81.抛物线的焦半径与焦点弦必知的八组结论
抛物线的焦点弦是抛物线中的高频考点,特别是对于考生而言,本节的结论既要注意把握推导过程,更应该注意对结论的熟悉程度,因为很多涉及到焦点弦的题目都会以选填的形式出现,如此,你便可以用相关结论快速做到,避免小题大做!
一.重要结论
抛物线的焦点弦具有丰富的性质,它是对抛物线定义的进一步考察,也是抛物线这节中最重要的考点之一,下面罗列出常见的抛物线焦点弦性质:
假设抛物线方程为.过抛物线焦点的直线与抛物线交于两点,其坐标分别为
.
性质1.,.
证明:性质1的证明很简单,由抛物线的定义即可证得.如上图,过向准线引垂线,垂足分别为.由定义可知:.代入坐标即可证得相关结论.
性质2.抛物线的焦点为F,是过的直线与抛物线的两个交点,求证:.
证明:,则的方程为,整理可得:
,即可得的方程为:.最后,由于直线过焦点,代入焦点坐标可得.再代入抛物线方程.
一般地,如果直线恒过定点与抛物线交于两点,那么
.
于是,若恒过定点.
性质3.已知倾斜角为直线的经过抛物线的焦点,且与抛物线交于两点,则
(1).
(2).
证明:设准线交轴于点,过点作轴于,作于,由抛物线定义可知:.其中,.
所以,,故.
同理,所以.
性质4.抛物线的通径
(1).通径长为.
(2).焦点弦中,通径最短.
(3).通径越长,抛物线开口越大.
由性质3易得,略.
性质5.已知直线经过抛物线的焦点,且与抛物线交于两点,若弦中点的坐标为,则.
证明:设坐标为,由抛物线定义:,
故.
性质6.以焦点弦为直径的圆与准线相切.
证明:设焦点弦的中点为,则到准线的距离为,由性质5可证得.
性质7.如图,过抛物线的焦点的直线与抛物线相交于两点,自向准线作垂线,垂足分别为,则
(1);
(2)记的面积分别为,,,.
注:此题为2009湖北卷文科试题,证明过程可参见该题解答.
二.典例分析
例1.(2017年全国1卷).已知为抛物线的焦点,过作两条互相垂直的直线,直线与交于两点,直线与交于两点,则的最小值为()
A.16 B.14 C.12 D.10
解析:法1:设,,直线方程为
取方程,得∴
同理直线与抛物线的交点满足
由抛物线定义可知
当且仅当(或)时,取得等号.
法2:设的倾斜角为,则直线的倾斜角为,根据焦点弦长公式有:
.
故选A.
法4:设点,则
设直线的方程为
联立直线与抛物线方程消去可得
所以,所以
同理,所以(当且仅当时等号成立)
法5:可设直线,由抛物线焦点弦的性质3可得:
,故,当且仅当时取到最小值,故选A.
上述例2,在知晓背景的情况下解答是很容易的,这再次说明记住一些重要的二级结论可以优化运算,提升解题速度.下例中,我们将看到有关面积的定值问题,从而为前面的重要结论做一个补充.
例2.(2022新高考2卷)已知为坐标原点,过抛物线的焦点的
直线与交于,两点,点在第一象限,点,若,则直线
的斜率为
A.直线AB的斜率为2 B.
C. D.
解析:选项A:设中点为,则所以所以故
选项B:所以所以
选项C:
选项D:由选项A,B知所以所以为钝角;
又所以为钝角;
所以.故选ACD.
例3.(2023新高考2卷).设O为坐标原点,直线过抛物线的焦点,且与C交于M,N两点,l为C的准线,则(????).
A.
B.
C.以MN为直径的圆与l相切
D.为等腰三角形
解析:A选项:直线过点,所以抛物线的焦点,
所以,则A选项正确,且抛物线的方程为.
B选项:设,由消去并化简得,解得,所以,B选项错误.
或
C选项:设的中点为,到直线的距离分别为,因为,即到直线的距离等于的一半,所以以为直径的圆与直线相切,C选项正确.
D选项:直线,即,到直线的距离为,所以三角形的面积为,由上述分析可知,所以,所以三角形不是等腰三角形,D选项错误.故选:AC.
??
例4.(湖北省武汉市2025届高三二月调考)已知为坐标原点,过抛物线焦点的直线与该抛物线交于,两点,若,若面积为,则(????)
A.4 B.3 C. D.
解析:(方法1)抛物线的焦点,设直线,点,
由消去得,则,
,即,
,
,则,因此,
所以.故选:A
(方法2)设直线的倾斜角为,由于
所以.故选:A
例5.已知抛物线的焦点为F,抛物线C上存在n个点,,,(且)满足,则下列结论中正确的是(????)
A.时,
B.时,的最小值为9
C.时,
D.时,的最小值为8
解析:当时,,此时不妨取过焦点垂直于x轴,
不妨取,则,故A错误;
当时,,此时不妨设在抛物线上逆时针排列,设,则,则,故,
令,则,
令,则???,
当