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高三数学教案:抛物线复习

[10-20 00:47:15]   来源:http://www.kmf8.com  高三数学教案   阅读:8164
概要: 等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─ )由 得16k2x2─8(k2+2)x+k2=0依题意|AB|= |x1─x2|= × = =3,∴k2=1/2, 此时x= (x1+x2)= =∴y= ± 即M( , ), N( ,─ )例3 设一动直线过定点A(2, 0)且与抛物线 相交于B、C两点,点B、C在 轴上的射影分别为 , P是线段BC上的点,且适合 ,求 的重心Q的轨迹方程,并说明该轨迹是什么图形解析: 设 ,,由 得①又 代入①式得 ②由 得 代入②式得:由 得 或 , 又由①式知 关于 是减函数且, 且所以Q点轨迹为一线段(抠去一点):( 且 )例4 已知抛物线 ,焦点为F,一直线 与抛物线交于A、B两点,且 ,且AB的垂直平分线恒过定点S(6, 0)①求抛物线方程; ②求 面积的最大值解: ①设 , AB中点由 得又 得所以 依题意 ,抛物线方程为②由 及 ,令 得又由 和 得:例5 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求
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等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─ )

由 得16k2x2─8(k2+2)x+k2=0

依题意|AB|= |x1─x2|= × = =3,

∴k2=1/2, 此时x= (x1+x2)= =

∴y= ± 即M( , ), N( ,─ )

例3 设一动直线过定点A(2, 0)且与抛物线 相交于B、C两点,点B、C在 轴上的射影分别为 , P是线段BC上的点,且适合 ,求 的重心Q的轨迹方程,并说明该轨迹是什么图形

解析: 设 ,

,

由 得

又 代入①式得 ②

由 得 代入②式得:

由 得 或 , 又由①式知 关于 是减函数且

, 且

所以Q点轨迹为一线段(抠去一点):

( 且 )

例4 已知抛物线 ,焦点为F,一直线 与抛物线交于A、B两点,且 ,且AB的垂直平分线恒过定点S(6, 0)

①求抛物线方程; ②求 面积的最大值

解: ①设 , AB中点

由 得

又 得

所以 依题意 ,

抛物线方程为

②由 及 ,

令 得

又由 和 得:

例5 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求此时点M的坐标

解:如图,设A(x1,y1), B(x2,y2),M(x,y), 则x= , y= ,

又设点A,B,M在准线 :x=─1/4上的射影分别为A/,B/,M/, MM/与y轴的交点为N,

则|AF|=|AA/|=x1+ ,|BF|=|BB/|=x2+ ,

∴x= (x1+x2)= (|AF|+|BF|─ ) (|AB|─ )=

等号在直线AB过焦点时成立,此时直线AB的方程为y=k(x─ )

由 得16k2x2─8(k2+2)x+k2=0

依题意|AB|= |x1─x2|= × = =3,

∴k2=1/2, 此时x= (x1+x2)= =

∴y= ± 即M( , ), N( ,─ )

综合类(几何)

例1 过抛物线焦点的一条直线与它交于两点P、Q,通过点P和抛物线顶点的直线交准线于点M,如何证明直线MQ平行于抛物线的对称轴?

解:思路一:求出M、Q的纵坐标并进行比较,如果相等,则MQ//x轴,为此,将方程 联立,解出

直线OP的方程为 即

令 ,得M点纵坐标 得证.

由此可见,按这一思路去证,运算较为繁琐.

思路二:利用命题“如果过抛物线 的焦点的一条直线和这条抛物线相交,两上交点的纵坐标为 、 ,那么 ”来证.

设 、 、 ,并从 及 中消去x,得到 ,则有结论 ,即 .

又直线OP的方程为 , ,得 .

因为 在抛物线上,所以 .

从而 .

这一证法运算较小.

思路三:直线MQ的方程为 的充要条件是 .

