轨迹方程方法
高中数学轨迹方程求轨迹方程的的基本方法关点法参数法交轨法向量法新人教版选修
轨 迹 方 程求轨迹方程的的基本方法:直接法、定义法、相关点法、参数法、交轨法、向量法等。
1.直接法:如果动点运动的条件就是一些几何量的等量关系,这些条件简单明确,不需要特殊的技巧,易于表述成含x,y 的等式,就得到轨迹方程,这种方法称之为直接法;例1、某检验员通常用一个直径为2 cm 和一个直径为1 cm 的标准圆柱,检测一个直径为3 cm 的圆柱,为保证质量,有人建议再插入两个合适的同号标准圆柱,问这两个标准圆柱的直径为多少?【解析】设直径为3,2,1的三圆圆心分别为O 、A 、B ,问题转化为求两等圆P 、Q ,使它们与⊙O 相内切,与⊙A 、⊙B 相外切.建立如图所示的坐标系,并设⊙P 的半径为r ,则 |P A |+|PO |=1+r +1.5-r =2.5 ∴点P 在以A 、O 为焦点,长轴长2.5的椭圆上,其方程为3225)41(1622y x ++=1 ① 同理P 也在以O 、B 为焦点,长轴长为2的椭圆上,其方程为 (x -21)2+34y 2=1 ②由①、②可解得)1412,149(),1412,149(-Q P ,∴r =73)1412()149(2322=+-故所求圆柱的直径为76cm. ◎◎双曲线的两焦点分别是1F 、2F ,其中1F 是抛物线1)1(412++-=x y 的焦点,两点A (-3,2)、B (1,2)都在该双曲线上.(1)求点1F 的坐标; (2)求点2F 的轨迹方程,并指出其轨迹表示的曲线.【解析】(1)由1)1(412++-=x y 得)1(4)1(2--=+y x ,焦点1F (-1,0). (2)因为A 、B 在双曲线上,所以||||||||||||2121BF BF AF AF -=-,|||22||||22|22BF AF -=-.①若||22||2222BF AF -=-,则||||22BF AF =,点2F 的轨迹是线段AB 的垂直平分线,且当y =0时,1F 与2F 重合;当y =4时,A 、B 均在双曲线的虚轴上. 故此时2F 的轨迹方程为x =-1(y ≠0,y ≠4).②若22||||2222-=-BF AF ,则24||||22=+BF AF ,此时,2F 的轨迹是以A 、B 为焦点,22=a ,2=c ,中心为(-1,2)的椭圆,其方程为14)2(8)1(22=-++y x ,(y ≠0,y ≠4) 故2F 的轨迹是直线x =-1或椭圆4)2(8)1(22-++y x 1=,除去两点(-1,0)、(-1,4) 评析:1、用直接法求动点轨迹一般有建系,设点,列式,化简,证明五个步骤,最后的证明可以省略,但要注意“挖”与“补”。
求轨迹方程的几种常用方法
求轨迹方程的几种常用方法求轨迹的方程,是学习解析几何的基础,求轨迹的方程常用的方法主要有:1直接法:若命题中所求曲线上的动点与已知条件能直接发生关系,这时,设曲线上动点坐标为( x, y )后,就可根据命题中的已知条件,研究动点形成的几何特征,在此基础上运用几何或代数的基本公式、定理等列出含有x,y 的关系式。
从而得到轨迹方程,这种求轨迹方程的方法称作直接法。
例1 :在直角△ ABC中,斜边是定长2a (a 0),求直角顶点C的轨迹方程。
解:由于未给定坐标系,为此,首先建立直角坐标系,取AB所在的直线为X轴,AB的中点0为坐标原点,过0与AB垂直的直线为y轴(如图).则有A ( a,0),B (a,0)。
设动点C为(x, y),••• | AC |2 |BC |2 |AB|2,a)2y2]2h(x a)2y2]24a2,即x2由于C点到达A、B位置时直角三角形ABC不存在,轨迹中应除去A、B两点,故所求方程为x2y2a2( x a )。
2•代入法(或利用相关点法):即利用动点是定曲线上的动点,另一动点依赖于它,那么可寻求它们坐标之间的关系,然后代入定曲线的方程进行求解,就得到原动点的轨迹。
例2 :已知一条长为6的线段两端点A、B分别在x、y轴上滑动,点M在线段AB上,且AM : MB 1:2,求动点M的轨迹方程。
解:设 A (a,0) , B (0, b), M (x, y),一方面,. 另一方面,36 , M分AB的比为1,2评注:本例中,由于 M 点的坐标随着 A 、B 的变化而变化,因而动点 M 的坐标(x, y)可以用A 、B 点 的坐标来表示,而点 M 又满足已知条件,从而得到 M 的轨迹方程。
此外,与上例一样,求曲线的方程时, 要充分注意化简过程是否完全同解变形,还要考虑曲线上的一些特殊点。
3.几何法:求动点轨迹问题时,动点的几何特征与平面几何中的定理及有关平面几何知识有着直接或间接的联 系,且利用平面几何的知识得到包含已知量和动点坐标的等式,化简后就可以得到动点的轨迹方程,这种 求轨迹方程的方法称作几何法。
第61讲求轨迹方程的基本方法
第61讲求轨迹方程的基本方法
求轨迹方程是一种比较常见的数学问题,也是物理学、力学等课程中
的重要内容。
其目的是求出物体在段时间内的运动路径,并用曲线来表示
该运动路径。
求轨迹方程基本方法有以下三种:
一、圆形运动
圆形运动是指物体在恒定的圆周角速度下沿恒定的半径运动的运动形式,其轨迹方程可以用极坐标的形式给出,即:
x=rcosθ
y=rsinθ
其中,r为半径,θ为圆周角速度,x、y为极坐标的横纵坐标。
二、直线运动
直线运动是指物体在恒定的速度下沿其中一方向运动的运动形式,其
轨迹方程可以用一元一次方程的形式给出,即:
y=kx+b
其中,k为斜率,b为截距,x、y为横纵坐标。
三、抛物线运动
抛物线运动是指物体在恒定的加速度下向其中一方向抛出的运动形式,其轨迹方程可以用二元二次方程的形式给出,即:
y=ax^2+bx+c
其中,a为二次项系数,b为一次项系数,c为常数项,x、y为横纵
坐标。
四、椭圆形运动
椭圆形运动是指物体在恒定的角加速度下沿椭圆轨迹运动的运动形式,其轨迹方程可以用双曲线的形式给出,即:
(x/a)^2+(y/b)^2=1
其中,a、b为椭圆的长短轴,x、y为椭圆的横纵坐标。
总之。
怎么求轨迹方程
怎么求轨迹方程求轨迹方程是解决数学问题的一种方法,它在物理学、工程学、计算机科学等领域都有广泛的应用。
本文将介绍如何求解轨迹方程的方法和技巧,希望能对读者有所帮助。
一、轨迹方程的定义轨迹方程是描述物体在运动过程中所经过的路径的数学函数。
它通常用一组参数表示,可以是时间、速度、加速度等。
在二维空间中,轨迹方程可以表示为x=f(t),y=g(t),其中t为时间参数,x和y分别表示物体在水平和垂直方向上的坐标。
在三维空间中,轨迹方程可以表示为x=f(t),y=g(t),z=h(t),其中x、y、z分别表示物体在三个方向上的坐标。
二、求解轨迹方程的方法1.解析法解析法是一种通过分析物体运动的规律,推导出轨迹方程的方法。
这种方法通常适用于简单的运动情况,如直线运动、匀加速运动等。
例如,对于一个匀加速运动的物体,可以通过运用物理学公式推导出它的轨迹方程。
2.几何法几何法是一种通过绘制物体运动的轨迹图像,从而推导出轨迹方程的方法。
这种方法适用于物体运动的轨迹比较规则的情况,如圆形运动、椭圆形运动等。
例如,对于一个绕着圆心旋转的物体,可以通过绘制其轨迹图像,推导出它的轨迹方程。
3.数值法数值法是一种通过数值计算的方法,求解轨迹方程的近似解。
这种方法通常适用于无法用解析法或几何法求解的复杂运动情况,如自由落体运动、抛体运动等。
例如,对于一个自由落体运动的物体,可以通过数值计算出其在每个时间点上的位置,从而近似地求解出它的轨迹方程。
三、求解轨迹方程的技巧1.选择合适的方法在求解轨迹方程时,需要根据具体的问题选择合适的方法。
如果物体运动比较简单,可以采用解析法或几何法;如果物体运动比较复杂,可以采用数值法。
不同的方法有不同的优缺点,需要根据具体情况选择。
2.确定参数在求解轨迹方程时,需要确定一组参数来表示物体的运动状态。
这些参数可以是时间、速度、加速度等。
需要根据具体问题选择合适的参数,并注意参数的物理意义。
3.运用数学工具在求解轨迹方程时,需要运用数学工具,如微积分、向量、矩阵等。
高中数学求轨迹方程的六种常用技法
求轨迹方程的六种常用技法轨迹方程的探求是解析几何中的基本问题之一,也是近几年来高考中的常见题型之一。
学生解这类问题时,不善于揭示问题的内部规律及知识之间的相互联系,动辄就是罗列一大堆的坐标关系,进行无目的大运动量运算,致使不少学生丧失信心,半途而废,因此,在平时教学中,总结和归纳探求轨迹方程的常用技法,对提高学生的解题能力、优化学生的解题思路很有帮助。
本文通过典型例子阐述探求轨迹方程的常用技法。
1.直接法根据已知条件及一些基本公式如两点间距离公式,点到直线的距离公式,直线的斜率公式等,直接列出动点满足的等量关系式,从而求得轨迹方程。
例1.已知线段6=AB ,直线BM AM ,相交于M ,且它们的斜率之积是49,求点M 的轨迹方程。
解:以AB 所在直线为x 轴,AB 垂直平分线为y 轴建立坐标系,则(3,0),(3,0)A B -,设点M 的坐标为(,)x y ,则直线AM 的斜率(3)3AM y k x x =≠-+,直线BM 的斜率(3)3AM y k x x =≠- 由已知有4(3)339y y x x x •=≠±+- 化简,整理得点M 的轨迹方程为221(3)94x y x -=≠± 练习:1.平面内动点P 到点(10,0)F 的距离与到直线4x =的距离之比为2,则点P 的轨迹方程是 。
2.设动直线l 垂直于x 轴,且与椭圆2224x y +=交于A 、B 两点,P 是l 上满足1PA PB ⋅=的点,求点P 的轨迹方程。
3. 到两互相垂直的异面直线的距离相等的点,在过其中一条直线且平行于另一条直线的平面内的轨迹是 A .直线 B .椭圆 C .抛物线 D .双曲线 2.定义法通过图形的几何性质判断动点的轨迹是何种图形,再求其轨迹方程,这种方法叫做定义法,运用定义法,求其轨迹,一要熟练掌握常用轨迹的定义,如线段的垂直平分线,圆、椭圆、双曲线、抛物线等,二是熟练掌握平面几何的一些性质定理。
