淺析動點(diǎn)到兩個定點(diǎn)的距離之和(差)的最值 江蘇省泰州市民興實(shí)驗(yàn)中學(xué) 馬永華 在高三復(fù)習(xí)過程中經(jīng)常碰到有關(guān)求某曲線上的一個動點(diǎn)到兩定點(diǎn)的距離之和(差)的最值.許多同學(xué)在面對此類問題時感到束手無策,無從下手,。本文就此類最值問題常見題型作初步探索,。
一、直線上的動點(diǎn)到直線外兩個定點(diǎn)的距離之和(差)的最值.
例1?。?/span>1)已知點(diǎn)A(1,,1),點(diǎn)B(3,,-2),,P是x軸上任意一點(diǎn),則PA+PB的最小值為 ,,此時點(diǎn)P的坐標(biāo)為 ,; (2)已知點(diǎn)A(1,1),,點(diǎn)B(3,,2),,P是x軸上任意一點(diǎn),則PB-PA的最大值為 ,,此時點(diǎn)P的坐標(biāo)為 . 解析:(1)如圖1,,當(dāng)點(diǎn)P在x軸上運(yùn)動時,PA+PB?AB(當(dāng)且僅當(dāng)A,,P,,B三點(diǎn)共線時等號成立)
\(PA+PB)min =AB= 此時,點(diǎn)P的坐標(biāo)為 (2)如圖2,,當(dāng)點(diǎn)P在x軸上運(yùn)動時,,PB- PA ?AB(當(dāng)且僅當(dāng)A,P,,B三點(diǎn)共線時等號成立)
\(PB-PA)max =AB= 此時,,點(diǎn)P的坐標(biāo)為 變題:(1)已知點(diǎn)A(1,1),,點(diǎn)B(3,,2),P是x軸上任意一點(diǎn),,則PA+PB的最小值為 ,,此時點(diǎn)P的坐標(biāo)為 ; 解析:(1)如圖3,,作點(diǎn)B關(guān)于x軸的對稱點(diǎn)B?(3,,-2),則有PB=PB?
當(dāng)點(diǎn)P在x軸上運(yùn)動時,,PA+PB=PA+PB??AB? (當(dāng)且僅當(dāng)A,,P,B?三點(diǎn)共線時等號成立) \(PA+PB)min =AB?= 此時,,點(diǎn)P的坐標(biāo)為 (2)已知點(diǎn)A(1,,1),點(diǎn)B(3,,-2),,P是x軸上任意一點(diǎn),則PB-PA 的最大值為 ,,此時點(diǎn)P的坐標(biāo)為 . 解析:(2)如圖4,,作點(diǎn)B關(guān)于x軸的對稱點(diǎn)B?,,則有PB=PB?
當(dāng)點(diǎn)P在x軸上運(yùn)動時,,PB- PA= PB?- PA ?AB? (當(dāng)且僅當(dāng)A,P,,B?三點(diǎn)共線時等號成立) \(PB-PA)max =AB?= 此時,,點(diǎn)P的坐標(biāo)為 歸納:①當(dāng)兩定點(diǎn)位于直線的異側(cè)時可求得動點(diǎn)到兩定點(diǎn)的距離之和的最小值,; ②當(dāng)兩定點(diǎn)位于直線的同側(cè)時可求得動點(diǎn)到兩定點(diǎn)的距離之和的絕對值的最大值. 若不滿足①②時,可利用對稱性將兩定點(diǎn)變換到直線的同(異)側(cè),,再進(jìn)行求解.如變題的方法. 例2 函數(shù)的值域?yàn)?/span> . 解析:將函數(shù)進(jìn)行化簡得:
即為動點(diǎn)P(x,,0)到兩定點(diǎn)A(1,1),、B(3,,-2)的距離之和.由例1可知: 該值域?yàn)?/span>
二、圓錐曲線上的動點(diǎn)到兩個定點(diǎn)的距離之和(差)的最值.
(一)直接求解或利用橢圓(或雙曲線)的定義進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)化后求解. 例3?。?/span>1)已知A(4,,0)和B(2,2),,M是橢圓上的動點(diǎn),,則MA-MB的范圍是 ; 解析:(1)如圖5,,在DMAB中有MA-MB<AB,,當(dāng)M,A,,B三點(diǎn)共線且MB>MA即點(diǎn)M位于M2處時,,有MA-MB=AB,所以MA-MB?AB,;同理在DMAB中有MB-MA?AB,,即MB-MA?-AB(當(dāng)點(diǎn)M位于M1處時等號成立)
綜上所述:-AB?MA-MB?AB
(2)已知A(4,0)和B(2,,2),,M是橢圓上的動點(diǎn),則MA+MB的最大值是 . 解析:(2) 如圖6,,因?yàn)辄c(diǎn)A恰為橢圓的右焦點(diǎn),,所以 由橢圓的定義可得MA+MB=10-MF+MB(F為橢圓的左焦點(diǎn)),同(1)可得MB-MF?BF(當(dāng)且僅當(dāng)點(diǎn)M位于點(diǎn)M4處時,,等號成立)所以(MA+MB)max =(10-MF+MB)max=10+BF=10+
點(diǎn)評:因?yàn)辄c(diǎn)A,,B都在橢圓的內(nèi)部(即兩定點(diǎn)都在曲線的同側(cè)),故可直接求出動點(diǎn)M到兩定點(diǎn)A,,B的距離之差的最值,;若要求動點(diǎn)M到兩定點(diǎn)A,B的距離之和的最值(其中A恰為焦點(diǎn)),,需要利用橢圓的定義轉(zhuǎn)化為動點(diǎn)M到兩定點(diǎn)F,,B的距離之差的最值(點(diǎn)F為另一焦點(diǎn)). 例4 (1)已知F是雙曲線的左焦點(diǎn),A(4,,1),,P是雙曲線右支上的動點(diǎn),,則PA+PF的最小值為 ; 解析:(1)如圖7,,在DPAB中有PA+PF>AB,,當(dāng)P,A,,F三點(diǎn)共線即點(diǎn)P位于P1處時,,有PA+PF=AF, 所以(PA+PF)min=AF=.
