例谈目标函数中变量的选择孔祥武(##省##市第一中学 , 213003)我们在解析几何中求最值 X 围时,常常需要构建合适的目标函数,把问题转化为函数的最值问题
解题的关键是分析引起函数值变动的原因,这个原因可能是某条线段的长度变化引起的,可能是某条直线的斜率变化引起的,亦可能是某个点的坐标变化引起的,等等.“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”,从不同的角度看问题,选择不同的变量,会产生繁简不一的方法,因此在解题伊始,我们需要多维度思考,选择合适的变量
下面介绍几个例子来说明问题
1选择点的坐标作变量例 1 (##市 2024 年高三调研测试)如图 1,在平面直角坐标系中,椭圆 C:()的左焦点为,右顶点为 A,动点 M 为右准线上一点(异于右准线与轴的交点),设线段交椭圆 C 于点 P,已知椭圆 C 的离心率为,点 M 的横坐标为.(1)求椭圆 C 的标准方程;(2)设直线的斜率为,直线 MA 的斜率为,求的取值 X 围.分析 斜率乘积的变化可看作是由点的坐标变化引起的.我们习惯先设点,进而直线与椭圆联立, 解出交点的坐标,可以预见表达式非常复杂;若改变这种既定的顺序,先设点,再求点,则巧妙避开了直线与椭圆联立的繁琐过程. 解 (1)椭圆 C 的标准方程为(过程略). (2)设点(),点 M , 因为点、P、M 三点共线, 所以,即, 故 点 M . 又,, 则==. 因为点 P 在椭圆 C 上, 所以, 即.M A P FOx y 图 1 ===,(), 则, 所以的取值 X 围是. 值得一提的是选择点的坐标作变量有时带有轨迹的思想,可先求出满足限制条件的点的轨迹方程,然后再求解最值问题
例 2 已知圆与轴相交于两点,圆内一动点使、、成等比数列,求的 X 围
分析 向量数量积的变化可看作是由点的坐标变化引起的,同时设坐标入手更容易表达点在圆内的特征和处理向量点乘