解決與橢圓有關(guān)的最值問(wèn)題除可利用橢圓的參數(shù)方程外,以下幾種方法也是常用的.
[例5]已知x,y∈R,且x,y滿足方程x2+4y2=1,試求f(x,y)=3x+4y的最大值、最小值.
分析:將所求f(x,y)=3x+4y經(jīng)過(guò)令z=f(x,y)變形為y=,而是直線在y軸上的截距,再根據(jù)A(x,y)是x2+4y2=1上的點(diǎn),故可采用判別式法去解決.
解:
①代入②中,得
13x2-6zx+z2-4=0
∴Δ=36z2-4×13(z2-4)≥0
∴-≤z≤
∴3x+4y的最大值為,最小值為-.
注意:直線-3x±=4y是橢圓的斜率為-的兩條切線.
[例6]已知橢圓x2+2y2=98及點(diǎn)p(0,5),求點(diǎn)p到橢圓距離的最大值與最小值.
分析:以(0,5)為圓心,內(nèi)切于橢圓的圓半徑為r1,即點(diǎn)p到橢圓的最小值,以(0,5)為圓心外切于橢圓的圓的半徑為r2,即點(diǎn)p到橢圓的最大值.
解:∵02+2×52<98
∴點(diǎn)(0,5)在橢圓內(nèi)部
設(shè)以(0,5)為圓心和橢圓相切圓的方程為:
x2+(y-5)2=r2 ①
將橢圓方程x2+2y2=98代入①中,得
r2=-(y+5)2+148(-7≤y≤7)
∴當(dāng)y=-5時(shí),rmax2=148
即:rmax=2
當(dāng)y=7時(shí),rmin2=4,
即rmin=2
注意:本題的解法稱為輔助圓法.
[例7]求定點(diǎn)A(a,0)到橢圓上的點(diǎn)之間的最短距離.
解:設(shè)B(x,y)為橢圓上任意一點(diǎn).
∴|AB|2=(x-a)2+y2=(x-a)2+1-
∴|AB|2=(x-2a)2+1-a2
∵x∈[-,]
若|a|≤,則x=2a時(shí),
|AB|min=
若a>,則x=時(shí),
|AB|min=|a-|
若a<-,則x=-時(shí),
|AB|min=|a+|
注意:本題解法是函數(shù)法.
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