求曲线轨迹方程的五种方法
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 =·,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 =--- ,,(3)PB x y =-- ,,由2P AP B x =·,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 ==,.5b ==∴.∴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 '=·,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 = ,1()2AE AB AD =+.(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 =+知E 为BD 中点,易知(222)D x y -,.又2AD =,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(5y x y x +-=++,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,∴b2x 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 -- ②①³②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 |²|OB |²sin 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。
高中数学解题方法-----求轨迹方程的常用方法
练习
1.一动圆与圆
外切,同时与圆 x2 + y2 − 6x − 91 = 0内切,求动圆圆心
M 的轨迹方程,并说明它是什么样的曲线。
2. 动圆 M 过定点 P(-4,0),且与圆 :C x2+ -y2 8x = 0 相切,求动圆圆心 M 的轨迹方程。 1.在∆ABC 中,B,C 坐标分别为(-3,0),(3,0),且三角形周长为 16,则点 A 的轨迹方 程是_______________________________.
高中数学解题方法
---求轨迹方程的常用方法
(一)求轨迹方程的一般方法: 物1线.)定的义定法义:,如则果可动先点设P出的轨运迹动方规程律,合再乎根我据们已已知知条的件某,种待曲定线方(程如中圆的、常椭数圆,即、可双得曲到线轨、迹抛 方程。 P 满2.足直的译等法量:关如系果易动于点建立P 的,运则动可规以律先是表否示合出乎点我P们所熟满知足的的某几些何曲上线的的等定量义关难系以,判再用断点,但P 点的 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y=tg,(以t)此,量进作而为通参过变消数参,化分为别轨建迹立的普P 点通坐方标程xF,(yx与,该y)参=数0。t 的函数关系 x=f(t), 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 运出动相规关律点已P'知的,坐(标该,点然坐后标把满P足'的某坐已标知代曲入线已方知程曲),线则方可程以,设即出可得P(到x动,点y),P 的用轨(迹x,方y程)。表示
题目 6:已知点 P 是圆(x +1)2 + y2 =16 上的动点,圆心为 B ,A(1,0) 是圆内的定点;PA 的中垂线交 BP 于点Q .(1)求点Q 的轨迹C 的方程;
求曲线的轨迹方程的方法
成都市新都香城中学数学组
李发林
2014年2月25日星期二
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:已知一曲线是与两个定 点O(0,0)、A(3,0)距离的比为 1/2 的点的轨迹,求此曲线 的方程。教材P.86例5
3、过点P(2,4)作两条互 相垂直的直线l1,l2, l1交x轴 于A点,l2交y轴于点B,求 线段AB的中点M的轨迹方 程。
4、已知方程
x y 2(m 3) x 2(1 4m ) y 16m 9 0
2 2 2 4
表示一个圆。求圆心的轨迹方程。
结论:到两个定点A、B的距离之比等于常 数的点的轨迹:当=1时,轨迹是线段AB的 垂直平分线;当 1时,轨迹是圆。
练习:设两点A、B的距离 为8,求到A、B两点距离 的平方和是50的动点的轨 迹方程。
2.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).
Y
p
o
A
X
变式2:如图,已知点P是圆x2+ y2=16上的一个动点,点A是x轴上的 定点,坐标为(12,0).若D点是AOP 的平分线与PA的交点,当点P在圆上 运动时,求点D的轨迹方程。Y Nhomakorabeap
o
A
X
练习:三角形ABC的两个顶点A, B的坐标分别是A(0,0),B (6,0)顶点C在曲线y=x2+3上 运动,求三角形ABC的重心G的 轨迹方程。
高中数学选择性必修第一册 专题研究二 求曲线的轨迹方程
探究 2 (1)相关点法求曲线方程时一般有两个动点,一个是主动的,另一个 是被动的.
(2)当题目中的条件同时具有以下特征时,一般可以用相关点法求其轨迹方 程:
①某个动点 P 在已知方程的曲线上移动; ②另一个动点 M 随 P 的变化而变化; ③在变化过程中 P 和 M 满足一定的规律.
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专题研究二 求曲线的轨迹方程
专题讲解
例 1 设圆 C:(x-1)2+y2=1,过原点 O 作圆的任意弦,求所作弦的中点的 轨迹方程.
【解析】 方法一(直接法):设 OQ 为过 O 的一条弦,P(x,y)为其中点,则 CP⊥OP,OC 中点为 M12,0,
则|MP|=12|OC|=12,得方程x-122+y2=14,考虑轨迹的范围知 0<x≤1. 方法二(定义法):∵∠OPC=90°, ∴动点 P 在以 M12,0为圆心,OC 为直径的圆上,|OC|=1,再利用圆的方 程得解.
探究 1 本题中的四种方法是求轨迹方程的常用方法,我们已在本章的前几 节中做过较多的讨论,故解析时只做扼要总结即可.
例 2 设动直线 l 垂直于 x 轴,且与椭圆 x2+2y2=4 交于 A,B 两点,P 是 l 上满足P→A·P→B=1 的点,求点 P 的轨迹方程.
【解析】 设 P(x,y),A,B y2=t2,1<t<3 与椭圆 C2:x92+y2 =1 相交于 A,B,C,D 四点,点 A1,A2 分别为 C2 的左、右 顶点.求直线 AA1 与直线 A2B 的交点 M 的轨迹方程.
【解析】 由椭圆 C2:x92+y2=1,知 A1(-3,0),A2(3,0). 设点 A 的坐标为(x0,y0),由圆和椭圆的对称性,得点 B 的坐标为(x0,-y0). 设点 M 的坐标为(x,y),
求曲线轨迹方程的五种方法
求曲线轨迹方程的五种方法The final edition was revised on December 14th, 2020.求曲线轨迹方程的五种方法一、直接法如果题目中的条件有明显的等量关系,或者可以利用平面几何知识推出等量关系,求方程时可用直接法。
例1 长为2a的线段AB的两个端点分别在x轴、y轴上滑动,求AB中点P的轨迹方程。
解:设点P的坐标为(x,y),则A(2x,0),B(0,2y),由|AB|=2a得2)2x-2(y+-=2a20()0化简得x2+y2=a,即为所求轨迹方程点评:本题中存在几何等式|AB|=2a,故可用直接法解之。
二、定义法如果能够确立动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可用曲线定义写出方程,这种方法称为定义法。
例2 动点P到直线x+4=0的距离减去它到M(2,0)的距离之差等于2,则点P的轨迹是()A、直线B、椭圆C、双曲线D、抛物线解法一:由题意,动点P到点M(2,0)的距离等于这点到直线x=-2的距离,因此动点P的轨迹是抛物线,故选D。
解法二:设P点坐标为(x,y),则|x+4|-22-=2x+(y)2当x ≥-4时,x+4-22)2(y x +-=2化简得当时,y 2=8x当x <-4时,-x-4-22)2(y x +-=2无解所以P 点轨迹是抛物线y 2=8x点评:解法一与解法二分别用定义法和直接法求轨迹方程,明显,解法一优于后一种解法,对于有些求轨迹方程的题目,若能采用定义法,则优先采用定义法,它能大量地简化计算。
三、 代入法如果轨迹点P (x ,y )依赖于另一动点Q (a ,b ),而Q (a ,b )又在某已知曲线上,则可先列出关于x 、y 、a 、b 的方程组,利用x 、y 表示出a 、b ,把a 、b 代入已知曲线方程便得动点P 的轨迹方程,此法称为代入法。
例3 P 在以F 1、F 2为焦点的双曲线191622=-y x 上运动,则△F 1F 2P 的重心G 的轨迹方程是 。
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”。
轨迹方程的求法
轨迹方程求曲线的轨迹方程常采用的方法有直接法、定义法、代入法、参数法、交轨法,待定系数法。
求轨迹方程,一定要注意轨迹的纯粹性和完备性.要注意区别“轨迹”与“轨迹方程”是两个不同的概念.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、已知直角坐标系中,点Q (2,0),圆C 的方程为221x y +=,动点M 到圆C 的切线长与MQ 的比等于常数()0λλ>,求动点M 的轨迹。
◎◎如图,圆1O 与圆2O 的半径都是1,124O O =. 过动点P 分别作圆2O 、圆2O 的切线PM PN ,(M N ,分别为切点),使得PM . 试建立适当的坐标系,并求动点P 的轨迹方程.2.定义法:运用解析几何中一些常用定义(例如圆锥曲线的定义),可从曲线定义出发直接写出轨迹方程,或从曲线定义出发建立关系式,从而求出轨迹方程。
例2、动圆过定点,02p ⎛⎫ ⎪⎝⎭,且与直线2p x =-相切,其中0p >.求动圆圆心C 的轨迹的方程.◎◎ 已知圆C 的方程为 (x-2)2+y 2=100,点A 的坐标为(-2,0),M 为圆C 上任一点,AM 的垂直平分线交CM 于点P ,求点P 的方程。
◎◎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.三、代入法: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。
