抛物线的性质

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-27
抛物线的性质

抛物线是指平面内到一个定点和一条定直线l距离相等的点的轨迹。他有许多表示方法,比如参数表示,标准方程表示等等。 它在几何光学和力学中有重要的用处。 抛物线也是圆锥曲线的一种,即圆锥面与平行于某条母线的平面相截而得的曲线。抛物线在合适的坐标变换下,也可看成二次函数图像。

定义  
平面内,到定点与定直线的距离相等的点的轨迹叫做抛物线。其中定点叫抛物线的焦点,定直线叫抛物线的准线。

标准方程标准方程  右开口抛物线:y^2=2px
左开口抛物线:y^2= -2px
上开口抛物线:x^2=2py
下开口抛物线:x^2= -2py
[p为焦准距(p>0)]
特点  
在抛物线y^2=2px中,焦点是(p/2,0),准线的方程是x= -p/2,离心率e=1,范围:x≥0;
在抛物线y^2= -2px 中,焦点是( -p/2,0),准线的方程是x=p/2,离心率e=1,范围:x≤0;
在抛物线x^2=2py 中,焦点是(0,p/2),准线的方程是y= -p/2,离心率e=1,范围:y≥0;
在抛物线x^2= -2py中,焦点是(0,-p/2),准线的方程是y=p/2,离心率e=1,范围:y≤0;
(对于向右开口的抛物线) 
离心率:e=1
焦点:(p/2,0)
准线方程l:x=-p/2
顶点:(0,0)
通径:2P ;定义:圆锥曲线(除圆外)中,过焦点并垂直于轴的弦 定义域(X≥0)
值域(Y∈R)
解析式求法  以焦点在X轴上为例
知道P(x0,y0)
令所求为y^2=2px
则有y0^2=2px0
∴2p=y0^2/x0
∴抛物线为y^2=(y0^2/x0)x
光学性质  经焦点的光线经抛物线反射后的光线平行于抛物线的对称轴。各种探照灯、汽车灯即利用抛物线(面)的这个性质,让光源处在焦点处以发射出(准)平行光。
对于圆、抛物线、椭圆三种曲线,他们的光学性质有一定的规律性:圆将所有从圆心射出的光线反射回圆心,抛物线反射成平行线,而椭圆将从一个焦点发出的光反射到另一个焦点。
抛物线方程  焦点准线式(标准方程)
焦点:F(m,n)
准线:L:ax+by+c=0
方程为:[x^2-2mx+m^2+y^2-2ny+n^2]^1/2=[(ax+by+c)^2/(a^2+b^2)]^1/2
整理得 b^2x^2-2abxy+a^2y^2-2(ac+ma^2+mb^2)x-2(bc+na^2+nb^2)y+(m^2+n^2)(a^2+b^2)-c^2=0
面积 Area=2ab/3
弧长 Arc length ABC
=√(b^2+16a^2 )/2+b^2/8a ln((4a+√(b^2+16a^2 ))/b)
其他  抛物线:y = ax^2 + bx + c (a≠0)
就是y等于ax 的平方加上 bx再加上 c
a > 0时开口向上
a < 0时开口向下
c = 0时抛物线经过原点
b = 0时抛物线对称轴为y轴
还有顶点式y = a(x-h)^2 + k
就是y等于a乘以(x-h)的平方+k
h是顶点坐标的x
k是顶点坐标的y
一般用于求最大值与最小值
抛物线标准方程:y^2=2px
它表示抛物线的焦点在x的正半轴上,焦点坐标为(p/2,0) 准线方程为x=-p/2
由于抛物线的焦点可在任意半轴,故共有标准方程y^2=2px y^2=-2px x^2=2py x^2=-2py
过抛物线y^2=2px(p>0)焦点F作倾斜角为θ的直线L,L与抛物线相交于A(x1,y1),B(x2,y2),有
① x1*x2 = p^2/4 , y1*y2 = —P^2,要在直线过焦点时才能成立
② 焦点弦长:|AB| = x1+x2+P = 2P/[(sinθ)^2]
③ (1/|FA|)+(1/|FB|)= 2/P
④若OA垂直OB则AB过定点M(2P,0)
⑤焦半径:|FP|=x+p/2 (抛物线上一点P到焦点F距离等于到准线L距离)
⑥弦长公式:AB=√(1+k^2)*│x2-x1│
⑦△=b^2-4ac
⑴△=b^2-4ac>0有两个实数根
⑵△=b^2-4ac=0有两个一样的实数根
⑶△=b^2-4ac<0没实数根
⑧由抛物线焦点到其切线的垂线距离,是焦点到切点的距离,与到顶点距离的比例中项。
⑨标准形式的抛物线在x0,y0点的切线就是:yy0=p(x+x0)

性质;
抛物线:y = ax *+ bx + c
a > 0时开口向上
a < 0时开口向下
c = 0时抛物线经过原点
b = 0时抛物线对称轴为y轴

顶点式y = a(x+h)* + k
解释:y等于a乘以(x+h)的平方+k
-h是顶点坐标的x
k是顶点坐标的y
一般用于求最大值与最小值

抛物线标准方程:y^2=2px
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它表示抛物线的焦点在x的正半轴上,焦点坐标为(p/2,0) 准线方程为x=-p/2
由于抛物线的焦点可在任意半轴,故共有标准方程y^2=2px y^2=-2px x^2=2py x^2=-2py

