肖斌
拋物線是重要的圓錐曲線之-,在高考中多與其他曲線-起綜合命題,大小題型都可能出現(xiàn)。選擇題和填空題命題的重點(diǎn)多為拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程、幾何性質(zhì)以及簡(jiǎn)單的最值問題;解答題多為拋物線與圓的綜合性問題,互相滲透,各有側(cè)重??v觀近五年高考全國卷,拋物線解答題深λ挖掘教材,依托經(jīng)典背景,聚焦主干知識(shí),考查關(guān)鍵能力,靈動(dòng)多變,精彩紛呈,出現(xiàn)的頻率已經(jīng)不亞于橢圓。比如2021年全國卷高考數(shù)學(xué)有四個(gè)類別共6套試卷,而命制拋物線解答題的多達(dá)4套。其中全國甲卷理數(shù)第20題、文數(shù)第21題是一道以高等數(shù)學(xué)中的彭賽列定理為背景,將拋物線核心知識(shí)與圓、直線交匯滲透的探究類解答題,文理同題,分別作為次壓軸題和壓軸題出現(xiàn)。全國乙卷理數(shù)第21題是以高考中考查多次的阿基米德三角形性質(zhì)為背景,創(chuàng)設(shè)新的問題情境,考查用同構(gòu)思想構(gòu)建切點(diǎn)弦方程、用配方法求阿基米德三角形面積最值的拋物線試題;全國乙卷文數(shù)第20題是一道用均值不等式研究直線斜率最值的拋物線大題,活而不難,但易出錯(cuò)。2021年僅全國新高考工卷、Ⅱ卷解析幾何解答題分別考查雙曲線及橢圓(涉及圓)。若再調(diào)研之前的2016年至2020年全國I卷、Ⅱ卷、Ⅲ卷,我們發(fā)現(xiàn):這五年間理科數(shù)學(xué)15套試卷中,考查橢圓解答題的有10套(其中橢圓與拋物線結(jié)合問題、橢圓與圓結(jié)合問題各1套),考查拋物線解答題的有6套(其中橢圓與拋物線結(jié)合問題、拋物線與圓結(jié)合問題各1套);這五年間文科數(shù)學(xué)的15套試卷中,考查橢圓解答題的有7套(其中橢圓與拋物線結(jié)合問題1套),考查拋物線解答題的有9套(其中拋物線與橢圓結(jié)合問題1套、拋物線與圓結(jié)合問題3套)。這些數(shù)字說明,拋物線與橢圓交替出現(xiàn),平分秋色,頻繁亮相于高考最后三道把關(guān)大題之中。請(qǐng)同學(xué)們關(guān)注這些新熱點(diǎn)、新動(dòng)向,觸類旁通,積極應(yīng)對(duì)。
一、經(jīng)典基礎(chǔ)題-拋物線的定義及其幾何性質(zhì)問題
對(duì)拋物線的定義及其幾何性質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí)的考查,通常出現(xiàn)在選擇題、填空題中間偏后的位置,以中檔難度居多。有時(shí)也出現(xiàn)在小題靠前的位置或大題的第一問中,屬于簡(jiǎn)單的必得分題。
高頻考點(diǎn)一拋物線的定義
命題方向1利用“拋物線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離等于它到準(zhǔn)線的距離”進(jìn)行線段等量轉(zhuǎn)移
例1(2017年全國Ⅱ卷理數(shù)第16題)已知F是拋物線C:y2=8x的焦點(diǎn),M是拋物線C上一點(diǎn),F(xiàn)M的延長(zhǎng)線交y軸于點(diǎn)N。若M為FN的中點(diǎn),則|FN|=
解析:不妨設(shè)點(diǎn)M位于第一象限。設(shè)拋物線的準(zhǔn)線L與x軸交于點(diǎn)F′,即FF′⊥L于點(diǎn)F。
作MB⊥L于點(diǎn)B,作NA⊥L于點(diǎn)A。
因?yàn)镸為FN的中點(diǎn),所以線段BM為直角梯形AF'FN的中位線。
易得準(zhǔn)線1的方程為x=-2,于是|AN|=2,|F'F|=4。
在直角梯形AF′FN中,中位線之長(zhǎng)由拋物線的定義,得MF|=|MB=3。
由M為FN的中點(diǎn),得|MN|=|F|=3。
故|FN|=|FM|+|MN|=3+3=6。
命題方向2利用拋物線的定義求解焦半徑問題
