- 抛物线
- 共2873题
已知定点F(0,1)和直线l1:y=-1,过定点F与直线l1相切的动圆圆心为点C.
(1)求动点C的轨迹方程;
(2)过点F的直线l2交轨迹于两点P、Q,交直线l1于点R,求·
的最小值.
正确答案
(1)x2=4y(2)16
(1)由题设点C到点F的距离等于它到l1的距离,
∴点C的轨迹是以F为焦点,l1为准线的抛物线.∴所求轨迹的方程为x2=4y.
(2)由题意直线l2的方程为y=kx+1,与抛物线方程联立消去y,得x2-4kx-4=0.
记P(x1,y1),Q(x2,y2),则x1+x2=4k,x1x2=-4.
由直线PQ的斜率k≠0,易得点R的坐标为,
·
=
+(kx1+2)(kx2+2)
=(1+k2)x1x2+(x1+x2)+
+4
=-4(1+k2)+4k+
+4=4
+8.
∵k2+≥2,当且仅当k2=1时取到等号.
∴·
≥4×2+8=16,即
·
的最小值为16.
如图,曲线C1是以原点O为中心,F1,F2为焦点的椭圆的一部分.曲线C2是以O为顶点,F2为焦点的抛物线的一部分,A是曲线C1和C2的交点且∠AF2F1为钝角,若|AF1|=,|AF2|=
.
(1)求曲线C1和C2的方程;
(2)设点C是C2上一点,若|CF1|=|CF2|,求△CF1F2的面积.
正确答案
(1)曲线C1的方程为+
=1(-3≤x≤
),曲线C2的方程为y2=4x(0≤x≤
)
(2)2
(1)设椭圆方程为+
=1(a>b>0),则2a=|AF1|+|AF2|=
+
=6,得a=3.
设A(x,y),F1(-c,0),F2(c,0),则(x+c)2+y2=()2,(x-c)2+y2=(
)2,两式相减得xc=
.由抛物线的定义可知|AF2|=x+c=
,
则c=1,x=或x=1,c=
.又∠AF2F1为钝角,
则x=1,c=不合题意,舍去.当c=1时,b=2
,
所以曲线C1的方程为+
=1(-3≤x≤
),曲线C2的方程为y2=4x(0≤x≤
).
(2)过点F1作直线l垂直于x轴,过点C作CC1⊥l于点C1,依题意知|CC1|=|CF2|.
在Rt△CC1F1中,|CF1|=|CF2|=
|CC1|,所以∠C1CF1=45°,
所以∠CF1F2=∠C1CF1=45°.
在△CF1F2中,设|CF2|=r,则|CF1|=r,|F1F2|=2.
由余弦定理得22+(r)2-2×2×
rcos45°=r2,
解得r=2,
所以△CF1F2的面积S△CF1F2=|F1F2|·|CF1|sin45°=
×2×2
sin45°=2.
已知⊙O′过定点A(0,p)(p>0),圆心O′在抛物线C:x2=2py(p>0)上运动,MN为圆O′在x轴上所截得的弦.
(1)当O′点运动时,|MN|是否有变化?并证明你的结论;
(2)当|OA|是|OM|与|ON|的等差中项时,试判断抛物线C的准线与圆O′的位置关系,并说明理由.
正确答案
(1)|MN|不变化,其定值为2p 见解析
(2)见解析
(1)设O′(x0,y0),则x02=2py0(y0≥0),
则⊙O′的半径|O′A|=,
⊙O′的方程为(x-x0)2+(y-y0)2=x02+(y0-p)2,
令y=0,并把x02=2py0,代入得x2-2x0x+x02-p2=0,
解得x1=x0-p,x2=x0+p,所以|MN|=|x1-x2|=2p,
这说明|MN|不变化,其定值为2p.
(2)不妨设M(x0-p,0),N(x0+p,0).
由题2|OA|=|OM|+|ON|,得2p=|x0-p|+|x0+p|,
所以-p≤x0≤p.
O′到抛物线准线y=-的距离d=y0+
=
,
⊙O′的半径|O′A|=
==
.
因为r>d⇔x04+4p4>(x02+p2)2⇔x02<p2,
又x02≤p2<p2(p>0),所以r>d,
即⊙O′与抛物线的准线总相交.
已知抛物线的方程为,直线
的方程为
,点
关于直线
的对称点在抛物线上.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知,求过点
及抛物线与
轴两个交点的圆的方程;
(3)已知,点
是抛物线的焦点,
是抛物线上的动点,求
的最小值及此时点
的坐标;
正确答案
(1);(2)
;(3)详见解析.
试题分析:(1)求出点关于直线
的对称点的坐标,然后将对称点的坐标代入抛物线的方程求出
的值,从而确定抛物线的方程;(2)先确定抛物线与
轴的两个交点
、
,结合图形确定
为直角三角形,并确定相应的斜边,以此求出圆心和半径,最终确定圆的方程;(3)结合图象与抛物线的定义确定点
、
、
三点共线求出
的最小值,并确定
的直线方程,将直线方程与抛物线方程联立求出点
的坐标.
