内容正文:
第3讲 圆锥曲线的综合问题
专题五 平面几何
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专项3 最值、范围问题
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本题第(2)问,可设直线MN:x=my+n,联立方程,然后根据向量的数量积为零,找到m,n的关系,一是为了减元,二是通过相互的制约关系找到各自的范围,为得到的三角形面积公式提供定义域支持,从而求出面积的最小值.
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本部分内容讲解结束
典例 (2023·全国甲卷)已知直线x-2y+1=0与抛物线C:y2=2px(p>0)交于A,B两点,|AB|=4.
(1)求p;
(1)设A(xA,yA),B(xB,yB),由可得y2-4py+2p=0,所以yA+yB=4p,yAyB=2p,所以|AB|==|yA-yB|=×=4,即2p2-p-6=0,因为p>0,解得p=2.
(2)设F为C的焦点,M,N为C上两点,且·=0,求△MFN面积的最小值.
(2)因为F(1,0),显然直线MN的斜率不可能为零,设直线MN:x=my+n,M(x1,y1),N(x2,y2),由可得y2-4my-4n=0,所以y1+y2=4m,y1y2=-4n,Δ=16m2+16n>0⇒m2+n>0,因为·=0,所以(x1-1)(x2-1)+y1y2=0,即(my1+n-1)(my2+n-1)+y1y2=0,
即(m2+1)y1y2+m(n-1)(y1+y2)+(n-1)2=0,将y1+y2=4m,y1y2=-4n代入,得4m2=n2-6n+1,4(m2+n)=(n-1)2>0,所以n≠1,且n2-6n+1≥0,解得n≥3+2或n≤3-2.设点F到直线MN的距离为d,所以d=,|MN|==|y1-y2|===2|n-1|,所以△MFN的面积S=×|MN|×d=×2·|n-1|×=(n-1)2,而n≥3+2或n≤3-2,所以,当n=3-2时,△MFN的面积Smin=(2-2)2=12-8.
类题训练1 (最值问题)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且C的左、右焦点与短轴的两个端点构成的四边形的面积为8.
(1)求椭圆C的方程;
(1)设椭圆C的焦距为2c,则其离心率e==,所以==,即1-=,得a=2b,则c=b.又椭圆C的左、右焦点与短轴的两个端点构成的四边形的面积为8,所以4×bc=8,即bc=4.综上,得a2=16,b2=4,所以椭圆C的方程为+=1.
(2)若直线l:x-my-1=0(m≠0)与x轴交于点M,与椭圆C交于P,Q两点,过点P与x轴垂直的直线与椭圆C的另一个交点为N,求△MNQ面积的最大值.
(2)易得M(1,0),设P(x1,y1),Q(x2,y2),则N(x1,-y1),由得关于y的二次方程(m2+4)y2+2my-15=0,Δ>0,则y1+y2=-,
y1y2=-.S△PQN=×|2y1|×|x2-x1|,S△PMN=×|2y1|×|1-x1|,易知x2-x1与1-x1同号,所以S△MNQ=S△PQN-S△PMN=|y1|×(|x2-x1|-|1-x1|)=|y1|×|(x2-x1)-(1-x1)|=|y1|×|x2-1|=|y1|×|my2|=|my1y2|==≤=,当且仅当|m|=,即m=±2时等号成立.所以△MNQ面积的最大值为.
类题训练2 (范围问题)(2024·天津高考)已知椭圆+=1(a>b>0),椭圆的离心率e=,左顶点为A,下顶点为B,O为坐标原点,C是线段OB的中点,其中S△ABC=.
(1)求椭圆方程;
(1)因为e==,所以a=2c,b==c,由题知A(-a,0),B(0,-b),C,所以S△ABC=·|BC|·|OA|=··a=··2c=,得c=,所以a=2,b=3.故椭圆的方程为+=1.
(2)过点的动直线与椭圆有两个交点P,Q,在y轴上是否存在点T使得·≤0?若存在,求出点T纵坐标的取值范围;若不存在,请说明理由.
(2)设P(x1,y1),Q(x2,y2),T(0,t).当直线PQ的斜率不存在时,不妨设P(0,3),Q(0,-3),则·=(0,3-t)·(0,-3-t)=t2-9≤0,解得-3≤t≤3.当直线PQ的斜率存在时,设其方程为y=kx-,由
可得(3+4k2)x2-12kx-27=0,所以Δ=144k2+4×27(3+4k2)>0,x1+x2=,x1x2=-.因为·=(x1,y1-t)·(x2,y2-t)=x1x2+(y1-t)(y2-t)=x1x2+·=(1+k2)x1x2-
k(x1+x2)+2=--+2==
≤0,所以4k2t2-36k2+3t2+9t-≤0对k∈R恒
成立,则有解得-3≤t≤.综上可得,-3≤t≤,即点T的纵坐标的取值范围是.
$$