第 11 讲 高考难点突破三:圆锥曲线的综合问题(最值、范围问题)
目录
高频考点一:椭圆中的最值、范围问题(椭圆中最值问题)...............................1
高频考点二:椭圆中的最值、范围问题(椭圆中参数范围问题).......................6
高频考点三:双曲线中的最值、范围问题(双曲线中最值问题).....................13
高频考点四:双曲线中的最值、范围问题(双曲线中参数范围问题)..............19
高频考点五:抛物线中的最值、范围问题(抛物线中最值问题).....................25
高频考点六:抛物线中的最值、范围问题(抛物线中参数范围问题)..............30
高频考点一:椭圆中的最值、范围问题(椭圆中最值问题)
典型例题
例题1.(23-24高二上·浙江衢州)已知动点 与平面上两定点 连线的斜率的积为定值
.
(1)试求动点 的轨迹方程C.
(2)设直线 与曲线 交于 两点,在曲线 上求一点P使 的面积最大.
【答案】(1)
(2)
【知识点】轨迹问题——椭圆、椭圆中三角形(四边形)的面积、求椭圆中的最值问题
【分析】(1)根据题意列出方程,化简即可;
(2)联立直线 和椭圆,根据弦长公式求出 ,作直线 的平行线 ,当 与椭圆相切时,求出点 的
坐标,用点到直线的距离求出三角形的高,再利用面积公式求解即可.
【详解】(1)设点 ,则依题意有 ,整理得 .
所以求得的曲线C的方程为 .
(2)由 消去 得: .
设 ,则
,
设直线 ,代入 .消去 得: ,
令 得: ,解得: 或 ,
当 时,点 坐标为 面积有最大值,
点P到直线MN的距离 ,
.
例题2.(2025高三·全国·专题练习)已知椭圆 的左、右焦点分别为 , ,且
,点 在椭圆 上,直线 .
(1)若直线 与椭圆 有两个公共点,求实数 的取值范围;
(2)当 时,记直线 与 轴, 轴分别交于 两点, 为椭圆 上两动点,求 的最大
值.
【答案】(1)(2)
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、求直线与椭圆的交点坐标、根据直线与椭圆的位置关系求参数
或范围、求椭圆中的最值问题
【分析】(1)计算出 ,结合 在椭圆上,得到方程,求出 ,得到椭圆
方程,联立直线和椭圆方程,由根的判别式大于0求出答案;
(2)求出 ,数形结合得到 为位于直线 的两侧,过 和 的直线与直线 平行且
与椭圆相切时, 最大,由(1)可得相切时 即 ,从而求出切点坐标,得到三角形面
积,求出最大值.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为 ,则 ,故 ,
而 在椭圆上,故 ,
故 ,故椭圆方程为: ,
由 可得 ,
故 ,即 ,解得 .
(2)当 时,直线 ,故 ,
由题设可得 为位于直线 的两侧,不妨设 在直线 上方, 在直线 的下方,
当过 的直线与直线 平行且与椭圆相切时,
到直线 的距离最大及 的面积最大,
当过 的直线与直线 平行且与椭圆相切时,
到直线 的距离最大及 的面积最大, 最大,
由(1)可得相切时 即 ,
当 时,切点的横坐标为 ,切点坐标为 ,在直线 上方,此时 到 的距离为 ,
当 时,切点的横坐标为 ,切点坐标为 ,在直线 下方;
此时 到 的距离为 ,
又 ,
故 .
练透核心考点
1.(2024·河南新乡·模拟预测)已知椭圆 的左、右焦点分别为 ,且
,过点 作两条直线 ,直线 与 交于 两点, 的周长为 .
(1)求 的方程;
(2)若 的面积为 ,求 的方程;
(3)若 与 交于 两点,且 的斜率是 的斜率的2倍,求 的最大值.
【答案】(1)
(2) 或 .
(3) .
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、求椭圆中的弦长、椭圆中三角形(四边形)的面积、求椭圆中
的最值问题
【分析】(1)根据椭圆的定义求得 ,即可求解;
(2)由题意设 ,联立椭圆方程,根据韦达定理表示出 ,结合
的面积建立方程,计算即可求解;
(3)由(2)可得 ,进而 ,则 ,
结合基本不等式计算即可求解.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为 ,由题意知 ,所以 ,
的周长为 ,所以 ,
所以 ,故 的方程为 .