求轨迹方程的五种方法
求轨迹方程的五种方法
1.参数方程法:利用参数方程表示曲线上任意一点的坐标,一般形式为x=f(t),y=g(t),其中t为参数。
2. 一般式法:将曲线的一般式y=ax^2+bx+c和y=k(x-h)^2+v表示成标准式,然后进行配凑,求得曲线的轨迹方程。
3.隐式方程法:将曲线的形状表示成一些等式或者不等式,通过解方程或者判断不等式的不等关系确定曲线的轨迹方程。
4.极坐标方程法:对于极坐标系下的曲线,可通过极坐标方程
r=f(θ)来表示其轨迹方程。
5.向量函数法:将曲线表示为向量函数,即曲线上的任意一点p处的位置矢量可以表示为一个向量f(t),则曲线的轨迹方程可以表示为
r(t)=f(t)。
轨迹方程求轨迹方程的的基本方法
轨 迹 方 程求轨迹方程的的基本方法:直接法、定义法、相关点法、参数法、交轨法、向量法等。
1.直接法:如果动点运动的条件就是一些几何量的等量关系,这些条件简单明确,不需要特殊的技巧,易于表述成含x,y 的等式,就得到轨迹方程,这种方法称之为直接法;例1、某检验员通常用一个直径为2 cm 和一个直径为1 cm 的标准圆柱,检测一个直径为3 cm 的圆柱,为保证质量,有人建议再插入两个合适的同号标准圆柱,问这两个标准圆柱的直径为多少?【解析】设直径为3,2,1的三圆圆心分别为O 、A 、B ,问题转化为求两等圆P 、Q ,使它们与⊙O 相内切,与⊙A 、⊙B 相外切.建立如图所示的坐标系,并设⊙P 的半径为r ,则 |P A |+|PO |=1+r +1.5-r =2.5 ∴点P 在以A 、O 为焦点,长轴长2.5的椭圆上,其方程为3225)41(1622y x ++=1 ① 同理P 也在以O 、B 为焦点,长轴长为2的椭圆上,其方程为 (x -21)2+34y 2=1 ②由①、②可解得)1412,149(),1412,149(-Q P ,∴r =73)1412()149(2322=+-故所求圆柱的直径为76cm. ◎◎双曲线的两焦点分别是1F 、2F ,其中1F 是抛物线1)1(412++-=x y 的焦点,两点A (-3,2)、B (1,2)都在该双曲线上.(1)求点1F 的坐标; (2)求点2F 的轨迹方程,并指出其轨迹表示的曲线.【解析】(1)由1)1(412++-=x y 得)1(4)1(2--=+y x ,焦点1F (-1,0). (2)因为A 、B 在双曲线上,所以||||||||||||2121BF BF AF AF -=-,|||22||||22|22BF AF -=-.①若||22||2222BF AF -=-,则||||22BF AF =,点2F 的轨迹是线段AB 的垂直平分线,且当y =0时,1F 与2F 重合;当y =4时,A 、B 均在双曲线的虚轴上. 故此时2F 的轨迹方程为x =-1(y ≠0,y ≠4).②若22||||2222-=-BF AF ,则24||||22=+BF AF ,此时,2F 的轨迹是以A 、B 为焦点,22=a ,2=c ,中心为(-1,2)的椭圆,其方程为14)2(8)1(22=-++y x ,(y ≠0,y ≠4) 故2F 的轨迹是直线x =-1或椭圆4)2(8)1(22-++y x 1=,除去两点(-1,0)、(-1,4) 评析:1、用直接法求动点轨迹一般有建系,设点,列式,化简,证明五个步骤,最后的证明可以省略,但要注意“挖”与“补”。
求轨迹方程的常用方法(经典)
求轨迹方程的常用方法(一)求轨迹方程的一般方法:1. 待定系数法:如果动点P 的运动规律合乎我们已知的某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线)的定义,则可先设出轨迹方程,再根据已知条件,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程,也有人将此方法称为定义法。
2. 直译法:如果动点P 的运动规律是否合乎我们熟知的某些曲线的定义难以判断,但点P 满足的等量关系易于建立,则可以先表示出点P 所满足的几何上的等量关系,再用点P 的坐标(x ,y )表示该等量关系式,即可得到轨迹方程。
3. 参数法:如果采用直译法求轨迹方程难以奏效,则可寻求引发动点P 运动的某个几何量t ,以此量作为参变数,分别建立P 点坐标x ,y 与该参数t 的函数关系x =f (t ),y =g (t ),进而通过消参化为轨迹的普通方程F (x ,y )=0。
4. 代入法(相关点法):如果动点P 的运动是由另外某一点P'的运动引发的,而该点的运动规律已知,(该点坐标满足某已知曲线方程),则可以设出P (x ,y ),用(x ,y )表示出相关点P'的坐标,然后把P'的坐标代入已知曲线方程,即可得到动点P 的轨迹方程。
5.几何法:若所求的轨迹满足某些几何性质(如线段的垂直平分线,角平分线的性质等),可以用几何法,列出几何式,再代入点的坐标较简单。
6:交轨法:在求动点轨迹时,有时会出现要求两动曲线交点的轨迹问题,这灯问题通常通过解方程组得出交点(含参数)的坐标,再消去参数求得所求的轨迹方程(若能直接消去两方程的参数,也可直接消去参数得到轨迹方程),该法经常与参数法并用。
(二)求轨迹方程的注意事项:1. 求轨迹方程的关键是在纷繁复杂的运动变化中,发现动点P 的运动规律,即P 点满足的等量关系,因此要学会动中求静,变中求不变。
)()()(0)(.2为参数又可用参数方程表示程轨迹方程既可用普通方t t g y t f x ,y x ,F ⎩⎨⎧=== 来表示,若要判断轨迹方程表示何种曲线,则往往需将参数方程化为普通方程。
求轨迹方程的常用方法
轨迹(曲线)方程的求法求轨迹方程问题是高中数学的一个难点,求轨迹方程的常用方法有:1)直接法;2)待定系数法;3)定义法;4)代入法;5)参数法;6)交轨法. 下面分别介绍以上六种方法:(1)直接法 —— 直接利用条件通过建立x 、y 之间的关系式f (x ,y )=0,是求轨迹的最基本的方法. 课标教材(人教版)²高中数学 选修2﹣1(以下所称教材都是指该教材)的《§2.1.2 求曲线的方程》中介绍了此法.直接法求轨迹(曲线)方程一般有五个步骤:① 建立适当的坐标系,设曲线上任意一点M 的坐标为(x ,y ); ② 写出点M 运动适合的条件P 的集合:P={M |P(M)}; ③ 用坐标表示条件P(M),列出方程 f (x ,y )=0; ④ 化方程 f (x ,y )=0 为最简形式;⑤ 证明以化简后的方程的解为坐标的点都是曲线上的点. 一般地,步骤(5)可省略,如有特殊情形,可以适当说明.教材推导圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线)的标准方程,都是使用直接法. 教材中还配有大量练习题(如:教材P.37练习/3,习题2.1/A 组/2、3,B 组/1、2;P.41例3,P.42练习/4,P.47例6,P.49习题2.2 / B 组/3;P.59例5,P.62习题2.3 / B 组/3;P.74习题2.4 / B 组/3;P.80复习参考题/ A 组/10,B 组/5).例1. 如图所示,线段AB 与CD 互相垂直平分于点O ,|AB|=2a (a >0),|CD|=2b (b>0),动点P 满足|PA|²|PB|=|PC|²|PD|. 求动点P 的轨迹方程.解:以O 为坐标原点,直线AB 、CD 分别为x 轴、y 轴建立直角坐标系,则A (-a ,0),B (a ,0),C (0,-b ),D (0,b ), 设P (x ,y ),由题意知 |PA|²|PB|=|PC|²|PD|,∴22)(y a x ++²22)(y a x +-=22)(b y x ++²22)(b y x -+,化简得 x 2-y 2=222b a -.故动点P 的轨迹方程为 x 2-y 2=222b a -.【练习1】 1、已知两点M (-2,0)、N (2,0),点P 为坐标平面内的动点,满足|MN |²|MP |+MN ²NP =0,求动点P (x ,y )的轨迹方程.2、如图所示,过点P (2,4)作互相垂直的直线l 1、l 2.若l 1交x 轴于A ,l 2交y 轴于B ,求线段AB 中点M 的轨迹方程.(2)待定系数法 —— 当已知所求曲线的类型(如:直线,圆锥曲线等)求曲线方程,可先根据条件设出所求曲线的方程,再由条件确定方程中的系数(待定系数),代回所设方程即可.要注意设出所求曲线的方程的技巧.(如:教材P.40例1,P.42练习/2,P.46例5,P.48练习/3、4,P.49习题2.2/A 组/2、5、9;P.54例1,P.55练习/1,P.58例4,P.61练习/2、3,P.61习题2.3 / A 组/2、4、6,B 组/1;P.67练习/1,P.68例3,P.72练习/1,P.73习题2.4 / A 组/4、7;P.80复习参考题/ A 组/1).例2 根据下列条件,求双曲线的标准方程.(1)与双曲线41622y x -=1有公共焦点,且过点(32,2). (2)与双曲线16922y x -=1有共同的渐近线,且过点(-3,23); 解: (1)设双曲线方程为2222by a x -=1. 由题意易求c=25.∵双曲线过点(32,2), ∴()2223a -24b=1. 又 ∵a 2+b 2=(25)2, ∴解得 a 2=12,b 2=8.故 所求双曲线的方程为 81222y x -=1. (2)设所求双曲线方程为16922y x -=λ(λ≠0), 将点(-3,23)代入得λ=41,∴ 所求双曲线方程为16922y x -=41, 即49422y x -=1. 