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(完整word)圆锥曲线最值问题
高考中圆锥曲线最值问题求解方法
圆锥曲线最值问题是高考中的一类常见问题,体现了圆锥曲线与三角、函数、不等式、方程、平面向量等代数知识之间的横向联系。解此类问题与解代数中的最值问题方法类似,.由于圆锥曲线的最值问题与曲线有关,所以利用曲线性质求解是其特有的方法。下面介绍几种常见求解方法。主要类型:(1)两条线段最值问题。(2)圆锥曲线上点到某条直线的距离的最值。(3)圆锥曲线上点到轴(轴)上某定点的距离的最值。(4)求几何图形面积的最值等.
一、 定义法
根据圆锥曲线的定义,把所求的最值转化为平面上两点之间的距离、点线之间的距离等,这是求圆锥曲线最值问题的基本方法。有些问题先利用圆锥曲线定义或性质给出关系式,再利用几何或代数法求最值,可使题目中数量关系更直观,解法更简捷。
例1、已知抛物线 ,定点A(3,1),F 是抛物线的焦点 ,在抛物线上求一点 P,使|AP|+|PF|取最小值 ,并求的最小值 .
分析:由点A引准线的垂线,垂足Q,则 |AP|+|PF|=|AP|+|PQ|, 即为最小值。
O
F(1,0) x
A(3,1)
y
Q P
解: 如图,, 焦点F(1,0) . 由点A引准线x= —1的垂线 ,垂足Q,则 |AP|+|PF|=|AP|+|PQ|, 即为最小值. .
由, 得 为所求点.
若另取一点 , 显然 。
[点悟] 利用圆锥曲线性质求最值是一种特殊方法。在利用时技巧性较强,但可以避繁就简,化难为易。又如已知圆锥曲线内一点A与其上一动点P,求 的最值时,常考虑圆锥曲线第二定义。
例2、已知点F是双曲线 的左焦点,定点A(1,4),P是双曲线右支上动点,则 的最小值为___________.
解:
例3、已知椭圆的右焦点F,且有定点,又点是椭圆上一动点。问
是否有最值,若有,求出最值并指出点的坐标
例4、已知点为抛物线上的点,那么点到点的距离与点到抛物线焦点的距离之和的最小值为 _ __,此时点坐标为 _.
二、 参数法
利用椭圆、双曲线参数方程转化为三角函数问题,或利用直线、抛物线参数方程转化为函数问题求解。
例1、椭圆的切线 与两坐标轴分别交于两点 , 求三角形的最小面积 。
分析;写出椭圆参数方程,设切点为,可得切线方程。
解: 设切点为 , 则切线方程为 。
令y=0, 得切线与x轴交点;令,得切线与y轴交点
=
[点悟] 利用圆锥曲线参数方程转化为求三角函数的最值问题,再利用三角函数的有界性得出结果。
三 、二次函数法
函数法就是把所求最值的目标表示为关于某个变量的函数,通过研究这个函数求最值,是求各类最值最为普遍的方法.(关键:建立函数关系式,注意变量的定义域).
例1、过动直线与定直线的交点(其中)的等轴双曲线系中 , 当为何值时,达到最大值与最小值?
分析:求出交点坐标代入双曲线,可得的二次函数表达式,再利用函数方法求解.
解:由 , 得 交点,将交点坐标代入双曲线,
= =
=。
当 , ,又 ,;
当p=3a时,
[点悟] 把所求的最值表示为函数,再寻求函数在给定区间上的最值,但要注意函数的定义域。
例2、点分别是椭圆的长轴的左右端点,F为右焦点,在椭圆上,位于轴的上方,且若为椭圆长轴上一点,到直线的距离等于.求椭圆上点到点的距离的最小值。
分析:把所求距离表示为椭圆上点的横坐标的函数,然后求这个函数的最小值.
解:由已知可得点、,设点,则
由(1)(2)及得
∴的方程为
设,则点到直线AP的距离
设椭圆上点到距离为则
四 、几何法
将圆锥曲线问题转化为平面几何问题,再利用平面几何知识,如对称点、三角形三边关系、平行间距离(切线法:当所求的最值是圆锥曲线上点到某条直线的距离的最值时,可以通过作与这条直线平行的圆锥曲线的切线,则两平行线间的距离就是所求的最值,切点就是曲线上去的最值时的点。)等求解。
例1、 已知椭圆 和直线 ,在l上取一点 ,经过点且以椭圆的焦点为焦点作椭圆 ,求在何处时所作椭圆的长轴最短,并求此椭圆方程 。
分析;设是关于l对称点,可求出坐标,过的直线方程与 联立得交点M为所求。
y l
P
O x
M
解 :由椭圆方程 ,得, 设 是关于l对称点 , 可求出 坐标为(—9,6) , 过的直线方程:x+2y-3=0与x—y+9=0联立,得交点M(—5,4), 即过M的椭圆长轴最短。
由 ,得,
,,
所求椭圆方程为 。
[点悟] :在求圆锥曲线最值问题中,如果用代数方法求解比较复杂,可考虑用几何知识求解,其中“三角形两边之和大于第三边”是求最值常用的定理.同时,利用平几知识求解,蕴涵了数形结合的思想.
五、不等式法
基本不等式法先将所求最值的量用变量表示出来,再利用均值不等式“等号成立”的条件求解.。这种方法是求圆锥曲线中最值问题应用最为广泛的一种方法。
例5 、过椭圆的焦点的直线交椭圆A,B两点 ,求面积的最大值 。
分析:由过椭圆焦点,写出直线AB方程为y=kx+1,与椭圆方程联立,消去y,得关于x的一元二次方程,巧妙的利用根与系数的关系,可以起到避繁就简的效果。
解 : 椭圆焦点 ,设过焦点,直线方程为 与联立 ,消去, 得 , 其中两根为横坐标 。 将三角形看作与组合而成 , 是公共边 ,它们在公共边上的高长为 。, 其中
==
=. 当 即时,取等号 ,
即当直线为 时 , 得到的面积最大值为 .
例2、设椭圆中心在坐标原点是它的两个顶点,直线与椭圆交于两点,求四边形面积的最大值。
解: 依题意设得椭圆标准方程为
直线AB、EF的方程分别为 设
根据点到直线距离公式及上式,点E、F到AB的距离分别为
∴四边形AFBE的面积为
当且仅当
[点悟] 利用均值不等式求最值,有时要用“配凑法”,这种方法是一种技巧。在利用均值不等式时,要注意满足三个条件:1、每一项要取正值;2、不等式的一边为常数;3、等号能够成立。其中正确应用 “等号成立"的条件是这种方法关键.
圆锥曲线最值问题涉及知识较多,在求解时,要多思考、多联系,合理进行转化,以优化解题方法。
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