NO23利用定义求圆锥曲线轨迹方程
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圆锥曲线题型训练轨迹方程的求法总论 (2)1 直接法 (3)练习1 (4)2 定义法 (5)练习2 (7)3 代入法 (9)练习3 (11)4、交轨法 (11)练习4 (13)5参数法 (14)练习5 (18)6、练习题答案 (20)练习1答案 (20)练习2答案 (23)练习3答案 (28)练习4答案 (29)练习5答案 (34)总论轨迹:是指一个动点按某种特点来运动,运动构成的曲线,可以是,直线,线段,圆,或椭圆,双曲线等等,我们这里把“曲线”也叫做“轨迹”;求动点轨迹方程:即已知动点的运动规律,我们来求满足此条件的动点的坐标),(y x 满足的方程(即等式)0),( y x f ;这个过程要求我们善于将几何图形中点、线之间的关系转化为代数形式,比如,长度,距离,向量的关系式等等,将条件坐标化,注意分析运动过程中不变的等量关系,将“不变的关系”化为“等式”,即达到了求轨迹方程的目的。
可能用到的公式: 两点间距离: 点到直线的距离: 两条平行新间的距离: 平面向量的数量积的坐标形式: 平面向量数乘的坐标形式:1 直接法本着“求谁设谁”的原则,将所求轨迹的动点的坐标设为),(y x ,根据其运动特点列等式,利用解析几何有关公式(两点距离公式、点到直线距离公式等)进行整理、化简,把运动特点“翻译”成含,x y 的等式就得到曲线的轨迹方程0),(=y x f 。
例 一条线段AB 的长等于2a ,两个端点,A B 分别在x 轴和y 轴上滑动,求AB 中点M 的轨迹方程?解:设),(y x M ,则)0,2(),2,0(x B y A ,由a AB 2||=得a y x 24422=+,化简得222a y x =+变式:若21=MABM,则点M 的轨迹方程是什么? 例 已知点(3,0),(3,0)A B -,动点P 满足||2||PA PB =,求动点P 的轨迹方程 解:因为2222||(3),||(3)PA x y PB x y =++=-+代入||2||PA PB =,得222222224)3(4)3(2)3()3(y x y x y x y x +-=++⇒=+-++化简得22(5)16x y -+=,说明轨迹是以(5,0)为圆心,4为半径的圆. 说明:由此题可以得到一个推论:已知平面上两点A 、B ,则所有满足(1)PAk k PB=≠的点P 的轨迹是一个圆(阿氏圆) 例2 (2009海南20)已知椭圆C 的中心为直角坐标系xOy 的原点,焦点在x 轴上,它的一个顶点到两个焦点的距离分别是7和1. (Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)若P 为椭圆C 上的动点,M 为过P 且垂直于x 轴的直线上的点,OPOM=λ,求点M 的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线。
圆锥曲线补充(1) 轨迹方程求解常用方法一.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,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程。
熟悉一些基本曲线的定义是用定义法求曲线方程的关键。
(1) 椭圆:到两定点的距离之和为常数(大于两定点的距离)(2) 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) (3) 抛物线:到定点与定直线距离相等。
例1一动圆与圆O :122=+y x 外切,而与圆C :08622=+-+x y x 内切,那么动圆的圆心M 的轨迹是:A :抛物线B :圆C :椭圆D :双曲线一支 【解答】令动圆半径为R ,则有⎩⎨⎧-=+=1||1||R MC R MO ,则|MO|-|MC|=2,满足双曲线定义。
故选D 。
例 2 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。
【解析】由,sin 45sin sin C A B =+可知1045==+c a b ,即10||||=+BC AC ,满足椭圆的定义。
令椭圆方程为12'22'2=+by ax ,则34,5'''=⇒==b c a ,则轨迹方程为192522=+y x ()5±≠x ,图形为椭圆(不含左,右顶点)。
练习:1. 点M 到点F (4,0)的距离比它到直线的距离小1,则点M 的轨迹方程为____________。
【解答】:依题意,点M 到点F (4,0)的距离与它到直线的距离相等。
则点M 的轨迹是以F (4,0)为焦点、为准线的抛物线。