(2)易知 的斜率不为0,设 ,
联立 ,得 ,
所以 .
所以 ,
由 ,
解得 ,
所以 的方程为 或 .
(3)由(2)可知 ,
因为 的斜率是 的斜率的2倍,所以 ,
得 .
所以 ,
当且仅当 时,等号成立,
所以 的最大值为 .
2.(2024·广东珠海·一模)已知椭圆 的左、右焦点分别为 , ,且
,点 在椭圆C上,直线 .
(1)若直线l与椭圆C有两个公共点,求实数t的取值范围;(2)当 时,记直线l与x轴,y轴分别交于A,B两点,P,Q为椭圆C上两动点,求四边形PAQB面积
的最大值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】根据椭圆过的点求标准方程、求椭圆中的最值问题
【分析】(1)根据焦距可得 ,再根据点在椭圆上可得 ,解出 后可得椭圆的方程,
联立直线方程和椭圆方程后结合判别式可求 的范围;
(2)由题设可得当过 且与直线 平行的直线与椭圆相切时面积之和最大,故求出切点坐标后可求面积
和的最大值.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为 ,则 ,故 ,
而 在椭圆上,故 ,
故 ,故椭圆方程为: ,
由 可得 ,
故 即 即 .
(2)当 时,直线 ,故 ,
由题设可得 为位于直线 的两侧,不妨设 在直线 上方, 在直线 的下方,
当过 的直线与直线 平行且与椭圆相切时,
到直线 的距离最大及 的面积最大,
当过 的直线与直线 平行且与椭圆相切时,
到直线 的距离最大及 的面积最大,
由(1)可得相切时 即 ,
当 时,切点的横坐标为 ,切点坐标为 ,在直线 上方,此时 到 的距离为 ,
当 时,切点的横坐标为 ,切点坐标为 ,在直线 下方;
此时 到 的距离为 ,
又
故四边形PAQB面积的最大值为8.
高频考点二:椭圆中的最值、范围问题(椭圆中参数范围问题)
典型例题
例题1.(24-25高二上·全国·课后作业)已知椭圆 的左、右焦点分别为 ,离
心率为 ,长轴长与短轴长之和为6.
(1)求 的方程;
(2)设 为 上一点, .若存在实数 使得 ,求 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、根据离心率求椭圆的标准方程、求椭圆中的参数及范围
【分析】(1)根据题意结合离心率列式解得 ,即可得椭圆方程;
(2)根据椭圆定义可得 ,根据两点间距离公式结合椭圆方程列式求解即可.
【详解】(1)因为椭圆 的长轴长与短轴长之和为6,则 ,即 ①,
又因为 ,结合 可得 ②,
联立①②解得 ,所以 的方程为 .
(2)设P(x,y),则 ,因为存在实数 使得 ,即 ,
可得 ,
又因为 ,则 ,可得 ,
所以 的取值范围为 .
例题2.(23-24高二下·上海·期末)已知椭圆 .
(1)若椭圆 的左右焦点分别为 为 的上顶点,求 的周长;
(2)设过定点 的直线 与椭圆 交于不同的两点 ,且 为锐角(其中 为坐标原点),求
直线 的斜率 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】椭圆中焦点三角形的周长问题、根据直线与椭圆的位置关系求参数或范围、求椭圆中的参数及
范围
【分析】(1)先根据椭圆方程求出 ,然后根据椭圆的定义可求得结果;
(2)设直线 的方程为 ,将直线方程代入椭圆方程化简,利用根与系数的关
系,再由题意可得 可求得直线 的斜率 的取值范围.
【详解】(1)由题意得 ,
所以 ,
所以 的周长为 ;
(2)显然 不满足题意,设直线 的方程为 ,
由 ,得 ,由 ,得 ,
则 ,
,
因为 为锐角, 不共线,所以 ,
所以 ,所以 ,
所以
,
解得 ,
因为
所以解得 或 ,
所以实数 的取值范围为
【点睛】关键点点睛:此题考查椭圆方程的求法,考查直线与椭圆的位置关系,解题的关键是将 为
锐角转化为 ,则 ,考查数学转化思想和计算能力,属于中档题.
