专题五 解析几何 课时18 圆锥曲线中的最值(范围)问题(课件 学案 练习)2026届高中数学(通用版)二轮专题复习

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专题五 解析几何 课时18 圆锥曲线中的最值(范围)问题(课件 学案 练习)2026届高中数学(通用版)二轮专题复习

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课后限时练18 圆锥曲线中的最值(范围)问题
1.(2025·山东枣庄二模)已知椭圆C:=1(a>b>0)的右焦点为F,C上一动点D到F的距离的取值范围为[-2,+2].
(1)求C的标准方程;
(2)设斜率为k(k≠0)的直线l过F点,交C于A,B两点.记线段AB的中点为N,直线ON交直线x=3于点M,直线MF交C于P,Q两点.
(ⅰ)求∠MFA的大小;
(ⅱ)求四边形APBQ面积的最小值.
2.椭圆Γ:=1(a>b>0)的右焦点与抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点相同,点为Γ与E的一个交点.
(1)求椭圆Γ与抛物线E的方程;
(2)抛物线E的切线l与椭圆Γ交于M,N两点.
(ⅰ)求直线l斜率的取值范围;
(ⅱ)已知点P,求△PMN面积的最大值.
课后限时练18
1.解:(1)设椭圆C:=1的半焦距为c,则a-c≤|DF|≤a+c,而点D到F的距离的取值范围为[-2,+2],
因此所以b2=2,所以C的标准方程为=1.
(2)(ⅰ)由(1)知点F(2,0),设直线l的方程为y=k(x-2),A(x1,y1),B(x2,y2),
由 消去y得(3k2+1)x2-12k2x+12k2-6=0,
Δ=144k4-24(2k2-1)(3k2+1)=24(k2+1)>0,x1+x2=,x1x2=,
则y1+y2=k(x1+x2)-4k=,
线段AB的中点N,
直线ON的斜率kON=-,
直线ON:y=-x交直线x=3于点M,因此直线MF的斜率kMF=,即kMF·kAB=-1,则直线MF与直线AB垂直,所以∠MFA=.
(ⅱ)由(ⅰ)知,|AB|=

=,
直线MF的方程为y=-(x-2),
同理得|PQ|=,
因此四边形APBQ的面积S(k)=|AB|·|PQ|=··,而(3k2+1)(3+k2)≤=4(1+k2)2,
当且仅当3k2+1=3+k2,即k=±1时取等号,则S(k)=
≥=3,
所以四边形APBQ面积的最小值为3.
2.解:(1)由题意点在抛物线E:y2=2px(p>0)上,得 p=2,
所以抛物线E的方程为y2=4x,
则抛物线E的焦点为点(1,0),
因为椭圆Γ:=1(a>b>0)的右焦点与抛物线E:y2=2px的焦点相同,
所以Γ:=1(a>b>0)的右焦点为点(1,0),故a2-b2=1.
又点在Γ:=1(a>b>0)上,得=1,解得a2=4,b2=3,则椭圆Γ的方程为=1.
(2)(ⅰ)设切线l的方程为y=kx+m(k≠0),并分别与椭圆Γ和抛物线E的方程联立,
得整理得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
由题意得Δ>0 4k2-m2+3>0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),
则x1+x2=,x1x2=.
由y2-y+m=0,
直线l与抛物线E相切,得Δ=1-km=0 m=.
又因为4k2-m2+3>0,所以4k2-+3>0,解得k2<-1(舍)或k2>,得k>或k<-,
所以切线l斜率的取值范围为-∞,-∪ ,+∞.
(ⅱ)由(ⅰ)得,|MN|=4,
点P到直线y=kx+m的距离为,
所以S△PMN=,又m=,
所以S△PMN=2
=.
当时,S△PMN取得最大值,即k2=满足条件,
此时△PMN的面积最大为.
1/2课时18 圆锥曲线中的最值(范围)问题
[备考指南] 2020年新高考Ⅱ卷第21题、2025年全国一卷第18题考查了最值问题,备考中注意融合函数与方程、基本不等式等知识,加强数学运算、等价转化能力及数形结合思想的训练.
【典例】 (2025·上海松江二模)已知椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,上、下顶点分别为B1,B2,△B1F1F2是面积为的正三角形,过焦点的直线交椭圆C于P,Q两点(P,Q分别在第一、四象限).
(1)求椭圆C的离心率;
(2)已知点M(0,m),m>0,求椭圆C上的动点R到点M的最大距离;
(3)求四边形B1B2QP面积的取值范围.
[听课记录]                                    
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
                                    
