【2022高中数学精品教案】3.3.2 抛物线的简单几何性质（2） 教学设计-人教A版高中数学选择性必修第一册.docx

3.3.2 抛物线的简单几何性质（2） 本节课选自2019人教A版高中数学选择性必修第一册第三章圆锥曲线的方程，本节课主要学习抛物线的简单几何性质抛物线的简单几何性质是人教A版选修2-1第二章第四节的内容。本节课是在是在学习了椭圆、双曲线的几何性质的基础上，通过类比学习抛物线的简单几何性质。抛物线是高中数学的重要内容，也是高考的重点与热点内容。坐标法的教学贯穿了整个“圆锥曲线方程”一章，是学生应重点掌握的基本数学方法 运动变化和对立统一的思想观点在这节知识中得到了突出体现，我们必须充分利用好这部分教材进行教学.课程目标学科素养A.掌握抛物线的几何性质及其简单应用B.掌握直线与抛物线的位置关系的判断及相关问题C. 掌握抛物线中的定值与定点问题1.数学抽象：抛物线的几何性质 2.逻辑推理：运用抛物线的性质平行 3.数学运算：抛物线中的定值与定点问题 4.直观想象：抛物线几何性质的简单应用重点：抛物线的简单几何性质及其应用 难点：直线与抛物线位置关系的判断 多媒体教学过程教学设计意图核心素养目标一、 问题导学抛物线四种形式的标准方程及其性质 标准方程y2=2px(p>0)y2=-2px(p>0)x2=2py(p>0)x2=-2py(p>0)图形范围x0,yRx0,yRy0,xRy0,xR对称轴x轴x轴y轴y轴标准方程y2=2px(p>0)y2=-2px(p>0)x2=2py(p>0)x2=-2py(p>0)焦点坐标准线方程顶点坐标O(0,0)离心率e=1二、直线与抛物线的位置关系设直线l:y=kx+m,抛物线:y2=2px(p>0),将直线方程与抛物线方程联立整理成关于x的方程k2x2+2(km-p)x+m2=0.(1)若k0,当>0时,直线与抛物线相交,有两个交点;当=0时,直线与抛物线相切,有一个切点;当<0时,直线与抛物线相离,没有公共点.(2)若k=0,直线与抛物线有一个交点,此时直线平行于抛物线的对称轴或与对称轴重合.因此直线与抛物线有一个公共点是直线与抛物线相切的必要不充分条件.二、典例解析例5.过抛物线焦点F的直线交抛物线于A、B两点，通过点A和抛物线顶点的直线交抛物线的准线于点D，求证：直线DB平行于抛物线的对称轴【分析】设抛物线的标准方程为：y22px（p0）设A（x1，y1），B（x2，y2）直线OA的方程为：，可得yD设直线AB的方程为：myx，与抛物线的方程联立化为y22pmp20，利用根与系数的关系可得可得yDy2即可证明【解答】证明：设抛物线的标准方程为：y22px（p0）设A（x1，y1），B（x2，y2）直线OA的方程为：，令x，可得yD设直线AB的方程为：myx，联立，化为y22pmp20，yDy2直线DB平行于抛物线的对称轴例6. 如图，已知定点B a,-h, BCx轴于点C, M是线段OB上任意一点, MDx轴于点D, MEBC于点E, OE与MD相交于点P，求P点的轨迹方程。解：设点P x,y , M x,m ,其中0xa,则点E的坐标为a,m 有题意，直线OB的方程为y=-bax 因为点M在OB上，将点M的坐标代入 ，得m=-bax, 所以点P的横坐标x满足直线OE的方程为y=max因为点P在OE上，所以点P的坐标 x,y 满足将代入，消去m得， x2=-a2hy(0xa), 即P点的轨迹方程。例6中，设点B关于y轴的对称点为A，则方程x2=-a2hy(0xa), 对应的轨迹是常见的抛物拱AOB.抛物拱在现实生活中有许多原型，如桥拱、卫星接收天线等，抛掷出的铅球在天空中划过的轨迹也是抛物拱一部分。例7. 已知动圆经过定点D(1,0),且与直线x=-1相切,设动圆圆心E的轨迹为曲线C.(1)求曲线C的方程.(2)设过点P(1,2)的直线l1,l2分别与曲线C交于A,B两点,直线l1,l2的斜率存在,且倾斜角互补.证明:直线AB的斜率为定值.思路分析:(1)由抛物线的定义可知E的轨迹为以D为焦点,以x=-1为准线的抛物线;(2)设l1,l2的方程,联立方程组消元解出A,B的坐标,代入斜率公式计算kAB.(1)解:动圆经过定点D(1,0),且与直线x=-1相切,E到点D(1,0)的距离等于E到直线x=-1的距离,E的轨迹是以D(1,0)为焦点,以直线x=-1为准线的抛物线.曲线C的方程为y2=4x.(2)证明:设直线l1的方程为y=k(x-1)+2.直线l1,l2的斜率存在,且倾斜角互补,l2的方程为y=-k(x-1)+2.联立得方程组y=k(x-1)+2,y2=4x,消元得k2x2-(2k2-4k+4)x+(k-2)2=0.设A(x1,y1),则x1=(k-2)2k2=k2-4k+4k2.同理,设B(x2,y2),可得x2=k2+4k+4k2,x1+x2=2k2+8k2,x1-x2=-8kk2=-8k.y1-y2=k(x1-1)+2-k(x2-1)+2=k(x1+x2)-2k=2k2+8k-2k=8k.kAB=y1-y2x1-x2=-1.直线AB的斜率为定值-1. 定值与定点问题的求解策略1.欲证某个量为定值,先将该量用某变量表示,通过变形化简若能消掉此变量,即证得结论,所得结果即为定值.2.