【练习2】 已知抛物线C 的顶点在原点,焦点F 在x 轴正半轴上,设A 、B 是抛物线C 上的两个动点(AB 不垂直于x 轴),但|AF|+|BF|=8,线段AB 的垂直平分线恒经过定点Q (6,0),求此抛物线的方程.(3)定义法 —— 如果根据已知能够确定动点运动的条件符合某已知曲线的定义,则可由该曲线的定义直接写出动点轨迹方程.(如:教材P.49习题2.2/A 组/1、7,B 组/2;P.54例2,P.62习题2.3/A 组/5,B 组/2)例3. 已知动圆过()1,0,且与直线1x =-相切. (1) 求动圆圆心的轨迹C 的方程;(2) 是否存在直线l ,使l 过点(0,1),并与轨迹C 交于,P Q 两点,且满足0OP OQ ⋅=?若存在,求出直线l 的方程;若不存在,说明理由.解:(1)如图,设动圆圆心为M ,定点()1,0为F ,过点M 作直线1x =-的垂线,垂足为N ,由题意知: MF MN =即动点M 到定点F 与到定直线1x =-的距离相等, 由抛物线的定义知,点M 的轨迹为抛物线, 其中()1,0F 为焦点,1x =-为准线,∴动圆圆心的轨迹方程为 x y 42=(2)由题可设直线l 的方程为(1)(0)x k y k =-≠由2(1)4x k y y x=-⎧⎨=⎩得2440y ky k -+= △216160k k =->,01k k ∴<>或设),(11y x P ,),(22y x Q ,则124y y k +=,124y y k =由0OP OQ ⋅=,即 ()11,OP x y =,()22,OQ x y =,于是12120x x y y +=, 即()()21212110ky y y y --+=,整理得 2221212(1)()0k y y k y y k +-++=,∴ 2224(1)40k k k k k +-⋅+=, 解得4k =-或0k =(舍去), 又 40k =-<,∴ 直线l 存在,其方程为440x y +-=【练习3】 1、已知圆C 1:(x +3)2+y 2=1和圆C 2:(x -3)2+y 2=9,动圆M 同时与圆C 1及圆C 2相外切,求动圆圆心M 的轨迹方程.2、在△ABC 中,A 为动点,B 、C 为定点,B (-2a ,0),C (2a,0)且满足条件x =sinC -sinB=21sinA ,则动点A 的轨迹方程是 ( ) A. 2216a x -221516a y =1(y ≠0)B. 2216a y -22316a x =1(x ≠0)C. 2216a x -221516a y =1(y ≠0)的左支 D. 2216a x -22316ay =1(y ≠0)的右支(4)代入法(也叫相关点法或转移法) ——若动点P(x ,y )随另一动点Q(x 1,y 1)的运动而运动,并且Q(x 1,y 1)又在某已知曲线上运动,则求点P 的轨迹方程问题常用此法.代入法求轨迹(曲线)方程一般有以下几个步骤:① 设所求点P 的坐标为 (x ,y ) (称之为从动点),动点Q 的坐标为(x 1,y 1) (称之为主动点) ② 找出点P 与点Q 的坐标关系;③ 用从动点的坐标x 、y 的代数式表示主动点的坐标x 1、y 1; ④ 再将x 1、y 1代入已知曲线方程,即得要求的动点轨迹方程.(如:教材P.41例2,P.50习题2.2 / B 组/1;P.74习题2.4 / B 组/1)例4. 设F (1,0),M 点在x 轴上,P 点在y 轴上,且MN =2MP ,PM ⊥PF ,当点P 在y 轴上运动时,求点N 的轨迹方程. 解设N (x ,y ),M (x 1,0),P (0,y 0),由MN =2MP 得(x -x 1,y )=2(-x 1,y 0),∴11022x x x y y -=-⎧⎨=⎩,即1012x x y y =-⎧⎪⎨=⎪⎩.∵PM ⊥PF ,PM =(x 1,-y 0),PF =(1,-y 0), ∴(x 1,-y 0)·(1,-y 0)=0,∴x 1+y 2=0. ∴-x +42y =0,即y 2 = 4x .故所求的点N 的轨迹方程是 y 2 = 4x .【练习4】 如图所示,已知P (4,0)是圆 x 2+y 2=36 内的一点,A 、B 是圆上两动点,且满足∠APB=90°,求矩形APBQ 的顶点Q 的轨迹方程.(5)参数法 ——当动点P (x ,y )的横坐标x 、纵坐标y 之间的关系不易直接找到时,可以考虑将x 、y 都用一个中间变量(参数)来表示,即得参数方程,再消去参数就可得到普通方程.例5. 如图所示,已知点C 的坐标是(2,2),过点C 的直线CA 与x 轴交于点A ,过点C 且与直线CA 垂直的直线CB 与y 轴交于点B. 设点M 是线段AB 的中点,求点M 的轨迹方程.解 方法一(参数法):设M 的坐标为(x ,y ).若直线CA 与x 轴垂直,则可得到M 的坐标为(1,1). 若直线CA 不与x 轴垂直,设直线CA 的斜率为k ,则直线CB 的斜率为-k1, 故直线CA 方程为:y =k(x -2)+2,令y =0得x =2-k2,则A 点坐标为(2-k2,0).CB 的方程为:y =-k1(x -2)+2,令x =0,得y =2+k2, 则B 点坐标为(0,2+k 2),由中点坐标公式得M 点的坐标为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=++=-=+-=k k k k 112022112022y x ①, 消去参数k 得到x +y -2=0 (x ≠1), 又∵ 点M (1,1)在直线x +y -2=0上, 综上所述,所求轨迹方程为x +y -2=0.方法二(直接法)设M (x ,y ),依题意A 点坐标为(2x ,0),B 点坐标为(0,2y ).∵|MA|=|MC|, ∴22)2(y x x +-=22)2()2(-+-y x , 化简得x +y -2=0.方法三(定义法)依题意 |MA|=|MC|=|MO|,即:|MC|=|MO|,所以动点M 是线段OC 的中垂线,故由点斜式方程得到:x +y -2=0.(6)交轨法 —— 当所求轨迹上的动点是两动曲线的交点时,只要把两动曲线(族)的方程分别求出:0),,(=t y x f 与0),,(=t y x g(t 为参数),然后消去参数t ,即得所求轨迹方程.例6. 如图,过圆224x y +=与x 轴的两个交点A 、B 作圆的切线AC 、BD ,再过圆上任意一点H 作圆的切线,交AC 、BD 于C 、D 两点,设AD 、BC 的交点为R ,求动点R 的轨迹E 的方程.解:设点H 的坐标为(0x ,0y ),则20x +20y =4 由题意可知0y ≠0,且以H 为切点的圆的切线的斜率为0x y -, ∴切线CD 方程为 y -0y =0x y -(x -0x ),展开得 0x x +0y y =20x +20y =4, 即 以H 为切点的圆的切线方程为 0x x +0y y =4,∵A (-2,0),B (2,0),将x =±2代人0x x +0y y =4 可得 点C 、D 的坐标分别为C (-2,0042x y +),D (2,042x y -), 则直线AD 、BC 的方程分别为AD l :002424y x x y +=- …… ①, BC l :002424y x x y -=+- …… ②将两式相乘并化简可得动点R 的轨迹E 的方程为 2244x y +=,即2214x y += 解法二:设点R 的坐标为(0x ,0y );直线AR 的方程分别为y =002y x +(x +0x ),与直线BD 的方程x =2联立,解得D (2,0042y x +),同法可得C (-2,0042y x --),则直线CD 斜率为002024x y x -, ∴直线CD 的方程为y -0042y x --=002024x yx -(x +2)∵直线CD 与⊙O 相切, ∴圆心O 到直线CD 的距离等于圆半径2,000244x y y -=2,化简得 (20x -4)2+420x 20y =(420y )2整理得 (20x -4)2+420y (20x -4)=0, ∴20x -4=0 (舍去)或20x -4+420y =0即 动点R 的轨迹E 的方程为2244x y +=,即2214x y +=总结:求轨迹方程的方法:(1)求单个动点的轨迹问题,用直接法 或待定系数法 或定义法; (2)求两个动点的轨迹问题,用代入法;(3)求多个动点的轨迹问题,用参数法 或交轨法。
求点的轨迹方程的六种常见方法
解:以AB所在直线为x轴,过o垂直AB 直线为y轴,建立如图直角坐标系.
DF
y
C
依题意有A(-2,0),B(2,0),C(2,4a),D(-2,4a)
P
E
设 BE CF DG =k(0≤k≤1),由此有
G
BC CD DA
A
o
Bx
E(2,4ak), F(2-4k,4a), G(-2,4a-4ak) 直线OF的方程为 2ax+(2k-1)y=0……………①
且 BE CF DG .P为GE与OF的交点(如图). BC CD DA
问:是否存在两个定点,使P到这两点的距离的和为定值?若存在, 求出这两点的坐标及此定值;若不存在,请说明理由.
y
DF
C
E P
G设条件,首先求出点P坐标满足的方程,据此再判断是否存在两点,
使得P到两定点距离的和为定值.按题意有A(2, 0),B(2, 0),C(2, 4a),D(, 2, 4a).
整理得
x2 1
(y a)2 a2
1.
2
当a2 1 时,点P的轨迹为圆弧,所以不存在符合题意的两点 2
当a2 1 时,点P的轨迹为椭圆的一部分,点P到该椭圆焦点的距离的和为定长. 2
当a2 1 时,点P到椭圆两个焦点( 1 a2 , a)和( 1 a2 , a)的距离之和为定值 2.
2
2
• 以下举一个例子说明:
1.定义法
【例1】在ΔABC中,已知BC=a,当动点A满足条件sinC-sinB= 1 sinA时, 2
求动点A的轨迹方程.
解:以BC边所在直线为x轴,以线段BC的垂直平分线为y轴建立直角坐标系.
