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    高中数学教学论文-点击圆锥曲线中的最值问题
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    高中数学教学论文-点击圆锥曲线中的最值问题

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    点击圆锥曲线中的最值问题

    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=x2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=x2的焦点为F(0 ,),准线为y=,过A、B、M准线y=的垂线,垂足分别是A1、B1、M1,则所求的距离d=MM1+=(AA1+BB1) +=(AF+BF) +AB+=×4+=,当且仅当弦AB过焦点F时,d取最小值

    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.MN分别是椭圆的左、右焦点,l是椭圆的一条准线,点Pl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,点,直线PMPN倾斜角分别为.

    于是

          

     MPN的最大值为.

    评注:审题时要注意把握MPNPMPN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分别是椭圆上的动点和右焦点,定点B(2,2).求|MF|+|MB|的最小值. |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=,准线方程x=±.

    |MF| + |MB| = 10|MF | + |MB| =10(|MF||MB|)10|FB|=102. 

    故当M,B,F三点共线时,|MF|+|MB|取最小值102.

    过动点M作右准线x=的垂线,垂足为H,则

    .于是

    |MF|+|MB|=|MH|+|MB||HB|=.可见,当且仅当点B、M、H共线时,|MF|+|MB|取最小值.

    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.P为双曲线的右支上一点,MN分别为上的点,则PMPN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和右焦点.对于双曲线右支上每一个确定的点P,连结PF1,并延长PF1F1于点Mo.则PM0为适合条件的最大的PM,连结PF2,交F2于点No.则PN0为适合条件的最小的PN.于是

    PMPN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e1e2分别是共轭双曲线的离心率,则e1+e2的最小值为        .

    解析:

    考虑到,故得.

     e1+e2的最小值为.

    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到直线的距离与到定点的距离之比为,点,设动点P的轨迹为曲线C.

    求曲线C的方程;

    过原点O的直线l与曲线C交于MN两点.求MAN面积的最大值.

    解析:设动点Pl的距离为d

    由题意

    根据圆锥曲线统一定义,点P的轨迹C为椭圆.

    ,    可得 

    故椭圆C的方程为:

    若直线l存在斜率,设其方程为l与椭圆C的交点

      y=kx代入椭圆C的方程并整理得.

     

     于是

         

          又 点A到直线l的距离

      MAN的面积

      从而  

        k=0时,S2=1得S=1

        k>0时,S2<1得S<1

        k<0时, 

        若直线l不存在斜率,则MN即为椭圆C的短轴,所以MN=2.  于是MAN的面积.

        综上,MAN的最大值为.

    评注:本题将MAN的面积表示为l的斜率k的函数,其过程涉及弦长公式和点到直线距离等解析几何的基础知识,在处理所得的面积函数时,运用了分类讨论的思想方法。当然,也可以将该面积函数转化为关于k的一元二次方程,由△≥0求得面积S的最大值。

    五.求最值条件下的曲线方程

    例7.已知椭圆的焦点F1(3,0)、F2(3,0)且与直线xy+9=0有公共点,求其中长轴最短的椭圆方程.

    解法1:设椭圆为=1与直线方程xy+9=0联立并消去y得:

    (2 a2 9) x2 + 18 a2 x + 90 a2a4= 0,

    由题设=(18 a2)24(2 a29) (90 a2a4) 0

    a454 a2 + 405 0a245或a29.a2-9> 0, a245, 故amin=3,得(2a)min=6,

    此时椭圆方程为.

    解法2:设椭圆=1与直线xy+9=0的公共点为M(acosα,),

    则acosα―+9=0有解.

    =9

    cos(α+)=||1

    9a245, 

    amin=3,得(2a)min=6,

    此时椭圆的方程.

    解法3:先求得F1(3,0)关于直线xy+9=0的对称点F(9,6),设直线xy+9=0与椭圆的一个交点为M,则2a=|MF1|+|MF2| =|MF| +|MF2||FF2|=6,于是(2a)min=6,

    此时易得: a2=45, b2=36,

    于是椭圆的方程为.

     

     

     

    评注:本题分别从代数、三角、几何三种途径寻求解决。由不同角度进行分析和处理,有利于打开眼界,拓宽思路,训练思维的发散性。

    解决圆锥曲线中的最值问题,要熟练准确地掌握圆锥曲线的定义、性质,在此基础上,灵活合理地运用函数与方程、转化与划归及数形结合等思想方法,仔细审题,挖掘隐含,寻求恰当的解题方法。此外,解题过程力争做到思路清晰、推理严密、运算准确、规范合理。

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