例3、P 是椭圆191622=+y x 上的动点, 作PD ⊥y 轴, D 为垂足, 求PD 中点的轨迹方程.◎◎已知椭圆)0(12222>>=+b a by a x 的左、右焦点分别是F 1(-c ,0)、F 2(c ,0),Q 是椭圆外的动点,满足.2||1a F =点P 是线段F 1Q 与该椭圆的交点,点T 在线段F 2Q 上,并且满足.0||,022≠=⋅TF TF PT 求点T 的轨迹C 的方程.练习:1、方程y=122+--x x 表示的曲线是: ( )A 、双曲线B 、半圆C 、两条射线D 、抛物线2. 抛物线的准线l 的方程是y =1, 且抛物线恒过点P (1,-1), 则抛物线焦点弦的另一个端点Q 的轨迹方程是( ).A. (x -1)2=-8(y -1)B. (x -1)2=-8(y -1) (x ≠1)C. (y -1)2=8(x -1)D. (y -1)2=8(x -1) (x ≠1)3、动点p 与定点A(-1,0), B(1,0)的连线的斜率之积为-1,则p 点的轨迹方程是: ( )A 、x 2+y 2=1B 、x 2+y 2=1(x ≠±1)C 、x 2+y 2=1(x ≠1)D 、y=21x -4、一动点到两坐标轴的距离之和的2倍,等于该点到原点距离的平方,则动点的轨迹方程是: ( )A 、x 2+y 2=2(x+y)B 、x 2+y 2=2|x+y|C 、x 2+y 2=2(|x|+|y|)D 、x 2+y 2=2(x -y)5、动点P 到直线x=1的距离与它到点A (4,0)的距离之比为2,则P 点的轨迹是:( )A 、中心在原点的椭圆B 、中心在(5,0)的椭圆C 、中点在原点的双曲线D 、中心在(5,0)的双曲线6、已知圆x 2+y 2=4,过A (4,0)作圆的割线ABC ,则弦BC 中点的轨迹方程是 ( )A 、(x -2)2+y 2=4B 、(x -2)2+y 2=4(0≤x <1)C 、(x -1)2+y 2=4D 、(x -1)2+y 2=4(0≤x <1)7 . P 是椭圆191622=+y x 上的动点, 作PD ⊥y 轴, D 为垂足, 则PD 中点的轨迹方程为( ). A. 116922=+y x B. 196422=+y x C. 14922=+y x D. 19422=+y x 8、若一动圆与两圆x 2+y 2=1, x 2+y 2-8x+12=0都外切,则动圆圆心的轨迹为: ( )A 、抛物线B 、圆C 、双曲线的一支D 、椭圆9、点M 到F (3,0)的距离比它到直线x+4=0 的距离小1,则点M 的轨迹方程是:( )A 、y 2=12xB 、y 2=12x(x>0)C 、y 2=6xD 、y 2=6x(x>0)10、已知圆x 2+y 2=1,点A (1,0),△ABC 内接于圆,且∠BAC=60°,当B 、C 在圆上运动时,BC 中点的轨迹方程是 ( )A 、x 2+y 2=21B 、x 2+y 2=41C 、x 2+y 2=21(x<21)D 、x 2+y 2=41(x<41) 11、抛物线过点M (2,-4),且以x 轴为准线,此抛物线顶点的轨迹方程是 ( )A 、(x -2)2+(y+4)2=16 (0)y ¹B 、(x -2)2+4(y+2)2=16 (0)y ¹C 、(x -2)2-(y+4)2=16D 、(x -2)2+4(y+4)2=1612、中心在原点,焦点在坐标为(0,±52)的椭圆被直线3x -y -2=0截得的弦的中点的横坐标为21,则椭圆方程为 ( ) 222222222222A. 1 B. 1 C. 1 D.12575752525757525x y x y x y x y +=+=+=+= 13、已知⊙O :x 2+y 2=a 2, A(-a, 0), B(a, 0), P 1, P 2为⊙O 上关于x 轴对称的两点,则直线AP 1与直线BP 2的交点P 的轨迹方程为 ( )A 、x 2+y 2=2a 2B 、x 2+y 2=4a 2C 、x 2-y 2=4a 2D 、x 2-y 2=a 214、动圆与x 轴相切,且被直线y=x 所截得的弦长为2,则动圆圆心的轨迹方程为 。
轨迹方程的五种求法例题
动点轨迹方程的求法一、直接法按求动点轨迹方程的一般步骤求,其过程是建系设点,列出几何等式,坐标代换,化简整理,主要用于动点具有的几何条件比较明显时.例1已知直角坐标平面上点Q 2,0和圆C :,动点M 到圆C 的切线长与的比等于常数如图,求动点M 的轨迹方程,说明它表示什么曲线.解析:设Mx ,y ,直线MN 切圆C 于N ,则有,,即,,.整理得,这就是动点M的轨迹方程.若,方程化为,它表示过点和x 轴垂直的一条直线;若λ≠1,方程化为,它表示以为圆心,为半径的圆.二、代入法若动点Mx,y 依赖已知曲线上的动点N 而运动,则可将转化后的动点N 的坐标入已知曲线的方程或满足的几何条件,从而求得动点M 的轨迹方程,此法称为代入法,一般用于两个或两个以上动点的情况.例2,已知抛物线,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,当点B 在抛物线上变动时,求点P 的轨迹方程,并指出这个轨迹为哪种曲线. 解析:设,,由题设,P 分线段AB 的比,,∴,,解得, 又点B 在抛物线上,其坐标适合抛物线方程,∴,,整理得点P 的轨迹方程为其轨迹为抛物线.三、定义法若动点运动的规律满足某种曲线的定义,则可根据曲线的定义直接写出动点的轨迹方程.此法一般用于求圆锥曲线的方程,在高考中常填空、选择题的形式出现. 例3,若动圆与圆外切且与直线x =2相切,则动圆圆心的轨迹方程是A ,,,,,,,,,,,,,,B122=+y x MQ ()0>λλλ=MQMN λ=-MQONMO 22λ=+--+2222)2(1y x y x 0)41(4)1()1(222222=++--+-λλλλx y x 1=λ45=x )0,45(2222222)1(3112-+=+-λλλλy x )-()0,12(22-λλ13122-+λλ12+=x y ),(),,(11y x B y x P 2==PBAPλ.2121,212311++=++=y y x x 2123,232311-=-=y y x x 12+=x y .1)2323()2123(2+-=-x y ),31(32)31(2-=-x y 4)2(22=++y x 012122=+-x y 012122=-+x yC ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,D解析:如图,设动圆圆心为M ,由题意,动点M 到定圆圆心-2,0的距离等于它到定直线x =4的距离,故所求轨迹是以-2,0为焦点,直线x =4为准线的抛物线,并且p =6,顶点是1,0,开口向左,所以方程是.选B .例4,一动圆与两圆和都外切,则动圆圆心轨迹为 A 抛物线,,,,,,,,,B 圆,,,,,,,,C 双曲线的一支,,,,,D 椭圆解析:如图,设动圆圆心为M ,半径为r ,则有动点M 到两定点的距离之差为1,由双曲线定义知,其轨迹是以O 、C 为焦点的双曲线的左支,选C .四、参数法若动点Px ,y 的坐标x 与y 之间的关系不易直接找到,而动点变化受到另一变量的制约,则可求出x 、y 关于另一变量的参数方程,再化为普通方程.例5设椭圆中心为原点O ,一个焦点为F 0,1,长轴和短轴的长度之比为t .1求椭圆的方程;2设经过原点且斜率为t 的直线与椭圆在y 轴右边部分的交点为Q ,点P 在该直线上,且,当t 变化时,求点P 的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形.解析:1设所求椭圆方程为由题意得解得,,,,,所以椭圆方程为. 2设点解方程组得,,,,,由和得其中t >1.消去t ,得点P 轨迹方程为和.其082=+x y 082=-x y )1(122--=x y 122=+y x 012822=+-+x y x .1,2,1=-+=+=MO MC r MC r MO 12-=t t OQOP ).0(12222>>b a b x a y =+⎪⎩⎪⎨⎧==-,,122t ba b a ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=.11.122222t b t t a 222222)1()1(t y t x t t =-+-),,(),,(11y x Q y x P ⎩⎨⎧==-+-,,)1()1(1122122122tx y t y t x t t ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=.)1(2,)1(212121t t y t x 12-=t t OQ OP 1x x OQ OP =⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==,2,2,2222ty t x t y t x 或)22(222>=x y x )22(222-<-=x y x轨迹为抛物线在直线右侧的部分和抛物线在直线在侧的部分. 五、交轨法一般用于求二动曲线交点的轨迹方程.其过程是选出一个适当的参数,求出二动曲线的方程或动点坐标适合的含参数的等式,再消去参数,即得所求动点轨迹的方程.例6,已知两点以及一条直线:y =x ,设长为的线段AB 在直线上移动,求直线PA 和QB 交点M 的轨迹方程.解析:PA 和QB 的交点Mx ,y 随A 、B 的移动而变化,故可设,则PA :Q QB :消去t ,得当t =-2,或t =-1时,PA 与QB 的交点坐标也满足上式,所以点M的轨迹方程是以上是求动点轨迹方程的主要方法,也是常用方法,如果动点的运动和角度有明显的关系,还可考虑用复数法或极坐标法求轨迹方程.但无论用何方法,都要注意所求轨迹方程中变量的取值范围.y x 222=22=x y x 222-=22-=x )2,0(),2,2(Q P -ι2λ)1,1(),,(++t t B t t A ),2)(2(222-≠++-=-t x t t y ).1(112-≠+-=-t x t t y .082222=+-+-y x y x .0822222=+--+-y x x y x。
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。
曲线的轨迹方程的求法
曲线的轨迹方程的求法求曲线的轨迹方程常采用的方法有直接法、定义法、代入法、参数法(1)直接法 直接法是将动点满足的几何条件或者等量关系,直接坐标化,列出等式化简即得动点轨迹方程(2)定义法 若动点轨迹的条件符合某一基本轨迹的定义(如椭圆、双曲线、抛物线、圆等),可用定义直接探求(3)相关点法 根据相关点所满足的方程,通过转换而求动点的轨迹方程(4)参数法 若动点的坐标(x ,y )中的x ,y 分别随另一变量的变化而变化,我们可以以这个变量为参数,建立轨迹的参数方程求轨迹方程,一定要注意轨迹的纯粹性和完备性 要注意区别“轨迹”与“轨迹方程”是两个不同的概念例1如图所示,已知P (4,0)是圆x 2+y 2=36内的一点,A 、B 且满足∠APB =90°,求矩形APBQ 的顶点Q 的轨迹方程命题意图 知识依托 利用平面几何的基本知识和两点间的距离公式建立线段AB 中点的轨迹方程错解分析 欲求Q 的轨迹方程,应先求R 的轨迹方程,不深刻,发现不了问题的实质,很难解决此题技巧与方法 的点的轨迹方程,再以此点作为主动点,所求的轨迹上的点为相关点,求得轨迹方程解 设AB 的中点为R ,坐标为(x ,y ),则在Rt △ABP 中,|AR |=|PR | 又因为R 是弦AB 的中点,依垂径定理 在Rt △OAR 中,|AR |2=|AO |2-|OR |2=36-(x 2+y 2)又|AR |=|PR |=22)4(y x +-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Q (x ,y ),R (x 1,y 1),因为R 是PQ 的中点,所以x 1=20,241+=+y y x , 代入方程x 2+y 2-4x -10=0,得244)2()24(22+⋅-++x y x -10=0 整理得 x 2+y 2=56,这就是所求的轨迹方程例2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命题意图 本题主要考查“参数法”求曲线的轨迹方程 知识依托 直线与抛物线的位置关系错解分析 当设A 、B 两点的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2)时,注意对“x 1=x 2”的讨论技巧与方法 将动点的坐标x 、y 用其他相关的量表示出来,然后再消掉这些量,从而就建立了关于x 、y 的关系解法一 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 =-yx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 =-yx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)1ky x 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 x y x y k k+--=……①上,又在以OB 为直径的圆 222220x y 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,去掉坐标原点例3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?