劉少英
平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線1的距離相等的點(diǎn)的軌跡叫作拋物線。定點(diǎn)F
叫作拋物線的焦點(diǎn),定直線L叫作拋物線的準(zhǔn)線。拋物線的定義是解決有關(guān)拋物線問題的重要工具。同學(xué)們巧用拋物線的定義解題時(shí),應(yīng)該“看到準(zhǔn)線想焦點(diǎn),看到焦點(diǎn)想準(zhǔn)線”,可以化難為易,使思路簡捷,運(yùn)算簡便,提高解題的速度和解題的正確率,提升解題的質(zhì)量。
一、求參數(shù)問題
例1已知拋物線x2=4y上的一點(diǎn)M到焦點(diǎn)的距離為5,求點(diǎn)M的縱坐標(biāo)。
分析:利用拋物線的定義,把點(diǎn)M到焦點(diǎn)的距離轉(zhuǎn)化為點(diǎn)M到準(zhǔn)線的距離求解。
解:拋物線x2=4y的焦點(diǎn)是F(0,1),準(zhǔn)線L的方程是y=-1。設(shè)點(diǎn)M的縱坐標(biāo)為yM,作MN⊥L于點(diǎn)N,則yN=-1。
由拋物線定義和題意,得|MN|=|MF=5。
因?yàn)镸N⊥I,所以|MN|=|yM-yNI=|yM-(-1)|=|yM+1|=5。
由拋物線x2=4y,得yM》0。
故yM+1=5,yM=4,點(diǎn)M的縱坐標(biāo)是4。點(diǎn)評(píng):本題也可以列出方程組求解,但是應(yīng)用拋物線的定義解題,運(yùn)算比較簡易。
練習(xí)1:若拋物線y=4px上的點(diǎn)M到焦點(diǎn)F的距離為3,且xM=2,求p的值。
解:拋物線y2=4px的準(zhǔn)線1的方程是x=-p,根據(jù)拋物線的定義,可得點(diǎn)M到焦點(diǎn)F的距離等于點(diǎn)M到準(zhǔn)線L的距離。于是2-(-饣)=|MF|=3,解得衛(wèi)=1。
二、求最值問題
例2已知點(diǎn)P在焦點(diǎn)為F的拋物線x2=4y上,點(diǎn)A(-2,6),求(|PA|+PF)mino
分析:PF等于點(diǎn)P到拋物線的準(zhǔn)線L的距離d,于是(|PA|+|PF|)mim=(|PA|+d)min。
解:過拋物線x2=4y上點(diǎn)P作其準(zhǔn)線I:y=-1的垂線,垂足為M,則yM=-1。
把點(diǎn)A(-2,6)的橫坐標(biāo)x=-2代入拋物線方程x2=4y,得y=1。
因?yàn)閥4=6》1,所以點(diǎn)A在拋物線的內(nèi)部。
由拋物線定義知,|PA+PF=IPA+IPM。
由三角形的三邊關(guān)系,得當(dāng)PA1時(shí),即點(diǎn)A,P,M三點(diǎn)共線時(shí),|PA+PM最小,且|PA|+|PM|=|AM|。
因|AM|=|yA-yM|=|6-(-1)|=7,故(|PA|+|PF|)min=7。
點(diǎn)評(píng):此題是求距離之和的最值問題,采用函數(shù)的最值法難以得解,而利用拋物線定義,通過數(shù)形結(jié)合和三角形的三邊關(guān)系求解,思路清晰,運(yùn)算簡易。
練習(xí)2:已知點(diǎn)P(3,2)在拋物線y=4x的內(nèi)部,F(xiàn)是拋物線的焦點(diǎn),在拋物線上求一點(diǎn)M,使|MP|+|MF|最小,并求此最小值。
解:過M作準(zhǔn)線L的垂線,垂足為A。
則由拋物線的定義知MF=MA。
故|MP|+IMF|=|MP|+IMA。
顯然當(dāng)P,M,A三點(diǎn)共線時(shí),|MP|+|MF|最小,此時(shí),M點(diǎn)的坐標(biāo)為(1,2)。故|MP|+|MF的最小值為4。
三、求面積問題
例3過拋物線y2=4x上一點(diǎn)P作其準(zhǔn)線的垂線,垂足為A,設(shè)拋物線的焦點(diǎn)為F,且|PF|=9,求△APF的面積。
分析:由拋物線的定義得,點(diǎn)P到焦點(diǎn)F的距離|PF|等于點(diǎn)P到準(zhǔn)線的距離|PA|。
解:設(shè)P(年)。
因拋物線y2=4x的準(zhǔn)線是x=-1,故IPF=1PA=+1=9,,=±4E。
所以S6:=2PA11=18/2。
點(diǎn)評(píng):本題可以列出方程組求解,但是用拋物線的定義求解,運(yùn)算更加簡捷。
練習(xí)3:已知拋物線y2=2x(p》0)的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線方程是x=-1。設(shè)點(diǎn)M在此拋物線上,且|MF|=3,若O為坐標(biāo)原點(diǎn),則△OFM的面積為
解:拋物線的準(zhǔn)線方程為x=-1,則焦點(diǎn)為F(1,0),p=2,拋物線方程為y2=4x。
|MF|=xM+1=3,xM=2,所以yM=4xM=8,|yM|=2/2。
SAcr-F-2.
