☉重慶市秀山高級中學校 蔡旭平
解析幾何中的最值問題,歷來是高考重要考點.此類問題涉及的知識面較廣,解法靈活多變,但總體上主要有兩類方法,一是幾何法,即利用曲線的定義、幾何性質,以及平面幾何中的定理、性質等進行求解;二是代數(shù)法,即把要求的最值的幾何量或代數(shù)表達式表示為某個(些)參數(shù)的函數(shù)(解析式),然后利用函數(shù)方法、不等式方法等進行求解.但這兩類辦法中共有五種不同的策略,本文舉例說明.
例1已知雙曲線C的兩個焦點分別為F(1-2,0),F(xiàn)(22,0),雙曲線C上一點P到F1,F(xiàn)2的距離差的絕對值等于2.
(1)求雙曲線C的標準方程;
(2)已知定點G(1,2),D是雙曲線C右支上的一個動點,求|DF1|+|DG|的最小值
解析:(1)易求雙曲線C的標準方程為x2-=1.
(2)由雙曲線的定義,得|DF1|-|DF2|=2,即|DF1|=|DF2|+2,所以|DF1|+|DG|=|DF2|+|DG|+2≥|GF2|+2,當且僅當G,D,F(xiàn)2三點共線時取等號.
因為|GF2|==,所以|DF2|+|DG|+2≥|GF2|+2=+2,故|DF1|+|DG|的最小值為+2.
評注:利用雙曲線的定義,直奔主體,可以將圓錐曲線的最值問題轉化為幾何問題進行處理.
(1)求橢圓M的方程;
評注:函數(shù)法是我們探求解析幾何最值問題的首選方法,其中所涉及的函數(shù)最常見的有二次函數(shù)、無理函數(shù)等,利用函數(shù)的單調性或基本不等式求出它的最值,值得注意的是函數(shù)自變量取值范圍的考查不要忽視.本題關鍵是尋找函數(shù)
(1)求x2+y2的最值;
(2)若四邊形ABCD內接于橢圓E,點A的橫坐標為5,點C的縱坐標為4,求四邊形面積的最大值.
又因為cos2θ∈[0,1],所以x2+y2的最大值為25,最小值為16.
(2)如圖1,易知A(5,0),C(0,4),設(5cosθ,4sinθ)為橢圓上任意一點.
圖1
評注:三角換元的目的是把目標函數(shù)中的兩個變量轉化為一個角變量,從而把原問題轉化為我們熟知的三角函數(shù)的最值問題.
例4 已知拋物線x2=4y上有一條長為6的動弦AB,則AB的中點到x軸的最短距離為( )
解析:由題意知,拋物線的準線l:y=-1,過點A作AA1⊥l交l于點A1,過點B作BB1⊥l交l于點B1,設弦AB的中點為M,過點M作MM1⊥l交l于點M1,則|MM1|=因為|AB|≤|AF|+|BF|(F為拋物線的焦點),即|AF|+|BF|≥6,所以|AA1|+|BB1|≥6,2|MM1|≥6,|MM1|≥3,故點M到x軸的距離d≥2.故選D.
評注:解析幾何是“代數(shù)化”了的平面幾何,因此,求解解析幾何問題往往離不開幾何圖形的幾何性質,尤其是對于某些最值問題,我們可以抓住圖形特征,將其轉化為平面幾何中的最值問題.
例5 已知P(x,y)是圓(x+2)2+y2=1上任意一點.
(1)求x2+y2的最大值和最小值;
解析:(1)設t=x2+y2,則t的幾何意義表示圓(x+2)2+y2=1上的點與原點的距離的平方,數(shù)形結合,此圓的圓心到原點的距離為2.
所以tmax=(2+r)2=(2+1)2=9,tmin=(2-r)2=(2-1)2=1.
所以x2+y2的最大值為9,最小值為1.