2.4.1 抛物线的标准方程
学 习 目 标 1.理解抛物线的定义、标准方程及其推导过程.(重点) 2.掌握抛物线的定义及其标准方程的应用.(难点) 核 心 素 养 1.通过抛物线的定义,标准方程的学习,培养学生的数学抽象,直观想象素养. 2.借助于标准方程的推导过程,提升逻辑推理,数学运算素养.
1.抛物线的定义
思考1:平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点的轨迹是抛物线吗?
[提示] 不一定.当直线l经过点F时,点的轨迹是过定点F且垂直于定直线l的一条直线;l不经过点F时,点的轨迹是抛物线.
2.抛物线的标准方程
图形 标准方程 焦点坐标 准线方程 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) ?p,0? ?2???px=- 2?-p,0? ?2???px= 2?0,p? ?2???py=- 2 - 1 -
x2=-2py(p>0) ?0,-p? ?2???py= 2思考2:抛物线的标准方程y=2px(p>0)中p的几何意义是什么? [提示] 焦点到准线的距离.
思考3:已知抛物线的标准方程,怎样确定抛物线的焦点位置和开口方向? [提示] 一次项变量为x(或y),则焦点在x轴(或y轴)上;若系数为正,则焦点在正半轴上;系数为负,则焦点在负半轴上.焦点确定,开口方向也随之确定.
1.抛物线y=ax的准线方程是y=2,则实数a的值为( ) 11
A. B.- C.8 D.-8 8811122
B [由y=ax,得x=y,=-2,a=-.]
a4a82.抛物线y=4x的焦点坐标是( ) A.(0,2) B.(0,1) C.(2,0) D.(1,0) D [∵y=4x,∴焦点F(1,0).]
3.已知抛物线的顶点是原点,对称轴为坐标轴,并且经过点P(-2,-4),则该抛物线的标准方程为________.
2
2
2
2
y2=-8x或x2=-y [设抛物线方程为y2=2px(p≠0),或x2=2py(p≠0).将P(-2,-
4)代入,分别得方程为y=-8x或x=-y.]
2
2
(1)准线方程为2y+4=0; (2)过点(3,-4);
(3)焦点在直线x+3y+15=0上.
求抛物线的标准方程 【例1】 分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.
[解] (1)准线方程为2y+4=0,即y=-2,故抛物线焦点在y轴的正半轴上,设其方
- 2 -
程为x=2py(p>0),又=2,所以2p=8,故抛物线方程为x=8y.
2
(2)∵点(3,-4)在第四象限, ∴设抛物线的标准方程为
2
p2
y2=2px(p>0)或x2=-2p1y(p1>0).
把点(3,-4)的坐标分别代入y=2px和x=-2p1y,得(-4)=2p·3,3=-2p1·(-4), 169即2p=,2p1=.
34
16922
∴所求抛物线的标准方程为y=x或x=-y.
34(3)令x=0得y=-5;令y=0得x=-15. ∴抛物线的焦点为(0,-5)或(-15,0). ∴所求抛物线的标准方程为
2
2
2
2
x2=-20y或y2=-60x.
求抛物线方程的主要方法是待定系数法,若已知抛物线的焦点位置,则可设出抛物线的标准方程,求出p值即可,若抛物线的焦点位置不确定,则要分情况讨论,另外,焦点在x轴上的抛物线方程可统一设成y=ax(a≠0),焦点在y轴上的抛物线方程可统一设成x=
2
2
ay(a≠0).
1.根据下列条件分别求抛物线的标准方程.
(1)抛物线的焦点是双曲线16x-9y=144的左顶点;
(2)抛物线的焦点F在x轴上,直线y=-3与抛物线交于点A,|AF|=5. [解] (1)双曲线方程可化为-=1,左顶点为(-3,0), 916-p2
由题意设抛物线方程为y=-2px(p>0)且=-3,
2∴p=6,∴抛物线的方程为y=-12x.
(2)设所求焦点在x轴上的抛物线的方程为y=2px(p≠0),A(m,-3), 由抛物线定义得5=|AF|=?m+?.
?2?又(-3)=2pm,∴p=±1或p=±9, 故所求抛物线方程为y=±2x或y=±18x.
2
2
2
2
22
2
x2y2
?
p?
[探究问题]
抛物线定义的应用 - 3 -
1.抛物线定义的实质可归结为“一动三定”,这句话的含义是什么?
[提示] 抛物线定义的实质可归结为“一动三定”,一个动点,设为M;一个定点F,即抛物线的焦点;一条定直线l,即为抛物线的准线;一个定值,即点M与点F的距离和M到l的距离之比等于1.定点F不能在直线上,否则,动点M的轨迹就不是抛物线.
2.如何通过抛物线定义实现距离转化?
[提示] 根据抛物线的定义,抛物线上任意一点到焦点的距离等于它到准线的距离,因此,由抛物线定义可以实现点点距与点线距的相互转化,从而简化某些问题.
3.如何利用抛物线定义解决与抛物线有关的最值问题?
[提示] 在抛物线中求解与焦点有关的两点间距离和的最小值时,往往用抛物线的定义进行转化,即化折线为直线解决最值问题.
1?1?【例2】 若位于y轴右侧的动点M到F?,0?的距离比它到y轴的距离大.求点M的轨2?2?迹方程.
11
[思路探究] 把|MF|比M到y轴的距离大,转化为|MF|与点M到x=-的距离相等,从
22而利用抛物线定义求解.
1?1?[解] 由于位于y轴右侧的动点M到F?,0?的距离比它到y轴的距离大,所以动点M2?2?1?1?到F?,0?的距离与它到直线l:x=-的距离相等.
2?2?
由抛物线的定义知动点M的轨迹是以F为焦点,l为准线的抛物线,其方程应为y=
2
p1
2px(p>0)的形式,而=,
22
所以p=1,2p=2,故点M的轨迹方程为y=2x(x≠0).
1.(变换条件、改变问法)若本例中点M所在轨迹上一点N到点F的距离为2,求点N的坐标.
2
2
1??2
[解] 设点N的坐标为(x0,y0),则|NF|=2,即?x0-?+y0=4 ①,又由典例的解析知
2??点M的轨迹方程为y=2x(x≠0),故y0=2x0 ②,
3??x0=2,由①②可得?
??y0=3,
2
2
3??x0=2,或???y0=-3,
?3??3?故点N的坐标为?,3?或?,-3?.
?2??2?
2.(变换条件、改变问法)若本例中增加一点A(3,2),其他条件不变,求|MA|+|MF|的最
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