高考解析几何中的最值问题
F
三、典型例题圆: 锥曲线的最值问题
例1.已知F为抛物线 y2=4x上的焦点,P为此抛
物线上的一个动点,又知点Q(2,1),
则∣PF∣+ ∣PQ∣的最小值为____.
分析:考虑几何特征:
利用定义、性质转化,
运用图形性质直接求解。
yP Q x
F
三、典型例题圆: 锥曲线的最值问题
例1.已知F为抛物线 y2=4x上的焦点,P为此抛
四、本专题总圆结锥:曲线的最值问题
求解析几何中最值问题的基本方法:
1.解析几何是研究“形”的科学,在求圆锥曲线的最值 问题时要善于结合图形,通过数形结合将抽象的问题、 繁杂的问题化归为动态的形的问题,使问题解决.
2.由题中条件通过设参数建立目标函数,再利用函数法、 不等式法、导数法等方法求目标函数的最值.
=x20+4-2 x02+2(4- x02 x02)+4=x220+x802+4 (0<x20≤4). ∵x220+x802≥4(0<x20≤4),当且仅当 x20=4 时等号成立, ∴|AB|2≥8.
∴线段 AB 长度的最小值为 2 2.
例4.由已知F1、F圆2是锥椭曲圆线2的x2最+y值2=2问的题两个焦点, 过焦点F1的直线交此椭圆于A、B 两点, 求⊿ABF2面积的最大值.
圆锥曲线的最值问题
(2)代数法:
若题目的条件和结论能体现一种明确的函数,则可首 先建立起目标函数,再求这个函数的最值,求函数最值 常用方法有配方法、判别式法、不等式法及导数法等.
三、典型例题圆: 锥曲线的最值问题
例1.已知F为抛物线 y2=4x上的焦点,P为此抛 物线上的一个动点,又知点Q(2,1), 则∣PF∣+ ∣PQ∣的最小值为____.
物线上的一个动点,又知点Q(2,1),
则∣PF∣+ ∣PQ∣的最小值为___.
解:设点P到准线x=-1的距离为d.
过点Q做准线x=-1的垂线,垂足为M.
y d
P
由抛物线定义得:∣PF∣=d.
M ∴ ∣PF∣+ ∣PQ∣= d+ ∣PQ∣
Q x
F
≥∣QM∣=3
X=-1
∴ ∣PF∣+ ∣PQ∣的最小值为 3
例3. 已知点B在椭圆圆锥x曲2+线2的y2=最4值上问,题O为原点.
点A在直线y=2上,且OA⊥OB,
求线段AB长度的最小值.
解:设点 A,B 的坐标分别为(t,2),(x0,y0),又∵x20+2y20=4,
∵ OA⊥OB,∴ O→A·O→B=0,即 tx0+2y0=0 得 t=-2xy00. ∴|AB|2=(x0-t)2+(y0-2)2=(x0+2xy00)2+(y0-2)2
解:设直线AB的方程为:y=kx+1,
y
2x2
kx y2
1
得 2,
k2 2
x2 2kx 1 0,
SVABF2
1 2
|
F1F2
|gxA
xB
2
2
k k2
2 1 2
2
2
1 k2 1
1 k2 1
2 2 1 2.当且仅当 k 2 1 1 ,
2
k2 1
即k 0时,SVABF2有最大值为 2.
例2.已知F1、F2是圆双锥曲曲线线的x42最 值1y22问题1 的左右焦点,
定点A(1,4),P是双曲线右支上动点,
则∣P F1 ∣+ ∣PA∣的最小值为____.y A
P
F1
F2 x
例2.已知F1、F2是圆双锥曲曲线线的x42最 值1y22问题1 的左右焦点,
定点A(1,4),P是双曲线右支上动点,
则∣P F1 ∣+ ∣PA∣的最小值为____.y 分析:
(1)由双曲线的定义得到:
∣P F1 ∣- ∣P F2 ∣= 2a =4
转化
F1
A P
F2 x
(2)线线的x42最 值1y22问题1 的左右焦点,
定点A(1,4),P是双曲线右支上动点,
则∣P F1 ∣+ ∣PA∣的最小值为____. y
求线段AB长度的最小值.
圆锥曲线的最值问题 例3. 已知点B在椭圆x2+2y2=4上,O为原点.
点A在直线 y=2上,且OA⊥OB, 求线段AB长度的最小值. 分析: (1)引入参数:设点A、B的坐标,
(2)由题中的条件找到参数之间的关系,
(3)建立起关于AB长度的目标函数,
(4)再求这个目标函数的最值。
例4.由已知F1、F圆2是锥椭曲圆线2的x2最+y值2=2问的题两个焦点, 过焦点F1的直线交此椭圆于A、B 两点, 求⊿ABF2面积的最大值.
分析: (1)引入参数:设直线AB的方程,
(2)建立目标函数:求出面积的函数,
(3)转化为求函数的最大值。
例4.由已知F1、F圆2是锥椭曲圆线2的x2最+y值2=2问的题两个焦点, 过焦点F1的直线交此椭圆于A、B 两点, 求⊿ABF2面积的最大值.
解: 由双曲线的定义得到:
∣P F1 ∣- ∣P F2 ∣= 2a =4
∴ ∣P F1 ∣+ ∣PA∣
F1
=4 +∣P F2 ∣+ ∣PA∣
≥4 +∣AF2 ∣
= 4 +5 = 9
A P
F2 x
圆锥曲线的最值问题 例3. 已知点B在椭圆x2+2y2=4上,O为原点.
点A在直线 y=2上,且OA⊥OB,
圆锥曲线的最值问题
解析几何中的最值问题
强哥高中数学工作室
2020年5月5日
圆锥曲线的最值问题
一、高考地位:
解析几何中的最值问题几乎是高考的 必考点,可以在选择题或填空题中进行考 查,在解答题中也是考查的重点。
圆锥曲线的最值问题
二、解析几何中最值问题的解法:
(1)几何法:
若题目的条件和结论能明显体现几何体特征及意义, 则考虑利用图形性质来解决,这就是几何法.
