圆锥曲线中的范围与最值问题(解析版).pdf
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1、【2022版】典 型 高 考 数 学 试 题 解 读 与 变 式 考 点 4 2 圆 锥 曲 线 中 的 范 围 与 最 值 问 题【考 纲 要 求】应 从 数 与 形 两 个 方 面 把 握 直 线 与 圆 锥 曲 线 的 位 置 关 系.会 判 断 已 知 直 线 与 曲 线 的 位 置 关 系(或 交 点 个 数),会 求 直 线 与 曲 线 相 交 的 弦 长、中 点、最 值.【命 题 规 律】圆 锥 曲 线 中 的 范 围 与 最 值 问 题 在 选 择 题、填 空 题 以 及 解 答 题 中 都 会 考 查,在 解 答 题 中 出 现 时 难 度 较 大.【典 型 高 考 试 题
2、变 式】(-)离 心 率 的 范 围 2 2例 1.12021高 考 全 国 乙 卷 理 11)设 8 为 椭 圆 C:,+=l(a80)的 上 顶 点,若 C 上 任 意 一 点 都 满 足|尸 3区 2力,则。的 离 心 率 的 取 值 范 围 是()【答 案】C【分 析】设 P(%,%),由 8(0口),根 据 两 点 间 的 距 离 公 式 表 示 出 归 耳,分 类 讨 论 求 出 1PBi的 最 大 值,再 构 建 齐 次 不 等 式,解 出 即 可.【解 析】解 法-:(代 数 消 元,区 间 上 二 次 函 数 最 值)2 2设 尸(%,%),由 3(0,。),.耳+乌=1,a
3、2=b2+c2,a b二|尸 8=片+(0/?)2=2 1 J o+p-j+-+a2+b2(-b y(,c2,a2-c2 c2,:.0e 故 选 C.c2 2解 法 二:(三 角 代 换,区 间 上 二 次 函 数 最 值)设 P(acosO,bsin 0)0 0,J U i J|PB|2 b a2 cos2 6+(bsin6-by 4Z?2(、2,4-f(0=-c2sin20-2b2 sin0+a2+b2=-c2 sin+a2+b2+-z-.c c由 已 知 当 且 仅 当 sin8=-l 时,/取 最 大 值 4万,b2c2,:.a2-c2 c2,:.0e C 2解 法 三:(三 角 代
4、换,因 式 分 解)设 尸(acos 6,Z?sin 6)(0 W 6 W 2兀),则|尸 回 2 b o a2 cos2 6+仅 sin。一 8 4/(Z?2-a2)sin2 0-2h2 sinO+a?-3必=(sin0+l)(/?2-a2sin0+a2-3Z?2 J,只 需 9-a)sin。+a-3-0 即 可,即(6 一(一 1)+/-3b2 0,:.a2 2b2,a2 2(a?-c?),0 L 则 双 曲 线 y2=i的 离 心 率 的 ar取 值 范 围 是()A.(V2,+oo)B.(V2,2)C.(1,72)D.(1,2)【答 案】C2 2 1 i i【解 析】由 题 意 e2=
5、;=S 二=i+3,:a l,,ll+r 2,则 l e V L矿 a a a故 选 C.2 2【变 式 2】【改 编 条 件 和 结 论】设 耳,鸟 是 双 曲 线 2-3=1(。乃()的 两 个 焦 点,P 在 双 曲 线 上,若 丽 质=0,|7月 卜|第 1=2勿:(,为 半 焦 距),则 双 曲 线 的 离 心 率 为()V3-1 A/3+1 V5+1A.-B.-C.2 D.-2 2 2【答 案】D【解 析】由 题 意 得,大 瑞 是 直 角 三 角 形,由 勾 股 定 理 得(2c)2=|P F+PF2 F=|PF,P g 2 1 耳|PF21=4-4ac,c-uc-a 0,e?e
6、 1 0,e 1,e=-.故 选 D.2(二)参 数 的 范 围 x2 v2例 2.(1)2017课 标 卷】设 A、B 是 椭 圆 C:工+21=1长 轴 的 两 个 端 点,若 C 上 3 m存 在 点 M 满 足 N4MB=120。,则 根 的 取 值 范 围 是()A.(0,lJUL9,+co)B.(0,V3Uf9,+oo)C.(0,llU4,+a)D.(),当 U4,+oo)【答 案】A【解 析】当 0 机 3,焦 点 在 x 轴 上,要 使 C 上 存 在 点 M 满 足 N A M B=120,则-tan60=V 3,即;得()加 1;当 相 3,焦 点 在 y 轴 上,要 使
