高二上学期数学核心专题11.圆锥曲线中的距离最值

这是一份高二上学期数学核心专题11.圆锥曲线中的距离最值，共12页。

2.圆锥曲线中的距离最值常见结论
3.将军饮马型最值
4.函数图象上的铅锤距离最值
5.函数图象上的水平距离最值
6.函数图象上的点到直线的距离最值
7.两点间距离最值与代数转化
8.函数图象与函数图象的距离最值
结论1. 圆外一点到圆上距离最近为，最远为；
例1．抛物线的焦点到圆上点的距离的最大值为（ ）
A．6B．2C．5D．8
答案：A.
结论2. 过圆内一点的弦最长为圆的直径，最短的弦为与过该点的直径垂直的弦；
例2．在圆中，过点的最长弦和最短弦分别为和，则四边形的面积为（ ）
A．B．C．D．
答案：B
结论3. 直线与圆相离，则圆上点到直线的最短距离为圆心到直线的距离,最近为；
例3．已知P是半圆C：上的点，Q是直线上的一点，则的最小值为（ ）
A．B．C．D．
答案：D
2.圆锥曲线中的距离最值常见结论
1.定点与圆锥曲线上动点的距离的最值问题.
写出定点与曲线上动点的距离表示，利用点在曲线上可消去x或y，然后转化为关于y或x的二次函数，利用曲线上点的有界性确定最值，或设曲线的参数方程，利用三角函数的有界性去限定.
2.椭圆上的点到两焦点距离最大、最小值的点为长轴两端点：，
3.圆锥曲线的点到直线距离的最值
例4.设分别为圆和椭圆上的点，则两点间的最大距离是( )
A. B. C. D.
解析：转化为圆心到椭圆上点的距离的最大值加（半径）,,转化为二次函数，，当时，取到最大值，选D.
例5．已知动点M，N分别在抛物线：和圆：上，则的最小值为（ ）
A．B．C．5D．6
解析：设，则，即，由题意可得：，
∵，
令，则在R上单调递增，且，
当时，，当时，，∴在上单调递增，在上单调递减，则，即，，则.
故选：A.
例6．点为椭圆上一点，则到直线的距离的最小值为（ ）
A．B．C．D．
解析：根据题意可知，当点在第一象限且椭圆在点处的切线与直线平行时，点到直线的距离取得最小值，可设切线方程为，
联立，消去整理可得，
，因为，解得，所以，椭圆在点处的切线方程为，因此，点到直线的距离的最小值为.故选：C.
3.将军饮马型最值
1.直线型将军饮马模型：如图，动点为直线上一点，为直线一侧的两个定点，那么的最小值即为做点关于的对称点，然后连接后其长度.
2.其他形式的将军饮马模型：若动点为曲线上一点，为曲线所在平面内的两个定点，那么如何求的最值.
3.三角不等式：任意两边之和大于等于第三边，任意两边之差小于等于第三边，取等条件当且仅当三点共线.
如图动点为直线上一点，为直线一侧的两个定点，那么的最大值当且仅当三点共线.
倘若在两侧，则需先利用对称将其搬到一侧再寻找最大值！此时，的最小
值为0，即为中垂线与的交点.
例1.已知椭圆内有一点，、分别为其左右焦点，是椭圆上一点，求：
(1).的最大值与最小值；
(2).的最大值与最小值.
解析：（1）如图：，等号成立当在一侧，且三点共线以及当在一侧，且三点共线.故的最大值与最小值为：.
由椭圆定义可知：，由（1）可知：的最大值与最小值为：，故的最大值与最小值为：与
.
小结：已知椭圆上任意一点，椭圆内一定点，如何求：的
距离最值？
距离差直接用结论，距离和转化为距离差再利用上述结论4求解.
例2．已知双曲线的左、有焦点分别为，，实轴长为4，离心率，点Q为双曲线右支上的一点，点．当取最小值时，的值为（ ）
A．B．C．D．
解析：由题意可得 ，又，故 ，所以 ，则双曲线方程为 ，结合双曲线定义可得，
如图示，连接,交双曲线右支于点M，即当三点共线，即Q在M位置时，取最小值，此时直线方程为 ，联立，解得点Q的坐标为,( Q为双曲线右支上的一点)，
故，故选：B
4.函数图象上的铅锤距离最值
例1.已知函数，，函数的图象在点和点处的两条切线互相垂直，且分别交轴于，两点，则的取值范围是_______.
解：由题意，，则∴，，，，由，得，
∴：，则，
：，则，
∴，，令（），
，∴在上递增，又，，∴的取值范围是.故答案为：
5.函数图象上的水平距离最值
例1．已知，，若，则的最小值是（ ）
A．2B．C．D．
解析：令，即，所以，，，令，则，
所以，当时，，单调递增，当时，，单调递减，
因为，所以，
所以，的最小值是.故选：D
例2．已知函数，，若成立，则n－m的最小值为（ ）
A．B．
C．D．
解析：令，则，，∴，，即，，，
∴，有，当时，，单调递减；当时，，单调递增；∴，即的最小值为.故选：A.
