求圆锥曲线最值(值域)常见函数“模型”的解法

2022-04-05 13:52杜海洋
中学生数理化·高二版 2022年1期
关键词:抛物线四边形最值

杜海洋

有关圆锥曲线综合问题求最值或范围时,笔者发现当题目给出的条件和结论的几何特征不明显时,可以先建立目标函数,再求这个函数的最值或值域。目前常见的函数模型解决方法有:(1)配方法;(2)基本不等式法。下面举例说明这两种方法的运用,以飨读者!

方法一二次函数配方法

例1已知圆O:x2+y2=4,F,(-1,0),F2(1,0),点D为圆O上-动点,2F2D=F2E,点C在直线EF1上,且C币·EF2=0,记点C的轨迹为曲线W。

(1)求曲线W的方程;

(2)已知N(4,0),过点N作直线l1与曲线W交于A,B不同两点,线段AB的中垂线为l2,线段AB的中点为Q,记12与y轴的交点为M,求|MQ|的取值范围。

分析:(1)由题易知点D是F2E的中点,可得|CE|=|CF2|,即|CF1|+|CF2|=4为定值,可得C的轨迹为以(-1,0),(1,0)为焦点的椭圆。

(2)由题意设直线11的方程,联立椭圆,求得点N的坐标(注意考虑判别式),再得出直线12的方程,再求得点M的坐标,即可求得MQ的长度,求出其范围即可。

解:(1)(过程略)易得曲线W的方程为(2)由题意可知直线,的斜率存在,设l1:y=k(x-4),A(x1,y1),B(x2,y2),Q(x0,y0)。

联立直线与椭圆方程,消去y得:(3+4k2)x2-32k2x+64k2-12=0。

点评:本题考查了轨迹方程的求法,以及取值范围的求法,熟悉直线与圆维曲线相交的解题步骤是解题的关键。以直线方程斜率k为参数是处理这类问题的常见思路,其中要注意以下几,点:(1)设出,点和直线的方程(考虑斜率是否存在);(2)联立方程,化简为一元二次方程(考虑判别式,其中涉及参数的范围),利用韦达定理;(3)转化为二次函数求结果;(4)计算时要细心。面积的最大值为/3,抛物线E:y2=2px(卫》0)与椭圆C有一个共同的焦点。

(1)求椭圆C和抛物线E的方程。

(2)设A,B是抛物线E上分别位于x轴两侧的两个动点,且OA·OB=5。

①求证直线AB必过定点,并求出定点M的坐标;

②过点M作AB的垂线与抛物线交于G,H两点,求四边形AGBH面积的最小值。

解析:(1)根据题意,已得椭圆C的方程则四边形AGBH的面积

方法二基本不等式法

例2已知点F是抛物线C1:y=4x

(1)求椭圆C2的方程;

(2)直线L与抛物线C1相切于点P(x。,yo),与椭圆C2交于A,B,点P关于x轴的对称点为Q,求S△AQ的最大值及相应的x0。

分析:(1)根据题意可得c=1,左焦點F1(-1,0),右焦点F(1,0),然后根据(2a-|MFI)2-|MF|2=|MFI2-(2-|MF|)2,及|MF|=3(2-1),求得a,b。

(2)假设直线1的方程为x=n(y-yo)+xo,根据直线1与抛物线相切,可得n

点评:本题对同学们的计算能力要求较高。解答此类题目,利用椭圆的定义和α,b,C的关系,确定椭圆方程是基础,通过联立直线方程与椭圆方程的方程组,应用一元二次方程根与系数的关系,得到面积的解析式,应用确定函数最值的方法如二次函数的性质、基本不等式求解。本题易错点是复杂式子的变形能力不足,导致错误百出。本题能较好地考查同学们的逻辑思维能力、运算求解能力、分析问题与解决问题的能力。

变式训练2:(2017年成都期末卷)已知动点M到定点F(-3,0)的距离和它到直

(1)求曲线C的方程;

(2)若直线l1:y=kx+t1与曲线C相交于不同的两点A、B,直线L2:y=kx+t2(t1≠t2)与曲线C相交于不同的两点D、E,且AB=DE,求以A、B、D、E为顶点的凸四边形的面积S的最大值。

解析:(1)设M(x,y),由题意可得故曲线C的方程为

以A、B、D、E为顶点的凸四边形为平行四边形。

设两平行线AB,DE间的距离为x,则r

因此,以A、B、D、E为顶点的凸四边形的面积S的最大值为4。

点评:本题解答的式子存在双参数,合理利用基本不等式进行消参求最值是这类问题的亮点和难点。

(责任编辑 徐利杰)

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