1、与圆锥曲线有关的最值问题如果函数 y=f(x)在点 的附近有定义,并且 的值比在 附近所有各点的函数值都大(或都小),那么称 是函数 f(x)的极大值(或极小值)。函数 y=f(x)在区间 内有定义,如果在 上的一点 处的函数值不小于(或不大于)函数在 上其余各处的函数值,那么称 是函数y=f(x)在区间 上的最大值(或最小值)。函数 y=f(x)在区间 上的最大值是区间端点处的函数值 f(a)、 f(b)及所有极大值中的最大者;最小值则是在 上的 f(a)、 f(b)及所有极小值中的最小者。与圆锥曲线的关的最值问题,往往是圆锥曲线的知识与函数内容的综合。下面分类介绍解析几何中求最值的方法一、
2、平面几何法例 1、在抛物线 上求一点 M,使点 M致到点 A( 1, 0)和点 B( 3, 2)两点距离之和最小,并求这最小值。xyMABloN解:如图,作抛物线 的准线 l:x=-1,再作 于 N点。为抛物线的焦点,显然, B、 M、 N三点共线且直线 时, |MN|+|MB|最小,也即 |MA|+|MB|最小。此时 M( 1, 2)例 2、已知点 O( 0, 0)、 B( m, 0)( m0),动点 P到 O、 P的距离之比为2: 1,求( 1) P点的轨迹方程;( 2) P点在什么位置时,三角形 POB的面积最大,并求出最大面积。yxABP PPo解 :( 1)设 P( x,y) 由已知
3、, |PO|: |PB|=2: 1化简,得即 P点轨迹为以 A 为圆心, 为半径的圆。( 2)如图,三角形 POB的一边 OB(定长)在 x轴上,另一顶点 P在以 A点为圆心的圆上,由平面几何知识,知当 P点是与 x轴垂直的直径的两端时,三角形 POB的面积最大。过点 A且与 x轴垂直的直线方程为 它与圆 A交于故 P点坐标为 时,三角形 POB的面积最大,其值为例 3、已知 A( 4, 0)、 B( 2, 2)是椭圆 内的两定点, M是椭圆上一动点,求 |MA|+|MB|的最值。解:设椭圆左焦点为 A( -4, 0)。显然 A( 4, 0)为椭圆右焦点,因而由椭圆定义得 |MA|+|MA|=
4、10xyoMABAxyoA AMB如上图所示 : |MA|+|MB| =|MA|+|MA|+|MB|-|MA|=10+|MB|-|MA|如下图所示 : |MA|+|MB| =|MA|+|MA|+|MB|-|MA|=10-( |MA|-|MB|)说明:在用平面几何法求最值问题时,主要利用平面几何的以下几个重要概念:( 1)两点间线段最短;( 2)点到直线的一切线段中,垂线段最短。( 3)同圆的一切弦中,直径最长。二、一次函数法例 4、三角形 ABC中, AB=3, BC=4, AC=5,圆 O为内切圆,设 P为圆上一 点,求发 PA、 PB、 PC为直径的三圆面积之和的最值。xyoAB CE P
5、 D解:如图,以圆心 O为原点,以过 O且平行于 BC的直线为 x轴,建立直角坐标系,设 P( x,y)。易知 A( -1, 2)、 B( -1, -1)、 C( 3, -1)则所求面积之和为:例 5、已知椭圆 两焦点为 M点为椭圆上动点,求 f(M)的最值,并求此时 M点的坐标。由已知, a=5, b=4, c=3三、二次函数法例 6、 P为抛物线 上的动点,求 P点到直线 4x+3y+46=0的最短距离。解:设 P(x,y) 则 P点到直线 4x+3y+46=0的距离yxoPxyoM四、判别式法例 7、求曲线 的最高点、最低点的坐标 .解:曲线化为:化简,得 解之,得因此,所求最高点为(
6、6, 9),最低点为( 4, 5)例 8、 A、 B为抛物线 上两个动点,且 |AB|=3,线段 AB中点为 M,求点 M到 y轴的最短距离,并求此时 M点的坐标。将( 1)、( 2)代入( 3)得:yxoABM又 AB中点 M到 y轴距离 代入( 4),得化简,得所以,此时 M点纵坐标为因此, M点到 y轴最短距离为 此时 M点坐标为五、切线性质法例 9、已知 P(x,y)为椭圆 上任一点,求 u=2x+3y的最值。解:由 u=2x+3y,得 求 u的最值,就是求与椭圆 有公共点且斜率为 的平行直线系在 y轴上截距的最值。xyoxoyMNBA由切线性质可知 ,当直线 与椭圆相切时 ,u取最值 .椭圆的切线方程为例 10、已知 A( 3, 1)、 B( -2, -2)是椭圆 上两定点, M、 N是椭圆上位于直线 AB两旁的两动点,求四边形 AMBN的最大面积。分析:如图所示,都平行于直线 AB时,过 M、 N的四边形 AMBN有最大面积。