例2(2021年高考北京卷第12題改編)設(shè)F為拋物線y2=4x的焦點(diǎn),A,B,C為該拋物線上三點(diǎn),若FA+FB+FC=0,則|FA|+|FB|+|FC|=
解析:因?yàn)镕A+FB+FC=0,所以焦點(diǎn)F(1,0)為△ABC的重心,A,B,C三點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和為點(diǎn)F的橫坐標(biāo)的三倍,即xA+xB+xc=3。
由拋物線的定義知,拋物線上的點(diǎn)A到焦點(diǎn)F的距離等于它到準(zhǔn)線x=-1的距離,即|FA|=|FA|=xA-(-1)=xA+1。同理可得|FB|=xB+1,|FC|=xc+1。
故|FA|+IFB|+|FC|=xA+1+xB+1+xc+1=6。
命題方向3利用拋物線的定義解決焦點(diǎn)弦問題
例3(2017年全國I卷理數(shù)第10題)已知F為拋物線C:y2=4x的焦點(diǎn),過F作兩條互相垂直的直線11,L2,直線L1與拋物線C交于A、B兩點(diǎn),直線L?與拋物線C交于D、E兩點(diǎn),則川AB+|DE的最小值為()。
A.16
B.14
C.12
D.10
解析:設(shè)直線AB的傾斜角為α,則直線故|AB|+|DE|的最小值為16,選A。
反思升華:已知F是拋物線y2=2px(衛(wèi)》0)的焦點(diǎn),PQ為過焦,點(diǎn)的弦,其中P(x1,y1),Q(x2,y2),y1》y2,且弦PQ所在直線的傾斜角為0,對(duì)于焦半徑PF、QF,及焦,點(diǎn)弦PQ,有以下重要結(jié)論:
對(duì)稱軸的焦,點(diǎn)弦稱為通徑,其長(zhǎng)為2衛(wèi),易得通徑是最短的焦,點(diǎn)弦);
③斜率式,|PQ|=2p+2衛(wèi)k2(為直線PQ的斜率)。
高頻考點(diǎn)二拋物線的幾何性質(zhì)
拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程有四種情形,其對(duì)應(yīng)圖形、焦點(diǎn)坐標(biāo)、準(zhǔn)線方程、取值范圍、開口方向、焦半徑等重要的幾何性質(zhì)可歸納為表1,同學(xué)們應(yīng)在數(shù)形結(jié)合、異同對(duì)比的基礎(chǔ)上,熟練掌握并運(yùn)用。
考查拋物線幾何性質(zhì)的高考試題,常聚焦于模塊內(nèi)或模塊間的基礎(chǔ)知識(shí)的綜合性考查,大多涉及拋物線的多個(gè)基本知識(shí)點(diǎn),甚至與直線、圓、橢圓、雙曲線等其他解析幾何的主干知識(shí)交匯考查
命題方向1與拋物線的對(duì)稱性有關(guān)的問題
例4(2020年全國Ⅲ卷理數(shù)第5題)設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),直線x=2與拋物線C:y=2px(p》0)交于D,E兩點(diǎn),若OD⊥OE,則拋物線C的焦點(diǎn)坐標(biāo)為()。
反思升華:本題的常用解法是聯(lián)立直線與拋物線方程,求出D,E兩,點(diǎn)的坐標(biāo),然后從直線的斜率角度(或向量的數(shù)量積角度)去處理,即用kD·koE=-1(或OD·O尼=0)去處理。而此解法獨(dú)辟蹊徑,巧用拋物線的對(duì)稱性獲得更簡(jiǎn)便的解法。
命題方向2拋物線的幾何性質(zhì)與圓的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)合問題
例5(2017年高考天津卷文數(shù)第12題)設(shè)拋物線y2=4x的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為1。已知點(diǎn)C在L上,以C為圓心的圓與y軸的正半軸相切于點(diǎn)A。若∠FAC=120°,則該
圓的方程為
解析:(解法一,利用向量夾角公式)易知焦點(diǎn)為F(1,0)。設(shè)圓心為C(-1,m),則A(0,m),AC=(-1,0),AF=(1,-m)。
故圓心為C(-1,/3),半徑為1,圓的方程為(x+1)2+(y-3)2=1。