命题意图 本题考查“定义法”求曲线的轨迹方程,及将实际问题转化为数学问题的能力 知识依托 圆锥曲线的定义,求两曲线的交点错解分析 正确理解题意及正确地将此实际问题转化为数学问题是顺利解答此题的关键 技巧与方法 研究所给圆柱的截面,建立恰当的坐标系,找到动圆圆心的轨迹方程解 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 |PA |+|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 例4已知A 、B 为两定点,动点M 到A 与到B 的距离比为常数λ,求点M 的轨迹方程,并注明轨迹是什么曲线 解 建立坐标系如图所示, 设|AB |=2a ,则A (-a ,0),B (a ,0) 设M (x ,y )是轨迹上任意一点则由题设,得||||MB MA =λ,坐标代入,得2222)()(ya x y a x +-++=λ,化简得(1-λ2)x 2+(1-λ2)y 2+2a (1+λ2)x +(1-λ2)a 2=0(1)当λ=1时,即|M A|=|M B|时,点M 的轨迹方程是x =0,点M 的轨迹是直线(y 轴)(2)当λ≠1时,点M 的轨迹方程是x 2+y 2+221)1(2λ-λ+a x +a 2=0 点M 的轨迹是以(-221)1(λ-λ+a ,0)为圆心,|1|22λ-λa 为半径的圆曲线轨迹方程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 xD 14922=-x y3 △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_________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 的值曲线轨迹方程参考答案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 A 2 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 C3 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(1316162222a x ay 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=05 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-a2y 02=a 2b 2 即b 2(-x 2)-a 2(ya x 22-)2=a 2b 2化简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 m x y ++ ①A 2Q 的方程为 y =-)(11m x mx y -- ②①³②得 y 2=-)(2222121m x mx y -- ③又因点P 在双曲线上,故).(,12212221221221m x mn 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 =±222n m 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 |²|OB |²sin 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。
高三高考数学中求轨迹方程的常见方法
高考数学中求轨迹方程的常见方法一、直接法当所求动点的要满足的条件简单明确时,直接按“建系设点、列出条件、代入坐标、整理化简、限制说明”五个基本步骤求轨迹方程, 称之直接法.例1 已知点)0,2(-A 、).0,3(B 动点),(y x P 满足2x PB PA =⋅,则点P 的轨迹为( ) A .圆 B .椭圆 C .双曲线 D .抛物线解:),3(),,2(y x y x --=---= ,2)3)(2(y x x +---=⋅∴226y x x +--=. 由条件,2226x y x x =+--,整理得62+=x y ,此即点P 的轨迹方程,所以P 的轨迹为抛物线,选D.二、定义法定义法是指先分析、说明动点的轨迹满足某种特殊曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线等)的定义或特征,再求出该曲线的相关参量,从而得到轨迹方程.例2 已知ABC ∆中,A ∠、B ∠、C ∠的对边分别为a 、b 、c ,若b c a ,,依次构成等差数列,且b c a >>,2=AB ,求顶点C 的轨迹方程.解:如右图,以直线AB 为x 轴,线段AB 的中点为原 点建立直角坐标系. 由题意,b c a ,,构成等差数列,∴b a c +=2, 即4||2||||==+AB CB CA ,又CA CB >,∴C 的轨迹为椭圆的左半部分.在此椭圆中,1,2='='c a ,3='b ,故C 的轨迹方程为)2,0(13422-≠<=+x x y x . 三、代入法当题目中有多个动点时,将其他动点的坐标用所求动点P 的坐标y x ,来表示,再代入到其他动点要满足的条件或轨迹方程中,整理即得到动点P 的轨迹方程,称之代入法,也称相关点法、转移法.例3 如图,从双曲线1:22=-y x C 上一点Q 引直线2:=+y x l 的垂线,垂足为N ,求线段QN 的中点P 的轨迹方程.解:设),(),(11y x ,Q y x P ,则)2,2(11y y x x N --.ΘN 在直线上,.22211=-+-∴y y x x ① 又l PN ⊥得,111=--x x y y 即011=-+-x y y x .②联解①②得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-+=-+=22322311x y y y x x .又点Q 在双曲线C 上,1)223()223(22=-+--+∴x y y x ,化简整理得:01222222=-+--y x y x ,此即动点P 的轨迹方程.四、几何法几何法是指利用平面几何或解析几何知识分析图形性质,发现动点的运动规律和要满足的条件,从而得到动点的轨迹方程.例4 已知点)2,3(-A 、)4,1(-B ,过A 、B 作两条互相垂直的直线1l 和2l ,求1l 和2l 的交点M 的轨迹方程.解:由平面几何知识可知,当ABM ∆为直角三角形时,点M 的轨迹是以AB 为直径的圆.此圆的圆心即为AB 的中点)1,1(--,半径为25221=AB ,方程为13)1()1(22=+++y x . 故M 的轨迹方程为13)1()1(22=+++y x .五、参数法参数法是指先引入一个中间变量(参数),使所求动点的横、纵坐标y x ,间建立起联系,然后再从所求式子中消去参数,得到y x ,间的直接关系式,即得到所求轨迹方程.例5 过抛物线px y 22=(0>p )的顶点O 作两条互相垂直的弦OA 、OB ,求弦AB 的中点M 的轨迹方程.解:设),(y x M ,直线OA 的斜率为)0(≠kk ,则直线OB 的斜率为k1-.直线OA 的方程为kx y =,由⎩⎨⎧==px y kx y 22解得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==kp y k px 222,即)2,2(2k p k p A ,同理可得)2,2(2pk pk B -. 由中点坐标公式,得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+=pk kpy pk k px 22,消去k ,得)2(2p x p y -=,此即点M 的轨迹方程. 六、交轨法求两曲线的交点轨迹时,可由方程直接消去参数,或者先引入参数来建立这些动曲线的联系,然后消去参数来得到轨迹方程,称之交轨法.例6 如右图,垂直于x 轴的直线交双曲线12222=-by a x 于M 、N 两点,21,A A 为双曲线的左、右顶点,求直线M A 1与N A 2的交点P 的轨迹方程,并指出轨迹的形状.解:设),(y x P 及),(),,(1111y x N y x M -,又)0,(),0,(21a A a A -,可得直线M A 1的方程为)(11a x a x y y ++=①;直线N A 2的方程为)(11a x ax y y -+-=②. ①×②得)(22221212a x ax y y ---=③. 又,1221221=-b y a x Θ)(2122221x a a b y -=-∴,代入③得)(22222a x ab y --=,化简得12222=+by a x ,此即点P 的轨迹方程. 当b a =时,点P 的轨迹是以原点为圆心、a 为半径的圆;当b a ≠时,点P 的轨迹是椭圆.高考动点轨迹问题专题讲解(一)选择、填空题1.( )已知1F 、2F 是定点,12||8F F =,动点M 满足12||||8MF MF +=,则动点M 的轨迹是 (A )椭圆 (B )直线 (C )圆 (D )线段2.( )设(0,5)M ,(0,5)N -,MNP ∆的周长为36,则MNP ∆的顶点P 的轨迹方程是(A )22125169x y +=(0x ≠) (B )221144169x y +=(0x ≠) (C )22116925x y +=(0y ≠) (D )221169144x y +=(0y ≠) 3.与圆2240x y x +-=外切,又与y 轴相切的圆的圆心轨迹方程是 ;4.P 在以1F 、2F 为焦点的双曲线221169x y -=上运动,则12F F P ∆的重心G 的轨迹方程是 ; 5.已知圆C:22(16x y ++=内一点()A ,圆C 上一动点Q , AQ 的垂直平分线交CQ 于P 点,则P 点的轨迹方程为 .2214x y += 6.△ABC 的顶点为(5, 0)A -、(5, 0)B ,△ABC 的内切圆圆心在直线3x =上,则顶点C 的轨迹方程是 ;221916x y -=(3x >) 变式:若点P 为双曲线221916x y -=的右支上一点,1F 、2F 分别是左、右焦点,则△12PF F 的内切圆圆心的轨迹方程是 ;推广:若点P 为椭圆221259x y +=上任一点,1F 、2F 分别是左、右焦点,圆M 与线段1F P 的延长线、线段2PF 及x 轴分别相切,则圆心M 的轨迹是 ;7.已知动点M 到定点(3,0)A 的距离比到直线40x +=的距离少1,则点M 的轨迹方程是 .212y x =8.抛物线22y x =的一组斜率为k 的平行弦的中点的轨迹方程是 .4kx =(28k y >) 9.过抛物线24y x =的焦点F 作直线与抛物线交于P 、Q 两点,当此直线绕焦点F 旋转时, 弦PQ 中点的轨迹方程为 . 解法分析:解法1 当直线PQ 的斜率存在时, 设PQ 所在直线方程为(1)y k x =-与抛物线方程联立,2(1),4y k x y x=-⎧⎨=⎩ 消去y 得 2222(24)0k x k x k -++=. 设11(,)P x y ,22(,)Q x y ,PQ 中点为(,)M x y ,则有21222,22(1).x x k x k y k x k ⎧++==⎪⎪⎨⎪=-=⎪⎩消k 得22(1)y x =-. 