反思领悟 圆锥曲线中求最值或范围的策略
(1)利用判别式来构造不等关系.
(2)利用已知参数的范围.
(3)利用基本不等式求解.
最值的4种典型情况:
①s=(令t=换元,再利用基本不等式).
②s=(基本不等式).
③s=(基本不等式).
④s==(分子、分母同时除以k2,令t=k+换元,再利用基本不等式).
(4)利用函数法求最值或范围.
先恰当地引入变量(如点的坐标、角、斜率等),把所求最值的几何量或代数表达式表示为某个参数的函数,然后利用函数方法(单调性或导数)进行求解.
(2025·浙江金华二模)如图,双曲线E:=1(a>0,b>0)的虚轴长为2,离心率为,斜率为k的直线l过x轴上一点A(t,0).
(1)求双曲线E的标准方程;
(2)若双曲线E上存在关于直线l对称的不同两点B,C,直线BC与直线l及y轴的交点分别为P,Q.
(ⅰ)当k=时,求t的取值范围;
(ⅱ)当t=-3时,求S△APQ的最小值.
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
                                    
课时18 圆锥曲线中的最值(范围)问题
典例 解:(1)由于正三角形F1F2B1的面积为,

解得c=1,b=.
又a2=c2+b2=4,
所以离心率e=.
(2)设R(x,y),由(1)知椭圆方程为=1,即x2=4-,
|RM|2=x2+(y-m)2=4-y2-2my+m2+4,
其对应函数图象的对称轴为y=-3m<0,而-,
当-3m≤-,即m≥时,|RM|2在y=-时取得最大值,|RM|max=m+;
当0>-3m>-,即0|RM|2在y=-3m时取得最大值,|RM|max=2.
综上,当0当m≥时,最大距离为m+.
(3)由题意可知直线PQ的斜率不为0.
设直线PQ的方程为x=my+1,P(x1,y1),Q(x2,y2),
联立 消去x并整理,得(3m2+4)y2+6my-9=0,
则Δ>0,y1+y2=-,y1y2=-.
因为点P,Q分别在第一、四象限,
所以