因为sinC-sinB= 1 sinA,由正弦定理得:AB - AC = 1 BC ,
轨迹方程的求法
轨迹方程的求法一、直接法求轨迹方程的一般步骤:“建、设、限、代、化” 1、建立恰当的坐标系; 2、设动点坐标(),x y ;3、限制条件列出来(如一些几何等量关系);4、代入:用坐标代换条件,得到方程(),0f x y =;5、化简(最后要剔除不符合条件的点).例1、过点()2,4P 作两条互相垂直的直线1l 、2l ,1l 交x 轴于A 点,2l 交y 轴于B 点,求线段AB 的中点M 的轨迹方程.巩固训练1:平面内动点M 与两定点()1,0A -、()2,0B 构成MAB ∆,且2MBA MAB ∠=∠,求动点M 的轨迹方程.巩固训练2:已知点A 、B 的坐标分别为()5,0-、()5,0,直线AM 、BM 相交于点M ,且它们的斜率之积是49-,求点M 的轨迹方程.巩固训练3:已知直角坐标平面上的点()2,0Q 和圆221C x y +=:,动点M 到圆C 的切线长与MQ 的比等于常数(0)λλ>,求动点M 的轨迹方程.二、定义法:如果动点的轨迹满足某已知曲线的定义,则可以依据定义求出轨迹方程.如圆、椭圆、双曲线、抛物线等. 规律可寻:(1)利用定义法求轨迹方程时,还要看所求轨迹是否是完整的圆、椭圆、双曲线、抛物线,如果不是完整的曲线,则应对其中的变量x 或y 进行限制.例2、(1)求与圆221:(3)1C x y ++=外切,且与222:(3)81C x y -+=内切的动圆圆心P 的轨迹方程.(2)已知圆221:(3)1C x y ++=和圆222:(3)9C x y -+=,动圆M 同时与圆1C 及圆2C 相外切,求动圆圆心M 的轨迹方程.巩固训练1:已知1,02A ⎛⎫- ⎪⎝⎭,B 是圆221:42F x y ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭(F 为圆心)上一动点,线段AB 的垂直平方线交BF 于点P ,求点P 的轨迹方程.巩固训练2:已知1,02A ⎛⎫- ⎪⎝⎭,B 是圆2211:24F x y ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭(F 为圆心)上一动点,线段AB 的垂直平方线交BF 于点P ,求点P 的轨迹方程.巩固训练3:在平面直角坐标系xOy 中,点M 到点()1,0F 的距离比它到y 轴的距离多1,求点M 的轨迹方程.巩固训练4:已知点1F 、2F 分别是椭圆22:171617C x y +=的两个焦点,直线1l 过点2F 且垂直于椭圆长轴,动直线2l 垂直1l 于点G ,线段1GF 的垂直平分线交2l 于点H ,求点H 的轨迹方程.巩固训练5:在极坐标系Ox 中,直线l 的极坐标方程为sin 2ρθ=,点M 是直线l 上任意一点,点P 在射线OM 上,且满足4OP OM ⋅=,记点P 的轨迹方程为C ,求曲线C 的极坐标方程.三、相关点法:有些问题中,其动点满足的条件不便用等式列出,但动点是随着另一动点(称之为相关点)而运动的,如果相关点所满足的条件是明显的,这时我们可以用动点坐标表示相关点坐标,根据相关点所满足的方程即可求得动点的轨迹方程. “相关点法”的基本步骤:(1)设点:设被动点的坐标为(),x y ,主动点的坐标为()00,x y ;(2)求关系式:求出两个动点坐标之间的关系式()()00,,x f x y y g x y =⎧⎪⎨=⎪⎩; (3)代换:将上述关系式代入已知曲线方程,便可得到所求动点的轨迹方程.例3、已知点P 是圆22:4C x y +=上任意一点,过点P 作x 轴的垂线段PD ,D 为垂足,当点P 在圆上运动时,求线段PD 的中点M 的轨迹方程.巩固训练1:已知在ABC ∆中,()2,0A -,()0,2B -,第三个顶点C 在曲线231y x =-上动点,求ABC ∆的重心的轨迹方程.巩固训练2:已知点P 是圆22:25C x y +=上任意一点,点D 是点P 在x 轴上的投影,点M 为PD 上一点,且满足45MD PD =,当点P 在圆上运动时,求点M 的轨迹方程.四、参数法:如果动点(),P x y 的坐标之间的关系不容易找,可以考虑将,x y 用一个或几个参数表示,最后消参数,得出,x y 之间的关系式,即轨迹方程.常用参数有角度θ、直线的斜率、点的横、纵坐标,线段的长度等.例4、过抛物线24y x =的顶点O 引两条互相垂直的直线分别与抛物线相交于,A B 两点,求线段AB 的中点P 的轨迹方程.巩固训练1:设椭圆方程为2214y x +=,过点()0,1M 的直线l 交椭圆于,A B ,O 是坐标原点,直线l 的动点P 满足()12OP OA OB =+,当直线l 绕点M 旋转时,求点P 的轨迹方程.五、交轨法:写出动点所满足的两个轨迹方程后,组成方程组分别求出,x y ,再消去参数,即可求解,这种方法一般适合于求两条动直线交点的轨迹方程.例5、设1A 、2A 是椭圆22195x y +=的长轴的两端点,1P 、2P 是垂直于12A A 的弦的端点,求直线11A P 与22A P 的交点的轨迹方程.巩固训练1:已知双曲线2212x y -=的左、右顶点分别为1A 、2A ,点()11,P x y 、()11,Q x y -是双曲线上不同的两个动点,求直线1A P 与2A Q 的交点的轨迹E 的方程.。
求轨迹方程的常用方法及例题
求解轨迹方程的常用方法主要有以下几种:
参数方程法:通过引入参数,将轨迹上的点的坐标表示为参数的函数形式,然后通过给定参数的取值范围,确定轨迹上的点的位置关系。
隐式方程法:将轨迹方程中的自变量与因变量通过一个方程联系起来,形成一个隐式方程,然后通过对方程进行求解和化简,得到轨迹的几何性质。
极坐标方程法:对于某些曲线,使用极坐标系可以更方便地描述其轨迹。
通过将轨迹上的点的极坐标表示,可以得到轨迹的极坐标方程。
下面是一个例题:
例题:求解椭圆的轨迹方程。
解答:椭圆是一个平面上的闭合曲线,其定义特点是到两个焦点的距离之和恒定。
我们可以使用参数方程法来求解椭圆的轨迹方程。
假设椭圆的焦点为F1和F2,长轴长度为2a,短轴长度为2b。
取参数θ,定义点P在椭圆上的坐标为(x, y)。
那么根据椭圆的定义,可以得到以下参数方程:
x = a * cos(θ) y = b * sin(θ)
其中,θ的取值范围为0到2π。
通过给定θ的取值范围,我们可以得到椭圆上的点的坐标关系。
进一步化简参数方程,可以得到椭圆的隐式方程:
(x^2 / a^2) + (y^2 / b^2) = 1
这就是椭圆的轨迹方程,其中a和b分别为椭圆的长轴和短轴长度。
以上是求解轨迹方程的常用方法和一个椭圆轨迹方程的例题。
根据具体的问题和曲线类型,选择合适的方法进行求解和推导。
探求轨迹方程的若干方法
探求轨迹方程的若干方法轨迹方程描述了一个运动物体在空间中的轨迹,通过轨迹方程我们可以了解物体的运动规律和位置变化。
在数学中,有多种方法可以探求轨迹方程,下面详细介绍其中的几种方法。
1.图形法:图形法是一种直观且有效的方法,通过观察物体的运动轨迹来寻找轨迹方程。
首先,我们需要观察物体的运动过程,并将其运动轨迹记录下来,可以使用摄像机记录运动过程等。
然后,根据观察到的轨迹以及已知的运动规律来分析出轨迹方程。
2.向量法:在物理学中,向量是描述物体位置和运动的重要工具。
对于一个运动物体,我们可以使用位置向量来描述其位置的变化,经过一段时间后,位置向量的末端经历的轨迹即为物体的轨迹。
因此,通过求解位置向量的方程,我们可以得到物体的轨迹方程。
3.参数方程法:参数方程是一种描述曲线的方法,通过引入一个参数来表示曲线上的每个点的位置。
对于轨迹方程,我们可以使用参数方程来表示。
首先,我们需要确定合适的参数,例如时间或距离。
然后,通过给出参数与坐标的关系,得到轨迹方程。
4.微分方程法:微分方程是研究变化的数学工具,对于描述运动物体的轨迹方程,常使用微分方程来推导。
首先,我们需要根据物体的运动规律建立微分方程,然后求解该微分方程,得到轨迹方程。
这种方法通常适用于复杂的物体运动,如弹道问题或行星运动等。
5.解析几何法:解析几何是研究几何图形的数学分支,通过坐标系和代数方法来描述图形的性质。
对于轨迹方程,我们可以通过解析几何方法来推导。
首先,我们需要根据物体的运动规律得到物体的位置坐标关系,然后利用几何方法将其转化为方程,得到轨迹方程。
6.数值计算法:数值计算是一种通过计算机来获取近似解的方法,在探求轨迹方程时可以使用数值计算法。
首先,我们需要利用数值方法来模拟物体的运动过程,得到一系列的位置坐标。
然后,通过拟合这些位置坐标,得到轨迹方程的近似解。
在实际应用中,探求轨迹方程不仅仅是一个纯数学问题,也涉及到物理学、动力学等学科的知识。
几种常见求轨迹方程的方法
几种常见求轨迹方程的方法1.直接法由题设所给(或通过分析图形的几何性质而得出)的动点所满足的几何条件列出等式,再用坐标代替这等式,化简得曲线的方程,这种方法叫直接法.例1:(1)求和定圆x2+y2=k2的圆周的距离等于k的动点P的轨迹方程;(2)过点A(a,o)作圆O∶x2+y2=R2(a>R>o)的割线,求割线被圆O截得弦的中点的轨迹.对(1)分析:动点P的轨迹是不知道的,不能考查其几何特征,但是给出了动点P的运动规律:|OP|=2R或|OP|=0.解:设动点P(x,y),则有|OP|=2R或|OP|=0.即x2+y2=4R2或x2+y2=0.故所求动点P的轨迹方程为x2+y2=4R2或x2+y2=0.对(2)分析:题设中没有具体给出动点所满足的几何条件,但可以通过分析图形的几何性质而得出,即圆心与弦的中点连线垂直于弦,它们的斜率互为负倒数.由学生演板完成,解答为:设弦的中点为M(x,y),连结OM,则OM⊥AM.∵kOM·kAM=-1,其轨迹是以OA为直径的圆在圆O内的一段弧(不含端点).2.定义法利用所学过的圆的定义、椭圆的定义、双曲线的定义、抛物线的定义直接写出所求的动点的轨迹方程,这种方法叫做定义法.这种方法要求题设中有定点与定直线及两定点距离之和或差为定值的条件,或利用平面几何知识分析得出这些条件.直平分线l交半径OQ于点P,当Q点在圆周上运动时,求点P的轨迹方程.分析:∵点P在AQ的垂直平分线上,∴|PQ|=|PA|.又P在半径OQ上.∴|PO|+|PQ|=R,即|PO|+|PA|=R.故P点到两定点距离之和是定值,可用椭圆定义写出P点的轨迹方程.解:连接PA ∵l⊥PQ,∴|PA|=|PQ|.又P在半径OQ上.∴|PO|+|PQ|=2.由椭圆定义可知:P点轨迹是以O、A为焦点的椭圆.3.相关点法若动点P(x,y)随已知曲线上的点Q(x0,y0)的变动而变动,且x0、y0可用x、y表示,则将Q点坐标表达式代入已知曲线方程,即得点P的轨迹方程.这种方法称为相关点法(或代换法).例3 已知抛物线y2=x+1,定点A(3,1)、B为抛物线上任意一点,点P在线段AB上,且有BP∶PA=1∶2,当B点在抛物线上变动时,求点P的轨迹方程.分析:P点运动的原因是B点在抛物线上运动,因此B可作为相关点,应先找出点P与点B的联系.解:设点P(x,y),且设点B(x0,y0) ∵BP∶PA=1∶2,且P为线段AB 的内分点.4.待定系数法求圆、椭圆、双曲线以及抛物线的方程常用待定系数法求.例4 已知抛物线y2=4x和以坐标轴为对称轴、实轴在y轴上的双曲曲线方程.分析:因为双曲线以坐标轴为对称轴,实轴在y 轴上,所以可设双曲线方ax2-4b2x+a2b2=0 ∵抛物线和双曲线仅有两个公共点,根据它们的对称性,这两个点的横坐标应相等,因此方程ax2-4b2x+a2b2=0应有等根.∴△=1664-4Q4b2=0,即a2=2b.(以下由学生完成) 由弦长公式得:即a2b2=4b2-a2.。
