内容正文:
第三编 · U7 解析几何
7.9最值与范围问题
高中数学一轮复习讲义
一、考情与考点定位
本节先回答三个问题:高考怎么考、必须记准什么、这一讲要练哪几类模型。
(一)高考怎么考
最值与范围是解析几何压轴层的两大出口:卷面上既把它做成压轴大题的最后一问(问“ 的最大值”“ 的取值范围”),也把它做成多选题与小题里的区间判断(选项直接写成 、离心率的范围这类不等式)。三条线索反复出现:一是先转化再运算,定点是焦点、动点在曲线上时,第一步永远问“能不能用定义或几何量把这条线段换掉”;二是范围题的难点不在表达式而在自变量的可取范围,答案的端点开闭全部由“参数能不能取到这个值”决定;三是含参直线必须防漏,交点个数、斜率不存在、平行于对称轴这三种情形各是一次失分。
表 1: 高考圆锥曲线最值与范围考情梳理
年份
卷别
题号
考查点
2025
全国一卷
18(2)(ii)
动点满足斜率三倍关系,求 的最大值
2025
全国一卷
10(多选)
焦点弦长与焦点向准线的垂线段,判断长度的下界
2024
新课标Ⅱ卷
10(多选)
抛物线上动点向圆作切线,三点共线时求切线长
2023
全国甲卷(理)
9
渐近线与双曲线有无交点,反求离心率的取值范围
表 1 里四处题号的共同点是:没有一处需要“把直线代进去硬算”。2025 年全国一卷第 18 题(2)(ii)先用 为定值把 用 的坐标表示出来,再由“斜率三倍”这一条件把动点 的位置定住,最后只剩“曲线上动点到定点的距离最大”一步;同卷第 10 题的“”靠“通径是最短的焦点弦”一眼看出;2024 年新课标Ⅱ卷第 10 题先由三点共线定出动点坐标,剩下是一次勾股;2023 年全国甲卷(理)第 9 题把“交点存在”翻译成一条斜率不等式。四条线索指向本讲主线:最值题先问能否几何转化,范围题先问自变量能取到哪。
(二)必备知识清单
表 2: 本讲必备知识清单
知识块
必须记准的内容
掌握要求
定义与焦半径
椭圆 ;双曲线 ;
抛物线 ;焦点在 轴的椭圆 、
见“到焦点的距离”立刻换成到准线的距离或
距离与弦长
弦长 ;点到直线 ;焦点弦
三个公式会互相替换,不只用顺手的那一个
不等式工具
和定积最大、积定和最小;对勾函数 在 上递减;
用基本不等式必查等号能否取到
参数化
椭圆 ;抛物线令 得 ;双曲线用 需分分支
会“先设角标,再定角标范围”
参数限制
联立后 的符号;点在曲线内外的判定 与 1 比大小;曲线自身范围 、
先把自变量的可取值域求出来再动笔
几何不等式
两边之和大于第三边、两边之差小于第三边;垂线段最短;
会用“取等时三点共线”反查可达性
二、知识梳理:把定义变成可操作的动作
本讲的总纲只有三句话:写出目标函数、优先几何转化、卡死参数限制。下面把这三件事拆成题面上一眼能认出的动作。
(一)目标函数:先写下要求的那个量
拿到题第一件事是把要求的量写成一个式子,并在式子旁边标清“谁是变量”。
· 线段长:定点是焦点就写焦半径;弦就写弦长公式;一般两点就写两点距离。
· 面积:优先写成 (底取弦、高取点到直线距离),或割成两个共底三角形。
· 斜率之和、斜率之积、数量积:直接写成 型分式,再决定消元路线。
· 离心率或参数范围:目标式里最后只会剩 或只剩一个斜率,先把它凑出来再谈范围。
目标函数三查
一查变量个数:两个变量就必须消掉一个,消元途径只有两条——把点代回曲线方程,或用韦达定理把对称式换成 、。二查变量形式:出现倒数和、平方和、乘积优先想基本不等式;出现根号里的一次式优先想换元。三查能否几何解释:距离、角度、面积能画出来的,先画再算,往往一步到位。
