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- 2021-06-25 发布
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§9.9
圆锥曲线的综合问题
第
2
课时 范围、最值问题
课时作业
题型分
类
深度剖析
内容索引
题型分类 深度剖析
例
1
(2015·
天津
)
已知
椭圆
=
1(
a
>
b
>
0)
的左焦点为
F
(
-
c,
0)
,离心率
为
,
点
M
在椭圆上且位于第一象限,直线
FM
被圆
x
2
+
y
2
=
截
得的线段的长为
c
,
|
FM
|
=
.
题型一 范围问题
解答
(1)
求直线
FM
的斜率;
几何画板展示
又由
a
2
=
b
2
+
c
2
,可得
a
2
=
3
c
2
,
b
2
=
2
c
2
.
设直线
FM
的斜率为
k
(
k
>
0)
,
F
(
-
c,
0)
,则直线
FM
的方程为
y
=
k
(
x
+
c
).
(2)
求椭圆的方程;
解答
几何画板展示
(3)
设动点
P
在椭圆上,若直线
FP
的斜率
大于
,
求直线
OP
(
O
为原点
)
的斜率的取值范围
.
解答
几何画板展示
设点
P
的坐标为
(
x
,
y
)
,直线
FP
的斜率为
t
,
②
当
x
∈
(
-
1,0)
时,有
y
=
t
(
x
+
1)
>
0.
思维
升华
解决圆锥曲线中的取值范围问题应考虑的五个方面
(1)
利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围;
(2)
利用已知参数的范围,求新参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系;
(3)
利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(4)
利用已知的不等关系构造不等式,从而求出参数的取值范围;
(5)
利用求函数的值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围
.
跟踪训练
1
(2016·
黄冈模拟
)
已知椭圆
C
:
=
1(
a
>
b
>0)
与
双曲线
-
y
2
=
1
的离心率互为倒数,且直线
x
-
y
-
2
=
0
经过椭圆的右顶点
.
(1)
求椭圆
C
的标准方程;
解答
又
∵
直线
x
-
y
-
2
=
0
经过椭圆的右顶点,
(2)
设不过原点
O
的直线与椭圆
C
交于
M
,
N
两点,且直线
OM
,
MN
,
ON
的斜率依次成等比数列,求
△
OMN
面积的取值范围
.
解答
由题意可设直线的方程为
y
=
kx
+
m
(
k
≠
0
,
m
≠
0)
,
M
(
x
1
,
y
1
)
,
N
(
x
2
,
y
2
).
消去
y
,并整理得
(1
+
4
k
2
)
x
2
+
8
kmx
+
4(
m
2
-
1)
=
0
,
于是
y
1
y
2
=
(
kx
1
+
m
)(
kx
2
+
m
)
=
k
2
x
1
x
2
+
km
(
x
1
+
x
2
)
+
m
2
.
又直线
OM
,
MN
,
ON
的斜率依次成等比数列,
又由
Δ
=
64
k
2
m
2
-
16(1
+
4
k
2
)(
m
2
-
1)
=
16(4
k
2
-
m
2
+
1)>0
,得
0<
m
2
<2
,
显然
m
2
≠
1(
否则
x
1
x
2
=
0
,
x
1
,
x
2
中至少有一个为
0
,直线
OM
,
ON
中至少有一个斜率不存在,与已知矛盾
).
设原点
O
到直线的距离为
d
,
故由
m
的取值范围可得
△
OMN
面积的取值范围为
(0,1).
题型二 最值问题
例
2
(2016·
锦州模拟
)
过抛物线
y
2
=
4
x
的焦点
F
的直线交抛物线于
A
,
B
两点,点
O
是坐标原点,则
|
AF
|·|
BF
|
的最小值是
命题点
1
利用三角函数有界性求最值
答案
解析
几何画板展示
例
3
(2015·
江苏
)
在平面直角坐标系
xOy
中,
P
为双曲线
x
2
-
y
2
=
1
右支上的一个动点
.
若点
P
到直线
x
-
y
+
1
=
0
的距离大于
c
恒成立,则实数
c
的最大值为
____.
命题点
2
数形结合利用几何性质求最值
答案
解析
几何画板展示
例
4
(2016·
山东
)
如图,
已知
椭圆
C
:
=
1
(
a
>
b
>
0)
的长轴长为
4
,焦距为
2 .
命题点
3
转化为函数利用基本不等式或二次函数求最值
解答
(1)
求椭圆
C
的方程;
设椭圆的半焦距为
c
.
证明
设
P
(
x
0
,
y
0
)(
x
0
>
0
,
y
0
>
0).
由
M
(0
,
m
)
,可得
P
(
x
0,
2
m
)
,
Q
(
x
0
,-
2
m
).
解答
②
求直线
AB
的斜率的最小值
.
设
A
(
x
1
,
y
1
)
,
B
(
x
2
,
y
2
).
直线
PA
的方程为
y
=
kx
+
m
.
直线
QB
的方程为
y
=-
3
kx
+
m
.
