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1_微专题二圆锥曲线中的最值与范围问题_2025版教学资源包_(总复习系列)2025版《5年高考3年模拟》新高考版B版(⭐全科)_2025版.新高考新教材版.高考总复习.数学.5·3B版_图书电子资源

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专题八 平面解析几何 2 27
微专题二 圆锥曲线中的最值与范围问题
学生用书P296
1.圆锥曲线中的最值问题的主要解法 线AB的方程为x my n,n ,
= + >0
几何法 利用圆锥曲线的定义 几何性质和平面几何中的 P(x ,y ),A(x ,y ),B(x ,y ),
(1) , 、 3 3 4 4 5 5
定理性质等进行求解
; ∵ →AP = λP→B,
代数法 把求最值的几何量或代数表达式表示为某个
(x x ,y y ) λ(x x ,y y ),
(2) , ∴ 3- 4 3- 4 = 5- 3 5- 3
些 参数的函数 然后利用函数方法 基本不等式等进行
(
求解
)
.
, 、
{x x λ(x x ),
ì ï
ï
x
3=
x 4+ λ
λ
x 5,
3- 4= 5- 3 í 1+
2.圆锥曲线中范围问题解法 ∴ y y λ(y y ) ⇒ï y λy
3- 4= 5- 3 ïy 4+ 5,
解决圆锥曲线中范围问题的基本思想是建立目标函数和不等 î 3= λ
1+
关系.建立目标函数的关键是选用一个合适的变量 其原则是 点P在双曲线C上,
, ∵
这个变量能够表达要解决的问题 建立不等关系的关键是运 æy λy ö2
; ç 4+ 5÷
用圆锥曲线的几何特征 判别式或基本不等式等灵活处理. æx λx ö2 è λ ø
、 ç 4+ 5÷ 1+ ,
例 ( 东北三校联考, )已知双曲线C
x2 y2
a b
∴ è
1+
λ ø -
3
=1
2024 18 :a2 -b2 =1( >0, (x λx )2 (y λy )2 ( λ)2,
∴3 4+ 5 - 4+ 5 =3 1+
的右顶点E 斜率为 的直线交C于M N两点 且 ( x2 y2) λ2( x2 y2) λ( x x y y ) ( λ)2 ,
>0) (1,0), 1 、 , ∴ 3 4- 4 + 3 5- 5 +2 3 4 5- 4 5 =3 1+ ③
MN的中点为Q . 又 x2 y2 , x2 y2 ,(点A,B在渐近线上)
(1,3) ∵3 4- 4=0 3 5- 5=0
(1)
求双曲线C的方程
; ∴2
λ(
3
x
4
x
5-
y
4
y
5
)
=3
(
1+
λ)2,
(2)
证明
:△
MEN为直角三角形
; x x y y 3
(
1+
λ)2
,
若过曲线C上一点P作直线与两条渐近线相交 交点为A ∴3 4 5- 4 5= λ ④
(3) , , 2
[ ] { x2 y2 ,
B 且分别在第一象限和第四象限 若→AP λP→B λ 1 求 联立 3 - =0
, , = , ∈ ,2 , x my n,
3 = +
△
AOB面积的取值范围. 消去x,整理得(
3
m2
-1
)y2
+6
mny
+3
n2
=0
,
解析 (
1
)设M(x
1
,y
1
),N(x
2
,y
2
),
则
{
3
m2
-1≠0
,
m 3,
则x 1+ x 2=2 ,y 1+ y 2=6 . Δ =36 m2n2 -12 n2( 3 m2 -1 ) >0 ⇒ ≠± 3
M,N两点在双曲线C上,
mn
∵ 由根与系数的关系得y y -6 ,
ì ï x2 y2 4+ 5= m2 ⑤
1 1 , 3 -1
í
ïa2 -b2 =1①
由 得
x2
1-
x2
2
y2
1-
y2
2 , y y 3
n2
,
∴ ïx2 y2 ①-② a2 - b2 =0 4 5= m2 ⑥
ï 2 2 , 3 -1
îa2 -b2 =1② A,B分别在第一象限和第四象限, y y , m2 ,