故所求轨迹方程为。
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.二.直接法如果动点P 的运动规律满足的等量关系易于建立,则可以用点P 的坐标(x ,y )表示该等量关系式,即可得到轨迹方程。
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49,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 。
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。
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 .椭圆 B .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1122(,),(,)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12x x +,12y y +,12x x -,12y y -等关系式,由于弦AB 的中点(,)P x y 的坐标满足122x x x =+,122y y y =+且直线AB 的斜率为2121y y x x --,由此可求得弦AB 中点的轨迹方程。
例3.椭圆22142x y +=中,过(1,1)P 的弦恰被P 点平分,则该弦所在直线方程为_________________。
运用圆锥曲线的定义求轨迹方程【学习目标】1、进一步理解圆锥曲线定义的内涵,加深对圆锥曲线本质特征的理解和认识。
学会运用定义判断动点的轨迹并求动点的轨迹方程。
2、在应用圆锥曲线定义解决问题的过程中,体验运用定义法解决问题时的特点,提高快速、准确、灵活的解题的能力。
3、进一步培养自我批判的思维品质,质疑求真的科学态度。
【教学重点】(1)圆锥曲线定义的再认识;(2)圆锥曲线定义在解题中的运用。
【教学难点】如何运用圆锥曲线定义解决相关问题。
【课前导学】1、圆锥曲线的定义(用数学符号表示)椭圆的定义 双曲线的定义 抛物线的定义2、解答下列各题(1)过点(1,0)A 且与直线l :1-=x 相切的动圆M 的圆心M 的轨迹方程为(2)在ABC ∆中,已知)0,1(),0,1(C A -,若sin sin 2sin A C B +=,则定点B 的轨迹方程为(3)设向量i 、j 为直角坐标系的x 轴、y 轴正方向上的单位向量,向量(3)a x i y j =+⋅+⋅,(3)b x i y j =-⋅+⋅ , 若且||||2a b -=,则满足上述条件的点(,)P x y 的轨迹方程 是(4)方程|2|21)1()1(22-+=+++y x y x 表示的曲线是 ( )A 、 椭圆B 、双曲线C 、抛物线D 、不能确定【课堂学习】[例题1] 一动圆与圆1O :4)3(22=++y x 外切,同时与圆2O :100)3(22=+-y x 内切,求动圆圆心P 的轨迹方程。
[思考1] 一动圆与圆1O :4)3(22=++y x 外切,圆2O :9)3(22=+-y x 中的一个内切一个外切,求动圆圆心P 的轨迹方程。
(同时相切呢?)[思考2] 已知圆1O :4)2(22=+-y x ,动圆M 与圆1O 外切,且与y 轴相切,求动圆圆心M 的轨迹。
[例题2]已知圆22:(3)100M x y ++=和点(3,0)N ,P 为圆M 上任一点,线段NP 的的垂直平分线交直线MP 于Q ,当点P 在圆M 上运动时,问:点Q 的轨迹是什么?并求其轨迹方程。
专题圆锥曲线(求轨迹方程)求轨迹方程的常用方法(1) 直接法:直接利用条件建立x, y之间的关系或F(x, y) = 0;(2) 定义法:先根据条件得出动点的轨迹是某种已知曲线,再由曲线的定义直接写出动点的轨迹方程;(3) 代入转移法(相关点法):动点P(x,y)依赖于另一动点Q(x o, y o)的变化而变化,并且Q(x o,y o)又在某已知曲线上,贝U可先用x,y的代数式表示x o,y o,再将x o,y o代入已知曲线得要求的轨迹方程.1. 一个区别一一“轨迹方程”与“轨迹”“求动点的轨迹方程”和“求动点的轨迹”是不同的.前者只须求出轨迹的方程,标出变量x,y 的范围;后者除求出方程外,还应指出方程的曲线的图形,并说明图形的形状、位置、大小等有关的数据.2. 双向检验一一求轨迹方程的注意点求轨迹方程,要注意曲线上的点与方程的解是一一对应关系,检验应从两个方面进行:一是方程的化简是否是同解变形;二是是否符合实际意义,注意轨迹上特殊点对轨迹的“完备性与纯粹性”的影响.考向一直接法求轨迹方程【例1】已知动点P(x, y)与两定点M(—1,0), N(1,o)连线的斜率之积等于常数g0).