当直线PQ 的斜率不存在时,易得弦PQ 的中点为(1,0)F ,也满足所求方程.故所求轨迹方程为22(1)y x =-. 解法2 设11(,)P x y ,22(,)Q x y ,由2112224,4.y x y x ⎧=⎪⎨=⎪⎩ 得121212()()4()y y y y x x -+=-,设PQ 中点为(,)M x y ,当12x x ≠时,有121224y y y x x -⋅=-,又1PQ MF yk k x ==-,所以,21yy x ⋅=-,即22(1)y x =-. 当12x x =时,易得弦PQ 的中点为(1,0)F ,也满足所求方程. 故所求轨迹方程为22(1)y x =-.10.过定点(1, 4)P 作直线交抛物线:C 22y x =于A 、B 两点, 过A 、B 分别作抛物线C 的切线交于点M, 则点M 的轨迹方程为_________.44yx =-(二)解答题1.一动圆过点(0, 3)P ,且与圆22(3)100x y ++=相内切,求该动圆圆心C 的轨迹方程. (定义法)2.过椭圆221369x y +=的左顶点1A 作任意弦1A E 并延长到F ,使1||||EF A E =,2A 为椭圆另一顶点,连结OF 交2A E 于点P , 求动点P 的轨迹方程.3.已知1A 、2A 是椭圆22221x y a b+=的长轴端点,P 、Q 是椭圆上关于长轴12A A 对称的两点,求直线1PA 和2QA 的交点M 的轨迹.(交轨法)4.已知点G 是△ABC 的重心,(0,1), (0,1)A B -,在x 轴上有一点M ,满足||||MA MC =u u u r u u u u r , GM AB R λλ=(∈)u u u u r u u u r.(1)求点C 的轨迹方程;(2)若斜率为k 的直线l 与点C 的轨迹交于不同两点P 、Q ,且满足||||AP AQ =u u u r u u u r,试求k 的取值范围.解:(1)设(,)C x y ,则由重心坐标公式可得(,)33x y G . ∵ GM AB λ=u u u u r u u u r ,点M 在x 轴上,∴ (,0)3xM .∵ ||||MA MC =u u u r u u u u r,(0,1)A -,∴= 2213x y +=. 故点C 的轨迹方程为2213x y +=(1y ≠±).(直接法) (2)设直线l 的方程为y kx b =+(1b ≠±),11(,)P x y 、22(,)Q x y ,PQ 的中点为N .由22,3 3.y kx b x y =+⎧⎨+=⎩消y ,得222(13)63(1)0k x kbx b +++-=.∴ 22223612(13)(1)0k b k b ∆=-+->,即22130k b +->. ①又122613kbx x k+=-+,∴212122262()221313k b b y y k x x b b k k -+=++=+=++, ∴223(,)1313kb bN k k-++. ∵ ||||AP AQ =u u u r u u u r,∴ AN PQ ⊥,∴ 1ANk k =-,即 221113313bk kb k k ++=--+, ∴2132k b +=,又由①式可得 220b b ->,∴ 02b <<且1b ≠.∴ 20134k <+<且2132k +≠,解得11k -<<且k ≠. 故k 的取值范围是11k -<<且3k ≠±. 5.已知平面上两定点(0,2)M -、(0,2)N ,P 为一动点,满足MP MN PN MN ⋅=⋅u u u r u u u u r u u u r u u u u r.(Ⅰ)求动点P 的轨迹C 的方程;(直接法)(Ⅱ)若A 、B 是轨迹C 上的两动点,且AN NB λ=u u u r u u u r.过A 、B 两点分别作轨迹C 的切线,设其交点为Q ,证明NQ AB ⋅u u u r u u u r为定值.解:(Ⅰ)设(,)P x y .由已知(,2)MP x y =+u u u r ,(0,4)MN =u u u u r ,(,2)PN x y =--u u u r, 48MP MN y ⋅=+u u u r u u u u r.PN MN ⋅=u u u r u u u u r……………………………………………3分∵MP MN PN MN ⋅=⋅u u u r u u u u r u u u r u u u u r ,∴48y+= 整理,得 28x y =.即动点P 的轨迹C 为抛物线,其方程为28x y =.6.已知O 为坐标原点,点(1,0)E -、(1,0)F ,动点A 、M 、N 满足||||AE m EF =u u u r u u u r(1m >),0MN AF =⋅u u u u r u u u r ,1()2ON OA OF =+u u u r u u u r u u u r,//AM ME u u u u r u u u r .求点M 的轨迹W 的方程.解:∵0MN AF ⋅=u u u u r u u u r ,1()2ON OA OF =+u u u r u u u r u u u r,∴ MN 垂直平分AF .又//AM ME u u u u r u u u r,∴ 点M 在AE 上,∴ ||||||||2AM ME AE m EF m +===u u u u r u u u r u u u r u u u r ,||||MA MF =u u u r u u u r ,∴ ||||2||ME MF m EF +=>u u u r u u u r u u u r ,∴ 点M 的轨迹W 是以E 、F 为焦点的椭圆,且半长轴a m =,半焦距1c =, ∴ 22221b a c m =-=-.∴ 点M 的轨迹W 的方程为222211x y m m +=-(1m >). 7.设,x y R ∈,,i j 为直角坐标系内,x y 轴正方向上的单位向量,若向量(2)a xi y j =++r,(2)b xi y j =+-r , 且||||8a b +=r r.(1)求点(,)M x y 的轨迹C 的方程;(定义法)(2)过点(0,3)作直线l 与曲线C 交于A 、B 两点,设OP OA OB =+u u u r u u u r u u u r,是否存在这样的直线l ,使得四边形OAPB 是矩形?若存在,求出直线l 的方程,若不存在,试说明理由.解:(1)2211216x y +=; (2)因为l 过y 轴上的点(0,3).若直线l 是y 轴,则,A B 两点是椭圆的顶点.Q 0OP OA OB =+=u u u r u u u r u u u r,所以P 与O 重合,与四边形OAPB 是矩形矛盾.故直线l 的斜率存在,设l 方程为3y kx =+,1122(,),(,)A x y B x y .由223,1,1216y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩ 消y 得22(43)18210,k x kx ++-=此时22(18)4(43)(21)k k ∆=-+->0恒成立,且1221843k x x k +=-+,1222143x x k=-+, Q OP OA OB =+u u u r u u u r u u u r,所以四边形OAPB 是平行四边形.若存在直线l ,使得四边形OAPB 是矩形,则OA OB ⊥,即0OA OB ⋅=u u u r u u u r.1122(,),(,)OA x y OB x y ==u u u r u u u rQ , ∴ 12120OA OB x x y y ⋅=+=u u u r u u u r.即21212(1)3()90k x x k x x ++++=.2222118(1)()3()4343k k k k k +⋅-+⋅-++ 90+=.2516k =,得5k =. 故存在直线l :53y x =+,使得四边形OAPB 是矩形. 8.如图,平面内的定点F 到定直线l 的距离为2,定点E 满足:||EF uuu r =2,且EF l ⊥于G ,点Q 是直线l 上一动点,点M 满足:FM MQ =u u u u r u u u u r ,点P 满足://PQ EF u u u r u u u r ,0PM FQ ⋅=u u u u r u u u r.(I )建立适当的直角坐标系,求动点P 的轨迹方程;(II )若经过点E 的直线1l 与点P 的轨迹交于相异两点A 、B ,令AFB θ∠=, 当34πθπ≤<时,求直线1l 的斜率k 的取值范围. 解:(1)以FG 的中点O 为原点,以EF 所在直线为y 轴,建立平面直角坐标系xoy ,设点(,)P x y ,则(0, 1)F ,(0, 3)E ,:1l y=-.∵ FM MQ =u u u u r u u u u r ,//PQ EF u u u r u u u r ,∴(,1)Q x -,(, 0)2xM .∵0PM FQ ⋅=u u u u r u u u r ,∴ ()()(2)02xx y -⨯+-⨯-=,即所求点P 的轨迹方程为24x y =. (2)设点))(,(),,(212211x x y x B y x A ≠设AF 的斜率为1k ,BF 的斜率为2k ,直线1l 的方程为3+=kx y由⎩⎨⎧=+=yx kx y 432…………6分 01242=--kx x 得1242121-==+∴x x k x x …………7分 9)4(44221222121==⋅=∴xx x x y y646)(22121+=++=+k x x k y y …………8分4216484||||cos 2222++-=+--=⋅=∴k k k k FB FA θ…………10分由于πθπ<≤43 2242122cos 122-≤++-<--≤<-∴k k 即θ…………11分 222242222≥∴≥++∴k k k解得4488-≤≥k k 或…………13分∴直线1l 斜率k 的取值范围是}8,8|{44-≥≥k k k 或9.如图所示,已知定点(1, 0)F ,动点P 在y 轴上运动,过点P 作PM 交x 轴于点M ,并延长MP 到点N ,且0PM PF ⋅=u u u u r u u u r ,||||PM PN =u u u u r u u u r.(1)求动点N 的轨迹方程;(2)直线l 与动点N 的轨迹交于A 、B 两点,若4OAOB ⋅=-u u u r u u u r,且||AB ≤l的斜率k 的取值范围.解:(1)设(,)N x y ,由||||PM PN =u u u u r u u u r得(,0)M x -,(0, )2y P ,(,)2y PM x =--u u u u r ,(1,)2yPF =-u u u r ,又0PM PF ⋅=u u u u r u u u r ,∴204yx -+=,即动点N 的轨迹方程为24y x =. 10.已知点(0, 1)F ,点M 在x 轴上,点N 在y 轴上,P 为动点,满足0MN MF ⋅=u u u,0MN MP +=u u u u r u u u r r .(1)求P 点轨迹E 的方程; (2)将(1)中轨迹E 按向量(0, 1)a=r平移后得曲线E ',设Q 是E '上任一点,过Q 作圆22(1)1x y ++=的两条切线,分别交x 轴与A 、B 两点,求||AB 的取值范围. 解:(1)设(, 0)M a 、(0, )N b 、(,)P x y ,则(,)MN a b =-u u u u r 、(, 1)MF a =-u u u r、(, )MP x a y =-u u u r.由题意得(, )(, 1)0,(, )(,)(0, 0).a b a a b x a y -⋅-=⎧⎨-+-=⎩ ∴ 20,, ,2a b xa b y ⎧+=⎪⎨==-⎪⎩ ∴ 214y x =, 故动点P 的轨迹方程为214y x =. 11.如图()A m 和(,)B n 两点分别在射线OS 、OT 上移动,且12OA OB ⋅=-u u u r u u u r ,O 为坐标原点,动点P 满足OP OA OB =+u u u r u u u r u u u r.