∵ ∴ 4 5<0 ∴3 -1<0
即
y2
1-
y2
2
b2
,
(y
1+
y
2
)(y
1-
y
2
) b2
, 由 式得 (my n)(my n) y y 3
(
1+
λ)2
,
x2
1-
x2
2
=a2 ∴ (x
1+
x
2
)(x
1-
x
2
)= a2 ④ 3 4+ 5+ - 4 5=
2
λ
∴ k OQ ·k MN=a b2 2 ,即 3×1=a b2 2 , ∴ b2 =3 a2. ∴ ( 3 m2 -1 )y 4 y 5+3 mn(y 4+ y 5 ) +3 n2 = 3 ( 1 2 + λ λ)2 ⑦ ,
又
∵
a
=1
,
∴
b2
=3
, 将
⑤⑥
代入
⑦
得(
3
m2
-1
)
m
3 n
2
2
+3
mn·-
m
6
2
mn
+3
n2
=
3 ( 1+
λ
λ)2 ,
y2 3 -1 3 -1 2
∴ ( 双 )证 曲 明 线 :由 C的 已 方 知 程 可 为 得, x 直 2 - 线 3 M = N 1 . 的方程为y ·(x ),即y ∴ 3 - m 6 2 n - 2 1 = 3 ( 1 2 + λ λ)2 ,
2 -3=1 -1
b
x , k , AOx °,
= +2 ∵ OA= a = 3 ∴ ∠ =60
{y x ,
联立 = +2 消去y整理得 x2 x ,Δ y
x2 y2 , 2 -4 -7=0 =16+56=72 OA | 4| 2 3 y ,
3 - -3=0 ∴ | |= °= | 4|
, sin60 3
>0
同理 OB 2 3 y ,
由根与系数的关系得x x ,x x 7 , | |= | 5|
1+ 2=2 1 2=- 3
2
S 1 OA · OB · AOB
∵ E→M·E→N = (x 1-1 ,y 1 )·(x 2-1 ,y 2 ) = (x 1-1 )·(x 2-1 ) + y 1 y 2= ∴ △ AOB= 2 | | | | sin∠
(x )(x ) (x )(x ) x x (x x )
1-1 2-1 + 1+2 2+2 = 2 1 2+ 1+ 2 +5=2×
( ) 3 2 3· y ·2 3· y
7 ,
=
4
×
3
| 4|
3
| 5|
- +2+5=0
2 n2
3 y y 3 3
∴ E→M ⊥ E→N,即EM ⊥ EN, = 3 | 4 5|= 3 3 m2 -1
∴ △
EMN为直角三角形.
·
n2
( )由题意可知,若直线AB的斜率存在,则斜率不为 ,故设直 =- 3 m2
3 0 3 -1
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋2 28 5年高考3年模拟 B版 数学(教师用书)
[ )
3
(
1+
λ)2
当λ 1 , 时,h′(λ) ,h(λ)单调递减,
= λ ∈ 1 <0
4 3
( ) 当λ ( , ]时,h′(λ) ,h(λ)单调递增,
∈ 1 2 >0
3 λ 1 ,
= +λ+2 (提示:也可根据对勾函数的性质得出h(λ)的单调性)
4
[ ] ( )
令h(λ) λ 1 ,λ 1 , , 又h 1 10,h( ) 5 ,h( ) ,
= +λ ∈ 2 = 2 = 1 =2
3 3 3 2
(λ )(λ ) [ ] é ù
h′(λ) 1 +1 -1 , h(λ) ,10 , S êê ,4 3úú.
=1-λ2 = λ2 ∴ ∈ 2
3
∴ △ AOB∈ë 3
3
û
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
学生用书P138
x2 y2
1.( 河南郑州二模, )已知椭圆E a b 过 m 1
2024 18 :a2 +b2 =1( > >0) +m
令t m 1 t S 1 1
= +m , ∈[2,+∞), △ MNS= · = ·
点 且焦距为 . 2 m2 4 2
(0,1), 2 3 4 +m2 +17
求椭圆E的标准方程.