寻求一条直线经过某个定点的常用方法:(1)通过方程判断;(2)对参数取几个特殊值探求定点,再证明此点在直线上;(3)利用曲线的性质(如对称性等),令其中一个变量为定值,再求出另一个变量为定值;(4)转化为三点共线的斜率相等或向量平行等.跟踪训练1. 已知抛物线的方程是y2=4x,直线l交抛物线于A,B两点,设A(x1,y1),B(x2,y2).(1)若弦AB的中点为(3,3),求直线l的方程;(2)若y1y2=-12,求证:直线l过定点.解:(1)因为抛物线的方程为y2=4x,则有y12=4x1,y22=4x2,因为弦AB的中点为(3,3),所以x1x2.两式相减得y12-y22=4x1-4x2,所以y1-y2x1-x2=4y1+y2=23,所以直线l的方程为y-3=23(x-3),即y=23x+1.(2)当l的斜率存在时,设l的方程为y=kx+b,代入抛物线方程,整理,得ky2-4y+4b=0,y1y2=4bk=-12,b=-3k,l的方程为y=kx-3k=k(x-3),过定点(3,0).当l的斜率不存在时,y1y2=-12,则x1=x2=3,l过定点(3,0).综上,l过定点(3,0).通过，回顾抛物线的几何性质及直线与圆锥曲线的位置关系，帮助学生整理知识。发展学生数学抽象、数学运算、直观想象的核心素养。 通过典例解析，综合运用抛物线几何性质，进一步体会数形结合的思想方法。发展学生数学运算，数学抽象和数学建模的核心素养。 通过典型例题，提升学生综合运用能力，发展学生逻辑推理，直观想象、数学抽象和数学运算的核心素通过典型例题，帮助学生掌握抛物线中的定值与定点问题，提升学生数学建模，数形结合，及方程思想，发展学生逻辑推理，直观想象、数学抽象和数学运算的核心素养。三、达标检测1若抛物线y22x上有两点A，B且AB垂直于x轴，若|AB|2，则抛物线的焦点到直线AB的距离为()A B C D【答案】A线段AB所在的直线的方程为x1，抛物线的焦点坐标为，则焦点到直线AB的距离为1.2若直线xy2与抛物线y24x交于A，B两点，则线段AB的中点坐标是_. 【答案】(4,2)由得x28x40，设A(x1，y1)，B(x2，y2)，则x1x28，y1y2x1x244，故线段AB的中点坐标为(4,2)3设直线y2xb与抛物线y24x交于A，B两点，已知弦AB的长为3，求b的值【答案】由消去y，得4x24(b1)xb20.由0，得b.设A(x1，y1)，B(x2，y2)则x1x21b，x1x2.|x1x2|.|AB|x1x2|·3，12b9，即b4.4.过抛物线的顶点O作两条互相垂直的弦交抛物线于A、B两点。(1)求证:A,B两点的横坐标之积,纵坐标之积分别为定值(2)证明：直线AB过定点；解：设A（x1,y1），B（x2,y2），中点P（x0,y0） OAOB kOAkOB=-1 x1x2+y1y2=0 y12=2px1，y22=2px2 y10，y20 y1y2=-4p2 x1x2=4p2y12=2px1,y22=2px2（y1-y2）(y1+y2)=2p(x1-x2)直线AB： AB过定点（2p,0）.5.如图,已知直线l:y=2x-4交抛物线y2=4x于A,B两点,试在抛物线AOB这段曲线上求一点P,使PAB的面积最大,并求出这个最大面积.思路分析:先求出弦长|AB|,再求出点P到直线AB的距离,从而可表示出PAB的面积,再求最大值即可.解:由y=2x-4.y2=4x,解得x=4,y=4或x=1,y=-2.A(4,4),B(1,-2),|AB|=35.(方法1)设P(x0,y0)为抛物线AOB这段曲线上一点,d为点P到直线AB的距离,则有d=|2x0-y0-4|5=15y022-y0-4=125|(y0-1)2-9|.-2<y0<4,(y0-1)2-9<0.d=1259-(y0-1)2.从而当y0=1时,dmax=925,Smax=12×925×35=274.因此,当点P的坐标为14,1时,PAB的面积取得最大值,最大面积为274.(方法2)由y=2x-4,y2=4x,解得x=4,y=4或x=1,y=-2.A(4,4),B(1,-2),|AB|=35.设点P的坐标为(4t2,4t),点P(4t2,4t)在抛物线AOB这段曲线上,-2<4t<4,得-12<t<1.由题意得点P(4t2,4t)到直线AB的距离d=|8t2-4t-4|5=452t-142-98.当t-12,1时,2t-142-98<0,d=4598-2t-142,当t=14时,dmax=45×98=925.此时点P的坐标为14,1,SPAB的最大值为12|AB|·dmax=12×35×925=274.(方法3)设y=2x+m是抛物线y2=4x的切线方程.由y=2x+m,y2=4x,消去x,并整理,得y2-2y+2m=0.=4-8m=0,m=12.此时,方程为y2-2y+1=0,解得y=1,x=14,P14,1.此时点P到直线y=2x-4的距离d最大(在抛物线AOB这段曲线上).dmax=2×14-1-45=925,SPAB的最大值为12×35×925=274.通过练习巩固本节所学知识，通过学生解决问题，发展学生的数学运算、逻辑推理、直观想象、数学建模的核心素养。四、小结五、课时练通过总结，让学生进一步巩固本节所学内容，提高概括能力。学生已熟悉和掌握椭圆和双曲线的几何性质，有亲历体验、发现和探究的兴趣；具有一定的动手操作和逻辑推理的能力；有分组讨论、合作交流的习惯。在教师的指导下能够主动与同学探究、发现、归纳数学知识。