资源简介 *第67课时 最值(范围)、证明问题(进阶课)[总体概览] 圆锥曲线的最值(范围)、证明问题是解析几何中的典型问题,是教学的重点也是历年高考的热点,常以解答题的形式出现,难度较大.类型一 最值(范围)问题[典例1] (2025·全国一卷)已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,|AB|=.(1)求C的方程;(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足|AP|·|AR|=3.(ⅰ)设P(m,n),求R的坐标(用m,n表示);(ⅱ)设O为坐标原点,Q是C上的动点,直线OR的斜率是直线OP的斜率的3倍,求|PQ|的最大值.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________通性通法:求解范围、最值问题的常见方法(1)利用判别式来构造不等关系.(2)利用已知参数的范围,在两个参数之间建立函数关系.(3)利用隐含或已知的不等关系建立不等式.(4)利用基本不等式.[多维变迁](2025·铜仁市月考)已知抛物线C:x2=2py(p>0)过点M(2,3),焦点为F.(1)求抛物线C的标准方程;(2)过点D(0,t)且斜率为1的直线交抛物线C于A,B两点,若F在以线段AB为直径的圆内,求实数t的取值范围.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________类型二 证明问题[典例2] (2025·天津卷)已知椭圆=1(a>b>0)的左焦点为F,右顶点为A,P为直线x=a上一点,且直线PF的斜率为,△PFA的面积为,离心率为.(1)求椭圆的方程;______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)过点P的直线与椭圆有唯一交点B(异于点A),求证:PF平分∠AFB.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________通性通法:圆锥曲线中的证明问题的常见类型有:(1)位置关系方面的:如直线间的平行、垂直,过定点等.(2)数量关系方面的:如恒成立、相等等.在熟悉圆锥曲线的定义与性质的前提下,一般采用直接法,通过相关的代数运算证明.*第67课时 最值(范围)、证明问题(进阶课)类型一典例1 解:(1)由题意知,设a2=9t,t>0,则c2=8t,所以b2=t.又|AB|2=a2+b2=10t=10,所以t=1,所以C的方程为+y2=1.(2)(ⅰ)设R(x,y),由(1)知A(0,-1),又P(m,n),m≠0,所以=(m,n+1)·(x,y+1)=mx+(n+1)(y+1)=||·||·cos 0=3. ①由kAP=kAR,得,②由①②,得x=,y=,故R的坐标为.(ⅱ)由(ⅰ)得kOR==3kOP=,整理得m2+n2+8n-2=0,即m2+(n+4)2=18.所以点P的轨迹方程为m2+(n+4)2=18(m≠0).由题设Q(3cos θ,sin θ),K(0,-4),则|KQ|2=(3cos θ)2+(sin θ+4)2=-8sin2θ+8sin θ+25,设s=sin θ,则|KQ|2=-8s2+8s+25=-8+27(-1≤s≤1),当s=sin θ=时,|KQ|取得最大值,且|KQ|max=3,故|PQ|的最大值为|KQ|max+3=3().多维变迁 解:(1)因为点M(2,3)在抛物线上,所以(2)2=2p×3,解得p=2,所以抛物线C的标准方程为x2=4y.