(1) t
过点S 作两条互相垂直的弦AB CD 设弦AB CD的 1 1
(2) (1,0) , , , t2 = · ,
中点分别为M N. 4 +9 2 4 t + 9 t
,
证明 直线MN必过定点
① : ; S 在t 上单调递减 S 1
若弦AB CD的斜率均存在 求 MNS面积的最大值. ∵ △ MNS ∈[2,+∞) ,∴ △ MNS≤ ,
② , , △ 25
解析
(1)
依题意有b
=1,
c
= 3,
解得a2
=
b2
+
c2
=4,
当且仅当t
=2,
即m
=±1
时取等号.
∴
椭圆E的方程为
x2
+
y2
=1
. 故
△
MNS面积的最大值为 1 .
4 25
证明 设l x my m A x y B x y 2.( 黑龙江齐齐哈尔一模, )在平面直角坐标系xOy中
(2)① : AB: = +1( ≠0), ( 1, 1), ( 2, 2), 2024 18 ,
点F P为动点 以PF为直径的圆与x轴相切 记P的
则l x 1 y m (0,1), , ,
CD: =-m +1( ≠0), 轨迹为Γ.
{x my 求Γ的方程
联立 = +1, 故 m2 y2 my (1) ;
x2
+4
y2
=4,
( +4) +2 -3=0,
(2)
设M为直线y
=-1
上的动点
,
过M的直线与Γ相切于点
m A 过A作直线 MA 的垂线交 Γ 于点 B 求 MAB 面积的最
Δ m2 y y -2 , , △
=16 +48>0, 1+ 2=m2 , 小值.
+4
æ m ö 解析 设 P x y 则线段 FP 的中点坐标
故Mç 4 - ÷ (1) ( , ),
èm2 ,m2 ø, ( x y )
+4 +4 为 +1
æ m2 m ö , ,
由 1 代替m 得Nç 4 ÷ 2 2
-m , è m2, m2 ø, 因为以PF为直径的圆与x轴相切
1+4 1+4 ,
m2 ( ) y
当 m2 4 = 4 m2, 即m2 =1 时 , l MN: x = 4 , 过点K 4 ,0 , 所以 +1 = 1 | FP |= 1 x2 +( y -1) 2 ,
+4 1+4 5 5 2 2 2
m2 化简得x2 y 所以Γ的方程为x2 y.
当 4 4 即m2 时 =4 , =4
m2
+4
≠
1+4
m2, ≠1 ,
设A
æ
çx
x2
0
ö
÷ x 由y
x2
得y′
x
则点A处的切
m m m æ ö (2) è 0, ø( 0≠0), = , = ,
k
MN=
4(
m
5
2
-1)
,
l
MN:
y
+m2
+4
=
4(
m
5
2
-1)
è
çx
-m2
4
+4
ø
÷
(
m2
≠1,
m
线斜率为
x
0 所
4
以直线MA的方程
4
为y
x2
0
2
x
0 x x 即y
, - = ( - 0), =
≠0), 2 4 2
m2 m2 x x2 x æx ö
令y =0, x = 4( m2 -1) +m2 4 = 4 m2 +16 = 4 , 0x - 0 , 令y =-1, 则x = 0 -x 2 , 所以M è ç 0 -x 2 ,-1ø ÷ ,
5( +4) +4 5( +4) 5 2 4 2 0 2 0
( )
直线MN恒过点K 4 .