练透核心考点
1.(23-24高二下·上海·期中)已知点A为椭圆 上一点, 分别为椭圆的左、右焦点.(1)求椭圆 的离心率;
(2)若点A的横坐标为2,求 的长.
(3)设 的上、下顶点分别为 ,点 为椭圆 上一点,记 的面积为 的
面积为 ,若 ,求 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】求椭圆中的参数及范围、求椭圆的离心率或离心率的取值范围、根据椭圆方程求a、b、c、求
平面两点间的距离
【分析】(1)根据椭圆方程求 ,即可得离心率;
(2)设 ,代入椭圆方程可得 ,利用两点间距离公式运算求解;
(3)设 ,结合面积关系可得 ,在利用两点间距离公式结合
齐次式问题分析求解.
【详解】(1)由题意可知: ,
所以椭圆 的离心率 .
(2)由(1)可知: ,
设 ,则 ,解得 ,
所以 .
(3)由(1)可知: ,
设 ,
则 ,
若 ,即 ,可得 ,因为 ,
由 ,即 ,则 ,可得 ,
可得 ,即 的取值范围为 .
2.(2024·全国·模拟预测)已知椭圆 短轴长为2,左、右焦点分别为 ,过点
的直线 与椭圆 交于M,N两点,其中M,N分别在 轴上方和下方, ,直线
与直线 交于点 ,直线 与直线 交于点 .
(1)若 坐标为 ,求椭圆 的方程;
(2)若 ,求实数 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】椭圆中焦点三角形的其他问题、求椭圆中的参数及范围、椭圆中三角形(四边形)的面积、根
据椭圆过的点求标准方程
【分析】(1)根据重心的定义,求解得到点 的坐标,用待定系数法即得椭圆的方程;
(2)根据重心的几何性质并结合图象,将三角形的面积拆分,然后利用面积关系即可求解得到 的取值
范围.
【详解】(1)依题意, ,故椭圆 ,易知点 为 的重心,则 ,故 ,
代入椭圆方程得 ,
所以椭圆 的方程为 .
(2)解法一:易知点 分别为 的重心,
设 ,设点 ,
则根据重心性质及面积公式得 ,
,
而 ,
所以 ,则 ,所以 ;
设直线 ,则联立椭圆方程得 ,消元化简得, ,
,
,
对任意的 恒成立,
即得 ,故实数 的取值范围为 .
解法二:易知点 为 的重心, ,
,
此时,设点 ,则根据重心的性质可得 ,
, ,
,而 ,
;
设直线 ,则联立椭圆方程得 ,消元化简得, ,
,
,
对任意的 恒成立,
即得 ,故实数 的取值范围为 .
高频考点三:双曲线中的最值、范围问题(双曲线中最值问题)
典型例题
例题1.(23-24高二上·浙江绍兴·期末)已知点 ,动点 满足 .
(1)求动点 的轨迹方程;
(2)记动点 的轨迹为 ,若 是 上的不同两点, 是坐标原点,求 的最小值.
【答案】(1)
(2)1
【知识点】利用双曲线定义求方程、求双曲线中的最值问题
【分析】(1)根据双曲线定义求出轨迹方程;
(2)分直线 斜率不存在和直线 斜率存在两种情况,当斜率不存在时求出 ,斜率存在
时, ,得到答案.
【详解】(1)因为 ,
由双曲线定义可知:点 的轨迹是以 为焦点的双曲线的右支,所以, ,
所以动点 的轨迹方程为: .
(2)①当直线 斜率不存在时,设直线 方程为: ,
此时 ,
所以 ;
②当直线 斜率存在时,设直线 方程为: ,
代入双曲线 方程可得: ,
可知其有两个不等的正实数根 ,
解得: ,
所以
.
由 得,
,
综上所述, 的最小值为1.
例题2.(23-24高三上·上海普陀·期末)已知双曲线的方程 : ,直线 与双曲线
的两支交于 ,直线 与双曲线的两支交于 .(1)若双曲线焦距为4,求能使 时 的取值范围.
(2)在(1)的条件下,若双曲线的离心率为 时,求四边形 的面积最小值
【答案】(1)
(2)
【知识点】根据离心率求双曲线的标准方程、根据直线与双曲线的位置关系求参数或范围、求双曲线中的
最值问题
【分析】(1)根据斜率关系可得 ,故可求 的取值范围.