整理得
(2
k
2
+
1)
x
2
+
4
mkx
+
2
m
2
-
4
=
0
,
由
m
>
0
,
x
0
>
0
,可知
k
>
0
,
思维
升华
处理圆锥曲线最值问题的求解方法
圆锥曲线中的最值问题类型较多,解法灵活多变,但总体上主要有两种方法:一是利用几何法,即通过利用曲线的定义、几何性质以及平面几何中的定理、性质等进行求解;二是利用代数法,即把要求最值的几何量或代数表达式表示为某个
(
些
)
参数的函数
(
解析式
)
,然后利用函数方法、不等式方法等进行求解
.
跟踪训练
2
(2017·
开封
月考
)
已知圆
(
x
-
a
)
2
+
(
y
+
1
-
r
)
2
=
r
2
(
r
>0)
过点
F
(0,1)
,圆心
M
的轨迹为
C
.
(1)
求轨迹
C
的方程;
解答
依题意,由圆过定点
F
可知轨迹
C
的方程为
x
2
=
4
y
.
几何画板展示
(2)
设
P
为直线
l
:
x
-
y
-
2
=
0
上的点,过点
P
作曲线
C
的两条切线
PA
,
PB
,当点
P
(
x
0
,
y
0
)
为直线
l
上的定点时,求直线
AB
的方程;
解答
几何画板展示
同理可得切线
PB
的方程为
x
2
x
-
2
y
-
2
y
2
=
0.
因为切线
PA
,
PB
均过点
P
(
x
0
,
y
0
)
,
所以
x
1
x
0
-
2
y
0
-
2
y
1
=
0
,
x
2
x
0
-
2
y
0
-
2
y
2
=
0
,
所以
(
x
1
,
y
1
)
,
(
x
2
,
y
2
)
为方程
x
0
x
-
2
y
0
-
2
y
=
0
的两组解
.
所以直线
AB
的方程为
x
0
x
-
2
y
-
2
y
0
=
0.
(3)
当点
P
在直线
l
上移动时,求
|
AF
|·|
BF
|
的最小值
.
解答
由抛物线定义可知
|
AF
|
=
y
1
+
1
,
|
BF
|
=
y
2
+
1
,
所以
|
AF
|·|
BF
|
=
(
y
1
+
1)(
y
2
+
1)
=
y
1
y
2
+
(
y
1
+
y
2
)
+
1
,
又点
P
(
x
0
,
y
0
)
在直线
l
上,所以
x
0
=
y
0
+
2
,
课时作业
1.(2016·
昆明两区七校调研
)
过抛物线
y
2
=
x
的焦点
F
的直线
l
交抛物线于
A
,
B
两点,且直线
l
的倾斜角
θ
≥
,
点
A
在
x
轴上方,则
|
FA
|
的取值范围是
答案
解析
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
√
答案
解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
根据勾股定理,求
|
MP
|
的最小值可以转化为求
|
OP
|
的最小值,当
|
OP
|
取得最小值时,点
P
的位置为双曲线的顶点
(±3,0)
,而双曲线的渐近线为
4
x
±3
y
=
0
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3.
已知
F
1
,
F
2
分别是
双曲线
=
1(
a
>0
,
b
>0)
的左,右焦点,对于左支上任意一点
P
都有
|
PF
2
|
2
=
8
a
|
PF
1
|(
a
为实半轴长
)
,则此双曲线的离心率
e
的取值范围是
√
答案
解析
A.(1
,+
∞
)
B
.(
2,3]
C
.(1,3]
D.(1,2]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
由
P
是双曲线左支上任意一点及双曲线的定义,
所以
|
PF
1
|
=
2
a
,
|
PF
2
|
=
4
a
,
在
△
PF
1
F
2
中,
|
PF
1
|
+
|
PF
2
|
≥
|
F
1
F
2
|
,
又
e
>1
,所以
1<
e
≤
3.
故选
C.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.(2016·
成都质检
)
若点
O
和点
F
分别为
椭圆
=
1
的中点和左焦点,点
P
为椭圆上的任意一点,
则
的
最小值为
_____.
答案
解析
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
∴
由条件知
m
+
2
+
n
=
m
-
n
,则
n
=-
1
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
6.
已知双曲线
C
的两个焦点分别为
F
1
(
-
2
,
0)
,
F
2
(2,0)
,双曲线
C
上一点
P
到
F
1
,
F
2
的距离差的绝对值等于
2.
(1)
求双曲线
C
的标准方程;
解答
依题意,得双曲线
C
的实半轴长为
a
=
1
,
又其焦点在
x
轴上,所以双曲线
C
的标准方程为
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(2)
经过点
M
(2,1)
作直线
l
交双曲线
C
的右支于
A
,
B
两点,且
M
为
AB
的中点,求直线
l
的方程;
解答
1
2
3
4
5
6
7
8
9
设
A
,
B
的坐标分别为
(
x
1
,
y
1
)
,
(
x
2
,
y
2
)
,
两式相减,得
3(
x
1
-
x
2
)(
x
1
+
x
2
)
-
(
y
1
-
y
2
)(
y
1
+
y
2
)
=
0.