即解得-,
四边形B1B2QP的面积S=|OB1|·x1+·|OB2|·x2+|OF2|·|y1-y2|,
因为|B1B2|=2,x1=my1+1,x2=my2+1,
所以S=m(y1+y2)+,
令t=4,4,
则S=,
因为4,
所以y=在[4+6,8)上单调递增,故S∈,
即四边形B1B2QP面积的取值范围为.
考教衔接
 解:(1)由题意知
解得
所以双曲线E的标准方程为-y2=1.
(2)令P(x0,y0),设直线BC:y=-x+m,与-y2=1联立,得(k2-4)x2+8mkx-4m2k2-4k2=0,当Δ=16k2(m2k2+k2-4)>0时,
设B(x1,y1),C(x2,y2),则由根与系数的关系及题意可得
x0=,y0=.
(ⅰ)当k=时,x0=m,y0=-m,
由,得t=x0-3y0=m,
又因为Δ>0,
即k2(m2+1)>4 m2>-1=35 m∈(-∞,-)∪(,+∞),
所以t=m∈-∞,-∪,+∞.
(ⅱ)由题知Q(0,m),A(-3,0).
因为k= -4km+3k2-12=mk,
所以m=,
又x0+3=,y0=,
则|PA|=·|y0|=,
|PQ|=,
又,x0=,
则|PQ|=,
则S△APQ=|PA|·|PQ|=···2,
当且仅当k=±1时取等号,此时m2= Δ=16>0,满足题意.
综上,S△APQ的最小值为.
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专题五 解析几何
课时18 圆锥曲线中的最值(范围)问题
[备考指南] 2020年新高考Ⅱ卷第21题、2025年全国一卷第18题考查了最值问题,备考中注意融合函数与方程、基本不等式等知识,加强数学运算、等价转化能力及数形结合思想的训练.
【典例】 (2025·上海松江二模)已知椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,上、下顶点分别为B1,B2,△B1F1F2是面积为的正三角形,过焦点的直线交椭圆C于P,Q两点(P,Q分别在第一、四象限).
(1)求椭圆C的离心率;
(2)已知点M(0,m),m>0,求椭圆C上的动点R到点M的最大距离;
(3)求四边形B1B2QP面积的取值范围.
[解] (1)由于正三角形F1F2B1的面积为,
得解得c=1,b=.
又a2=c2+b2=4,
所以离心率e==.
(2)设R(x,y),由(1)知椭圆方程为=1,即x2=4-,
|RM|2=x2+(y-m)2=4-+y2-2my+m2=-y2-2my+m2+4,
其对应函数图象的对称轴为y=-3m<0,而-≤y≤,
当-3m≤-,即m≥时,|RM|2在y=-时取得最大值,|RM|max=m+;
当0>-3m>-,即0|RM|2在y=-3m时取得最大值,|RM|max=2.
综上,当0当m≥时,最大距离为m+.
(3)由题意可知直线PQ的斜率不为0.
设直线PQ的方程为x=my+1,P(x1,y1),Q(x2,y2),
联立
消去x并整理,得(3m2+4)y2+6my-9=0,
则Δ>0,y1+y2=-,y1y2=-.
因为点P,Q分别在第一、四象限,
所以 即
即解得-四边形B1B2QP的面积S=S△OB1P+S△OB2Q+S△OPQ=|OB1|·x1+|OB2|·x2+|OF2|·|y1-y2|,
因为|B1B2|=2,x1=my1+1,x2=my2+1,
所以S=m(y1+y2)+·=,
令t=4+6,4+6≤t<8,
则S==,因为4+6>2,
所以y=在[4+6,8)上单调递增,
故S∈,
即四边形B1B2QP面积的取值范围为.
反思领悟 圆锥曲线中求最值或范围的策略
(1)利用判别式来构造不等关系.
(2)利用已知参数的范围.
(3)利用基本不等式求解.
最值的4种典型情况:
①s=(令t=换元,再利用基本不等式).
②s=(基本不等式).
③s=(基本不等式).
④s==(分子、分母同时除以k2,令t=k+换元,再利用基本不等式).
(4)利用函数法求最值或范围.
先恰当地引入变量(如点的坐标、角、斜率等),把所求最值的几何量或代数表达式表示为某个参数的函数,然后利用函数方法(单调性或导数)进行求解.
(2025·浙江金华二模)如图,双曲线E:=1(a>0,b>0)的虚轴长为2,离心率为,斜率为k的直线l过x轴上一点A(t,0).
(1)求双曲线E的标准方程;
(2)若双曲线E上存在关于直线l对称的不同两点B,C,直线BC与直线l及y轴的交点分别为P,Q.
(ⅰ)当k=时,求t的取值范围;
(ⅱ)当t=-3时,求S△APQ的最小值.
[解] (1)由题意知解得
所以双曲线E的标准方程为-y2=1.
(2)令P(x0,y0),设直线BC:y=-x+m,与-y2=1联立,得(k2-4)x2+8mkx-4m2k2-4k2=0,当Δ=16k2(m2k2+k2-4)>0时,
设B(x1,y1),C(x2,y2),则由根与系数的关系及题意可得
x0==,y0==.
(ⅰ)当k=时,x0=m,y0=-m,
由=k=,得t=x0-3y0=m,
又因为Δ>0,
即k2(m2+1)>4 m2>-1=35 m∈(-∞,-)∪(,+∞),
所以t=m∈.
(ⅱ)由题知Q(0,m),A(-3,0).
因为k== -4km+3k2-12=mk,
所以m= =,
又x0+3=,y0=,
则|PA|==|y0|==,
|PQ|==,
又= =,x0==-,
则|PQ|==,
则S△APQ=|PA|·|PQ|=·=··2=,当且仅当k=±1时取等号,此时m2== Δ=16>0,满足题意.
综上,S△APQ的最小值为.
【教用·备选题】
1.已知椭圆C:=1的上顶点到右顶点的距离为,点M在C上,且点M到右焦点距离的最大值为3,过点P且不与x轴垂直的直线l与C交于A,B两点.
(1)求C的方程;
(2)记O为坐标原点,求△AOB面积的最大值.
[解] (1)由题意得解得a2=4,b2=3,故C的方程为=1.
(2)设A,B,直线l:y=kx+2,
联立
整理得x2+16kx+4=0.
由Δ>0得k2>,且x1+x2=-,x1x2=,∴=|x1-x2|
=.
∵点O到直线l的距离d=,
∴S△AOB=··d=,
令t=>0,故4k2=+1,故S△AOB==,
当且仅当t=,即t=2,k=±时等号成立,故△AOB面积的最大值为.
2.(2022·全国甲卷)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点D(p,0),过F的直线交C于M,N两点.当直线MD垂直于x轴时,|MF|=3.
(1)求C的方程;
(2)设直线MD,ND与C的另一个交点分别为A,B,记直线MN,AB的倾斜角分别为α,β.当α-β取得最大值时,求直线AB的方程.
[解] (1)因为抛物线的准线方程为x=-,当MD与x轴垂直时,点M的横坐标为p,此时|MF|=p+=3,所以p=2,
所以抛物线C的方程为y2=4x.
(2)法一(直线方程横截式):
设,
直线MN:x=my+1,
由得y2-4my-4=0,
∴Δ>0,y1y2=-4.
当直线MN的斜率不存在时,易知直线AB的斜率也不存在,此时α-β=0.
当直线MN的斜率存在时,kMN==,
kAB==,直线MD:x=·y+2,
代入抛物线方程,得·y-8=0,
Δ>0,y1y3=-8,所以y3=2y2,同理可得y4=2y1,
所以kAB===.
又因为直线MN,AB的倾斜角分别为α,β,
所以kAB=tan β==,若要使α-β最大,则β∈,
设kMN=2kAB=2k>0,
则tan (α-β)====,
当且仅当=2k,即k=时,等号成立,
所以当α-β最大时,kAB=,
设直线AB:x=y+n,
代入抛物线方程可得y2-4y-4n=0,
Δ>0,y3y4=-4n=4y1y2=-16,所以n=4,
所以直线AB的方程为x-y-4=0.
法二(直线方程点斜式):
由题可知,当直线MN的斜率不存在时,易知直线AB的斜率也不存在,此时α-β=0.
当直线MN的斜率存在时,
设M(x1,y1),N(x2,y2),A(x3,y3),B(x4,y4),
直线MN:y=k(x-1),
由得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,Δ>0,
所以x1x2=1,y1y2=-4.
直线MD:y=(x-2),
代入抛物线方程可得x1x3=4,同理,x2x4=4.
代入抛物线方程可得y1y3=-8,所以y3=2y2,
同理可得y4=2y1,由斜率公式可得
kAB====kMN.
若要使α-β最大,则β∈,
设kMN=2kAB=2k>0,
则tan (α-β)====,
当且仅当=2k,即k=时,等号成立,
所以当α-β最大时,kAB=,设直线AB:x=y+n,
代入抛物线方程可得y2-4y-4n=0,
Δ>0,y3y4=-4n=4y1y2=-16,所以n=4,所以直线AB的方程为x-y-4=0.
3.已知F1,F2分别为椭圆E:=1(a>b>0)的左、右焦点,椭圆E的离心率为,过F2且不与坐标轴垂直的直线l与椭圆E交于A,B两点,△F1AB的周长为8.
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)过F1且与l垂直的直线l′与椭圆E交于C,D两点,求四边形ACBD面积的最小值.
[解] (1)由题意,椭圆E的离心率为,可得=,又由椭圆的定义,可知|AB|+|AF1|+|BF1|=4a=8,所以a=2,c=1.
又因为a2=b2+c2,所以b2=3,
所以椭圆E的标准方程为=1.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),直线l的方程为x=my+1(m≠0),
由整理得(3m2+4)y2+6my-9=0,Δ>0,
则有y1+y2=,y1y2=,
故 =