(2)抛物线C的焦点为F(0,1),且“点F(0,1)在以线段AB为直径的圆内”等价于“<0”,设A(x1,y1),B(x2,y2),则=(x1,y1-1)·(x2,y2-1)=x1x2+y1y2-(y1+y2)+1,①过点D(0,t)且斜率为1的直线方程为y=x+t,于是有y1=x1+t和y2=x2+t,将其代入①式,得=2x1x2+(t-1)(x1+x2)+t2-2t+1,②联立消去y,整理得x2-4x-4t=0,于是有Δ=16+16t>0,即t>-1且③再将③代入②,整理得=-8t+4(t-1)+t2-2t+1=t2-6t-3,要使<0成立,只要t2-6t-3=(t-3)2-12<0在t∈(-1,+∞)上成立即可,解不等式(t-3)2-12<0得t∈(3-2,3+2),符合题意,综上,实数t的取值范围为(3-2,3+2).类型二典例2 解:(1)∵直线PF的斜率为,∴|PA|=|FA|,∴S△PFA=×|PA|×|FA|=××(a+c)2=,得a+c=3,又,∴a=2,c=1,则b=,∴椭圆的方程为=1.(2)证明:由(1)知F(-1,0),P(2,1),则直线PF的方程为y=(x+1),易知直线PB的斜率存在,设PB的方程为y-1=k(x-2),由得(4k2+3)x2-8k(2k-1)x+8(2k2-2k-1)=0,∵PB与椭圆仅有一个交点,∴Δ=64k2(2k-1)2-32(4k2+3)(2k2-2k-1)=0,解得k=-,∴xB=-=1,则yB=,∴B,∴直线BF的斜率为.∵tan 2∠PFA=,∴∠BFA=2∠PFA,即PF平分∠AFB.1 / 3(共59张PPT)第八章 解析几何*第67课时 最值(范围)、证明问题(进阶课)[总体概览] 圆锥曲线的最值(范围)、证明问题是解析几何中的典型问题,是教学的重点也是历年高考的热点,常以解答题的形式出现,难度较大.类型一 最值(范围)问题[典例1] (2025·全国一卷)已知椭圆C:.(1)求C的方程;(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足|AP|·|AR|=3.(ⅰ)设P(m,n),求R的坐标(用m,n表示);(ⅱ)设O为坐标原点,Q是C上的动点,直线OR的斜率是直线OP的斜率的3倍,求|PQ|的最大值.[解] (1)由题意知,设a2=9t,t>0,则c2=8t,所以b2=t.又|AB|2=a2+b2=10t=10,所以t=1,所以C的方程为+y2=1.(2)(ⅰ)设R(x,y),由(1)知A(0,-1),又P(m,n),m≠0,所以=(m,n+1)·(x,y+1)=mx+(n+1)(y+1)=||·||·cos 0=3. ①由kAP=kAR,得,②由①②,得x=,y=,故R的坐标为.(ⅱ)由(ⅰ)得kOR=,整理得m2+n2+8n-2=0,即m2+(n+4)2=18.所以点P的轨迹方程为m2+(n+4)2=18(m≠0).由题设Q(3cos θ,sin θ),K(0,-4),则|KQ|2=(3cos θ)2+(sin θ+4)2=-8sin2θ+8sin θ+25,设s=sin θ,则|KQ|2=-8s2+8s+25=-8+27(-1≤s≤1),当s=sin θ=时,|KQ|取得最大值,且|KQ|max=3,故|PQ|的最大值为|KQ|max+3=3().通性通法:求解范围、最值问题的常见方法(1)利用判别式来构造不等关系.(2)利用已知参数的范围,在两个参数之间建立函数关系.(3)利用隐含或已知的不等关系建立不等式.(4)利用基本不等式.[多维变迁](2025·铜仁市月考)已知抛物线C:x2=2py(p>0)过点M(2,3),焦点为F.(1)求抛物线C的标准方程;(2)过点D(0,t)且斜率为1的直线交抛物线C于A,B两点,若F在以线段AB为直径的圆内,求实数t的取值范围.[解] (1)因为点M(2,3)在抛物线上,所以(2)2=2p×3,解得p=2,所以抛物线C的标准方程为x2=4y.