因为
M
(2,1)
为
AB
的中点,
所以
12(
x
1
-
x
2
)
-
2(
y
1
-
y
2
)
=
0
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
故
AB
所在直线
l
的方程为
y
-
1
=
6(
x
-
2)
,
即
6
x
-
y
-
11
=
0.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(3)
已知定点
G
(1,2)
,点
D
是双曲线
C
右支上的动点,求
|
DF
1
|
+
|
DG
|
的最小值
.
解答
1
2
3
4
5
6
7
8
9
由已知,得
|
DF
1
|
-
|
DF
2
|
=
2
,
即
|
DF
1
|
=
|
DF
2
|
+
2
,
所以
|
DF
1
|
+
|
DG
|
=
|
DF
2
|
+
|
DG
|
+
2
≥
|
GF
2
|
+
2
,
当且仅当
G
,
D
,
F
2
三点共线时取等号,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
7.
已知中心在原点的双曲线
C
的右焦点为
(2,0)
,右顶点为
(
,
0).
(1)
求双曲线
C
的方程;
解答
又
a
2
+
b
2
=
c
2
,得
b
2
=
1
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(2)
若直线:
y
=
kx
+
m
(
k
≠
0
,
m
≠
0)
与双曲线
C
交于不同的两点
M
,
N
,且线段
MN
的垂直平分线过点
A
(0
,-
1)
,求实数
m
的取值范围
.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解答
整理得
(1
-
3
k
2
)
x
2
-
6
kmx
-
3
m
2
-
3
=
0.
∵
直线与双曲线有两个不同的交点,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
设
M
(
x
1
,
y
1
)
,
N
(
x
2
,
y
2
)
,
MN
的中点为
B
(
x
0
,
y
0
)
,
由题意,
AB
⊥
MN
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
整理得
3
k
2
=
4
m
+
1
,
②
将
②
代入
①
,得
m
2
-
4
m
>0
,
∴
m
<0
或
m
>4.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(1)
求椭圆
C
1
的方程;
解答
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(2)
设点
P
在抛物线
C
2
:
y
=
x
2
+
h
(
h
∈
R
)
上,
C
2
在点
P
处的切线与
C
1
交于点
M
,
N
.
当线段
AP
的中点与
MN
的中点的横坐标相等时,求
h
的最小值
.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解答
如图,设
M
(
x
1
,
y
1
)
,
N
(
x
2
,
y
2
)
,
P
(
t
,
t
2
+
h
)
,
直线
MN
的方程为
y
=
2
tx
-
t
2
+
h
.
将上式代入椭圆
C
1
的方程中,得
4
x
2
+
(2
tx
-
t
2
+
h
)
2
-
4
=
0
,
即
4(1
+
t
2
)
x
2
-
4
t
(
t
2
-
h
)
x
+
(
t
2
-
h
)
2
-
4
=
0
.
①
因为直线
MN
与椭圆
C
1
有两个不同的交点
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
所以
①
式中的
Δ
1
=
16
[
-
t
4
+
2(
h
+
2)
t
2
-
h
2
+
4
]
>0.
②
设线段
MN
的中点的横坐标是
x
3
,
由题意,得
x
3
=
x
4
,
即
t
2
+
(1
+
h
)
t
+
1
=
0
.
③
由
③
式中的
Δ
2
=
(1
+
h
)
2
-
4
≥
0
,得
h
≥
1
或
h
≤
-
3
.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
当
h
≤
-
3
时,
h
+
2<0,4
-
h
2
<0
,
则不等式
②
不成立,所以
h
≥
1.
当
h
=
1
时,代入方程
③
得
t
=-
1
,
将
h
=
1
,
t
=-
1
代入不等式
②
,检验成立
.
所以,
h
的最小值为
1.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解答
(1)
求
C
1
,
C
2
的方程;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(2)
过
F
1
作
C
1
的不垂直于
y
轴的弦
AB
,
M
为
AB
的中点,当直线
OM
与
C
2
交于
P
,
Q
两点时,求四边形
APBQ
面积的最小值
.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解答
因为
AB
不垂直于
y
轴,且过点
F
1
(
-
1,0)
,
故可设直线
AB
的方程为
x
=
my
-
1.
易知此方程的判别式大于
0.
设
A
(
x
1
,
y
1
)
,
B
(
x
2
,
y
2
)
,
则
y
1
,
y
2
是上述方程的两个实根,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
即
mx
+
2
y
=
0.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
设点
A
到直线
PQ
的距离为
d
,
则点
B
到直线
PQ
的距离也为
d
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
因为点
A
,
B
在直线
mx
+
2
y
=
0
的异侧,
所以
(
mx
1
+
2
y
1
)(
mx
2
+
2
y
2
)<0
,
于是
|
mx
1
+
2
y
1
|
+
|
mx
2
+
2
y
2
|
=
|
mx
1
+
2
y
1
-
mx
2
-
2
y
2
|
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
而
0<2
-
m
2
≤
2
,故当
m
=
0
时,
S
取得最小值
2.
综上所述,四边形
APBQ
面积的最小值为
2.
1
2
3
4
5
6
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8
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