6-圆锥曲线中的轨迹方程(带答案)

6-圆锥曲线中的轨迹方程(带答案)

第六讲 求轨迹方程的六种常用技法

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4

9，求点M 的轨迹方程。

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 。

2l x 2

2

24x y +=交于A 、

B 两点，P 是l 上满足1PA PB ?=u u u r u u u r

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。

例2．若(8,0),(8,0)B C -为ABC ?的两顶点，AC 和AB 两边上的

中线长之和是30，则ABC ?的重心轨迹方程是_______________。

练习：

4

．方程|2|x y ++表示的曲线是 （ ） A ．双曲线 C ．线段

D ．抛物线

3．点差法

圆锥曲线中与弦的中点有关的问题可用点差法，其基本方法是把弦的两端点1

1

2

2

(,),(,)A x y B x y 的坐标代入圆锥曲

线方程，然而相减，利用平方差公式可得1

2

x x +，

1

2

y y +，1

2

x x -，1

2

y y -等关系式，由于弦AB 的中点(,)P x y 的坐标满足1

2

2x x x =+，

1

2

2y y y =+且直线AB 的斜率为21

2

1

y y

x x

--，由此可求得弦AB 中点的轨迹方程。

例3．椭圆

22

142

x y +=中,过(1,1)P 的弦恰被P 点平分,则该

弦所在直线方程为_________________。

练习：

5．已知以(2,2)P 为圆心的圆与椭圆2

2

2x y m +=交于A 、B 两点，求弦AB 的中点M 的轨迹方程。

6．已知双曲线

2

2

1

2

y x -=，过点(1,1)P 能否作一条直线l 与

双曲线交于,A B 两点，使P 为线段AB 的中点？

4．转移法

转移法求曲线方程时一般有两个动点，一个是主动的，另一个是次动的。

当题目中的条件同时具有以下特征时，一般可以用转移法求其轨迹方程：

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。

例4． 已知P 是以1

2

,F F 为焦点的双曲线

22

1169

x y -=上的动

点，求12

F F P ?的重心

G 的轨迹方程。

练习：

7．已知(1,0),(1,4)A B -，在平面上动点Q 满足4QA QB ?=u u u r u u u r

，点P

是点Q 关于直线2(4)y x =-的对称点，求动点P 的轨迹方程。

5．参数法

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，通过“坐标互化”将其转化为寻

求变量间的关系。在确定了轨迹方程之后，有时题目会就方程中的参数进行讨论；参数取值的变化使方程表示不同的曲线；参数取值的不同使其与其他曲线的位置关系不同；参数取值的变化引起另外某些变量的取值范围的变化等等。

例6．过点(2,0)M -作直线l 交双曲线2

2

1x y -=于A 、B 两点，已知OP OA OB =+u u u r u u u r u u u r

。

（1）求点P 的轨迹方程，并说明轨迹是什么曲线；

（2）是否存在这样的直线l ，使OAPB 矩形？若

存在，求出l 的方程；若不存在，说明理由。

练习：

8．设椭圆方程为

1

4

2

2

=+y x ,过点(0,1)M 的直线l 交椭圆于

点A 、B ,O 是坐标原点,点P 满足)(21

OB OA OP +=,点N 的坐标为)2

1,21(,当l 绕点M 旋转时,求: (1)动点P 的轨迹方程； (2)||NP 的最小值与最大值。 9．设点A 和B 为抛物线2

4(0)y px p =>上原点O 以外的两个动点，且OA OB ⊥，过O 作OM AB ⊥于M ，求点M 的轨迹方程。

6．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的方程，也可以解方程组先求出交点的参数方程，再化为普通方程。

例7．已知MN 是椭圆

122

22=+b

y a x 中垂直于长轴的动弦，A 、

B

是椭圆长轴的两个端点，求直线MA 和NB 的

交点P 的轨迹方程。

练习：

10．两条直线01=++y ax 和)1(01±≠=--a ay x 的交点的轨迹方程是___ ______。

总结归纳

1．要注意有的轨迹问题包含一定隐含条件，也就是曲线上点的坐标的取值范围．由曲线和方程的概念可知，在求曲线方程时一定要注意它的“完备性”和“纯粹性”，即轨迹若是曲线的一部分，应对方程注明x 的取值范围，或同时注明,x y 的取值范围。

2．“轨迹”与“轨迹方程”既有区别又有联系，求“轨迹”时首先要求出“轨迹方程”，然后再说明方程的轨迹图形，最后“补漏”和“去掉增多”的点，若轨迹有不同的情况，应分别讨论，以保证它的完整性。

练习参考答案

1．

22

(2)11648

x y --=

2．解：设P 点的坐标为(,)x y ，则由方程2

2

24

x

y +=，得

2

42

x y -=±

由于直线l 与椭圆交于两点A 、B ，故22x -<< 即A 、B 两点的坐标分别为22

44(,),(,)

22

x x A x B x ---

∴

22

44(0,),(0,)

22

x x PA y PB y --=-=--u u u r u u u r

由题知1

PA PB ?=u u u r u u u r 即

22

44(0,)(0,)1

22

x x y y ---?--=

∴

2

2

41

2

x y --=即2226

x y +=所以点

P

的轨迹方程为

22

1(22)63

x y x +=-<<

3．D 【解析】在长方体11

1

1

ABCD A B C D -中建立如图所示的空间直角坐标系，易知直线AD 与1

1D C 是异面垂直的两条直线，过直线AD 与1

1

D C 平行的平面是面ABCD ，设在平面ABCD 内动点(,)M x y 满足到直线AD 与1

1

D C 的距离相等，作1

MM MP =于1

M ，MN CD ⊥于N ，1

1

NP D C ⊥于P ，连结MP ，易知MN ⊥平面

1

1

1

,CDD C MP D C ⊥，则有1

MM MP =，2

2

2

||y x a =+(其中a 是异面直线AD 与1

1

D C 间的距离)，即有2

2

2

y x a -=，因此动点M 的轨迹是双曲线，选D.