(1)求m n ⋅的值; (2)求P 点的轨迹C 的方程,并说明它表示怎样的曲线?(3)若直线l 过点(2, 0)E 交(2)中曲线C 于M 、N 两点,且3ME EN =u u u r u u u r,求l 的方程. 解:(1)由已知得1()(,)22OA OB m n mn ⋅=⋅=-=-u u u r u u u r, ∴14mn =.(2)设P 点坐标为(,)x y (0x >),由OP OA OB =+u u u r u u u r u u u r得(,)()(,)x y m n =+())m n m n =+-,∴,)x m n y m n =+⎧⎪⎨=-⎪⎩ 消去m ,n 可得2243y x mn -=,又因14mn =,∴ P 点的轨迹方程为221(0)3y x x -=>.它表示以坐标原点为中心,焦点在x 轴上,且实轴长为2,焦距为4的双曲线2213y x -=的右支.(3)设直线l 的方程为2x ty =+,将其代入C 的方程得 223(2)3ty y +-= 即 22(31)1290t y ty -++=,易知2(31)0t -≠(否则,直线l的斜率为 又22214436(31)36(1)0t t t ∆=--=+>, 设1122(,),(,)M x y N x y ,则121222129,3131t y y y y t t -+==-- ∵ l 与C 的两个交点,M N 在y 轴的右侧212121212(2)(2)2()4x x ty ty t y y t y y =++=+++2222291234240313131t t t t t t t -+=⋅+⋅+=->---,∴ 2310t -<,即2103t <<,又由120x x +>同理可得 2103t <<,由3ME EN =u u u r u u u r 得 1122(2,)3(2,)x y x y --=-, ∴ 121223(2)3x x y y -=-⎧⎨-=⎩由122222123231t y y y y y t +=-+=-=--得22631t y t =-, 由21222229(3)331y y y y y t =-=-=-得222331y t =--, 消去2y 得2222363(31)31t t t =--- 解之得:2115t = ,满足2103t <<. 故所求直线l0y --=0y +-=.12.设A ,B分别是直线y x =和y x =上的两个动点,并且||AB =u u u r P 满足OP OA OB =+u u u r u u u r u u u r.记动点P 的轨迹为C .(I ) 求轨迹C 的方程;(II )若点D 的坐标为(0,16),M 、N 是曲线C 上的两个动点,且DM DN λ=u u u u r u u u r,求实数λ的取值范围.解:(I )设(,)P x y ,因为A 、B分别为直线y x =和y x =上的点,故可设11(,)5A x x,22(,)5B x x -. ∵OP OA OB =+u u u r u u u r u u u r ,∴1212,)x x x y x x =+⎧⎪⎨=-⎪⎩.∴1212,x x x x x y +=⎧⎪⎨-=⎪⎩.又AB =u u u r ∴2212124()()205x x x x -++=.∴22542045y x +=. 即曲线C 的方程为2212516x y +=. (II ) 设N (s ,t ),M (x ,y ),则由λ=,可得(x ,y-16)=λ (s ,t-16).故x s λ=,16(16)y t λ=+-.∵ M 、N 在曲线C 上, ∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-+=+ 1.16)1616t (25s 1,16t 25s 22222λλλ消去s 得116)1616t (16)t 16(222=+-+-λλλ.由题意知0≠λ,且1≠λ,解得 17152t λλ-=. 又4t ≤, ∴421517≤-λλ. 解得 3553≤≤λ(1≠λ).故实数λ的取值范围是3553≤≤λ(1≠λ). 13.设双曲线22213y x a -=的两个焦点分别为1F 、2F ,离心率为2. (1)求此双曲线的渐近线1l 、2l的方程;(y x =)(2)若A 、B 分别为1l 、2l 上的动点,且122||5||AB F F =,求线段AB 的中点M 的轨迹方程,并说明是什么曲线.(22317525xy +=) 提示:||1010AB =⇒=,又11y x =,22y x =, 则1221)yy x x +=-,2112)y y x x -=+. 又 122x x x =+,122y y y =+代入距离公式即可.(3)过点(1, 0)N 是否存在直线l ,使l 与双曲线交于P 、Q 两点,且0OP OQ ⋅=u u u r u u u r,若存在,求出直线l 的方程;若不存在,说明理由.(不存在)14.已知点(1, 0)F ,直线:2l x =,设动点P 到直线l 的距离为d ,已知||PF =,且2332d ≤≤. (1)求动点P 的轨迹方程;15.如图,直线:1l ykx =+与椭圆22:2C ax y +=(1a >)交于A 、B 两点,以OA 、OB 为邻边作平行四边形OAPB (O 为坐标原点). (1)若1k=,且四边形OAPB 为矩形,求a 的值;(3a =)(2)若2a =,当k 变化时(k R ∈),求点P 的轨迹方程.(22220x y y +-=(0y ≠))16.双曲线C :22221x y a b-=(0a >,0b >)的离心率为2,其中(0,)A b -,(, 0)B a ,且22224||||||||3OA OB OA OB +=⋅u u u r u u u r u u u r u u u r .(1)求双曲线C 的方程;(2)若双曲线C 上存在关于直线l :4y kx =+对称的点,求实数k 的取值范围.解:(I )依题意有:2222222c 2,a 4a b a b ,3a b c .⎧=⎪⎪⎪+=⎨⎪⎪+=⎪⎩解得:.2,3,1===c b a所求双曲线的方程为.1322=-y x ………………………………………6分 (Ⅱ)当k=0时,显然不存在.………………………………………7分当k≠0时,设双曲线上两点M 、N 关于直线l 对称.由l ⊥MN ,直线MN 的方程为1y x b k=-+.则M 、N 两点的坐标满足方程组由221y x b,k3x y 3.⎧=-+⎪⎨⎪-=⎩消去y 得2222(3k 1)x 2kbx (b 3)k 0-+-+=.…………………9分 显然23k10-≠,∴2222(2kb)4(3k 1)(b 3)k 0∆⎡⎤=---+>⎣⎦.即222k b 3k 10+->. ①设线段MN 中点D (00x ,y )则02202kb x ,3k 13k b y .3k 1-⎧=⎪⎪-⎨⎪=⎪-⎩∵D (00x ,y )在直线l 上,∴22223k b k b 43k 13k 1-=+--.即22k b=3k 1- ② 把②带入①中得 222k b +bk 0>,解得b 0>或b 1<-.∴223k 10k ->或223k 1<-1k -.即k >或1k 2<,且k≠0. ∴k的取值范围是11(,(,0)(0,))22-∞-+∞U U U .…………………14分 17.已知向量OA u u u r=(2,0),OC u u u r =AB =(0,1),动点M 到定直线y =1的距离等于d ,并且满足OM u u u u r ·AM u u u u r =K(CM u u u u r ·BM u u u u r -d 2),其中O 为坐标原点,K 为参数.(Ⅰ)求动点M 的轨迹方程,并判断曲线类型;(Ⅱ)如果动点M 的轨迹是一条圆锥曲线,其离心率e 满足33≤e ≤22,求实数K 的取值范围. 18.过抛物线24y x =的焦点作两条弦AB 、CD ,若0AB CD ⋅=u u u r u u u r ,1()2OM OA OB =+u u u u r u u u r u u u r ,1()2ON OC OD =+u u u r u u u r u u u r .(1)求证:直线MN 过定点;(2)记(1)中的定点为Q ,求证AQB ∠为钝角;(3)分别以AB 、CD 为直径作圆,两圆公共弦的中点为H ,求H 的轨迹方程,并指出轨迹是什么曲线.19.(05年江西)如图,M 是抛物线上2y x =上的一点,动弦ME 、MF 分别交x 轴于A 、B 两点,且MA MB =.(1)若M 为定点,证明:直线EF 的斜率为定值;xyOA BEF M(2)若M 为动点,且90EMF∠=o ,求△EMF 的重心G 的轨迹.思路分析:(1)由直线MF (或ME )方程与抛物线方程组成的方程组解出点F 和点E 的坐标,利用斜率公式来证明;(2)用M 点的坐标将E 、F 点的坐标表示出来,进而表示出G 点坐标,消去0y 即得到G 的轨迹方程(参数法).解:(1)法一:设200(,)M y y ,直线ME 的斜率为k (0k >),则直线MF 的斜率为k -,方程为200()y y k x y -=-.∴由2002()y y k x y y x⎧-=-⎪⎨=⎪⎩,消x 得200(1)0ky y y ky -+-=,解得01F ky y k-=,∴ 202(1)F ky x k -=, ∴0022000022211214(1)(1)2E F EFE F ky ky y y k k k k ky ky ky x x y k k k -+---====---+--(定值).所以直线EF 的斜率为定值. 法二:设定点00(,)M x y ,11(,)E x y 、22(,)F x y ,由200211,y x y x ⎧=⎪⎨=⎪⎩ 得 010101()()y y y y x x -+=-,即011ME k y y =+;同理 021MF k y y =+.∵MA MB =,∴ ME MF k k =-,即010211y y y y =-++,∴ 1202y y y +=-.所以,1212221212120112EF y y y y k x x y y y y y --====---+(定值). 第一问的变式:过点M 作倾斜角互补的直线ME 、MF ,则直线EF 的斜率为定值;根据不同的倾斜角,可得出一组平行弦.(2)90,45,1,EMF MAB k ∠=∠==o o当时所以直线ME 的方程为200()y y k x y -=-由2002y y x y y x⎧-=-⎪⎨=⎪⎩得200((1),1)E y y --同理可得200((1),(1)).F y y +-+设重心G (x , y ),则有222200000000(1)(1)23333(1)(1)333M E F M E F y y y y x x x x y y y y x x x y ⎧+-+++++===⎪⎪⎨+--+++⎪===-⎪⎩消去参数0y 得2122()9273y x x =->. 20.如图,ABCD 是边长为2的正方形纸片,沿某动直线l 为折痕将正方形在其下方的部分向上翻折,使得每次翻折后点B 都落在边AD 上,记为B ',折痕l 与AB 交于点E ,点M 满足关系式EM EB EB '=+u u u u r u u u r u u u r.(1)建立适当的直角坐标系,求点M 的轨迹方程; (2)若曲线C 是由点M 的轨迹及其关于边AB 对称的曲线组成的,F 是AB 边上的一点,4BA BF =u u u r u u u r,过点F 的直线交曲线C 于P 、Q 两点,且PF FQ λ=u u u r u u u r ,求实数λ的取值范围.。
求曲线轨迹方程的方法
四、参数法求曲线方程
若过点 P(1,1)且互相垂直的两条直线 l1,l2 分别与 x 轴,y 轴交于 A,B 两点,则 AB 中点 M 的轨迹方程为________.
