB的倾斜角).
(3)+为定值.
(4)以AB为直径的圆与准线相切.
(5)以AF或BF为直径的圆与y轴相切.
二、教材衍化
1.过点P(-2,3)的抛物线的标准方程是( )
A.y2=-x或x2=y
B.y2=x或x2=y
C.y2=x或x2=-y
D.y2=-x或x2=-y
解析:选A.设抛物线的标准方程为y2=kx或x2=my,代入点P(-2,3),解得k=-,m=,所以y2=-x或x2=y.故选A.
2.抛物线y2=8x上到其焦点F距离为5的点P有( )
A.0个 B.1个
C.2个 D.4个
解析:选C.设P(x1,y1),则|PF|=x1+2=5,y=8x1,所以x1=3,y1=±2.故满足条件的点P有两个.故选C.
3.过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x1,y1),Q(x2,y2)两点,如果x1+x2=6,则|PQ|=________.
解析:抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.根据题意可得,|PQ|=|PF|+|QF|=x1+1+x2+1=x1+x2+2=8.
答案:8
一、思考辨析
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)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一定是抛物线.( )
(2)若直线与抛物线只有一个交点,则直线与抛物线一定相切.( )
(3)若一抛物线过点P(-2,3),则其标准方程可写为y2=2px(p>0).( )
(4)抛物线既是中心对称图形,又是轴对称图形.( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)×
二、易错纠偏
(1)忽视抛物线的标准形式;
(2)忽视p的几何意义;
(3)忽视k=0的讨论;
(4)易忽视焦点的位置出现错误.
1.抛物线8x2+y=0的焦点坐标为( )
A.(0,-2) B.(0,2)
C. D.
解析:选C.由8x2+y=0,得x2=-y.
2p=,p=,所以焦点为,故选C.
2.已知抛物线C与双曲线x2-y2=1有相同的焦点,且顶点在原点,则抛物线C的方程是( )
A.y2=±2x B.y2=±2x
C.y2=±4x D.y2=±4x
解析:选D.由已知可知双曲线的焦点为(-,0),(,0).设抛物线方程为y2=±2px(p>0),则=,所以p=2,所以抛物线方程为y2=±4x.故选D.
3.设抛物线y2=8x的准线与x轴交于点Q,若过点Q的直线l与抛物线有公共点,则直线l的斜率的取值范围是________.
解析:由已知可得Q(-2,0),当直线l的斜率不存在时,不满足题意,故设直线l的方程为y=k(x+2),代入抛物线方程,消去y整理得k2x2+(4k2-8)x+4k2=0,当k=0时,l与抛物线有公共点;当k≠0时,Δ=64(1-k2)≥0得-1≤k<0或0<k≤1.综上,-1≤k≤1.
答案:[-1,1]
4.若抛物线的焦点在直线x-2y-4=0上,则此抛物线的标准方程为________.
解析:令x=0,得y=-2;令y=0,得x=4.所以抛物线的焦点是(4,0)或(0,-2),故所求抛物线的标准方程为y2=16x或x2=-8y.
答案:y2=16x或x2=-8y
抛物线的定义(典例迁移)
设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F为抛物线的焦点,若B(3,2),则|PB|+|PF|的最小值为________.
【解析】 如图,
过点B作BQ垂直准线于点Q,交抛物线于点P1,则
|P1Q|=|P1F|.
则有|PB|+|PF|≥|P1B|+|P1Q|=|BQ|=4.
即|PB|+|PF|的最小值为4.
【答案】 4
【迁移探究1】 (变条件)若将本例中“B(3,2)”改为“B(3,4)”,如何求解?
解:由题意可知点B(3,4)在抛物线的外部.
因为|PB|+|PF|的最小值即为B,F两点间的距离,
由例题知,F(1,0),
所以|PB|+|PF|≥|BF|==2,
即|PB|+|PF|的最小值为2.
