圆锥曲线求最值方法总结及典型例题
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圆锥曲线最值问题—5大方面
最值问题是圆锥曲线中的典型问题,它是教学的重点也是历年高考的热点。解决这类问题不仅要紧紧把握圆锥曲线的定义,而且要善于综合应用代数、平几、三角等相关知识。以下从五个方面予以阐述。
一.求距离的最值
例1.设AB 为抛物线y=x 2的一条弦,若AB=4,则AB 的中点M 到直线y+1=0的最短距离为 , 解析:抛物线y=x 2的焦点为F (0 ,41),准线为y=41-,过A 、B 、M 准线y=4
1-的垂线,垂足分别是A 1、B 1、M 1, 则所求的距离d=MM 1+43=21(AA 1+BB 1) +43=21(AF+BF) +4
3≥21AB+43=21×4+43=4
11, 当且仅当弦AB 过焦点F 时,d 取最小值4
11, 评注:灵活运用抛物线的定义和性质,结合平面几何的相关知识,使解题简洁明快,得心应手。
二.求角的最值
例2.M ,N 分别是椭圆12
42
2=+y x 的左、右焦点,l 是椭圆的一条准线,点P 在l 上,则∠MPN 的最大值是 .
解析:不妨设l 为椭圆的右准线,其方程是22=x ,点)0)(,22(00>y y P ,直线PM 和PN 倾斜角分别为βα和.
∵)0,2(),0,2(N M -
∴,232220
tan 0
0y y k PM =+-==α2
2220tan 00y y k PN =--==β
于是)tan(tan αβ-=∠MPN 2321232tan tan 1tan tan 0000y y y y ⋅+-=+-=αβαβ 33622262262200
200=≤+=+=y y y y ∵)2,
0[π∈∠MPN ∴6π
≤∠MPN 即∠MPN 的最大值为6
π. 评注:审题时要注意把握∠MPN 与PM 和PN 的倾斜角之间的内在联系.
三、求几何特征量代数和的最值
例3.点M 和F 分别是椭圆19
252
2=+y x 上的动点和右焦点,定点B(2,2).⑴求|MF|+|MB|的最小值. ⑵求4
5|MF|+|MB|的最小值. 解析:易知椭圆右焦点为F(4,0),左焦点F ′(-4,0),离心率e=
54,准线方程x=±425. ⑴|MF| + |MB| = 10―|MF ′ | + |MB| =10―(|MF ′|―|MB|)≥10―|F ′B|=10―210.
故当M ,B ,F ′三点共线时,|MF|+|MB|取最小值10―210.
⑵过动点M 作右准线x=4
25的垂线,垂足为H , 则54||||==e MH MF ⇒||5
4|H |MF M =. 于是
45|MF|+|MB|=|MH|+|MB|≥|HB|=4
17. 可见,当且仅当点B 、M 、H 共线时,45|MF|+|MB|取最小值417. 评注:从椭圆的定义出发,将问题转化为平几中的问题,利用三角形三边所满足的基本关系,是解决此类问题的常见思路。
例4.点P 为双曲线1422=-y x 的右支上一点,M ,N 分别为1)5(22=++y x 和1)5(22=+-y x 上的点,则PM -PN 的最大值为 .
解析:显然两已知圆的圆心分别为双曲线的左焦点)0,5(1-F 和右焦
点)0,5(2F .
对于双曲线右支上每一个确定的点P ,连结PF 1,并延长PF 1交⊙F 1
于点M o .则PM 0为适合条件的最大的PM ,连结PF 2,交⊙F 2于点N o .
则PN 0为适合条件的最小的PN .于是00PN PM PN PM -≤-)1()1(21--+=PF PF 6242)(21=+=+-=PF PF
故PM -PN 的最大值为6.
评注:仔细审题,合理应用平面几何知识,沟通条件与所求结论的内在联系,是解决本题的关键.
例5.已知e 1,e 2分别是共轭双曲线12222=-b
y a x 和122
22-=-b y a x 的离心率,则e 1+e 2的最小值为 .
解析:
,1222222
1a b a b a e +=+= 22
222221b a b b a e +=+=
)1)(1(44)(22
2221221b
a a
b e e e e ++=≥+ 8224)(242222=+≥++=b a a b 考虑到021>+e e ,故得2221≥+e e .
即e 1+e 2的最小值为22.
评注:解题关键在于对圆锥曲线性质的准确理解,并注意基本不等式等代数知识的合理应用.
四、求面积的最值
例6.已知平面内的一个动点P 到直线3
34:=x l 的距离与到定点)0,3(F 的距离之比为332,点)2
1,1(A ,设动点P 的轨迹为曲线C . ⑴求曲线C 的方程;
⑵过原点O 的直线l 与曲线C 交于M ,N 两点.求△MAN 面积的最大值.
解析:⑴设动点P 到l 的距离为d , 由题意2
3=d PF 根据圆锥曲线统一定义,点P 的轨迹C 为椭圆. ∵2
3,3===a c e c , 可得,2=a ∴134222=-=-=c a b
故椭圆C 的方程为:14
22
=+y x ⑵若直线l 存在斜率,设其方程为,kx y =l 与椭圆C 的交点),,(11y x M ),(22y x N
将y =kx 代入椭圆C 的方程14
22
=+y x 并整理得04)41(22=-+x k . ∴22121414,0k x x x x +-
==+ 于是 2212))(1(||x x k MN -+=
]4))[(1(212212x x x x k -++=
22
2241144116)1(k
k k k ++=+⋅+= 又 点A 到直线l 的距离|1|k d -
=