(二)几何转化:把代数式换成线段
“到焦点的距离”是本讲最好用的一处转化:抛物线上 一律换成到准线的距离 ;椭圆、双曲线上用焦半径 ,把两根根号压成一个一次式。其次是三角形不等式:,取等位置是 落在线段 上;,取等位置是 落在直线 上且在 的外侧。
取等位置才是几何转化的答案
用三角形不等式得到的“最值”必须回答一个问题:取等时动点还在不在曲线上。 的取等位置是“过 向准线作垂线”,这条垂线与抛物线一定有交点,等号能取;把 误写成 时取等位置是“ 在线段 上”,而这条线段整条落在曲线内部,与抛物线没有交点,算出的 只是下界而不是最小值。
(三)参数限制:范围题的真正难点
范围题的失分点集中在两处:一是自变量的范围没求出来就开始配方求导,二是交点存在性只在最后写一句“”。标准顺序是:先由“直线与曲线有两个交点”“点在曲线内”“分母不为零”定出变量的可取值集合,再在这个集合上研究目标函数,最后逐个端点回答“能不能取到”。
端点的开闭由可达性决定
区间端点写方括号还是圆括号,不看它是不是“算出来的数”,只看有没有满足全部条件的图形与它对应。求得的范围若停在某条切线、某个退化位置(两点重合、直线与对称轴平行、动点落到顶点使斜率不存在)上,就要显式判断这一位置算不算“满足题面”。
三、题型模型分类:先认情境,再选工具
模型按题面情境分,不按解法分:先认出“定点是不是焦点”“动点是不是在曲线上”,再决定用哪件工具。六个模型的工具互不重叠,情境认对了,式子基本就定了。
表 3: 圆锥曲线最值与范围问题的六个模型速查表
模型
一眼认出它的样子
核心动作
对应例题
一 · 焦点配对
式子里只有两条焦半径,没有直线也没有坐标
定义写定和,换成乘积后用基本不等式
例 1
二 · 定点带折线
一定点一焦点,动点在抛物线上,问两段的和或差
焦点那段换成到准线的距离,垂线段最短或两边之差
例 2
三 · 曲线上的动点
两定点坐标给死,动点在椭圆上,问距离积或面积
设角标 ,辅助角后查角的范围
例 3
四 · 分式结构
要的是一个“比”或倒数和,而不是长度
参数化成单变量分式函数,求导定临界点
例 4
五 · 双动点与对称条件
两动点都在曲线上,带垂直或关于原点对称的条件
用条件消元,或先用第三定义与中点公式
例 5
六 · 定方向弦
方向固定的弦在曲线上滑动,问这条弦长的范围
用 定出斜率截距的可行域,弦长写成单变量函数
例 6
(一)模型一:焦点配对
识别标志:题面只给椭圆(双曲线)上的动点与两个焦点,出现的是 、 的倒数、平方或根式组合。标准动作:用定义写下 (或差为 ),把目标式改写成只含乘积 的形式,再用“和定积最大”。易错在忽略焦半径自身的取值范围 ,把不等式当方程解。
(二)模型二:定点带折线
识别标志:线段中恰好有一条以焦点为端点,另一条以给定定点为端点。标准动作:把焦点那段换成 ,求和的型式变成“折线换垂线段”,求差的型式才用“两边之差小于第三边”。易错在把和也写成两定点间距离、把差的方向搞反,以及不判断定点在曲线内还是曲线外。
(三)模型三:曲线上的动点
识别标志:两个定点的坐标写死,动点在椭圆(双曲线)上,目标是它到这两点的距离之积、之和或围成的面积。标准动作:设角标 ,目标式化成 后用辅助角;面积型先定一条为底的定线段,高就是动点到它的距离。易错在把 当自由变量,忘了题面的垂直、共线、异于顶点等条件也是对 的限制。
(四)模型四:分式结构