(2)抛物线C的焦点为F(0,1),且“点F(0,1)在以线段AB为直径的圆内”等价于“<0”,设A(x1,y1),B(x2,y2),则=(x1,y1-1)·(x2,y2-1)=x1x2+y1y2-(y1+y2)+1,①过点D(0,t)且斜率为1的直线方程为y=x+t,于是有y1=x1+t和y2=x2+t,将其代入①式,得=2x1x2+(t-1)(x1+x2)+t2-2t+1,②联立消去y,整理得x2-4x-4t=0,于是有Δ=16+16t>0,即t>-1且③再将③代入②,整理得=-8t+4(t-1)+t2-2t+1=t2-6t-3,要使<0成立,只要t2-6t-3=(t-3)2-12<0在t∈(-1,+∞)上成立即可,解不等式(t-3)2-12<0得t∈(3-2,3+2),符合题意,综上,实数t的取值范围为(3-2,3+2).【教用·备选题】1.(2025·上海卷)已知椭圆Γ:),M(0,m)(m>0),A是Γ的右顶点.(1)若Γ的一个焦点是(2,0),求Γ的离心率e;(2)若a=4,且Γ上存在一点P,满足,求m的值;(3)若线段AM的垂直平分线l的斜率为2,l与Γ交于C,D两点,∠CMD为钝角,求实数a的取值范围.[解] (1)由已知得a2-5=22,所以a2=9.所以a=3,又c=2,所以e=.(2)当a=4时,Γ:=1,则A(4,0),因为=2(),其中O为坐标原点,则(4,0)+(0,m)=,故P.又P在Γ上,所以=1,又m>0,所以m=.(3)设C(x1,y1),D(x2,y2),由题知A(a,0),M(0,m),则kAM=-,故kl==2,即a=2m.又直线l过线段AM的中点,则l:y-=2(x-m),即l:y=2x-m.联立消去y得(5+16m2)x2-24m3x+9m4-20m2=0,Δ>0,x1+x2=,x1x2=,消去x得4(5+16m2)y2+60my-275m2=0,Δ>0,y1+y2=-,y1y2=-由∠CMD为钝角知,=(x1,y1-m)·(x2,y2-m)=x1x2+(y1-m)·(y2-m)=x1x2+y1y2-m(y1+y2)+m2=-m·<0,即25(4m4-11m2)<0,又m>0,所以0又a=2m,且a>,故a的取值范围为().2.(2026·昭通模拟)已知椭圆C:,△F1B1B2的面积为.(1)求椭圆C的标准方程;(2)若点P是椭圆C上任意一点,求|PF1|·|PF2|的最值.[解] (1)由题意可知×2b×c=bc=,且|B1B2|=2b=2,所以b=,c=1,则a==2,故椭圆C的标准方程为=1.(2)设点P(x,y),则-2≤x≤2,y2=3-,易知点F1(-1,0),F2(1,0),所以|PF1|=x∈[1,3],设t=|PF1|,则1≤t≤3,且|PF2|=2a-|PF1|=4-t,所以|PF1|·|PF2|=t(4-t)=-t2+4t=-(t-2)2+4,因为函数f (t)=-(t-2)2+4在[1,2)上单调递增,在(2,3]上单调递减,所以f (t)max=f (2)=4,f (t)min=f (1)=f (3)=3,故|PF1||PF2|的最小值为3,最大值为4.类型二 证明问题[典例2] (2025·天津卷)已知椭圆的左焦点为F,右顶点为A,P为直线x=a上一点,且直线PF的斜率,△PFA的面积为.(1)求椭圆的方程;(2)过点P的直线与椭圆有唯一交点B(异于点A),求证:PF平分∠AFB.[解] (1)∵直线PF的斜率为,∴|PA|=|FA|,∴S△PFA=×|PA|×|FA|=×(a+c)2=,得a+c=3,又,∴a=2,c=1,则b=,∴椭圆的方程为=1.(2)证明:由(1)知F(-1,0),P(2,1),则直线PF的方程为y=(x+1),易知直线PB的斜率存在,设PB的方程为y-1=k(x-2),由得(4k2+3)x2-8k(2k-1)x+8(2k2-2k-1)=0,∵PB与椭圆仅有一个交点,∴Δ=64k2(2k-1)2-32(4k2+3)(2k2-2k-1)=0,解得k=-,∴xB=-=1,则yB=,∴B,∴直线BF的斜率为.∵tan 2∠PFA=,∴∠BFA=2∠PFA,即PF平分∠AFB.