(2)联立直线方程和双曲线方程,结合弦长公式可求面积,由不等式放缩和基本不等式可求面积的最小
值.
【详解】(1)由题设双曲线的半焦距 .
因为 分别与双曲线的两支交于 ,所以 的斜率均存在且不为零,
设 的斜率为 ,则 为 ,则 ,且 ,
故 且 ,
若 ,则 且 ,此时不存在 使得这两个不等式成立,
故 ,所以 ,故 .
(2)因为双曲线的离心率为 且 ,故 ,
故 ,故双曲线的方程为 .
设直线 , 可得 ,
整理得到: ,
因直线 与两支都相交,故 即 ,
此时 恒成立,且 ,
又 ,又直线 ,同理有 ,
其中 ,故 或 ,
又四边形 的面积为:
故 ,当且仅当 时等号成立,
故 ,
当且仅当 时等号成立,
故四边形 的面积最小值为 .
【点睛】思路点睛:直线与双曲线的位置关系中,我们可利用渐近线来判断直线与双曲线的左右均有交点
时斜率的范围,这样可以简化运算.
练透核心考点
1.(23-24高二上·山西运城·期中)已知双曲线 的左、右焦点分别为 ,直线
上存在一点 .使得直线 垂直平分线段 ,点 为垂足,且 .
(1)求双曲线 的标准方程;
(2)若直线 与双曲线 交于 两点, 为坐标原点,探究 是否有最小值,若
有,求出最小值,若没有,说明理由.
【答案】(1)(2)存在最小值为
【知识点】根据双曲线过的点求标准方程、求双曲线中的最值问题
【分析】(1)过点 作 轴于点 ,利用几何关系求得 ,再利用两点斜率公
式得 ,即可得解;
(2)联立方程,韦达定理,利用弦长公式求出 ,利用点到直线距离公式求出高,从而求出 表达
式,再利用换元法结合二次函数求解函数最值即可.
【详解】(1)如图所示, 直线 垂直平分线段 , 在第一象限.
如图,过点 作 轴于点 .
, ,且 , ,
,则点 .
由 ,解得 ,又 , ,
故 的标准方程为 .
(2)设 ,
把 代入 ,得 ,
则 ,
故 , ,
,点 到直线 的距离 ,
,
令 , ,令 ,则 ,
, ,由 ,得 ,由 ,得 ,
由 ,得 ,即当 即 时,等号成立.
此时 ,解得 ,满足 ,
存在最小值为 .
2.(2024·湖北襄阳·模拟预测)已知双曲线 的离心率为 ,点 , 分别是其
左右焦点,过点 的直线交双曲线的右支于P,A两点,点P在第一象限.当直线PA的斜率不存在时,
.
(1)求双曲线的标准方程.
(2)线段 交圆 于点B,记 , , 的面积分别为S,S,S,求
1 2
的最小值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】根据离心率求双曲线的标准方程、求双曲线中的最值问题
【分析】(1)根据双曲线 的离心率为 ,得到 ,再根据 ,得到求解.
(2)设 ,则 ,求得 ,再利用双曲线的定义得到
, ,再由 , 求解.
【详解】(1)解:因为双曲线 的离心率为 ,
所以 ,又过点 的直线PA的斜率不存在时, ,
所以 .
解得 ,
所以双曲线的方程为: ;
(2)设 ,则 ,且 ,
所以 ,
,
,
由双曲线定义得 ,
所以 ,则 ,
所以 ,
,
,
所以 ,
当且仅当 时,等号成立,所以 的最小值 .
高频考点四:双曲线中的最值、范围问题(双曲线中参数范围问题)
典型例题
例题1.(2024·广东佛山·二模)双曲线 的左顶点为 ,焦距为4,过右焦点
作垂直于实轴的直线交 于 、 两点,且 是直角三角形.
(1)求双曲线 的方程;
(2) 、 是 右支上的两动点,设直线 、 的斜率分别为 、 ,若 ,求点 到直线
的距离 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】根据a、b、c求双曲线的标准方程、双曲线中的参数及范围、根据韦达定理求参数
【分析】(1)根据等腰直角三角形的性质,转化为 的方程,即可求解;
(2)首先设直线 的方程为 ,与双曲线方程联立,利用韦达定理表示 ,并根据 的
取值范围,求点到直线的距离的取值范围.