【迁移探究2】 (变问法)在本例条件下,求点P到点A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值.
解:如图,易知抛物线的焦点为F(1,0),准线是x=-1,由抛物线的定义知点P到直线x=-1的距离等于点P到F的距离.于是,问题转化为在抛物线上求一点P,使点P到点A(-1,1)的距离与点P到F(1,0)的距离之和最小,显然,连接AF与抛物线相交的点即为满足题意的点P,此时最小值为
=.
【迁移探究3】 (变问法)在本例条件下,求点P到直线l1:4x-3y+6=0和l2:x=-1的距离之和的最小值.
解:由题可知l2:x=-1是抛物线y2=4x的准线,设抛物线的焦点为F(1,0),则动点P到l2的距离等于|PF|,故动点P到直线l1和直线l2的距离之和的最小值,即焦点F到直线l1:4x-3y+6=0的距离,所以最小值是=2.
(1)与抛物线有关的最值问题,一般情况下都与抛物线的定义有关.“看到准线想焦点,看到焦点想准线”,这是解决与过抛物线焦点的弦有关问题的重要途径.
(2)注意灵活运用抛物线上一点P(x,y)到焦点F的距离|PF|=|x|+或|PF|=|y|+.
1.(2020·江西萍乡一模)已知动圆C经过点A(2,0),且截y轴所得的弦长为4,则圆心C的轨迹是( )
A.圆 B.椭圆
C.双曲线 D.抛物线
解析:选D.设圆心C(x,y),弦为BD,过点C作CE⊥y轴,垂足为E,则|BE|=2,
则有|CA|2=|BC|2=|BE|2+|CE|2,
所以(x-2)2+y2=22+x2,化为y2=4x,则圆心C的轨迹为抛物线.
故选D.
2.(2020·成都模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线l:x=-1,点M在抛物线C上,点M在直线l:x=-1上的射影为A,且直线AF的斜率为-,则△MAF的面积为( )
A. B.2
C.4 D.8
解析:选C.如图所示,设准线l与x轴交于点N.
则|FN|=2.
因为直线AF的斜率为-,所以∠AFN=60°.
所以∠MAF=60°,|AF|=4.
由抛物线的定义可得|MA|=|MF|,
所以△AMF是边长为4的等边三角形.
所以S△AMF=×42=4.
故选C.
抛物线的标准方程(师生共研)
如图,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线l交抛物线于点A,B,交其准线于点C,若|BC|=2|BF|,且|AF|=3,则此抛物线的方程为( )
A.y2=9x B.y2=6x
C.y2=3x D.y2=x
【解析】 如图,过点A,B分别作准线的垂线,交准线于点E,D,设|BF|=a,则由已知得|BC|=2a,由抛物线定义得|BD|=a,故∠BCD=30°,在直角三角形ACE中,因为|AE|=|AF|=3,|AC|=3+3a,2|AE|=|AC|,所以3+3a=6,从而得a=1,|FC|=3a=3,所以p=|FG|=|FC|=,因此抛物线的方程为y2=3x,故选C.
【答案】 C
求抛物线的标准方程应注意以下几点
(1)当坐标系已建立时,应根据条件确定抛物线的标准方程属于四种类型中的哪一种.
(2)要注意把握抛物线的顶点、对称轴、开口方向与方程之间的对应关系.
(3)要注意参数p的几何意义是焦点到准线的距离,利用它的几何意义来解决问题.
1.(2020·重庆调研)已知抛物线y2=2px(p>0),点C(-4,0),过抛物线的焦点作垂直于x轴的直线,与抛物线交于A,B两点,若△CAB的面积为24,则以直线AB为准线的抛物线的标准方程是( )
A.y2=4x B.y2=-4x
C.y2=8x D.y2=-8x
解析:选D.因为AB⊥x轴,且AB过点F,所以AB是焦点弦,且|AB|=2p,所以S△CAB=×2p×=24,解得p=4或-12(舍),所以抛物线方程为y2=8x,所以直线AB的方程为x=2,所以以直线AB为准线的抛物线的标准方程为y2=-8x.故选D.
