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:
。
专题地图 › 平面几何与解析几何
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。
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。
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 。
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。
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。
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。
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 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。
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。
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。
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。
标准式 ,,焦点 ,准线 。曲线上点到两者的距离相等。
曲线在 ,到准线距离为 ;焦半径因此无需保留根式。
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:
。
| 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。 |
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 。
用曲线上单参数坐标把弦、切线条件化为参数和积。
上点写成 。参数 两点的弦为 ;切线是 。
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。
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:
。
| 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。 |
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:
。
消出中点方程后,还要保留两端点确实不同的条件。
曲线参数两点 的中点为 。两点不同等价于 。
若中点为 ,则 ,严格正才有两个不同实参数。
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:
。
| 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。 |
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:
。
垂直先写点积;垂足与两定点的关系常产生直径圆。
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。
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。
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:
。
| 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。 |
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 。
弦长和面积先用参数表达,再借几何约束消去一个参数。
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 。
焦点弦满足参数积 。因此根式中 ,弦长可化为一个平方。
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:
。
| 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。 |
,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:
。
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。
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。
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 。
| 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。 |
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 。
抛物线 的焦点为 。
先化为标准式 ,即 且 。开口向上,焦点在 轴上:,准线 。
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。
过抛物线 的焦点、斜率为 的直线交抛物线于 ,由 得 ,所以 。
焦半径为 ,两段相加得 。用弦长公式复核:。
焦点弦长 来自两个点到准线的距离之和,每个点都要加上 。
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。
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。