解析几何中的定点、定值与最值问题解法揭秘
定值 问题 ,通过特殊探索法不但能够确定出定点、定 值 ,还可 以为我们提供解题 的线索.
例 1 已知抛物线 y=p ( > )问 : .  ̄Zxp O , 在轴 的正半 轴
上是否存在一点 。 使得过 M点 的抛 物线 的任 意一 条 弦 P 都有 P0 2 ( 1尸 D为坐标原点 )请说明理 由. = ?
题 .从 而找到解决 问题 的突破 E. ,有许 多定 点 、 1 另外
直线 A P的方程 为 , j (+)令 x 2 / , y , = x 2, = 、 2 则 =
高中 21 0 2年第 ’嬲
数攀有数
,
xo z + 5
即 E2 (
,
・
.
.
蔚 ・ =华 (
, ) , 。 ( ) 一 ・。 y ) 2 ( 。2 =
1 1
明若满 足题设条 件 的点 存在 , 其坐标 只能是 ( ,
参数表示 , 然后计算出所需结果与该参数无关 : 也可 将变动元 素置于特殊状态下 探求 出定点 、定值 ,然 后给 以证 明. 注意的是 ,解 析几何 中的定 点 、定 值得
值问题与一般几何证明不同 .它 的结论中没有确定 的
二
分析 : 这是一道 与探索性相结合的定点 问题 . 过 通 阅读题意我们发现几个关 键词 :正半轴 ” “ “ ,任意一 条 弦” 抛物线 y=p (> ) , =Zx p 0 的开 口向右 , 先假设 满足 题 设 条件的点 存在 , 并求 出 的坐标 , 然后证 明过 点的任意一条直 弦 PP 都有 /PO 2 也就是先 证 l2 - ,P=" I T,
x #-
0 , PP是过点 ( 0 的任意一条弦 , )设 I 2 2 ) p, 其斜率为 k , 则 P 的 方 程 为 y k( 一 ) 代 入 = p = , z 得 J 一 】 }
解析几何中最值问题的求法
=T t _A - X 3 + X 2 c s0 了 ) 当 0 - I 即(- ) 2 / 一 一 / 。 / 2 / o (+, f - x y \ 1 、
,
解 :设 与直 线 3- 3 1 = x 2, 6 O斜 率 相 同 且 与 椭 圆 7Z4 : 8 _ x+  ̄ 2
三 、 用 不 等 式 。 其 是 均 值 不 等 式 求最 值 利 尤
J  ̄AAMB的 面 积 的 最 小值 是 0 -  ̄ 4
。
≥ , 当x0 l = , P 普。 o・ = 时,AJ 即J J 一 . . P A
所 以 距 点 A 最 近 的 点 P的 坐 标 为 ( , )即最 短 距 离 为 。 00,
二、 利用 三 角 函数 , 其 是 正 、 弦 函数 的 有 界 性 。 最 值 尤 余 求
相切的直线z 的方程为3-y£ , x2 : 则由{ +o 7 x
得 l 6+ x
j 2 t 一 y+ =U
例3 知椭圆c 筝+ 1 曰 椭圆中 已 : 孚= , 是过 A 心的 任意弦, f
是 线 段 A 的 垂 直 平 分 线 . 是 与椭 圆 的 交 点 .求 △AMB 的 面 积 的最 小 值 解 : 设 线 段 AB所 在 直 线 的 斜 率 存 在 且 不 为 零 . A 所 假 设 B 在 的 直线 方 程 为 y k ( ≠0 , x ,A , =xk ) A( ^ ) Y
6 £ 2= , 缸十2 8 0 由判 别 式 △= 624 1 ( — 8 = . f± , 直线 3 t x 6t 2 )0 得 = 8 故 - 2 的方 程 为 3 一 忙 8 0 又 - 直 线 3 - y 6 0与 直 线 Z3 - ’ 2 =。 , - x 2 一1 - - :x 2, 一
高中数学专题---最值或取值范围问题
高中数学专题--- 最值或取值范围问题基本方法:最值或取值范围问题解题策略一般有以下几种:(1)几何法:若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用图形性质求解.(2)代数法:在利用代数法解决范围问题时常从以下五个方面考虑: ①利用判别式来构造不等关系,从而确定参数(自变量)的取值范围;②利用已知参数(自变量)的范围,求新参数(新自变量)的范围,解这类问题的核心是在两个参数(自变量)之间建立等量关系;③利用隐含或已知的不等关系建立不等式,从而求出参数(自变量)的取值范围; ④利用基本不等式求出参数(自变量)的取值范围;⑤利用函数的值域的求法,如导数法等,确定参数(自变量)的取值范围. 最值或取值范围问题,是解析几何中的一类常见问题,解决这类问题的关键是构造含参数(自变量)的不等式,通过解不等式求出其范围,韦达定理、曲线与方程的关系等在构造不等式中起着重要作用.一、典型例题1. 已知抛物线2y x =和C :()2211x y ++=,过抛物线上的一点()()000,1P x y y ≥,作C 的两条切线,与y 轴分别相交于A ,B 两点.求ABP ∆面积的最小值.2. 已知椭圆:C 2214y x +=,过点()0,3M 的直线l 与椭圆C 相交于不同的两点A ,B . 设P 为椭圆上一点,且OA OB OP λ+=(O 为坐标原点).求当AB <λ的取值x范围.二、课堂练习1. 已知椭圆C :2214x y +=,过点()4,0M 的直线l 交椭圆于A ,B 两个不同的点,且MA MB λ=⋅,求λ的取值范围.2. 已知A ,B 为椭圆Γ:22142x y +=的左,右顶点,若点()()000,0P x y y ≠为直线4x =上的任意一点,PA ,PB 交椭圆Γ于C ,D 两点,求四边形ACBD 面积的最大值.三、课后作业1. 已知椭圆22:143x y C +=,过点1,02⎛⎫ ⎪⎝⎭作直线l 与椭圆C 交于点,E F (异于椭圆C 的左、右顶点),线段EF 的中点为M .点A 是椭圆C 的右顶点.求直线MA 的斜率k 的取值范围.2. 已知抛物线2:4C y x =的焦点为F ,准线为l ,过焦点F 的直线交C 于()11,A x y ,()22,B x y 两点,点B 在准线l 上的投影为E ,D 是C 上一点,且AD EF ⊥,求ABD 面积的最小值及此时直线AD 的方程.x3. 已知F 为椭圆2214x y +=的一个焦点,过点F 且不与坐标轴垂直的直线交椭圆于,A B 两点,线段AB 的垂直平分线与x 轴交于点G ,求点G 横坐标的取值范围.。