识别标志:答案要的是一个“比”(两段距离之比、斜率之积)或倒数之和。标准动作:用曲线方程把分子分母同时化成同一个变量的多项式,平方后求导定临界点,再比较临界值与端点值。易错两处:漏掉“分母为零”“两点重合”这类剔除条件;只看区间两端而漏掉定义域内部的临界点。特别说明:若两个定点恰是曲线的一对对称顶点,斜率之积一定是定值(椭圆 、双曲线 ),那属于第 7.8 讲的定值问题。
(五)模型五:双动点与对称条件
识别标志:两个动点都在曲线上、地位对称,题面给的是它们之间的垂直关系或关于原点对称。标准动作:垂直型用斜率互为负倒数把两点坐标写成一个变量;对称型先用中点公式 与第三定义把双变量压成单变量,再用不等式,取等条件要能解出具体的点。
(六)模型六:定方向弦
识别标志:直线的方向(斜率)给定,位置带参数,题面限定它与曲线有两个交点,问这条弦的长度范围。标准动作:把截距当变量,由 定出截距的可行域(开区间),用韦达定理把弦长写成截距的函数,在开区间上求值域。易错在可行域是开的,端点必须逐个判断能不能取。
四、例题精讲
六道例题一一对应六个模型,每题统一按四步展开:认模型 → 设元 → 定目标 → 校验。第三步列出目标函数并求出最值或值域,第四步“校验”专管三件事——端点开闭、取等位置能否达到、参数的隐含限制。
(一)模型一:焦点配对
例题 1(模型一·倒数和与根式和)
已知椭圆 的左、右焦点分别为 、,点 在 上。
(1)求 的最小值;
(2)求 的取值范围。
图 1: 椭圆上点 P 与两个焦点构成的两条焦半径
第 1 步 · 认模型:式子里只有两条焦半径,没有直线、没有坐标——模型一。、、,定义给出 。
第 2 步 · 设元:记 、,则 。焦半径自身的范围是 ,即 ,这一条在第四步要用。
第 3 步 · 定目标:
(1)。由基本不等式 ,当且仅当 时取等,故 ,最小值为 1。
(2)记 ,则
在 、 下, 在 上的取值范围是 [3,4]( 或 3 时取 3, 时取 4),于是 。因 、,得
第 4 步 · 校验:(1)的取等位置 即 ,对应 在短轴端点 ,确在椭圆上,等号可取。(2)中 由短轴端点 给出, 是闭端点; 由 (或 )给出,对应 为长轴顶点 ,也在椭圆上, 同样是闭端点。故
(1)最小值为 1;(2)。
焦半径和定:积在短轴端点最大
椭圆上 固定, 的最大值一定在短轴端点取到(),最小值一定在长轴端点取到()。倒数和、根式和、平方和都可以换成 的单调函数,两步定案:先定 的范围,再套单调性。本题 , 随 递增,故两端正好对应长短轴顶点。
(二)模型二:定点带折线
例题 2(模型二·抛物线上的和与差)
已知抛物线 的焦点为 ,准线为 ,点 ,点 在 上。求 的最小值与 的最大值。
图 2: 抛物线上的动点 P、定点 A 与准线 l 上的垂足 B
第 1 步 · 认模型:两段距离中有一段以焦点为端点,动点在抛物线上——模型二。,。先判位置:,所以 在抛物线内部,这一条决定后面走哪条路。
第 2 步 · 设元:设 在准线 上的垂足为 。由定义 ,目标换成
第 3 步 · 定目标:(和的最小值) 在直线 上、 在直线 上, 介于两线之间,故
当 、、 三点共线(在同一条水平线上)时取等。
(差的最大值)在 中 ,当 落在线段 上时取等,即 是直线 与抛物线“越过 ”的那个交点。直线 ,代入 得 ,,取 者。
第 4 步 · 校验:和的型式:水平线 与 交于 ,、,和为 4,等号成立。差的型式: 时 在 的外侧、 在 与 之间,,可取。故
的最小值为 4; 的最大值为 。
和与差走的是两条路
