圆锥曲线中的最值问题一 重点:求圆锥曲线中的各种最值问题。
二 难点:题目中各种基本思想方法的灵活应用。
三 基本方法:本节所用到换元、数形结合、目标函数等数学思想和方法。
四 例题 1.几何法(Ⅰ)有关点的最值问题【练习1】椭圆22221(0)x y a b a b+=>>上的点到原点距离的最大值是 ;最小值是;相应点的坐标是 .【练习2】双曲线22221x y a b-=上的点到原点距离的最小值是 ;相应点的坐标是.【练习3】椭圆22221(0)x y a b a b+=>>上的点到焦点距离的最大值是 ;最小值是;相应点的坐标是 .【练习4】双曲线22221x y a b-=上的点到焦点距离的最小值是 ;相应点的坐标是.【练习5】抛物线22(0)y px p =>上的点到焦点距离的最小值是 ;相应点的坐标是 .【例1】点P 为抛物线上24x y =上一动点,定点(8,7)A ,则点P 到x 轴与到A 点的距离之和的最小值为 ,并求此时点P 的坐标 。
【解析】1019PB PA PC BC PA PF PA BC FA BC +=-+=+-≥-=-=,当且仅当点P 是抛物线与FA 的交点时,9PB PA +=最小。
此时,由243440x yx y ⎧=⎨-+=⎩解得(4,4)P 或1(1,)4P -(舍去.但,是PF PA -的最大值点.P 在线段外,有向线段方向问题。
PF PA -的最小值点即线段AF 的垂直平分线与抛物线的交点)。
【评析】(1)如何判断点A 的位置。
参照区域判断方法。
(2)折线和化为直线段。
(3)此题无最大值。
(4)若点A 在抛物线内部,如何?(过A 作x 轴的垂线,垂线段长即为所求,垂线与抛物线的交点即为P 点。
此情况也无最大值。
)PF PA -的最大、最小值点?说明:①“兜底”;②细节。
【变式1】F 是椭圆221259x y +=的右焦点,P 是其上一点,定点(2,1)B ,则54PB PF +最小值为 ;PB PF +的最大、最小值为 .【解析】首先判断定点(2,1)B 的位置. ①54PB PF PB PQ BC +=+≥; ②222a BF PB PF PB PF a a BF '-≤'+=-+'≤+【评析】(1)54PB PF +的最大值存在,但求不出.(涉及4次方程) (2)55(2)44PB PF PB PF a '-=+-能求最小,最大求不出.(3)PB PF -的最大、最小值点? (4)(2,4)B 点在椭圆外,54PB PF +如何?无法求出.PB PF +最小可求,即连接BF 与椭圆的交点;PB PF +最大也可求,2PB PF PB PF a '+=-+,连接BF '与椭圆的交点;PB PF -的最大值可求,最小值与BF 的垂直平分线和椭圆有无交点有关――有交点可求,无交点存在最小值但求不出.【变式2】已知双曲线2213y x -=上有动点P 和定点(2,1)A ,且F 为双曲线的右焦点,则12PA PF +的最小值 ;PA PF +的最小值(分P 点在左、右支) 。
(8,7)x总结:(1)圆锥曲线上点到定点和焦点的距离和解法:①折线化直线段;②PF 与PF '转化。
(2)任意一点到圆锥曲线的距离最值存在,但求不出. (Ⅱ)有关弦上的点最值问题【例2】定长为3的线段AB 的端点A B ,在抛物线2y x =上移动,则AB 中点M 到y 轴距离的最小值为 。
【解析】AB ≥通径长2p=1,所以AB 1222AC BD AF BF MR MN NR NR NR AB NR ++=-=-=-≥- 315244=-=,当且仅当直线AB 过焦点F 时取最小值。
【评析】(1)最大值不存在。
(2)一般,设AB l =,点,A B 在抛物线22y px =上,讨论AB 中点M 到y 轴距离的最小值?【解析】设直线AB 的方程:,x ky m =+由22,,y px x ky m ⎧=⎨=+⎩ 消去x ,得 2220y pky pm --=.设1122(,),(,)A x y B x y ,由,A B 是直线与抛物线的交点,所以, 22(2)84(2)0pk pm p pk m ∆=+=+> (﹡) 设00(,)M x y ,韦达定理,得 12122,2,y y pk y y pm +==-从而 0,y pk = 200x ky m pk m =+=+.由AB l =,得2222221212(1)[()4](1)(48)l k y y y y k p k pm =++-=++ 224(1)(2)p k pk m =++,∴ 2222221()24(1)8(1)2l l pk m pk p k p k =-=-++.于是,22222022222(1)28(1)28(1)21[(1)].24(1)2pk l p k l px pk m p k p k l pp k p k +=+=+=+-++=++-+(令222(1)4(1)l p k p k +=+,得212l k p+=.