2.已知双曲线C1:-=1(a>0,b>0)的离心率为2,若抛物线C2:x2=2py(p>0)的焦点到双曲线C1的渐近线的距离为2,则抛物线C2的方程是( )
A.x2=16y B.x2=8y
C.x2=y D.x2=y
解析:选A.因为双曲线C1:-=1(a>0,b>0)的离心率为2,所以=2.因为双曲线的渐近线方程为bx±ay=0,抛物线C2:x2=2py(p>0)的焦点到双曲线的渐近线的距离为2,所以=·==2,解得p=8,所以抛物线C2的方程是x2=16y.
抛物线的性质(师生共研)
已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2)是过F的直线与抛物线的两个交点,求证:
(1)y1y2=-p2,x1x2=;
(2)+为定值;
(3)以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
【证明】 (1)由已知得抛物线焦点坐标为F(,0).
由题意可设直线方程为x=my+,代入y2=2px,
得y2=2p,即y2-2pmy-p2=0.(*)
则y1,y2是方程(*)的两个实数根,所以y1y2=-p2.
因为y=2px1,y=2px2,
所以yy=4p2x1x2,
所以x1x2===.
(2)+=+
=.
因为x1x2=,x1+x2=|AB|-p,|AB|=x1+x2+p,代入上式,得
+==(定值).
(3)设AB的中点为M(x0,y0),如图,分别过A,B作准线的垂线,垂足为C,D,过M作准线的垂线,垂足为N,则|MN|=(|AC|+|BD|)=(|AF|+|BF|)=|AB|.所以以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
抛物线几何性质的应用技巧
(1)涉及抛物线几何性质的问题常结合图形思考,通过图形可以直观地看出抛物线的顶点、对称轴、开口方向等几何特征,体现了数形结合思想解题的直观性.
(2)与抛物线的焦点弦长有关的问题,可直接应用公式求解.解题时,需依据抛物线的标准方程,确定弦长公式是由交点横坐标还是由交点纵坐标定,是p与交点横(纵)坐标的和还是与交点横(纵)坐标的差,这是正确解题的关键.
1.(2020·河南郑州二模)已知抛物线C:y2=2x,过原点作两条互相垂直的直线分别交C于A,B两点(A,B均不与坐标原点重合),则抛物线的焦点F到直线AB的距离的最大值为( )
A.2 B.3
C. D.4
解析:选C.设直线AB的方程为x=my+t,A(x1,y1),B(x2,y2).
由⇒y2-2my-2t=0⇒y1y2=-2t,
由OA⊥OB⇒x1x2+y1y2=+y1y2=0⇒y1y2=-4,
所以t=2,即直线AB过定点(2,0).
所以抛物线的焦点F到直线AB的距离的最大值为2-=.故选C.
2.(2020·洛阳模拟)已知F是抛物线C1:y2=2px(p>0)的焦点,曲线C2是以F为圆心,为半径的圆,直线4x-3y-2p=0与曲线C1,C2从上到下依次相交于点A,B,C,D,则=( )
A.16 B.4
C. D.
解析:选A.因为直线4x-3y-2p=0过C1的焦点F(C2的圆心),故|BF|=|CF|=,所以
eq f(|AB|,|CD|)=.由抛物线的定义得|AF|-=xA,|DF|-=xD.由整理得8x2-17px+2p2=0,即(8x-p)(x-2p)=0,可得xA=2p,xD=,故===16.故选A.
直线与抛物线的位置关系(师生共研)
(2019·高考全国卷Ⅰ)已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与x轴的交点为P.
(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;
(2)若=3,求|AB|.
【解】 设直线l:y=x+t,A(x1,y1),B(x2,y2).
