三种方法求椭圆轨迹
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3、求点的轨迹方程:
(1)定义法:
用定义法求椭圆的方程,首先要利用平面几何知识将题目条件(已知两焦点的距离或坐标)转化为到两定点的距离之和为定值,然后判断椭圆的中心是否在原点、对称轴是否为坐标轴,最后由定义产生椭圆的基本量a ,b ,c . 例题: 如图,P 为圆B :(x +2)2+y 2=36上一动点,点A 坐标为(2,0),线段AP 的垂直平分线交直线BP 于点Q ,求点Q 的轨迹方程.
连接AQ ,
∵直线AP 的垂直平分线交直线BP 于点Q
∴|AQ|=|PQ|,∴|AQ|+|BQ|=|PQ|+|BQ|=6(>|AB|),
∴由椭圆的定义可知:
点Q 的轨迹为以A 、B 为焦点的椭圆,
且2a =6,2c =4
∴a=3,c=2
∴点Q 的轨迹方程为x 29+y 2
5
=1.
跟踪训练:
已知圆A :(x +3)2+y 2=100,圆A 内一定点B (3,0),圆P 过B 且与圆A 内切,求圆心P 的轨迹方程.
如图,设圆P 的半径为r ,又圆P 过点B ,∴|PB|=r.
又∵圆P 与圆A 内切,圆A 的半径为10,
∴两圆的圆心距|PA|=10-r ,
即|PA|+|PB|=10(>|AB|).
∴由椭圆的定义可知:
点P 的轨迹是以A 、B 为焦点的椭圆.
∴2a =10,2c =|AB|=6
∴a=5,c=3
∴b 2=a 2-c 2=25-9=16.
∴点P 的轨迹方程为x 225+y 2
16
=1.6.
(2)相关点法:
当题目中所求动点和已知动点存在明显关系时,一般利用相关点的方法求解.用相关点法求轨迹方程的基本步骤为 (1)设点:设所求轨迹上动点坐标P (x ,y ),已知曲线上动点坐标Q (x 1,y 1).
(2)求关系式:用点P 的坐标表示出点Q 的坐标,即得关系式⎩⎨⎧
x 1=g (x ,y ),y 1=h (x ,y ),
(3)代换:将上述关系式代入已知曲线方程得到所求动点轨迹的方程,并把所得方程化简即可.
例题:
如图,在圆x 2+y 2=4上任取一点P ,过点P 作x 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 的轨迹是什么?
设点M 的坐标为(x ,y),点P 的坐标为(x 0,y 0),
则x =x 0,y =y 02
. ∵点P(x 0,y 0)在圆x 2+y 2=4上,
∴x 20+y 20=4.①
把x 0=x ,y 0=2y 代入方程①,
得x 2+4y 2=4,即x 24
+y 2=1. ∴点M 的轨迹是一个椭圆.
跟踪训练:
如图,设P 是圆x 2+y 2=25上的动点,点D 是P 在x 轴上的投影,M 为PD
上一点,且|MD |=45|PD |.当P 在圆上运动时,求点M 的轨迹C 的方程,并判断此
曲线的类型.
设M 点的坐标为(x ,y),P 点的坐标为(x P ,y P ),
由已知易得⎩⎪⎨⎪⎧
x P
=x y P =54
y , ∵P 在圆上,∴x 2+⎝⎛⎭⎫54y 2=25,
即轨迹C 的方程为x 225+y 216=1.该曲线表示椭圆.
(3)直接法: 例题: 如图,设点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.
设点M 的坐标为(x ,y ),
∵点A 的坐标是(-5,0),
∴直线AM 的斜率k AM =y x +5
(x ≠-5); 同理,直线BM 的斜率k BM =
y x -5(x ≠5). 由已知有y x +5×y x -5
=-49(x ≠±5), 化简,得点M 的轨迹方程为x 225+y 2
100
9
=1 (x ≠±5).
例题变式:
若将例题中的-49改为a (a <0),曲线形状如何?
设点M (x ,y ),则y x +5·y x -5
=a (x ≠±5). 化简得,y 2-25a +x 225
=1 (x ≠±5). (1)当a =-1时,曲线表示圆x 2+y 2=25 (x ≠±5),去掉两点(±5,0).
(2)当a ≠-1时,曲线表示椭圆,去掉两点(±5,0).