(1) 求动点P的轨迹C的方程;(2) 试根据入的取值情况讨论轨迹C的形状.[解](1)由题意可知,直线PM与PN的斜率均存在且均不为零, 所以k PM k PNy . y x+1 x—1考向三 代入法(相关点法)求轨迹方程【例3】如图8-8-2所示,设P 是圆x 2 + y 2= 25上的动点,4点D 是P 在x 轴上的投影,M 为PD 上一点,且|MD|= 5(1)当P 在圆上运动时,求点M 的轨迹C 的方程;当 心0且 存1时,是椭圆的轨迹方程; 当 X 0时,是双曲线的轨迹方程; 当 A 0时,是直线的轨迹方程. 综上,方程不表示抛物线的方程. 【答案】 C 考向二定义法求轨迹方程 【例2】已知两个定圆01和02,它们的半径分别是1和2,且|0102匸4.动圆M 与圆01内切, 又与圆02外切,建立适当的坐标系,求动圆圆心 M 的轨迹方程,并说明轨迹是何种曲线. 【解】 如图所示,以0102的中点0为原点,0102所在直线为x 轴建立平面直角坐标系. 由 0102匸4,得 01( — 2,0), 02(2,0). 设动圆M 的半径为r ,则由动圆M 与圆01内切,有|M01|= r — 由动圆 M 与圆 02外切,有 |M02|= r + 2./.|M02—|M01|= 3. •••点M 的轨迹是以01, 02为焦点,实轴长为3的双曲线的左支. 3 2 2 ・£ = 2, c = 2,「・b =_c —a ~9 —'•••点M 的轨迹方程为 1X W-3 7 —1 2 . 2=7.1;64【对点练习2】如图8-8-1所示,已知圆A : (x + 2)2+ — 1与点B(2,0) 分别求出满足下列条件的动点 P 的轨迹方程. ("△ PAB 的周长为10; (2) 圆P 与圆A 外切,且过B 点(P 为动圆圆心);(3) 圆P 与圆A 外切,且与直线x = 1相切(P 为动圆圆心). y【解】 ⑴根据题意,知 |FA|+ |PB|+ |AB| = 10,即 |PA|+|PB 匸 6> 4= |AB|, 故P 点轨迹是椭圆,且 2a =6,2c = 4,即a = 3,c = 2,b = ,5. X 2 y 2因此其轨迹方程为9 + y = 1(尸0). (2)设圆 P 的半径为 r ,则 |FA|= r + 1,|PB|= r ,因此 |PA|-|PB|= 1. 图 8-8-1由双曲线的定义知, 1a = 2,c = 2,b =因此其轨迹方程为 ⑶依题意,知动点 开口向左,p = 4.因此其轨迹方程为yP 点的轨迹为双曲线的右支,且2a = 1,2c = 4,即 2 4 2 1 4x -神二 1 x > 2. P 到定点A 的距离等于到定直线x = 2的距离,故其轨迹为抛物线,且2=- 8x.4(2)求过点(3,0)且斜率为4的直线被C 所截线段的长度.【解】(1)设M 的坐标为(x , y ), P 的坐标为(X P , y r ),由已知得'■'P 在圆上,••• x 2+ 4$ 2= 25,即 C 的方程为 25+16=1.44(2)过点(3,0)且斜率为5的直线方程为y = 5(x - 3),设直线与3—何 3 +回 • .x 1 2 , x 2 2y 2),将直线方程y =詼―3)代入C 的方程,得£+x - 3 2 25即 x 2— 3x — 8=0.X P = x ,5 y p =4y.C 的交点为 A(x i , y i ), B(X 2,•线段 AB 的长度为 |AB|=" : x 1 — X 22+ y 1 — y 2 2=1+ 26 X 1— X 22 =2541 41 25X 41=寸【对点练习2】(2014合肥模拟)如图8-8-5所示,以原点O 为圆心的两个 同心圆的半径分别为3和1,过原点O 的射线交大圆于点P ,交小圆于 点Q , P 在y 轴上的射影为 M.动点N 满足PM = ?PN 且PM QN = 0.(1)求点N 的轨迹方程;⑵过点A (0,3)作斜率分别为k 1, k 2的直线|1, |2与点N 的轨迹分别 交于E , F 两点,k 1 k 2= — 9.求证:直线EF 过定点.【解】(1 )由PM = ?PN 且PM (QN = 0可知N , P , M 三点共线且PMQN.过点Q 作QN 丄PM ,垂足为N ,设N(x , y), v|OP|= 3, |OQ|= 1,由相似可知P(3x , y).2 2••P 在圆 x 2 + y 2 = 9 上, (3x)2 + y 2 = 9,即£ + x 2= 1.所以点 N 的轨迹方程为 £+ x 2= 1.y = k 1x + 3,(2)证明:设 E(X E , y E ), F(X F , y F ),依题意,由y 29+ x= 1 (k 1 + 9)x 2 + 6k 1x = 0,①解得x = 0或x = —6k 1 k 2+ 9所以X E = —6k 1 k 1+ 9,6k 127— 3k 1yE=k1-k ?