=12×.
又由直线l′的方程为x=-y-1,
设C(x3,y3),D(x4,y4),
由整理得y2+y-9=0,Δ>0,
则有y3+y4=,y3y4=,
则|CD|=
==12×,
所以四边形ACBD的面积S=|AB||CD|
=72×=72×
=,因为
≤=,
当且仅当m2=1时,等号成立,所以S=,
综上,四边形ACBD面积的最小值为.
4.已知点f (1,0),P为平面内一动点,以PF为直径的圆与y轴相切,点P的轨迹记为C.
(1)求C的方程;
(2)过点F的直线l与C交于A,B两点,过点A且垂直于l的直线交x轴于点M,过点B且垂直于l的直线交x轴于点N.当四边形MANB的面积最小时,求l的方程.
[解] (1)设P(x,y),则以PF为直径的圆的圆心为,根据圆与y轴相切,可得=|PF|=,化简得y2=4x,
所以C的方程为y2=4x.
(2)由题意可知,直线l的斜率存在且不为0,设直线l:y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2),
由得k2x2-2(k2+2)x+k2=0,显然Δ>0,
所以x1+x2=,x1x2=1.
设直线l的倾斜角为θ,则|AM|=|AF||tan θ|,|BN|=|BF||tan θ|,
所以|AM|+|BN|=|AF||tan θ|+|BF||tan θ|
=|AB||tan θ|=|AB||k|,
又|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+2=+2=,
由题意可知四边形MANB为梯形,
所以S四边形MANB=S△AMB+S△ABN=|AB|·(|AM|+|BN|)===,设t=|k|>0,则S(t)==8,所以S′(t)=8=8×=,
当t>时,S′(t)>0,S(t)单调递增,
当0<t<时,S′(t)<0,S(t)单调递减,
所以当t=,即|k|=时,面积最小,此时k=±,故直线l的方程为y=±(x-1),即x-y-=0或x+y-=0.
课后限时练18 圆锥曲线中的最值(范围)问题
1.(2025·山东枣庄二模)已知椭圆C:=1(a>b>0)的右焦点为F,C上一动点D到F的距离的取值范围为[-2,+2].
(1)求C的标准方程;
(2)设斜率为k(k≠0)的直线l过F点,交C于A,B两点.记线段AB的中点为N,直线ON交直线x=3于点M,直线MF交C于P,Q两点.
(ⅰ)求∠MFA的大小;
(ⅱ)求四边形APBQ面积的最小值.
[解] (1)设椭圆C:=1的半焦距为c,则a-c≤|DF|≤a+c,
而点D到F的距离的取值范围为[-2,+2],
因此解得所以b2=2,
所以C的标准方程为=1.
(2)(ⅰ)由(1)知点f (2,0),设直线l的方程为y=k(x-2),A(x1,y1),B(x2,y2),
由 消去y得(3k2+1)x2-12k2x+12k2-6=0,
Δ=144k4-24(2k2-1)(3k2+1)=24(k2+1)>0,x1+x2=,x1x2=,则y1+y2=k(x1+x2)-4k=,
线段AB的中点N,
直线ON的斜率kON=-,
直线ON:y=-x交直线x=3于点M,
因此直线MF的斜率kMF==-,
即kMF·kAB=-1,则直线MF与直线AB垂直,
所以∠MFA=.
(ⅱ)由(ⅰ)知,|AB|=|x1-x2|