通性通法:圆锥曲线中的证明问题的常见类型有:(1)位置关系方面的:如直线间的平行、垂直,过定点等.(2)数量关系方面的:如恒成立、相等等.在熟悉圆锥曲线的定义与性质的前提下,一般采用直接法,通过相关的代数运算证明.【教用·备选题】1.(2025·周口市期末)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线l与x轴的交点为A,过点F的动直线m与C交于M,N两点.(1)若准线l的方程为x=-,求C的方程;(2)设直线AM,AN的斜率分别为k1,k2,证明:k1+k2=0.[解] (1)因为抛物线C的准线方程为x=-,所以-,所以p=3,所以抛物线C的方程为y2=6x.(2)证明:依题意有,抛物线C的焦点F,准线方程为x=-,所以A,显然直线m的斜率不为0,设m的方程为x=ty+,联立消去x得y2-2pty-p2=0,Δ>0,设M(x1,y1),N(x2,y2),则y1+y2=2pt,y1y2=-p2,所以k1+k2==== ==0.得证.2.(2023·北京卷)已知椭圆E:,A,C分别为E的上、下顶点,B,D分别为E的左、右顶点,|AC|=4.(1)求E的方程;(2)设P为第一象限内E上的一个动点,直线PD与直线BC交于点M,直线PA与直线y=-2交于点N.求证:MN∥CD.[解] (1)由题意可得2b=4,e=,a2=b2+c2,解得b=2,a2=9,∴椭圆E的方程为=1.(2)证明:A(0,2),B(-3,0),C(0,-2),D(3,0),直线BC的方程为=1,化为2x+3y+6=0.设直线AP的方程为y=kx+2(k<0),∴N.联立消去y得(4+9k2)x2+36kx=0,解得x=0或x=-,∴P.直线PD方程为y=(x-3),即y=(x-3),与2x+3y+6=0联立,解得x=,y=.∴M.∴kMN=,又kCD=,∴MN∥CD.3.(2025·濮阳二模)已知椭圆C:左、右焦点分别为F1,F2,直线两点,且满足=0(O为坐标原点),当l变化时,△PF1F2面积的最大值为.(1)求C的方程;(2)证明:q2=p2+1.[解] (1)设C的半焦距为c(c>0),因为椭圆的长轴长为2,△PF1F2面积的最大值为,所以a=×2c×b=bc=,解得b2=,则椭圆C的方程为=1.(2)证明:设P(x1,y1),Q(x2,y2),联立消去y并整理得(2p2+1)x2+4pqx+2q2-3=0,此时Δ=16p2q2-4(2p2+1)(2q2-3)=4(6p2-2q2+3)>0,由根与系数的关系得x1+x2=-,x1x2=,因为=0,所以x1x2+y1y2=x1x2+(px1+q)·(px2+q)=(p2+1)x1x2+pq(x1+x2)+q2=(p2+1)·+q2=0,整理得q2=p2+1,此时满足Δ>0,证毕.【教用·微点突破】非对称根与系数的关系(韦达定理)在一元二次方程ax2+bx+c=0中,若Δ>0,设它的两个根分别为x1,x2,则x1+x2=-,x1x2=,借此我们往往能够利用根与系数的关系来快速处理|x1-x2|,之类的结构,但在有些问题中,我们会遇到涉及x1,x2的不同系数的代数式的运算,比如求或λx1+μx2之类的结构,这时无法直接代入根与系数的关系.我们把这种形如x1+2x2,λx1y2+μx2y1,之类中x1,x2的系数不对称的式子,称为“非对称韦达定理”问题.一般的解决方法有:(1)代换法:利用根与系数的关系消去x或y中的一个,一般而言,用直线方程中的x和y进行代换消元,如果选择代换消去y,则正设直线y=kx+b;如果选择代换消去x,则反设直线x=my+t.(2)和积转化法:即运用 h(t)x1x2=m(x1+x2)进行转化,一般情况下,多把积化和,且m多为常数;(3)配凑半代换法:对能代换的部分进行韦达代换,剩下的部分进行配凑,而半代换也有一定技巧,比如题中的利用等比关系,从结构上可以猜测定值.