(2)已知F是雙曲線的左焦點(diǎn),,A(1,,4),P是雙曲線右支上的動點(diǎn),,則PA+PF的最小值為 . 解析:(2)如圖8,,設(shè)F2是雙曲線的右焦點(diǎn),由雙曲線的定義可得PA+PF=PA+2a+PF2=8+ PA+PF2?8+AF2(當(dāng)P,,A,,F2三點(diǎn)共線即點(diǎn)P位于P2處時等號成立),
所以(PA+PF)min=8+AF2=13. 點(diǎn)評:本題需要特別關(guān)注點(diǎn)與雙曲線的位置關(guān)系,,兩定點(diǎn)一定要在動點(diǎn)的軌跡(曲線)的異側(cè).
(二)利用圓錐曲線的統(tǒng)一定義將圓錐曲線上的動點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離與到相應(yīng)準(zhǔn)線的距離進(jìn)行互化后進(jìn)行求解. 例5?。?/span>1)已知點(diǎn)A(2,2),,F是橢圓的右焦點(diǎn),,P是橢圓上的動點(diǎn),則PF+PA的最小值是 ,,此時,,點(diǎn)的坐標(biāo)為 ; 解析:如圖9,,設(shè)點(diǎn)P到右準(zhǔn)線的距離為PP?,,由圓錐曲線的統(tǒng)一定義可知,
即(當(dāng)且僅當(dāng)A,,P,,P?三點(diǎn)共線,即點(diǎn)P位于點(diǎn)P1處時取等號)
此時點(diǎn)P的坐標(biāo)為P(,,2). (2)已知點(diǎn)A(5,,2),F是雙曲線的右焦點(diǎn),,P是雙曲線上的動點(diǎn),,則PF+PA的最小值是 ,此時點(diǎn)的坐標(biāo)為 . 解析:如圖10,,設(shè)點(diǎn)P到右準(zhǔn)線的距離為PP?,,由圓錐曲線的統(tǒng)一定義可知,
即(當(dāng)且僅當(dāng)A,,P,,P?三點(diǎn)共線,即點(diǎn)P位于點(diǎn)P1處時取等號)
此時點(diǎn)P的坐標(biāo)為P(,,2) 點(diǎn)評:此類最顯著的特征是動點(diǎn)與焦點(diǎn)距離前有系數(shù),,可以利用圓錐曲線的統(tǒng)一定義將動點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離轉(zhuǎn)化為到相應(yīng)準(zhǔn)線的距離. 例6 (1)拋物線的焦點(diǎn)為F,,A(4,,-2)為一定點(diǎn),在拋物線上找一點(diǎn)M,,當(dāng)MA+MF為最小值時,,點(diǎn)M的坐標(biāo)為 ; 解析:如圖11,,為拋物線的準(zhǔn)線,,MM?為點(diǎn)M到準(zhǔn)線的距離.利用拋物線的定義:MF=MM?,可得MA+MF= MA+MM??AM?(當(dāng)且僅當(dāng)A,,M,,M?三點(diǎn)共線時等號成立,即當(dāng)點(diǎn)M在M?處時等號成立)
此時點(diǎn)M的坐標(biāo)為M(,,-2) (2)P為拋物線上任一點(diǎn),,A(3,4)為一定點(diǎn),,過P作PP?垂直y軸于點(diǎn)P?,,則AP+ PP?的最小值為 . 解析:如圖12,延長PP?交拋物線的準(zhǔn)線于點(diǎn)P??,,
由拋物線的定義:PP?=PF,,所以AP+ PP?= AP+ PP??-1= AP+PF-1?AF-1(當(dāng)且僅當(dāng)A,P,,F三點(diǎn)共線時等號成立,,即當(dāng)點(diǎn)P位于P1處時等號成立)
點(diǎn)評:本題需要注意兩點(diǎn):①定點(diǎn)所在位置是拋物線的內(nèi)部還是外部;②利用拋物線的定義將動點(diǎn)(在拋物線上)到焦點(diǎn)與到準(zhǔn)線的距離進(jìn)行互化. 2011-06-02 人教網(wǎng) |
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