四、参数法求曲线方程
【审题】 斜率存在时,点斜式设l1的方程→得l2的方程→ 联立方程→求交点坐标→消去参数→得结果→斜率不存在时将
三、相关点法求曲线轨迹方程
基本思路:
①设点:设被动点的坐标 M (x, y),主动点的坐标 P(x0, y0;) ②求关系式:用被动点的坐标M (x, y) 表示主动点的坐标 P(x0, y0 ),即
得关系式
xy00
g(x, h(x,
y) y)
③代换:将上述关系式带入主动点满足的方程,化简整理可得所求动 点的轨迹方程。
三、相关点法求曲线轨迹方程
x 例 在圆 x2 y2 4上任取一点P,过点P作 轴的垂线段PD,
D为垂足。当点P在圆上运动时,线段PD的中点M的轨迹方程。
解析:设M (x, y), P(x0 , y0 ),则x
x0 , y
y0 2
.
因为点P在圆上,所以x02 y02 4 。
把 x0 x, y0 2x带入上式得:x2 4 y2 4.
二:定义法求轨迹方程
思路:如果动点的轨迹满足某种已知曲线定义,则可由曲 线的定义直接写出方程,利用定义法求轨迹方程要善于抓 住曲线定义的特征。 要点:四种曲线定义及成立条件
方法:建系设点 定型(思考几何关系,进而寻求数量关系) 定方程 定范围
二:定义法求轨迹方程
圆的定义: |PC|=r (r>0) 椭圆的定义:
一:直接法(直译法)求轨迹方程
例 已知一条直线 l 和它上方的一个点F,点F到l 的距离是2.一条曲线 也 l 在的上方,它上面的每一点到F的距离减去到 l 的距离的差都是2,
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。
求曲线方程的常用方法
曲线的方程摘要:通过曲线方程常见题型的分析,归纳总结曲线的方程的解题巧,对于常见的一些问题,给出规律性的解答.关键词:曲线的方程 轨迹曲线的方程是高考中常出现的问题,要熟练掌握求曲线方程的基本步骤,能利用图像将题目中所给的条件转化为数学表达式. 下面介绍五种求解曲线方程的方法.求轨迹方程的常用方法有:直接法、定义法、待定系数法、转移法(或称代入法)、参数法.一、直接法建立适当的坐标系后,设动点为),(y x P ,根据几何条件直接寻求y x ,之间的关系,其一般步骤为:(1)建立坐标系(选取原点位置及坐标轴的方位);(2)设动点坐标为),(y x P ;(3)依据题意找出等量关系,列出方程;(4)化简方程,并讨论取值范围,说明轨迹曲线特征.【例1】已知两点)0,3(-A ,)0,3(B ,动点M 与A 、B 的连线的斜率之积是32,则点M 的轨迹方程为 .讲解:设点M 的坐标为),(y x ,点M 属于集合⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⋅=32|MB MA k k M P . 由经过两点的直线的斜率公式,得3233=-⋅+x y x y ,化简,整理得)3(0183222±≠=--x y x . 此即为所求的轨迹方程.练习1:已知两定点)0,1(-A ,)0,2(B ,动点P 满足21||||=PB PA ,求P 点的轨迹方程. 答案:4)2(22=++y x .二、定义法如果所给几何条件正好符合圆、椭圆、双曲线、抛物线等曲线的定义,则可直接利用这些已知曲线的定义,建立动点的方程,化简整理即得轨迹方程.【例2】一动圆过定点)0,2(-A 且与定圆12)2(22=+-y x 相切. 求动圆圆心C 的轨迹M 的方程.解:设动圆与定圆的切点为T ,定圆的圆心为B ,由题意知动圆内切于定圆,则22||32||||||||||=>==+=+AB BT CT CB CB CA ,∴点C 的轨迹方程是以A 、B 为焦点的椭圆, 则322=a ,222=c . 3=∴a ,2=c . 12=∴b .∴动圆圆心C 的轨迹M 的方程为1322=+y x . 练习2:ABC ∆中,已知的方程)0,4(-A ,)0,4(B ,且C B A sin 21sin sin =-,则点C 的轨迹方程是( ) 1124.22=+y x A )0(1124.22<=-x y x B )0(1124.22<=+x y x C )0(14_12.22<=x y x D 答案:B .三、待定系数法当已知动点的轨迹方程是所学过的曲线,如:直线、圆、圆锥曲线等,则可先设出含有待定系数的方程,再根据动点满足的条件,确定待定系数,从而求得动点的轨迹方程,其基本思路是:先定性,再定型,最后定量.【例3】已知二次函数)(x f 同时满足条件:(1))1()1(x f x f -=+;(2))(x f 的最大值为15;(3)0)(=x f 的两根的立方和等于17,求)(x f 的解析式.解:由已知,可设)0(15)1()(2<+-=a x a x f ,即152)(2++-=a ax ax x f ,设方程01522=++-a ax ax 的两根分别为21,x x ,由韦达定理得221=+x x ,ax x 15121+=⋅.而aa x x x x x x x x 902151232)(3)(321213213231-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯-=+-+=+, 17902=-∴a,6-=∴a . 9126)(2++-=∴x x x f .练习3:已知函数)(x f 是二次函数,不等式0)(<x f 的解集是)5,0(且)(x f 在区间]4,1[-上的最大值是12. 求)(x f 的解析式.答案:)(102)(2R x x x x f ∈-=.四、转移法(或称代入法)若已知动点),(1βαP 在曲线0),(:11=y x f C 上移动,动点),(y x P 依动点1P 而动,它满足关系:(1)⎩⎨⎧==),(),(βαβαy y x x 则关于βα,反解方程组(1)得 (2)⎩⎨⎧==),(),(y x h y x g βα 代入曲线方程0),(1=y x f ,即可得动点P 的轨迹方程0),(:=y x f C .【例4】已知直线134:=+y x l ,M 是直线l 上的一个动点,过点M 作x 轴和y 轴的垂线,垂足分别为A 、B ,求把有向线段AB 分成的比2=λ的动点P 的轨迹方程.解:设),(00y x M ,),(y x P ,则)0,(0x A ,),0(0y B ,点P 分有向线段AB 分成的比2=λ, ∴⎪⎩⎪⎨⎧==⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++=++=.233,2120,2100000y y x x y y x x 又 )23,3(y x M 在直线134:=+y x l 上, ∴132343=+y x ,即0423=-+y x .练习4:求曲线x y 42=关于点)3,1(M 对称的曲线方程.答案:)2(4)6(2x y -=-.五、参数法当动点),(y x P 中坐标y x ,之间的关系直接找不出时,可设动点),(y x P 满足关于参数t 的方程组⎩⎨⎧==)()(t y y t x x (t 是参数),则由方程消去参数t ,即求得动点),(y x P 的普通方程:0),(=y x f .【例5】设椭圆方程为1422=+y x ,过点)1,0(M 的直线l 交椭圆于A 、B 两点,O 是坐标原点,点P 满足)(21+=,点N 坐标为)21,21(,当l 绕点M 旋转时,求:动点P 的轨迹方程.解:线l 过点)1,0(M ,设其斜率为k ,则l 的方程为1+=kx y .设),(11y x A ,),(22y x B , 由⎪⎩⎪⎨⎧=++=14122y x kx y ,得:032)4(22=-++kx x k , 由韦达定理得:22142k k x x +-=+ ∴22148k y y +=+ 于是,)44,4()2,2()(21222121kk k y y x x OB OA OP ++-=++=+=. 设点P 的坐标为),(y x ,则⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=2244,4k y k k x消去参数k 得0422=-+y y x .当斜率不存在时,A 、B 中点为坐标原点)0,0(,也满足上式,所以点P 的轨迹方程为0422=-+y y x .练习5:已知抛物线x y C 4:2=,O 为原点,动直线)1(:+=x k y l 与抛物线C 交于A 、B 两点,求满足+=的点M 的轨迹方程.答案:)2(842>+=x x y .参考文献:[1] 任志鸿《十年高考分类解析与应试策略》南方出版社2006年7月第2版[2] 曲一线《高中习题化知识清单数学》首都师范大学出版社2007年5月第3版[3] 曲一线《5年高考3年模拟》(2009B版)首都师范大学出版社2007年7月第1版[4] 贾鸿玉《高考绿色通道数学》中国致公出版社2007年3月第6版[5] 全日制普通高级中学教科书《数学》第二册(必修)人民教育出版2006年11月第2版。
常见轨迹方程的求法
动点轨迹方程的常见求法一、待定系数法;它常常适用于动点轨迹的曲线类型已知或利用已知条件可直接推断出其轨迹的曲线方程。
其解题步骤为:先设出对应类型的轨迹方程;再求出所设方程中的待定系数。
例1、已知椭圆中心在原点,焦点在坐标轴上,焦距为213,另一双曲线和椭圆有公共焦点,且椭圆的半长轴比双曲线的半实轴大4,椭圆的离心率和双曲线的离心率之比为3 / 7。
求椭圆和双曲线的方程。
解:如果双曲线和椭圆的焦点在x 轴上,即椭圆的长轴、双曲线的实轴在x 轴上,那么可设椭圆方程为22a x +22by = 1,双曲线的方程为22mx -22n y = 1。
Θ2c = 213 , ∴c = 13 .Θa – m = 4 , m c : n c = 73 , ∴a = 7 , m = 3 . Θ b 2 = a 2-c 2 = 36 , n 2 = c 2- m 2 =4 .∴椭圆方程为492x +362y = 1,双曲线的方程为92x -42y = 1 ; 如果双曲线和椭圆的焦点在y 轴上,同理可得:∴椭圆方程为492y +362x = 1,双曲线的方程为92y -42x = 1 。