为下面分析提供依据) ①当2l p ≥时,022l p x ≥-,当且仅当212l k p =-,且2pm =时,(﹡)成立,取得最小值22l p-;②当2l p <时,由“对号”函数的单调性,得2201()2428l p l x p p p≥+-=,当且仅当0k =,且28l m p =时,(﹡)成立,取最小值28l p. 【变式1】定长为22(2)b l l a a ≤<的线段AB 的端点A B ,在椭圆22221(0)x y a b a b+=>>上移动,则AB 中点M 到右准线距离的最小值为 ;最大值为 。
【解析】1112AA BB MM +=2AF BFe+=22AB le e≥=; 1112AA BB MM +=2AF BFe+= 11114()()222a AF BF AF BF a e e e -++==-2222AB a a l e e e e≤-=- 【评析】(1)当220b l a<<时,如何?(2)双曲线? 2. 代数法(Ⅰ)焦点弦长的最值问题【练习1】线段AB 是抛物线22y px =的焦点弦,则线段AB 的最小值是 .【练习2】线段AB 是椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的焦点弦,则线段AB 的最小值是;最大值是 。
【例3】线段AB 是双曲线22221x y a b -=的焦点弦,求线段AB 的最小值.【解析】(1)若AB x ⊥,22b AB a=;(2)AB 不垂直x 轴,设直线AB 的方程:()y k x c =+.由22221()x y a b y k x c ⎧-=⎪⎨⎪=+⎩, 消去y ,得2222222222()2()0b a k x a k cx a c k b ---+=.22122222a k c x x b a k +=-, 222212222()a c kb x x b a k +=--.22222222222121222222224()(1)[()4](1)[()]a k c a c k b AB k x x x x k b a k b a k +=++-=++--242222224(1)(1)()a b k k b a k +=+-,即222222222222222(1)2211ab k ab ab AB b a k b a k ca k k+===---++. ① 当2220b a k ->即222b k a<时(交点不在同一支),22222222222222211ab ab ab AB a c c a c a ak k ==≥=---++,0k =时取最小值; ② 当2220b a k -<即222b k a>时(交点在同一支),22222222222222211ab ab ab b AB c a a c a ak k ==>=--++,且当AB x ⊥时22b AB a =. 所以,22min 2,b AB a a ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭.(Ⅱ)其他最值问题 【例4】设实数x 、y 满足x24+y23=1,则x+2y 的最大值为 ;最小值为 。
【变式1】求y-3x-1的范围 。
【变式2】A 、B 是上面椭圆上的两个顶点, C 、D直线AB 的两侧,则四边形ABCD 面积的最大值 。
五 课堂测试:1.已知中心在原点的椭圆经过P(2,1)点,则该椭圆的半长轴长的取值范围是 .2.过椭圆x2a2+y2b2=1(a >b >0)中心的直线与椭圆交于A 、B 两点,右焦点为F 2(c,0),,则△ABF 2的最大面积为( )A b 2B abC acD bcx3.已知离心率为e1,e2的共轭双曲线x2a2-y2b2=±1(a>0,b>0)的离心率,则e1+e2的最小值为。
4.已知椭圆的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),且与直线x-y+2=0有公共点,求长轴最短的椭圆的方程。
5.若P是椭圆22221(0)x ya ba b+=>>上的一点,12,F F是椭圆的两个焦点,当12F PF∠最大时,P的坐标是.6.给定抛物线y2=2x,设A(a,0), P是抛物线上的一点,且|PA|=d,试求d的最小值。
六课堂小结:圆锥曲线中的最值问题的解法一般分为两种——几何法与代数法,其中所用到的思想方法有函数的思想、换元的方法以及数形结合的思想。
七课后思考:如图:已知梯形ABCD中,|AB|=2|CD|,点E分有向线段错误!所成的比为λ,双曲线过C、D、E三点,且以AB为焦点,,当λ∈【23,34】时,求双曲线离心率的最值。