型必须把 换成到准线的距离,再用“垂线段最短”,最小值是定点到准线的距离; 型才用三角形两边之差,最大值是 。两题式子只差一个符号,做法完全不同。定点在曲线内还是在曲线外还要单独判一次:若 在曲线外,和的最小值就不再是 到准线的距离。
(三)模型三:曲线上的动点
例题 3(模型三·椭圆上动点与两定点的面积)
已知椭圆 的上顶点为 ,右焦点为 ,点 在 上且与 、 不共线。求 面积的最大值。
图 3: 椭圆上动点 P 与上顶点 A、右焦点 F 围成的三角形
第 1 步 · 认模型:两定点坐标写死、动点在椭圆上,目标是面积——模型三。、、,故 、, 是定长,就取它作底。
第 2 步 · 设元:直线 由两点式写成
(验证: 代入得 ✓, 代入得 ✓)。设 ,则高为
第 3 步 · 定目标:
由辅助角公式, 的取值范围是 。要让绝对值最大,取左端 (因为 ,左端离 更远):
第 4 步 · 校验:先查取到 的角标给出真实的点。条件是
即 。代回曲线
点在椭圆上;再查它与 、 不共线:把 代入 得 ✓。
再用“平行切线”复核同一结果:与 平行、斜率为 的直线 代入 ,整理得
令 ,得 ,即 。把切线写成一般式 ,其中 ,于是两条切线为 ;它们与 (即 )的距离分别为
取较大者 , ✓,与辅助角法一致。
面积的最大值为 。
曲线上的动点到定直线的最远距离
设角标之后,曲线上的动点到定直线的距离一定写成 的形式:分母 是直线法向量的模,分子里三角部分的振幅是 ,两者不是同一个数(本题 、、、,而振幅 )。最远距离让 取 与 中使绝对值更大的那一支—— 不为零时不能想当然取正号。等价做法是求与定直线平行且与曲线相切的两条切线,再量它们到定直线的距离,两法结果必须相同,可作自查。
(四)模型四:分式结构
例题 4(模型四·焦半径与定点距离之比)
已知抛物线 的焦点为 ,点 ,点 是 上的动点。求 的取值范围。
图 4: 抛物线上动点 P 到焦点 F 与到定点 A 的两条线段
第 1 步 · 认模型:要求的是两段距离的比——模型四。、 都在 轴上,这预示着比可以只用 表示。
第 2 步 · 设元:设 ,,故 。分子用定义:。分母展开后用 消 :
两端都只剩 ,变量消尽,可以正面求值域。分母恒不为零:,即 不在抛物线上()。
第 3 步 · 定目标:记 ,则
求导:
分子里提出公因子 ,剩下的部分是 ,故
在 上 、分母 >0, 的符号只由 决定: 在 [0,5] 上递增、在 [5,+∞) 上递减,最大值
又 ,,所以最小值是 。 在两段区间上分别连续,值域为
第 4 步 · 校验:两个端点都要回代到图形。下端点 给 (顶点),、,比值 ,取得到,写闭。上端点 给 ,在 上,、,比值 ✓,取得到,写闭。故
的取值范围是 。
模型四的标准三步
第一步把目标写成“分子分母都用同一个变量表示”的分式——比与积这类目标常能用曲线方程把纵坐标整体消掉(本题用 把 化成只含 的式子)。第二步先求该变量的取值集合(、分母不为零都是限制)。第三步求值域时不能只看两端: 的极限值 1 既不是最大值也不是最小值,真正的最值在定义域内部的临界点 与端点 上。
(五)模型五:双动点与对称条件
例题 5(模型五·两条互相垂直的射线)
已知 为坐标原点,点 、 是抛物线 上异于 的两点,且 。求 的最小值。
图 5: 抛物线上两点 A、B 与原点 O 构成的两条垂直射线
第 1 步 · 认模型:两个动点都在曲线上、地位对称,条件是两条射线垂直,目标是平方和——模型五。
第 2 步 · 设元:设 。代入 得 ,因 故 ,解得
