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Geometry · real student question

把 x² + 8x = -4y - 8 化成标准形式,并指出该抛物线的顶点、焦点、对称轴和准线。

Question

把

x2+8x=−4y−8x^2 + 8x = -4y - 8

化成标准形式,并指出顶点、焦点、对称轴和准线。

Step-by-step solution

  1. 先决定对哪个变量配方。 式子里只有 xx 带平方,所以这是一条竖直方向的抛物线,属于 (x−h)2=4p(y−k)(x-h)^2 = 4p(y-k) 这一族。把含 xx 的项归到一边、让 yy 在另一边保持一次,正是这个形式所要求的。

  2. 对 xx 配方。 一次项系数 88 的一半是 44,而 42=164^2 = 16,所以两边同加 1616 以保持等式平衡:

    x2+8x+16=−4y−8+16x^2 + 8x + 16 = -4y - 8 + 16

    (x+4)2=−4y+8(x+4)^2 = -4y + 8

  3. 把右边分解,好把 4p4p 和 kk 显出来。 提出 −4-4,方程就成了标准形式:

    (x+4)2=−4(y−2)(x+4)^2 = -4(y-2)

    与 (x−h)2=4p(y−k)(x-h)^2 = 4p(y-k) 对照,得 h=−4h=-4、k=2k=2、4p=−44p=-4,所以 p=−1p=-1。pp 为负说明抛物线开口向下。

  4. 直接读出顶点和对称轴。 顶点是 (h,k)=(−4, 2)(h,k) = (-4,\,2),对称轴是过顶点的竖直直线 x=−4x=-4。曲线上每一点都关于这条线对称。

  5. 用 pp 定出焦点和准线。 焦点在顶点内侧距离 ∣p∣|p| 处,准线则在外侧同样的距离上:

    焦点=(h, k+p)=(−4, 1),准线:y=k−p=3\text{焦点} = (h,\ k+p) = (-4,\ 1), \qquad \text{准线:} y = k - p = 3

  6. 用抛物线的定义检验。 曲线上任一点到焦点与到准线的距离必须相等。取 x=0x=0,此时 y=−2y=-2:它到焦点 (−4,1)(-4,1) 的距离是 42+32=5\sqrt{4^2+3^2}=5,到直线 y=3y=3 的距离是 ∣−2−3∣=5|-2-3| = 5。两者相等,焦点和准线都得到了确认。

Answer

(x+4)2=−4(y−2); 顶点 (−4,2), 焦点 (−4,1), 对称轴 x=−4, 准线 y=3(x+4)^2 = -4(y-2); \ \text{顶点 } (-4,2), \ \text{焦点 } (-4,1), \ \text{对称轴 } x=-4, \ \text{准线 } y=3

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