轨迹方程的五种求法
轨迹方程的五种求法一、直接法:直接根据等量关系式建立方程.例1:已知点(20)(30)A B -,,,,动点()P x y ,满足2PAPB x =u u u r u u u r·,则点P 的轨迹是( ) A .圆 B .椭圆 C .双曲线 D .抛物线解析:由题知(2)PA x y =---u u u r ,,(3)PB x y =--u u u r ,,由2PA PB x =u u u r u u u r·,得22(2)(3)x x y x ---+=,即26y x =+,P ∴点轨迹为抛物线.故选D .二、定义法:运用有关曲线的定义求轨迹方程.例2:在ABC △中,24BC AC AB =,,上的两条中线长度之和为39,求ABC △的重心的轨迹方程. 解:以线段BC 所在直线为x 轴,线段BC 的中垂线为y 轴建立直角坐标系,如图1,M 为重心,则有239263BM CM +=⨯=.M ∴点的轨迹是以B C ,为焦点的椭圆,其中1213c a ==,.225b a c =-=∴.∴所求ABC △的重心的轨迹方程为221(0)16925x y y +=≠. 三、转代法:此方法适用于动点随已知曲线上点的变化而变化的轨迹问题.例3:已知△ABC 的顶点(30)(10)B C -,,,,顶点A 在抛物线2y x =上运动,求ABC △的重心G 的轨迹方程. 解:设()G x y ,,00()A x y ,,由重心公式,得003133x x y y -++⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,,00323x x y y =+⎧⎨=⎩, ①∴. ②又00()A x y ,∵在抛物线2y x =上,200y x =∴. ③将①,②代入③,得23(32)(0)y x y =+≠,即所求曲线方程是2434(0)3y x x y =++≠.四、参数法:如果不易直接找出动点坐标之间的关系,可考虑借助中间变量(参数),把x ,y 联系起来 例4:已知线段2AA a '=,直线l 垂直平分AA '于O ,在l 上取两点P P ',,使其满足4OP OP '=u u u r u u u u r·,求直线AP与A P ''的交点M 的轨迹方程.解:如图2,以线段AA '所在直线为x 轴,以线段AA '的中垂线为y 轴建立直角坐标系.设点(0)(0)P t t ≠,, 则由题意,得40P t ⎛⎫' ⎪⎝⎭,.由点斜式得直线AP A P '',的方程分别为4()()t y x a y x a a ta =+=--,.两式相乘,消去t ,得222244(0)x a y a y +=≠.这就是所求点M 的轨迹方程.评析:参数法求轨迹方程,关键有两点:一是选参,容易表示出动点;二是消参,消参的途径灵活多变. 五、待定系数法:当曲线的形状已知时,一般可用待定系数法解决.例5:已知A ,B ,D 三点不在一条直线上,且(20)A -,,(20)B ,,2AD =u u u r ,1()2AE AB AD =+u u u r u u u r u u u r.(1)求E 点轨迹方程;(2)过A 作直线交以A B ,为焦点的椭圆于M N ,两点,线段MN 的中点到y 轴的距离为45,且直线MN 与E 点的轨迹相切,求椭圆方程.解:(1)设()E x y ,,由1()2AE AB AD =+u u u r u u u r u u u r知E 为BD 中点,易知(222)D x y -,.又2AD =u u u r,则22(222)(2)4x y -++=. 即E 点轨迹方程为221(0)x y y +=≠; (2)设1122()()M x y N x y ,,,,中点00()x y ,.由题意设椭圆方程为222214x y a a +=-,直线MN 方程为(2)y k x =+.∵直线MN 与E 点的轨迹相切,1=,解得k =.将y =(2)x +代入椭圆方程并整理,得222244(3)41630a x a x a a -++-=,2120222(3)x x a x a +==--∴, 又由题意知045x =-,即2242(3)5a a =-,解得28a =.故所求的椭圆方程为22184x y +=.配套训练一、选择题1. 已知椭圆的焦点是F 1、F 2,P 是椭圆上的一个动点,如果延长F 1P 到Q ,使得|PQ |=|PF 2|,那么动点Q 的轨迹是( )A.圆B.椭圆C.双曲线的一支D.抛物线2. 设A 1、A 2是椭圆4922y x +=1的长轴两个端点,P 1、P 2是垂直于A 1A 2的弦的端点,则直线A 1P 1与A 2P 2交点的轨迹方程为( )A.14922=+y xB.14922=+x yC.14922=-y x D.14922=-x y二、填空题3. △ABC 中,A 为动点,B 、C 为定点,B (-2a ,0),C (2a ,0),且满足条件sin C -sin B =21sin A ,则动点A 的轨迹方程为_________.4. 高为5 m 和3 m 的两根旗杆竖在水平地面上,且相距10 m ,如果把两旗杆底部的坐标分别确定为A (-5,0)、B (5,0),则地面观测两旗杆顶端仰角相等的点的轨迹方程是_________. 三、解答题5. 已知A 、B 、C 是直线l 上的三点,且|AB |=|BC |=6,⊙O ′切直线l 于点A ,又过B 、C 作⊙O ′异于l 的两切线,设这两切线交于点P ,求点P 的轨迹方程.6. 双曲线2222by a x -=1的实轴为A 1A 2,点P 是双曲线上的一个动点,引A 1Q ⊥A 1P ,A 2Q ⊥A 2P ,A 1Q 与A 2Q 的交点为Q ,求Q 点的轨迹方程.7. 已知双曲线2222ny m x -=1(m >0,n >0)的顶点为A 1、A 2,与y 轴平行的直线l 交双曲线于点P 、Q .(1)求直线A 1P 与A 2Q 交点M 的轨迹方程;(2)当m ≠n 时,求所得圆锥曲线的焦点坐标、准线方程和离心率.8.已知椭圆2222by a x +=1(a >b >0),点P 为其上一点,F 1、F 2为椭圆的焦点,∠F 1PF 2的外角平分线为l ,点F 2关于l 的对称点为Q ,F 2Q 交l 于点R .(1)当P 点在椭圆上运动时,求R 形成的轨迹方程;(2)设点R 形成的曲线为C ,直线l :y =k (x +2a )与曲线C 相交于A 、B 两点,当△AOB 的面积取得最大值时,求k 的值.参考答案配套训练一、1.解析:∵|PF 1|+|PF 2|=2a ,|PQ |=|PF 2|,∴|PF 1|+|PF 2|=|PF 1|+|PQ |=2a ,即|F 1Q |=2a ,∴动点Q 到定点F 1的距离等于定长2a ,故动点Q 的轨迹是圆.答案:A2.解析:设交点P (x ,y ),A 1(-3,0),A 2(3,0),P 1(x 0,y 0),P 2(x 0,-y 0)∵A 1、P 1、P 共线,∴300+=--x y x x y y ∵A 2、P 2、P 共线,∴300-=-+x yx x y y解得x 0=149,149,3,92220200=-=-=y x y x x y y x 即代入得答案:C二、3.解析:由sin C -sin B =21sin A ,得c -b =21a , ∴应为双曲线一支,且实轴长为2a,故方程为)4(1316162222a x a y a x >=-.答案:)4(1316162222ax a y a x >=-4.解析:设P (x ,y ),依题意有2222)5(3)5(5yx yx +-=++,化简得P 点轨迹方程为4x 2+4y 2-85x +100=0.答案:4x 2+4y 2-85x +100=0三、5.解:设过B 、C 异于l 的两切线分别切⊙O ′于D 、E 两点,两切线交于点P .由切线的性质知:|BA |=|BD |,|PD |=|PE |,|CA |=|CE |,故|PB |+|PC |=|BD |+|PD |+|PC |=|BA |+|PE |+|PC |=|BA |+|CE |=|AB |+|CA |=6+12=18>6=|BC |,故由椭圆定义知,点P 的轨迹是以B 、C 为两焦点的椭圆,以l 所在的直线为x 轴,以BC 的中点为原点,建立坐标系,可求得动点P 的轨迹方程为728122y x +=1(y ≠0)6.解:设P (x 0,y 0)(x ≠±a ),Q (x ,y ).∵A 1(-a ,0),A 2(a ,0).由条件⎪⎩⎪⎨⎧-=±≠-=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-⋅--=+⋅+y a x y a x x x a x y a x y a x y a x y 220000000)( 11得 而点P (x 0,y 0)在双曲线上,∴b 2x 02-a 2y 02=a 2b 2,即b 2(-x 2)-a 2(ya x 22-)2=a 2b 2化简得Q 点的轨迹方程为:a 2x 2-b 2y 2=a 4(x ≠±a ).7.解:(1)设P 点的坐标为(x 1,y 1),则Q 点坐标为(x 1,-y 1),又有A 1(-m ,0),A 2(m ,0),则A 1P 的方程为:y =)(11m x mx y ++ ①A 2Q 的方程为:y =-)(11m x mx y -- ②①×②得:y 2=-)(2222121m x mx y --③又因点P 在双曲线上,故).(,12212221221221m x m n y n y m x -==-即代入③并整理得2222ny m x +=1.此即为M 的轨迹方程.(2)当m ≠n 时,M 的轨迹方程是椭圆.(ⅰ)当m >n 时,焦点坐标为(±22n m -,0),准线方程为x =±222nm m -,离心率e =m n m 22-;(ⅱ)当m <n 时,焦点坐标为(0,±22n m -),准线方程为y =±222mn n -,离心率e =n m n 22-.8.解:(1)∵点F 2关于l 的对称点为Q ,连接PQ ,∴∠F 2PR =∠QPR ,|F 2R |=|QR |,|PQ |=|PF 2|又因为l 为∠F 1PF 2外角的平分线,故点F 1、P 、Q 在同一直线上,设存在R (x 0,y 0),Q (x 1,y 1),F 1(-c ,0),F 2(c ,0).|F 1Q |=|F 2P |+|PQ |=|F 1P |+|PF 2|=2a ,则(x 1+c )2+y 12=(2a )2.又⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=221010y y c x x 得x 1=2x 0-c ,y 1=2y 0.∴(2x 0)2+(2y 0)2=(2a )2,∴x 02+y 02=a 2. 故R 的轨迹方程为:x 2+y 2=a 2(y ≠0)(2)如右图,∵S △AOB =21|OA |·|OB |·sin AOB =22a sin AOB当∠AOB =90°时,S △AOB 最大值为21a 2.此时弦心距|OC |=21|2|kak +.在Rt △AOC 中,∠AOC =45°,.33,2245cos 1|2|||||2±=∴=︒=+=∴k k a ak OA OC。