(解法二,數(shù)形結(jié)合法)易知焦點(diǎn)為F(1,0),準(zhǔn)線1的方程為x=-1。
由圓心C在準(zhǔn)線L上,且圓C與y軸的正半軸相切,可得點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為-1,圓的半徑為1,∠CAO=90°
又因?yàn)椤螰AC=120°,所以∠OAF=30°,|OA|=3。故圓心為C(-1,3),半徑為1,圓的方程為(x+1)2+(y-3)2=1。
命題方向3拋物線的幾何性質(zhì)與橢圓的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)合問題
例6(2021年上海市春季高考第11
題)已知橢圓x+,-1(0《6《1)的左、右焦點(diǎn)為F1、F2,以O(shè)為頂點(diǎn),F(xiàn)2為焦點(diǎn)作拋物線交橢圓于P,且∠PF1F2=45°,則拋物線的準(zhǔn)線方程是
解析:設(shè)F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),c》0,則拋物線方程為y2=4cx,其準(zhǔn)線方程為x=-c。
不妨設(shè)P在第一象限,易得直線PF,的斜率為tan45°=1,其方程為y=x+c。
由橢圓的定義得PF,+PF,-(2/2+2)c=2,解得c=2-1。
故拋物線的準(zhǔn)線方程為x=1-2。命題方向4拋物線的幾何性質(zhì)與雙曲線的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)合問題
例7(2012年高考山東卷試題改編)
點(diǎn)到雙曲線的漸近線的距離為2,則拋物線C2的標(biāo)準(zhǔn)方程為
則雙曲線的漸近線為
故拋物線C2的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=16y。
二、經(jīng)典主干題-直線與拋物線的位置關(guān)系問題
高頻考點(diǎn)一向量知識(shí)在直線與拋物線相交問題中的滲透
例8(2018年全國I卷理數(shù)第8題)設(shè)拋物線C:y2=4x的焦點(diǎn)為F,過點(diǎn)(-2,20)且斜率為3的直線與拋物線C交于M,V
解析:由題意得,直線MN的方程為y-
反思升華:本題也可設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),用韋達(dá)定理法“設(shè)而不求”得到x1+x2=5,x1x2=4去處理。
高頻考點(diǎn)二
拋物線的焦點(diǎn)弦(或一般弦)問題
命題方向1
拋物線的焦點(diǎn)弦(或一般弦)的斜率問題
例9(2021年上海夏季高考卷)已知拋物線y2=2px(p》0),若第一象限的點(diǎn)A、B在拋物線上,拋物線焦點(diǎn)為F,|AF=2,BF=4,|AB|=3,則直線AB的斜率為
解析:注意理解與靈活應(yīng)用拋物線的定義以及直線的斜率公式的特征,可得多種解法。
(解法一)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由題設(shè)知B在A的右上方,即x2》x1,y2》y1。
故直線AB的斜率為
(解法二)過A、B作準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為A1、B1。
作AH⊥BB1,垂足為H。
設(shè)直線AB與x軸的交點(diǎn)為P,由拋物線的定義,得|AA1|=|AF|=2,|BB,|=|BF|=4。
則|BH|=|BB1|-|HB1|=|BB,|-AA1=2。
反思升華:解法一,注意到直線斜率的坐標(biāo)公式特征,利用拋物線的焦半徑公式及兩點(diǎn)間的距離公式,分別整體求出點(diǎn)A、B的橫坐標(biāo)的差與縱坐標(biāo)的差后獲解;解法二,利用她物線的定義及平面幾何的性質(zhì)處理;解法三,利用拋物線的定義表達(dá)出焦半徑,然后整體相減得到點(diǎn)A、B的橫坐標(biāo)的差,最后利用弦長(zhǎng)公式求出直線AB的斜率。