(1)设点关于直线
的对称点为坐标为
,
则解得
,
把点代入
,解得
,
所以抛物线的方程为;
(2)令得
,
设抛物线与轴的两个交点从左到右分别为
、
,则C
、
,
显然是直角三角形,所以
为所求圆的直径,由此可得圆心坐标为
,
圆的半径,
故所求圆的方程为;
(3)是抛物线的焦点,抛物线的顶点为
,
抛物线的准线为
,
过点作准线的垂线,垂足为
,由抛物线的定义知
,
,当且仅当
、
、
三点共线时“
”成立,
即当点为过点
所作的抛物线准线的垂线与抛物线的交点时,
取最小值,
,这时点
的坐标为
;
已知点在抛物线
上,直线
(
,且
)与抛物线
,相交于
、
两点,直线
、
分别交直线
于点
、
.
(1)求的值;
(2)若,求直线
的方程;
(3)试判断以线段为直径的圆是否恒过两个定点?若是,求这两个定点的坐标;若不是,说明理由.
正确答案
(1);(2)
或
;(3)存在,且两个定点坐标为
和
.
试题分析:(1)将点代入抛物线的方程即可求出
的值;(2)解法1是先设点
、
的坐标分别为
、
,将直线
的方程与抛物线
的方程联立求出
、
的坐标,并求出
、
的直线方程,与直线
的方程联立求出
、
的坐标,利用两点间的距离公式列等式求出
的值,从而求出直线
的方程;解法2是设直线
的方程为
,点
的坐标为
,分别将直线
的方程与抛物线和直线
的方程求出点
、
的坐标,然后设直线
的方程为
,利用同样的方法求出点
、
的坐标,利用点
、
都在直线
上,结合两点连线的斜率等于
值以及点
在直线
得到
、
与
之间的等量关系,然后再利用两点间的距离公式列等式求出
的值,从而求出直线
的方程;(3)解法1是求出线段
的中点的坐标,然后写出以
为直径的圆的方程,结合韦达定理进行化简,根据方程的结构特点求出定点的坐标;解法2是设
为以
为直径的圆上的一点,由
得到以
为直径的圆的方程,然后圆的方程的结构特点求出定点的坐标.
试题解析:(1)点
在抛物线
上,
.
第(2)、(3)问提供以下两种解法:
解法1:(2)由(1)得抛物线的方程为
.
设点、
的坐标分别为
、
,依题意,
,
,
由消去
得
,
解得.
,
,
直线的斜率
,
故直线的方程为
.
令,得
,
点
的坐标为
.
同理可得点的坐标为
.
.
,
.
由,得
,
解得,或
,
直线
的方程为
,或
.
(3)设线段的中点坐标为
,
则
.
而,
以线段
为直径的圆的方程为
.
展开得.
令,得
,解得
或
.
以线段
为直径的圆恒过两个定点
、
.
解法2:(2)由(1)得抛物线的方程为
.
设直线的方程为
,点
的坐标为
,
由解得
点
的坐标为
.
由,消去
,得
,
即,解得
或
.
,
.
点
的坐标为
.
同理,设直线的方程为
,
则点的坐标为
,点
的坐标为
.
点
、
在直线
上,
.
. 5分
又,得
,
化简得.
,
,
.
.
由,
得,
解得.
直线
的方程为
,或
.
(3)设点是以线段
为直径的圆上任意一点,
则,
得,
整理得,.
令,得
,解得
或
.
以线段
为直径的圆恒过两个定点
、
.
我校某同学设计了一个如图所示的“蝴蝶形图案(阴影区域)”来庆祝数学学科节的成功举办.其中、
是过抛物线
焦点
的两条弦,且其焦点
,
,点
为
轴上一点,记
,其中
为锐角.
(1)求抛物线方程;
(2)当“蝴蝶形图案”的面积最小时求的大小.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:本题主要考查抛物线的定义和方程、向量的数量积、三角函数的最值等基础知识,同时考查解析几何的基本思想方法和运算求解能力.第一问,根据抛物线的标准方程,利用焦点坐标直接写出抛物线方程;第二问,设出,根据已知条件写出A点坐标,由于点A在抛物线上,所以将点A坐标代入到抛物线方程中,利用整理出的方程求出
,同理求出
,
,
,利用这4个边长求“蝴蝶形图案”的面积得出三角函数式,利用换元法求函数最值.
试题解析:(1)由抛物线焦点
得,抛物线
方程为
.
(2)设,则点
,
所以,,即
.
解得,
同理:,
,
,
“蝴蝶形图案”的面积,
令,
,∴
,
则,∴
时,即
,“蝴蝶形图案”的面积为8.
曲线C上任一点到定点(0,)的距离等于它到定直线
的距离.