x2
∴ ,0 易知直线AB的斜率为 2 所以直线AB为y 0 2 x
5 -x , - =-x ( -
( ) 0 4 0
当m 时 经验证直线MN过点K 4 . x2
=0 , ,0 x 整理得y 2 x 0
5 0), =-x + +2,
( ) 0 4
综上 直线MN恒过点K 4 . {x2 y
,
5
,0
联立
y
=4
2
,
x
x2
0
消去y得
x2
-
x2
0
=-x
2
(
x
-
x
0),
②
S
△ MNS=
S
△ MKS+
S
△ NKS = 2
1
·|
KS
|·|
y
M-
y
N | = 2
1
·
1
5 ·
=-x
0
+
4
+2, 4 4 0
x x x x
m m
1 |
m3
+
m
| 1
m +m 1
有
-x
2
0
(
x
-
x
0)=
( - 0)
4
( + 0)
,
1+4
m2 +m2
+4
=
2
·
4
m4
+17
m2
+4
=
2
·
m2 4
,
解得x 8 x 即点B的横坐标为 8 x
4 +m2 +17 =-x - 0, -x - 0,
0 0
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题八 平面解析几何 2 29
( ) 2 4.( 江苏徐州适应性测试, )将圆x2 y2 上各点的纵坐
所以 BA 2 8 x x 2024 18 + =2
| |= 1+ -x -x - 0- 0
0 0 λ
标变为原来的 2 λ 横坐标不变 所得曲线为E.记
x2 x2 (0< <2)( ),
4 8 x 2( 0+4) 0+4 2
= 1+x2 x +2 0 = x2 , P Q 过点P的直线与E交于不同的两点A B
0 0 0 (-2,0), (1,0), , ,
又 AM æ ç x 0 ö ÷ 2 x 0 2 x 直线QA , QB与E分别交于点C , D.
| |= 1+è ø -x - 0 求E的方程.
2 2 0 (1)
x2 x x2 x2 设直线AB CD的倾斜角分别为α β.当 α π时
0 2 0 ( 0+4) 0+4 (2) , , 0< < ,
= 1+ x + = x , 2
4 0 2 4| 0| α
所以 △ MAB 的面积为 1 2 | AB | | AM | = 2 1 × 2(
x2
0+4 x ) 2 0
x2
0+4 × ( ( i ii ) )
求
若
t
t
a
a β
n
n - β α
的
有
值
最 ; 大值 , 求λ的取值范围.
( x2 0+4) x2 0+4 ( x2 0+4) 3 1 æ ç| x 0| 2 +4 ö ÷ 3 1 ( x 4 ) 3 解析 (1) 设所求曲线E上的任意点为 ( x , y ), 与x2 + y2 =2
4|
x
0|
=
4|
x3
0|
=
4
è
|
x
0|
ø =
4
| 0|+
|
x
0|
,
对应的点为
(
x
1,
y
1),
{x x {x x
又
|
x
0|+
|
x
4
0|
≥2 |
x
0|×
|
x
4
0|
=4,
当且仅当x
0=±2
时
,
等号成
根据题意 可得
= 1,
λ 即
1= ,
, y 2 y y 2 y
立 所以 MAB面积的最小值为 1 3 . = 1, 1= λ ,
, △ ×4 =16 2 2
3.( 福建部分地市质量检测,
4
)在直角坐标系xOy中 已 代入方程x2 y2 可得x2
æ
ç 2 y
ö
÷
2
整理得
x2 y2
2024 18 , + =2, +è λ ø =2, + λ =1
知抛物线C y2 px p 的焦点为F 过F的直线l与C交 2 2
: =2 ( >0) , λ
于M N两点 且当l的斜率为 时 MN . (0< <2),
, , 1 ,| |=8 x2 y2
求C的方程 所以曲线E的方程为 λ .