解析几何最值问题常用求解策略
在评 价过 程 中要 重 视 对 数 学 学 习 过 程 的评 价 .既 要 关 注 学生 知识 与技 能 的理 解 和 掌 握 ,又 要 关 注 他 们 情 感 与 态 度 的 形成 和发 展 : 要 关 注 学 生 学 习数 学 的结 果 , 要 关 注他 们 在 既 又 数学 学 习 过程 中 的 变化 和 发 展 。 多 元 性 的 评 价 包 括 参 与 数 学 活 动 的程 度 、 自信 心 、 作 交 流 的 意 识 、 立 思 考 的 习 惯 、 学 合 独 数 思考 发展 水 平 , 等 。 如 , 否积 极 主 动 地 参 与 学 习 活 动 , 等 例 是 是 否有 学 好 数 学 的信 心 , 否 乐 于 与 他 人 合 作 , 否 愿 意 与 同伴 是 是 交 流 各 自的想 法 .是 否 能够 通 过 独 立 思 考 获 得 解 决 问题 的思 路 , 否 能 找 到 有 效 解 决 问 题 的方 法 , 否 能 够 使 用 数 学 语 言 是 是 有 条 理 地 表 达 自己 的思 考 过 程 .是 否 有 反 思 自 己思 考 过 程 的 意识 , 等 。 等 四 、 展 性 评 价在 数 学教 学 中 的反 思 发 ( ) 展 性 评 价 不 应 是 无 原 则 的表 扬 . 应 是 师 生 在 民 一 发 而 主 气 氛 中 的沟 通 。 些 教 师 经 常 引用 一 理 学 上 的 “ 森 塔 尔 效 应 ” 说 明赞 t L , 罗 来 扬 在 教 育 中 的重 要 性 ,坚 持 认 为 在评 价 时 只 能 表 扬 .不 能 批 评 , 能尽量发现“ 只 闪光 点 ” 不 能 指 出 缺 点 与 不 足 。 这 些 无 原 , 则 的评 价 可 能 会 导 致 学 生 出现 基 础 知 识 不 牢 固 、 念 不 清 晰 、 概 努 力 方 向 不 明 确 等 问题 , 可 能 使 学 生 是 非 不 分 、 恶 不 明 。 也 善 评 价 没 有 起 到 激 励 与 促 进 学 生 发 展 的作 用 ,相 反 却 阻 碍 了学 生 的 发 展 , 价 活 动 的信 度 与 效 度 更 无 从 谈 起 。 展 性 评 价 注 评 发 重 评 价 过 程 中 被 评 价 者 对 评 价 信 息 的建 构 ,鼓 励 被 评 价 者 参 与 评 价 。 倡 自我 评 价 与 他 人 评 价 相结 合 , 在 客 观 上 隐 含 了 提 这 评 价 双 方 平 等 交 流 的 基 本 要 求 。评 价 者 与 被 评 价 者 在 民 主 的 气 氛 中沟 通思 想 、 成共 识 . 展 性 评 价 中 师生 双方 的 参 与 和 达 发 互 动 过 程 实 质 上 就 是 人 际 沟 通 的 过程 。 ( ) 展 性 评 价 不 应 是 多 种 评 价 方 式 、 价 主 体 的 简单 二 发 评 相加 。 评 价 的多 元 性 是 发 展 性 评 价 的一 个 整 体 特 征 ,它 不 意 味 着 每 一 个 具 体 评 价 活 动 都 要 使 用 所 有 的方 法 、调 动 所 有 的主 体。 而且 , 价 的 多 元 方 法 与 多元 主体 的使 用 都 应 当 以保 障评 评 价 结 果 的 信 度 和 效 度 为 前 提 , 价 者 对 评 价 目的 的理 解 、 评 评 对 价 标 准 的 把 握 、 评 价 方 法 的 熟 悉 程 度 等 , 会 影 响 到 评 价 的 对 都
沪教版高中数学高二下册 -12 本章小结:解析几何中的最值问题 教案
解析几何中的最值问题圆锥曲线中参数的范围及最值问题,由于其能很好地考查学生对数学知识的迁移、组合、融会的能力,有利于提高学生综合运用所学知识分析、解决问题的能力.该类试题设计巧妙、命制新颖别致,常求特定量、特定式子的最值或范围.常与函数解析式的求法、函数最值、不等式等知识交汇,成为近年高考热点.解决圆锥曲线中最值、范围问题的基本思想是建立目标函数和建立不等关系,根据目标函数和不等式求最值、范围,因此这类问题的难点,就是如何建立目标函数和不等关系.建立目标函数或不等关系的关键是选用一个合适变量,其原则是这个变量能够表达要解决的问题,这个变量可以是直线的斜率、直线的截距、点的坐标等,要根据问题的实际情况灵活处理.学习目标:1.能够根据变化中的几何量的关系建立目标函数,求出最值;2.能够熟练应用圆锥的定义和几何性质,运用几何法求出最值;学习重点与难点:1.根据关系建立目标函数或不等式;2.根据问题的几何意义,应用数形结合的思想解决问题一、基础训练:1. 已知抛物线方程为y 2=4x ,直线l 的方程为x -y +5=0,在抛物线上有一动点P 到y 轴的距离为d 1,到直线l 的距离为d 2,则d 1+d 2的最小值为________.2. 已知(,)P x y 是椭圆22143x y +=上的动点,12,F F 是焦点,则12||||PF PF ⋅的取值范围是 .3. 若C (-3,0),D (3,0),M 是椭圆x 24+y 2=1上的动点,则1|MC |+1|MD |的最小值为________.4. 已知点A (–3,–2)和圆C :(x –4)2+(y –8)2=9,一束光线从点A 发出,射到直线l :y=x –1后反射(入射点为B ),反射光线经过圆周C 上一点P ,则折线ABP 的最短长度是 .5. 