7、C 上 存 b yjm在 点 M 满 足 NA 8=120,则 gNtan60=百,即 垂 之 6,得 加 2 9,故 切 的 取 值 b V3范 围 为(0,1。9,+8),选 A.【名 师 点 睛】本 题 设 置 的 是 道 以 椭 圆 的 知 识 为 背 景 的 求 参 数 范 围 的 问 题.解 答 问 题 的 关 键 是 利 用 条 件 确 定 a,b的 关 系,求 解 时 充 分 借 助 题 设 条 件 N A M B=120转 化 为 tan60 这 是 简 化 本 题 求 解 过 程 的 一 个-重 要 措 施,同 时 本 题 需 要 对 方 程 中 的 焦 b点 位 置 进
8、行 逐 一 讨 论.(2)2021年 高 考 浙 江 卷 21】如 图,已 知 产 是 抛 物 线 V=2px(p 0)的 焦 点,知 是 抛 物 线 的 准 线 与 x 轴 的 交 点,且 MF=2.(1)求 抛 物 线 的 方 程;(2)设 过 点 F 的 直 线 交 抛 物 线 于 A,8 两 点,斜 率 为 2 的 直 线/与 直 线 A M,M B,45,x轴 依 次 交 于 点 P,Q,R,N,且|RN=|PNHQN|,求 直 线/在 x 轴 上 截 距 的 取 值 范 围.(-00,-7-4 行 U-7+4 百,l)U(l,y).【分 析】(1)求 出。的 值 后 可 求 抛 物
9、 线 的 方 程.设 48:x=(y+l,4(4,凶),3(%2,%),N(,0),联 立 直 线 A 6 的 方 程 和 抛 物 线 的 方 程 后 可 得 X%=-4,%+%=中,求 出 囹 线 M A M S 的 方 程,联 立 各 直 线 方 程 可 求(+1丫 3+4产 出 外,坨,以,根 据 题 设 条 件 可 得-=-了,从 而 可 求 的 范 围.【解 析】(1)./目=2,故=2,故 抛 物 线 的 方 程 为:y2=4x.(2)解 析 一(常 战 设 线 转 化”设/.如:x=ky+,lMA=:*=自 1,/廿 x=+m,/日,y.从 近,力 联 立 A B 与 抛 物 线
10、 得:7=ky+,则/_ 软 j _ 4=0,则(4 八 4)|/=4x力+%=4%,%=7又?十|宁+1,所 以 匕=h=必 为*2 4比.氏+止+或+i 疗 於+(凶+%乂+14 4 4 4=J 4 4-2=_ f乂 力 必 力 江+1 也+1*2+*3=-4+J M 丫 2竽+%+手+“(此 处 是 对 称 韦 达 结 构 运 用,难 点 在 于 敢 第 而 且 算 对)-二 u.1 力 则 联 立 A 与。0:则 4L:x=3-1廿 一 y y则 联 立 48与 P0:则&r:x=A l _1,;.x=ly+m,得 y f-p 因 为 网 2=1叫 阿,则,=-%”(坐 标 转 化 非
11、 常 重 要)*2-2所 以 m+1 y/3 2&T=皿,-7-4向 式-7+4在 2)11(1,+C C)m-2#0解 析 二(平 移 齐 次+同 构+转 化 坐 标 比):以 M为 原 点,则 抛 物 线 方 程 为/=4(x-l),5:X=ky+2,/M 4:X=k2y,lMa:x=巾 k:x=ly+m联 立 4 8 与 抛 物 线 得:,“:x=*+2 o 2=1,且/一 4AM七 4(上 四)=0 o(l+*i!)y2-x2=0,即(I+)-闫=o 则 与+与=o也&=-(1+无:a 2 r 冉=1+好,4:x=3则 联 立 M 4与 P 0:则.1,得 力=上 同 理 lA B:x
12、=kty+2则 联 立 4 8 与 P 0:则,1%:x=3 y+m得 因 为 pw|2 T p M l?N|.则 4=-外 子,即 k-2所 以 J 5 V m/可 式-7+4 6 1)5 1*)解 法 三:设 A8:x=/y+l,4 6,弘),3(%2,)2),N(,0),.直 线/:%=,由 题 设 可 得 H LFU W.由,2x-t y+.2;可 得 y2-49-4=0,故 y%=-4,乂+必=4/,y=4x;|砌 2=|P N|.|Q N(故 又 M A:y=5|(%+1)y=(x+1)z x X|+l 可 得 丫 2(+1)%口 J 付 y p-.”2xt+2-ytx=-n2同
13、理 2(+1)必 2%2+2%由 2+必)+4 3+由 n+1?_ 3+4/J=(2 1)2s=2 t-l3+4产-s2+2 s+4,2 41+-+s s且 s wOs+14T?+1N0 L r即,解 得 一 7 4 g 或 一 7+4 g 4 v l 或 邛 w l令 故 n 1,故 直 线/在 X轴 上 的 截 距 的 范 围 为 4 一 7 4石 或 一 7+4 6 1.【方 法 点 睛】直 线 与 抛 物 线 中 的 位 置 关 系 中 的 最 值 问 题,往 往 需 要 根 据 问 题 的 特 征 合 理 假 设 直 线 方 程 的 形 式,从 而 便 于 代 数 量 的 计 算,对