(1)由题设得F,故|AF|+|BF|=x1+x2+,由题设可得x1+x2=.
由可得9x2+12(t-1)x+4t2=0,则x1+x2=-.
从而-=,得t=-.
所以l的方程为y=x-.
(2)由=3可得y1=-3y2.
由可得y2-2y+2t=0.
所以y1+y2=2.从而-3y2+y2=2,故y2=-1,y1=3.
代入C的方程得x1=3,x2=.
故|AB|=.
解决直线与抛物线位置关系问题的方法
(1)直线与抛物线的位置关系和直线与椭圆、双曲线的位置关系类似,一般要用到根与系数的关系.
(2)有关直线与抛物线的弦长问题,要注意直线是否过抛物线的焦点,若过抛物线的焦点,可直接使用公式|AB|=|x1|+|x2|+p,若不过焦点,则必须用一般弦长公式.
(3)涉及抛物线的弦长、中点、距离等相关问题时,一般利用根与系数的关系采用“设而不求”“整体代入”等解法.
[提醒] 涉及弦的中点、斜率时,一般用“点差法”求解.
1.(2020·河南郑州二模)已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,直线l过焦点F与抛物线C分别交于A,B两点,且直线l不与x轴垂直,线段AB的垂直平分线与x轴交于点T(5,0),则S△AOB=( )
A.2 B.
C. D.3
解析:选A.如图所示,F(1,0).设直线l的方程为y=k(x-1)(k≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB的中点E(x0,y0).
则线段AB的垂直平分线的方程为y=-(x-5).
联立化为ky2-4y-4k=0,所以y1+y2=,y1y2=-4,所以y0=(y1+y2)=,x0=+1=+1,把E代入线段AB的垂直平分线的方程y=-(x-5),可得=-·,解得k2=1.
S△OAB=×1×|y1-y2|===2.故选A.
2.设A,B为曲线C:y=上两点,A与B的横坐标之和为2.
(1)求直线AB的斜率;
(2)设M为曲线C上一点,曲线C在点M处的切线与直线AB平行,且AM⊥BM,求直线AB的方程.
解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1≠x2,y1=,y2=,x1+x2=2,
故直线AB的斜率k===1.
(2)由y=,得y′=x.
设M(x3,y3),由题设知x3=1,于是M.
设直线AB的方程为y=x+m,故线段AB的中点为N(1,1+m),|MN|=.
将y=x+m代入y=,
得x2-2x-2m=0.
由Δ=4+8m>0,得m>-,x1,2=1±.
从而|AB|=|x1-x2|=2.
由题设知|AB|=2|MN|,即=,解得m=或m=-2(舍).
所以直线AB的方程为y=x+.
解析几何中的“设而不求”
“设而不求”是简化运算的一种重要手段,它的精彩在于设而不求,化繁为简.解题过程中,巧妙设点,避免解方程组,常见类型有:(1)灵活应用“点、线的几何性质”解题;(2)根据题意,整体消参或整体代入等.
类型一 巧妙运用抛物线定义得出与根与系数
关系的联系,从而设而不求
在平面直角坐标系xOy中,双曲线-=1(a>0,b>0)的右支与焦点为F的抛物线x2=2py(p>0)交于A,B两点.若|AF|+|BF|=4|OF|,则该双曲线的渐近线方程为________.
【解析】 设A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线的定义可知|AF|=y1+,|BF|=y2+,|OF|=,由|AF|+|BF|=y1++y2+=y1+y2+p=4|OF|=2p,得y1+y2=p.
kAB===.
由得kAB===·,则·=,所以=⇒=,所以双曲线的渐近线方程为y=±x.
【答案】 y=±x
类型二 中点弦或对称问题,可以利用“点差法”,“点差法”实质上是“设而不求”的一种方法
△ABC的三个顶点都在抛物线E:y2=2x上,其中A(2,2),△ABC的重心G是抛物线E的焦点,则BC边所在直线的方程为________.
