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解答圓錐曲線最值問題的幾個“妙招”

2023-11-30 06:23王小鋒
關鍵詞:妙招余弦最值

王小鋒

圓錐曲線最值問題側重于考查圓錐曲線的定義、幾何性質、方程,以及直線與圓錐曲線的位置關系.圓錐曲線問題的命題形式較多,常見的有求某條線段的最值、圖形面積的最值、參數(shù)的最值、離心率的最值、點到曲線的最小距離等.下面結合幾道例題,來談一談解答此類問題的“妙招”.

一、利用幾何圖形的性質

圓錐曲線中的圓、直線、橢圓、雙曲線、拋物線均為平面幾何圖形.在解答圓錐曲線最值問題時,可根據(jù)題意畫出幾何圖形,并添加合適的輔助線,將問題看作平面幾何問題,利用平面幾何圖形的性質,如圓錐曲線的幾何性質、等腰三角形的性質、平行四邊形的性質,以及正余弦定理、勾股定理等來解題.

解:設P(x1,y1),F(xiàn)1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),

由橢圓的焦點弦公式得,|PF1|=a+ex1,|PF2|=a-ex1,

在△PF1F2中,由余弦定理可得:

解:設橢圓的右焦點為E,連接BE,AE,如圖所示.

由橢圓的定義得:AF+AE=BF+BE=2a,

貝C△FAB=AB+AF+BF=AB+(2a-AE)+(2a-BE)

=4a+AB-AE-BE.

在△AEB中,AE+BE≥AB,

所以AB-AE-BE≤0,當AB過點E時取等號.

所以AB+BF+AF=4a+AB-BE≤4a,

即直線x=m過橢圓的右焦點E時,△FAB的周長最大.

即AB=3.

因此,當△FAB的周長最大時,S△FAB=3.

我們首先根據(jù)題意作圖,并添加合適的輔助線,即可根據(jù)橢圓的定義建立線段AF、AE、BF、BE之間的幾何關系;然后根據(jù)三角形的性質:兩邊之和大

于第三邊,建立不等關系式,從而確定△FAB的周長最大時的情形:直線x=m過橢圓的右焦點E,進而求得問題的答案.

二、利用三角函數(shù)的有界性

在解答圓錐曲線問題時,可以將曲線上的動點用圓錐曲線的參數(shù)方程表示出來,或將問題中的角用參數(shù)表示出來,這樣便將圓錐曲線最值問題轉化為三角函數(shù)最值問題.再利用三角函數(shù)的基本公式來化簡函數(shù)式,即可根據(jù)正弦、余弦、正切函數(shù)的有界性解題.

在用角的三角函數(shù)表示出目標式后,需根據(jù)三角函數(shù)的輔助角公式、兩角和公式等將目標式化為余弦函數(shù)式,即可根據(jù)余弦函數(shù)的有界性求得最值.一般地,在用三角函數(shù)的有界性解答圓錐曲線最值問題時,通??衫萌呛瘮?shù)的單調性和圖象來確定函數(shù)的最值,以確定三角函數(shù)的有界性.

三、構造函數(shù)

在求得目標式后,我們可以將其中一個變量視為自變量,將目標式看作函數(shù)式,即可將圓錐曲線最值問題轉化為函數(shù)最值問題.然后根據(jù)函數(shù)單調性的定義,或對函數(shù)求導,根據(jù)導函數(shù)與函數(shù)單調性之間的關系判斷出函數(shù)的單調性,直接根據(jù)函數(shù)的單調性求最值.

解:設過原點且傾斜角為θ的直線為y=xtanθ,

可見,解答圓錐曲線最值問題,可以從幾何和代數(shù)兩個角度入手,分別運用平面幾何圖形的性質、三角函數(shù)的有界性、函數(shù)的單調性來解題.同學們要學會靈活運用數(shù)形結合思想和轉化思路來輔助解題,這樣才能有效地提升解題的效率.

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