【详解】(1)依题意, ,焦半径 ,
由 ,得 ,得 ,
解得: (其中 舍去),
所以 ,
故双曲线 的方程为 ;
(2)显然直线 不可能与轴平行,故可设直线 的方程为 ,
联立 ,消去 整理得 ,
在条件 下,设 , ,则 , ,
由 ,得 ,
即 ,
整理得 ,
代入韦达定理得, ,
化简可消去所有的含 的项,解得: 或 (舍去),
则直线 的方程为 ,得 ,
又 都在双曲线的右支上,故有 , ,
此时 , ,
所以点 到直线 的距离 的取值范围为 .
例题2.(23-24高二上·浙江杭州·期末)已知点 分别为双曲线 的左顶点和右焦
点,过 且垂直于 轴的直线与双曲线第一象限部分交于点 , 的面积为 .
(1)求双曲线 的方程;
(2)若直线 与双曲线的左、右两支分别交于 , 两点,与双曲线的两条渐近线分别交
于 , 两点,记 , 的面积分别为 , ( 为坐标原点).若 ,求实数 的取
值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】根据a、b、c求双曲线的标准方程、已知方程求双曲线的渐近线、双曲线中的参数及范围
【分析】(1)根据双曲线方程即可写出 之间的关系,再根据三角形面积公式解得 ,即可得到双
曲线 的方程;(2)联立直线与双曲线方程,利用韦达定理和弦长公式即可写出 的表达式,同理
可得 的面积表达式,再通过构造函数即可求得实数 的取值范围.
【详解】(1)由题意可知 ,所以 , ,
由已知 ,可得 ,则 ,
解得 ,
所以双曲线 的方程为 .
(2)设 ,
联立 ,整理可得
所以 ,解得 ,
由 , 可得,
,
原点到直线 的距离 ,
所以
设 , ,易知渐近线方程为 ,
不妨设 在渐近线 上,
由 得 ,同理,
所以 ,
到直线 的距离 ,
所以
所以 ,,则
令 ,则
故 的取值范围是
练透核心考点
1.(23-24高二·江苏·单元测试)已知 ,点 满足 ,记点 的轨迹为 .
(1)求轨迹 的方程;
(2)若直线 过点 且与轨迹 交于 两点.
①无论直线 绕点 怎样转动,在 轴上总存在定点 ,使 恒成立,求实数m的值;
②过 作直线 的垂线 ,垂足分别为 ,记 ,求 的取值范围.
【答案】(1)
(2)① ;②
【知识点】双曲线定义的理解、利用双曲线定义求方程、双曲线中的参数及范围、双曲线中存在定点满足
某条件问题
【分析】(1)利用双曲线的定义及其标准方程即可得出;
(2)当直线l的斜率存在时,设直线方程为 , , ,与双曲线方程联立消 得
,利用根与系数的关系、判别式解出即可得出.
①利用向量垂直与数量积的关系、根与系数的关系即可得出;
②由双曲线定义得: , 或者利用角度表示长度,
即可求解.
【详解】(1)解:由 知,点 的轨迹 是以 、 为焦点的双曲线右支,
由 ,所以 ,
故轨迹 的方程为
(2)解:当直线 的斜率存在时,设直线方程为 ,
与双曲线方程联立消 得 ,,解得
,
故得 对任意的 恒成立,
,解得 ,
当 时,
当直线 的斜率不存在时,由 及 知结论也成立,
综上,当 时, .
② ,所以直线 是双曲线的右准线,
由双曲线定义得: ,
方法一:
,
注意到直线的斜率不存在时, ,
综上,
方法二:设直线 的倾斜角为 ,由于直线 与双曲线右支有两个交点,
,过 作 ,垂足为 ,
则由
故
2.(23-24高二下·吉林白城·阶段练习)已知双曲线 的离心率为 ,且焦点到渐近线的距离
为 .
(1)求双曲线 的标准方程;
(2)若以 为斜率的直线 与双曲线 相交于两个不同的点 , ,且线段 的垂直平分线与两
坐标轴围成的三角形的面积为 ,求实数 的取值范围.