【解析】 设B(x1,y1),C(x2,y2),边BC的中点为M(x0,y0),易知G,则
从而即M,
又y=2x1,y=2x2,两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=2(x1-x2),则直线BC的斜率kBC=====-1,故直线BC的方程为y-(-1)=-,即4x+4y+5=0.
【答案】 4x+4y+5=0
类型三 中点弦或对称问题,可以利用“点差法”,但不要忘记验证Δ>0
已知双曲线x2-=1,过点P(1,1)能否作一条直线l与双曲线交于A,B两点,且点P是线段AB的中点?
【解】 假设存在直线l与双曲线交于A,B两点,且点P是线段AB的中点.
设A(x1,y1),B(x2,y2),易知x1≠x2,由
两式相减得(x1+x2)(x1-x2)-=0,
又=1,=1,所以2(x1-x2)-(y1-y2)=0,
所以kAB==2,
故直线l的方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1.
由消去y得2x2-4x+3=0,
因为Δ=16-24=-8<0,方程无解,故不存在一条直线l与双曲线交于A,B两点,且点P是线段AB的中点.
类型四 求解直线与圆锥曲线的相关问题时,若两条直线互相垂直或两直线斜率有明确等量关系,可用“替代法”,“替代法”的实质是设而不求
已知F为抛物线C:y2=2x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1与C交于A,B两点,直线l2与C交于D,E两点,则|AB|+|DE|的最小值为________.
【解析】 法一:由题意知,直线l1,l2的斜率都存在且不为0,F,设l1:x=ty+,则直线l1的斜率为,
联立方程得消去x得y2-2ty-1=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=2t,y1y2=-1.
所以|AB|=|y1-y2|=·==2t2+2,
同理得,用-替换t可得|DE|=+2,所以|AB|+|DE|=2+4≥4+4=8,当且仅当t2=,即t=±1时等号成立,故|AB|+|DE|的最小值为8.
法二:由题意知,直线l1,l2的斜率都存在且不为0,F,不妨设l1的斜率为k,则l1:y=k,l2:y=-.
由消去y得k2x2-(k2+2)x+=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=1+.
由抛物线的定义知,
|AB|=x1+x2+1=1++1=2+.
同理可得,用-替换|AB|中k,可得|DE|=2+2k2,所以|AB|+|DE|=2++2+2k2=4+
+2k2≥4+4=8,当且仅当=2k2,即k=±1时等号成立,故|AB|+|DE|的最小值为8.
【答案】 8
[基础题组练]
1.(2019·高考全国卷Ⅱ)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p=( )
A.2 B.3
C.4 D.8
解析:选D.由题意,知抛物线的焦点坐标为,椭圆的焦点坐标为(±,0),所以=,解得p=8,故选D.
2.(2020·河北衡水三模)设F为抛物线y2=4x的焦点,A,B,C为该抛物线上三点,若A,B,C三点坐标分别为(1,2),(x1,y1),(x2,y2),且||+||+||=10,则x1+x2=( )
A.6 B.5
C.4 D.3
解析:选A.根据抛物线的定义,知||,||,||分别等于点A,B,C到准线x=-1的距离,所以由||+||+||=10,可得2+x1+1+x2+1=10,即x1+x2=6.故选A.
3.(2020·河北邯郸一模)位于德国东部萨克森州的莱科勃克桥有“仙境之桥”之称,它的桥形可近似地看成抛物线,该桥的高度为5 m,跨径为12 m,则桥形对应的抛物线的焦点到准线的距离为( )
A. m B. m
C. m D. m
解析:选D.建立如图所示的平面直角坐标系.
设抛物线的解析式为x2=-2py,p>0,
因为抛物线过点(6,-5),所以36=10p,可得p=,
所以桥形对应的抛物线的焦点到准线的距离为 m.故选D.
