抛物线性质归纳证明和应用.docx
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1、抛物线性质归纳、证明和应用抛物线是平面内到定点的距离等于到定直线(定点在定直线外)的距离的点的轨迹,它是椭圆过渡到双曲线的瞬间曲线,它只有一支(双曲线有两支),只有一条对称轴,没有渐近线和对称中心,属于无心曲线.抛物线的焦半径、焦点弦性质F富多彩,此外还有定点、定值、定弦、最值等问题也值得探讨,抛物线的很多性质也是历年高考的重点和热点,这里就它的一些性质加以归纳,说明和证明,及其在历年高考和模拟考试出现的典例.一、焦半径、焦点弦性质如图,四是过抛物线=2px(p0)焦点F的弦,AD.比是准线的垂线,垂足分别为仄C,4是卬的中点,”是3的中点.设点彳(均,R、氤B(&,,直线相交y轴于点款0,,
2、则:W3一式匹若:/公IABI=x+xp=-(S1.n分3c2d.-OC;C,3杆上WYz-C:32snsinNAMB=NDFC=Rt/;/JJA4V是抛物线的切线;AJK为/分别是N%6和/烟的平分线:(6)AM、1.)Fy轴三线共点,BMCF、y轴三线共点:力、0、。三点共线,B、0、。三点共线:(8)若I/:IBFI=m:,点力在第一象限,为直线力4的倾斜角.则COS=F;初十以为直径的圆及y轴相切,以孙,为有径的圆及y轴相切;以46为直径的圆及准线相切.副V交抛物线于点Q则,。是制V的中点.万h=一万;汨=+:=!气ZiZiIABI=XJap=(为四的倾斜角):.atf=,c8/-,s
3、inZsinS-1.S3-Sid【证明】设过焦点%,0)的,仿的直线方程为x=”+代入抛物线方程?=2W得/-2pmy-=Q,因此=一d,y+yz=2pm.另由得在RI中,FRA.CD,有RFI2=iDRRC,而IZWI=Iy1|,IRC=y21.P,且y2,ZP11,1.父尸;(MK)P*因此XiX2-o,o122p2p4p4自+cos1+cosI1y+yz2pm2一1.I2yyzMy*pp在直线AB方程*=my+g中令A-=O,1【证法一】依据抛物线的定义,IRFI=阅2%x2Tp得T代入上式得,I=IAD|=小+BF=BCIAB=AF+BF=xxp又IAB=(x1-x)+(jy1)=1+
4、Iyi-yiI=y1.+叭I(h+%):-4mm=1+nfy411fp+4p2=2(1+/)当办=0时,用=I=丁-=,有Ktansinp11c1+后=1.+-=r*为直线力4的斜率)RF1-cosCOS同理,HF=RF1I=+MuE2p1.cosSirr【证法三】极坐标法,设抛物线的极坐标方程为=T则PRrP_P1-cos.=2=1.-cos(+:AB=1FI+IBF=-+jz=.1-cos1+cossin=Sia+S(w=4OFIIy1.+1.OFIIy1I=(Iy1.I+y乙乙乙乙I),弘必=-6,则M、先异号,因此,IM+M1.=y-JI2,Sd=,y-yiI=%(+%尸4必必=知4而
5、+46=41+:*1乙_A2sin,又CD=肪ISin=-,ID+|BC=AB=.sinsin,S机电Ag=5(AD+HC)CD=2ifxi1,(1.111115111例1(2019年新课程高考文)设坐标原点为0,抛物线=2*及过焦点的直线交于4B两点、,则PT、F()3 3A.7B-7C.3).34 4【解】设Axxt),(x,%),则7方77=xx2+y2=-p2=-J.故44选B.【例21(2009年福建理)过抛物线产=2ry(p0)的焦点尸作倾斜角为45的直线交抛物线于力、夕两点,若线段47的长为8,则=.81.【解】由性质得AB-=Fjn5-=8,:,P=-Q-=4.TT+TT三P【