【答案】(1) ;(2) .
【知识点】根据a、b、c求双曲线的标准方程、双曲线中的参数及范围
【解析】(1)由焦点到渐近线的距离可求出 ,再由离心率求出 ,从而得到双曲线方程;
(2)设直线 的方程为 ,联立 可知 ,利用韦达定理和中点坐标公式求出线段 的垂
直平分线方程,再利用题设面积可求出 ,结合 即可求出实数 的取值范围.
【详解】(1)焦点 到渐近线 的距离为 ,
又 ,∴ ,∴ ,
∴双曲线 的标准方程为 .
(2)设直线 的方程为 , , ,
则由 消去 ,可得 ,
根据题意可知 ,且 ,
即 ①,
设线段 的中点坐标为 ,则 , ,
∴线段 的垂直平分线方程为 ,
此直线与 轴, 轴的交点坐标分别为 , ,
∴ ,化简可得 ②,
将②代入①得 ,
即 ,解得 或 ,
∴实数 的取值范围是 .
【点睛】本题考查双曲线的简单几何性质及双曲线方程的求法,考查直线与双曲线的位置关系的应用,考查
计算能力,属于中档题.
高频考点五:抛物线中的最值、范围问题(抛物线中最值问题)
典型例题
例题1.(23-24高二下·河南南阳·期末)已知抛物线 的焦点 到直线 的距离
为 为直线 上的动点,过点 作直线 分别与 相切于点 .
(1)求 的方程;
(2)证明:直线 过定点;
(3)若直线 分别交 轴于点 ,求 的最小值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3) .
【知识点】抛物线中的直线过定点问题、抛物线中的参数范围问题、根据抛物线上的点求标准方程、已知
点到直线距离求参数
【分析】(1)利用点到直线的距离即可求出p,即得答案;(2)设直线MN方程,联立抛物线方程,可得根与系数关系式,结合导数的几何意义可得切线 的方
程,求出P点坐标,即可求得参数之间的关系,进而证明结论;
(3)结合(2)求出 的表达式,利用二次函数性质即可求得答案.
【详解】(1)由题意知 ,
结合 ,解得 .
故 的方程为 .
(2)证明:根据题意,直线 的斜率存在,设其方程为 .
联立 ,得 .
.
由 可得 ,所以 ,因此 的斜率分别为 ,
的方程分别为 ,
整理得 ,
联立 的方程,解得 ,即 .
因为点 在直线 上,所以 ,
所以直线 的方程为 ,
故直线 过定点 .
(3)由(2)可知 与 轴的交点横坐标分别为 .
因为 ,
当 时取等号,故 的最小值为 .
【点睛】易错点点睛:解答此类圆锥曲线问题,要注意解题思路,这并不困难,一般利用联立方程即可求
解,容易出错的地方在于计算比较复杂,并且基本都是字母参数的运算,计算量大,很容易出现计算错误.
例题2.(23-24高三下·云南·阶段练习)已知抛物线 ,过 的直线交抛物线C于
A,B两点,O是坐标原点, .
(1)求抛物线C的方程;
(2)若F点是抛物线C的焦点,求 的最小值.
【答案】(1)
(2)10
【知识点】直线与抛物线交点相关问题、求抛物线上一点到定点的最值、数量积的坐标表示
【分析】(1)设直线 的方程为 , , ,将直线方程代入抛物线方程化简利用
根与系数的关系,结合 可求出 的值,从而可求出抛物线方程;
(2)由(1)知 , ,而 ,化简后可求出其最小值.
【详解】(1)由题意知,直线 的斜率不为零,设直线 的方程为 ,
联立抛物线 的方程得: ,
恒成立,
设 , ,所以 , .
又 ,
即 ,所以 ,即 ,
所以抛物线C的方程为 .
(2)由(1)知: , , ,
所以
,
当且仅当 时取等号,所以 的最小值为10.练透核心考点
1.(2024·安徽合肥·一模)已知抛物线 的焦点为 ,过点 的直线 与 交于
两点,过 作 的切线 ,交于点 ,且 与 轴分别交于点 .
