29 层级二 专题五 第三讲 最值与范围问题 (教师用书)-【金版新学案】2023高考数学大二轮专题复习与测试
第三讲 最值与范围问题
1.(2021·全国乙卷)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为2.
(1)求C的方程;
(2)已知O为坐标原点,点P在C上,点Q满足=9
,求直线OQ斜率的最大值.
解析: (1)由题意知,p=2,
所以y2=4x.
(2)由(1)知,抛物线C:y2=4x,F(1,0),
设点Q的坐标为(m,n),
则=(1-m,-n),
=9
=(9-9m,-9n)
所以P点坐标为(10m-9,10n),
将点P代入C得100n2=40m-36.
整理得m==
,
设直线OQ的斜率为k,
当n≤0时,k==
≤0,
当n>0时,k==
=
≤
,当且仅当25n=
,即n=
时,等号成立,取得最大值.
所以直线OQ斜率的最大值为.
2.(2022·全国甲卷)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点D(p,0),过F的直线交C于M,N两点.当直线MD垂直于x轴时,|MF|=3.
(1)求C的方程;
(2)设直线MD,ND与C的另一个交点分别为A,B,记直线MN,AB的倾斜角分别为α,β.当α-β取得最大值时,求直线AB的方程.
解析: (1)抛物线的准线为x=-,当MD与x轴垂直时,点M的横坐标为p,
此时|MF|=p+=3,所以p=2,
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所以抛物线C的方程为y2=4x.
(2)设M,N
,A
,B
,直线MN:x=my+1,
由可得y2-4my-4=0,Δ>0,y1y2=-4,
由斜率公式可得kMN==
,kAB=
=
,
直线MD:x=·y+2,代入抛物线方程可得y2-
·y-8=0,
Δ>0,y1y3=-8,所以y3=2y2,同理可得y4=2y1,
所以kAB==
=
,
又因为直线MN、AB的倾斜角分别为α,β,
所以kAB=tan β==
,
所以tan α与tan β正负相同,则α与β同为锐角或钝角,所以-<α-β<
,
设kMN=2kAB=2k>0,则
tan(α-β)==
=
≤
=
,
当且仅当=2k即k=
时,等号成立,
所以当α-β最大时,kAB=,设直线AB:x=
y+n,
代入抛物线方程可得y2-4y-4n=0,
Δ>0,y3y4=-4n=4y1y2=-16,所以n=4,
所以直线AB:x=y+4.
学生用书第67页 |
主要利用直线与圆锥曲线的位置关系考查最值、范围问题,难度较大,多为压轴题.着重考查学生数学直观、数学建模、逻辑推理及数学运算等核心素养.
考点一 距离与面积的最值(范围)
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已知椭圆C:
+
=1(a>
)的右焦点F到左顶点的距离为3.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设O为坐标原点,过点F的直线与椭圆C交于A,B两点(A,B不在x轴上),若=
+
,延长AO交椭圆于点G,求四边形AGBE的面积S的最大值.
解析: (1)由已知得b2=3,a+c=3,a2=b2+c2.
联立以上3个式子,可得a2=4,
所以椭圆C的方程为+
=1.
(2)方法一:因为过F(1,0)的直线与椭圆C交于A,B两点(A,B不在x轴上),所以设l的方程为x=ty+1,
由得(3t2+4)y2+6ty-9=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
因为=
+
,
所以四边形AOBE为平行四边形,
所以S=S▱AOBE+S△OGB=3S△AOB=|y1-y2|=
=
.
令=m,则m≥1,S=
=
.
由函数的单调性易得当m=1,即t=0时,Smax=.
方法二:由=
+
知四边形AOBE为平行四边形.
所以S=S▱AOBE+S△OGB=3S△AOB.
当直线AB的斜率不存在时,S=3S△AOB=.
当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=k(x-1),k≠0.
由得(4k2+3)y2+6ky-9k2=0.
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