x轴于点P,证明|FP|-|FP|cos2a为定值,并求此定值。
【解析】(Ⅰ)焦点F(2,0),准线 .
(Ⅱ)直线AB:
代入(1),整理得:
设方程(2)之二根为y1,y2,则 .
设AB中点为
AB的垂直平分线方程是: .
令y=0,则
故
于是|FP|-|FP|cos2a= ,故为定值.
(5)消去法——合理减负的常用方法.
避免解析几何中的繁杂运算,是革新、创新的永恒课题.其中最值得推荐的优秀方法之一便是设而不求,它类似兵法上所说的“不战而屈人之兵”.
【例9】 是否存在同时满足下列两条件的直线 :(1) 与抛物线 有两个不同的交点A和B;(2)线段AB被直线 :x+5y-5=0垂直平分.若不存在,说明理由,若存在,求出直线 的方程.
【解析】假定在抛物线 上存在这样的两点
∵线段AB被直线 :x+5y-5=0垂直平分,且
.
设线段AB的中点为 .代入x+5y-5=0得x=1.于是:
AB中点为 .故存在符合题设条件的直线,其方程为:
(6)探索法——奔向数学方法的高深层次
有一些解析几何习题,初看起来好似“树高荫深,叫樵夫难以下手”.这时就得冷静分析,探索规律,不断地猜想——证明——再猜想——再证明.终于发现“无限风光在险峰”.
【例10】(07.安徽卷.14题)如图,抛物线y=-x2+1与x轴的正半轴交于点A,将线段OA的n等分点从左至右依次记为P1,P2,…,Pn-1,过这些分点分别作x轴的垂线,与抛物线的交点依次为Q1,Q2,…,Qn-1,从而得到n-1个直角三角形△Q1OP1, △Q2P1P2,…, △Qn-1Pn-1Pn-1,当n→∞时,这些三角形的面积之和的极限为 .
【解析】∵
设OA上第k个分点为
第k个三角形的面积为:
.
故这些三角形的面积之和的极限
抛物线定义的妙用
对于抛物线有关问题的求解,若能巧妙地应用定义思考,常能化繁为简,优化解题思路,提高思维能力。现举例说明如下。
一、求轨迹(或方程)
例1. 已知动点M的坐标满足方程 ,则动点M的轨迹是( )
A. 椭圆 B. 双曲线 C. 抛物线 D. 以上都不对
解:由题意得:
即动点 到直线 的距离等于它到原点(0,0)的距离
由抛物线定义可知:动点M的轨迹是以原点(0,0)为焦点,以直线 为准线的抛物线。
故选C。
二、求参数的值
例2. 已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上一点 到焦点距离为5,求m的值。
解:设抛物线方程为 ,准线方程:
∵点M到焦点距离与到准线距离相等
解得:
∴抛物线方程为
把 代入得:
三、求角
例3. 过抛物线焦点F的直线与抛物线交于A、B两点,若A、B在抛物线准线上的射影分别为 ,则 __________。
A. 45° B. 60° C. 90° D. 120°
图1
解:如图1,由抛物线的定义知:
则
由题意知:
即
故选C。
四、求三角形面积
例4. 设O为抛物线的顶点,F为抛物线的焦点且PQ为过焦点的弦,若 , 。求△OPQ的面积。
解析:如图2,不妨设抛物线方程为 ,点 、点
图2
则由抛物线定义知:
又 ,则
由 得:
即
又PQ为过焦点的弦,所以
则
所以,
点评:将焦点弦分成两段,利用定义将焦点弦长用两端点横坐标表示,结合抛物线方程,利用韦达定理是常见的基本技能。
五、求最值
例5. 设P是抛物线 上的一个动点。
(1)求点P到点A(-1,1)的距离与点P到直线 的距离之和的最小值;
(2)若B(3,2),求 的最小值。
解:(1)如图3,易知抛物线的焦点为F(1,0),准线是
由抛物线的定义知:点P到直线 的距离等于点P到焦点F的距离。
于是,问题转化为:在曲线上求一点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,连结AF交曲线于P点,则所求最小值为 ,即为 。
图3
(2)如图4,自点B作BQ垂直准线于Q交抛物线于点 ,则
,则有
即 的最小值为4
图4
点评:本题利用抛物线的定义,将抛物线上的点到准线的距离转化为该点到焦点的距离,从而构造出“两点间线段距离最短”,使问题获解。
六、证明
例6. 求证:以抛物线 过焦点的弦为直径的圆,必与此抛物线的准线相切。
证明:如图5,设抛物线的准线为 ,过A、B两点分别作AC、BD垂直于 ,垂足分别为C、D。取线段AB中点M,作MH垂直 于H。
图5
由抛物线的定义有:
∵ABDC是直角梯形
即 为圆的半径,而准线过半径MH的外端且与半径垂直,故本题得证。
抛物线与面积问题
抛物线与面积相结合的题目是近年来中考数学中常见的问题。解答此类问题时,要充分利用抛物线和面积的有关知识,重点把握相交坐标点的位置及坐标点之间的距离,得出相应的线段长或高,从而求解。
例1. 如图1,二次函数 的图像与x轴交于A、B两点,其中A点坐标为(-1,0)。点C(0,5)、点D(1,8)在抛物线上,M为抛物线的顶点。
图1
(1)求抛物线的解析式;
(2)求△MCB的面积。
解:(1)设抛物线的解析式为
,根据题意得
,解得
∴所求的抛物线的解析式为
(2)∵C点坐标为(0,5),∴OC=5
令 ,则 ,
解得
∴B点坐标为(5,0),OB=5
∵ ,
∴顶点M的坐标为(2,9)
过点M作MN⊥AB于点N,
则ON=2,MN=9
∴
例2. 如图2,面积为18的等腰直角三角形OAB的一条直角边OA在x轴上,二次函数 的图像过原点、A点和斜边OB的中点M。
图2
(1)求出这个二次函数的解析式和对称轴。
(2)在坐标轴上是否存一点P,使△PMA中PA=PM,如果存在,写出P点的坐标,如果不存在,说明理由。
解:(1)∵等腰直角△OAB的面积为18,
∴OA=OB=6
∵M是斜边OB的中点,
∴
∴点A的坐标为(6,0)
点M的坐标为(3,3)
∵抛物线
∴ ,解得
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