已知椭圆X^2/4+Y^2/3=1内有一点P(1,-1),F为椭圆的右焦点,M为椭圆上的一点求MP+MF的最大值和最小值

2个回答

  • 本题可以考虑用函数方法求解,为减少计算,不妨采用椭圆的参数方程设点

    易知a^2=4,b^2=3,则c=1,于是焦点F坐标为(1,0)

    令M(2cosα,√3sinα),这里α为离心角,取值范围为[0,2π)

    则MP+MF=√[(2cosα-1)^2+(√3sinα+1)^2]+√[(2cosα-1)^2+(√3sinα)^2]

    即MP+MF=√(cosα^2-4cosα+2√3sinα+5)+√(2-cosα)^2(注意到sinα^2+cosα^2=1)

    即MP+MF=√(cosα^2-4cosα+2√3sinα+5)+2-cosα(注意到-1≤cosα≤1)

    令f(α)=√(cosα^2-4cosα+2√3sinα+5)+2-cosα,α∈[0,2π)

    易知f'(α)=(-cosαsinα+2sinα+√3cosα)/√(cosα^2-4cosα+2√3sinα+5)+sinα

    令f'(α)=0,即(-cosαsinα+2sinα+√3cosα)/√(cosα^2-4cosα+2√3sinα+5)+sinα=0

    移项、平方、再移项,并注意到sinα^2+cosα^2=1

    即4cosα^2-2√3sinα+4√3sinαcosα-1=0

    即(4cosα^2-1)+2√3sinα(2cosα-1)=0(分解因式)

    即(2cosα-1)(2cosα+2√3sinα+1)=0

    所以有2cosα-1=0或2cosα+2√3sinα+1=0

    (1)由2cosα-1=0得cosα=1/2

    此时sinα=√3/2或sinα=-√3/2(注意到sinα^2+cosα^2=1,α∈[0,2π))

    此时f(α)=4或f(α)=2

    (2)由2cosα+2√3sinα+1=0得16cosα^2+4cosα-11=0

    解得cosα=(-3√5-1)/8或cosα=(3√5-1)/8

    因2√3sinα=-2cosα-1

    则f(α)=√(cosα^2-6cosα+4)+2-cosα

    即f(α)=4+√5或f(α)=4-√5(注意配方)

    因2cosα-1=0或2cosα+2√3sinα+1=0时f(α)获得极值

    所以f(α)min=4-√5,f(α)max=4+√5

    即(MP+MF)min=4-√5,(MP+MF)max=4+√5