第8节直线与抛物线的位置关系--备战2022年高考数学一轮复习配套word试题(创新设计版).pdf





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1、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 ky22py2bp0,4p(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
2、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|x1p2,|BF|x2p2,|AB|x1x2p;(2)A,B 两点的横坐标之积、纵坐标之积为定值,即 x1x2p24,y1y2p2;(3)若直线 AB 的倾斜角为,则|AF|p1cos,|BF|p1cos,|AB|2psin2,1|AF|1|BF|2p,SOABp22sin.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 y
3、24x 在点(1,2)处的切线方程为 xy10.()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 过抛物线 x28y 的焦点的直线 l 与圆 x2y21 相切,则直线 l 的斜率是()A.3 B33 C33 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|()A9 B8 C7 D6 答案 B 解析 抛物线 y24x 的焦点为 F(1,0),准线
4、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)焦点的直线与抛物线交于A,B 两点,|AB|3,且 AB 中点的纵坐标为12,则 p 的值为_ 答案 3 54 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:xmyp2.所以由xmyp2,y22px,可得 y22pmyp20,所以 y1y22pm1,所以 m12p.所以|AB|x1x2pm(y1y2)2p12p2p3,即 4p26p10,解得 p3 54.5(2018北京卷)已知直线 l 过点(
5、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(1,0)解析 由题意知,a0,对于 y24ax,当 x1 时,y2 a,由于 l 被抛物线 y24ax 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 x120 的距离为_ 答案 94 解析 抛物线 y2x 的焦点 F14,0,准线 x14,设 A(x1,y1),B(x2,y2),由题意|AB|x114x214x1x2124,x1x272,中点 C 的横坐标为74,点
6、 C 到直线 x120 的距离为741294.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 k2x2(4k22k4)x(2k1)20,(4k22k4)24k2(2k1)216(2k2k1),当 0 时,k1 或12,直线 l 与抛物线有一个公共
7、点;当 0 时,1k12且 k0,直线 l 与抛物线有两个公共点;当 12或 k1,直线 l 与抛物线没有公共点 综上,当k0或k1或k12时直线l与抛物线有一个公共点;当1k12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 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(
8、x2,y2),且直线 l2与 x 轴的交点为 M.由y28x,xym,得 y28y8m0,6432m0,m2.y1y28,y1y28m,x1x2y21y2264m2.由题意可知 OAOB,即 x1x2y1y2m28m0,m8 或 m0(舍),直线 l2:xy8,M(8,0)故 SFABSFMBSFMA12|FM|y1y2|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
9、”“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32的直线 l与 C 的交点为 A,B,与 x 轴的交点为 P.(1)若|AF|BF|4,求 l 的方程;(2)若AP3PB,求|AB|.解 设直线 l:y32xt,A(x1,y1),B(x2,y2)(1)由题设得 F34,0,故|AF|BF|x1x232.又|AF|BF|4,所以 x1x252.由y32xt,y23x可得 9x212(t1)x4t20,由 144(12t)0,得 t0)所以 l 的方程为 y32x78.(2)由AP3PB可得 y13y
10、2.由y32xt,y23x可得 y22y2t0,其 48t0,所以 y1y22,从而3y2y22,故 y21,y13.代入 C 的方程得 x13,x213.所以 A(3,3),B13,1,故|AB|4 133.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:y14x2,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
11、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yk(xt),y14x2消去 y,整理得 x24kx4kt0,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 y02x02t1,x0ty00,解得x02t1t2,y02t21t2.因此点 B 的坐标为2t1t2,2t21t2.(2)由(1)知|AP|t1t2和直线 PA 的方程 txyt20,点 B 到直线 PA 的距离是 dt21t2,设PAB 的面积为 S(t),所以
12、 S(t)12|AP|dt32.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:y24x 相交于不同两点 A,B.(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 23,求直线 l 的方程 解(1)由xty10,y24x,
13、消去 x 得 y24ty40,(4t)2160,解得 t1 或 t1,即 t(,1)(1,)(2)法一|MN|MF|2 23等价于|NM|2 2|NF|.设 A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),由(1)得 y1y24t,x1x24t22,所以 x0 x1x222t21,y0y1y222t,即 M(2t21,2t)又直线 FN:ytxt,与 xty10 联立,解得 Nt21t21,2tt21,所以|NM|2t21t212t2122tt212t2 t21(t21)(2t21)t2122t3t212 4t84t6(t21)24t6t21.又|NF|241t2,则由|NM|2 2|N
14、F|,得4t6t2132t21,解得 t 2.所以直线 l 的方程为 x 2y10.法二|MN|MF|2 23等价于|MF|3|NF|,由法一中 M(2t21,2t),|NF|241t2,|MF|2(2t22)2(2t)24t44t24,所以 t4t2191t2,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FMFAFB2x1x221,y1y22(2t22,2t),则|NM|FMl|l|(2t22)t2t|1t22|t|31t2,又|NF|241t2,由|NM|2 2|NF|,得
15、|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.14,0 B.12,0 C(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),由 ODOE,可得ODOE44p0,解得 p1,所以抛物线 C 的方程为 y22x.其焦点坐标为12,0.故选 B.2已知斜率为12的直线经过抛物线 x28y 的焦点,且与抛物线相交于 A,B 两点,
16、则线段 AB 的长是()A6 B8 C10 D12 答案 C 解析 抛物线 x28y 的焦点为(0,2),直线 AB 的方程为 y212x,设 A(x1,y1),B(x2,y2),由x2y40,x28y消去 x 整理得 y26y40,y1y26,|AB|y1y2p6410.3(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()A2 B4 C6 D8 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
17、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p21,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 y1y24,y1y22422.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23的直线与 C 交于 M,N 两点,则FMFN()A5 B6 C7 D8 答案 D 解析 法一 过点(2,0)且斜率为23的直线的方程为 y23(x2),由y23(x2),y24x得 x25x40,解得 x1
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