求轨迹方程的常用方法
求轨迹方程的常用方法1. 定义法:如果动点P 的运动规律合乎我们已知的某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线)的定义,则可先设出轨迹方程,再根据已知条件,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程。
2. 直译法:如果动点P 的运动规律是否合乎我们熟知的某些曲线的定义难以判断,但点P 满足的等量关系易于建立,则可以先表示出点P 所满足的几何上的等量关系,再用点P 的坐标(x ,y )表示该等量关系式,即可得到轨迹方程。
3. 参数法:如果采用直译法求轨迹方程难以奏效,则可寻求引发动点P 运动的某个几何量t ,以此量作为参变数,分别建立P 点坐标x ,y 与该参数t 的函数关系x =f (t ), y =g (t ),进而通过消参化为轨迹的普通方程F (x ,y )=0。
4. 代入法(相关点法):如果动点P 的运动是由另外某一点P'的运动引发的,而该点的运动规律已知,(该点坐标满足某已知曲线方程),则可以设出P (x ,y ),用(x ,y )表示出相关点P'的坐标,然后把P'的坐标代入已知曲线方程,即可得到动点P 的轨迹方程。
5:交轨法:在求动点轨迹时,有时会出现要求两动曲线交点的轨迹问题,这种问题通常通过解方程组得出交点(含参数)的坐标,再消去参数求得所求的轨迹方程(若能直接消去两方程的参数,也可直接消去参数得到轨迹方程),该法经常与参数法并用。
一:用定义法求轨迹方程例1:已知ABC ∆的顶点A ,B 的坐标分别为(-4,0),(4,0),C 为动点,且满足,sin 45sin sin C A B =+求点C 的轨迹。
【变式】:已知圆的圆心为M 1,圆的圆心为M 2,一动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P 的轨迹方程。
二:用直译法求轨迹方程此类问题重在寻找数量关系。
例2:一条线段两个端点A 和B 分别在x 轴和y 轴上滑动,且BM=a ,AM=b ,求AB 中点M 的轨迹方程?【变式】: 动点P (x,y )到两定点A (-3,0)和B (3,0)的距离的比等于2(即2||||=PB PA ),求动点P 的轨迹方程?三:用参数法求轨迹方程此类方法主要在于设置合适的参数,求出参数方程,最后消参,化为普通方程。
求轨迹方程的几种常用方法
求轨迹方程的几种常用方法求轨迹的方程,是学习解析几何的基础,求轨迹的方程常用的方法主要有:1.直接法:若命题中所求曲线上的动点与已知条件能直接发生关系,这时,设曲线上动点坐标为(,x y )后,就可根据命题中的已知条件,研究动点形成的几何特征,在此基础上运用几何或代数的基本公式、定理等列出含有,x y 的关系式。
从而得到轨迹方程,这种求轨迹方程的方法称作直接法。
例1:在直角△ABC 中,斜边是定长2a (0)a >,求直角顶点C 的轨迹方程。
解:由于未给定坐标系,为此,首先建立直角坐标系,取AB 所在的直线为x 轴,AB 的中点O 为坐标原点,过O 与AB 垂直的直线为y 轴(如图).则有A (,0)a -,B (,0)a 。
设动点C 为(,)x y ,∵222||||||AC BC AB +=,∴2224a +=,即222x y a +=.由于C 点到达A 、B 位置时直角三角形ABC 不存在,轨迹中应除去A 、B 两点,故所求方程为222x y a +=(x a ≠±)。
2.代入法(或利用相关点法):即利用动点是定曲线上的动点,另一动点依赖于它,那么可寻求它们坐标之间的关系,然后代入定曲线的方程进行求解,就得到原动点的轨迹。
例2:已知一条长为6的线段两端点A 、B 分别在x 、y 轴上滑动,点M 在线段AB 上,且:1:2AM MB =,求动点M 的轨迹方程。
解:设A (,0)a ,B (0,)b ,M (,)x y ,一方面,∵||6AB =,∴2236a b +=, ①另一方面,M 分AB 的比为12,∴1022133122130121312a x a a xb y b y b ⎧+⨯⎪==⎪⎪+⎧=⎪⎪⇒⎨⎨⎪⎪=+⎩⎪==⎪+⎪⎩ ② ②代入①得:223()(3)362x y +=,即221164x y +=。
评注:本例中,由于M 点的坐标随着A 、B 的变化而变化,因而动点M 的坐标(,)x y 可以用A 、B 点的坐标来表示,而点M 又满足已知条件,从而得到M 的轨迹方程。
高中数学考前归纳总结求轨迹方程的常用方法
求轨迹方程的常用方法一、求轨迹方程的一般方法:1,待定系数法:如果动点P的运动规律符合我们的某种曲线〔如圆、椭圆、双曲线、抛物线〕的定义,那么可先设出轨迹方程,再根据条件, 待定方程中的常数,即可得到轨迹方程,也有人将此方法称为定义法.2,直译法:如果动点P的运动规律是否符合我们熟知的某些曲线的定义难以判断, 但点P满足的等量关系易于建立,那么可以先表示出点P所满足的几何上的等量关系, 再用点P的坐标〔x, y〕表示该等量关系式,即可得到轨迹方程.3 .参数法:如果采用直译法求轨迹方程难以奏效,那么可寻求引发动点P运动的某个几何量t ,以此量作为参变数,分别建立P点坐标x, y与该参数t 的函数关系x = f〔t〕, y = g 〔t〕,进而通过消参化为轨迹的普通方程 F 〔x, y〕 =0.4 .代入法〔相关点法〕:如果动点P的运动是由另外某一点P'的运动引发的, 而该点的运动规律,〔该点坐标满足某曲线方程〕,那么可以设出P 〔x, y〕,用〔x, y〕表示出相关点P'的坐标,然后把P'的坐标代入曲线方程,即可得到动点P的轨迹方程.5 .几何法:假设所求的轨迹满足某些几何性质〔如线段的垂直平分线,角平分线的性质等〕,可以用几何法,列出几何式,再代入点的坐标较简单.6:交轨法:在求动点轨迹时,有时会出现要求两动曲线交点的轨迹问题,这类问题通常通过解方程组得出交点〔含参数〕的坐标,再消去参数求得所求的轨迹方程〔假设能直接消去两方程的参数,也可直接消去参数得到轨迹方程〕,该法经常与参数法并用.二、求轨迹方程的考前须知:1 . 求轨迹方程的关键是在纷繁复杂的运动变化中,发现动点P的运动规律, 即P 点满足的等量关系,因此要学会动中求静,变中求不变.2 .轨迹方程既可用普通方程F〔x,y〕 0表示,又可用参数方程x f〔t〕〔t为参数〕y g〔t〕来表示,假设要判断轨迹方程表示何种曲线,那么往往需将参数方程化为普通程的某些解为坐标的点不在轨迹上〕,又要检验是否丢解.〔即轨迹上方程.3.求出轨迹方程后,应注意检验其是否符合题意,既要检验是否增解, 〔即以该方的某些点未能用所求的方程表示),出现增解那么要舍去,出现丢解,那么需补充.检验方法:研究运动中的特殊情形或极端情形.4 .求轨迹方程还有整体法等其他方法.在此不一一缀述.三、典例分析1,用定义法求曲线轨迹求曲线轨迹方程是解析几何的两个根本问题之一,求符合某种条件的动点轨迹方程,其实质就是利用题设中的几何条件,通过坐标互化将其转化为寻求变量之间的关系,在求与圆锥曲线有关的轨迹问题时,要特别注意圆锥曲线的定义在求轨迹中的作用,只要动点满足已知曲线定义时,通过待定系数法就可以直接得出方程.例1:ABC的顶点A, B的坐标分别为(-4 , 0) , (4, 0) , C为动点,且满足一一一5 .sin B sin A —sinC,求点C的轨迹.45 . . 5【解析】由sin B sin A -sinC,可知b a -c 10,即|AC| | BC | 10 ,满足椭4 42 2圆的定义.令椭圆方程为J 2 1,那么a' 5,c' 4 b' 3,2 2a b2 2那么轨迹方程为土2―1 (x 5),图形为椭圆(不含左,右顶点) .25 9【点评】熟悉一些根本曲线的定义是用定义法求曲线方程的关键.(1) 圆:到定点的距离等于定长(2) 椭圆:到两定点的距离之和为常数(大于两定点的距离)(3) 双曲线:到两定点距离之差的绝对值为常数(小于两定点的距离)(4) 到定点与定直线距离相等.【变式1]:1:圆尸=有的圆心为M,圆住一4尸4了, .的圆心为M, 一动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P的轨迹方程.解:设动圆的半径为R,由两圆外切的条件可得:|P%l=R + 5 , |P叫l=R + l.,-.|PM1P5HPMJ-b|PM1|-|PM a|=4•••动圆圆心P的轨迹是以M、M2为焦点的双曲线的右支, c=4, a=2, b2=12.故所求轨迹方程为4 12M 的轨迹是:A:抛物线B:圆C:椭圆D:双曲线一支2.用直译法求曲线轨迹方程 此类问题重在寻找数量关系.例2: 一条线段AB 的长等于2a ,两个端点A 和B 分别在x 轴和y 轴上滑动,求 AB 中点P 的轨迹方程?解 设M 点的坐标为〔x, y 〕由平几的中线定理:在直角三角形 一— 1 一 1 八 AO 升,OM=AB - 2a a,2 2―22-222x y a,x y aM 点的轨迹是以O 为圆心,a 为半径的圆周.1【点评】此题中找到了 OM=1AB 这一等量关系是此题成功的关键所在.一般直译法有以下几2种情况:1〕代入题设中的等量关系:假设动点的规律由题设中的等量关系明显给出,那么采用直 接将数量关系代数化的方法求其轨迹.2〕列出符合题设条件的等式:有时题中无坐标系,需选定适当位置的坐标系,再根据题设条 件列出等式,得出其轨迹方程.3〕运用有关公式:有时要运用符合题设的有关公式,使其公式中含有动点坐标,并作相应的 恒等变换即得其轨迹方程.4〕借助平几中的有关定理和性质:有时动点规律的数量关系不明显,这时可借助平面几何中 的有关定理、性质、勾股定理、垂径定理、中线定理、连心线的性质等等,从而分析出其数 量的关系,这种借助几何定理的方法是求动点轨迹的重要方法^| PAI 一【变式2】:动点P(x,y)到两定点A(—3,0)和B(3,0)的距离的比等于2(即 2),|PB|求动点P 的轨迹方程?[解答]. . | PA = J(x 3)2__y 7/ PB | J(x 3)2父| PA | (x 3)2 y 2 2 2 22代入 ——1 2得 ——2 (x 3)2y 2 4(x 3)2 4y 22: 一动圆与圆O: x 2 y 21外切,而与圆C : x 22y 6x 8 0内切,那么动圆的圆心【解答】令动圆半径为R, 皿士 |MO| R那么有। ।| MC | R1c,那么 |MO|-|MC|=2 ,1满足双曲线定义.应选Do|PB| ..(x 3)2 y2化简彳导(x-5) 2+y2=16,轨迹是以(5, 0)为圆心,4为半径的圆.3.用参数法求曲线轨迹方程此类方法主要在于设置适宜的参数,求出参数方程,最后消参,化为普通方程.注意参数的取值范围.例3.过点P (2,4)作两条互相垂直的直线l i, 12,假设l i交x轴于A点,l 2交y轴于B点,求线段AB的中点M的轨迹方程.【解析】分析1:从运动的角度观察发现,点M的运动是由直线l i引发的,可设出l i的斜率k作为参数,建立动点M坐标(x, y)满足的参数方程.