+9+ 3=2+9,6k 1 27 - 3k1 Ek 1+ 9, k 1 + 999vk1k 2=- 9,Ak 2=- ■.用 k 2=-话替代①中的 k 1,同理可得F6k 1k 1+ 9, 3k 2- 27k 2+ 9显然E , F 关于原点对称,•直线EF 必过原点O.一、选择题1.若M , N 为两个定点,【达标训练】且|MN|= 6,动点P满足PM PN = 0,则P点的轨迹是(A •圆B •椭圆C .双曲线D •抛物线1 12. 已知点F 4,0,直线I : x = — 4,点B 是I 上的动点•若过B 垂直于y 轴的直线与线段BF 的垂直平分线交于点M ,则点M 的轨迹是()A .双曲线B .椭圆C .圆D .抛物线3.(2014天津模拟)平面直角坐标系中,已知两点A(3,1), B( —1,3),若点C 满足OC = 2iOA +來金(0为原点),其中21,位€ R ,且刀+龙=1,则点C 的轨迹是()A .直线B .椭圆C .圆D .双曲线4.(2014合肥模拟)如图8-8-4所示,A 是圆0内一定点,B 是圆周上 一个动点,AB 的中垂线CD 与OB 交于E ,则点E 的轨迹是()A .圆B .椭圆C .双曲线D .抛物线5. 设过点P(x , y)的直线分别与x 轴的正半轴和y 轴的正半轴交于 A , B 两点,点Q 与点P 关于y 轴对称, 且OQ AB = 1,则点P 的轨迹方程是(A.3x 2 +1(x >0, y >0)C . 3x 2 — 2v 2= 1(x >0, y >0)6•已知动点P 在曲线2x 2 — y = 0上移动,则点A(0, — 1)与点P 连线中点的轨迹方程是()7. 平面上有三个点 A( — 2, y), B 0, 2 , C(x , y),若AB 丄BC ,则动点C 的轨迹方程是8. 动圆与。
利用圆锥曲线的定义求轨迹方程教学设计文稿一、教学内容分析本课选自《普通高中课程标准实验教科书(选修2-1)》(人教版A),第二章(圆锥曲线方程复习课)圆锥曲线的定义反映了圆锥曲线的本质属性,它是无数次实践后的高度抽象.恰当地利用定义解题,许多时候能以简驭繁.因此,在学习了椭圆、双曲线、抛物线的定义及标准方程、几何性质后,我认为有必要再一次回到定义,熟悉“利用圆锥曲线定义解题”这一重要的解题策略.二、学生学习情况分析我所任教班级的学生实验班的学生,这届学生的特点是:参与课堂教学活动的积极性更强,思维敏捷,敢于在课堂上发表与众不同的见解,但计算能力较差,字母推理能力较弱,使用数学语言的表达能力也略显不足。
三、设计思想由于这部分知识较为抽象,难以理解.如果离开感性认识,容易使学生陷入困境,降低学习热情.在教学时, 针对学生练习中产生的问题,进行点评,强调“双主作用”的发挥.借助多媒体动画,引导学生主动发现问题、解决问题,主动参与教学,在轻松愉快的环境中发现、获取新知,提高教学效率.四、教学目标1.深刻理解并熟练掌握圆锥曲线的定义,能灵活应用定义解决问题;熟练掌握焦点坐标、顶点坐标、焦距、离心率、准线方程、渐近线、焦半径等概念和求法;能结合平面几何的基本知识求解圆锥曲线的方程。
2.通过对练习,强化对圆锥曲线定义的理解,培养思维的深刻性、创造性、科学性和批判性,提高空间想象力及分析、解决问题的能力;通过对问题的不断引申,精心设问,引导学生学习解题的一般方法及联想、类比、猜测、证明等合情推理方法.3.借助多媒体辅助教学,激发学习数学的兴趣.在民主、开放的课堂氛围中,培养学生敢想、敢说、勇于探索、发现、创新的精神.五、教学重点与难点:教学重点1.对圆锥曲线定义的理解2.“定义法”求轨迹方程教学难点:对圆锥曲线定义的理解六、教学过程设计以及师生互动由于这是一堂习题课, 又是实验班的理科生,学生有较好的数学基础,学习积极性较高,领悟能力较好,所以在教学中,我拟采用师生共同参与的谈话法:由教师提出问题,激发学生积极思考,引导他们运用已有的知识经验,利用合情推理来自行获取新知识。
圆锥曲线的标准方程推导圆锥曲线是平面上各点与一个定点(称为焦点)和一个定直线(称为准线)的距离之比为定值的点的轨迹。
根据圆锥曲线的形状不同,可以分为椭圆、双曲线和抛物线三类。
本文将以直角坐标系下的圆锥曲线为例进行推导。
设圆锥的焦点为F(x₁, y₁),准线为直线l,该直线与坐标轴交于原点O,与x轴正方向的交点为A,与y轴正方向的交点为B。
设坐标系上的任意一点P(x, y),我们将推导出圆锥曲线的标准方程。
首先,假设P与焦点F的距离为r,与直线l的距离为d。