14、 于 构 建 出 的 函 数 关 系 式,注 意 利 用 换 元 法 等 把 复 杂 函 数 的 范 围 问 题 转 化 为 常 见 函 数 的 范 围 问 题.【变 式 1【改 变 条 件】在 平 面 直 角 坐 标 系 xO),中,A(-12,0),B(0,6),点 P 在 圆 O:X?+丁=50 上,若 PA PB W 20,则 点 P 的 横 坐 标 的 取 值 范 围 是.【答 案】-50,1【解 析】设 P(x,y),由 丽 两,20,易 得 2x-y+5,O,2x-y+5 o0,可 得 上 x=-5u或 B:y=-5由 0m+n 3m-n 八 7-m2 n 3nr,由 双 曲 线
15、 性 质 知:c?=(/+”)+(3 1-)=4帚,其 中 c 是 半 焦 距 焦 距 2c=2-2帆=4,解 得 帆=1,1 b0)过 点 A(0,-2),以 四 个 顶 点 围 成 的 四 边 形 面 积 为 4布.(I)求 椭 圆 E 的 标 准 方 程;(II)过 点 夕(0,-3)的 直 线/斜 率 为 上,交 椭 圆 E 于 不 同 的 两 点 3,C,直 线 A 8,A C交 了=-3 于 点 M,N,若 归 根+归 义|1 5,求 人 的 取 值 范 围.2 2【答 案】(案 二+匕=1;(2)3,-1)51,3.5 4【分 析】(1)根 据 椭 圆 所 过 的 点 及 四 个
16、 顶 点 围 成 的 四 边 形 的 面 积 可 求。力,从 而 可 求 椭 圆 的 标 准 方 程;设 3 G,乂),。(,必),求 出 直 线 A B,A C 的 方 程 后 可 得 M,N 的 横 坐标,从 而 可 得 1PMi+|PN|,联 立 直 线 5 C 的 方 程 和 椭 圆 的 方 程,结 合 韦 达 定 理 化 简 PM+PN,从 而 可 求 攵 的 范 围,注 意 判 别 式 的 要 求.【解 析】(1)椭 圆 过 A(0,2),故 h=2,.四 个 顶 点 围 成 的 四 边 形 的 面 积 为 4逐,1 2 2故 Lx2ax2/7=4石,即 a=6,故 椭 圆 的 标
17、 准 方 程 为:+-=1.2 5 4(2)设 3(不 凹),。(工 2,%),:直 线 B C 的 斜 率 存 在,故 不 力 0,故 直 线 y+2 A x,x9A 6:y=-1-x-2,令 y=3,则/=-4-同 理-S;-玉 X+2%+2直 线 BC:y=-3,由 0,xMxN 0,又 P M+P N=XM+XN=+-必 十 4,2十,%,2%一(玉+)-I-7 kxy-1 kx2-1 k XfX2-Z:(X1+x2)+l50k 30k4+542-4+54225左 2 30上 2 34+5/-4+5/小 故 51Msi5 即 闷 4 3.综 上,一 3“1 或 1AW3.(三)最 值
18、2例 3.(1)12021高 考 全 国 乙 卷 文 11 设 B 是 椭 圆 C:1-+y2=l的 上 顶 点,点 在 C 上,则 的 最 大 值 为()A.-B.A/6 C.6 D.22【答 案】A2【分 析】设 点 尸(X。,%),由 依 题 意 可 知,5(0,1),+y:=l,再 根 据 两 点 间 的 距 离 公 式 得 到 然 后 消 元,即 可 利 用 二 次 函 数 的 性 质 求 出 最 大 值.2【解 析】设 点 P(/,%),B(0,l),9+尤=1,PBf=片+(%-if=5(1%)+(%-以=-4y:2%+6=4 1 g)+等.而 一.当%=;时,|啊 的 最 大
19、值 为 故 选 A.【名 师 点 睛】本 题 解 题 关 键 是 熟 悉 椭 圆 的 简 单 儿 何 性 质,由 两 点 间 的 距 离 公 式,并 利 用 消 元 思 想 以 及 二 次 函 数 的 性 质 即 可 解 出.2 2(2)【2021新 高 考 I卷 5】已 知 后,鸟 是 椭 圆 C:2+二=1的 两 个 焦 点,点 M 在 C 上,9 4则|M用 国 的 最 大 值 为()A.13 B.12 C.9 D.6【答 案】C【分 析】本 题 通 过 利 用 椭 圆 定 义 得 至 制+|*|=2。=6,借 助 基 本 不 等 式 函+|“闾 即 可 得 到 答 案.I 2)【解 析
