(2022高考数学一轮复习(创新设计))第8节 直线与抛物线的位置关系.DOCX
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1、本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 323031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 第 8 节直线与抛物线的位置关系 知 识 梳 理 1直线与抛物线的位置关系(1)直线 xa 与抛物线 y22px(p0),当 a0 时相交 (2)直线 yb 与抛物线 y22px(p0)相交(只有一个公共点是交点) (3)直线 ykxb(k0)时,由 ykxb, y22px(p0) ,消去 x 整理得 ky 22py2bp0, 4p(p2bk),当 p2bk 时,相交 2抛物线的切线 (1)过抛物线外一点的直线中,有两条
2、直线与抛物线相切 (2)过抛物线上一点的直线中,只有一条直线与抛物线相切 (3)过抛物线内一点的直线与抛物线均相交 3若直线与抛物线有两个交点,其弦长公式与椭圆的弦长公式相同 抛物线的焦点弦及通径 AB 是抛物线 y22px(p0)过焦点 F 的一条弦设 A(x1,y1),B(x2,y2),则: (1)|AF|x1p 2,|BF|x 2p 2,|AB|x 1x2p; (2)A,B 两点的横坐标之积、纵坐标之积为定值,即 x1x2p 2 4 ,y1y2p2; (3)若直线 AB 的倾斜角为,则|AF| p 1cos ,|BF| p 1cos ,|AB| 2p sin2, 1 |AF| 1 |BF
3、| 2 p,S OAB p2 2sin . 诊 断 自 测 1判断下列说法的正误 (1)若直线与抛物线只有一个公共点,则直线不一定是抛物线的切线() (2)过抛物线内部一点的所有直线都与抛物线相交() (3)直线与抛物线相交,则一定有弦长() (4)抛物线 y24x 在点(1,2)处的切线方程为 xy10.() 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 323031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 答案(1)(2)(3)(4) 解析(3)当直线与抛物线的对称轴平行或重合时,只有一个交点,弦长不存在 2 过抛
4、物线 x28y 的焦点的直线 l 与圆 x2y21 相切, 则直线 l 的斜率是() A. 3B 3 3 C 3 3 D 3 答案D 解析由题可知抛物线的焦点坐标为(0,2),设直线 l:ykx2,则 |2| 1k21, 解得 k 3,故选 D. 3过抛物线 y24x 的焦点的直线 l 交抛物线于 P(x1,y1),Q(x2,y2)两点,如果 x1x26,则|PQ|() A9B8C7D6 答案B 解析抛物线 y24x 的焦点为 F(1,0),准线方程为 x1.根据题意可得,|PQ| |PF|QF|x11x21x1x228.故选 B. 4(2021金华一中月考)过抛物线 y22px(p0)焦点的
5、直线与抛物线交于 A,B 两 点,|AB|3,且 AB 中点的纵坐标为1 2,则 p 的值为_ 答案 3 5 4 解析由题可得,设 A(x1,y1),B(x2,y2),则 y1y21.因为直线 AB 过焦点,所 以设 AB:xmyp 2.所以由 xmyp 2, y22px, 可得 y22pmyp20,所以 y1y22pm 1,所以 m 1 2p.所以|AB|x 1x2pm(y1y2)2p 1 2p2p3,即 4p 26p 10,解得 p3 5 4 . 5(2018北京卷)已知直线 l 过点(1,0)且垂直于 x 轴若 l 被抛物线 y24ax 截得 的线段长为 4,则抛物线的焦点坐标为_ 答案
6、(1,0) 解析由题意知,a0,对于 y24ax,当 x1 时,y2 a,由于 l 被抛物线 y2 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 323031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 4ax 截得的线段长为 4,所以 4 a4,所以 a1,所以抛物线的焦点坐标为(1, 0) 6若线段 AB 是抛物线 y2x 的一条焦点弦且|AB|4,则线段 AB 的中点 C 到直 线 x1 20 的距离为_ 答案 9 4 解析抛物线 y2x 的焦点 F 1 4,0,准线 x1 4,设 A(x 1,y1),B(x2,y2
7、),由题 意|AB|x11 4x 21 4x 1x21 24,x 1x27 2,中点 C 的横坐标为 7 4, 点 C 到直线 x1 20 的距离为 7 4 1 2 9 4. 考点一直线与抛物线位置关系的判断 【例 1】 已知抛物线 y24x,直线 l 过点 P(2,1) (1)当直线 l 的斜率 k 为何值时,直线 l 与抛物线分别有一个公共点,两个公共点, 没有公共点? (2)写出过点 P 的抛物线的切线方程 解(1)当 k0 时,直线 y1 与 x 轴平行,此时直线与抛物线只有一个公共点; 当 k0 时,设直线 l 的方程为 y1k(x2), 联立 y1k(x2) , y24x, 得 k