命題方向2求拋物線的焦點(diǎn)弦(或一般弦)所在直線方程問題
例10(2018年全國Ⅲ卷理數(shù)第16題改編)已知點(diǎn)M(-1,1)和拋物線C:y2=4x,過拋物線C的焦點(diǎn)F的直線1與拋物線C交于A,B兩點(diǎn)。若∠AMB=90°,則直線L的方程為
解析:(解法一,韋達(dá)定理法)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2)。拋物線C的焦點(diǎn)為F(1,0),顯然直線1的斜率不為0,故可設(shè)1的方程為x=my+1。
故直線l的方程為2x-y-2=0。(解法二,點(diǎn)差法和拋物線定義法)易知F的坐標(biāo)為(1,0),設(shè)A(1,y1),B(x2,y2)。則y=4x1,y號(hào)=4x2,相減得:(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2)。
又M'為線段AB的中點(diǎn),所以M為線段A'B'的中點(diǎn),MM'平行于x軸,yo=1。
于是y1+y2=2,k=2。
故直線L的方程為2x-y-2=0。(解法三,阿基米德三角形性質(zhì)“秒殺”法)易知拋物線C的焦點(diǎn)為F(1,0),準(zhǔn)線方程為x=-1,M(-1,1)在準(zhǔn)線上。連接
MF,由阿基米德三角形性質(zhì),得MF⊥AB。
易得直線MF的斜率為-2,故直線AB的斜率為2,其方程為2x-y-2=0。
反思升華:圓錐曲線的弦與過弦的端,點(diǎn)的兩條切線所圍成的三角形叫作阿基米德三角形。過拋物線上A,B兩,點(diǎn)作拋物線的切線,兩條切線相交于P,則稱△ABP為拋物線的阿基米德三角形。若AB恰為過拋物線焦點(diǎn)的弦,則△ABP有以下重要性質(zhì):(1)交點(diǎn)P必在拋物線的準(zhǔn)線上;(2)△ABP為直角三角形,且PA⊥PB;(3)PF⊥AB。對(duì)于任意圓錐曲線(橢圓、雙曲線、拋物線)中的阿基米德三角形均有以下特,點(diǎn):過某一焦,點(diǎn)F作直線與圓錐曲線交于A,B兩,點(diǎn),分別過A,B兩,點(diǎn)作切線,兩條切線相交于P,則交點(diǎn)P必在該焦點(diǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)線上。近年來,以阿基米德三角形作為數(shù)學(xué)文化背景的高考題、模擬題層出不窮,??汲P隆?/p>
命題方向3與拋物線的焦點(diǎn)弦(或般弦)相關(guān)的三角形或四邊形面積問題
例11(2020年四川省巴中中學(xué)高二期末試題)拋物線y=4x的焦點(diǎn)為F,過點(diǎn)F的直線交拋物線于A,B兩點(diǎn)。
(1)若AF=2FB,求直線AB的斜率;
(2)設(shè)點(diǎn)M在線段AB上運(yùn)動(dòng),原點(diǎn)O
關(guān)于點(diǎn)M的對(duì)稱點(diǎn)為C,求四邊形OACB面積的最小值。
解析:(1)依題意知F(1,0)。設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),顯然直線AB的斜率不為0,設(shè)其方程為x=my+1。
代λy2=4x,得y2-4my-4=0。所以y1+y2=4m,y1y2=-4。①因?yàn)锳F=2FB,所以y1=-2y2。②
故直線AB的斜率為士2/2。
(2)由點(diǎn)C與原點(diǎn)O關(guān)于點(diǎn)M對(duì)稱,知M是線段OC的中點(diǎn),點(diǎn)O與點(diǎn)C到直線
AB的距離相等,所以四邊形OACB的面積等于△AOB的面積的2倍。
所以當(dāng)m=0時(shí),四邊形OACB的面積最小,最小值是4,此時(shí)直線AB⊥x軸。
反思升華:對(duì)人教A版選修2-1中P69例4、P70例5深λ挖掘,可得到拋物線焦,點(diǎn)