已知(,)P x y 是椭圆221169x y +=的点,则x y +的最大值是 .二、合作探究:例1 已知点(4,0),(0,4)A B ,动点(,)P x y 在线段AB 上,求:(1)x y +的最小值;(2)22x y +的最小值;(3的最小值;的最小值.例2 已知椭圆222:1x C y m+=(常数1m >),P 是曲线C 上的动点,M 是曲线C 上的右顶点,定点A 的坐标为(2,0). (1)若3m =,求PA 的最大值与最小值; (2)若PA 的最小值为MA ,求实数m 的取值范围.例3 已知O 为坐标原点,椭圆C :)0(12222>>=+b a by a x 的左、右焦点分别为21F F ,,右顶点为A ,上顶点为B , 若|||,||,|2AB OF OB 成等比数列,椭圆C 上的点到焦点2F 的最短距离为26−.(1)求椭圆C 的标准方程; (2)设T 为直线3−=x 上任意一点,过1F 的直线交椭圆C 于点Q P 、,且01=⋅PQ TF ,求||||1PQ TF 的最小值.三、课堂练习: 1、设连接双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a>0,b>0)与y 2b 2-x 2a 2=1(b>0,a>0)的四个顶点的四边形面积为S 1,连接四个焦点的四边形面积为S 2,则S 1S 2的最大值是 .2、设P ,Q 分别为圆x 2+(y -6)2=2和椭圆x 210+y 2=1上的点,则P ,Q 两点间的最大距离是 .3、如果y x ,满足,369422=+y x 则1232−−y x 的最大值为 .四、归纳小结:。
浅谈如何有效地解决解析几何中的最值问题
由双 曲线的第二定义 知
:, 。
Il d 1 I Nl = ,  ̄
所以I 4 I =I + =I +I I P I P I P I d P I . M F M M
y
C:{ 2
【 =3i y sn0
( 为参数) 0 .
( ) C,C 的方 程为普通 方程 ,并说 明它们 分别表 示什 1化
么 曲线 ;
、
半 =, } }则y , 直 径r1设 j 当 ,
线 Y= 与圆 c相切 时 ,卫 取最值 .
所 以
Байду номын сангаас0
( ) C 上的点 P对应 的参数为 £ ,Q为 C 上 的动点 , 2若 = 2
( ) —Y: 2设 m,
均为参数 方程 ,两 问相 互关联 ,可 以化 参数方程 为熟 悉的普通
方 程 ,于是 问题 获 得 如 下 解 法 .
则 , —m与圆 C相切 时 , — , = Y有最值 ,
所 以
、2 /
解 ( C ( 4+ 一) 1C 昔 ・ :1 - ) ( 3=,z ): + : 手 1
分 析 : 本 题 与 例 3有 类 似 之 处 , 利 用 定 义 及 几 何 特 征 可 买
现 问题 的转 化 .
故 (+刚, 手i) 一 4 2 s . 2c n
C 为 直 线 一2 , y一7=0 , 到 G 的距 离 d=T - ・ V3
解 由 曲音一 =知 =,= :双 线 手 1 1b9 6 2,
所 以 c =2 , 5 ) 5 ,0 ,
解析几何中最值问题的常用解法
又P (,2 ,由直线 两点方 程得 : 3 )
, .
Y一2
一
一
3
‘。. x 2 o一 2
0—3
设, P 0交 于 点 (t ),代入上 式 得 轴 ,O
一
解: ( )过点P Ⅳ I 作P 垂直直线y一 = 三于点N。依题意得
玉兰
X o一3
2x 0—2
最值 时 ,一 定要 关注 等号 成立 的 条件及 等 号是 否 能够取 得 ,而利
用均 值 不等 式求 最值 ,l 必须 关 注三 个条 件 “ 正、 二定 、三 相 轴 所成 夹 ,角 0 作为 一个 参变 量 ,此 时可 考虑 用 曲线 的参 数方 贝 0 一 应
等 ” ,所 谓 一正 , 即正值 ,这 是运 用 此方 法 的前提 条件 ,在 解题 程 来表 达流动 点 。
出章节 专 门讲授 ,可是 它却 与 中学数 学 中众 多 的知识 和方 法 紧密
解:1 .解 ()己 1 知双曲线实半轴。 4 ,虚半轴6 2 ; - √ ,半 =
相 关 。譬如 : 二次 函数 、不 等式 、 函数 的有 界性 等有 关知 识和 方 z 法 的利 用 。所 以 ,这类 最大 值和 最 小值 问题 就在 高考 数学 的考 查 轴6 中 占有 了 比较重 要 的地位 。再有 ,最 大值 和最 小 值 问题 的另一 个 显 著特 点 是它广 泛 的应 用性 和实 用性 。很 多 实 际问题 的解 决可 以 归 结 为一个 数学 上 的最大 值 或最 小值 问题 的求 解 。所 以这 类实 际 问题 的求解 ,将 有利 于 学生 把实 际 问题抽 象成 数 学 问题 的训练 , = , .所求 的椭 圆方 程为 2 ・ . X
高考数学《与解三角形有关的最值问题》
高考数学 与解三角形有关的最值问题
例 2 在△ABC 中,已知角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,tanC=csoinsAA+ +scionsBB. (1) 求角 C 的大小; (2) 若△ABC 的外接圆直径为 1,求 a2+b2+c2 的取值范围. 解析:(1) 因为 tanC=csoinsAA+ +scionsBB,即csoinsCC=csoinsAA++csionsBB, 所以 sinCcosA+sinCcosB=cosCsinA+cosCsinB, 即 sinCcosA-cosCsinA=cosCsinB-sinCcosB,所以 sin(C-A)=sin(B-C). 所以 C-A=B-C 或 C-A=π-(B-C)(不成立),即 2C=A+B,所以 C=π3.
tanAtanBtanC 将问题作进一步处理.