根据定义,我们可以得到以下两个关系式:1. 根据焦准定理,有:r/d = e (1)其中,e为圆锥曲线的离心率,满足0 < e < 1(对应椭圆),e = 1(对应抛物线),e > 1(对应双曲线)。
2. 根据直角三角形AOB,可得:r² = x² + y²(2)由式(1)和式(2)可得:(x² + y²) / d² = e²(3)接下来,我们将推导出不同类型圆锥曲线的标准方程。
一、椭圆:当0 < e < 1时,圆锥曲线为椭圆。
将式(2)带入式(3)中得:x² + y² = e²d²(4)由于直线l与x轴正方向相交于点A,所以直线l的方程为y = kx,其中k为直线l的斜率。
将y = kx代入式(4)中并整理得:x² + (kx)² = e²d²(5)化简式(5)得:1 + k² = e²(6)将方程(6)代入方程(5)得:x² + (kx)² = (1 + k²)d²(7)将方程(7)除以d²并整理得:(x²/d²) + (k²x²/d²) = 1 (8)令a² = 1/d²,b² = k²/d²,则方程(8)可以进一步简化为:(x²/a²) + (y²/b²) = 1 (9)方程(9)即为椭圆的标准方程。
求圆锥曲线轨迹问题的几种方法根据动点的运动规律求出动点的轨迹方程是的重点和难点,主要考查学生识图、画图、数形结合、等价转化、分类讨论、逻辑推理、合理运算及创新思维能力.求轨迹方程的实质是将“形”转化为“数”,将“曲线”转化为“方程”,通过对方程的研究来认识曲线的性质.下面介绍几种常见的求圆锥曲线轨迹的方法,供同学们复习时参考.一、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A (-1,0),B (1,0)两点,过动点M 作x 轴的垂线,垂足为N ,若(→MN )2=λ→AN ·→NB ,当λ<0时,动点M 的轨迹为( )A .圆B .椭圆C .双曲线D .抛物线解:设M (x ,y ),则N (x ,0),∴(→MN )2=y 2,λ→AN ·→NB =λ(x +1,0)·(1-x ,0)=λ(1-x 2),∴y 2=λ(1-x 2),即λx 2+y 2=λ,变形为x 2+y 2λ=1.又∵λ<0,∴动点M 的轨迹为双曲线. 评注: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.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.二、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 已知动圆C 与圆C 1:(x +1)2+y 2=1外切,与圆C 2:(x -1)2+y 2=9内切,则点C 的轨迹方程为_______.解:设动圆C 的半径为r ,则|CC 1|=r +1,|CC 2|=3-r ,∴|CC 1|+|CC 2|=4.∴点C 的轨迹是以C 1,C 2为焦点(c =1),长轴长2a =4的椭圆,∴点C 的轨迹的方程是x 24+y 23=1. 评注: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、代入法:动点P 所满足的条件不易表述或求出,但形成轨迹的动点却随另一动点Q 的运动而有规律的运动,且Q 的轨迹为给定或容易求得,则可先将Q 表示为P 的式子,再代入Q 的轨迹方程,整理即得P 的轨迹方程.例3 已知F 是抛物线y =14x 2的焦点,P 是该抛物线上的动点,则线段PF 中点的轨迹方程是________.解:∵抛物线x 2=4y 的焦点F (0,1),设线段PF 的中点坐标是(x ,y ),则P (2x ,2y -1)在抛物线x 2=4y 上,∴(2x )2=4(2y -1),化简得x 2=2y -1.评注: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,都可用代入法.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,再从所求式子中消去参数,得出动点的轨迹方程.例4 已知正方形的四个顶点分别为O (0,0),A (1,0),B (1,1),C (0,1),点D ,E 分别在线段OC ,AB 上运动且OD =BE ,设AD 与OE 交于点G ,则点G 的轨迹方程是( )A .y =x (1-x )(0≤x ≤1)B .x =y (1-y )(0≤y ≤1)C .y =x 2(0≤x ≤1)D .y =1-x 2(0≤x ≤1)解:设D (0,λ),E (1,1-λ),0≤λ≤1.∴线段AD 的方程为x +y λ=1(0≤x ≤1), 线段OE 的方程为y =(1-λ)x (0≤x ≤1),联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧x +y λ=1,0≤x ≤1,y =(1-λ)x ,0≤x ≤1(λ为参数),消去参数λ, 得点G 的轨迹方程为y =x (1-x )(0≤x ≤1).