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圆锥曲线——抛物线知识点、考点汇总

抛物线是圆锥曲线中较为简单的中间曲线,它的第一定义和第二定义是相同的。

第一定义从几何角度告诉我们,如果一个点到定点(焦点)的距离,和到一条不过这个定点的定直线(准线)的距离是相等的,那这个点的集合或者说这个动点的移动轨迹就是一条抛物线。

第二定义是说,如果一条曲线上任何一点到一个定点(焦点)和到定直线(准线)的距离之比为1,那这条曲线就是抛物线。

有关圆锥曲线三种常用定义的详细内容,大家可以参看以前的文章链接:椭圆、双曲线、抛物线等圆锥曲线的三种定义综述

第二定义中的这个比值,其实就是圆锥曲线的离心率e

根据上述定义,e=1就是一条抛物线。

结合我们以前探讨过的圆、椭圆、双曲线等,我们就会知道:

如果e=0,曲线为正圆。

如果e<1,曲线为椭圆。

如果e=1,曲线为抛物线

如果e>1,曲线为双曲线。

如果大家还做过仔细思考的话,e=1还可能是一条直线,不过这条直线是从e=1e>1这种临界状态时,瞬时产生并瞬时消亡的,所以,我们的教材中没提这茬,如果有人对这个问题感兴趣,可以参看前面发过的文章,链接在这里:为什么双曲线会存在“虚轴”,还有一直不能达到的渐近线?(圆锥曲线之双曲线知识点、考点汇总01)

我们现在以焦点在X轴,开口向右为例来探讨抛物线的知识点:

这个定点被称作焦点F(c0)

这条定直线称作准线。

在抛物线中,这条准线的位置是和焦点关于原点对称的。

如图:

教材中,抛物线的标准方程写成:

它实际上等价于:

也就是说,标准方程中的p等于两倍的焦距:p=2c

不过教材中的标准方程回避了抛物线的焦距和离心率这两个问题。

原因其实很简单,因为教材中抛物线概念的引入,是先确定了定点和定直线,然后把定点和定直线之间的距离一分为二,在中间点上建立了直角坐标系,这时候就没有充分的理由,称这个点和直线分别为焦点和准线,这两个名称是在把抛物线的名称确定之后才出现的。

所以,准确地说不是回避,而是为了沿袭抛物线发现的历史脉络而已。

数学家们只是在把圆、椭圆、双曲线和抛物线全部研究透了之后,才发现它们的来源是相同的,结合物理学中的研究成果,才把焦点、准线、离心率等等这些名称正式确定下来。

在中学阶段,我们只需要知道p=2c 就可以了。其它比如准线方程,以及它怎么来的,为什么椭圆和双曲线也有准线等等,以及为什么老师有时会冷不丁的告诉你e=1就是抛物线等等这些问题,你完全不用管它。

埋头刷题的时候,这些都是一些调味料而已,反正即使你知道了,考试的时候也不能用,况且高考题中这些东西都是超纲的,出现的几率约等于0

好,我们按照教材的知识点继续总结。

上图的例子中,我们把抛物线的焦点放在x轴,开口向右;假如开口向左呢?那么焦点就是F(-c,0),方程就写成:

再假如焦点在y轴呢?方程就变为下面两种形式:

两个公式分别对应开口向上和开口向下的两种情况。

标准方程的推导可以根据定义进行,我们依旧以焦点在x轴,向右开口为例,如上图,设Axy),焦点F(p/2,0),准线x=-p/2

|AF|=|AA’|

二者相等,两边平方,就可得:

同样的方法可以推导出其它三种标准方程,此处不再浪费笔墨。

抛物线的知识点很少,按理说抛物线的考点也应该很少才对,但是,正好相反,它的考点实际上却非常多,这些考点大多集中在抛物线焦点弦的二级结论上。

这些二级结论我以前写过一些,发在公众号上,现在如果把它们全部粘贴过来,会增加发文的重复率,估计会带来审核上的麻烦,所以,这些考试中常常用到的二级结论,大家还是参看以前的发文链接吧:抛物线焦点弦的常用二级结论分类总结及推导

最后还是忍不住吐槽几句:圆、椭圆、双曲线、抛物线本来是一家人,仅仅是因为离心率的不同,才出现了不同的样子,放在一起统一说明它们的来源和出处,以及演化上的路径,应该比较合适的,但我们的教材却因为概念引入的原因,把它们硬生生地割裂开来,使它们互不相关,这着实让人摸不着头脑。

它们的演化路径,我也写过一篇“理想模拟”的文章,大家感兴趣的话,可以参看:为什么双曲线会存在“虚轴”,还有一直不能达到的渐近线?(圆锥曲线之双曲线知识点、考点汇总01)

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