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抛物线焦点弦性质 抛物线焦点弦的一条性质及其应用

时间:2019-01-18 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  笔者在研究“抛物线的焦点弦被焦点所分成的两段线段长度的比”这一问题的解法时,得出了抛物线焦点弦的一条优美性质,现整理出来,仅供参考.   1. 抛物线焦点弦的性质:
  设AB是抛物线的焦点弦,F为其焦点,直线AB的倾斜角为θ,|FA||FB|=λ(λ>0),
  则(Ⅰ)当抛物线的方程为y?2=±2px(p>0)时,λ满足?sin??2θ=4λ(1+λ)?2;
  (Ⅱ) 当抛物线的方程为x?2=±2py(p>0)时,λ满足?cos?θ=4λ(1+λ)?2.
  证明:(Ⅰ) 当抛物线的方程为y?2=2px(p>0)时,如图,设直线AB的参数方程为x=P2+t?cos?θ?
  y=t?sin?θ(t为参数),代入y?2=2px中得,t?2?sin?θ-2pt?cos?θ-p?2=0.∴ t?1+t?2=2p?cos?θ?sin??2θ,t?1•t?2=-p?2?sin??2θ.
  
  ∴ 由参数t的几何意义得,|AB|?2=|t?1-t?2|?2=(t?1+t?2)?2-4t?1t?2=4p?2?sin??4θ.
  设|FA|=m,|FB|=n,则(m+n)?2=4p?2?sin??4θ①.又设A(x?1,y?1),B(x?2,y?2),∴ 由抛物y?2=2px(p>0)线焦点弦的性质得,y?1y?2=-p?2.
  不妨设A(x?1,y?1)在x轴的上方,B(x?2,y?2)在?x轴?的下方,∴ 必有y?1=m?sin?θ?
  y?2=-n?sin?θ(0<θ<?π?),代入上式得mn=p?2?sin??2θ ②.
  又m=λn,则由①,②得(λ+1)?2n?2=4p?2?sin??4θ?
  λn?2=p?2?sin??2θ.以上两式相比可得?sin??2θ=4λ(1+λ)?2.
  
  当抛物线的方程为y?2=-2px(p>0)时,只需用“-p”去换上述证明过程的“p”,易得此时λ也满足?sin??2θ=4λ(1+λ)?2.
  (Ⅱ) 当抛物线的方程为x?2=2py(p>0)时,如图2,设直线AB的参数方程为x=t?cos?θ?
  y=P2+t?sin?θ(t为参数),代入x?2=2py中得,t?2?cos??2θ-2pt?sin?θ-p?2=0.∴ t?1+t?2=2p?sin?θ?cos??2θ,t?1•t?2=-p?2?cos??2θ.
  ∴ 由参数t的几何意义得,|AB|?2=|t?1-t?2|?2=(t?1+t?2)?2-4t?1t?2=4p?2?cos??4θ.
  设|FA|=m,|FB|=n,则(m+1)?2=4p?2?cos??4θ ①.又设A(x?1,y?1),B(x?2,y?2),∴ 由抛物线x?2=2py(p>0)焦点弦的性质得,x?1x?2=-p?2.
  不妨设A(x?1,y?1)在y轴的右侧,B(x?2,y?2)在y轴的左侧,∴ 必有x?1=m|?cos?θ|?
  x?2=-n|?cos?θ|(0≤θ<?π?且θ≠?π?2),代入上式得mn=p?2?cos??2θ②.
  又m=λn,则由①,②得(λ+1)?2n?2=4p?2?cos??4θ?
  λn?2=p?2?cos??2θ.以上两式相比可得?cos??2θ=4λ(1+λ)?2.
  当抛物线的方程为x?2=-2py(p>0)时,同样用“-p”去换上述证明过程的“p”,可得此时λ也满足?cos??2θ=4λ(1+λ)?2.
  2? 性质的应用:
  例1 (2008年高考全国卷Ⅱ•理15题)已知F为抛物线C∶y?2=4x的焦点,过F且斜率为1的直线交抛物线C于A、B两点.设|FA|>|FB|,则|FA|与|FB|的比值等于 .
  解法1:抛物线y?2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1,∴ 可设直线AB的方程为y=x-1,将其代入y?2=4x得x?2-6x+1=0,∴ x??1,2?=3±22.∵ |FA|>|FB|,∴ x??A?=3+22,x??B?=3-22.又?|FA|?=x??A?+1,|FB|=x?B+1,∴ |FA|FB=4+224-22=?3+2.?
  解法2:设直线AB参数方程为x=1+t2?
  y=t2(t为参数),代入y?2=4x中可得t?2-42t-8=0,∴ t=?22?±4.结合参数t的几何意义得|FA||FB|=|t??A?|t??B?=22+422-4=3+2.
  解法3:设|FA|与|FB|的比值为λ,则λ>1.由本文中的公式?sin??2θ=4λ(1+λ)?2得,?sin??245?°?=4λ(1+λ)?2,解得λ=3+22.
  点评:解法1是基本解法,先设出直线AB的点斜式方程,与抛物线方程联立,从而解出A、B两点的横坐标的值,然后再利用抛物线的定义,将线段|FA|与|FB|的比转化为求A、B两点的横坐标的关系比;解法2是参数解法,其核心是利用直线AB参数方程标准形式中参数t的几何意义去求解;而解法3是利用本文中所得到的公式?sin??2θ=4λ(1+λ)?2去求解,其解法显得更为简便、优美.
  例2 (2008年高考江西卷•理15题)过抛物线x?2=2py(p>0)的焦点F作倾斜角为30?°?的直线,与抛物线分别交于A、B两点(点A在y轴的左侧),则|FA||FB|= .
  解析:该题具有与例1类似的多种解法,这里仅给出应用本文中所得到的公式?cos??2θ=4λ(1+λ)?2的简捷解法:
  设|FA||FB|=λ,则0<λ<1.由公式?cos??2θ=4λ(1+λ)?2得,?cos??230?°?=4λ(1+λ)?2,解得λ=13.

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