抛物线几何性质
(1)设抛物线上一点P的切线与准线相交于Q,F是抛物线的焦点,则PF⊥QF。且过P作PA垂直于准线,垂足为A,那么PQ平分∠APF。
(2)过抛物线上一点P作准线的垂线PA,则∠APF的平分线与抛物线切于P。(为性质(1)第二部分的逆定理)从这条性质可以得出过抛物线上一点P作抛物线的切线的尺规作图方法。
(3)设抛物线上一点P的切线与法线分别交轴于A、B,则F为AB中点。
(4)设抛物线上除顶点外的点P的切线交轴于A,交顶点O的切线于B,则FB垂直平分PA,且FB与准线的交点M恰好是P在准线上的射影(即PM垂直于准线)。
(5)抛物线的三条切线所围成的三角形,其外接圆经过焦点。即:若AB、AC、BC都是抛物线的切线,则ABCF四点共圆。
(6)过抛物线外一点P作抛物线的两条切线,连接切点的弦与轴相交于A。又设P在轴上的射影为B,则O是AB中点。
(7)若抛物线与一个三角形的三条边(所在直线)都相切,则准线通过该三角形的垂心。
有关弦的几何性质
(8)焦点弦两端的切线互相垂直,并且垂足在准线上。
(9)过焦点弦的端点A、B作准线的垂线,垂足分别为M、N。设A、B处的切线相交于P,则P是MN中点,并且以AB为直径的圆切准线于P。
(10)若抛物线的两条焦点弦相等,连接这两条焦点弦的中点,则连线与轴垂直。
(11)抛物线的一条弦AB与轴相交于P(不一定是焦点F),过A、B分别作轴的垂线AM、BN,抛物线顶点为O,则OP2=AM*BN。
证明
以上性质均可以用坐标法来证明,在此以
为例给出性质(1)、(4)、(9)的证明。
(1)焦点
,准线
,设
,则过P的切线方程为:

,得
,所以
于是

易证二者数量积为0,因此有PF⊥QF。
要证PQ平分∠APF,可通过全等三角形的判定方法HL证明Rt△APQ≌Rt△FPQ,得到对应角∠APQ=∠FPQ即可。HL是显然的,因为根据抛物线的定义,有PF=PA,而斜边PQ是公共边,因此两个三角形全等。
根据这个性质,我们还能得出一个推论:AF被PQ垂直平分,并且四边形PAQF内接于圆,PQ为直径。
(4)根据已知条件,A在x轴上,B在y轴上。
PA方程为:
,令x和y等于0,解得
容易验证B就是AP中点

,它们的数量积为0,因此BF⊥AP,即BF垂直平分AP。
要证PM与准线垂直,只要证M的纵坐标与P相同,都为y0即可。
容易写出直线BF:
,令
,解得

,命题得证。
(9)设
联立AB与抛物线方程,消去x得
由韦达定理,
又PA与PB都为切线,根据切线方程,
联立PA与PB的表达式可解得

,根据中点坐标公式和韦达定理可知P是MN中点。
设AB中点为E,则E的纵坐标
,与P的纵坐标相同,
因此PE∥x轴,PE⊥MN
而根据性质(8)可知PA⊥PB,即△PAB为直角三角形
所以E是△PAB的外心,所以PE是半径
根据切线的判定定理可知,MN是圆E的切线,切点为P。
切线的尺规作图
根据几何性质(2)可以得到过抛物线上一点或抛物线外一点P作抛物线的切线的尺规作图方法。
(1)P在抛物线上
①过P作准线的垂线,设A为垂足
②连接PF(F是焦点)
③作∠APF的平分线PQ
则根据性质(2),直线PQ为切线
(2)P在抛物线外
①连接PF
②以P为圆心,PF为半径画弧,弧与准线分别交于A、B
③过A、B分别作准线的垂线,垂线和抛物线分别交于M、N
④连接PM、PN,则PM、PN为所求切线(有两条)
这是因为,若连接MF,则在△PAM和△PFM中
∵PA=PF(圆的定义),PM=PM(公共边),MA=MF(抛物线的定义)
∴△PAM≌△PFM(SSS)
∴∠AMP=∠FMP(全等三角形的对应角相等)
∴MP平分∠AMF(角平分线的定义)

抛物线性质:1.焦半径公式:(y2=2px(p>0))|MF|=2x0M(x0,y0)为抛物线上任意一点的坐标;2.|AB|=cos2θ(x2=2py(p>0))(通径是最短的焦点弦)。

抛物线性质

1抛物线性质
1、焦半径公式:(y2=2px(p>0))|MF|=2x0M(x0,y0)为抛物线上任意一点的坐标

2、通径|AB|=2p

3、焦点弦

(1)、|AB|=p+x1+x2

(2)、|AB|=2psin2θ2pP(y2=2px(p>0))

(3)、|AB|=cos2θ(x2=2py(p>0))(通径是最短的焦点弦)

(4)、焦点弦的端点坐标A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1x2=,y1y2=-p24p2

(5)、n=1+cosθ,m=1−cosθm+n=p

2抛物线
平面内,到定点与定直线的距离相等的点的轨迹叫做抛物线。其中定点叫抛物线的焦点,定直线叫抛物线的准线。

抛物线是指平面内到一个定点F(焦点)和一条定直线l(准线)距离相等的点的轨迹。它有许多表示方法,例如参数表示,标准方程表示等等。 它在几何光学和力学中有重要的用处。 抛物线也是圆锥曲线的一种,即圆锥面与平行于某条母线的平面相截而得的曲线。抛物线在合适的坐标变换下,也可看成二次函数图像。

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