蒋瑞梁
玉环市教育教学研究中心 浙江台州 317600
摘要:求解圆锥曲线中最值问题的常用方法。
关键词:圆锥曲线;最值
圆锥曲线中的最值问题是解析几何中的难点问题,也是高考中的热点问题。圆锥曲线与三角、函数、不等式、方程、平面向量等代数知识之间都存在密切联系。圆锥曲线最值问题常见的有两类:一类是有关长度、面积的最值问题:另一类是圆锥曲线中有关几何元素的最值问题。这些问题往往通过回归定义,借助几何知识,建立目标函数,利用函数性质和不等式知识,以数形结合、转化的数学思想寻求解题思路。
下面就圆锥曲线中几种基本最值问题,剖析其解题策略。
一、定义法
理解定义、灵活运用定义是解题关键,这在求圆锥曲线最值问题中表现最为突出。灵活运用能收到事半功倍的效果。
例1:已知椭圆内有一点(2,1),为椭圆的左焦点,是椭圆上动点,求的最大值与最小值。
分析:求的最大值与最小值,考虑用普通方法比较难解,则我们可作适当转化,利用椭圆第一定义,把转化为与另一焦点有关的线段,即,再结合平面内三点共线时有最值,而点在线段延长线的不同侧时,会使取得最大值或最小值。
策略:本题中巧用第一定义解题:动点到两定点距离之和等于定值,两定点为焦点,为长半轴,利用这定义,把所要求的目标:转化为容易求解的目标。即把转化,即转化为三点共线进行讨论,当点在延长线时,所求函数有最大值,当点在的延长线时,所求函数有最小值。
二、几何法
将圆锥曲线问题转化为平面几何问题,再利用平面几何知识,如对称点、三角形三边关系、平行间距离等求解。
例2. 已知椭圆 和直线 l:x-y+9=0 ,在l上取一点M ,经过点M且以椭圆的焦点为焦点作椭圆 ,求M在何处时所作椭圆的长轴最短,并求此椭圆方程 。
分析;设 是关于l对称点 , 可求出 坐标 ,过的直线方程与x-y+9=0联立得交点M为所求。
解 :由椭圆方程 ,得, 设 是关于l对称点 , 可求出 坐标为(-9,6) , 过的直线方程:x+2y-3=0与x-y+9=0联立,得交点M(-5,4), 即过M的椭圆长轴最短。
由 ,得,
,,
所求椭圆方程为 .
[策略] :在求圆锥曲线最值问题中,如果用代数方法求解比较复杂,可考虑用几何知识求解,其中“三角形两边之和大于第三边”是求最值常用的定理。同时,利用平几知识求解,蕴涵了数形结合的思想。
三 、不等式法:
列出最值关系式,利用均值不等式“等号成立”的条件求解。
例4 、过椭圆的焦点的直线交椭圆A,B两点 ,求面积的最大值 。
分析:由过椭圆焦点,写出直线AB方程为y=kx+1,与椭圆方程联立,消去y,得关于x的一元二次方程,巧妙的利用根与系数的关系,可以起到避繁就简的效果。
解 : 椭圆焦点 ,设直线方程为y=kx+1 与联立 ,消去y, 得 , 其中两根为A,B横坐标 。 将三角形AOB看作与组合而成 ,|OF| 是公共边 ,它们在公共边上的高长为 ., 其中 |OF|=c=1.
==
=. 当 时,取等号 ,得的面积最大值为 。
[策略] 利用均值不等式求最值,有时要用“配凑法”,这种方法是一种技巧。在利用均值不等式时,要注意满足三个条件:1、每一项要取正值;2、不等式的一边为常数;3、等号能够成立。其中正确应用 “等号成立”的条件是这种方法关键。
圆锥曲线最值问题涉及知识较多,在求解时,要多思考、多联系,合理进行转化,以优化解题方法。