弦的重要性質(zhì),以此為背景的問題在高考題和模擬題中比比皆是。設(shè)經(jīng)過拋物線y-2px(p》0)的焦,點(diǎn)F的直線與拋物線相交于A,B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原,點(diǎn),A(x1,y1),B(x2,y2),y1》y2,且直線AB的傾斜角為0。當(dāng)直線AB的斜率存在時(shí),設(shè)其斜率為k。
設(shè)拋物線的準(zhǔn)線為L(zhǎng),作AAL于點(diǎn)A,作BB′⊥L于點(diǎn)B'。設(shè)焦,點(diǎn)弦AB的中,點(diǎn)為M,作MM'⊥L于,點(diǎn)M',則有:
≥2力,特別地,通常將垂直于對(duì)稱軸的焦,點(diǎn)弦稱為通徑,其長(zhǎng)為2衛(wèi),易見通徑是最短的焦,點(diǎn)弦;
(5)相切關(guān)系,以焦半徑AF、BF為直徑的圓與y軸相切,以焦,點(diǎn)弦AB為直徑的圓與準(zhǔn)線相切;
(6)直角關(guān)系,∠AM'B與∠A'FB均為直角;
(7)三,點(diǎn)共線關(guān)系,A,O,B及B,O,A均滿足三,點(diǎn)共線。
高頻考點(diǎn)三拋物線的中點(diǎn)弦(或弦中點(diǎn))問題
命題方向1拋物線的中點(diǎn)弦位置關(guān)系問題
例12(2015年高考四川卷理數(shù)第10題)設(shè)直線1與拋物線y2=4x相交于A,B兩點(diǎn),與圓C:(x-5)2+y2=r2(r》0)相切于點(diǎn)M,且M為線段AB的中點(diǎn)。若這樣的直線1恰有4條,則r的取值范圍是()。
A.(1,3)
B.(1,4)
C.(2,3)
D.(2,4)
解析:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2)。
當(dāng)直線L的斜率不存在,即x1=x2時(shí),符合條件的直線1必有兩條。
當(dāng)直線l的斜率存在,即x1≠x2時(shí),yo≠0,因M為線段AB的中點(diǎn),故y1+y2=2y0。
解得xo=3。
因?yàn)镸在拋物線的內(nèi)部,所以y《4xo=12。
由yo≠0,得0《y8《12。
因?yàn)镸(3,yo)在圓上,所以(3-5)2+y=r2,即y=r2-4。
因此,0《r2-4《12。
又r》0,解得2《r《4,選D。
反思升華:點(diǎn)M(xo,yo)在拋物線y2=2px(p》0)內(nèi)臺(tái)y6《2px0;點(diǎn)M(x0,y0)在拋物線y2=2px(p》0)上曰y=2px0;,點(diǎn)M(x0,yo)在地物線y2=2px(p》0)外臺(tái)y>2px0。
命題方向2拋物線上存在兩點(diǎn)關(guān)于某條直線對(duì)稱問題
例13(2016年高考江蘇卷第22題)
在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知直線1:x-y-2=0,拋物線C:y2=2px(p》0)。
(1)若直線1過拋物線C的焦點(diǎn),求拋物線C的方程。
(2)已知拋物線C上存在關(guān)于直線L對(duì)稱的相異兩點(diǎn)P和Q。
①求證:線段PQ的中點(diǎn)坐標(biāo)為(2-衛(wèi),
②求衛(wèi)的取值范圍。
故拋物線C的方程為y2=8x。
(2)設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),線段PQ的中點(diǎn)M(xo,yo)。
因?yàn)辄c(diǎn)P和Q關(guān)于直線1對(duì)稱,所以直線L垂直平分線段PQ,于是直線PQ的斜率為-1。
可設(shè)其方程為y=-x+b。
反思升華:第二問中“求衛(wèi)的取值范圍”的策略通常被稱為“一等一不等法”。所謂“一等”是指“弦PQ的中點(diǎn)M在對(duì)稱軸L上”;“-不等”是指“直線PQ與拋物線有兩個(gè)交點(diǎn),則△》0”。此題也可由“點(diǎn)差法”處理。
三、經(jīng)典能力題—以拋物線為載體的壓軸題或次壓軸題
高頻考點(diǎn)一拋物線與其他曲線的交匯問題命題方向1拋物線與圓的交匯問題例14(2017年全國Ⅲ卷理數(shù)第20題)已知拋物線C:y2=2x,過點(diǎn)(2,0)的直線