6.函数图象上的点到直线的距离最值
1.函数图象上一个动点到一条定直线（与函数图象相离）距离的最小值.若两个动点分别在函数图象上，那么到直线距离的最小：当在点处的切线与直线平行时，到直线的距离.
2.两个动点分别在一个函数图象和一条直线上.若两个动点分别在函数和直线上，那么当在点处的切线与直线平行时，到直线的距离.
例1．已知P是曲线上的动点，点在直线上运动，则当取最小值时，点P的横坐标为（ ）
A．B．C．D．
解析：设，点在直线上，当取最小值时，垂直于直线. 此时
记，最小时，最小.
，当时，最小时，最小. 故选：C
例2．已知函数在处的切线方程为.
（1）求的解析式；
（2）求函数图象上的点到直线的距离的最小值.
解析：（1）∵函数，∴的定义域为，，
∴在处切线的斜率为，由切线方程可知切点为，而切点也在函数图象上，解得，∴的解析式为；
（2）由于直线与直线平行，直线与函数在处相切，所以切点到直线的距离最小，最小值为，
故函数图象上的点到直线的距离的最小值为.
例3.设点在曲线上，在直线上，则的最小值________.
解析：函数的定义域为，求导得，
当曲线在点处的切线与直线平行时，最小，最小值为切线与直线之间的距离，即切点到直线的距离.设，由导数的几何意义，可得，解得（舍去），故切点为，点到直线的距离
所以的最小值为故答案为：
7.两点间距离最值与代数转化
例1．已知，则y的最小值为（ ）
A．B．C．D．
解析：y的最小值即为上的点与上的点的距离的平方的最小值.
，令，解得：，又，故图象上与平行的切线在图像上的切点为.
于是图像上的点与上的点的最短距离为点到的距离，即最短距离，则，y的最小值为.故选：B.
例2．已知，，则的最小值为（ ）
A．B．C．D．
解析：由，则点在函数上，
，则点在函数上，则表示、两点的距离的平方，要求的最小值，即求的最小值，
当过的点切线与直线平行时，点到直线的距离即为的最小值，由可得，所以，解得，
所以，即，
所以到的距离，即，
所以的最小值为；故选：C
例3．已知且，则的最小值是（ ）
A．B．C．D．8
解析：代数式
可以看成点到点距离的平方，点在平面直角坐标系中，表示单位圆上的点，点表示曲线上的点，如下图所示：
，由，
所以曲线在点处的切线方程为：，
此时直线与直线垂直于点，交圆于点，由数形结合思想可以确定：
当点运动到点时，当点运用到点时，有最小值，即，故选：B
例3．实数，，满足：，，则的最小值为（ ）
A．0B．C．D．8
解析：由，则，又，的最小值转化为：上的点与上的点的距离的平方的最小值，
由，得：，与平行的直线的斜率为1，∴，解得或（舍，可得切点为，切点到直线之间的距离的平方，即为的最小值，的最小值为：.故选：D.
8.函数图象与函数图象的距离最值
若两个动点分别在函数和函数上，那么当直线与直线平行
时，且与相切，则切点到的距离.
例1.（2012全国卷）设点在曲线上，点在曲线上，则最小值为（ ）
A. B. C. D.
解析：函数与函数互为反函数，图象关于对称，函数上的点到直线的距离为.
设函数，由图象关于对称得：最小值为.
例2．设点在曲线上，点在曲线上，则的最小值为
A．B．C．D．
解析：与互为反函数，先求出曲线上的点到直线的最小距离．设与直线平行且与曲线相切的切点，．，
，解得．得到切点，到直线的距离，的最小值为，故选：．
16．在同一平面直角坐标系中，P，Q分别是函数和图象上的动点，若对任意，有恒成立，则实数m的最大值为______．
【详解】，令，，
则
当时，，单调递增，当时，，单调递减，
故在处取得极小值，也是最小值，故，
故，当且仅当时，等号成立，
令，，
则，
令，
则在上恒成立，
故在上单调递增，
又，故当时，，当时，，
故时，，单调递减，当时，，单调递增，
故在处取得极小值，也时最小值，最小值为，
设，
由基本不等式得，
，
当且仅当，，时，等号成立，
故，则．
故答案为：
22.（23届苏锡常镇一模）已知定义在上的两个函数.
（1）求函数的最小值；
（2）设直线与曲线分别交于两点，求的最小值
，
令，，，
此时，
此时（为）之间的距离
当取别的直线时，它与两图像的交点
显然.