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解析几何中的最值问题

2 2
的最值。 求: S = x − 2y 的最值。
解:
Y
由 S = x −2y 得
y= 1x− 1S 2 2
O
− 1 s 为直线在 轴上的截距。 为直线在y轴上的截距 轴上的截距。 2 取最小时,S 取最大值。 当 − 1 s 取最小时 取最大值。 2
此时,直线与圆相切。 此时,直线与圆相切。 .
设右准线为 L , 则 L 的方程是 x =
又设 P 到 L 的距离为 PB ,则
4 3
L
B
PF =e PB
P
A
F
PF 2 即 PB = = PF e 3
B1 P1
2 ∴ PA + PF = PA + PB 3 当且仅当 A、P、B共线时, + PB 最小。 共线时, PA 最小。
X=
4 3
4 8 此 小 为 − = 最 值 4 3 3
小 结
代数方法讨论几何问题是解析几何的特点和手段 讨论几何问题是解析几何的特点和手段。 1 用代数方法讨论几何问题是解析几何的特点和手段。 对于解析几何中的极值问题的解决 首先应注意函数方法 参数法)的运用, 函数方法( 首先应注意函数方法(参数法)的运用, 将所求对象表示成某个变量的函数, 将所求对象表示成某个变量的函数, 利用代数方法来解决。 利用代数方法来解决。
X
圆心(1、-2)到直线的距离等于 5 圆心( 、 )
− 1s 2
1 + 2 − S 2 2 = 5 4
5

S最小值 = 0
S最大值 = 10
例4、已知:实数 x、y 满足 (x − 1) + (y + 2) = 5 。 、已知: 、
2 2
的最值。 求: S = x − 2y 的最值。
解:
(x − 1) + (y + 2)
注意! 注意!
2
作为几何中的最值问题,往往利用 作为几何中的最值问题, 平面几何知识或图形意义, 平面几何知识或图形意义,采取 数形结合或不等式的方法求解 的方法求解, 数形结合或不等式的方法求解, 可以避开代数形式的复杂运算。 可以避开代数形式的复杂运算。 反过来,通过建立坐标系, 反过来,通过建立坐标系,构造图形 也可使某些不易处理的代数极值问题 得到解决。 得到解决。
(
)
一动点M在椭圆上移动, 一动点 在椭圆上移动,则 |AM| + 2 | MF | 的 在椭圆上移动 最小值为_____. 最小值为 10
x2 y2 例 13.已 知 双 曲 线 − = 1, F 为 其 右 焦 点 , A ( 4,1 ) 为 定 点 , 4 5 2 点 P为 双 曲 线 上 的 点 , 求 PA + PF 的 最 小 值 . 3 c 3 解 Q a = 2, c = 3 ∴ e = = a 2
O
X
=
∴ d max = 2( 5 + 2), d min = 2( 5 − 2).
已知方程: 例 8、 已知方程:
(x − 2)
2
+ y2 = 3
求:满足这个方程的实数对(x,y)中, 满足这个方程的实数对(
y 的最值。 的最值。 x
设:
建立几何模型: 建立几何模型:
y k = ⇒ y = kx x
解:
解方程组
y2 = 4x x + y + m = 0 ⇒ y2 + 4y + 4m = 0
Y A
∆ = 16 − 16 m = 0 ⇒ m = 1
当 m=1 时, 直线 L 到直线 AB 的距离为最大, 的距离为最大, 的距离最大。 也是点 C 到直线 AB 的距离最大。 代入得: 把 m=1 代入得:
x-y+1=0
P(0,1)
x2 + y2 = 1 上点 到直线 L:y=2x-10 的距离 上点P到直线 : 例7 、求椭圆 9 4
的最大值与最小值。 的最大值与最小值。
Y
L2
P (3cos θ , 2sin θ ) ⇒ d=
L1 L
6 cos α − 2sin α − 10 5 2 10 sin(θ + ϕ ) − 10 5
− 1 2
1 2
= −1 ⇒ x = 1, y = −2.
X
例2、直线 x+y-3=0 和 抛物线 y2=4x 交于 A、B 两点。 x+y两点。 的面积最大。 在抛物线 AOB 上求一点 C ,使 △ABC 的面积最大。 x+y+m=0与直线AB:x+y-3=0平行且为抛物线的切线 与直线AB 平行且为抛物线的切线。 设L:x+y+m=0与直线AB:x+y-3=0平行且为抛物线的切线。 为切点。 点 C 为切点。
O
D
X C B
∴ C ( ,− 2 ) 1
L
),它在两坐标轴上的截 例3、直线 L 过点 P(2,1),它在两坐标轴上的截 距均为正值,若截距之和最小, 的方程。 距均为正值,若截距之和最小,求 L 的方程。
解: 设:点斜式方程 y − 1 = k(x − 2)
Y L B
• (2 ,1 )
O A X
( )
例10、求函数 s = 、
x4 −5x2 −8x + 25− x4 −3x2 + 4
的最大值。 的最大值。
2 2
提示: 提示:
s=
(x − 4) + (x
2
2
2
− 3) − x + (x − 2)
2 2
2
为抛物线) 设 y=x2 (为抛物线)
∴s =
(x − 4) + (y − 3)