(1)求曲线C的方程;
(2)经过P(1,2)作两条不与坐标轴垂直的直线分别交曲线C于A、B两点,且
⊥
,设M是AB中点,问是否存在一定点和一定直线,使得M到这个定点的距离与它到定直线的距离相等.若存在,求出这个定点坐标和这条定直线的方程.若不存在,说明理由.
正确答案
(1)y=2x2;
(2)M轨迹是抛物线,故存在一定点和一定直线,使得M到定点的距离等于它到定直线的距离。所求的定点为,定直线方程为y=
.
试题分析:
思路分析:(1)曲线C上任一点到定点(0,)的距离等于它到定直线
的距离.所以,由抛物线的定义,其方程为
,而
,所以,y=2x2;
(2)利用“参数法” 得到y=4x2+4x+,根据图象的平移变换得到结论:定点为
,定直线方程为y=
.
解:(1)因为,利用抛物线的定义,确定得到y=2x2;
(2)设:y-2=k(x-1)(k≠0)
:y=2=
由得2x2-kx+k-2=0
同理得B点坐标为
∴
消去k得:y=4x2+4x+ ………9分
M轨迹是抛物线,故存在一定点和一定直线,使得M到定点的距离等于它到定直线的距离。将抛物线方程化为,此抛物线可看成是由抛物线
左移
个单位,上移
个单位得到的,而抛物线
的焦点为(0,
),准线为y=-
.∴所求的定点为
,定直线方程为y=
.
点评:难题,利用“直接法”可确定得到抛物线方程。利用“参数法”求得抛物线方程,通过研究焦点、准线等,达到确定“存在性”的目的。
如图,正方形和正方形
的边长分别为
,原点
为
的中点,抛物线
经过
两点,则
.
正确答案
试题分析:由题可得,因为
在抛物线上,
所以,故填
.
如图X15-3所示,已知圆C1:x2+(y-1)2=4和抛物线C2:y=x2-1,过坐标原点O的直线与C2相交于点A,B,定点M的坐标为(0,-1),直线MA,MB分别与C1相交于点D,E.
(1)求证:MA⊥MB;
(2)记△MAB,△MDE的面积分别为S1,S2,若=λ,求λ的取值范围.
正确答案
(1)见解析(2)
(1)证明:设直线AB的方程为y=kx,A(x1,y1),B(x2,y2),
则x2-kx-1=0,所以x1+x2=k,x1x2=-1.
又·
=(x1,y1+1)·(x2,y2+1)=(k2+1)x1x2+k(x1+x2)+1=-k2-1+k2+1=0,
∴MA⊥MB.
(2)设直线MA的方程为y=k1x-1,MB的方程为y=k2x-1,k1k2=-1.
解得
或
∴A(k1,-1),同理可得B(k2,
-1),
∴S1=|MA||MB|=
|k1k2|.
又解得
或
∴D,同理可得E
.
∴S2=|MD||ME|=
.
=λ=
=
≥
.故λ的取值范围是
.
过抛物线C:上的点M分别向C的准线和x轴作垂线,两条垂线及C的准线和x轴围成边长为4的正方形,点M在第一象限.
(1)求抛物线C的方程及点M的坐标;
(2)过点M作倾斜角互补的两条直线分别与抛物线C交于A,B两点,如果点M在直线AB的上方,求面积的最大值.
正确答案
(1)y2=8x,(2,4);(2).
试题分析:本题主要考查抛物线的标准方程及其几何性质、韦达定理、点到直线的距离、三角形面积公式、利用导数求函数的最值等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力.第一问,由题意结合抛物线图象得到M点坐标,代入抛物线方程中,解出P的值,从而得到抛物线的标准方程及M点坐标;第二问,设出A,B点坐标,利用M点,分别得到直线MA和直线MB的斜率,因为两直线倾斜角互补,所以两直线的斜率相加为0,整理得到y1+y2=-8,代入到中得到直线AB的斜率,设出直线AB的方程,利用M点在直线AB上方得到b的范围,令直线与抛物线方程联立,图形有2个交点,所以方程的
进一步缩小b的范围,
,而
用两点间距离公式转化,d是M到直线AB的距离,再利用导数求面积的最大值.
(1)抛物线C的准线x=-,依题意M(4-
,4),
则42=2p(4-),解得p=4.
故抛物线C的方程为y2=8x,点M的坐标为(2,4), 3分
(2)设.
直线MA的斜率,同理直线MB的斜率
.
由题设有,整理得y1+y2=-8.
直线AB的斜率. 6分
设直线AB的方程为y=-x+b.
由点M在直线AB的上方得4>-2+b,则b<6.
由得y2+8y-8b=0.
由Δ=64+32b>0,得b>-2.于是-2<b<6. 9分
,
于是.
点M到直线AB的距离,则△MAB的面积
.
设f(b)=(b+2)(6-b)2,则f¢(b)=(6-b)(2-3b).
当时,f¢(x)>0;当
时,f¢(x)<0.
当时,f(b)最大,从而S取得最大值
. 12分
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