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例说圆锥曲线有关最值问题
中学数学最值问题遍及代数、三角,立体几何及解析几何各科之中,且与生产实际联系密切,
同时它又是进一步学习高等数学中最值问题的基础。因此,最值问题历来是各类考试的热点。最值
问题有两个特点应引起重视:①一个最值问题常常覆盖多个知识点(如二次曲线标准方程,各元素
间关系,对称性,四边形面积,解二元二次方程组,基本不等式等)②求解过程牵涉到的数学思想
方法也相当多 (诸如配方法,判别式法,参数法,不等式,函数的性质等)计算量大,能力要求高。
因此本文拟提供如下常见求法:
1、回到定义
2 2
例 1、已知椭圆 x y 1 ,A (4,0),B (2,2)是椭圆内的两点,P 是椭圆
25 9
5 y
上任一点,求:(1)求 | PA | | PB | 的最小值; P'
4 P
Q
B
(2)求|PA|+|PB|的最小值和最大值。 P" C O A x
略解:(1)A 为椭圆的右焦点。作 PQ⊥右准线于点 Q,
| PA | 4 5
则由椭圆的第二定义 e ,∴ | PA | | PB | | PQ | | PB | .问题转化为在
| PQ | 5 4
椭圆上找一点 P,使其到点 B 和右准线的距离之和最小,很明显,点 P 应是过 B 向右
17
准线作垂线与椭圆的交点,最小值为 。
4
(2)由椭圆的第一定义,设C 为椭圆的左焦点,则|PA|=2a-|PC|
∴|PA|+|PB|=2a-|PC|+|PB|=10+(|PB| - |PC|)
根据三角形中,两边之差小于第三边,当P 运动到与 B、C 成一条直线时,便可取得
最大和最小值。即-|BC|≤|PB|-|PC|≤|BC|.当 P 到 P"位置时,|PB|-|PC|=|BC|,|PA|+|PB|
有最大值,最大值为 10+|BC|=10 2 10 ;当 P 到 P"位置时,|PB| -|PC|=-|BC|,|PA|+|PB|
有最小值,最小值为 10-|BC|=10 2 10 。
回到定义的最值解法同样在双曲线、抛物线中有类似应用。另外,(2)中的最小
值还可以利用椭圆的光学性质来解释:从一个焦点发出的光线经过椭圆面反射后经过
另一焦点,而光线所经过的路程总是最短的。
例 2、在抛物线y 4x2 上求一点,使它到直线y=4x-5 的距离最短。
解 : 设 抛 物 线 上 的 点 ( ,4 2 )
P t t , 点 P 到 直 线 4x-y-5=0 的 距 离
1 2
4t 2 4t 5 4(t 2) 4 1 4 1
d 当t 时,d min ,故所求点为( ,1) 。
17 17 2 17
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