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与椭圆有关的最值问题
2025-09-29 17:10:13 责编:小OO
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与椭圆有关的最值问题

圆锥曲线在高考中占很重要的地位,每年必考。对椭圆、双曲线、抛物线的研究方法基本相同,椭圆为三曲线之首,对椭圆的学习就更为重要了。而椭圆中的最值问题是比较重要的课题,它主要体现了转化思想及数形结合的应用,涉及到的知识有椭圆定义、标准方程、参数方程、三角函数、二次函数、不等式等内容。能够考查学生的分析能力、理解能力、知识迁移能力、解决问题的能力等等。下面介绍几种常见的与椭圆有关的最值问题的解决方法。

1.定义法

例1。P(-2,),F2为椭圆的右焦点,点M在椭圆上移动,求︱MP︱+︱MF2︱的最大值和最小值。

分析:欲求︱MP︱+︱MF2︱的最大值和最小值

o

可转化为距离差再求。由此想到椭圆第一定义

︱MF2︱=2a-︱MF1︱, F1为椭圆的左焦点。

解:︱MP︱+︱MF2︱=︱MP︱+2a-︱MF1︱连接PF1延长PF1

交椭圆于点M1,延长F1P交椭圆于点M2由三角形三边关系知

–︱PF1︱︱MP︱-︱MF1︱︱PF1︱当且仅当M与M1重合时取右等号、M与M2重合时取左等号。因为2a=10, ︱PF1︱=2所以(︱MP︱+︱MF2︱)max=12, (︱MP︱+︱MF2︱)min=8

结论1:设椭圆的左右焦点分别为F1、F2, P(x0,y0)为椭圆内一点,M(x,y)为椭圆上任意一点,则︱MP︱+︱MF2︱的最大值为2a+︱PF1︱,最小值为2a–︱PF1︱。

例2:P(-2,6),F2为椭圆的右焦点,点M在椭圆上移动,求︱MP︱+︱MF2︱的最大值和最小值。                         

   分析:点P在椭圆外,PF2交椭圆于M,此点使︱MP︱+︱MF2︱值最小,求最大值方法同例1。

解:︱MP︱+︱MF2︱=︱MP︱+2a-︱MF1︱连接PF1并延长交椭圆于点M1,则M在M1处时︱MP︱-︱MF1︱取最大值︱PF1︱。∴︱MP︱+︱MF2︱最大值是10+,最小值是。

结论2:设椭圆的左右焦点分别为F1、F2, P(x0,y0)为椭圆外一点,M(x,y)为椭圆上任意一点,则︱MP︱+︱MF2︱的最大值为2a+︱PF1︱,最小值为PF2。

2.二次函数法

例3.求定点A(a,0)到椭圆上的点之间的最短距离。

分析:在椭圆上任取一点,由两点间距离公式表示︱PA︱,转化为x,y的函数,求最小值。

解:设P(x,y)为椭圆上任意一点,︱PA︱2=(x-a)2+y2 =(x-a)2+1-2=+1-a2由椭圆方程知x的取值范围是[-]

(1)若︱a︱≤,则x=2a时︱PA︱min=

(2)若a>,则x=时︱PA︱min=︱a-︱

(3)若a<-,则︱PA︱min=︱a+︱

结论3:椭圆上的点M(x,y)到定点A(m,0)或B(0,n)距离的最值问题,可以用两点间距离公式表示︱MA︱或︱MB︱,通过动点在椭圆上消去y或x,转化为二次函数求最值,注意自变量的取值范围。

3.三角函数法

例4:椭圆上的点M(x,y)到直线l:x+2y=4的距离记为d,求d的最值。

分析:若按例3那样d=转化为x或y的函数就太麻烦了,为了统一变量,可以用椭圆的参数方程,即三角换元。

解:d=  ∵  ∴令    则d==  

    当sin=1时,dmin=,    当sin=﹣1时,dmax=

结论4:若椭圆上的点到非坐标轴上的定点的距离求最值时,可通过椭圆的参数方程,统一变量转化为三角函数求最值。

4.判别式法

例4的解决还可以用下面方法

把直线平移使其与椭圆相切,有两种状态,一种可求最小值,另一种求最大值。

解。令直线m:x+2y+c=0 将x=﹣2y﹣c代入椭圆方程整理得8y2+4cy+c2-4=0,由△=0解得c=±, c=- 时直线m:x+2y-=0与椭圆切于点P,则P到直线l的距离为最小值,且最小值就是两平行直线m与l的距离,所以dmin=

c=时直线m:x+2y+=0与椭圆切于点Q,则Q到直线l的距离为最大值,且最大值就是两平行直线m与l的距离,所以dmax=。

结论5:椭圆上的点到定直线l距离的最值问题,可转化为与l平行的直线m与椭圆相切的问题,利用判别式求出直线m方程,再利用平行线间的距离公式求出最值。

说明:有些题目可以用几种不同的方法去解决,我们必须清楚它们的最优解法,以便提高做题速度及准确率。下载本文

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