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抛物线

2022-07-11 14:26:45 百科资料
平面内,到定点与定直线的距离相等的点的轨迹叫做抛物线。其中定点叫抛物线的焦点,定直线叫抛物线的准线。

基本定义

  平面内,到定点与定直线的距离相等的点的轨迹叫做抛物线。其中定点叫抛物线的焦点,定直线叫抛物线的准线。

定义解题

  例:已知F是抛物线y^2=4x的交点,A(3,2)是一个顶点,P是抛物线上的动点,求|PA|+|PF|的最小值和此时P的坐标?

  解:设抛物线的准线为L,过P作PH⊥L,垂足为H,再过A点作AH’⊥L,垂足为H’,并交抛物线于P’。连接P’F。则:

  |PA|+|PF|=|PA|+|PH|≥|AH’|=|P’A|+|P’H|=|P’A|+|P’F|

  所以,|PA|+|PF|的最小值是|AH’|,而准线方程x=-1

  故|PA|+|PF|的最小值是4,此时,P’的坐标是(1,2) 

  抛物线的性质:1.抛物线是轴对称图形。对称轴为直线x = -b/2a。  

  对称轴与抛物线唯一的交点为抛物线的顶点P。

  特别地,当b=0时,抛物线的对称轴是y轴(即直线x=0)

  2.抛物线有一个顶点P,坐标为P ([-b/2a ,(4ac-b²)/4a ]

  当-b/2a=0时,P在y轴上;当Δ= b²-4ac=0时,P在x轴上。

  3.二次项系数a决定抛物线的开口方向和大小。

  当a>0时,抛物线开口向上;当a<0时,抛物线开口向下。

  |a|越大,则抛物线的开口越小。

  4.一次项系数b和二次项系数a共同决定对称轴的位置。

  当a与b号时(即ab>0),对称轴在y轴左侧; 因为若对称轴在左边则对称轴小于0,也就是-b/2a<0,若要b/2a大于0,则a、b要同号

  当a与b号时(即ab<0),对称轴在y轴右侧。因为对称轴在右边则对称轴要大于0,也就是-b/2a>0,若要b/2a小于0,则a、b要异号

  事实上,b有其自身的几何意义:抛物线与y轴的交点处的该抛物线切线的函数解析式(一次函数)的斜率k的值。可通过对二次函数求导得到(y‘=2ax+b,当x=0时切线斜线k=b)。

  5.常数项c决定抛物线与y轴交点。

  抛物线与y轴交于(0,c)

  6.抛物线与x轴交点个数

  Δ= b∧2-4ac>0时,抛物线与x轴有2个交点。

  Δ=b∧2-4ac=0时,抛物线与x轴有1个交点

  Δ= b∧2-4ac<0时,抛物线与x轴没有交点。X的取值是虚数(x= -b±√b²-4ac 的值的相反数,乘上虚数i,整个式子除以2a)

  当a>0时,函数在x= -b/2a处取得最小值f(-b/2a)=4ac-b/4a;在{x|x<-b/2a}上是减函数,在{x|x>-b/2a}上是增函数;抛物线的开口向上;函数的值域是{y|y≥4ac-b/4a}相反不变

  当b=0时,抛物线的对称轴是y轴,这时,函数是偶函数,解析式变形为y=ax^2+c(a≠0)

  7.定义域:R

  值域:a>0:[ (4ac-b^2)/4a,+∞);a<0:[ (4√ac-b^2)/√

  4a,-∞)

  奇偶性:偶函数

  周期性:无

  解析式:

  ①y=ax^2+bx+c[一般式]

  ⑴a≠0

  ⑵a>0,则抛物线开口朝上;a<0,则抛物线开口朝下;

  ⑶极值点:(-b/2a,(4ac-b^2)/4a);

  ⑷Δ=b^2-4ac,

  Δ>0,图象与x轴交于两点:

  ([-b-√Δ]/2a,0)和([-b+√Δ]/2a,0);