20、】由 题,片=9,=4,则|加 耳|+|明|=2。=6,:.M F-M F2 0,60)的 两 条 渐 近 线 分 别 交 于。,E 两 点,若 O D E 的 面 积 为 8,则 C 的 焦 距 的 最 小 值 为)A.4 B.8 C.16 D.32【答 案】Br2 v2 力【思 路 导 引】C:与 一 方=1(。o,匕 o),可 得 双 曲 线 的 渐 近 线 方 程 是 y=-x.与 直 线 x=a 联 立 方 程 求 得。,E 两 点 坐 标,即 可 求 得|。,根 据 A Q D E 的 面 积 为 8,可 得 a。值,根 据 2c=2值 7,结 合 均 值 不 等 式,即 可 求
21、得 答 案.r2、,2 A【解 析】;C:之-4=130,b0),.双 曲 线 的 渐 近 线 方 程 是 y=x,a b a2 2.直 线 x=a 与 双 曲 线 C:5-4=1(“0,。0)的 两 条 渐 近 线 分 别 交 于。,两 点,a-bx=ax c i不 妨 设。为 在 第 一 象 限,E 在 第 四 象 限,联 立 b,解 得,故。(。/),y=x y=t ax=ab,解 得,y=xa联 立 x a,故 E(a,b),|瓦)|=助,y=-bA O D E 面 积 为:SA L-i ODF=ax2b=ab=S.2 2双 曲 线 C:=-=l(a0,60)a-b其 焦 距 为 2c
22、=2必 7 2 2月=2 灰=8,当 且 仅 当 a=8=2&取 等 号,C 的 焦 距 的 最 小 值:8,故 选 B.【专 家 解 读】本 题 的 特 点 是 注 重 双 曲 线 的 基 本 应 用,本 题 考 查 了 双 曲 线 的 定 义、标 准 方 程 及 其 几 何 性 质,考 查 数 学 运 算、直 观 想 象 等 学 科 素 养.解 题 关 键 是 解 题 关 键 是 掌 握 双 曲 线 渐 近 线 的 定 义 和 均 值 不 等 式 求 最 值 方 法,在 使 用 均 值 不 等 式 求 最 值 时,要 检 验 等 号 是 否 成 立.【变 式 1】【改 变 条 件】已 知
23、F 为 抛 物 线 C:)2%的 焦 点,过?作 两 条 互 相 垂 直 的 直 线 h,h,直 线/i与 C 交 于 A、8 两 点,直 线/2与 C 交 于。、E两 点,则|AB|+|DE 的 最 小 值 为()A.16 B.14 C.12 D.10【答 案】A【解 析】设 4?倾 斜 角 为。.作 A(垂 直 准 线,垂 直 x 轴,易 知,|AF|-cos0+|GF|=|A,|(几 何 关 系)|A&|=|AF|(抛 物 线 特 性)|GP|=p_p/.|AF|-cos6+P=|AF|,同 理|AF|=-,|BF|=-,1-COS0 1+COS 02P-cos2 02Psin2 0Tt
24、 DE=彳-r-=又。与 A B 垂 直,即。石 的 倾 斜 角 为 万+夕,1副 2 0+夕)c o s 6-而 V=4x,B|J P=2.:.AB+=2P+-1 1 1 1 sin2 0 cos取 sin24-cos20 _ 4=-sin2 E|最 小 值 为 16.故 选 A.sin-20 4【名 师 点 睛】对 于 抛 物 线 弦 长 问 题,要 重 点 抓 住 抛 物 线 定 义,到 定 点 的 距 离 要 想 到 转 化 到 准 线 上,另 外,直 线 与 抛 物 线 联 立,求 判 别 式、书 达 定 理 是 通 法,需 要 重 点 掌 握.考 查 到 最 值 问 题 时 要 能
25、 想 到 用 函 数 方 法 进 行 解 决 和 基 本 不 等 式.【变 式 2】【改 编 条 件 和 结 论】设。为 坐 标 原 点,P 是 以 F 为 焦 点 的 抛 物 线 2=2px(p 0)上 任 意 一 点,M 是 线 段 P F 上 的 点,且 则 直 线 0 M 的 斜 率 的 最 大 值 为()6 2 V2A.B.-C.D.13 3 2【答 案】c【解 析】设 尸(2p*,2p/),M(x,y)(不 妨 设/(),贝 IJ方=2 0 2-券,22/)=%+与 3 3y 3 由 已 知 得 丽 而,.,3,(k()M)max=y-故 选 C【变 式 3】【改 编 条 件 和
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- 圆锥曲线 中的 范围 问题 解析
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