将直线MO的方程 和直线QF的方程 联立,它的解(x ,y)就是点P的坐标,消去 的充要条件是点P在抛物线上,得证.这一证法巧用了充要条件来进行逆向思维,运算量也较小.

说明:本题中过抛物线焦点的直线与x轴垂直时(即斜率不存在),容易证明成立.

例2 已知过抛物线 的焦点且斜率为1的直线交抛物线于A、B两点,点R是含抛物线顶点O的弧AB上一点,求△RAB的最大面积.

分析:求RAB的最大面积,因过焦点且斜率为1的弦长为定值,故可以 为三角形的底,只要确定高的最大值即可.

解:设AB所在的直线方程为 .

将其代入抛物线方程 ,消去x得

当过R的直线l平行于AB且与抛物线相切时,△RAB的面积有最大值.

设直线l方程为 .代入抛物线方程得

由 得 ,这时 .它到AB的距离为

∴△RAB的最大面积为 .

例3 直线 过点 ,与抛物线 交于 、 两点,P是线段 的中点,直线 过P和抛物线的焦点F,设直线 的斜率为k.

(1)将直线 的斜率与直线 的斜率之比表示为k的函数 ;

(2)求出 的定义域及单调区间.

分析: 过点P及F,利用两点的斜率公式,可将 的斜率用k表示出来,从而写出 ,由函数 的特点求得其定义域及单调区间.

解:(1)设 的方程为: ,将它代入方程 ,得

设 ,则

将 代入 得: ,即P点坐标为 .

由 ,知焦点 ,∴直线 的斜率

∴函数 .

(2)∵ 与抛物线有两上交点,∴ 且

解得 或

∴函数 的定义域为

当 时, 为增函数.

例4 如图所示:直线l过抛物线 的焦点,并且与这抛物线相交于A、B两点,求证:对于这抛物线的任何给定的一条弦CD,直线l不是CD的垂直平分线.

分析:本题所要证的命题结论是否定形式,一方面可根据垂直且平分列方程得矛盾结论;别一方面也可以根据l上任一点到C、D距离相等来得矛盾结论.

证法一:假设直线l是抛物线的弦CD的垂直平方线,因为直线l与抛物线交于A、B两点,所以直线l的斜率存在,且不为零;直线CD的斜率存在,且不为0.

设C、D的坐标分别为 与 .则

∴l的方程为

∵直线l平分弦CD

∴CD的中点 在直线l上,

即 ,化简得:

由 知 得到矛盾,所以直线l不可能是抛物线的弦CD的垂直平分线.

证法二:假设直线l是弦CD的垂直平分线

∵焦点F在直线l上,∴

由抛物线定义, 到抛物线的准线 的距离相等.

∵ ,

∴CD的垂直平分线l: 与直线l和抛物线有两上交点矛盾,下略.

例5 设过抛物线 的顶点O的两弦OA、OB互相垂直,求抛物线顶点O在AB上射影N的轨迹方程.

分析:求与抛物线有关的轨迹方程,可先把N看成定点 ;待求得 的关系后再用动点坐标 来表示,也可结合几何知识,通过巧妙替换,简化运算.

解法一:设

则: ,

, 即

, ①

把N点看作定点,则AB所在的直线方程为: 显然

代入 化简整理得:

, ②

由①、②得: ,化简得

用x、y分别表示 得:

解法二:点N在以OA、OB为直径的两圆的交点(非原点)的轨迹上,设 ,则以OA为直径的圆方程为:

设 ,OA⊥OB,则

在求以OB为直径的圆方程时以 代 ,可得

由①+②得:

例6如图所示,直线 和 相交于点M, ⊥ ,点 ,以A、B为端点的曲线段C上的任一点到 的距离与到点N的距离相等,若△AMN为锐角三角形, , ,且 ,建立适当的坐标系,求曲线段C的方程.

分析:因为曲线段C上的任一点是以点N为焦点,以 为准线的抛物线的一段,所以本题关键是建立适当坐标系,确定C所满足的抛物线方程.

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