由 得 ,同法得 ,。
第 3 步 · 定目标:记 ,
令 ,则 ,于是
在 [2,+∞) 上单调递增(),,故 。
第 4 步 · 校验: 即 ,。取 :; 得 。两点都在 上( ✓)、都不与 重合, 确实垂直;,与 一致。故
的最小值为 16,当 (两条射线与对称轴成 )时取到。
换元之后范围必须跟着换
()的取值范围是 [2,+∞),不是 。换成关于 的函数后必须在 上求最值:若直接对 配方取顶点 ,会得到 −9 这种不可能的答案。判据:换元引入的新变量,它自己的取值范围是本讲第二个“参数限制”。
(六)模型六:定方向弦
定方向弦的变量只剩截距一个,列式不难,难在收尾:失分点不在求最值,而在把“交于不同的两点”翻成 之后,区间两个端点的开闭有没有逐个交代。
例题 6(模型六·斜率为 2 的弦)
已知椭圆 ,斜率为 2 的直线 与 交于不同的两点 、,求弦长 的取值范围。
图 6: 斜率为 2 的直线在两个位置时所截的弦
第 1 步 · 认模型:直线的方向已定(斜率为 2)、位置带一个参数(截距),交点个数是条件,目标是这条弦的长度——模型六。目标只有一个变量,这是范围题里最干净的一类。
第 2 步 · 设元:设 ,代入 :
第 3 步 · 定目标:先定可行域。“不同的两点”要求
再算弦长:
第 4 步 · 校验:,且 合法(直线 过原点,与椭圆交于两点),此时 取最大值 17:
直接核对: 时 ,,, ✓。当 时 ,两交点合并成切点, 但取不到(题面要求两个不同交点),所以下端是开的。 从 0 连续变到 17,弦长连续递减,故
,最大值为 ,在 过原点时取到;无最小值。
“两个不同交点”给出的区间是开的
解出的是开区间 。把 代回题面,直线与椭圆相切,、 重合,不满足“交于不同的两点”,所以弦长的下端 0 只能写成圆括号;但“ 过原点”对应的 完全合法,上端写方括号。最值与范围题的分数往往就在这两个括号上。
五、易错点辨析
六个例题里已经埋了本讲最常见的六处失分点,集中列表对照。
表 4: 本讲六个高频错误及其纠正
错误表现
错因
正确做法
直接取
把“两边之和”当成“两点之间线段最短”,忘了 被限制在曲线上
先把 换成 ,用垂线段最短,最小值是定点到准线的距离
基本不等式求出最值后不写取等位置
不等式只给出界,界是否可达是另一件事
每个等号条件都回代:解出 的坐标,验证它在曲线上、不与其它点重合
用辅助角求最值时把 当自由变量
题面的垂直、共线、异于顶点等条件也是对 的限制
先由约束定出 的可取值,再在这些值上算目标;无约束时才可取遍
换元 后在 上配方
只换了变量,没换变量的范围
同步写出 (或 ),在可行域上用单调性定最值
设 一路算到底
抛物线的“斜率不存在”“平行于对称轴”两类直线被整类漏掉
按二次项系数是否为零分大类;或统一设 ,把竖直线放进
把开区间端点写成最大值
混淆“上确界”与“最大值”,只看趋势不看可达性
把端点代回题面:能写出对应图形就闭,写不出就开,并注明“无最大值”
六、当堂检测
A 组对应模型二、一、三、六的基本动作,每题只走一步转化;B 组是范围与定值的综合判断,含两道以真题为原型的改编;C 组是压轴层的割线定值与面积最值。
(一)A 组:基础过关
A1
已知 是抛物线 的焦点,点 ,点 在 上,则 的最小值为()
A2
已知椭圆 的左焦点为 ,右焦点为 ,点 ,点 在 上,则 的最小值为()
A3
已知直线 与椭圆 交于不同的两点 、,则弦长 的取值范围是。
A4
