解决与椭圆有关的最值问题除可利用椭圆的参数方程外,以下几种方法也是常用的.
[例5]已知x,y∈R,且x,y满足方程x2+4y2=1,试求f(x,y)=3x+4y的最大值、最小值.
分析:将所求f(x,y)=3x+4y经过令z=f(x,y)变形为y=,而是直线在y轴上的截距,再根据A(x,y)是x2+4y2=1上的点,故可采用判别式法去解决.
解:
①代入②中,得
13x2-6zx+z2-4=0
∴Δ=36z2-4×13(z2-4)≥0
∴-≤z≤
∴3x+4y的最大值为,最小值为-.
注意:直线-3x±=4y是椭圆的斜率为-的两条切线.
[例6]已知椭圆x2+2y2=98及点p(0,5),求点p到椭圆距离的最大值与最小值.
分析:以(0,5)为圆心,内切于椭圆的圆半径为r1,即点p到椭圆的最小值,以(0,5)为圆心外切于椭圆的圆的半径为r2,即点p到椭圆的最大值.
解:∵02+2×52<98
∴点(0,5)在椭圆内部
设以(0,5)为圆心和椭圆相切圆的方程为:
x2+(y-5)2=r2 ①
将椭圆方程x2+2y2=98代入①中,得
r2=-(y+5)2+148(-7≤y≤7)
∴当y=-5时,rmax2=148
即:rmax=2
当y=7时,rmin2=4,
即rmin=2
注意:本题的解法称为辅助圆法.
[例7]求定点A(a,0)到椭圆上的点之间的最短距离.
解:设B(x,y)为椭圆上任意一点.
∴|AB|2=(x-a)2+y2=(x-a)2+1-
∴|AB|2=(x-2a)2+1-a2
∵x∈[-,]
若|a|≤,则x=2a时,
|AB|min=
若a>,则x=时,
|AB|min=|a-|
若a<-,则x=-时,
|AB|min=|a+|
注意:本题解法是函数法.
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