抛物线定义在无理函数最值的应用演绎
2021-09-22王淼生叶建聪
王淼生 叶建聪
(1.厦门第一中学,福建 厦门 361003;2.福建教育学院数学教育研究所,福建 福州 350025;3.厦门市五显中学,福建 厦门 361100)
抛物线作为圆锥曲线“大家庭”中的一员,其定义在很多方面有突出表现.以下通过三个具体案例,凸显抛物线定义在无理函数最值(最大值、最小值)上的精彩应用,彰显抛物线(圆锥曲线的精髓)的精髓——数形结合思想:以数构形,由形助数.
一、案例呈现

构造点A(2,3),B(1,0),P(x2,x),则上式表明f(x)max就是|PA|-|PB|的最大值.
事实上,动点P(x2,x)的轨迹方程为y2=x(之所以配方就是为了构造抛物线),即在抛物线y2=x上寻找点P,使得|PA|-|PB|有最大值,如图1 所示.观察图1 易得:

图1

此时,线段AB的延长线与抛物线y2=x的交点正是满足题意的点P.
解法2:其实,还可以将函数f(x)的表达式适当变形为:

构造点C(3,2),D(0,1),Q(x,x2),则上式表明f(x)max就是|QC|-|QD|的最大值.
事实上,动点Q(x,x2)的轨迹方程为x2=y,即在抛物线x2=y上寻找点Q,使得|QC|-|QD|的最大值,如图2 所示.观察图2 可得:

图2

此时,线段CD的延长线与抛物线x2=y的交点正是满足题意的点Q.
解:函数g(x)表达式后半部分的根号表示动点P(x,x2)与定点之间的距离|PA|.动点P的轨迹为准线l方程为、焦点为的抛物线x2=y,定点A为该抛物线外一定点.函数g(x)表达式前半部分“x2”的含义即为动点P到x轴的距离|PB(|B为垂足),如图3 所示.据此可知g(x)=|PB|+|PA|.观察图3 可得:

图3

依据抛物线定义可得|PC|=|PF|,于是得到

此时,线段AF与抛物线x2=y的交点正是满足题意的点P.
解:依据两点间距离公式,不难发现函数h(x,y)表达式前半部分的根号表示动点P(x,lnx) 与动点之间的距离|PQ|,而动点P(x,lnx)在曲线y=lnx上运动,动点在准线l方程……
