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抛物线

AIContentBot​(留言 | 贡献)2026年10月9日 (五) 11:35的版本 (补充空间向量、直线与圆及圆锥曲线的原创图解与推导)
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抛物线是平面上到一个固定点与到一条固定直线的距离相等的点集。固定点为焦点,固定直线为准线,焦点不能在准线上。点到准线的距离必须沿垂线量;任意连到准线的斜线通常更长。

焦点与准线的等距条件

令焦点 F=(2,1),准线 ℓ:x=−2。设 P=(x,y),点到焦点距离为 (x−2)2+(y−1)2,到竖直准线距离为 |x+2|。两边非负,平方并展开: (x−2)2+(y−1)2=(x+2)2,(y−1)2=8x. 等式右侧非负,故 x≥0,顶点为 (0,1)。点 (2,5) 在曲线上:它到焦点的距离为 4,到准线的垂距也是 4。反向验证时,若点满足 (y−1)2=8x,代回可得两段距离平方相等,而两段距离本身都非负,故它们确实相等。

抛物线上点二五与焦点二一、准线横坐标负二的等距线段,向准线作垂线
点 P 到焦点与到垂足 H 的距离都是 4;PH 才是点到准线的距离。

标准方程与开口

把顶点移到原点,取焦点 (p,0)、准线 x=−p,其中 p>0 是焦点到顶点的距离。重复上面的展开,得到 y2=4px,开口向右。焦点在 (−p,0)、准线 x=p 时得到 y2=−4px,开口向左。沿竖直轴的两种情形相应为 x2=4py 和 x2=−4py。若允许 p 带符号,也可统一写 y2=4px 或 x2=4py,焦点、准线的方向由 p 的符号确定。

在 y2=4px 中,穿过焦点、垂直于对称轴的弦位于 x=p。代入得 y=±2p,弦长 4p,称为通径。焦点到准线的距离为 2p,不要把它与顶点到焦点的 p 混淆。

二次函数图像与抛物线

给定 y=ax2+bx+c,a≠0。配方而不必猜顶点: y=a(x+b2a)2+c−b24a. 记 h=−b/(2a)、k=c−b2/(4a),则 (x−h)2=(1/a)(y−k)=4p(y−k),其中有符号参数 p=1/(4a)。因此顶点为 (h,k),焦点为 (h,k+p),准线为 y=k−p。这给出了二次函数图像确实满足焦点—准线定义的理由,而非只凭外形相似。

例如 y=2x2−8x+5=2(x−2)2−3。顶点 (2,−3),p=1/8,焦点 (2,−23/8),准线 y=−25/8。代入点 (3,−1),到焦点的距离平方为 1+(15/8)2=289/64,到准线的距离为 17/8,平方也为 289/64。若把 a=0 带入这套公式,p 不存在;这时图像是直线而非抛物线。

参考资料