(1)求证: ;
(2)设点 是 上异于 的一点, 到直线 的距离分别为 ,求 的最小值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【知识点】直线与抛物线交点相关问题、抛物线中的参数范围问题、求点到直线的距离、求在曲线上一点
处的切线方程(斜率)
【分析】(1)利用导函数的几何意义求得直线 的表达式,得出 三点的坐标,联立直线 与抛物
线方程根据韦达定理得出 ;
(2)利用点到直线距离公式可求得 ,可求出 的最小值.
【详解】(1)因为抛物线 的焦点为 ,
所以 ,即 的方程为: ,如下图所示:
设点 ,
由题意可知直线 的斜率一定存在,设 ,
联立 得 ,
所以 .
由 ,得 ,
所以 ,即 .
令 ,得 ,即 ,同理 ,且 ,
所以 .
由 ,得 ,即 .
所以 .
故 .
(2)设点 ,结合(1)知 ,即
因为 ,
所以 .
同理可得 ,
所以 .
又 ,
所以 .
当且仅当 时,等号成立;
即直线 斜率为0时, 取最小值 ;
2.(23-24高二上·江苏·期中)已知抛物线 ,过 作互相垂直的两条直线 , 与抛物线相
交于 两点, 与抛物线相交于 两点,线段 的中点分别为 .
(1)证明:直线 过定点;
(2)若线段 的中点记为E,求点E的纵坐标的最小值.
【答案】(1)证明见解析;(2) .
【知识点】根据韦达定理求参数、抛物线中的直线过定点问题、抛物线中的参数范围问题
【分析】(1)设直线方程及点坐标,利用韦达定理及中点坐标公式表示 点坐标,再表示直线
即可;
(2)结合(1)的结论及整体的思想由二次函数的性质求最值即可.
【详解】(1)由题意可知两直线都存在斜率且不为0,不妨设 ,
则 , ,
联立 ,
所以 ,即 ,
同理可得 ,
则 ,
所直线 方程为: ,
显然该直线恒过定点 ;
(2)由上可知点E的纵坐标为:
,
当且仅当 时取得最小值 .高频考点六:抛物线中的最值、范围问题(抛物线中参数范围问题)
典型例题
例题1.(2024高三·全国·专题练习)已知抛物线 ,在 上有一点 位于第一象限,设 的纵坐标
为 .
(1)若 到抛物线 准线的距离为3,求 的值;
(2)当 时,若 轴上存在一点 ,使 的中点在抛物线 上,求 到直线 的距离;
(3)直线 , 是第一象限内 上异于 的动点, 在直线 上的投影为点 ,直线 与直线 的交点
为 .若在 的位置变化过程中, 恒成立,求 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】基本不等式求和的最小值、抛物线中的参数范围问题、根据抛物线的方程求参数
【分析】(1)先求出点 的横坐标,代入抛物线方程即可求解;
(2)先通过中点在抛物线上求出点 的坐标,进一步求出直线 方程,利用点到直线距离公式求解即
可;
(3)设 ,联立方程求出点Q的坐标,根据 恒成立,结合基本不等式
即可求解.
【详解】(1)抛物线 的准线为 ,由于 到抛物线 准线的距离为3,
则点 的横坐标为2,则 ,解得 ;
(2)当 时,点 的横坐标为 ,则 ,
设 ,则 的中点为 ,由题意可得 ,解得 ,
所以 ,则 ,
由点斜式可得,直线 的方程为 ,即 ,
所以原点 到直线 的距离为 ;
(3)如图,设 ,则 ,
故直线 的方程为 ,
令 ,可得 ,即 ,
则 ,依题意, 恒成立,
又 ,
则最小值为 ,即 ,即 ,
则 ,解得 ,
又当 时, ,当且仅当 时等号成立,
而 ,即当 时,也符合题意.
故实数 的取值范围为 .
例题2.(2024·海南·模拟预测)已知抛物线 ( )的焦点F到双曲线 的渐近线
的距离是 .
(1)求p的值;
(2)已知过点F的直线与E交于A,B两点,线段 的中垂线与E的准线l交于点P,且线段 的中点为
M,设 ,求实数 的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】抛物线中的参数范围问题、求直线与抛物线相交所得弦的弦长、已知方程求双曲线的渐近线、
已知点到直线距离求参数【分析】(1)求出双曲线的渐近线,由点到直线距离公式得到方程,求出 ;
(2)设直线 的方程为 ,联立抛物线方程,得到两根之和,两根之积,进而由弦长公式求出
,求出M点的坐标和线段 的中垂线方程,得到 , ,求出
,得到答案.
