高中数学:几何最值问题求法

最值问题是平面解析几何中的一个既典型又综合的问题.求最值常见的方法有两种:代数法和几何法.若题目条件和结论能明显体现几何特征及意义,则考虑利用图形性质来解决,这就是几何法.若题目条件和结论能明显体现某种函数关系,则可先建立目标函数,再求函数的最值,这就是代数法.

一、几何法

利用平面几何性质求解最值问题,这种解法若运用得当,往往显得非常简洁明快.

例1、已知P(x,y)是圆

上的一点,求

的最大值与最小值。

分析:

,于是问题就可以转化为在以A(2,0)为圆心,以

为半径的圆上求点P,使它与原点连线的斜率为最大或最小。

由示意图可知,当OP与此圆相切时,其斜率达到最大值或最小值。由OA=2,AP 1 =AP 2 =

,且AP 1 ⊥OP 1 ,AP 2 ⊥OP 2 ,OP 1 =OP 2 =1,且∠AOP 1 =∠AOP 2 =60°,得

二、代数法

用代数法求最值常用的方法有以下几种:

1、利用判别式法求最值、利用此法求最值时,必须同时求得变量的范围,因为方程有解,Δ≥0所指的是在(

)范围内方程有解,这一点应切记.

例2、(同例1)

分析:

,将y=kx代入圆方程得

。x为实数,方程有解,

,解得

,故

即。

2、利用二次函数性质求最值.用此法求最值时,必须注意变量的取值范围.

例3、已知椭圆

及点P(0,5),求点P到椭圆上点的距离的最大值与最小值.

分析:以(0,5)为圆心,若内切于椭圆的圆半径为r 1 ,则r 1 为点P到椭圆上点的距离的最小值;若外切于椭圆的圆半径为r 2 ,则r 2 为点P到椭圆上点的距离的最大值.

,故点P(0,5)在椭圆内部.

设以(0,5)为圆心的圆方程为

,与椭圆方程联立消去x 2 ,得

。当

时,

,即

;当y=7时,

,即

注:这里将距离的最大值、最小值的探求转化为半径r的函数,利用函数的性质求得定义域内的最大值、最小值.值得注意的是因为r的定义域的限制,这里不适合利用判别式法.

3、利用基本不等式求最值.利用基本不等式求最值时,必须注意应用基本不等式的条件,特别要注意等号的条件以及“和”(或“积”)是不是常数,若连续应用不等式,那么要特别注意同时取等号的条件是否存在.若存在,有最值;若不存在,无最值.

例4、过点A(1,4)作一直线,它在两坐标轴上的截距都为正数,且其和为最小,求这条直线的方程.

分析:可用截距式设所求直线方程为

,当且仅当

时s取最小值,即b=6。故所求直线方程为

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