高中数学:圆锥曲线中的最值问题
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高中数学:圆锥曲线中的最值问题
在圆锥曲线中常遇到面积最大最小问题,距离的最长最短问题,不定量的最大最小问题等等,应从函数、方程、三角、几何、导数等多个角度思考问题。下面举例说明。
一、利用圆锥曲线的对称性求最值
例1. 设AB是过椭圆中心的弦,椭圆的左焦点为,则△F1AB的面积最大为()
A.
B.
C.
D.
解析:抓住△F1AB中为定值,以及椭圆是中心对称图形。如图1,由椭圆对称性知道O为AB的中点,则△F1OB的面积为△F1AB面积的一半。又,△F1OB边OF1上的高为,而的最大值是b,所以△F1OB的面积最大值为。所以△F1AB的面积最大值为cb。
图1
二、利用圆锥曲线的参数方程求最值
例2. 已知点P是椭圆上到直线的距离最小的点,则点P的坐标是()
A.
B.
C.
D.
解析:化椭圆,利用三角函数的方法将最值转化为角变量来确定。将化成参数方程,设,则
,
其中,
当时,。
此时可以取得,从而可得到。故选A。
三、利用重要不等式求最值
例3. 已知圆C过坐标原点,则圆
心C到直线l:距离的最小值等于()
A.
B. 2
C.
D.
解析:抓住定值,利用重要不等式求最值,但是不要忽视等号成立的条件。圆C过原点,则。圆心C(a,b)到直线l:的距离
所以圆心到直线l距离的最小值为。
四、利用圆锥曲线的定义求最值
例4. 已知双曲线的左右焦点分别为F 1,F2,点P在双曲线的右支上,且,则此双曲线的离心率的最大值是()
A.
B.
C. 2
D.
解析:“点P在双曲线的右支上”是衔接两个定义的关键,也是不等关系成立的条件。利用这个结论得出关于a、c的不等式,从而得出e的取值范围。由双曲线的第一定义,得
又,
所以,
从而
由双曲线的第二定义可得,
所以。又,
从而。故选B。
五、利用几何性质求最值
例5. 已知A(3,2)、B(-4,0),P是椭圆
上一点,则|PA|+|PB|的最大值为()
A. 10
B.
C.
D.
解析:由△PAF成立的条件,再延伸到特殊情形P、A、F共线,从而得出这一关键结论。易知A(3,2)在椭圆内,B(-4,0)是椭圆的左焦点(如图2),则右焦点为F(4,0)。连PB,PF。由椭圆的定义知:
图2
,
所以。由平面几何知识,
,
即
而,
所以。
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