【详解】(1)E的焦点为 ,
双曲线 的渐近线方程为 ,不妨取 ,即 .
由点到直线的距离公式得 ,
得 .
(2)由(1)知 , , : .
设直线 的方程为 ,
联立 消去x并整理,得 ,
设 , ,则 , ,
,
∴ .
易得M点的坐标为 ,
∴ 的中垂线方程为 ,
令 得 ,
∴ ,从而 ,
∴ ,
∴实数 的取值范围为 .
练透核心考点
1.(2024浙江杭州·模拟预测)如图,在平面直角坐标系 中,已知抛物线 的焦点为
F,准线为l,过点F且斜率大于0的直线交抛物线C于A,B两点,过线段 的中点M且与x轴平行的
直线依次交直线 , ,l于点P,Q,N.
(1)求证: ;
(2)若线段 上的任意一点均在以点Q为圆心、线段 长为半径的圆内或圆上,若 ,求实数
的取值范围;
【答案】(1)证明见解析
(2)
【知识点】抛物线中的三角形或四边形面积问题、与抛物线焦点弦有关的几何性质、抛物线中的参数范围
问题、直线与抛物线交点相关问题
【分析】(1)设 ,即可表示 、 的坐标,再由直线 的方程,得到
点坐标,同理可得 点坐标,从而得证;
(2)依题意可得 ,即可求出 、 ,再根据三角形面积求出 的取值范围;【详解】(1)解:设 ,
则 ,
由于A,F,B三点共线,则 ,整理得 ,
又 ,
则 ,同理可得
则 ,
,所以 ,即证;
(2)解:若线段 上的任意一点均在以点Q为圆心、线段 长为半径的圆内或圆上,
即 ,则 ,
化简得 , ,
即
可得 ,又因为 ,
,
可得 , , ,
, ,即
2.(23-24高二·全国·课后作业)已知两个定点 、 的坐标分别为 和 ,动点 满足
( 为坐标原点).
(1)求动点 的轨迹 的方程;(2)设点 为 轴上一定点,求点 与轨迹 上点之间距离的最小值 ;
(3)过点 的直线 与轨迹 在 轴上方部分交于 、 两点,线段 的垂直平分线与 轴交于
点,求 点横坐标的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】抛物线中的参数范围问题、求平面轨迹方程
【分析】(1)设 ,根据题意得 ,整理即可求解;(2)设轨迹 : 上任
一点为 ,根据题意得 ,分 和 两种情况讨论即
可;(3)先判断斜率不存在情况,再在斜率存在时,设 : , 、 ,联立得
, , ,可得 ,求出线段 的垂直平分线方程 ,得
到 点横坐标: ,求值域即可.
【详解】(1)设 , , , ,
,
,因为 ,
则 ,所以 ,即 .
(2)设轨迹 : 上任一点为 ,所以 ,
所以 ,
令 ,对称轴为: ,
当 ,即 时, 在区间 单调递增,所以 时, 取得最小值,即
,所以 ,
当 ,即 时, 在区间 单调递减,在区间 单调递增,
所以 时, 取得最小值,即 ,
所以 ,所以(3)当直线 的斜率不存在时,此时 : 与轨迹 不会有两个交点,故不满足题意;
当直线 的斜率存在时,设 : , 、 ,代入 ,
得 ,即 ,所以 , ,
,
因为直线 与轨迹 在 轴上方部分交于 、 两点,所以 ,得 ,
即 ;又 、 两点在 轴上方,所以 , ,即 ,所以 ,
又 ,所以 ,所以 中点 ,即 ,
所以垂直平分线为 ,
令 ,得 ,因为 ,所以 ,
所以 在 时单调递增,
所以 ,即 ,
所以 点横坐标的取值范围为: .
【点睛】解决直线与抛物线的综合问题时,要注意:
(1)注意观察应用题设中的每一个条件,明确确定直线、抛物线的条件;
(2)强化有关直线与抛物线联立得出一元二次方程后的运算能力,重视根与系数之间的关系、弦长、斜率、
三角形的面积等问题.