L交拋物線C于A,B兩點(diǎn),圓M是以線段AB為直徑的圓。
(1)證明:坐標(biāo)原點(diǎn)O在圓M上;
(2)設(shè)圓M過點(diǎn)P(4,-2),求直線L與圓M的方程。
解析:(1)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),顯然直線L的斜率不為0,可設(shè)直線L的方程為x=my+2。
故坐標(biāo)原點(diǎn)O在圓M上。
(2)由(1)可得y1+y2=2m,x1+x2=m(y1+y2)+4=2m2+4。
由(1)得x1x2=4,y1y2=-4。
當(dāng)m=1時(shí),直線1的方程為x-y-2=
0,M的坐標(biāo)為(3,1),圓M的半徑為/10,圓M的方程為(x-3)2+(y-1)2=10。
反思升華:由人教A版選修2-1中P73
第6題、P81第3題引申拓展,可得拋物線中以坐標(biāo)原,點(diǎn)○為直角頂,點(diǎn)的內(nèi)接直角三角形的重要性質(zhì)。設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2)是拋物線C:y2=2px(p≠0)上的點(diǎn),O是坐標(biāo)原,點(diǎn),且滿足∠AOB=90°,則有:(1)x1x2=4p2,y1y2=-4p2,即A,B兩點(diǎn)的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)之積均是定值;(2)直線AB必過定點(diǎn)(2p,0)。本題第一小問是以此經(jīng)典性質(zhì)為背景逆向命制的,植根教材,銳意創(chuàng)新。
命題方向2
拋物線與橢圓的交匯問題
例15(2020年全國Ⅱ卷理數(shù)第19焦點(diǎn)F與拋物線C2的焦點(diǎn)重合,橢圓C1的中心與拋物線C?的頂點(diǎn)重合。過F且與x軸重直的直線交橢圓C1于A,B兩點(diǎn),交拋物線C:于C,D兩點(diǎn),且CD-專AB。
(1)求橢圓C1的離心率;
(2)設(shè)M是橢圓C1與拋物線C2的公共
點(diǎn),若MF|=5,求橢圓C1與拋物線C2的標(biāo)準(zhǔn)方程。
解析:(1)由題意可設(shè)C2的方程為y2=4cx,其中c=/a2-b2。
不妨設(shè)A,C在第一象限,由題設(shè)得A,又拋物線C2的準(zhǔn)線方程為x=-c,則物線C2的標(biāo)準(zhǔn)方程為y2=12x。
反思升華:本題是一道拋物線與橢圓的交匯問題,考查了構(gòu)建齊次方程求橢圓的離心心率以及利用待定系數(shù)法和定義法求她物線和橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,考查的知識(shí),點(diǎn)很常見,題號(hào)也由最后兩道大題前移至第19題,此舉有利于避免考場(chǎng)上同學(xué)們見到解析幾何大題就頭疼、干脆放棄的現(xiàn)象。
高頻考點(diǎn)二定值問題
例16(2018年高考北京卷理數(shù)第19題)已知拋物線C:y2=2px經(jīng)過點(diǎn)P(1,2)。
過點(diǎn)Q(0,1)的直線1與拋物線C有兩個(gè)不同的交點(diǎn)A,B,且直線PA交y軸于點(diǎn)M,直線PB交y軸于點(diǎn)N。
(1)求直線1的斜率的取值范圍;
解析:(1)因?yàn)閽佄锞€y2=2px經(jīng)過點(diǎn)P(1,2),所以4=2p,解得=2。
所以拋物線的方程為y2=4x。
由題意可知,直線的斜率存在且不為
依題意△=(2k-4)2-4×k2×1》0,且k≠0,解得k《0或0k1。
又PA,PB與y軸相交,故直線L不過點(diǎn)(1,-2),從而k≠-3。
所以直線L的斜率的取值范圍是(-∞,-3)U(-3,0)U(0,1)。
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2)。由(1)知直線PA的方程為
同理,點(diǎn)N的縱坐標(biāo)為