(1) ; +λ =1(0< <2)
设l与C的准线交于点P 直线PO与C交于点Q 异于原 2
(2) , ( 设A x y B x y
点 .记线段MN的中点为R 若 QR 求 MNQ面积的取 (2)(i) ( 1, 1), ( 2, 2),
) , | |≤3, △ ì x
值范围. ï x 1-1y
x ï = y +1,
解析 由题意知l的斜率不为 . 则直线QA的方程为x 1-1y 联立í 1
(1) 0 = y +1, ïx2 y2
p 1 ï
设l的方程为x my M x y N x y î +λ =1,
= + , ( 1, 1), ( 2, 2), 2
2
联立 { x = my + 2 p ,消去x得y2 -2 mpy - p2 =0, 消去x整理得 é ë êê æ è ç x 1 y - 1 1 ö ø ÷ 2 λ +2 ù û úúy2 +2 λ x 1 y - 1 1y - λ =0,
y2
=2
px
, 所以 y -
λ
-
λy
1
y
1 (注意
∴ y 1+ y 2=2 mp , y 1 y 2=- p2 , C = é ë êê æ è ç x 1 y -1 ö ø ÷ 2 λ +2 ù û úúy 1 = ( x 1-1) 2λ +2 y2 1 = 2 x 1-3 ,
则 MN x x p m y y p p m2 1
| |= 1+ 2+ = ( 1+ 2)+2 =2 ( +1),
x x
∴ 由题可知当m =1 时 ,| MN |=8,∴ p =2, 2 y2 1=2 λ - λx2 1 )所以x C= 1 y -1y C+1= 3 x 1-4 ,
C的方程为y2 x. 1 2 1-3
∴ =4
æ x y ö æ x y ö
由 知y y 1+ y 2 m 所以C è ç3 x 1-4 , x 1 ø ÷ , 同理可得D è ç3 x 2-4 , x 2 ø ÷ ,
(2) (1) R= =2 , 2 1-3 2 1-3 2 2-3 2 2-3
2
y y
将R的纵坐标 2 m代入x = my +1, 得R (2 m2 +1,2 m ), 又因为P , A , B三点共线 , 所以 x 1 =x 2 ,
易知C的准线方程为x l与C的准线交于点P 1+2 2+2
=-1,∵ ,
即x y x y y y
P ( 2 ) 则直线OP的方程为x m y 2 1- 1 2=2( 2- 1),
∴ -1,-m , = , y y
2 2 1
联立 { x = m 2 y ,消去x得y2 =2 my , 则y Q=2 m ,∴ Q ( m2 ,2 m ), 所以k CD= 3 2 x x 2 2 - - 4 3 - 2 3 x x 1 1 - - 3 4 = 2( x 2 y 1- x 1 x y 2 2 - ) x + 1 3( y 2- y 1) = 7( x y 2 2 - - x y 1 1)
x - x
y2
=4
x
,
2 2-3 2 1-3
∴ Q , R的纵坐标相等 ,∴ 直线QR ∥ x轴 , =7 k AB, 所以tan α β=k k AB = 1 .
QR m2 m2 m2 tan CD 7
∴ | |=|2 +1- |= +1,
设直线AB的方程为y k x 其中k 由 知 直线
由 知y y m y y 则 y y m2 (ii) = ( +2), >0, (i) ,
(1) 1+ 2=4 , 1 2=-4, | 1- 2|=4 +1, CD的斜率为 k
7 ,
∴ S △ MNQ= S △ QRM+ S △ QRN= 1 | QR || y 1- y 2|=2( m2 +1)· m2 +1 则 β α tan β -tan α 7 k - k 6 3
=2| QR | 3 2 ,
2 tan( - )=
1+tan
β
tan
α=
1+7
k2 =
1 k +7 k
≤
7
,
点Q异于原点 m QR 3 2 又 QR
∵ ,∴ ≠0,∴2| | >2, ∵ | |≤3,
∴2<2| QR | 3 2 ≤6 3, 即S △ MNQ∈(2,6 3] . 当且仅当 1 k =7 k , 即k2 = 7 1 时 , 等号成立 ,
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋2 30 5年高考3年模拟 B版 数学(教师用书)
{y k x
= ( +2), 若β α有最大值 则λ 1 2
联立 x2 y2 整理得
(
λ
+2
k2
)
x2
+8
k2x
+8
k2
-2
λ
=0,
- , >2×
7
=
7
,
+λ =1, ( )
2 又因为 λ 所以实数λ的取值范围为 2 .
则Δ
=64
k4
-4(
λ
+2
k2
)(8
k2
-2
λ
)>0,
得λ
>2
k2
,
0< <2,
7
,2
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