四、求拋物線焦點(diǎn)弦長的問題
例4設(shè)直線AB過拋物線y2=4x的焦點(diǎn)F,且交拋物線于A,B兩點(diǎn),若弦AB的中點(diǎn)M的橫坐標(biāo)為3,求弦長|AB|的值。
分析:利用拋物線的定義和線段中點(diǎn)坐標(biāo)的公式求解,思路巧妙簡捷,運(yùn)算量少。
解:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=2xM=2X3=6。
拋物線y2=4x的準(zhǔn)線是1:x=-1,過點(diǎn)A作AP⊥L于點(diǎn)P,過點(diǎn)B作BQ⊥L于點(diǎn)Q,可得xp=-1,xQ=-1。
由定義得弦長|AB|=|AF|+IBF|=AP+BQ=x1-xP+x2-xQ=x1+x2+2=8。
點(diǎn)評(píng):若用平面上兩,點(diǎn)間的距離公式求|AB|,需設(shè)出直線AB的方程,與拋物線方程聯(lián)立方程組求解,運(yùn)算量較大,而用拋物線定義求解,思路簡捷,運(yùn)算簡單。
練習(xí)4:過拋物線x2=4y的焦點(diǎn)作直線交拋物線于點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),若y1+y2=4,則弦長|AB|的值為。
解:由拋物線定義及題意,得|AB|=y1+y2+2=4+2=6。
五、求軌跡問題
例5已知?jiǎng)狱c(diǎn)M的坐標(biāo)滿足方程
5/x2+y2=|3x+4y-12|,則動(dòng)點(diǎn)M的軌跡是
分析:由點(diǎn)到直線的距離公式和拋物線的定義,可直接判定動(dòng)點(diǎn)M的軌跡為拋物線。
解:由題意得,x2+y23x+4y-12,即動(dòng)點(diǎn)M(x,y)到直線/32+423x+4y-12=0的距離等于它到原點(diǎn)(0,0)的距離。
由拋物線定義可知:動(dòng)點(diǎn)M的軌跡是以原點(diǎn)(0,0)為焦點(diǎn),以直線3x+4y-12=0為準(zhǔn)線的拋物線。
點(diǎn)評(píng):這是非標(biāo)準(zhǔn)式的拋物線,若直接將方程兩邊平方后整理,不易分析軌跡類型,此解法體現(xiàn)出巧用拋物線定義的優(yōu)越性。
練習(xí)5:設(shè)動(dòng)點(diǎn)M滿足方程5/(x-1)2+(y+1)2=|4x+3y-12|,求動(dòng)點(diǎn)M的軌跡。
解:由點(diǎn)到直線的距離公式和拋物線的定義,可直接判定動(dòng)點(diǎn)M的軌跡是以點(diǎn)(1,-1)為焦點(diǎn),以直線4x+3y-12=0為準(zhǔn)線的拋物線。
以上五個(gè)方面闡述了拋物線定義的應(yīng)用,從這些例子中可以看出,在特定的條件下,巧用拋物線的定義解題,具有其特定的必要性和優(yōu)越性?!盎貧w定義”是數(shù)學(xué)解題最原始、最基本的方法,有時(shí)也是最有效、最巧妙的方法。在解決圓錐曲線問題時(shí),特別要注意樹立“用定義解題”的意識(shí),許多圓錐曲線的問題具有幾何意義,若能結(jié)合定義挖掘題中隱含的幾何意義,??汕擅羁焖俳忸}。
(責(zé)任編輯 徐利杰)