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例谈巧用圆锥曲线定义求最值问题

www.bysj580.com / 2021-01-12
例谈巧用圆锥曲线定义求最值问题
澧县职业中专   戴文君
在求解有关圆锥曲线的最值问题时, 通常是利用函数的观点, 建立函数表达式进行求解。但是, 一味的强调函数观点, 有时会使思维陷入僵局。这时, 若能考虑用圆锥曲线的定义来求解, 问题就显得特别的简单。下面就列举一些例子加以说明。
例1、2008年福州市数学质检文科、理科的选择题第12题:
如图,M是以A、B为焦点的双曲线右支上任一点,若点M到点C(3,1)与点B的距离之和为S,则S的取值范围是(   )
A、              B、
C、      D、
 
分析:此题的得分率很低,用函数观点求解困难重重。若能利用双曲线的第一定义,则势如破竹。解法如下:
连结MA,由双曲线的第一定义可得:
 当且仅当A、M、C三点共线时取得最小值。如果此题就到此为止,未免太可惜了!于是笔者进一步引导学生作如下的探究:
(1)如果M点在左支上,则点M到点C(3,1)与点B的距离之和为S,则S的取值范围是多少?
(2)如果M是以A、B为焦点的椭圆上任一点,若点M到点与点B的距离之差为S,则S的最大值是多少?
(3)如果M是以A、B为焦点的椭圆上任一点,若点M到点与点B的距离之和为S,则S的取值范围是多少?
 
分析:连结MA,由椭圆的第一定义可得:
,当且仅当A、M、C三点共线时取得最大、最小值,如上图所示。对于抛物线,也有类似的结论,由于较简单,在此就不一一列举了。
例2、2008年福建省高考数学试题选择题文科第12题、理科的第11题:
双曲线(a>0,b>0)的两个焦点为F1F2, 若P为其上一点,且|PF1|=2|PF2|,则双曲线离心率的取值范围为
A、(1,3) B、 C、(3,+)     D、
分析:若能利用双曲线的第一定义,则迅速获解. 解法如下:不妨设|PF2|=m,则|PF1|=2m
a=m, 由|PF1|+|PF2|≥| F1F2|可得, 故选B.
例3、如图,椭圆C的方程为,A是椭圆C的短轴左顶点,过A点作斜率为-1的直线交椭圆于B点,点P(1,0), 且BP∥y轴,△APB的面积为.
(1)求椭圆C的方程;(2)在直线AB上求一点M,使得以椭圆C的焦点为焦点,且过M的双曲线E的实轴最长,并求此双曲线E的方程.
分析:同样, 此题若采用函数观点, 问题(2)将变得复杂化!若能利用双曲线的第一定义,则解答就容解易得多了。
简解:(1) 又∠PAB=45°,
AP=PB,故AP=BP=3.
∵P(1,0),A(-2,0),B(1,-3)
∴ b=2,将B(1,-3)代入椭圆得:
,所求椭圆方程为
(2)设椭圆C的焦点为F1,F2,则易知F1(0,-)F2(0,),
直线的方程为:,因为M在双曲线E上,要双曲线E的实轴最大,
只须||MF1|-|MF2||最大,设F1(0,-)关于直线的对称点为
-2,-2),则直线与直线的交点为所求M, 因为的方程为:, 联立  得M(
=||MF1|-|MF2||=||M|-|MF2||
=2,故
故所求双曲线方程为:
练习:已知两点M(-2, 0),N(2, 0),动点P(x, y)在y轴上的射影为H是2和的等比中项.(1)求动点P的轨迹方程;(2)若以点MN为焦点的双曲线C过直线x+y=1上的点Q,求实轴最长的双曲线C的方程.
总之,在求解有关圆锥曲线的最值问题时, 若能根据题目的实际条件, 考虑用圆锥曲线的定义来求解, 就能起到出奇制胜的效果。总而言之,在教学过程中,不应轻易错过某一细节,如果能够对一些细节问题进行探究反思,就可以提高教学质量,从而提高学生的数学成绩。
 

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