培玉 · 一试

专题地图 › 平面几何与解析几何

抛物线

从这里开始

目标训练建设中。知识要点、方法卡和分级真题已可使用;先从一道真题开始,卡住时逐级看提示,核对后再换题验证。

本专题核心公式速查

互动实验:焦点、准线与反射

抛物线题适合先把点、弦和切线放在同一套参数中。焦点准线等距能快速消去距离,和积关系能简化中点、切点交点与第四交点。求轨迹要反向构造实际图形;求最值要让等号参数同时满足实交点、点不重合和原弧段限制。

先修(培玉高中数学):抛物线直线的方程圆的方程平面向量的运算

知识要点

先统一焦点与准线的参数约定

对 (),焦点为 ,准线为 ,曲线上点到焦点的距离为 。例: 的点 到焦点 的距离为 ,也等于到准线的距离。若以焦点为圆心作准线的切圆,其半径是 ,而不是 。使用 的记号时须换算 。

参数点同时简化弦与切线

在 上用 ,切线为 。两个不同参数 的弦为 ,两切线交点为 。例: 时,弦为 ,切线交点为 。横向开口的抛物线可交换坐标后重推,不能照搬同一斜率公式。

中点用平均数和半差表示

对 上的两点,令横坐标为 ,其中 ,则中点为 ,弦长为 。例: 给端点 ,中点 ,弦长 。中点轨迹的方程只是必要关系,还须能反求 ,不能把零长弦也纳入。

判别式与点不重合决定真实轨迹

对 ,过 的切点横坐标满足 。两个不同实切点要求 ;例: 给切点参数 ,而 只给重参数 。轨迹方程由消元得到后,还要检查参数是否等于被禁止的固定点、弦是否竖直或退化,以及回代是否真有两个交点。

垂足的圆方程不自动说明全圆可达

固定两点 ,若 是 到某条过 直线的垂足,则 ,落在以 为直径的圆上。例: 给圆心 、半径 。端点是否能取取决于允许的直线族; 可以由过 且垂直 的直线实现,不应仅因圆周角写不出便删掉。

外心方程相减可降为线性

外心 对两个顶点 等距,等价于 。例:三角形顶点为 时,外心为 。圆与 联立时,代入 得四次式且三次项为零,所以四个参数按重数计算的和为零;不能因此就认定有四个不同实交点。

面积可由底高或行列式统一计算

三点面积为 。例: 给行列式 ,面积 。若底边所在直线与过第三点的已知直线平行,底高就是两平行线距离。参数化之后再约公共因子时,先证明它不为零;面积比的分母若退化,原问题也没有定义。

一元最值先检查可行域与取等点

几何条件消成正参数后,不等式的等号点仍须可还原。例: 在 上的最小值为 ,由 达到;改成 后最小值为 ,在边界取到。若约束为 ,则只有下确界 ,没有最小值。弦端点不同、切线存在和弧段端点都会改变这一步。

方法卡

焦点准线等距与焦半径

抛物线的焦点距离可换成到准线的垂直距离,常直接成为坐标一次式。

完整讲解 · 例题 · 可练 12 题

一、是什么

先认识这些量

标准式 ,,焦点 ,准线 。曲线上点到两者的距离相等。

为什么这样做

曲线在 ,到准线距离为 ;焦半径因此无需保留根式。

先看一道例题

例 1:焦距离

在 上,求它到焦点的距离。

怎么看出来:

焦点为一零,准线为横坐标负一。

解:

到准线距离 ,故焦半径为 。直接算 一致。

答案:

。

二、什么时候想到它

题目里看到应该想到
给焦半径和、折叠等距、焦点弦,或以焦点/焦点连线作圆。抛物线的焦点距离可换成到准线的垂直距离,常直接成为坐标一次式。
在 上,求它到焦点的距离。焦点为一零,准线为横坐标负一。

三、怎么用

  1. 统一标准方程的参数尺度。
  2. 写焦点与准线。
  3. 用到准线距离替换焦半径。
  4. 核坐标范围和距离非负。

四、再做一道

例 2:参数尺度

在 上,求焦点与焦半径。

怎么看出来:

四倍参数等于八。

解:

,焦点 ,准线 ,焦半径 。

答案:

焦点 ,焦半径 。

五、容易错在哪

  • 有些记法用二倍参数,不先统一方程就读焦点会差一倍。
按这个方法练 · 12 题

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弦与切点的和积参数

用曲线上单参数坐标把弦、切线条件化为参数和积。

完整讲解 · 例题 · 可练 23 题

一、是什么

先认识这些量

上点写成 。参数 两点的弦为 ;切线是 。

为什么这样做

将两端点代入弦式可验证;令两参数合并得到切线式,也可用切线与曲线联立出现重根检验。

先看一道例题

例 1:两点弦

连接 上参数 的两点,求弦所在直线。

怎么看出来:

两点为一二和九六。

解:

,弦为 ;两点代入都成立。

答案:

。

二、什么时候想到它

题目里看到应该想到
双切线交点、过定点弦、指定左/右切点,或弦斜率和角度关系。用曲线上单参数坐标把弦、切线条件化为参数和积。
连接 上参数 的两点,求弦所在直线。两点为一二和九六。

三、怎么用

  1. 写曲线参数坐标。
  2. 弦用两个不同参数,切线用一个。
  3. 将经过点等条件改为和积等式。
  4. 检查两点不同、特殊方向和根的重合。

四、再做一道

例 2:切线

求同一抛物线参数 处的切线。

怎么看出来:

切点为四四。

解:

切线 。代 得 ,只在切点相交且为重根。

答案:

。

五、容易错在哪

  • 两点参数相等时弦端点重合,不能仍按普通弦处理。
按这个方法练 · 23 题

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中点分点消元与轨迹充分性

消出中点方程后,还要保留两端点确实不同的条件。

完整讲解 · 例题 · 可练 14 题

一、是什么

先认识这些量

曲线参数两点 的中点为 。两点不同等价于 。

为什么这样做

若中点为 ,则 ,严格正才有两个不同实参数。

先看一道例题

例 1:竖直弦中点

抛物线 的竖直非退化弦中点轨迹是什么?

怎么看出来:

对称端点为参数互为相反数。

解:

端点为 ,。中点为 ,即横轴正半轴;每个 可取 。

答案:

。

二、什么时候想到它

题目里看到应该想到
弦中点、三等分点、外心或参数和积构成的动点轨迹。消出中点方程后,还要保留两端点确实不同的条件。
抛物线 的竖直非退化弦中点轨迹是什么?对称端点为参数互为相反数。

三、怎么用

  1. 用端点参数写中点。
  2. 改用参数和与差消元。
  3. 将实根和不同点条件写入范围。
  4. 反求参数检验每个候选中点。

四、再做一道

例 2:所有弦中点

求同一抛物线全部非退化弦的中点区域。

怎么看出来:

实参数差的平方必须严格正。

解:

必要为 ;反过来取 ,得到不同实端点且中点为 。

答案:

。

五、容易错在哪

  • 边界对应两个端点重合,非退化弦必须删除它。
按这个方法练 · 14 题

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垂直条件、定点弦与垂足圆

垂直先写点积;垂足与两定点的关系常产生直径圆。

完整讲解 · 例题 · 可练 5 题

一、是什么

先认识这些量

非零向量点积为零表示垂直。若 ,则 在以 为直径的圆上,端点退化情况须另核。

为什么这样做

抛物线参数弦的垂直条件还能给参数积固定值,再由弦方程得到弦族定点。

先看一道例题

例 1:垂足坐标

求原点到直线 的垂足,并核其在直径端点 的圆上。

怎么看出来:

垂足坐标满足垂直点积。

解:

垂足为 。代圆式 成立,且 。

答案:

。

二、什么时候想到它

题目里看到应该想到
内接直角三角形、两切线垂直,或固定点到经过定点的变动弦作垂足。垂直先写点积;垂足与两定点的关系常产生直径圆。
求原点到直线 的垂足,并核其在直径端点 的圆上。垂足坐标满足垂直点积。

三、怎么用

  1. 明确两条真实方向并排零向量。
  2. 写点积为零。
  3. 用参数和积消元,或识别直径圆。
  4. 检查端点、禁止方向及逆向可实现性。

四、再做一道

例 2:垂直弦定点

抛物线 上非顶点 满足 。证明 经过定点。

怎么看出来:

非零参数可约去乘积。

解:

参数 ,点积为 ,故 。弦为 ,总过 。

答案:

定点 。

五、容易错在哪

  • 零向量没有方向,顶点重合情形必须在约因子前排除。
按这个方法练 · 5 题

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弦长、面积与单参数最值

弦长和面积先用参数表达,再借几何约束消去一个参数。

完整讲解 · 例题 · 可练 22 题

一、是什么

先认识这些量

两点距离为坐标差的平方和开根。抛物线 的参数点为 ;焦点为 。

为什么这样做

焦点弦满足参数积 。因此根式中 ,弦长可化为一个平方。

先看一道例题

例 1:最短焦点弦

求 的最短焦点弦长。

怎么看出来:

参数积负一,端点始终不同。

解:

弦长 。 取等,弦竖直。

答案:

。

二、什么时候想到它

题目里看到应该想到
定长动弦、切线三角形、焦点弦加权长度、面积比或点距最值。弦长和面积先用参数表达,再借几何约束消去一个参数。
求 的最短焦点弦长。参数积负一,端点始终不同。

三、怎么用

  1. 写端点与参数范围。
  2. 用弦经过点等条件消参。
  3. 整体化简长度或面积。
  4. 求界并重建等号端点。

四、再做一道

例 2:对称三角形

,求三角形 面积。

怎么看出来:

两端点都在抛物线上,竖直弦作底。

解:

,原点到弦距离 ,故面积 。

答案:

。

五、容易错在哪

  • 用斜率式枚举弦时不能漏掉竖直弦,它可能正是极值位置。
按这个方法练 · 22 题

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圆的相切、外心与交点根关系

圆与抛物线联立后先用方程结构消元,外心用等距平方相减求。

完整讲解 · 例题 · 可练 7 题

一、是什么

先认识这些量

圆心到圆上各点距离相等。将两条距离平方方程相减,二次项抵消,得到圆心的一次条件。相切还须核切线方向一致。

为什么这样做

抛物线可先代入 ,把圆交点问题降低次数;但每个解还要满足抛物线的坐标范围。

先看一道例题

例 1:只一接触点

圆 与 的交点有哪些?

怎么看出来:

抛物线限定横坐标非负。

解:

代入得 ,仅 合法,。两曲线在原点切线都为 ,故在那里相切。

答案:

仅 。

二、什么时候想到它

题目里看到应该想到
直径圆/定圆与切线相切、抛物线上三点求外心,或圆与抛物线的额外交点。圆与抛物线联立后先用方程结构消元,外心用等距平方相减求。
圆 与 的交点有哪些?抛物线限定横坐标非负。

三、怎么用

  1. 写两曲线方程与坐标范围。
  2. 替换平方项或将等距式相减。
  3. 求候选交点或圆心。
  4. 核真实根、不同点和切线方向。

四、再做一道

例 2:求外接圆

求过 的圆心和半径。

怎么看出来:

对称性先定圆心在横轴。

解:

设圆心 ,等距给 ,解得 ,半径 。三点不共线。

答案:

圆心 ,半径 。

五、容易错在哪

  • 消元产生的负横坐标可能没有实纵坐标,必须代回原曲线。
按这个方法练 · 7 题

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误区对照

容易误以为

抛物线 的焦点为 。

应当这样想

先化为标准式 ,即 且 。开口向上,焦点在 轴上:,准线 。

为什么

平方的是哪个变量,对称轴就是另一个变量的坐标轴;读焦点前要把一次项系数化成 的形式。

容易误以为

过抛物线 的焦点、斜率为 的直线交抛物线于 ,由 得 ,所以 。

应当这样想

焦半径为 ,两段相加得 。用弦长公式复核:。

为什么

焦点弦长 来自两个点到准线的距离之和,每个点都要加上 。

概念自测

先想清楚,再确认判断。这些自测只帮助辨清概念,不计入真题做对率。

1. 抛物线 的焦点坐标为:
2. 过点 且与抛物线 只有一个公共点的直线共有几条?
3. 过抛物线 焦点、斜率为 的直线交抛物线于 ,则

真题 · 71 道

从易到难排列。圆点表示你在这台设备上的做题情况:绿色做对、黄色部分做对、红色没做出。

F1 2 题

F2 17 题

F3 40 题

F4 12 题