4.(2020·河南安阳三模)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,l与x轴的交点为P,点A在抛物线C上,过点A作AA′⊥l,垂足为A′.若四边形AA′PF的面积为14,且cos∠FAA′=,则抛物线C的方程为( )
A.y2=x B.y2=2x
C.y2=4x D.y2=8x
解析:选C.过点F作FF′⊥AA′,垂足为F′.设|AF′|=3x,因为cos∠FAA′=,故|AF|=5x,则|FF′|=4x,由抛物线定义可知,|AF|=|AA′|=5x,则|A′F′|=2x=p,故x=.四边形AA′PF的面积S===14,解得p=2,故抛物线C的方程为y2=4x.
5.已知直线y=k(x+2)(k>0)与抛物线C:y2=8x相交于A,B两点,F为C的焦点.若|FA|=2|FB|,则k=( )
A. B.
C. D.
解析:选D.设抛物线C:y2=8x的准线为l,易知l:x=-2,
直线y=k(x+2)恒过定点P(-2,0),
如图,过A,B分别作AM⊥l于点M,BN⊥l于点N,
由|FA|=2|FB|,知|AM|=2|BN|,
所以点B为线段AP的中点,连接OB,
则|OB|=|AF|,
所以|OB|=|BF|,所以点B的横坐标为1,
因为k>0,
所以点B的坐标为(1,2),
所以k==.故选D.
6.以抛物线C的顶点为圆心的圆交C于A,B两点,交C的准线于D,E两点.已知|AB|=4,|DE|=2,则C的焦点到准线的距离为________.
解析:由题意,不妨设抛物线方程为y2=2px(p>0),由|AB|=4,|DE|=2,可取A,D,设O为坐标原点,由|OA|=|OD|,
得+8=+5,得p=4.
答案:4
7.过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F且倾斜角为锐角的直线l与C交于A,B两点,过线段AB的中点N且垂直于l的直线与C的准线交于点M,若|MN|=|AB|,则l的斜率为________.
解析:设抛物线的准线为m,分别过点A,N,B作AA′⊥m,NN′⊥m,BB′⊥m,垂足分别为A′,N′,B′.
因为直线l过抛物线的焦点,所以|BB′|=|BF|,|AA′|=|AF|.
又N是线段AB的中点,|MN|=|AB|,所以|NN′|=(|BB′|+|AA′|)=(|BF|+|AF|)=|AB|=|MN|,所以∠MNN′=60°,则直线MN的倾斜角为120°.又MN⊥l,所以直线l的倾斜角为30°,斜率是.
答案:
8.(一题多解)已知点M(-1,1)和抛物线C:y2=4x,过C的焦点且斜率为k的直线与C交于A,B两点.若∠AMB=90°,则k=________.
解析:法一:由题意知抛物线的焦点为(1,0),则过C的焦点且斜率为k的直线方程为y=k(x-1)(k≠0),由消去y得k2(x-1)2=4x,即k2x2-(2k2+4)x+k2=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=1.由消去x得y2=4,即y2-y-4=0,则y1+y2=,y1y2=-4,由∠AMB=90°,得·=(x1+1,y1-1)·(x2+1,y2-1)=x1x2+x1+x2+1+y1y2-(y1+y2)+1=0,将x1+x2=,x1x2=1与y1+y2=
eq f(4,k),y1y2=-4代入,得k=2.
法二:设抛物线的焦点为F,A(x1,y1),B(x2,y2),则所以y-y=4(x1-x2),则k==,取AB的中点M′(x0,y0),分别过点A,B作准线x=-1的垂线,垂足分别为A′,B′,又∠AMB=90°,点M在准线x=-1上,所以|MM′|=|AB|=(|AF|+|BF|)=(|AA′|+|BB′|).又M′为AB的中点,所以MM′平行于x轴,且y0=1,所以y1+y2=2,所以k=2.
