内容正文:
第八章 解析几何
第七节 圆锥曲线的综合问题
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分级练(56)
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第八章 解析几何
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第❶课时 最值问题
考点 最值问题(精研通)
考法1 几何法求最值问题
【例1】(2020·新高考Ⅱ卷)已知椭圆C: eq \f(x2,a2) + eq \f(y2,b2) =1(a>b>0)过点M(2,3),点A为其左顶点,且AM的斜率为 eq \f(1,2) .
(1)求C的方程;
(2)点N为椭圆上任意一点,求△AMN的面积的最大值.
解:(1)由题意可知直线AM的方程为y-3= eq \f(1,2) (x-2),即x-2y=-4.
当y=0时,解得x=-4,所以a=4.
由椭圆C: eq \f(x2,a2) + eq \f(y2,b2) =1(a>b>0)过点M(2,3),得 eq \f(4,16) + eq \f(9,b2) =1,解得b2=12.
所以C的方程为 eq \f(x2,16) + eq \f(y2,12) =1.
(2)设与直线AM平行的直线方程为x-2y=m(m≠-4).
如图所示,当直线与椭圆相切时,与AM距离比较远的直线与椭圆的切点为N,此时△AMN的面积取得最大值.
联立 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x-2y=m,,\f(x2,16)+\f(y2,12)=1,)) 可得3(m+2y)2+4y2=48,化简,得16y2+12my+3m2-48=0,
所以Δ=144m2-4×16(3m2-48)=0,即m2=64,解得m=±8,
与AM距离比较远的直线方程为x-2y=8,
点N到直线AM的距离即为两平行线之间的距离,即d= eq \f(8+4,\r(1+4)) = eq \f(12\r(5),5) ,
由两点之间的距离公式,得|AM|= eq \r((2+4)2+32) =3 eq \r(5) .
所以△AMN的面积的最大值为 eq \f(1,2) ×3 eq \r(5) × eq \f(12\r(5),5) =18.
几何法求解最值的策略
根据已知的几何量之间的相互关系或几何特征,把最值问题转化为某几何元素的临界位置问题(如求直线斜率的最值、距离的最值、三角形面积的最值等).
已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,直线y=kx+m(m>0)与抛物线C交于不同的两点M,N.
(1)若抛物线C在点M和N处的切线互相垂直,求m的值;
(2)若m=2,求|MF|·|NF|的最小值.
解:(1)设M(x1,y1),N(x2,y2),对y= eq \f(x2,4) 求导,得y′= eq \f(x,2) ,
故抛物线C在点M和N处切线的斜率分别为 eq \f(x1,2) 和 eq \f(x2,2) .
又切线互相垂直,∴ eq \f(x1,2) · eq \f(x2,2) =-1,即x1·x2=-4,
把y=kx+m代入C的方程,得x2-4kx-4m=0.
∴x1x2=-4m,故m=1.
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),由抛物线定义可知|MF|=y1+1,|NF|=y2+1.
由(1)和m=2,知x1x2=-8,x1+x2=4k,
∴|MF|·|NF|=(y1+1)(y2+1)=(kx1+3)(kx2+3)=k2x1x2+3k(x1+x2)+9=4k2+9,
∴当k=0时,|MF|·|NF|取得最小值,且最小值为9.
考法2 代数法求最值问题
【例2】(2023·江苏泰州中学模拟)已知双曲线 eq \f(x2,a2) - eq \f(y2,b2) =1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在双曲