反思升華:定值問題求解的基本策略是:先用變量表示所需證明的不變量,然后通過推導(dǎo)和已知條件,消去變量,得到定值。為幫助記憶,可編成口訣:定值問題莫畏難,參數(shù)思想能通天;變量表示不變量,特殊引路證一般;斜率、點(diǎn)、角作參數(shù),“設(shè)參”“用參”和“消參”;“三板斧”開路顯神功,勢(shì)如破竹當(dāng)先鋒。
高頻考點(diǎn)三動(dòng)點(diǎn)問題
例17(2021年四川省巴中市名校聯(lián)考高二數(shù)學(xué)試題)已知拋物線C:y=2px(p》0)的焦點(diǎn)為F,點(diǎn)A(3,yo)在拋物線C上,且|AF=4。
(1)求拋物線C的方程及點(diǎn)A的坐標(biāo)。
(2)已知直線1與拋物線相交于不同兩
點(diǎn)M、N,O為坐標(biāo)原點(diǎn),若∠MON=90°,求證直線恒過某定點(diǎn),并求出該定點(diǎn)的坐標(biāo)。
所以拋物線C的方程為y2=4x。
因?yàn)辄c(diǎn)A(3,yo)在拋物線C上,所以y=12→y。=士2/3,可得A(3,士23)。
(2)(解法一,韋達(dá)定理法)由題意知,直線L的斜率不為0,設(shè)直線L的方程為x-ty+n(n≠0)。
與拋物線的方程聯(lián)立,得y2-4ty-4n=0。設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),顯然x1,y1,x2,y2均不為0。
則△=16t2+16n》0,y1y2=-4n。
滿足△=16t2+64》0,則直線1的方程為x=ty+4。
故直線L恒過x軸上-定點(diǎn)(4,0)。(解法二,點(diǎn)差法)設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),則y=4x1,y2=4x2。
因?yàn)椤螹ON=90°,所以O(shè)M·ON=x1x2+y1y2=0。
又y1=4x1,y2=4x2,相減得:(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2)。
所以直線L的方程為
此時(shí)直線1恒過定點(diǎn)(4,0)。
當(dāng)x1=x2,即L⊥x軸時(shí),不妨假定點(diǎn)M在x軸上方、點(diǎn)N在x軸下方。
由拋物線的對(duì)稱性及∠MON=90°,易得M(4,4),N(4,-4)。
此時(shí)直線1的方程為x=4,也過定點(diǎn)(4,0)。
綜上,直線1恒過定點(diǎn)(4,0)。
反思升華:本題由人教A版選修2-1中P73第5題、第6題改編而成,可由韋達(dá)定理法或,點(diǎn)差法求解,它植根教材,凸顯主千,貼近高考??上葘⒁C明的過定,點(diǎn)的直線方程表示為某參數(shù)的直線系方程的形式,再由直線系方程求出定,點(diǎn)。一般地,若得到直線方程的點(diǎn)斜式y(tǒng)-y0=(x-xo),則直線必過定點(diǎn)(x0,yo);若得到直線方程的斜截式y(tǒng)=kx+b,則直線必過定,點(diǎn)(0,b)。
高頻考點(diǎn)四探索性問題
例18(2019年全國I卷文數(shù)第21題)已知點(diǎn)A,B關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)O對(duì)稱,|AB|=4,圓M過點(diǎn)A,B且與直線x+2=0相切。
(1)若點(diǎn)A在直線x+y=0上,求圓M的半徑。
(2)是否存在定點(diǎn)P,使得當(dāng)點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)
時(shí),|MA|-MP|為定值?并說明理由。
解析:(1)因?yàn)閳AM過點(diǎn)A,B,所以圓心M在AB的垂直平分線上。
已知A在直線x+y=0上,且A,B關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)O對(duì)稱,所以M在直線y=x上,可設(shè)M(a,a)。
因?yàn)閳AM與直線x+2=0相切,所以圓M的半徑為r=|a+2|。
由已知得|AO|=2。又MòLAò,故2a2+4=(a+2)2,解得a=0或a=4。
