圆锥曲线中的最值问题

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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22

221(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22

221x 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22

221(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22

221x 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 y

x y ⎧=⎨-+=⎩解得(4,4)

P 或1

(1,)4

P -(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5

4

PB 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. ①5

4PB PF PB PQ BC +

=+≥; ②222a BF PB PF PB PF a a BF '-≤

'+=-+'

≤+

【评析】(1)5

4

PB PF +

的最大值存在,但求不出.(涉及4次方程) (2)55

(2)44

PB 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,5

4

PB 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2

2

13

y x -=上有动点P 和定点(2,1)A ,且F 为双曲线的右焦点,则1

2

PA 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 1

222

AC BD AF BF MR MN NR NR NR AB NR ++=-=

-=-≥- 315

244

=

-=,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 =++,

∴ 2222

221()24(1)8(1)2

l l pk m pk p k p k =-=-++.

于是,

22222

0222

22(1)28(1)28(1)2

1[(1)].24(1)2

pk l p k l p

x pk m p k p k l p

p k p k +=+=+=+-

++=++-+

(令22

2

(1)4(1)l p k p k +=+,得2

12l 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2

p

m =时,(﹡)成立,取得最小值22

l p

-;

当2l p <时,由“对号”函数的单调性,得22

01()2428l p l x p p p

≥+-=,当且仅当

0k =,且28l m p =时,(﹡)成立,取最小值2

8l 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22

221(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 BF

e

+=