6、证法一】由小M=彳,且I尸I=汨+今1BF=及+1,1at1+a+p=-=Xi+卷Xi+j(航+断,(距+合汨+即+夕*必+S(*+即)小+夕吊+。_2?+夕乂+汨)+?夕X+p)P【证法二】由IAFI=I=*:IBFI=t,J-F=1cos1cos(+)P1cos,111_11-cos_1.+cos2,*AFBF12PPp【例31(.2000全国)过抛物线y=af(a0)的焦点6用始终线交抛物线于A0两点,若线段外及用的长分别是、q,贝十1等于()PQ14.2aB.丁C.aD.一2aa【解】由y=a。得f=1.八(抛物线焦点到准线的距离为由此得+=a2aPQ4a,故选C.ZAMB=ZDFC=
7、RtZt先证明:ZAMBRtZ【证法一】延长加交成的延长线于E,如3,则4I=IEM,IEC=ADIBE=)+1CE=IBC-AD=BF+AF=ABI.月原为等腰三角形,乂是力的中点,.,.fAE.即/用伤=RtN【证法二】取种的中点用连结MV,则I.WV=(AD+!BCi)=(1./1+1BF)=AfiI,/.,WVI乙乙乙=IANI=IBN.月即为直角三角形,仿为斜边,故/4伤=Rt/.【证法三】由己知得C(一M)、(一,M),由此得W(一多”J号.,n-7)(%+)+1.%+必,-py丁/、pRtN【证法一】如图5,由于I4?=I故可设/力折N力加W=,同理,没/BFC=NBCF=NCF
8、R=而N/Z+4DFR+4BFC+ZOT=1802(+)=180,即+=90,故DFC=9G【证法二】取功的中点M即做一器吗当乙乙由前知九产,I一切一二PKc1.P1.PP71+2+2:.k甜=k*,AM/CF,同理,B/DF团:.NDFC=/AMB=9Q【证法三】=(p.-)c(P,%),.,.-ZF7T=p=O:.Fr1.TF,故4DFC=90.【证法四】由于IRFz=-yiy2=DRIRC|,即谭&ZDRF=NFRC=90:.ADRFs丛FRC:./DFR=/RCF,而/%F+/砒=90:.4DFR+4RFg90:.NDFC=9。J1.例4(2009年湖北文)如I图7,过抛物线V=2px
9、册一(QO)的焦点”的直线及抛物线相交于、,两点,K自M“向准线/作垂线,垂足分别为以此求证:AM、是抛物线的切线【证法一】飞产j/W的宜线方程为,一切=彳(*一及抛物线方程了=2川联立消去X得yy=2i2j)f整理得了-2yy+ji=0可见=(2”-44=0,故直线4V及抛物线=2Px相切,同理”也是抛物线的切线,如图8.【证法二】由抛物线方程尸=2内,两边对X求导,(.力,=(2内)一得2yy,=2夕,y1=,故抛物线=2内在点力(川,M)处的切线的斜率为Am=FsI,=5.乂k巧w,即是抛物线在点力处的切线,同理用/也是抛物线的切线.【证法三】.过点H(M,%)的切线方程为力产=(*+x
10、),把(一多1.代入%K+必先2PX1.Bj左边=M.2=-=2=PX1.e右边=(一+汨)=一修+,小,左边=右边,可见,过点/1的切线经过点M,即力”是抛物线的切线,同理ZW也是抛物线的切线.AM、川分别是N姐和N63M的平分线【证法一】延长小/交比的延长线于,如图9,则/!侬比也有月。8C,AB=BE,.,.NDSf=ZAEB=ZBAM,即/W平分N以昆同理胡/平分NC物.【证法二】由图9可知只须证明直线,,历的倾斜角是直线,W的倾斜角的2倍即可,即=2.且以一人然当)乙乙_,匕-M1一乂2-.tan-Kw一=-Z2;z-y_Xh必+必22ptantan凶+%y)2-f一八y-M夕(二一
11、%)PMKP*戏一25+Jy1.+p%2tan1tan2pr2pm2py、2_(_)2炉一/戈+力先凶+%=tan=2,即月W平分同理4V平分NC物.AM、DF.y轴三线共点,,CF.尸轴三线共点【证法一】如图10,设/加及加相交于点G,由以上证明知IAD=AF,/用平分故月G也是加边上的中线,.G是尸的中点.设力及卜轴交于点见以及y轴相交于点G,易知,!=|OF,DI/OF,WIXDDG会XFOGz:.DGi=FGJ,则G也是班的中点.G及&重合(设为点G),则/原DF、y轴三共点,线同理从CF、y轴也三线共点.【证法J4的有线方程为尸一切=令=0得fj/及y轴交于点G1.(0,全,又加的直