故圓M的半徑r=2或r=6。
(2)存在定點(diǎn)P(1,0),使得|MA|-IMP|為定值。
理由如下:設(shè)M(x,y),由已知得圓M的半徑為r=|x+2|,|AO|=2。
由于Mδ⊥Aδ,故可得x2+y2+4=(x+2)2,化簡(jiǎn)得M的軌跡方程為y2=4x。
因?yàn)榍€C:y2=4x是以點(diǎn)P(1,0)為焦點(diǎn),以直線x=-1為準(zhǔn)線的拋物線,所以|MP|=x+1。
因?yàn)閨MA|-|MP|=r-|MP|=(x+2)-(x+1)=1,所以存在滿足條件的定點(diǎn)P。
反思升華:求解是否存在性探索題的基本思路遵循“三部曲”:假設(shè)存在-演繹推理-得出結(jié)論(或與結(jié)論矛盾)。
高頻考點(diǎn)五最值與取值范圍問題圓錐曲線中最值問題的基本解法一般有兩種:-是幾何法,即利用圓錐曲線的定義和平面幾何的有關(guān)性質(zhì)求最值;二是代數(shù)法,即將圓維曲線的最值問題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)或三角函數(shù)的最值問題,然后利用配方法、基本不等式或三角函數(shù)的有界性獲解。
命題方向1化歸為二次函數(shù)求最值或取值范圍
例19(2021年全國乙卷理數(shù)第21題)已知拋物線C:x2=2py(p》0)的焦點(diǎn)為F,且F與圓M:x2+(y+4)2=1上點(diǎn)的距離的最小值為4。
(1)求衛(wèi)的值;
(2)若點(diǎn)P在圓M上,PA,PB是拋物
線C的兩條切線,A,B是切點(diǎn),求△PAB面積的最大值。
圓M的圓心為M(0,-4),半徑為1,則則切線PA的方程為
同理,得切線PB的方程為
于是A(x1,y1),B(x2,y2)的坐標(biāo)都滿足方程x0x-2y-2yo=0,直線AB的方程為xox-2y-2yo=0。
點(diǎn)P到直線AB的距離點(diǎn)P在圓M上,故x-4yo=1-(yo+4)2-4y0=-y-12y-15=-(y0+6)2+21。
由已知可得-5≤y?!?3,所以當(dāng)y。=-5時(shí),x-4y0取得最大值20。
故當(dāng)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(0,-5)時(shí),△PAB的面積取得最大值205。
反思升華:本題是以阿基米德三角形為
深刻的數(shù)學(xué)文化背景命制出的精彩好題,它將拋物線、圓等解析幾何主體知識(shí)與求切,點(diǎn)弦方程的同構(gòu)思想、求二次函數(shù)最值的配方法等思想方法融于-體,既體現(xiàn)出高考命題的優(yōu)秀選拔功能,更彰顯著數(shù)學(xué)文化的德育教育作用。
命題方向2利用兩個(gè)變量之間的函數(shù)關(guān)系求最值或取值范圍
例20(2021年高考浙江卷第21題)如圖1,已知F是拋物線y2=2px(p》0)的焦點(diǎn),M是拋物線的準(zhǔn)線與x軸的交點(diǎn),且|MF=2。
(1)求拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)過點(diǎn)F的直線交拋物線于A、B兩點(diǎn),若斜率為2的直線L與直線MA,MB,AB,x軸依次交于點(diǎn)P,Q,R,N,且滿足|RN=PN·QN,求直線L在x軸上截距的取值范圍。
解析:(1)由題意知力=|MF|=2,故拋物線的方程為y2=4x。
(2)設(shè)直線AB的方程為x=ty+1(≠2),設(shè)A(x1y),B(xy),直線AB的方程代λ拋物線方程,得y2-4ty-4=0。
所以y1+y2=4t,y1y2=-4。
直線MA的方程為
設(shè)直線1的方程
反思升華:解決第二問的關(guān)鍵是將線段截距s的取值范圍。一般地,利用題目中隱藏的已知參數(shù)的范圍求新參數(shù)的范圍問題的核心是建立兩個(gè)參數(shù)之間的等量關(guān)系,將新參數(shù)的范圍問題轉(zhuǎn)化為已知參數(shù)的范圍問題。
(責(zé)任編輯 徐利杰)