二、直译解析法;该方法的主要思路就是将题目中的几何条件直接翻译为代数条件。
它主要通过建系、设点、列式、化简、讨论等步骤得到所求的曲线轨迹方程。
例2、已知两定点A 、B ,AB = 3,求使∠PBA = 2∠PAB 成立的动点P 的轨迹方程。
解: 以点A 为坐标原点,射线AB 为x 轴的正半轴,建立直角坐标系如右图: 则B 点坐标为(3, 0),设P 点坐标为(x, y),∠PAB = α , 则∠PBA =2αΘ3-x y = K PB = tg(π-2α) = - tg2α =αα212tg tg -- = 2)(1)(2xy x y -- = 222y x xy -- ∴y = 0 (0<x<3) 或31-x = 222y x x --, 即y = 0 (0<x<3) 或(x -1)2-32y = 1 (x ≥2)。
求轨迹方程的常用方法
求轨迹方程的常用方法轨迹方程是描述物体运动轨迹的数学表达式。
常用的方法包括几何法、解析法和向量法。
一、几何法通过几何分析,可以利用直观的图形来确定轨迹方程。
1.1圆轨迹对于物体在平面上以一些固定点为中心做等速圆周运动的情况,其轨迹是一个圆。
圆轨迹可以通过半径和圆心坐标来表示。
1.2椭圆轨迹对于物体在空间中以一些固定点为焦点的椭圆轨迹,可以利用焦点坐标和半径长度来确定椭圆方程。
1.3抛物线轨迹物体在重力作用下自由落体的运动可以近似为一个抛物线运动。
其轨迹方程可以通过焦点坐标和准线方程来确定。
1.4双曲线轨迹一些情况下,物体运动的轨迹是一个双曲线。
双曲线轨迹可以通过焦点坐标和半轴长度来描述。
二、解析法解析法是通过分析物体在坐标系下的运动方程来确定轨迹方程。
2.1直角坐标系下的解析法在直角坐标系下,物体的运动可以由水平方向和垂直方向上的运动方程确定。
利用运动方程,可以消除时间因素,得到轨迹方程。
2.2极坐标系下的解析法在极坐标系下,物体的运动可以由径向运动方程和角度方程确定。
通过解析极坐标下的方程,可以得到轨迹方程。
2.3参数方程下的解析法在参数方程下,物体的运动可以由参数方程表示。
通过参数方程分别给出$x$和$y$坐标与参数$t$之间的关系,可以得到轨迹方程。
三、向量法向量法是通过运用向量的概念和运算来分析物体的运动轨迹。
3.1数量积表示轨迹方程通过设定一个合适的道路向量,可以用向量内积的形式表示运动方程,从而得到轨迹方程。
3.2向量积表示轨迹方程通过设定一个合适的平面向量,可以用向量叉积的形式表示运动方程,进而得到轨迹方程。
综上所述,求轨迹方程的常用方法包括几何法、解析法和向量法。
在实际应用中,根据具体问题的特点和要求选择合适的方法来求解轨迹方程。
求曲线轨迹方程
=
=
此即点 M 的轨迹方程.
2
+
,
2
消去
-,
k,得 y2=p(x-2p),
2 2
,
2
,
对点训练3过圆O:x2+y2=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的轨迹方程.
解:设点M(x,y),B(x1,y1),C(x2,y2),直线AB的方程为y=k(x-4),
求轨迹方程的常用方法
代入法
参数法
交轨法
点差法
一、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,确定方程中的常数,
即可得到轨迹方程.
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 A
A.圆
B.椭圆
C.双曲线
D.抛物线
答案:D
解析:=(-2-x,-y),=(3-x,-y),∴ ·=(-2-x)(3-x)+y2=x2-x-6+y2.
由条件,x2-x-6+y2=x2,整理得y2=x+6,此即点P的轨迹方程,
∴点P的轨迹为抛物线,故选D.
)
对点训练 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
解:由题意,设 A
2
4
, ,B
2
4
, ,所以
4
4
kOA= ,kOB= ,
由 OA 垂直 OB 得 kOAkOB=-1,得 yAyB=-16p2,
轨迹方程的求法 (2)
轨迹方程的求法求曲线的轨迹方程是解析几何的两个基本问题之一.求符合某种条件的动点的轨迹方程,其实质就是利用题设中的几何条件,用“坐标化”将其转化为寻求变量间的关系.这类问题除了考查学生对圆锥曲线的定义,性质等基础知识的掌握,还充分考查了各种数学思想方法及一定的推理能力和运算能力,因此这类问题成为高考命题的热点,也是同学们的一大难点.求曲线的轨迹方程常采用的方法有直接法、定义法、代入法、参数法.(1)直接法 直接法是将动点满足的几何条件或者等量关系,直接坐标化,列出等式化简即得动点轨迹方程. 若曲线上的动点满足的条件是一些几何量的等量关系,则只需直接把这种关系“翻译”成关于动点的坐标y x 、的方程。
经化简所得同解的最简方程,即为所求轨迹方程。
其一般步骤为:建系——设点——列式——代换——化简——检验。
(2)定义法 若动点轨迹的条件符合某一基本轨迹的定义(如椭圆、双曲线、抛物线、圆等),可用定义直接探求.(3)相关点法 根据相关点所满足的方程,通过转换而求动点的轨迹方程.(4)参数法 若动点的坐标(x ,y )中的x ,y 分别随另一变量的变化而变化,我们可以以这个变量为参数,建立轨迹的参数方程.可适当地选取中间变量t ,并用t 表示动点P 的坐标y x 、,从而得到动点轨迹的参数方程⎩⎨⎧==)()(t g y t f x ,消去参数t ,便可得到动点P 的轨迹普通方程。
其中应注意方程的等价性,即由t 的范围确定出y x 、范围。
(5)交轨法:通过求两个曲线的交点,得出交点的参数方程,消参后可得出普通方程。
也可以不解方程直组消参。
求轨迹方程,一定要注意轨迹的纯粹性和完备性.要注意区别“轨迹”与“轨迹方程”是两个不同的概念.1.若点M (x,y )满足|3|0x y -+=,则点M 的轨迹是( )1、C ;A.圆B.椭圆C.双曲线 D 抛物线.2点M 为抛物线2y x =上的一个动点,连结原点O 与动点M ,以OM 为边作一个正方形MNPO ,则动点P 的轨迹方程为( ) 2、C ;A.2y x =B. 2y x =-C. 2y x =±D. 2x y =±3.20=化简的结果是( )3、B ;A.22110036x y += B. 22110064x y += C.22136100x y += D. 22164100x y += 4一动圆M 与两定圆14)(x :221=++O y C 9)4-(:222=+O y x C 均外切,则动圆圆心M 的轨迹方程是________.)1(11522-≤=-x y x 解析:应用圆锥曲线的定义,注意只有一支. 变式:一动圆M 与两定圆14)-(x :221=+O y C 100)4(:222=++O y x C 分别外切和内切,则动圆圆心M 的轨迹方程是________.14574121x 22=+y5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6 .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 xD.14922=-x y 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 7. △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_________..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 >=- 8 . 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_________. 设P (x ,y ),依题意有2222)5(3)5(5y x y x +-=++,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=09 . 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: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)10 已知A 、B 为两定点,动点M 到A 与到B 的距离比为常数λ,求点M 的轨迹方程,并注明轨迹是什么曲线.解:建立坐标系如图所示,设|AB |=2a ,则A (-a ,0),B (a ,0).设M (x ,y )是轨迹上任意一点.则由题设,得||||MB MA =λ,坐标代入,得2222)()(ya x y a x +-++=λ,化简得(1-λ2)x 2+(1-λ2)y 2+2a (1+λ2)x +(1-λ2)a 2=0(1)当λ=1时,即|M A|=|M B|时,点M 的轨迹方程是x =0,点M 的轨迹是直线(y 轴).(2)当λ≠1时,点M 的轨迹方程是x 2+y 2+221)1(2λ-λ+a x +a 2=0.点M 的轨迹是以 (-221)1(λ-λ+a ,0)为圆心,|1|22λ-λa 为半径的圆.11 .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. .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 ax 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 ).12 .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.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 -- ②①³②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-.13 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.