(x − 0) + (y − 2)
3
2 2
2
的值。 求:使 S 最小的 x 与 y 的值。 两点间的距离。 分析: 由题设的代数结构,联想到平面上两点间的距离 分析: 由题设的代数结构,联想到平面上两点间的距离。 可设:四个根号的几何意义分别为点P 可设:四个根号的几何意义分别为点P(x,y)到点O(0,0)、 到点O )、C )、B 四点的距离。 A(1、0)、C(0,1)、B(1,1)四点的距离。 建立几何模型: 建立几何模型: 原来的问题化归为:求到正方形四个顶点距离之和最小的点。 原来的问题化归为:求到正方形四个顶点距离之和最小的点。 Y C P O A 易知: AC上 易知:到 A、C两点距离之和最小的点在线段 AC上。 B 到 O、B两点距离之和最小的点在线段 OB上。 OB上 ∴ 所求的点就是 AC 与 OB 的交点P 1 , 1 的交点P 2 2 X
X
O A( 1,0) ,
x-y+1=0
1 4 P( , ) 3 3
例6. 在直线 x-y+1=0 上找一点 p ,使 p 点到点 A(1,5)、 B(8,3)的距离之差的绝 ( , )、 ( , ) 对值最大。 对值最大。
Y
A( 1,5) , P1 B( 8,3) , A1( 4,2) , P
O
X
∴ AB = (x − 0 ) + (y − 1)
2 2
2
∵ B(x,y)在椭圆上, ∴ x 2 = 4(1 − y2 ) ( , )在椭圆上, 代入得: 代入得: AB = 4(1 − y2 ) + (y − 1)
2 2
Y
A(0,1) ( , )
= −3 y + 1 + 16 3 3
∴ 当 y = - 1 时,AB 3
M F 1 P F = e,∴M = M M P e 1 a = 4, b = 2 3, c = 2, e = 2
y M A
O
P F x
∴M = 2M P F A F A P ∴M + 2M = M + M ≥ AP
当点M、A P共线时,等号成立。 M(2 3, 3) 、
x2 y2 思考:已知点 的左焦点, 思考 已知点 A 2, 3 ,F是椭圆 是椭圆 + = 1 的左焦点, 16 12
的最大值。 求:弦长 AB 的最大值。 ),则 设 B(x,y),则 AB = (x − 0) + (y − 1) 。 ( , ), 代入,得出关于 把 x 2 = 4(1 − y 2 ) 代入 得出关于 y
2 2 2
解题思路: 解题思路:
的二次函数,配方后求出的最大值。 的二次函数,配方后求出的最大值。 设 B(x,y)为椭圆上的一点。 ( , )为椭圆上的一点。
max
( )
O
2
(−1≤ y ≤1)
X B
= 4 3 3
x+y两点。 例2、直线 x+y-3=0 和抛物线 y2=4x 交于 A、B 两点。 在抛物线 AOB 上求一点 C , 的面积最大。 使 △ABC 的面积最大。
Y A D O C B
y 2 = 4 x ⇒ y = −2 x ,求导得: y′=-x
= 3+ − 1 + (− 2k) ≥ 3+ 2 2 k
− 1 = −2k ⇒ k = ± 2 k 2 2 (x − 2) y −1 = − 2
A 2 − 1 ,0 B(0,1 − 2k) k s = 2 − 1 + 1 − 2k k
(
)
k <0
( )
例4、已知:实数 x、y 满足 (x − 1) + (y + 2) = 5 。 、已知: 、
半径: 半径:r =
Y
圆心:(2 圆心:(2,0) :(
3
当直线与圆相切时,斜率取到最值。 当直线与圆相切时,斜率取到最值。
O X
2k − 0 = 2 1+ k
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