  Δ=0,图象与x轴交于一点:

  (-b/2a,0);

  Δ<0,图象与x轴无交点;

  ②y=a(x-h)^2+k[顶点式]

  此时,对应极值点为(h,k),其中h=-b/2a,k=(4ac-b^2)/4a;    

对称解题

  我们知道,抛物线y = ax^2 + bx + c ( a ≠0 )是轴对称图形,它的对称轴是直线x = - b/ 2a ,它的顶点在对称轴上。解决有关抛物线的问题时,若能巧用抛物线的对称性,则常可以给出简捷的解法。

  例1 已知抛物线的对称轴是x =1,抛物线与y轴交于点(0,3),与x轴两交点间的距离为4,求此抛物线的解析式。

  分析 设抛物线的解析式为y = ax^2 + bx + c 。若按常规解法,则需要解关于a、b、c的三元一次方程组,变形过程比较繁杂;若巧用抛物线的对称性,解法就简捷了。因为抛物线的对称轴为x =1,与x轴两交点间的距离为4,由抛物线的对称性可知,它与x轴交于A(-1,0)、B(3,0)两点。于是可设抛物线的解析式为y = a(x+1)(x-3)。又因为抛物线与y轴交于点(0,3),所以3 = -3a。故a =-1。

  ∴y = -(x+1)(x-3),即

  y = - x^2 + 2x +3。

  例2 已知抛物线经过A(-1,2)、B(3,2)两点,其顶点的纵坐标为6,求当x =0时y的值。

  分析 要求当x =0时y的值,只要求出抛物线的解析式即可。

  由抛物线的对称性可知,A(-1,2)、B(3,2)两点是抛物线上的对称点。由此可知,抛物线的对称轴是x = 1。故抛物线的顶点是(1,6)。于是可设抛物线的解析式为y = a(x-1)2+ 6。因为点(-1,2)在抛物线上,所以4a + 6 = 2。故a = -1。

  ∴y = -(x-1)^2+ 6,即

  y = - x^2 + 2x +5。

  ∴当x =0时,y = 5。

  例3 已知抛物线与x轴两交点A、B间的距离为4,与y轴交于点C,其顶点为(-1,4),求△ABC的面积。

  分析 要求△ABC的面积,只要求出点C的坐标即可。为此,需求出抛物线的解析式。由题设可知,抛物线的对称轴是x = -1。由抛物线的对称性可知,A、B两点的坐标分别为(-3,0)、(1,0)。故可设抛物线的解析式为y = a(x+1)^2+ 4[或y = a(x+3)(x-1)]。

  ∵点(1,0)在抛物线上,

  ∴4a + 4 = 0。∴a = -1。

  ∴y = -(x+1)2+ 4,即

  y = - x2 - 2x +3。

  ∴点C的坐标为(0,3)。

  ∴S△ABC = 1/2×(4×3)= 6。

  例4 已知抛物线y = ax2 + bx + c的顶点A的纵坐标是4,与y轴交于点B,与x轴交于C、D两点,且-1和3是方程ax2 + bx + c =0的两个根,求四边形ABCD的面积。

  分析 要求四边形ABCD的面积,求出A、B两点的坐标即可。为此,要求出抛物线的解析式。由题设可知,C、D两点的坐标分别为(-1,0)、(3,0)。由抛物线的对称性可知,抛物线的对称轴是x = 1。故顶点A的坐标是(1,4)。从而可设抛物线的解析式为y = a(x-1)2+ 4[或y = a(x+1)(x-3)]。

  ∵点(-1,0)在抛物线上,

  ∴4a + 4 = 0。故a = -1。

  ∴y = -(x-1)^2+ 4,即

  y = - x^2 + 2x +3。

  ∴点B的坐标为(0,3)。

  连结OA ,则S四边形ABCD = S△BOC + S△AOB + S△AOD = 1/2×1×3+1/2×3×1+1/2×3×4=9

标准方程

标准方程

  右开口抛物线:y^2=2px

  左开口抛物线:y^2= -2px

  上开口抛物线:x^2=2py

  下开口抛物线:x^2= -2py

  [p为焦距(p>0)]