因为 2sin2A+sin2B=2sin2C,所以由正弦定理可得 2a2+b2=2c2.
由余弦定理及正弦定理可得 cosC=a2+2ba2b-c2=4ba2b=4ba=4ssiinnBA.
高考数学 与解三角形有关的最值问题
又因为 sinB=sin(A+C)=sinAcosC+cosAsinC, 所以 cosC=sinAcosC4s+incAosAsinC=co4sC+4stiannCA, 可得 tanC=3tanA,代入 tanA+tanB+tanC=tanAtanBtanC 得 tanB=3ta4nta2AnA-1, 所以ta1nA+ta1nB+ta1nC=ta1nA+3ta4nta2AnA-1+3ta1nA=3ta4nA+121ta3nA.
高考数学 与解三角形有关的最值问题
(2) 解法一:由 C=π3可得 c=2RsinC=1× 23= 23, 且 a=2RsinA=sinA,b=2RsinB=sinB. 设 A=π3+α,B=π3-α,0<A<23π,0<B<23π,知-π3<α<3π. 所以 a2+b2+c2=34+sin2A+sin2B=34+1-c2os2A+1-c2os2B =74-12cos23π+2α+cos23π-2α=74+12cos2α. 由-π3<α<π3知-23π<2α<23π,-12<cos2α≤1,故32<a2+b2+c2≤94.
解析几何三角形面积最值问题-解析版
解析几何三角形面积最值问题未命名一、解答题1.(2019·黑龙江哈尔滨市·哈师大附中高三开学考试(文))已知(0,2)A -,椭圆2222:1(0)x y E a b a b +=>>的离心率2,F 是椭圆E 的右焦点,直线AF,O 为坐标原点.(1)求椭圆的方程;(2)设过点A 的动直线l 与椭圆E 相交于P ,Q 两点,当OPQ ∆的面积最大时,求直线l 的方程.【答案】(1)22182x y +=;(2)22y x =-或22y x =--【解析】试题分析:(1)由离心率与斜率可求得a,b,c.(2) 设:2l y kx =-,与椭圆组方程组,由弦长公式,点到距离公式,求得三角形面积. 试题解析:(1)设(),0F c,由条件知,2c c =⇒=又22c a b a =⇒==, 故椭圆E 的方程为22182x y +=;(2)当l x ⊥轴时,不合题意,故可设:2l y kx =-,()22222,1416801,82y kx k x kx x y =-⎧⎪⇒+-+=⎨+=⎪⎩, ()221164104k k ∆=->⇒>, 设()11,P x y ,()22,Q x y ,121222168,1414k x x x x k k +==++,241PQ k ==+又点O 到直线l 的距离d =∴△OPQ 的面积12OPQS PQ d ∆==,t =,则0t >, ∴2OPQ S t t∆==≤+,当且仅当2t t t =⇒=k =时等号成立,满足0∆>,∴当k =±时,△OPQ 的面积取得最大值2,此时直线l 的方程为2y x =-或2y x =-. 【点睛】弦长公式:(已知直线上的两点距离)设直线:l y kx m =+,l 上两点()()1122,,,A x y B x y ,所以12AB x =-或12AB y =-2.(2020·江苏高二单元测试)已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的离心率为12,以椭圆长、短轴四个端点为顶点为四边形的面积为(Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)如图所示,记椭圆的左、右顶点分别为A 、B ,当动点M 在定直线4x =上运动时,直线AM BM 、分别交椭圆于两点P 、Q ,求四边形APBQ 面积的最大值.【答案】(Ⅰ)22143x y +=;(Ⅱ)6. 【分析】(Ⅰ)由离心率为12,以椭圆长、短轴四个端点为顶点为四边形的面积为222,ce a b c a==+,列方程组求得,a b 的值,即可求出椭圆C 的方程;(Ⅱ)点()4,M t ,直线AM 的方程()26t y x =+代入椭圆方程22143x y +=,得()222227441080t xt x t +++-=,利用韦达定理解出P 点坐标,同理可求得Q 点的坐标,利用三角形面积公式将四边形面积表示为t 的函数,利用换元法结合函数单调性求解即可. 【详解】(Ⅰ)由题设知,2,2a c ab ==又222a b c =+,解得2,1a b c ===,故椭圆C 的方程为22143x y +=.(Ⅱ)由于对称性,可令点()4,M t ,其中0t >.将直线AM 的方程()26t y x =+代入椭圆方程22143x y +=,得()222227441080t xt x t +++-=,由22410827A P t x x t -⋅=+,2A x =-得2225427Pt x t -=+,则21827P t y t =+. 再将直线BM 的方程()22t y x =-代入椭圆方程22143x y +=,得()2222344120t xt x t +---=,由224123B Q t x x t -⋅=+,2B x =得22263Q t x t-=+,则263Q t y t -=+. 故四边形APBQ 的面积为122P Q P Q S AB y y y y =⋅-=-= 221862273t t t t ⎛⎫+ ⎪++⎝⎭()()()()()22222222248948948912273912)9t t t t t t t tt t t t ++===+++++++.由于296t tλ+=≥,且12λλ+在[)6,+∞上单调递增,故128λλ+≥,从而,有48612S λλ=≤+. 当且仅当6λ=,即3t =,也就是点M 的坐标为()4,3时,四边形APBQ 的面积取最大值6.注:本题也可先证明”动直线PQ 恒过椭圆的右焦点()0,1F ”,再将直线PQ 的方程1x ty =+ (这里t R ∈)代入椭圆方程22143x y +=,整理得()2234690t y ty ++-=,然后给出面积表达式2P Q S y y =-==令211m t =+≥,则S =当且仅当6λ=即3t =时, max 6S =. 3.(2020·宁夏银川一中高二期中(理))已知椭圆()2222:10x y M a b a b+=>>的一个焦点与短轴的两端点组成一个正三角形的三个顶点,且椭圆经过点⎭.(1)求椭圆M 的标准方程;(2)直线l :x ky n =+与椭圆M 相交于A ,B 两点,且以线段AB 为直径的圆过椭圆的右顶点C ,求ABC 面积的最大值.