例談目標(biāo)函數(shù)法解答圓錐曲線最值問題的策略

?安徽省靈璧中學(xué) 高宗杰

與圓錐曲線相關(guān)的最值問題是高中數(shù)學(xué)常見的綜合性問題，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)求解圓錐曲線最值問題，是常見的解題方法之一，也是學(xué)生應(yīng)該掌握的解題策略.筆者從不同例題的不同目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建形式入手分析，分別闡述圓錐曲線最值問題求解的策略.

1 構(gòu)建分式函數(shù)

解：①當(dāng)矩形的一邊與坐標(biāo)軸平行時(shí)，可知矩形面積S=8.

②當(dāng)矩形的一邊不與坐標(biāo)軸平行時(shí)，由矩形和橢圓的對(duì)稱性，設(shè)其中一邊所在直線的方程為y=kx+m，則其對(duì)邊直線方程為y=kx-m.

綜上所述，矩形面積的最大值為10，最小值為8.

2 構(gòu)建二次函數(shù)

推廣已知P為拋物線y2=4x上的一點(diǎn)，Q為圓(x-6)2+y2=1上的一點(diǎn)，則|PQ|的最小值為______.

3 構(gòu)建三角函數(shù)

當(dāng)假設(shè)變量為角度時(shí)，構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為三角函數(shù)，根據(jù)三角函數(shù)的有界性找到所求最值即可.解題時(shí)，首先找到需要假設(shè)的角度，其次表達(dá)所求問題，根據(jù)輔助角公式轉(zhuǎn)化為Asin(ωx+φ)+B的形式，從而求得最值.具體解題步驟和思路如例3所示.

圖1

解：設(shè)橢圓的另一焦點(diǎn)為F′，連接AF′,BF′,BF,如圖1所示.四邊形AFBF′為矩形，可得|AB|=|FF′|=2c，|FA|=2c·cosα，|FB|=2c·sinα.

由橢圓定義，可得

|FA|+|AF′|=|FA|+|FB|=2a.

所以2c·cosα+2c·sinα=2a.

因此，離心率

點(diǎn)評(píng)：當(dāng)問題中未提及角度變量時(shí)，可以根據(jù)已知條件特征假設(shè)相關(guān)角θ，也可以用sinθ或cosθ表示相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)而用sinθ或cosθ表示所求的值，從而通過角θ的范圍，求得最解.如以下推廣例題，構(gòu)建三角函數(shù)求問題的最值.

分析：圓(x-1)2+y2=1的圓心C(1,0)，半徑r為1.如圖2所示，連接QC,交AB于點(diǎn)H，可得H是線段AB的中點(diǎn)，且AB⊥QC.

圖2

通過上述不同解題策略的介紹，不難發(fā)現(xiàn)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)求圓錐曲線的最值問題大致分為三種思路，其中三角函數(shù)、二次函數(shù)以及分式函數(shù)的構(gòu)建都能夠有效求解問題.通過對(duì)這些解題思路的分析探究，啟示學(xué)生應(yīng)該善于從試題中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、總結(jié)解法，只有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，才能收獲更多的積累.