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        探究圓錐曲線最值問題的解題方法

        2025-08-12 00:00:00付鳴
        數(shù)理天地(高中版) 2025年13期
        關鍵詞:雙曲線切線焦點

        圓錐曲線最值問題綜合性較強,要想解決它,不僅要掌握圓錐曲線的定義,還要善于把握圓錐曲線與方程、函數(shù)、三角等相關知識,綜合應用.

        1定義法

        例1如圖1所示,雙曲線的方程x2-2 點 A 的坐標為 ! B 是圓 1上的點,點 C 為其圓心,點 M 在雙曲線的右支上,則 ∣MA∣+∣MB∣ 的最小值為

        圖1

        思路分析本例題考查雙曲線的相關性質(zhì).首先,可根據(jù)雙曲線的方程確定雙曲線的兩個焦點,一點為點 A ,另一點設為點 D ,再連接 MD,BD ,結(jié)合雙曲線的定義求解.

        解析 由題意知,雙曲線的焦點坐標為 ,所以點 A 為雙曲線的左焦點.如圖2所示,設雙曲線的右焦點為 D ,連接 MD BD ,由雙曲線的定義可知, ,則∣MA∣+∣MB∣=2a+∣MD∣+∣MB∣ .易知,當 M .B,D 三點共線時, ∣MD∣+∣MB∣ 最小,即 ∣MA∣+ ∣MB∣=2+∣MD∣+∣MB∣?2+∣BD∣ ;因為 B 是圓 上的點,點 C 為其圓心,所以 ,即 (204當點 M,B 在線段 CD 上時,不等式取等號,即∣MA∣+∣MB∣ 的最小值為

        圖2

        2 切線法

        例2求橢圓 上的點到直線 y=x+ 的距離的最大值和最小值,以及取得最值時橢圓上點的坐標.

        思路分析先求出與直線 平行的橢圓的切線,再求切線與直線 的距離,即為所求的最值,且切點就是取最值時橢圓上的點.

        解析 設與直線 平行,與橢圓 y2=1 相切的 l:y=x+b ,聯(lián)立切線方程與橢圓方程,可列出 ,消 y 得, 3x2+4bx+2b2-2= 0,所以 Δ=(4b)2-4×3×(2b2-2)=0 ,解得 b=±

        時,代入 ① ,解得 即切點

        時,有最小值 23T3當 時,代人 ① ,解得 即切

        點為 時,有最大值

        3代數(shù)法

        例3如圖3所示,在平面直角坐標系中,圓 O (20號交 x 軸于點 F1,F(xiàn)2 ,交 y 軸于點 B1,B2 ,以 B1,B2 為頂點, F1,F(xiàn)2 分別為左、右焦點的橢圓 E ,恰好經(jīng)過

        圖3

        (1)求橢圓 E 的標準方程;(2)設經(jīng)過點 (-2,0) 的直線 ξl 與橢圓 E 交于M,N 兩點,求 ΔF2MN 面積的最大值.

        思路分析 第一問,由題意,可設橢圓 E 的標準方程為 ,易知 b=c ,再將 代入橢圓方程,求出 Πa,b 的值,即可得到橢圓 E 的方程.(2)設出直線解析式 l:y= k(x+2) ,聯(lián)立直線與橢圓方程,得到 (1+2k2)x2+ 8k2x+8k2-2=0 ,再利用韋達定理,用含有 k 的關系式表示出 ΔF2MN 的面積,由函數(shù)的性質(zhì)分析得到答案.

        解析 (1)由題意設橢圓 E 的標準方程為 ,焦距為 2c ,則 b=c ,所以 a2= (20

        b2+c2=2b2 ,即橢圓 E 的標準方程為 1(a>b>0 ),將點 代入橢圓方程,解得 b2= 1,所以橢圓 E 的標準方程為

        (2)如圖3所示,設直線 l:y=k(x+2)

        M(x1,y1),N(x2,y2) ,由 消去 y (204

        得, (1+2k2)x2+8k2x+8k2-2=0. 因為 Δ>0 ,

        ,且

        (204 (204 所以

        (204號 又因為點 F2(1,0) 到直線 ξl 的距離 所以 此時,令 1+2k2=t ,那么 t∈(1,2) ,所以 不難發(fā)現(xiàn), ,即 時, SΔF2MN 有最

        大值,為 ,此時 綜上, ΔF2MN 面積的

        最大值為 4結(jié)語

        總而言之,遇到圓錐曲線最值問題時,可以從上述三種方法的角度分析解決問題,以準確把握解題思路,提高解題效率.

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