[典例] 已知椭圆C:.(1) 求椭圆C的方程;(2) 记椭圆C的上、下顶点分别为A,B,过点(0,4)且斜率为k的直线与椭圆C交于M,N两点,证明:直线BM与AN的交点G在定直线上,并求出该定直线的方程.[解] (1)由题意得解得故椭圆C的方程为=1.(2)证明:由题意得A(0,2),B(0,-2),设直线MN的方程y=kx+4,M(x1,y1),N(x2,y2),由得(1+2k2)x2+16kx+24=0,Δ=64k2-96>0,得k2>,所以x1+x2=,x1x2=.直线AN的方程为y-2=x,①直线BM的方程为y+2=x,②.③法一(直接求根法):由(1+2k2)x2+16kx+24=0得x1=,x2=,代入③,得=(这里x1,x2的值可以交换),解得y=1,即直线BM与AN的交点G在定直线y=1上.法二(消元法): 由x1+x2=知,x1=-x2,代入③得=,解得y=1,即直线BM与AN的交点G在定直线y=1上.法三(和积转化法):由x1+x2=,x1x2=,知kx1x2=-(x1+x2),代入③得,解得y=1,即直线BM与AN的交点G在定直线y=1上.法四(代点转化法):因为点M(x1,y1)在椭圆C上,所以=1,所以,所以==,由x1+x2=,x1x2=,得y1+y2=k(x1+x2)+8=,y1y2=(kx1+4)(kx2+4)=k2x1x2+4k(x1+x2)+16=,所以,解得y=1,即直线BM与AN的交点G在定直线y=1上.1.(2026·济南模拟)已知双曲线E:x2-y2=2,直线l:y=kx+2(k>0)与E交于A,B两点,与其渐近线交于C,D两点.求的取值范围.课时作业(六十七) 最值(范围)、证明问题(进阶课)[解] 设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),联立可得(1-k2)x2-4kx-6=0,∴1-k2≠0,Δ=16k2+24(1-k2)>0,解得k∈(0,1)∪(1,),∴x1+x2=,x1x2=-,显然双曲线E的渐近线方程为y=±x,不妨设C为直线y=x与直线l的交点,联立可得x3=-,同理x4=-,∴===,∵k∈(0,1)∪(1,),∴∈(0,1)∪,∴的取值范围为(0,1)∪.2.(2024·全国甲卷)设椭圆C:在C上,且MF⊥x轴.(1)求C的方程;(2)过点P(4,0)的直线与C交于A,B两点,N为线段FP的中点,直线NB交直线MF于点Q,证明:AQ⊥y轴.[解] (1)设F(c,0),由题设有c=1且,故a=2,b=,故椭圆C的方程为=1.(2)直线AB的斜率必定存在,设AB:y=k(x-4),A(x1,y1),B(x2,y2),由可得(3+4k2)x2-32k2x+64k2-12=0,故Δ=1 024k4-4(3+4k2)(64k2-12)>0,解得-,又x1+x2=,x1x2=,而N,故直线BN:y=,故yQ=,所以y1-yQ=y1+==k·=k·=k·=0,故y1=yQ,即AQ⊥y轴.3.(2025·深圳龙岗区期末)已知O为坐标原点,P是圆A:x2+y2+2x+1-4a2=0(a>1)上一点,且B(1,0),线段PB的垂直平分线交线段PA于点M,设动点M的轨迹为曲线C,且曲线C与直线y=相切.(1)求C的方程;(2)过点(0,4)且斜率为k的直线l与曲线C交于D,E两点,求△ODE面积的最大值.[解] (1)由题意可知圆A:(x+1)2+y2=4a2(a>1),所以圆心A(-1,0),半径r=2a>2,因为B(1,0),线段PB的垂直平分线交线段PA于点M,所以|MB|=|MP|,又|MA|+|MP|=2a,所以|MA|+|MB|=2a>2=|AB|,即点M的轨迹是以点A,B为左、右焦点的椭圆,所以曲线C:=1(a>1),因为曲线C与直线y=,解得a=2,所以C的方程为=1.