【答案】(1)2214x y +=;(2)1625. 【分析】(1)首先根据题意得到2b a =,再根据椭圆经过点⎭,即可得到答案.(2)首先设直线l 的方程为x ky n =+,联立2214x y x ky n ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩,得到()2224240ky kny n +++-=,根据0CA CB ⋅=得到所以直线l 恒过点6,05D ⎛⎫⎪⎝⎭,再计算ABC 面积的最大值即可. 【详解】(1)设椭圆的上下顶点为()10,B b ,()20,B b -,左焦点为()1,0F c -, 则12B B F △是正三角形,所以2b a ==,则椭圆方程为222214x y b b+=.将⎭代入椭圆方程,可得2221142b b +=, 解得2a =,1b =,故椭圆的方程为2214x y +=.(2)由题意,设直线l 的方程为x ky n =+,联立2214x y x ky n ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩,消去x 得()2224240k y kny n +++-=. 设()11,A x y ,()22,B x y ,则有12224kn y y k -+=+,212244n y y k -=+,因为以线段AB 为直径的圆过椭圆的右顶点()2,0C ,所以0CA CB ⋅=, 由()112,CA x y =-,()222,CB x y =-,则()()1212220x x y y --+=, 将11x ky n =+,22x ky n =+代入上式,并整理得()()()()2212121220k y y k n y y n ++-++-=,则()()()()22222214222044kn k n n n k k +---++-=++, 化简得()()5620n n --=,解得65n =或2n =,因为直线x ky n =+不过点()2,0C , 所以2n ≠,故65n =.所以直线l 恒过点6,05D ⎛⎫ ⎪⎝⎭. 故121||||2ABC S DC y y =⋅-△16225⎛=⨯-= ⎝=, 设211044t t k ⎛⎫=<≤ ⎪+⎝⎭,则ABCS=10,4t ⎛⎤∈ ⎥⎝⎦上单调递增, 当14t=时,1625ABCS ==, 所以ABC 面积的最大值为1625. 【点睛】关键点点睛:本题主要考查直线与椭圆的位置关系,属于难题.本题中直线方程代入椭圆方程整理后应用韦达定理求出12y y +,12y y ⋅,然后利用0CA CB ⋅=得到直线l 恒过点6,05D ⎛⎫⎪⎝⎭为解题的关键,考查了学生的运算求解能力,逻辑推理能力. 4.(2021·安庆市第十中学高二期末(理))已知椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的短轴长为12e =. (1)求椭圆C 的标准方程;(2)若12F F 、分别是椭圆C 的左、右焦点,过2F 的直线l 与椭圆C 交于不同的两点A B 、,求1F AB 的面积的最大值. 【答案】(1)22143x y +=;(2)3.【分析】(1)由题意,列出方程组,求得2,a b ==,即可得到椭圆的标准方程; (2)设()()1122,,,A x y B x y ,设直线l 的方程为1x my =+,根据根与系数的关系,求得1212,y y y y +,结合三角形的面积公式,得到1121212F ABSF F y y =⋅-=,利用换元法,结合函数的单调性,即可求解. 【详解】(1)由题意, 椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的短轴长为12e =.可得222212b c a a b c ⎧=⎪⎪=⎨⎪=+⎪⎩,解得2,a b ==,故椭圆的标准方程为22143x y +=.(2)设()()1122,,,A x y B x y ,因为直线l 的斜率不为零,可设直线l 的方程为1x my =+,由221143x my x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,得()2234690m y my ++-=,所以12122269,3434m y y y y m m --+==++, 又因直线l 与椭圆C 交于不同的两点,故0∆>,即()22(6)36340,m m m R ++>∈,则112121221234F ABSF F y y y y m =⋅-=-==+,令t =,则1t ≥,则12124113132F ABt St t t ===++.令13()f t t t=+,由函数的性质可知,函数()ft 在⎫+∞⎪⎪⎣⎭上是单调递增函数, 即当1t ≥时,()f t 在[1,)+∞上单调递增,因此有4()(1)3f t f ≥=,所以13F AB S ≤△,即当1,0t m ==时,1F ABS最大,故当直线l 的方程为1x =时,1F AB 面积的最大值为3. 【点睛】求解圆锥曲线的最值问题的解答策略:1、若题目中的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用圆、圆锥曲线的定义、图形,以及几何性质求解;2、当题目给出的条件和结论的几何特征不明显,则可以建立目标函数,再求这个目标函数的最值(或值域),常用方法:①配方法;②基本不等式;③单调性法;④三角换元法;⑤导数法等,要特别注意自变量的取值范围.5.(2021·全国高二课时练习)已知点A (0,-2),椭圆E :22221x y a b+= (a >b >0)的离心F 是椭圆E 的右焦点,直线AF ,O 为坐标原点.(1)求E 的方程;(2)设过点A 的动直线l 与E 相交于P ,Q 两点.当△OPQ 的面积最大时,求l 的方程.【答案】(1)2214x y += (2)22y x =±-【解析】试题分析:设出F ,由直线AF c ,结合离心率求得a ,再由隐含条件求得b ,即可求椭圆方程;(2)点l x ⊥轴时,不合题意;当直线l 斜率存在时,设直线:2l y kx =-,联立直线方程和椭圆方程,由判别式大于零求得k 的范围,再由弦长公式求得PQ ,由点到直线的距离公式求得O 到l 的距离,代入三角形面积公式,化简后换元,利用基本不等式求得最值,进一步求出k 值,则直线方程可求.试题解析:(1)设(),0F c ,因为直线AF ,()0,2A -所以2c =c =又222c b a c a ==-解得2,1a b ==,所以椭圆E 的方程为2214x y +=.