4．A

5．解 设(,)M x y ，1

1

2

2

(,),(,)A x y B x y

则1

2

122,2x x

x y y y

+=+=，由

y x =+21221两式相减并同除以12

()x x -得

12121

2121122y y x x x

x x y y y -+=-=--+ , 而AB

k =

2

2

PM y k x -=

-, 又因为PM AB ⊥所以1

AB

PM k

k ?=-

12

122

x y y x --

?=-- 化简得点M 的轨迹方程240xy x y +-=

6．先用点差法求出210x y --=，但此时直线与双曲线并无交点，所以这样的直线不存在。中点弦问题，注意双曲线与椭圆的不同之处，椭圆不须对判别式进行检验，而双曲线必须进行检验。 7．解：设(,)Q x y ，则(1,),(1,4)QA x y QB x y =---=--u u u r u u u r 由4(1,)(1,4)4(1)(1)()(4)4QA QB x y x y x x y y ?=?---?--=?---+--=u u u r u u u r

即2

2

2

(2)3x y +-=

所以点Q 的轨迹是以(0,2)C 为圆心，以3为半径的圆。 ∵点P 是点Q 关于直线2(4)y x =-的对称点。 ∴动点P 的轨迹是一个以0

(,)C x y 为圆心，半径为3的圆，其中0

(,)C x y 是点(0,2)C 关于直线2(4)y x =-的对称点，即直线2(4)y x =-过0

CC 的中点，且与0

CC

垂直，于是有

00002

21020

2422

y x y x -??=-?-??

?++=?-??即

0000002408

21802

y x x y x y +-==??????

?-+==-????

故动点P 的轨迹方程为2

2

(8)(2)9x y -++=。

8．解：(1)解法一:直线l 过点(0,1)M ，设其斜率为k ,则l 的方程为1y kx =+

记),(1

1

y x A 、),,(2

2

y x B 由题设可得点A 、B 的坐标),(1

1

y x 、

),(2

2

y x 是方程组

??

?

??=++=1412

2y x kx y 的解 将

①代入②并化简得,0

32)4(22

=-++kx x k

,所以???

???

?

+=++-=+.48,42221221k y y k k x x 于是 ).44

,4()2,

2

(

)(2122212

1

k k k y y x

x ++-=++=+=

设点P 的坐标为),,(y x 则???

???

?+=+-=.44,422k y k k x 消去参数k 得0

422

=-+y y x

③

当k 不存在时, A 、B 中点为坐标原点(0,0),也满足方程③,所以点P 的轨迹方程为2

2

40x y y +-=

解法二:设点P 的坐标为),(y x ,因),(11y x A 、),(2

2y x B 在椭圆上,所以

,

14

2

121

=+y x ④

.

1422

22

=+y x ⑤

④—

⑤

得

)(4

12

2212221=-+-y y x x ,

所

以

.

0))((4

1

))((21212121=+-++-y y y y x x x x

当2

1

x x

≠时,有.0)(41

2

1212

121=--?+++x x y y y y x x

⑥

并且

???

?

??

?

?

?--=-+=+=.

1,2,22121212

1x x y y x y y y y x x x ⑦ 将⑦代入⑥并整理得

.

0422=-+y y x ⑧

当2

1

x x =时,点A 、B 的坐标为(0,2),(0,2)-，这时点P 的坐标为(0,0)

① ②

也满足⑧,所以点P 的轨迹方程为2

2

1()2111164

y x -+=

(2)解:由点P 的轨迹方程知2

116x

≤

，即11

44

x -≤≤所以 12

7

)61(3441)21()21()21(||222222+

+-=-+-=-+-=x x x y x NP

故当41=x ,||NP 取得最小值,最小值为6

1

;41-=x 当时,||NP 取得最大值,

9．解法1 ：(常规设参)设(,)M x y ，1

1

2

2

(,),(,)A x y B x y ，则

?????-=+-=??????????

??-=?---=?==x py

y y p y y x

y x x y y x y x y px

y px

y 42

12162

112121

1221124221421 （※）由

,,A M B

共线得

)

421(2141p y x y y p

y y -+=- 则2

12

12

1

4y y y y x y

y p y ++

+=把（※）代入上式得

y

px

y x y 42+

-=化简得M 的轨迹方程为2

240(0)

x

y px x +-=≠)

解法2： (变换方向) 设OA 的方程为(0)y kx k =≠，则OB

的方程为1y x k

=- 由

???==px

y kx

y 22

得

222(,)p p A k k

， 由

??

??

?

=-=px y x

k y 221 得2

(2,2)B pk pk -

所以直线AB 的方程为 2

(2)1k y x p k

=--①

因为OM AB ⊥，所以直线OM 的方程为2

1k y x

k

-=- ②

①×②即得M 的轨迹方程: 2

240(0)

x

y px x +-=≠

解法3： (转换观点) 视点M 为定点,令0

(,)M x y ，

由OM AB ⊥可得直线AB 的方程为0

00

()x y y x x y -=-

-, 与抛物线

24y px

=联立消去

y

得

222

00000

44()0py p y y x y x x +

-+=,设

1122(,),(,)

A x y

B x y ，则22

12

000

4()p y y

x y x =-

+ 又因为OA OB ⊥，所以2

1621p y y -=

故22

2

00

4()16p x

y p x -+=-即2200040

x

y px +-=所以M 点的轨迹方程为

2240(0)

x y px x +-=≠

10．)

0,0(022

≠≠=+-+y x y x y x