8、2x2(4k22k4)x(2k1)20, (4k22k4)24k2(2k1)216(2k2k1), 当0 时,k1 或1 2,直线 l 与抛物线有一个公共点; 当0 时,1k1 2且 k0,直线 l 与抛物线有两个公共点; 当1 2或 k1,直线 l 与抛物线没有公共点 综上,当 k0 或 k1 或 k1 2时直线 l 与抛物线有一个公共点;当1k1 2或 k0)的焦点为 F,抛物线 C 与直线 l1:yx 的一个交点的横坐标为 8. (1)求抛物线 C 的方程; (2)不过原点的直线 l2与 l1垂直,且与抛物线交于不同的两点 A,B,若线段 AB 的 中点为 P,且|OP|PB|,求FAB
9、 的面积 解(1)易知直线与抛物线的交点坐标为(8,8), (8)22p8,2p8, 抛物线方程为 y28x. (2)直线 l2与 l1垂直,故可设直线 l2:xym,A(x1,y1),B(x2,y2),且直线 l2 与 x 轴的交点为 M. 由 y28x, xym,得 y 28y8m0, 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 323031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 6432m0,m2.y1y28,y1y28m, x1x2y 2 1y22 64 m2. 由题意可知 OAOB,即 x1x2y1y2m
10、28m0, m8 或 m0(舍), 直线 l2:xy8,M(8,0) 故 SFABSFMBSFMA1 2|FM|y 1y2| 3 (y1y2)24y1y224 5. 感悟升华(1)有关直线与抛物线的弦长问题,要注意直线是否过抛物线的焦点, 若过抛物线的焦点,可直接使用公式|AB|x1x2p,若不过焦点,则必须用一 般弦长公式 (2)涉及抛物线的弦长、中点、距离等相关问题时,一般利用根与系数的关系采用 “设而不求”“整体代入”等解法 (3)涉及弦的中点、斜率时,一般用“点差法”求解 【训练 2】 (2019全国卷)已知抛物线 C:y23x 的焦点为 F,斜率为3 2的直线 l 与 C 的交点为
11、A,B,与 x 轴的交点为 P. (1)若|AF|BF|4,求 l 的方程; (2)若AP 3PB,求|AB|. 解设直线 l:y3 2xt,A(x 1,y1),B(x2,y2) (1)由题设得 F 3 4,0,故|AF|BF|x1x23 2. 又|AF|BF|4,所以 x1x25 2. 由 y3 2xt, y23x 可得 9x212(t1)x4t20, 由144(12t)0,得 t0) 所以 l 的方程为 y3 2x 7 8. (2)由AP 3 PB可得 y13y2. 由 y3 2xt, y23x 可得 y22y2t0,其48t0, 所以 y1y22,从而3y2y22,故 y21,y13.
12、代入 C 的方程得 x13,x21 3. 所以 A(3,3),B 1 3,1, 故|AB|4 13 3 . 考点三直线与抛物线位置关系的应用 【例 3】 (2015浙江卷)如图,已知抛物线 C1:y1 4x 2,圆 C2:x2(y1)21, 过点 P(t,0)(t0)作不过原点 O 的直线 PA,PB 分别与抛物线 C1和圆 C2相切,A, B 为切点 (1)求点 A,B 的坐标; (2)求PAB 的面积 注:直线与抛物线有且只有一个公共点,且与抛物线的对称轴不平行,则称该直 线与抛物线相切,称该公共点为切点 解(1)由题意知直线 PA 的斜率存在,故可设直线 PA 的方程为 yk(xt) 由
13、 yk(xt) , y1 4x 2 消去 y ,整理得 x24kx4kt0, 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 323031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 由于直线 PA 与抛物线相切,得 kt, 因此点 A 的坐标为(2t,t2) 设圆 C2的圆心为 D(0,1),点 B 的坐标为(x0,y0), 由题意知点 B,O 关于直线 PD 对称,故 y0 2 x0 2t1, x0ty00, 解得 x0 2t 1t2, y0 2t2 1t2. 因此点 B 的坐标为 2t 1t2, 2t2 1t2. (2
14、)由(1)知|AP|t 1t2和直线 PA 的方程 txyt20, 点 B 到直线 PA 的距离是 d t2 1t2, 设PAB 的面积为 S(t), 所以 S(t)1 2|AP|d t3 2. 感悟升华研究直线与圆锥曲线的位置关系时,一般转化为研究其直线方程与圆 锥曲线方程组成的方程组解的个数,消元后,应注意讨论含 x2项的系数是否为零 的情况,以及判别式的应用但对于选择、填空题要充分利用几何条件,用数形 结合的方法求解 【训练 3】 (2021绍兴适应性考试)如图,直线 l:xty10 和抛物线 C:y2 4x 相交于不同两点 A,B. 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 32
