劉少英
平面內(nèi)與一個定點F和一條定直線1的距離相等的點的軌跡叫作拋物線。定點F
叫作拋物線的焦點,定直線L叫作拋物線的準線。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,應(yīng)該“看到準線想焦點,看到焦點想準線”,可以化難為易,使思路簡捷,運算簡便,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M到焦點的距離為5,求點M的縱坐標(biāo)。
分析:利用拋物線的定義,把點M到焦點的距離轉(zhuǎn)化為點M到準線的距離求解。
解:拋物線x2=4y的焦點是F(0,1),準線L的方程是y=-1。設(shè)點M的縱坐標(biāo)為yM,作MN⊥L于點N,則yN=-1。
由拋物線定義和題意,得|MN|=|MF=5。
因為MN⊥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M的縱坐標(biāo)是4。點評: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,運算比較簡易。
練習(xí)1:若拋物線y=4px上的點M到焦點F的距離為3,且xM=2,求p的值。
解:拋物線y2=4px的準線1的方程是x=-p,根據(jù)拋物線的定義,可得點M到焦點F的距離等于點M到準線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P在焦點為F的拋物線x2=4y上,點A(-2,6),求(|PA|+PF)mino
分析:PF等于點P到拋物線的準線L的距離d,于是(|PA|+|PF|)mim=(|PA|+d)min。
解:過拋物線x2=4y上點P作其準線I:y=-1的垂線,垂足為M,則yM=-1。
把點A(-2,6)的橫坐標(biāo)x=-2代入拋物線方程x2=4y,得y=1。
因為y4=6》1,所以點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,即點A,P,M三點共線時,|PA+PM最小,且|PA|+|PM|=|AM|。
因|AM|=|yA-yM|=|6-(-1)|=7,故(|PA|+|PF|)min=7。
點評: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,運算簡易。
練習(xí)2:已知點P(3,2)在拋物線y=4x的內(nèi)部,F(xiàn)是拋物線的焦點,在拋物線上求一點M,使|MP|+|MF|最小,并求此最小值。
解:過M作準線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三點共線時,|MP|+|MF|最小,此時,M點的坐標(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P作其準線的垂線,垂足為A,設(shè)拋物線的焦點為F,且|PF|=9,求△APF的面積。
分析:由拋物線的定義得,點P到焦點F的距離|PF|等于點P到準線的距離|PA|。
解:設(shè)P(年)。
因拋物線y2=4x的準線是x=-1,故IPF=1PA=+1=9,,=±4E。
所以S6:=2PA11=18/2。
點評:本題可以列出方程組求解,但是用拋物線的定義求解,運算更加簡捷。
練習(xí)3:已知拋物線y2=2x(p》0)的焦點為F,準線方程是x=-1。設(shè)點M在此拋物線上,且|MF|=3,若O為坐標(biāo)原點,則△OFM的面積為
解:拋物線的準線方程為x=-1,則焦點為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、求拋物線焦點弦長的問題
例4設(shè)直線AB過拋物線y2=4x的焦點F,且交拋物線于A,B兩點,若弦AB的中點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坐標(biāo)的公式求解,思路巧妙簡捷,運算量少。
解:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=2xM=2X3=6。
拋物線y2=4x的準線是1:x=-1,過點A作AP⊥L于點P,過點B作BQ⊥L于點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。
點評:若用平面上兩,點間的距離公式求|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,運算量較大,而用拋物線定義求解,思路簡捷,運算簡單。
練習(xí)4:過拋物線x2=4y的焦點作直線交拋物線于點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已知動點M的坐標(biāo)滿足方程
5/x2+y2=|3x+4y-12|,則動點M的軌跡是
分析:由點到直線的距離公式和拋物線的定義,可直接判定動點M的軌跡為拋物線。
解:由題意得,x2+y23x+4y-12,即動點M(x,y)到直線/32+423x+4y-12=0的距離等于它到原點(0,0)的距離。
由拋物線定義可知:動點M的軌跡是以原點(0,0)為焦點,以直線3x+4y-12=0為準線的拋物線。
點評:這是非標(biāo)準式的拋物線,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)動點M滿足方程5/(x-1)2+(y+1)2=|4x+3y-12|,求動點M的軌跡。
解:由點到直線的距離公式和拋物線的定義,可直接判定動點M的軌跡是以點(1,-1)為焦點,以直線4x+3y-12=0為準線的拋物線。
以上五個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,有時也是最有效、最巧妙的方法。在解決圓錐曲線問題時,特別要注意樹立“用定義解題”的意識,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,常可巧妙快速解題。
(責(zé)任編輯 徐利杰)