(2)由题意得直线l:y=kx+4,由得(3+4k2)x2+32kx+52=0,令Δ=322k2-4×52×(3+4k2)=48(4k2-13)>0,所以k2>,即k<-或k>,设D(x1,y1),E(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=,所以S△ODE=×|x1-x2|=2|x1-x2|=2,令t=>0,则4k2+3=t2+16,则S△ODE=,当且仅当t=,即t=4,k=±时,等号成立,所以△ODE面积的最大值为.谢谢!课时作业(六十七) 最值(范围)、证明问题(进阶课)1.(15分)(2026·济南模拟)已知双曲线E:x2-y2=2,直线l:y=kx+2(k>0)与E交于A,B两点,与其渐近线交于C,D两点.求的取值范围.2.(15分)(2024·全国甲卷)设椭圆C:=1(a>b>0)的右焦点为F,点M在C上,且MF⊥x轴.(1)求C的方程;(2)过点P(4,0)的直线与C交于A,B两点,N为线段FP的中点,直线NB交直线MF于点Q,证明:AQ⊥y轴.3.(15分)(2025·深圳龙岗区期末)已知O为坐标原点,P是圆A:x2+y2+2x+1-4a2=0(a>1)上一点,且B(1,0),线段PB的垂直平分线交线段PA于点M,设动点M的轨迹为曲线C,且曲线C与直线y=相切.(1)求C的方程;(2)过点(0,4)且斜率为k的直线l与曲线C交于D,E两点,求△ODE面积的最大值.课时作业(六十七)1.解:设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),联立可得(1-k2)x2-4kx-6=0,∴1-k2≠0,Δ=16k2+24(1-k2)>0,解得k∈(0,1)∪(1,),∴x1+x2=,x1x2=-,显然双曲线E的渐近线方程为y=±x,不妨设C为直线y=x与直线l的交点,联立可得x3=-,同理x4=-,∴===,∵k∈(0,1)∪(1,),∴∈(0,1)∪,∴的取值范围为(0,1)∪.2.解:(1)设F(c,0),由题设有c=1且,故a=2,b=,故椭圆C的方程为=1.(2)直线AB的斜率必定存在,设AB:y=k(x-4),A(x1,y1),B(x2,y2),由可得(3+4k2)x2-32k2x+64k2-12=0,故Δ=1 024k4-4(3+4k2)(64k2-12)>0,解得-又x1+x2=,x1x2=,而N,故直线BN:y=,故yQ=,所以y1-yQ=y1+===k·=k·=k·=0,故y1=yQ,即AQ⊥y轴.3.解:(1)由题意可知圆A:(x+1)2+y2=4a2(a>1),所以圆心A(-1,0),半径r=2a>2,因为B(1,0),线段PB的垂直平分线交线段PA于点M,所以|MB|=|MP|,又|MA|+|MP|=2a,所以|MA|+|MB|=2a>2=|AB|,即点M的轨迹是以点A,B为左、右焦点的椭圆,所以曲线C:=1(a>1),因为曲线C与直线y=相切,故,解得a=2,所以C的方程为=1.(2)由题意得直线l:y=kx+4,由得(3+4k2)x2+32kx+52=0,令Δ=322k2-4×52×(3+4k2)=48(4k2-13)>0,所以k2>,即k<-或k>,设D(x1,y1),E(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=,所以S△ODE=×××|x1-x2|=2|x1-x2|=2=2=8,令t=>0,则4k2+3=t2+16,则S△ODE=,当且仅当t=,即t=4,k=±时,等号成立,所以△ODE面积的最大值为.1 / 2 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第八章 第67课时 最值(范围)、证明问题(进阶课).docx 第八章 第67课时 最值(范围)、证明问题(进阶课).pptx 课时作业67 最值(范围)、证明问题(进阶课).docx