浅谈高考解析几何中的最值问题

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  高考解析幾何中的最值问题,以直线或圆锥曲线为背景,综合函数、不等式、三角等知识,所涉及的知识点较多,对解题能力考查的层次要求较高,因而这类最值问题已成为历年高考数学中的热点和难点.考生在解答该类问题时,常常表现为无从下手,或者半途而废.笔者认为解决这类问题的关键在于:通观全局,设量建模,选法求最.下面,我通过具体例题把这类问题常用的解法简要梳理,供大家参考,批评指正.
  一、利用定义法求最值
  【例1】(2009四川)已知直线和直线,抛物线上一动点到直线和直线的距离之和的最小值是( )
  解析:答案,根据抛物线的定义,将点到直线的距离转化为的距离,问题即转化为点到直线的距离,求得值为2.
  【点评】在解决解析几何相关最值问题的选择或填空题时,要紧扣圆锥曲线的定义,利用转化思想快速求解.
  二、利用函数与导数法求最值
  在解析几何最值问题中,我们常常根据题意设置适当的变量,构造所求问题的函数模型,并利用函数的性质或导数来解决最值问题.
  【例2】(2015浙江)已知椭圆上两个不同的点关于直线对称。(1)求实数的取值范围;(2)求面积的最大值(为坐标原点).
  解析:(1)由题意知:,可设直线的方程为
  所以当时,由最大值,即面积的最大值为.
  【点评】本题主要考查了解析几何中的对称问题、直线与椭圆的位置关系以及函数的最值问题。根据对称性设出直线的方程,再与椭圆方程联立,得到关于的一元二次方程,这是高考中解析几何解答题的常规解题套路.求面积最大值时,引入变量,简化计算,得到面积关于的表达式,将此问题转化为函数的最值问题.
  【例3】(2014浙江)已知的三个顶点都在抛物线上,为抛物线的焦点,点为的中点,.
  (1)若,求点的坐标;(2)求面积的最大值.
  【点评】本题主要考查直线与抛物线的位置关系以及抛物线的性质,综合性较强,涉及到函数与方程、数形结合、化归于转化等数学思想.将面积的表达式得出后,转化为函数求最值问题,根据函数的特征恰当选用导数的方法求解最值,也体现了用代数的方法解决解析几何问题的思想.
  三、利用基本不等式法求最值
  【例4】(2014四川)已知椭圆:的焦距为4,其短轴的两个端点与长轴的一个端点构成正三角形.
  (1)求椭圆的标准方程;
  (2)设为椭圆的左焦点,为直线上任意一点,过作的垂线交椭圆于点.①证明:平分线段(为坐标原点);②当最小时,求点的坐标.
  解析:(1)(过程略) (2)①(证明过程略)
  所以当最小时,点的坐标是(-3,1)或(-3,-1).
  【点评】本题主要考查直线与椭圆的位置关系,涉及的知识点较多,综合性比较强。通过引入变量,设出点的坐标,利用距离公式和弦长公式分别表示出,进而得到关于的表达式,结合式子特征,简单变形,利用基本不等式轻松求解.
  四、利用三角代换法求最值
  【例5】(2008江苏)在平面直角坐标系中,点是椭圆上的一个动点,求的最大值.
  解析:由题可设点坐标为,其中.
  因此
  所以当时,取最大值2.
  【点评】在解析几何中,尤其是涉及有关圆或椭圆的最值问题,可根据圆或椭圆的参数方程,利用三角代换的方法解决相关最值问题,这类问题还可以根据目标函数的几何意义,利用数学结合的思想求解.
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