(2)解:设()()1122,,,P x y Q x y 由题意可设直线l 的方程为:2y kx =-,联立221{42,x y y kx +==-,消去y 得()221416120k x kx +-+=,当()216430k ∆=->,所以234k >,即k <或k > 1212221612,1414k x x x x k k+==++. 所以PQ ==214k =+ 点O 到直线l 的距离d =所以12OPQS d PQ ∆==0t =>,则2243k t =+,244144OPQ t S t t t∆==≤=++, 当且仅当2t=2=,解得k =时取等号, 满足234k >所以OPQ ∆的面积最大时直线l 的方程为:2y x =-或2y x =-. 【方法点晴】本题主要考查待定系数法求椭圆方程及圆锥曲线求最值,属于难题.解决圆锥曲线中的最值问题一般有两种方法:一是几何意义,特别是用圆锥曲线的定义和平面几何的有关结论来解决,非常巧妙;二是将圆锥曲线中最值问题转化为函数问题,然后根据函数的特征选用参数法、配方法、判别式法、三角函数有界法、函数单调性法以及均值不等式法,本题(2)就是用的这种思路,利用均值不等式法求三角形最值的.6.(2020·黑龙江建三江分局第一中学高二期中(文))已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>倍,且经过点).(1)求C 的标准方程;(2)C 的右顶点为A ,过C 右焦点的直线l 与C 交于不同的两点M ,N ,求AMN ∆面积的最大值.【答案】(1)22142x y +=;(2)2- 【分析】(1)利用已知条件,结合椭圆方程求出,a b ,即可得到椭圆方程.(2)设出直线方程,联立椭圆与直线方程,利用韦达定理,弦长公式,列出三角形的面积,再利用基本不等式转化求解即可. 【详解】(1)解:由题意22,211,a a b⎧=⎪⎨+=⎪⎩解得2a =,b = 所以椭圆的标准方程为22142x y +=.(2)点(2,0)A,右焦点)F,由题意知直线l 的斜率不为0,故设l的方程为x my =+()11,M x y ,()22,N x y ,联立方程得22142x y x my ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩,消去x,整理得22(2)20m y ++-=,∴216(1)0m ∆=+>,12y y +=,12222y y m =-+,()()()21212122222222)224281m y y y y y y m m m ⎛⎫∴--=+ ⎪ ⎪+=+=++⎝+⎭16(1222y y m ∴-=+(12122AMNS y y ∆∴=⨯⨯-(22=(()122221=-,当且仅当0m =时等号成立,此时l :x = 所以AMN 面积的最大值为2- 【点睛】本题考查椭圆的性质和方程的求法,考查联立直线方程和椭圆方程消去未知数,运用韦达定理化简整理和运算能力,属于中档题.7.(2021·浙江高三专题练习)平面直角坐标系xOy 中,过椭圆M :22221x y a b+=(0a b >>)右焦点的直线0x y +=交M 于A ,B 两点,P 为AB 的中点,且OP 的斜率为12. (Ⅰ)求椭圆M 的方程;(Ⅱ)C ,D 为M 上的两点,若四边形ABCD 的对角线CD AB ⊥,求四边形ABCD 面积的最大值.【答案】(Ι) 22163x y +=(Ⅱ)12AB CD ⋅=【分析】(1)把右焦点()c,0代入直线方程可求出c ,设()11,,A x y ()22,B x y ,线段AB 的中点()00,P x y ,利用“点差法”即可得出a,b 的关系式,再与222a b c =+联立即可求出a,b ,进而可得椭圆方程;(2)由CDAB ⊥,可设直线CD 方程为y x m =+,与椭圆方程联立可得根与系数关系,即可得到弦长CD ,把直线0x y AB +=与椭圆的方程联立得到根与系数关系,即可得到弦长,利用ABCD 1S 2AB CD =⋅四边形即可得到关于m 的表达式,利用二次函数的单调性即可求出其最大值. 【详解】(Ι)设()11,,A x y ()22,,B x y 则()22112211x y a b +=,()22222212x y a b+=,(1)-(2)得:()()()()12121212220x x x x y y y y ab-+-++=,因为12121y y x x -=--,设()00,P x y ,因为P 为AB 的中点,且OP 的斜率为12,所以0012y x =,即()121212y y x x +=+,所以可以解得222a b =,即()2222a a c=-,即222ac =,又因为c =,所以26a =,所以M 的方程为22163x y +=.(Ⅱ)因为CD AB ⊥,直线AB 方程为0x y +=,所以设直线CD 方程为y x m =+,将0x y +=代入22163x y +=得:230x -=,即(A 、B ⎝⎭,所以可得AB =;将y x m =+代入22163x y +=得:2234260x mx m ++-=,设()33,,C x y ()44,,D x y 则CD =()221612260m m ∆=-->,即33m -<<,所以当0m =时,|CD|取得最大值4,所以四边形ACBD 面积的最大值为12AB CD ⋅= . 【点睛】本小题考查椭圆的方程的求解、直线与椭圆的位置关系,考查数学中的待定系数法、设而不求思想 ,考查同学们的计算能力以及分析问题、解决问题的能力.圆锥曲线是高考的热点问题,年年必考,熟练本部分的基础知识是解答好本类问题的关键.8.(2021·长春市第二十九中学高二期末(理))已知椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的左,右焦点分别为()1F,)2F,且经过点)M.(1)求椭圆C 的标准方程;(2)若斜率为2的直线与椭圆C 交于,A B 两点,求AOB 面积的最大值(O 为坐标原点).【答案】(1)22142x y +=;(2. 【分析】(1)根据椭圆的定义求得a ,由此求得b ,从而求得椭圆C 的标准方程;(2)设出直线AB 的方程2y x m =+,联立直线AB 的方程和椭圆方程,化简后写出根与系数关系,求出弦长AB ,表示出AOB 的面积,利用不等式求出最值即可. 【详解】(1)由椭圆的定义,可知12214a MF MF =+==.解得2a =.又2222b a =-=.所以椭圆C 的标准方程为22142x y +=.