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不等式在解析幾何中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在幾何和代數(shù)兩個(gè)方面,幾何上可用不等式判斷點(diǎn)、直線與曲線的位置關(guān)系;代數(shù)上可作為一種求最值、范圍時(shí)的工具(類似函數(shù)).
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(1)掌握點(diǎn)與直線、點(diǎn)與二次曲線的位置關(guān)系的判斷方法. 如點(diǎn)(x0,y0)在直線y=kx+b的上方?圳y0>kx0+b;點(diǎn)(x0,y0)在橢圓■+■=1內(nèi)?圳■+■<1;判別式Δ>0?圯直線與二次曲線有兩個(gè)相異交點(diǎn)等.
(2)求目標(biāo)函數(shù)最值、范圍問(wèn)題時(shí),將目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造為均值不等式模型是常用的變形手段. 如將目標(biāo)函數(shù)寫成f(x)+■(f(x)>0,a>0),f(x)·(a-f(x))(a>0,0
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■ 如圖1,已知拋物線C:y2=4x的準(zhǔn)線與x軸交于M點(diǎn),過(guò)M點(diǎn)斜率為k的直線l與拋物線C交于A,B兩點(diǎn),問(wèn):是否存在這樣的k使得拋物線C上總存在點(diǎn)Q(x0,y0)滿足QA⊥QB,若存在,求k的取值范圍;若不存在,說(shuō)明理由.
破解思路 本題是解析幾何中常見(jiàn)的探索(存在)性問(wèn)題,解決的方法是先假設(shè)滿足條件的點(diǎn)Q(x0,y0)存在,然后建立關(guān)于x0,y0的方程(組),若方程有解則存在,否則就不存在.
經(jīng)典答案 由已知,假設(shè)存在點(diǎn)Q■,y0(y0∈R)滿足條件,設(shè)點(diǎn)A■,y1,B■,y■,則kQA·kQB=-1(顯然QA,QB的斜率均存在),代入坐標(biāo)得■·■=-1,即y■y■+y■(y■+y■)+y■■+16=0 ①.
易知M(-1,0),設(shè)直線l的方程為x=my-1(m∈R),代入拋物線C并消去x得y2-4my+4=0,由題意知直線l與拋物線C有兩個(gè)相異交點(diǎn),所以判別式Δ1=16m2-16>0,即m2>1 ②.
將y■+y■=4m,y■y■=4代入①得y■■+4my■+20=0 ③. 又Q■,y0點(diǎn)存在,所以方程③有實(shí)數(shù)解,故其判別式Δ2=16m2-80≥0,即m2≥5④.
由②④得m2≥5,又直線l的斜率k=■,所以可得:當(dāng)k∈-■,0∪0,■時(shí),拋物線C上總存在Q點(diǎn)滿足條件.
■ 如圖2,已知P為拋物線C:y=■x2-2上的動(dòng)點(diǎn),l為C在P點(diǎn)處的切線,O為坐標(biāo)原點(diǎn),求O到l距離的最小值.
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圖2
破解思路 設(shè)出P點(diǎn)的坐標(biāo),將點(diǎn)O到切線l的距離表示為關(guān)于P點(diǎn)坐標(biāo)的目標(biāo)函數(shù),然后求其最值.
經(jīng)典答案 由題意設(shè)P(x0,■x■■-2)(x0∈R),原點(diǎn)O到l的距離為d. 則曲線C在點(diǎn)P處切線l的斜率k=y′■= ■x0,所以l的方程為y-■x■■+2=■x0(x-x0),即2x0x-4y-x■■-8=0. 所以d=■=■■+■≥2,顯然當(dāng)x■■=0,即x0=0時(shí)取等號(hào),所以O(shè)到l距離的最小值為2.
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1. 已知F1,F(xiàn)2分別為雙曲線■-■=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),P為雙曲線右支上的任意一點(diǎn),若■的最小值為8a,則雙曲線的離心率e的取值范圍是( )
A. (1,+∞)B. (1,2]
C. (1,■]D. (1,3]
2. 已知橢圓■+■=1(a>b>0),P(x,y),Q(x′,y′)是該橢圓上的兩點(diǎn),有下列四個(gè)結(jié)論:
①a2+b2≥(x+y)2;②■+■≥■+■■;③■+■≥4;④■+■≤1. 其中正確的個(gè)數(shù)為( )
A. 1個(gè) B. 2個(gè)
C. 3個(gè) D. 4個(gè)
數(shù)學(xué)教學(xué)通訊·初中版2013年3期