解法1:设M (x, y),设直线l i的方程为y-4= k (x-2), ( k w 0 )1 _由l i l2,那么直线l2的万程为y 4 —(x 2)k4l1与x轴交点A的坐标为(2 4,0),kl2与y轴交点B的坐标为(0,4 2), k・•.M为AB的中点,2k(k为参数)消去k,得x+ 2y—5=0.另外,当k = 0时,AB中点为M (1, 2),满足上述轨迹方程;当k不存在时,AB中点为M (1, 2),也满足上述轨迹方程.综上所述,M的轨迹方程为x+2y—5=0.分析2:解法1中在利用k1k2=- 1时,需注意匕、k2是否存在,故而分情形讨论,能否避开讨论呢?只需利用^ PAB为直角三角形的几何特性:1 . .|MP| 21ABi解法2:设M (x, y),连结MP 那么 A (2x, 0), B (0, 2y),•••l」l 2, PAB为直角三角形1 .由直角二角形的性质,|MP| 31ABi--------------- 2 2-1 -----------2 2..(x 2)2 (y 4)22;,(2x)2 (2y)2化简,得x + 2y-5 = 0,此即M 的轨迹方程.分析3::设M (x, y),由l i _L l 2,联想到两直线垂直的充要条件: k i k 2=—1,即可 列出轨迹方程,关键是如何用 M 点坐标表示 A 、B 两点坐标.事实上,由 M 为AB 的中点,易 找出它们的坐标之间的联系.解法3:设M (x, y), •「M 为AB 中点, 又l 1, l 2过点P (2, 4),且l/l 2••• PAX PB,从而 k PA • k PB= — 1, 中点M (1, 2),经检验,它也满足方程 x+2y-5=0 综上可知,点 M 的轨迹方程为x+2y-5=0o【点评】 解法1用了参数法,消参时应注意取值范围.解法 2, 3为直译法,运 1 ,k PA • k PB= - 1, | MP | - | AB|这些等量关系.用参数法求解时,一 般参数可选用具有某种物理或几何意义的量,如时间,速度,距离,角度, 有向线段的数量,直线的斜率,点的横,纵坐标等.也可以没有具体的意 义,选定参变量还要特别注意它的取值范围对动点坐标取值范围的影响【变式3】过圆O: x 2+y 2= 4外一点A(4,0),作圆的割线,求割线被圆截得的弦 BC 的中点M 的轨迹. 解法一:“几何法〞设点M 的坐标为(x,y ),由于点M 是弦BC 的中点,所以 OML BC, 所以 |OM | 2 + | MA | 2 =| OA | 2 ,即(x 2+y 2)+(x -4)2 +y 2=16化简得:(x —2) 2+ y 2=4 .................................. ①由方程 ① 与方程x 2+y 2= 4得两圆的交点的横坐标为 1,所以点M 的轨迹方程为 (x —2) 2+ y 2=4 (0<x<1)o 所以M 的轨迹是以(2, 0)为圆心,2为半径的圆在圆 O 内的局部. 解法二:“参数法〞设点M 的坐标为(x,y ), B (x 1,y0 ,C (x 2,y 2)直线AB 的方程为y=k(x -4), 由直线与圆的方程得(1+k 2) x 2—8k 2x +16k 2—4=0 .................... (*),由点M 为BC 的中点,所以x=x —x 2 」4k ) ................................ (1),2 1 k又 OMLBC,所以 k=Y (2)由方程(1) (2)消去k 得(x — 2) 2+ y 2=4,又由方程(* )的^> 0得k 2< 1,所以x< 1.3••• A (2x, 0),B (0, 2y).而k pA4 0 2 2x' 4 2y2 2x 2注意到l i^x 轴时,1,化简,得x 2y 5 0l 2±y 轴,此时 A (2, 0), B (0,4)用了2+ y 2=4 ( 0<x< 1)为圆心,2为半径的圆在圆 O 内的局部.【点评】代入法的关键在于找到动点和其相关点坐标间的等量关系【变式4】如下图, R4 , 0)是圆x 2+y 2=36内的一点,A 、B 是圆上两动点,且满足ZAPE =90 ,求矩形APBQ 勺顶点Q 的轨迹方程【解析】: 设AB 的中点为R,坐标为(x , y ),那么在Rt^ABP 中,|AR =| PR 又由于R 是弦 AB 的中点,依垂径定理在 Rt △ OAF^, | AR 2=| A .2—|OR 2=36—(x 2+y 2)又|AR =| P 帘(x 4)2 y 2所以有(x-4) 2+y 2=36- (x 2+y 2),即 x 2+y 2—4x —10=0因此点R 在一个圆上,而当 R 在此圆上运动时,Q 点即在所求 的轨迹上运动 设Qx ,y) , R (x 1, y 1),由于R 是PQ 的中点,所以 y o ,222x +y -4x- 10=0,得(_y )2 4 x 4 _10=022所以点M 的轨迹方程为(x-2)所以M 的轨迹是以(2, 0) 4,用代入法等其它方法求轨迹方程x 2例4.点B 是椭圆-2 a2与1上的动点,A(2a,0)为定点,求线段AB 的中点M 的 b 2轨迹方程.分析:题中涉及了三个点 A 、B 、M,其中A 为定点,而B 、M 为动点,且点 B 的运动是有 规律的,显然 M 的运动是由B 的运动而引发的,可见 M B 为相关点,故采用相关点法求动点 M 的轨迹方程.【解析】设动点 那么由M 为线段 M 的坐标为(x, y),而设B 点坐标为(xo, yo)AB 中点,可得x 0 2a 2 V . 0 2 x 0 2x 2aV . 2y即点 B 坐标可表为(2x - 2a, 2y)x 2点B(x°, y°)在椭圆-y a 2—1上b 22x 0 -2- a2〞1 b 2(2x 从而有——2a)2 2a叱1b 2整理,得动点M 的轨迹方程为4J a22a) 4y 1 b 2x 4 x1=—,y 1代入方程(7)22QR整理得 x 2+y 2=56,这就是所求的轨迹方程四、常见错误:【例题5】 ABC 中,B, C 坐标分别为(-3, 0), (3, 0),且三角形周长为16,求点A 的轨 迹方程.22【常见错误】由题意可知,|AB|+|AC|=10 ,满足椭圆的定义.令椭圆方程为 : 4 1 ,那么a b22由定义可知a 5,c 3,那么b 4,得轨迹方程为—匕 1516【错因剖析】ABC 为三角形,故A, B, C 不能三点共线.【正确解答】ABC 为三角形,故 A, B, C 不能三点共线.轨迹方程里应除去点(5,0).( 5,0),22即轨迹方程为二匕 1(x5)25 16提示:1 :在求轨迹方程中易出错的是对轨迹纯粹性及完备性的忽略,除;另一方面,又要注意有无“漏网之鱼〞仍逍遥法外,2:求轨迹时方法选择尤为重要,首先应注意定义法,几何法,直接法等方 法的选择.3:求出轨迹后,一般画出所求轨迹,这样更易于检查是否有不合题意的部 分或漏掉的局部. 针对性练习:5 ___ 5、 一 一 22 一1:两点M(1,—), N( 4,一)给出以下曲线方程:① 4x 2y 1 0;②x y 3;③4 422— y 21y 21,在曲线上存在点 P 满足|MP | | NP |的所有曲线方程是(22A ①③B ②④C ①②③D ②③④【答案】:D【解答】:要使得曲线上存在点 P 满足|MP| |NP|,即要使得曲线与 MN 的中垂线y 有交点.把直线方程分别与四个曲线方程联立求解,只有①无解,那么选D2.两条直线x my 1 0与mx y 1 0的交点的轨迹方程是 : 【解答】:直接消去参数 m 即得(交轨法):x 2 y 2 x y 03:圆的方程为(x-1) 2+y 2=1,过原点O 作圆的弦0A,那么弦的中点M 的轨迹方程是 ^因此, 在求出曲线方程的方程之后,应仔细检查有无“不法分子〞掺杂其中, 将其剔要将其“捉拿归案〞.2x 3【解答】:令 M 点的坐标为(x, y),那么A 的坐标为(2 x,2y),代入圆的方程里面便可得到动点的轨迹方程.【解答】:抛物线方程可化为它的顶点坐标为消去参数m 得:(4, 0)的距离与它到直线 x 4的距离相等.那么点 M 的 4为准线的抛物线.故所求轨迹方程为 y 2 16x .6:求与两定点OO 1, 0、A3, 0距离的比为1: 2的点的轨迹方程为八, …, ,□… POl1一、… 一— 一〜…,一八【分析】:设动点为巳由题意- -,那么依照点P 在运动中所遵循的条件,可列出等量关| PA| 2系式.【解答】:设P x, y 是所求轨迹上一点,依题意得L1 O 得:(x 1)22y 2 :(x 0)4随意变化时,那么抛物线y x 2 2m 1 xm 2 1的顶点的轨迹方程为把所求轨迹上的动点坐标x, y 分别用已有的参数 m 来表示,然后消去参数 m故所求动点的轨迹方程为4x 4y 305:点M 到点F (4, 0) 的距离比它到直线50的距离小1 ,那么点M 的轨迹方程为【分析】:点M 到点F (4, 0)的距离比它到直线 50 的距离小1,意味着点M 到点F(4, 0)的距离与它到直线 x 40的距离相等. 由抛物线标准方程可写出点 M 的轨迹方程.【解答】:依题意,点M 到点F轨迹是以F (4, 0)为焦点、x由两点间距离公式得:x 2 y 21PO 1 PA 2化简彳导:x 2 y 2 2x 3027抛物线y 4x 的通径〔过焦点且垂直于对称轴的弦〕与抛物线交于 A 、B 两点,动点C 在抛物线上,求^ ABC 重心P 的轨迹方程.【分析】:抛物线y 4x 的焦点为F 1,0 .设^ ABC 重心P 的坐标为〔x, y 〕,点C 的坐 标为〔x 1, y 1〕.其中x 1 1【解答】:因点P x, y 是重心,那么由分点坐标公式得:x 另一2, y 也33即 x 1 3x 2, y 1 3y由点C x 1,y 1在抛物线y 2 4x 上,得:y 12 4x 124 2将x i3x 2, y i3y 代入并化简,得:y — x —( x 1) 338 .双曲线中央在原点且一个焦点为F 〔乔,0〕,直线y=x —1与其相交于 M N 两点,MNUI中点的横坐标为 5 ,求此双曲线方程.22【解答】:设双曲线方程为 2T 当 a b (b 2-a a)x a+ 2a ax- a 3- a ab a=0,此双曲线的方程为9 .动点P 到定点F 〔1, 0〕和直线x=3的距离之和等于【解答】:设点P 的坐标为〔x, y 〕,那么由题意可得1.将y=x — 1代入方程整理得由韦达定理得x 1 x 2解得 a 2 2,b 25.22aX I x 2~2~2 --a b 22 ,2a b2.又有+ 联立方程组,34,求点P 的轨迹方程.J (犬 _ + y* + | x — 31= 4(1)当xw3 时,方程变为J(x 1)2—y2 3 x 4,J(x 1)2―y2 x 1,化简得2y 4x(0 x 3).(2)当x>3 时,方程变为J(x 1)2—y7 x 3 4,J(x 1)2—y7 7 x,化简得y a = -12(x-4)(3<x<4)o毋足十的人口的-■铲曰必=4式.弓工43)一,= T2(x —4)0仃44)故所求的点P的轨迹方程是‘ 工 ,或, 八■10 .过原点作直线l和抛物线y x24x 6交于A、B两点,求线段AB的中点M的轨迹方程.【解答】:由题意分析知直线l的斜率一定存在,设直线l的方程y=kx.把它代入抛物线方程了=/一4天4®,得又‘一04•的白=口.由于直线和抛物线相交,所以△>0,解得x ( , 4 2而)(4 2^/6,).设A (叼打),B (叼力),M (x, y),由韦达定理得句中句=4*k.盯盯=6.产1 4k由户工一厂消去k得y=2x〞-必.又2黑f % =4 +上,所以x ( , V6)(后).,点M的轨迹方程为y 2x24x, x ( , <6) (<16, ) o。