已知 为抛物线 的焦点, 为该抛物线上的动点,。
(1)求 到直线 的距离的最小值;
(2)求 到直线 的距离与 到 轴的距离之和的最小值。
(二)B 组:能力提升
B5
已知椭圆 的左、右顶点分别为 、,点 是 上异于 、 的动点。
(1)当直线 、 的斜率都存在时,求 的值;
(2)求 的取值范围。
B6
已知椭圆 的右焦点为 ,过 的两条互相垂直的直线分别与 交于 、 两点和 、 两点,则 的值是。
B7
设椭圆 的左、右焦点分别为 、。若 上存在点 使 为直角,求 的离心率的取值范围。
B8
已知点 在圆 上,点 在椭圆 上,求 的最大值与最小值。
(三)C 组:压轴突破
C9
已知圆 ,点 ,过 的直线 与圆 交于不同的两点 、。问 是否为定值?若是,求出该定值;并求 的取值范围。
C10
已知 为抛物线 的焦点。过原点 作两条互相垂直的直线,这两条直线分别与 交于点 、(、 均异于 ),求 面积的最小值。
七、参考答案与提示
(一)A 组
A1答案:B。
提示:、准线 。第一步判位置:,所以 在抛物线内部, 只是下界而不是最小值——线段 整条落在曲线内部,与抛物线没有交点,等号取不到。第二步用定义:设 是 在准线上的垂足,则 ,
取等位置是过 向准线作的那条水平线 ,它与 交于 ,该点正落在 与准线之间,等号成立。故最小值为 2。
易错点:把 当答案(选 A),或把 取在 (1,2) 算出 3(选 C)。
A2答案:C。
提示:、、,、,而题给的 恰好与 重合,这一条必须先查出来。于是 ,
焦半径的最小值是 ,在 为左顶点 (−5,0) 时取到,故所求最小值 =10+1=11。
易错点:误选 D(19)是把 取在右顶点();误选 B(10)是漏加了单独那条 ;误选 A(9)是把 当成 算。看到“椭圆上一点到两定点距离的和(带系数)”,先比一比定点是不是焦点,再决定用定义还是用三角形不等式。
A3答案:。
提示:把 代入 得 ,
这一步不能跳过:直线恒过定点 (0,2),它在椭圆 外部,所以斜率不是任意实数。记 ,
令 ,则 、,
故 φ 在 (0,+∞) 上单调递增,、,于是 ,即 。
两端都要显式判断: 即 时直线与椭圆相切,、 重合,不合“不同的两点”,下端开; 即 时直线趋于竖直,而竖直线 写不成 ,题面已经把它排除(尽管它截出的弦恰是短轴、长恰为 2),上端也开。
易错点:把 2 写成“最大值”,或因 φ 递增就以为上端可取。
A4答案:(1);(2)。
提示:先把“有没有交点”查清楚:由 得 ,代入 得 ,,直线与抛物线不相交,最小距离才是正数。设 (抛物线上动点把纵坐标当参数,省掉一层根号)。
(1)
等号在 即 处取到(绝对值可以直接去掉,因为 恒成立)。等价做法是求与 平行的切线:对 关于 求导得 ,令其等于 2 得 ,同一个切点。
(2)关键一步是把“ 到 轴的距离”换成焦半径:抛物线上的点到 轴的距离就是它的横坐标 ,而 ,所以 ,于是
取等位置是“过 向 作的垂线段与抛物线有交点”。垂线写成 ,垂足对应 ;代入 得 ,,交点 确实落在这条垂线段上,等号可取。
直接求导也能得到同一结果:, 给 ,与上面的 一致。
易错点:把“到 轴的距离”当成 (差一个 1),或在(1)里对 求距离时忘了先判断直线与曲线是否相交——相交时最小距离是 0,本题因为把 移到曲线外才成为一道真正的最值题。
(二)B 组
B5答案:(1);(2)。
提示:、,、,设 ,。
(1),用曲线方程 整体代入,得 ,与 无关。
(2)两式都先用 把纵坐标消掉:
相乘时用平方差,含 的一次项全部消尽。记 ,由 在椭圆上且异于 、 得 ,并设
则 在 [0,8) 上恒成立, 单调递减,、,故 。
校验:上端 即 (短轴端点),,乘积 12 ✓ 取得到,写闭;下端 是 与 (或 )重合的位置,题面“异于 、”不允许,写开。
易错点: 的范围来自曲线本身(),漏掉“”就会把开区间写成闭区间。
B6答案:。
提示:、、、。焦点弦长用倾斜角 表示:
两条弦互相垂直,倾斜角为 与 ,故
参数完全消尽,所以是定值。
校验用两个特殊位置: 时一条弦是长轴 ,另一条垂直于它、是通径 ,倒数和 ✓; 时两支相等,, ✓。
易错点:通径记成 或把本题的 代错,就会算出“通径 =1”这种与 矛盾的值——特殊位置一验就能发现。
B7答案:。
提示:设 、。直角给出 ,定义给出 ,两式联立:
于是 、 是方程 的两个根。“这样的点 存在”就要求该方程有实根:
两根还须落在焦半径自身的范围 内。两根为 ,和为 关于 对称,只需查较大的那根:,恒成立 ✓ 不再产生新限制。
端点: 时 ,, 为短轴端点,此时 , 确实垂直,故左端取闭;右端 是椭圆的自带条件,取开。
几何一眼法(同一答案): 等价于 在以 为直径的圆 上,于是问题变成“该圆与椭圆有公共点”,即 ,同样得 。
易错点:把 写成 >0,白丢一个可取的端点;两圆相切时“存在一点”仍然成立。
B8答案:最大值 5,最小值 1。
提示:两个动点分别在以 为圆心的圆和以 为中心的椭圆上,就用 作中介,两次三角形不等式:
最大:( 的最大值是长半轴 4)。取等条件是 落在线段 上,即 、 在过 的同一条直线上且分居两侧。取 、, ✓ 可达。
最小:( 的最小值是短半轴 2)。取等条件是 落在线段 上,即 、 在过 的同一条射线上。取 、, ✓ 可达。
易错点:只写出 ≤5 而不验证三点共线能否实现;或忘了先判断圆与椭圆的位置关系——半径 1 小于短半轴 2,圆整个在椭圆内部,最小值不为 0,这一点决定了用“差”而不是“交点”。
(三)C 组
C9答案: 是定值 3;。
提示: 在圆外(),过 的切线长 。由切割线定理(点 对圆 的幂),任意一条与圆交于两点的割线都满足
与 的斜率无关,这一步根本不必联立方程。数值核对: 为 轴时 、,、,积 3、和 4 ✓。
和的型式取中点:设 为弦 的中点,则 ,(),且
最后一步用直角三角形 。交点存在要求 ,即 ,,故 的取值范围是 [0,1)( 时 合法),
校验:上端 即 为 轴(过圆心,最长弦),和 =4 取得到,写闭;下端 即 趋于切线,、 重合,不合“不同的两点”,写开,此时 恰是两条切线长之和,与“重合后 ”一致 ✓。
易错点:把和的下界写成 (那是相切时一段的长度);或忘了 的斜率必须存在(竖直直线 与圆相切,本来也不合题面)。
C10答案:12。
提示:设 、()。代入 :由 得 、,即 ;把 换成 得 。两直线各自与抛物线除 外恒有第二个交点, 可取任意正数。
第一步找定点。 的斜率
整理成 ,即 恒过定点 ; 时 、, 是竖直线 ,同样过 ✓ 这一支必须单独交代。
第二步用定点分割面积。 与 都在 轴上,,于是
校验取等: 给 、,、 到直线 的距离 =3, ✓ 可达;再取 复核公式:、,, ✓。
易错点:一是 时上面那个斜率式分母为零,定点结论要单独验证;二是 只对 与 同号时成立,用 写才不会漏掉 的那一半。
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