高二数学选修1-1 第二章 第2节 抛物线北师大版(文)知识精讲
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高二数学选修1-1 第二章 第2节 抛物线北师大版(文)
【本讲教育信息】
一、教学内容
选修1—1 抛物线的标准方程及其几何性质
二、教学目标
1、掌握抛物线定义、抛物线的标准方程四种形式及其几何性质并能熟练地应用定义、几何性质解决抛物线问题。
2、方程的数学思想、函数的数学思想、等价转化的数学思想、数与形结合的思想及待定系数法、定义法等数学思想方法的应用。
三、知识要点分析
1、抛物线定义:平面内与一个定点F 和一条定直线L (L 不过F 点)的距离相等的点的集合叫抛物线。定点F 叫做抛物线的焦点,定直线L 叫做抛物线的准线。
2、抛物线的标准方程形式:
px y 22=(p>0)px y 22-=,(p>0)py x 22=,(p>0)py x 22
-=(p>0)
P :称为焦准距(焦点到准线的距离)
3、抛物线的几何性质:对称性,X 围,顶点,离心率,(以px y 22
=为例) 4、抛物线的通径:过抛物线焦点F 且垂直于对称轴的直线,与抛物线相交于P 1、P 2两点,则两交点)P P (21之间的距离就是抛物线的通径,长度是2p 。
5、有关的重要结论:设过抛物线px y 22
=的焦点的直线的倾斜角是θ,与抛物线交于A (),(),,2211y x B y x 。则有下列结论
(1)|AB|=p x x ++21,|AB|=θ
2
sin p
2,(显然当︒=θ90时,|AB|最小。最小值是2p ,此时|AB|是抛物线的通径。)
(2)=
21x x 2212
,4
p y y p
-=
(3)θsin 22
p S AOB =∆
(4)
p
BF AF 2
||1||1=+(定值) (5)以|AB|为直径的圆与准线相切。
【典型例题】
考点一:考查求抛物线的标准方程
例1:求以原点为顶点,坐标轴为对称轴,并且经过P (-2,-4)的抛物线的标准方程及其对应的准线、焦点坐标。
【思路分析】因顶点在原点,对称轴是坐标轴,且过点P (-2,-4),故可设抛物线方程是)0(,22
>-=p py x 或设)0(,22
>-=p px y
解:由已知设抛物线的标准方程是)0(,22
>-=p py x 或)0(,22
>-=p px y 把P (-2,-4)代入py x 22
-=或px y 22-=得2
1
=p 或p=4 故所求的抛物线的标准方程是x y y x 82
2
-=-=或
当抛物线方程是y x -=2
时,焦点坐标是F ()4
1,0-,准线方程是4
1=
y 当抛物线方程是x y 82
-=时,焦点坐标是F (-2,0),准线方程是x=2 【说明】对顶点在原点,对称轴为坐标轴的抛物线方程可设为)0a (,ay x ax y 22≠==或
例2:设过P (-2,4),倾斜角为
π4
3
的直线L 与抛物线C 交于A ,B 两点,抛物线C 的顶点在原点,以x 轴为对称轴,若|PA|,|AB|,|PB|成等比数列,求抛物线C 的标准方程。
【思路分析】由已知得:抛物线的开口方向不定,故可设抛物线方程为
)0a (,ax 2y 2≠=
直线L 的方程为y=-x+2.利用|PA|,|AB|,|PB|成等比数列转化为P ,A ,B 三点纵坐标之间的关系。由此关系求a 的值。
解:设A ),(),,(2211y x B y x 由已知得L :y=-x+2
0422
222=-+⎩⎨⎧+-==∴a ay y x x y ax y 整理得:消去
01642>+=∆a a ……………………(#)
a y y a y y 4,22121-=-=+∴,由|PA|,|AB|,|PB|共线且 成等比数列得:|4||,||,4|2211---y y y y 成等比数列
即有:|4y ||4y ||y y |21212-⋅-=-………………(*)
把得:
代入(*)4,22121a y y a y y -=-=+a a a 4|4|2
+=+且满足(#) 故:a=1,即所求的抛物线C 的标准方程是x y 22
=
考点二:考查抛物线定义的应用
例3:已知动圆M 与直线L :x=1相切,与圆1)2(:2
2
=++y x C 相外切,求动圆的圆心M 的轨迹方程
【思路分析】如图:定圆1)2(2
2
=++y x 的圆心),
(02O 1- 根据平面几何定理知:动圆圆心M 到直线L :x=1的距离等于动圆的半径加1,即动圆的圆心到)0,2(1-O 的距离等于它到定直线x=2的距离。
解:由已知动圆的圆心M 到)0,2(1-O 的距离等于它到定直线x=2的距离。 由抛物线的定义知:动圆的圆心M 的轨迹是以(-2,0)为焦点,x=2为准线的抛物线。
故p=4,所求动圆的圆心M 的轨迹方程是x y 82
-=
另解:本题也可利用“定义法”来求轨迹:设M (x ,y ),动圆的半径是r 显然:x<0,r=|x -1|=1-x.x x y x -=+-=++21)1()2(2
2
整理得:y 2=-8x
【说明】从上述的解法中可以看出:充分利用抛物线的定义给解题带来很大的方便。
例4:在抛物线2
x y -=上求一点P ,使P 点到焦点F 的距离与到点A (1,-2)的距离之和最小
【思路分析】根据抛物线方程及A 点坐标可以推知A 点在抛物线内,把抛物线上的点到焦点的距离转化为到抛物线的准线的距离。