(2)设直线l 的方程为2y x m =+, 联立椭圆方程,得2298240x mx m ++-=,2264721440m m ∆=-+>,得m -<<设()11,A x y ,()22,B x y ,1289m x x ∴+=-,212249m x x -=,12AB x x ∴=-=== 点()0,0O 到直线:20l x y m -+=的距离d=11||22AOBS AB d ∴=⋅⋅=⋅△=≤=当2218m m-=即29m=,3m=±时取等;所以AOB.【点睛】方法点睛:本题考查椭圆的标准方程,考查直线与椭圆的位置关系,考查学生逻辑思维能力和计算能力,直线y kx b=+上两点()()1122,,,A x yB x y间的距离公式为:1.12AB x x=-;2.12A yB y=-;3.若AB过焦点,也可以使用焦半径公式.9.(2019·广东中山市·中山纪念中学高三月考(文))已知椭圆C:22221(0)x ya ba b+=>>的左、右焦点分别为1F,2F1F的直线l与C交于A,B两点,2ABF的周长为()1求椭圆C的方程;()2当2ABF的面积最大时,求l的方程.【答案】(1)2212xy+=;(2)1x=-.【解析】试题分析:()1根据椭圆定义及2ABF∆的周长为得出a=cea=知1c ea==,求出21b=,进而得到椭圆C的方程;()2将三角形分割,以12F F为底,A B、两点的纵坐标差的绝对值为高表示三角形面积,运用基本不等式求得结果解析:(1)由椭圆的定义知4a=,a=由cea=知1c ea==2221b a c =-=所以椭圆C 的方程为2212x y +=(2)由(1)知()()121,0,1,0F F -,122F F = 设()()1122,,,A x y B x y ,:1l x my =-联立1x my =-与2212x y +=得到()222210m y my +--=,12y y -=2ABF S ==当211,0m m +==时,2ABF S ∆,:1l x =-点睛:在求过焦点的弦与另一个焦点构成的三角形面积时可以对其分割,转化为两点纵坐标差的绝对值,为简化计算,由于直线过横坐标上一定点,故设直线方程1x my =- 10.(2016·云南昆明市·高三一模(理))已知离心率为√22的椭圆E:x 2a2+y 2b 2=1 (a >b >0)经过点A(1,√22). (1)求椭圆E 的方程; (2)若不过点A 的直线l:y =√22x +m 交椭圆E 于B,C 两点,求ΔABC 面积的最大值.【答案】(1)x 22+y 2=1,(2)√22【解析】试题分析:(Ⅰ)由椭圆的离心率为√22,可得c a=√2,可设椭圆方程为x 22n 2+y 2n 2=1,再代入点A 的坐标得代入设出的椭圆的方程,即可得椭圆E 的方程(Ⅱ)先设点B ,C 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),将直线方程与椭圆的方程联立:消去一个元,得到一个一元二次方程.再求解判别式:写出根与系数的关系.计算点A 到直线l 的距离,得到用m 表示ΔABC 的面积,利用基本不等式求出ΔABC 面积的最大值. 试题解析:(Ⅰ)因为ca =√2,所以设a =√2n ,c =n ,则b =n ,椭圆E 的方程为x 22n 2+y 2n 2=1. 代入点A 的坐标得12n 2+12n 2=1,n 2=1,所以椭圆E 的方程为x 22+y 2=1.(Ⅱ)设点B ,C 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),由{y =√22x +m x 2+2y 2=2得x 2+2(12x 2+√2mx +m 2)=2,即x 2+√2mx +m 2−1=0, x 1+x 2=−√2m ,x 1⋅x 2=m 2−1 Δ=2m 2−4(m 2−1)>0,m 2<2.|BC|=√(1+k 2)[(x 1+x 2)2−4x 1x 2] =√32[2m 2−4(m 2−1)] =√32(4−2m 2),点A 到直线l 的距离d =√32,ΔABC 的面积S =12|BC|⋅d =12√32(4−2m 2)√32=√22√m 2(2−m 2)≤√22⋅m 2+2−m 22=√22,当且仅当m 2=2−m 2,即m 2=1时等号成立.所以当m =±1时,ΔABC 面积的最大值为√22.考点:(1)椭圆的方程;(2)直线与椭圆的综合问题.【方法点睛】解决直线和椭圆的综合问题时注意:第一步:根据题意设直线方程,有的题设条件已知点,而斜率未知;有的题设条件已知斜率,点不定,可由点斜式设直线方程.第二步:联立方程:把所设直线方程与椭圆的方程联立,消去一个元,得到一个一元二次方程.第三步:求解判别式:计算一元二次方程根.第四步:写出根与系数的关系.第五步:根据题设条件求解问题中结论.。
圆中最值问题的常见解法
分析:由于 都不是定值,加之平方式,所以直接用函数、均值不等式、几何法求解,都无能为力.于是考虑先设点 的坐标,先代数化,再看有没有几何意义.
解:设点 ,则
, 表示点 到定点 距离的平方,而
, 的最大
值是 ,此时点 的坐标满足 .
一.利用三角形性质求最值
众所皆知:三角形中任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边,极端情况下,当三点共线时,两边之和等于第三边,两边之差等于第三边,这正是取得最值的时刻,这就是圆中解决最值问题的常用方法之一.主要模型是:求一定点与圆上动点之间距离的最大值与最小值.即有:设圆心为C,圆的半径为 ,定点为A,圆上动点为P,则 =
的最小值是 ,此时点 的坐标满足
.
评析:在几何方法受阻的情况下,可以先做代数化处理,在构造几何意义,本题的解决,得
益于构造圆外一点到圆上动点距离的最值模ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.
相关问题:(1)已知圆 ,圆 , 分别是圆 上的动点, 为 轴上的动点,则 的最小值为( )A
A. B. C. D.
(2)P为双曲线 的右支上一点,M、N分别是圆 ,
解决圆中最值问题的常见方法
圆问题是高中解析几何中的重点问题,在这类问题中的最值问题又是常见题型,由于在解决过程中所需要的数学素养层次比较高,特别是对学生的直观想象素养、抽象素养、运算素养、逻辑推理素养有较高要求,所以学生在学习中常常感到比较困难.基于此,非常有必要对这类问题的常见解法做一些总结,以供参考.
.
例1.点 在椭圆 上运动,点 在圆 上运动,求 .
分析:由于有两个动点,所以需要分步完成,可以先固定点 ,这样就可以利用三角形性质求得 ,然后再利用函数法求得最终结果.
