观察
- 拖着 P 沿曲线走。∣PF∣(实线)和 ∣PM∣(虚线,到准线的距离)哪个长?
- 原点在哪里?它到 F 和到准线 l 的距离各是多少?
- 把 p 调大、调小。开口怎样变?方程里的系数怎样变?
- 把 P 拖到和 F 一样高的地方(PF 竖直)。此时 ∣PF∣ 是 p 的几倍?
平面内与一个定点 F 和一条定直线 l(F 不在 l 上)距离相等的点的轨迹叫抛物线。F 是焦点,l 是准线,p 是焦点到准线的距离:
∣PF∣=∣PM∣
先猜后证
抛物线 y2=8x 上一点 P 的横坐标是 3。P 到焦点的距离是多少?
先选定答案,才能看到结论。
✓ 猜对了!✗ 和你想的不一样——这正是值得停一下的地方。
2p=8,p=4,准线是 x=−2。P 到准线的距离是 3−(−2)=5,由定义它也等于 ∣PF∣。
一般地,y2=2px 上的点 (x0,y0) 到焦点的距离是 x0+2p——焦半径换成到准线的距离,根号就不见了。
为什么是 y² = 2px
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选坐标系 过 F 作 l 的垂线为 x 轴,垂足 K 与 F 的中点为原点。于是 F(2p,0),准线 x=−2p。图上 p=2。
F(2p,0),l: x=−2p
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到焦点的距离
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到准线的距离
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相等,平方
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通径
开口朝左、朝上、朝下的抛物线,只是把 x,y 互换或变号:y2=−2px,x2=2py,x2=−2py(p>0)。一次项是哪个字母,轴就是哪个轴;一次项的符号就是开口方向。
三种曲线,一个定义
抛物线说的是 ∣PF∣:∣PM∣=1。如果把这个比值换成任意正数 e 呢?
焦点和准线不动,只拖离心率 e。曲线在 e=1 的前后发生了什么?
先猜后证
焦点与准线固定,把 e 从 0.6 慢慢增大到 1.4。曲线依次是什么?
先选定答案,才能看到结论。
✓ 猜对了!✗ 和你想的不一样——这正是值得停一下的地方。
到一个定点和一条定直线的距离之比为常数 e 的点的轨迹:0<e<1 是椭圆,e=1 是抛物线,e>1 是双曲线。这就是圆锥曲线的统一定义,e 正是前两站的离心率,这条直线就是它们的准线。
椭圆在 e→1 时右端越拉越远,一过 1 就“断开”,从无穷远处翻成双曲线的另一支。对椭圆 a2x2+b2y2=1,对应焦点 (c,0) 的准线是 x=ca2。
练一练
求抛物线 y2=12x 焦点的横坐标。
提示 · 方向和 y2=2px 对照,p 是多少?
提示 · 方法焦点是 (2p,0),不是 (p,0)。
完整解答焦点 (3,0),横坐标是 3。准线是 x=−3。
抛物线 x2=−8y 的准线是 y=k。求 k。
提示 · 方向一次项是 y,符号是负的。开口朝哪边?
提示 · 方法开口朝下,焦点在原点下方,准线在原点上方,距离都是 2p。
完整解答焦点 (0,−2),准线 y=2,k=2。
F 是抛物线 y2=4x 的焦点,O 是原点,抛物线上的点 P 满足 ∣PF∣=5。求 △OPF 的面积。
提示 · 方向不要用两点距离公式,换成到准线的距离。
提示 · 方法∣PF∣=xP+2p,先求出 P 的横坐标,再求纵坐标。
提示 · 第一步p=2,xP+1=5,xP=4,yP2=16。
完整解答∣yP∣=4,底 ∣OF∣=1,面积 =21⋅1⋅4=2。
过抛物线 y2=4x 的焦点作一条直线,交抛物线于 A,B。线段 AB 中点的横坐标是 3。求 ∣AB∣。
提示 · 方向AB 过焦点,被焦点分成两段焦半径。
提示 · 方法∣AB∣=∣AF∣+∣FB∣,每一段都换成到准线的距离。
提示 · 第一步∣AF∣=xA+1,∣FB∣=xB+1,而 xA+xB=2×3=6。
完整解答∣AB∣=xA+xB+2=8。一般地,过焦点的弦长是 x1+x2+p。