答案:2
9.已知过抛物线y2=2px(p>0)的焦点,斜率为2的直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)(x10,y2<0),如图所示,|AF|=x1+1=3,
所以x1=2,y1=2.
设AB的方程为x-1=ty,
由
消去x得y2-4ty-4=0.
所以y1y2=-4,所以y2=-,x2=,
所以S△AOB=×1×|y1-y2|=,故选C.
3.(2020·江西九江二模)已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,直线l与抛物线C交于A,B两点,连接AF并延长交抛物线C于点D,若AB中点的纵坐标为|AB|-1,则当∠AFB最大时,|AD|=( )
A.4 B.8
C.16 D.
解析:选C.设A(x1,y1),B(x2,y2),D(x3,y3),
由抛物线定义得y1+y2+2=|AF|+|BF|,
因为=|AB|-1,
所以|AF|+|BF|=2|AB|,
所以cos∠AFB=
=
≥=,
当且仅当|AF|=|BF|时取等号.
所以当∠AFB最大时,△AFB为等边三角形,
联立消去y得,x2-4x-4=0,
所以x1+x3=4,
所以y1+y3=(x1+x3)+2=14.
所以|AD|=16.
故选C.
4.已知直线y=a交抛物线y=x2于A,B两点.若该抛物线上存在点C,使得∠ACB为直角,则实数a的取值范围为________.
解析:如图,设C(x0,x)(x≠a),A(-,a),B(,a),
则=(--x0,a-x),=(-x0,a-x).
因为CA⊥CB,所以·=0,
即-(a-x)+(a-x)2=0,(a-x)(-1+a-x)=0,
所以x=a-1≥0,所以a≥1.
答案:[1,+∞)
5.已知抛物线的方程为x2=2py(p>0),其焦点为F,点O为坐标原点,过焦点F作斜率为k(k≠0)的直线与抛物线交于A,B两点,过A,B两点分别作抛物线的两条切线,设两条切线交于点M.
(1)求·;
(2)设直线MF与抛物线交于C,D两点,且四边形ACBD的面积为p2,求直线AB的斜率k.
解:(1)设直线AB的方程为y=kx+,A(x1,y1),B(x2,y2),由得x2-2pkx-p2=0,
则所以y1·y2=,
所以·=x1·x2+y1·y2=-p2.
(2)由x2=2py,知y′=,
所以抛物线在A,B两点处的切线的斜率分别为,,所以直线AM的方程为y-y1=(x-x1),直线BM的方程为y-y2=(x-x2),则可得M.
所以kMF=-,所以直线MF与AB相互垂直.
由弦长公式知,|AB|=|x1-x2|=·=2p(k2+1),
用-代替k得,|CD|=2p,
四边形ACBD的面积S=·|AB|·|CD|=2p2=p2,解得k2=3或k2=,
即k=±或k=±.
6.已知抛物线C:x2=2py(p>0)和定点M(0,1),设过点M的动直线交抛物线C于A,B两点,抛物线C在A,B处的切线的交点为N.
(1)若N在以AB为直径的圆上,求p的值;
(2)若△ABN的面积的最小值为4,求抛物线C的方程.
解:设直线AB:y=kx+1,A(x1,y1),B(x2,y2),
将直线AB的方程代入抛物线C的方程得x2-2pkx-2p=0,
则x1+x2=2pk,x1x2=-2p.①
(1)由x2=2py得y′=,则A,B处的切线斜率的乘积为=-,
因为点N在以AB为直径的圆上,所以AN⊥BN,
所以-=-1,所以p=2.
(2)易得直线AN:y-y1=(x-x1),直线BN:y-y2=(x-x2),
联立,得
结合①式,解得即N(pk,-1).
|AB|=|x2-x1|==,
点N到直线AB的距离d==,
则△ABN的面积S△ABN=·|AB|·d=≥2,当k=0时,取等号,
因为△ABN的面积的最小值为4,
所以2=4,所以p=2,故抛物线C的方程为x2=4y.