(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)或者:a Q F OR ==121(2)如右图,∵S △AOB =21|OA |²|OB |²sin 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 OC14 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.解:设AB 的中点为R ,坐标为(x ,y ),则在Rt △ABP 中,|AR |=|PR |.又因为R 是弦AB 的中点,依垂径定理:在Rt △OAR 中,|AR |2=|AO |2-|OR |2=36-(x 2+y 2)又|AR |=|PR |=22)4(y x +-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Q (x ,y ),R (x 1,y 1),因为R 是PQ 的中点,所以x 1=2,241+=+y y x , 代入方程x 2+y 2-4x -10=0,得244)2()24(22+⋅-++x y x -10=0 整理得:x 2+y 2=56,这就是所求的轨迹方程.15 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.(2000年北京、安徽春招)技巧与方法:将动点的坐标x 、y 用其他相关的量表示出来,然后再消掉这些量,从而就建立了关于x 、y 的关系.解法一:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),M (x ,y )依题意,有⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=---=--⋅-=⋅==112121212122112221211144x x y y x x y y x x y y x y x y x y px y px y ①-②得(y 1-y 2)(y 1+y 2)=4p (x 1-x 2) 若x 1≠x 2,则有2121214y y px x y y +=--⑥①³②,得y 12²y 22=16p 2x 1x 2③代入上式有y 1y 2=-16p 2 ⑦ ⑥代入④,得yxy y p -=+214⑧⑥代入⑤,得py x y y x x y y y y p 442111121--=--=+ 所以211214)(44y px y y p y y p--=+ 即4px -y 12=y (y 1+y 2)-y 12-y 1y 2⑦、⑧代入上式,得x 2+y 2-4px =0(x ≠0)当x 1=x 2时,AB ⊥x 轴,易得M (4p ,0)仍满足方程.故点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M (x ,y ),直线AB 的方程为y =kx +b由OM ⊥AB ,得k =-yx由y 2=4px 及y =kx +b ,消去y ,得k 2x 2+(2kb -4p )x +b 2=0所以x 1x 2=22kb ,消x ,得ky 2-4py +4pb =0 (y 1y 2=-4pa ,.x 1x 2=)所以y 1y 2=k pb 4,由OA ⊥OB ,得y 1y 2=-x 1x 2 所以kpk4=-22k b ,b =-4kp故y =kx +b =k (x -4p ),用k =-yx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.解法三:设OA 的方程为,代入y 2=4px 得① ② ③ ④ ⑤则OB 的方程为,代入y 2=4px 得∴AB 的方程为,过定点,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.解法四:设M (x ,y ).(x ≠0),OA 的方程为,代入y 2=4px 得则OB 的方程为,代入y 2=4px 得由OM ⊥AB ,得M 既在以OA 为直径的圆:……①上,又在以OB 为直径的圆:……②上(O 点除外),①+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. [错解分析]:当设A 、B 两点的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2)时,注意对“x 1=x 2”的讨论.(此题可以让证明AB 过定点,)这是此题的一个副本产品。
圆锥曲线轨迹方程的求法
圆锥曲线轨迹方程的求法
一、直接法求轨迹方程
利用动点运动的条件得到等量关系,表示为x和y的等式。
例如,已知点A(-2,0)和B(3,0),动点P(x,y)满足PA·PB=x²,
那么点P的轨迹是抛物线。
二、有定义法求轨迹方程
根据圆锥曲线的基本定义解题。
例如,已知圆O的方程
为x²+y²=100,点A的坐标为(-6,0),M为圆O上的任意一点,AM的垂直平分线交OM于点P,那么点P的轨迹方程为
25/16=(x+3)²/y²,即椭圆。
三、用相关点法求轨迹方程
当动点M随着已知方程的曲线上另一动点C(x,y)运动时,找出点M与点C之间的坐标关系式,用(x,y)表示(x,y),再将
x和y代入已知曲线方程,即可得到点M的轨迹方程。
例如,从双曲线x²-y²=1上一点Q引直线x+y=2的垂线,垂足为N,
求线段QN的中点P的轨迹方程。
设动点P的坐标为(x,y),点
Q的坐标为(x₁,y₁),则N点的坐标为(2x-x₁,2y-y₁)。
因为N
点在直线x+y=2上,所以2x-x₁+2y-y₁=2.又因为PQ垂直于直线x+y=2,所以x-y+y₁-x₁=0.将两个方程联立,得到
x₁=2x+2y-1和y₁=2x+2y-1.因为点Q在双曲线上,所以x₁²-y₁²=1.将x₁和y₁代入公式中,得到动点P的轨迹方程式为2x²-2y²-2x+2y-1=0.
四、用参数法求轨迹方程
选取适当的参数,分别用参数表示动点坐标得到动点轨迹的普通方程。
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求曲线轨迹方程的五种方法
一、直接法
如果题目中的条件有明显的等量关系,或者可以利用平面几何知
识推出等量关系,求方程时可用直接法。
例1长为2a的线段AB的两个端点分别在x轴、y轴上滑动,求AB 中点P的轨迹方程。
/解:设点P的坐标为(x, y),\
则A(2x,0),B(0,2y),由|AB|=2a 得\、(2x 0)2(0 2y)2=2a
化简得x2+y2=a,即为所求轨迹方程
点评:本题中存在几何等式|AB|=2a,故可用直接法解之。
二、定义法
如果能够确立动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可用曲线定义写出方程,这种方法称为定义法。
例2动点P到直线x+4=0的距离减去它到M (2, 0)的距离之
差等于2,则点P的轨迹是()
A、直线
B、椭圆
C、双曲线
D、抛物线
解法一:由题意,动点P到点M (2,0)的距离等于这点到直
线x=-2的距离,因此动点P的轨迹是抛物线,故选D。
解法二:设P点坐标为(x,y),则/
|x+4|- (x 2)2 y2=2
当x > -4 时,x+4- (x 2)2 y2=2 化简得
当时,y2=8x 当x V -4 时,-X-4- .. (x 2)2 y2=2 无解
所以P点轨迹是抛物线y2=8x
点评:解法一与解法二分别用定义法和直接法求轨迹方程,明显, 解法一优于后一种解法,对于有些求轨迹方程的题目,若能采用定义法,则优先采用定义法,它能大量地简化计算。
三、代入法
如果轨迹点P(x,y)依赖于另一动点Q(a, b),而Q(a, b)又在某已知曲线上,则可先列出关于x、y、a、b的方程组,利用x、y表示出a、b,把a、b代入已知曲线方程便得动点P的轨迹方程,此法称为代入法。
2 2
例3 P
在以F1、F2为焦点的双曲线16七1上运动,则厶F1F2P
、k2 (x2 y2) • . x2 y2=12
••• k (x2+y2) =12,又点M在已知圆上,
••• 13k2x2+13k2y2-15kx-36ky=0
由上述两式消去x2+y2得
5x+12y-52=0
点评:用参数法求轨迹,设参尽量要少,消参较易。
五、交轨法
若动点是两曲线的交点,可以通过这两曲线的方程直接求出交点方程,
的重心G 的轨迹方程是
四、参数法
此法称为交轨法。
解:设 P (X 。
, y o ), G (x , y ),则有
2
x 16
即吱
16 1(x
1(0 y 2 1
4 X 。
) 0 y o )
x 3x ,代入
y o 3y 由于G 不在F 1F 2上,
所以y 主0
如果轨迹动点P (x, y)的坐标之间的关系不易找到,也没有相关的点可用时,可先考虑将x、y用一个或几个参数来表示,消去参数得轨迹方程,此法称为参数法。
例4 已知点M在圆13x* 2+13y2-15x-36y=0上,点N在射线0M 上,且满足|0M| • |ON|=12,求动点N的轨迹方程。
分析:点N在射线0M上,而同一条以坐标原点为端点的射线上两点坐标的关系为(x, y)与(kx, ky) (k> 0),故采用参数法求轨迹方程。
解:设N (x, y),则M (kx, ky), k>0 、由|OM| • |ON|=12 得
2 2
例5已知A i A是椭圆令与1 (a>b>0)的长轴,CD是垂
a b
直于A i A的椭圆的弦,求直线A i C与AD的交点P的轨迹方程。
解:设P (x, y), C (x o, y o), D (x°, -y o),(计 0)
•/ A1(-a
,0
), A
(a, 0),由A i、C、P共线及A、D、P共线
y o y
得x o a x a
y o y
X o a x a
2 2 2 2
两式相乘并由X02 ¥021,消去x o, y。
,得,所求轨迹方程为笃爲i
a b a b
(y 工
o)
点评:交轨法的难点是消参,如何巧妙地消参是我们研究的问题。