12、线方程为尸一久(万一9,令X=O得卯及y轴交于点6(0,).,.fM炉及y轴的相交同一点6(0,则/原DF、j,轴三线共点,同理用/、CF.y轴也三线共点/.由以上证明还可以得四边形W石是矩形.0)4、。三点共线,及A。三点共线【证法一】如图11,u=-=-4-=-,Xy必而,必2必2py22pyi2pk0)相交于点力、&过月、3两点分别作直线/:X=-R的垂线,垂足分别为、比则从0、*三点共线,B、0、三点也共线,如下图:【例5】(2019年高考)设抛物线=2后0)的焦点为尸,经过点的直线交抛物线于从夕两点,点C在抛物线的准线上,且极力X轴.证明直线4C经过原点0.【证法一】因为抛物线产=2
13、四(夕0的焦点为/(-根,:八%=一d因为8C*轴,且点C在准线x=一与上,故。(一5%),乙乙线的斜率为*=d=七2宜线经过原点。.【证法二】如图13,过力作月。_1_/,。为垂足,则:AD/EF/BC连结力C及8相交于点M.酬IGV1.I跖IINF3ADACAB,BC!mIAB由抛物线的定义可知:i/I=I力i,IBF=BCADBFAF*BCIABI=IABINFI.即,是尸的中点,及抛物线的顶点。重合,所以直线月。经过原点0.COSm-n=用【证明】如图14,过力、4分别作准线/的垂线,垂足分别为D,C,过作BE1.AD于E,设/I=%I=/”,则AD=AF,IIiC=BF,IAE=AD
14、IBCI=(IB-Ii)t.在Rt/跖中,CoSN三=:+:(=m-nm+n若IAFIBF1.fnt点/在第一象限,为直线盟的倾斜角.则.cos=COSN.BAE=m-nm-3rri【例6】设经过抛物线尸=2小的焦点的直线及抛物线相交于两点力、,IIIAF:BF|=3:1,则直线W的倾斜角的大小为【答案】60或120以为直径的圆及尸轴相切,以明为直径的圆及y轴相切;以AB为直径的圆及准线相切.【说明】如图15,设C是心的中点,2则后的坐标为(一-,f+x1则点到9轴的距离为占=I故以力八为直径的圆及一轴相切,同理以加.为自:径的圆及y轴相切.【说明】如图15,设是/出的中点,作MVJ.准线/于
15、此则I辘=:(/1+BC)=(AF1+BF)=Afi乙乙乙图则圆心J/到/的距离I网=IIAB|,故以/切为直径的圆及准线相切.M交抛物线于点Q,则0是树的中点.22【证明】设/1脸,切),B%;M),则。(一枭必),(一5,力),乙22z,Pi+a,v+Xm?2bjV(V设也V的中点为0,则。J)+1+必54_-2+M+_2jim+jW_12,_28p8p2p;点,Q在抛物线y=2px,即。是J仰的中点.二、定点、定值、定直线问题(共9个结论)(1序行于抛物线对称轴的光线,被抛物面反射后会聚焦于抛物线的焦点,如图17.【证明】如图17,设抛物线方程为尸=2处(00),宜线,,出X轴,点A的坐
16、标为(即,必),则过力点的切线方程为为r=,(x+幻,直线/的斜率为=A设Jn直线力8到1的角为,则tan=艮,设直线的斜率为如则4=一x-22夕为*-22y-p设直线/到力的角为2pya_p则tankh_:一K_0(,+)_1+A1%P20%(P2)KH-:K-Ptan=tan,又、0,),则=也就是说平行于抛物线对称轴的光线,被抛物面反射后会聚焦于抛物线的住占.图18【例7】(2019年福建省质检)如图18,从点Ia2)发出的光线沿平行于抛物线=4的轴的方向射向抛物线的点反射后经焦点厂又射向直线/:*一2/-7=0上的点*,再反射后又设回点M则Ab=.【解】/利X轴,点在抛物线上,得的坐标
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- 抛物线 性质 归纳 证明 应用

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