特点

  在抛物线y^2=2px中,焦点是(p/2,0),准线的方程是x= -p/2,离心率e=1,范围:x≥0;

  在抛物线y^2= -2px 中,焦点是( -p/2,0),准线的方程是x=p/2,离心率e=1,范围:x≤0;

  在抛物线x^2=2py 中,焦点是(0,p/2),准线的方程是y= -p/2,离心率e=1,范围:y≥0;

  在抛物线x^2= -2py中,焦点是(0,-p/2),准线的方程是y=p/2,离心率e=1,范围:y≤0;

抛物线

相关参数

  (对于向右开口的抛物线) 

  离心率:e=1

  焦点:(p/2,0)

  准线方程l:x=-p/2

  顶点:(0,0)

  通径:2p ;定义:圆锥曲线(除圆外)中,过焦点并垂直于轴的弦 定义域(x≥0)

  值域(y∈R)

解析式法

  以焦点在x轴上为例

  知道P(x0,y0)

  令所求为y^2=2px

  则有y0^2=2px0

  ∴2p=y0^2/x0

  ∴抛物线为y^2=(y0^2/ x0)x

焦点方程

  焦点准线式(标准方程)

  焦点:F(m,n)

  准线:L:ax+by+c=0

  方程为:[x^2-2mx+m^2+y^2-2ny+n^2]^1/2=[(ax+by+c)^2/(a^2+b^2)]^1/2

  整理得 b^2x^2-2abxy+a^2y^2-2(ac+ma^2+mb^2)x-2(bc+na^2+nb^2)y+(m^2+n^2)(a^2+b^2)-c^2=0

弧长公式

  面积 Area=2ab/3

抛物线

  弧长 Arc length ABC

  =√(b^2+16a^2 )/2+b^2/8a ln((4a+√(b^2+16a^2 ))/b)

其他相关

  抛物线:y = ax^2 + bx + c (a≠0)

  就是y等于ax 的平方加上 bx再加上 c

  a > 0时开口向上

  a < 0时开口向下

  c = 0时抛物线经过原点

  b= 0时抛物线对称轴为y轴

  还有顶点式y = a(x-h)^2 + k

  就是y等于a乘以(x-h)的平方+k

  h是顶点坐标的x

  k是顶点坐标的y

  一般用于求最大值与最小值

  抛物线标准方程:y^2=2px

  它表示抛物线的焦点在x的正半轴上,焦点坐标为(p/2,0) 准线方程为x=-p/2

  由于抛物线的焦点可在任意半轴,故共有标准方程y^2=2px y^2=-2px x^2=2py x^2=-2py

相关结论

  过抛物线y^2=2px(p>0)焦点F作倾斜角为θ的直线L,L与抛物线相交于A(x1,y1),B(x2,y2),有

  ① x1*x2 = p^2/4 , y1*y2 = —P^2,要在直线过焦点时才能成立

  ② 焦点弦长:|AB| = x1+x2+P = 2P/[(sinθ)^2]

  ③ (1/|FA|)+(1/|FB|)= 2/P

  ④若OA垂直OB则AB过定点M(2P,0)

  ⑤焦半径:|FP|=x+p/2 (抛物线上一点P到焦点F距离等于到准线L距离)

  ⑥弦长公式:AB=√(1+k^2)*│x2-x1│

  ⑦△=b^2-4ac

  ⑴△=b^2-4ac>0有两个实数根

  ⑵△=b^2-4ac=0有两个一样的实数根

  ⑶△=b^2-4ac<0没实数根

  ⑧由抛物线焦点到其切线的垂线距离,是焦点到切点的距离,与到顶点距离的比例中项。

  ⑨标准形式的抛物线在x0,y0点的切线就是:yy0=p(x+x0)

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