15、3031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 (1)求实数 t 的取值范围; (2)(一题多解)设 AB 的中点为 M,抛物线 C 的焦点为 F.以 MF 为直径的圆与直线 l 相交于另一点 N,且满足|MN| |MF| 2 2 3 ,求直线 l 的方程 解(1)由 xty10, y24x, 消去 x 得 y24ty40,(4t)2160, 解得 t1 或 t1, 即 t(,1)(1,) (2)法一 |MN| |MF| 2 2 3 等价于|NM|2 2|NF|. 设 A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0
16、), 由(1)得 y1y24t,x1x24t22, 所以 x0 x1x2 2 2t21,y0y1y2 2 2t, 即 M(2t21,2t) 又直线 FN:ytxt,与 xty10 联立, 解得 N t21 t21, 2t t21 , 所以|NM|2 t21 t212t 212 2t t212t 2 t21(t21) (2t21) t21 2 2t3 t21 2 4t84t6 (t21)2 4t6 t21.又|NF| 2 4 1t2, 则由|NM|2 2|NF|,得 4t6 t21 32 t21, 解得 t 2. 所以直线 l 的方程为 x 2y10. 法二 |MN| |MF| 2 2 3 等价
17、于|MF|3|NF|, 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 323031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 由法一中 M(2t21,2t),|NF|2 4 1t2, |MF|2(2t22)2(2t)24t44t24, 所以 t4t21 9 1t2, 即(1t2)(t4t21)9, 化简得 t619,得 t68,t 2. 所以直线 l 的方程为 x 2y10. 法三设直线 l 的方向向量为 l(t,1), 由(1)得FM FA FB 2 x1x2 2 1,y1y2 2(2t22,2t), 则|NM|FM
18、l| |l| |(2t 22)t2t| 1t2 2|t|3 1t2, 又|NF|2 4 1t2, 由|NM|2 2|NF|,得|t|32 2,t 2, 所以直线 l 的方程为 x 2y10. 基础巩固题组 一、选择题 1 (2020全国卷)设 O 为坐标原点, 直线 x2 与抛物线 C: y22px(p0)交于 D, E 两点,若 ODOE,则 C 的焦点坐标为() A. 1 4,0B. 1 2,0C(1,0)D(2,0) 答案B 解析将 x2 与抛物线方程 y22px 联立, 可得 y2 p, 不妨设 D(2,2 p),E(2,2 p), 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 32
19、3031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 由 ODOE,可得OD OE 44p0,解得 p1, 所以抛物线 C 的方程为 y22x.其焦点坐标为 1 2,0.故选 B. 2已知斜率为1 2的直线经过抛物线 x 28y 的焦点,且与抛物线相交于 A,B 两点, 则线段 AB 的长是() A6B8C10D12 答案C 解析抛物线 x28y 的焦点为(0,2),直线 AB 的方程为 y21 2x,设 A(x 1,y1), B(x2,y2),由 x2y40, x28y 消去 x 整理得 y26y40,y1y26,|AB|
20、y1 y2p6410. 3(2021云南统检一)已知 M 是抛物线 C:y22px 上的任意一点,以 M 为圆心 的圆与直线 x1 相切且经过点 N(1, 0), 设斜率为 1 的直线与抛物线 C 交于 P, Q 两点,则线段 PQ 的中点的纵坐标为() A2B4C6D8 答案A 解析由于 M 为 y22px 上任意一点且以 M 为圆心的圆与直线 x1 相切且经 过点 N(1,0),根据抛物线的定义可知 N 为抛物线的焦点,故p 21,p2,所以 抛物线方程为 y24x.设斜率为 1 的直线的方程为 yxb, 则 xyb, 代入抛物 线方程得 y24(yb),即 y24y4b0,所以 y1y2
21、4, y1y2 2 4 22.即 PQ 中 点的纵坐标为 2,故选 A. 4(一题多解)(2018全国卷)设抛物线 C:y24x 的焦点为 F,过点(2,0)且 斜率为2 3的直线与 C 交于 M,N 两点,则FM FN ( ) A5B6C7D8 答案D 解析法一过点(2,0)且斜率为 2 3 的直线的方程为 y 2 3 (x2),由 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 323031380 期待你的加入与分享 本资料分享自新人教版高中数学资源大全 QQ 群 483122854 期待你的加入与分享 y2 3(x2) , y24x 得 x25x40,解得 x1 或 x4,所以 x1,
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