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Parábola

Parabola

Una parábola es la curva formada por los puntos que están a la misma distancia de un punto fijo, el foco, y de una recta fija, la directriz. De esa única condición de igual distancia salen la ecuación de la parábola y todas sus propiedades. Las antenas parabólicas y los faros de los coches tienen forma de parábola porque la luz que sale del foco se refleja en ella paralela al eje. Al mover la distancia focal p y la posición del punto P, la parábola se abre más o menos, pero PF y PD siempre son iguales.

Foco y directriz

La parábola aparece primero como gráfica de una función cuadrática, pero definirla con un foco y una directriz explica con una sola condición por qué la curva tiene esa forma. Si se escribe en coordenadas que un punto P de la curva está tan lejos del foco F como de la directriz, se obtiene la forma canónica y² = 4px. Basta leer 4p en esta ecuación para fijar a la vez el foco (p, 0), la directriz x = −p y el vértice en el origen. Una parábola que se abre hacia arriba o hacia abajo tiene la forma x² = 4py, y si el vértice pasa a (h, k), el foco y la directriz se desplazan en la misma dirección y la misma cantidad. Que la luz que sale del foco se refleje en un haz paralelo al eje también es una consecuencia de esta condición de distancias.

La primera figura muestra la parábola y² = 4px, abierta hacia la derecha. El punto dorado es el foco F(p, 0), la línea discontinua azul es la directriz x = −p y el punto verde P se mueve por la curva. El segmento verde es PF y el azul es PD, la perpendicular de P a la directriz; la franja superior muestra las dos longitudes. Al subir o bajar P, o al cambiar la distancia focal p entre 0,5 y 3, PF y PD siguen siendo iguales, y las dos valen x + p. La segunda figura tiene curvas de referencia tenues para p = 0,5, 1 y 2, con la curva y el foco del p elegido dibujados encima en dorado. Al compararla con las de referencia se ve que, cuanto mayor es p, más se abre la curva.

1,5
2,5
👀 Definición de parábola
①Esté donde esté P sobre la curva, PF = PD
②Esa condición de igual distancia es la definición de parábola
③Como PD = x + p, también PF = x + p, y al escribirlo como ecuación sale y² = 4px
④La luz que sale del foco se refleja en la parábola paralela al eje; así funcionan las antenas parabólicas y los faros

Cómo cambia la forma con p

Si en y² = 4px se lee el coeficiente de x como p en lugar de 4p, el foco y la directriz quedan cuatro veces más lejos. Para y² = 12x, 4p = 12, así que p = 3, el foco es (3, 0) y la directriz es x = −3. Es fácil pensar que un p mayor estrecha la curva, pero ocurre al revés. Para el mismo x, el tamaño de y en y² = 4px crece con p, así que en la segunda figura la curva de p = 2 se abre más que la de p = 0,5. Y si solo se mira el vértice y se olvidan el foco y la directriz, se pierde la comprobación de que las dos distancias desde un punto de la curva son iguales. La figura solo muestra p > 0; con p < 0 la misma ecuación describe una parábola abierta hacia la izquierda.

1,5
📏 Qué significa p
①p es la distancia del vértice al foco, y también del vértice a la directriz
②Con p grande, el foco queda más lejos y la parábola se abre más
③Con p pequeño, el foco se acerca al vértice y la parábola se estrecha
④La cuerda que pasa por el foco perpendicular al eje mide 4p

Deducción de la forma canónica

Forma canónica (abierta a izquierda o derecha)
y² = 4px
Foco F(p, 0), directriz x = −p, vértice en el origen
Forma canónica (abierta hacia arriba o abajo)
x² = 4py
Foco F(0, p), directriz y = −p, vértice en el origen
🔍 Cómo se plantea la ecuación
①La definición es PF = PD
②La distancia de P(x, y) a F(p, 0) es √((x − p)² + y²)
③La distancia a la directriz x = −p es |x + p|
④Al igualarlas y elevar al cuadrado, (x − p)² + y² = (x + p)²
⑤Al simplificar queda y² = 4px, y el signo de p decide hacia dónde se abre

Cuando el vértice no está en el origen

Parábola trasladada
(y − k)² = 4p(x − h)
Vértice (h, k), foco (h + p, k), directriz x = h − p
🎯 La clave de la traslación
①Se sustituye x por x − h e y por y − k
②El foco se desplaza igual y pasa a (h + p, k)
③La directriz pasa a x = h − p
④La relación entre p y 4p no cambia

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1
Halla el foco y la directriz de la parábola y² = 12x.
1
Se compara con la forma canónica y² = 4px para hallar p.
4p = 12 ⇒ p = 3
2
El foco es (p, 0) y la directriz es x = −p.
foco (3, 0), directriz x = −3
▸ Foco (3, 0), directriz x = −3
En la forma y² = 4px, basta comparar el valor de 4p para obtener enseguida el foco y la directriz.
Ejemplo 2
Halla las coordenadas del foco de la parábola (y − 1)² = 8(x − 2).
1
El vértice es (2, 1), y de 4p = 8 sale p = 2.
4p = 8 ⇒ p = 2, vértice (2, 1)
2
El foco es el vértice desplazado p en la dirección x, (h + p, k).
(2 + 2, 1) = (4, 1)
▸ (4, 1)
En una parábola trasladada, se suma p al vértice (h, k) para obtener el foco. La directriz es x = h − p = 0.

Resumen

Fórmula clave
y² = 4px
Foco (p, 0), directriz x = −p; se abre a la derecha si p > 0 y a la izquierda si p < 0
Tipo de simulacro KICE 2023 Mat. (Geometría), adaptado
Si el foco de la parábola y² = 4px es (2, 0), ¿cuál es la ecuación de la directriz?
①x = −2
②x = 2
③x = −1
④x = 1
⑤y = −2
▸ ① x = −2
1
El foco de y² = 4px es (p, 0), así que p = 2.
2
La directriz es x = −p.
directriz x = −2
🎯 Claves para el examen
①La parábola se define por la igualdad de distancias al foco y a la directriz
②En y² = 4px, el signo de 4p indica hacia dónde se abre
③Se lee 4p en el coeficiente de x, se halla p y se escriben el foco y la directriz
④Si el vértice es (h, k), se piensa en una traslación
⑤La distancia de un punto de la curva al foco es más fácil de calcular como distancia a la directriz

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