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轨 迹 方 程求轨迹方程的的基本方法:直接法、定义法、相关点法、参数法、交轨法、向量法等。
1.直接法:如果动点运动的条件就是一些几何量的等量关系,这些条件简单明确,不需要特殊的技巧,易于表述成含x,y 的等式,就得到轨迹方程,这种方法称之为直接法;例1、某检验员通常用一个直径为2 cm 和一个直径为1 cm 的标准圆柱,检测一个直径为3 cm 的圆柱,为保证质量,有人建议再插入两个合适的同号标准圆柱,问这两个标准圆柱的直径为多少?【解析】设直径为3,2,1的三圆圆心分别为O 、A 、B ,问题转化为求两等圆P 、Q ,使它们与⊙O 相内切,与⊙A 、⊙B 相外切.建立如图所示的坐标系,并设⊙P 的半径为r ,则 |P A |+|PO |=1+r +1.5-r =2.5 ∴点P 在以A 、O 为焦点,长轴长2.5的椭圆上,其方程为3225)41(1622y x ++=1 ① 同理P 也在以O 、B 为焦点,长轴长为2的椭圆上,其方程为 (x -21)2+34y 2=1 ②由①、②可解得)1412,149(),1412,149(-Q P ,∴r =73)1412()149(2322=+-故所求圆柱的直径为76cm. ◎◎双曲线的两焦点分别是1F 、2F ,其中1F 是抛物线1)1(412++-=x y 的焦点,两点A (-3,2)、B (1,2)都在该双曲线上.(1)求点1F 的坐标; (2)求点2F 的轨迹方程,并指出其轨迹表示的曲线.【解析】(1)由1)1(412++-=x y 得)1(4)1(2--=+y x ,焦点1F (-1,0). (2)因为A 、B 在双曲线上,所以||||||||||||2121BF BF AF AF -=-,|||22||||22|22BF AF -=-.①若||22||2222BF AF -=-,则||||22BF AF =,点2F 的轨迹是线段AB 的垂直平分线,且当y =0时,1F 与2F 重合;当y =4时,A 、B 均在双曲线的虚轴上. 故此时2F 的轨迹方程为x =-1(y ≠0,y ≠4).②若22||||2222-=-BF AF ,则24||||22=+BF AF ,此时,2F 的轨迹是以A 、B 为焦点,22=a ,2=c ,中心为(-1,2)的椭圆,其方程为14)2(8)1(22=-++y x ,(y ≠0,y ≠4) 故2F 的轨迹是直线x =-1或椭圆4)2(8)1(22-++y x 1=,除去两点(-1,0)、(-1,4) 评析:1、用直接法求动点轨迹一般有建系,设点,列式,化简,证明五个步骤,最后的证明可以省略,但要注意“挖”与“补”。
2、求轨迹方程一般只要求出方程即可,求轨迹却不仅要求出方程而且要说明轨迹是什么。
2.定义法:利用所学过的圆的定义、椭圆的定义、双曲线的定义、抛物线的定义直接写出所求的动点的轨迹方程,这种方法叫做定义法.这种方法要求题设中有定点与定直线及两定点距离之和或差为定值的条件,或利用平面几何知识分析得出这些条件.例2、已知ΔABC 中,∠A,∠B,∠C 所对应的边为a,b,c,且a>c>b,a,c,b 成等差数列,|AB|=2,求顶点C 的轨迹方程【解析】|BC|+|CA|=4>2,由椭圆的定义可知,点C 的轨迹是以A 、B 为焦点的椭圆,其长轴为4,焦距为2, 短轴长为23, ∴椭圆方程为13422=+y x , 又a>b, ∴点C 在y 轴左侧,必有x<0,而C 点在x 轴上时不能构成三角形,故x≠─2,因此点C 的轨迹方程是:13422=+y x (─2<x<0) ◎◎一动圆与圆22650xy x +++=外切,同时与圆226910x y x +--=内切,求动圆圆心M的轨迹方程,并说明它是什么样的曲线。
【解析】设动圆圆心为(,)M x y ,半径为R ,设已知圆的圆心分别为1O 、2O ,将圆方程分别配方得:22(3)4x y ++=,22(3)100x y -+=,当M 与1O 相切时,有1||2O M R =+ ① 当M 与2O 相切时,有2||10O M R =- ② 将①②两式的两边分别相加,得21||||12O M O M +=,12= ③移项再两边分别平方得:12x =+ ④两边再平方得:22341080xy +-=,整理得2213627x y +=, 所以,动圆圆心的轨迹方程是2213627x y +=,轨迹是椭圆。
◎◎已知A 、B 、C 是直线l 上的三点,且|AB|=|BC|=6,⊙O ′切直线l 于点A ,又过B 、C 作⊙O ′异于l 的两切线,设这两切线交于点P ,求点P 的轨迹方程.【解析】设过B 、C 异于l 的两切线分别切⊙O ′于D 、E 两点, 两切线交于点P.由切线的性质知:|BA|=|BD|,|PD|=|PE|,|CA|=|CE|,故|PB|+|PC|=|BD|+|PD|+|PC|=|BA|+|PE|+|PC|=|BA|+|CE|=|AB|+|CA|=6+12=18>6=|BC|,故由椭圆定义知, 点P 的轨迹是以B 、C 为两焦点的椭圆,以l 所在的直线为x 轴,以BC 的中点为原点,建立坐标系,可求得动点P 的轨迹方程为:2218172x y += 评析:定义法的关键是条件的转化——转化成某一基本轨迹的定义条件。
三、相关点法:动点所满足的条件不易表述或求出,但形成轨迹的动点P(x,y)却随另一动点Q(x ’,y ’)的运动而有规律的运动,且动点Q 的轨迹为给定或容易求得,则可先将x ’,y ’表示为x,y 的式子,再代入Q 的轨迹方程,然而整理得P 的轨迹方程,代入法也称相关点法。
xy1O2OP例3、已知抛物线y 2=x+1,定点A(3,1)、B 为抛物线上任意一点,点P 在线段AB 上,且有BP ∶PA=1∶2,当B 点在抛物线上变动时,求点P 的轨迹方程.【解析】设点P(x ,y),且设点B(x 0,y 0) ,则有2001y x =+,∵BP ∶PA=1∶2 ,00233213x x y y +⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩◎◎双曲线2219x y -=有动点P ,12,F F 是曲线的两个焦点,求12PF F ∆的重心M 的轨迹方程。
【解析】设,P M 点坐标各为11(,),(,)P x y M x y ,∴在已知双曲线方程中3,1a b ==,∴c =∴已知双曲线两焦点为12(F F ,∵12PF F ∆存在,∴10y ≠由三角形重心坐标公式有1003x y y ⎧=⎪⎪⎨++⎪=⎪⎩,即1133x xy y =⎧⎨=⎩ 。
∵10y ≠,∴0y ≠。
已知点P 在双曲线上,将上面结果代入已知曲线方程,有22(3)(3)1(0)9x y y -=≠ 即所求重心M 的轨迹方程为:2291(0)xy y -=≠。
评析:一般地:定比分点问题,对称问题或能转化为这两类的轨迹问题,都可用相关点法。
四、参数法:求轨迹方程有时很难直接找到动点的横坐标、纵坐标之间的关系,则可借助中间变量(参数),使x,y 之间建立起联系,然而再从所求式子中消去参数,得出动点的轨迹方程。
例4、设点A 和B 为抛物线 y 2=4px (p >0)上原点以外的两个动点,已知OA ⊥OB ,OM ⊥AB ,求点M 的轨迹方程,并说明它表示什么曲线。
【解析】解法一 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),M (x ,y ) (x ≠0) ,直线AB 的方程为x =my +a由OM ⊥AB ,得m =-y x,由y 2=4px 及x =my +a ,消去x ,得y 2-4p my -4pa =0所以y 1y 2=-4pa , x 1x 2=22122()(4)y y a p = 所以,由OA ⊥OB ,得x 1x 2 =-y 1y 2, 所以244a pa a p =⇒=故x =my +4p ,用m =-y x代入,得x 2+y 2-4px =0(x ≠0)故动点M 的轨迹方程为x 2+y 2-4px =0(x ≠0),它表示以(2p ,0)为圆心,以2p 为半径的圆,去掉坐标原点解法二 设OA 的方程为y kx =,代入y 2=4px 得222(,)p p A k k则OB 的方程为1y x k =-,代入y 2=4px 得2(2,2)B pk pk -∴AB 的方程为2(2)1kyx p k=--,过定点(2,0)N p , 由OM ⊥AB ,得M 在以ON 为直径的圆上(O 点除外)故动点M 的轨迹方程为x 2+y 2-4px =0(x ≠0),它表示以(2p ,0)为圆心,以2p 为半径的圆,去掉坐标原点解法三 设M (x ,y ) (x ≠0),OA 的方程为y kx =, 代入y 2=4px 得222(,)p p A k k则OB 的方程为1y x k=-,代入y 2=4px 得2(2,2)B pk pk -由OM ⊥AB ,得 : M 既在以OA 为直径的圆: 222220p p xy x y k k+--=……①上, 又在以OB 为直径的圆222220xy pk x pky +-+=……②上(O 点除外), ①2k ⨯+②得 x 2+y 2-4px =0(x ≠0)故动点M 的轨迹方程为x 2+y 2-4px =0(x ≠0),它表示以(2p ,0)为圆心,以2p 为半径的圆,去掉坐标原点。
◎◎过点A (-1,0),斜率为k 的直线l 与抛物线C :y 2=4x 交于P ,Q 两点.若曲线C 的焦点F 与P ,Q ,R三点按如图顺序构成平行四边形PFQR ,求点R 的轨迹方程。
【解析】要求点R 的轨迹方程,注意到点R 的运动是由直线l 的 运动所引起的,因此可以探求点R 的横、纵坐标与直线l 的斜率 k 的关系.然而,点R 与直线l 并无直接联系.与l 有直接联系的 是点P 、Q ,通过平行四边形将P 、Q 、R 这三点联系起来就成为解 题的关键. 由已知:(1)ly k x =+,代入抛物线C :y 2=4x 的方程,消x 得:204k y y k -+= ∵ C l P 直线交抛物线于两点、Q , ∴20410k k ⎧≠⎪⎨⎪∆=->⎩解得1001k k -<<<<或,设1122(,),(,),(,)P x y Q x y R x y ,M 是PQ 的中点,则由韦达定理可知:122,2My y y k +== 将其代入直线l 的方程,得2212M M x k y k ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩∵ 四边形PFQR 是平行四边形,∴ RF 中点也是PQ 中点M .∴242342M F Mx x x k y y k ⎧=-=-⎪⎪⎨⎪==⎪⎩又(1,0)(0,1)k ∈-⋃ ∴ (1,)M x ∈+∞.∴ 点R 的轨迹方程为.1),3(42>+=x x y评析:1.用参数法求轨迹是高考中常考的重要题型,由于选参灵活,技巧性强,也是学生较难掌握的一类问题。