=,
直线MF的方程为y=-(x-2),
同理得|PQ|==,
因此四边形APBQ的面积S(k)=|AB||PQ|=··
=,而(3k2+1)(3+k2)≤=4(1+k2)2,
当且仅当3k2+1=3+k2,即k=±1时取等号,
则S(k)==3,
所以四边形APBQ面积的最小值为3.
2.椭圆Γ:=1(a>b>0)的右焦点与抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点相同,点为Γ与E的一个交点.
(1)求椭圆Γ与抛物线E的方程;
(2)抛物线E的切线l与椭圆Γ交于M,N两点.
(ⅰ)求直线l斜率的取值范围;
(ⅱ)已知点P,求△PMN面积的最大值.
[解] (1)由题意点在抛物线E:y2=2px(p>0)上,得=2p× p=2,
所以抛物线E的方程为y2=4x,
则抛物线E的焦点为点(1,0),
因为椭圆Γ:=1(a>b>0)的右焦点与抛物线E:y2=2px的焦点相同,
所以Γ:=1(a>b>0)的右焦点为点(1,0),
故a2-b2=1.
又点在Γ:=1(a>b>0)上,
得=1,
解得a2=4,b2=3,则椭圆Γ的方程为=1.
(2)(ⅰ)设切线l的方程为y=kx+m(k≠0),并分别与椭圆Γ和抛物线E的方程联立,
得整理得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
由题意得Δ>0 4k2-m2+3>0,设M(x1,y1),N(x2,y2),
则x1+x2=,x1x2=.
由得y2-y+m=0,
直线l与抛物线E相切,得Δ=1-km=0 m=.
又因为4k2-m2+3>0,所以4k2-+3>0,
解得k2<-1(舍)或k2>,得k>或k<-,
所以切线l斜率的取值范围为.
(ⅱ)由(ⅰ)得,|MN|=4,
点P到直线y=kx+m的距离为,
所以S△PMN=×4=2,
又m=,
所以S△PMN=2=2=
=.
当=时,S△PMN取得最大值,即k2=>满足条件,
此时△PMN的面积最大为.
谢 谢!

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