评注:用参数法求轨迹由于选参灵活,技巧性强,是学生较难掌握的一类问题.选用什么变量为参数,要看动点随什么量的变化而变化.常见的参数有:斜率、截距、定比、角、点的坐标等.要特别注意消参前后保持范围的等价性.总结:以上给出了处理轨迹问题的几种常用方法,对于以下几点,在复习轨迹问题时是值得我们引起高度重视的:(1)高考考查轨迹问题通常是以下两类:一类是容易题,以定义法、相关点法、待定系数法等为主;另一类是高难度的纯轨迹问题,综合考查各种方法.(2)求轨迹方程,求得方程就可以了;若是求轨迹,还应指出方程所表示的曲线类型.(3)在处理轨迹问题时一定要善于根据题目的特点选择恰当的方法.(4)认真细致确定范围.。
圆锥曲线轨迹方程的求法知识归纳求轨迹方程的常用方法:⒈直接法:直接将条件翻译成等式,整理化简后即得动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法通常叫做直接法。
⒉定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可利用曲线的定义写出方程,这种求轨迹方程的方法叫做定义法。
⒊相关点法:用动点M 的坐标x ,y 表示相关点P 的坐标(Xo 、Yo ),然后代入点P 的坐标(Xo 、Yo )所满足的曲线方程,整理化简便得到动点Q 轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做相关点法。
(用未知表示已知,带入已知求未知)⒋参数法:当动点坐标x 、y 之间的直接关系难以找到时,往往先寻找x 、y 与某一变数t 的关系,得再消去参变数t ,得到方程,即为动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做参数法。
⒌交轨法:将两动曲线方程中的参数消去,得到不含参数的方程,即为两动曲线交点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做交轨法。
类型一 直接法求轨迹方程【例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 ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ |⋅|MP ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ |+MN ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅NP ⃑⃑⃑⃑⃑ =0 ,则动点P(x ,y)的轨迹方程为 。
【点评】直接法求曲线方程时最关键的就是把几何条件或等量关系翻译为代数方程,要注意翻译的等价性.通常将步骤简记为建系设点、列式、代换、化简这四个步骤,如果给出了直角坐标系则可省去建系这一步,求出曲线的方程后还需注意检验方程。
【变式训练】1.已知抛物线C :y 2=2x 的焦点为F ,平行于x 轴的两条直线l 1,l 2分别交C 于A ,B 两点,交C 的准线于P ,Q 两点.若△PQF 的面积是△ABF 的面积的两倍,求AB 中点的轨迹方程.2.已知两点M(-1,0),N(1,0),点P 为坐标平面内的动点,且满足|MN ⃑⃑⃑⃑⃑⃑⃑ |⋅|MP ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ |+MN ⃑⃑⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅NP ⃑⃑⃑⃑⃑ =0,则动点P 的轨迹方程为3.在平面直角坐标系xOy 中,点P(a ,b)为动点,F 1,F 2分别为椭圆x 2a 2+y2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,已知△F 1PF 2为等腰三角形.设直线PF 2与椭圆相交于A ,B 两点,M 是直线PF 2上的点,满足AM →·BM →=-2,求点M 的轨迹方程.类型二 定义法求轨迹方程【例2】已知圆M:(x+1)2+y2=1,圆N:(x-1)2+y2=9,动圆P与圆M外切并且与圆N 内切,圆心P的轨迹为曲线C,求C的方程.【点评】定义法求轨迹方程1.概念:求轨迹方程时,若动点与定点、定线间的等量关系满足圆、椭圆、双曲线、抛物线的定义,则可以直接根据定义先定轨迹类型,再写出其方程,这种求轨迹方程的方法叫做定义法,其关键是准确应用解析几何中有关曲线的定义.(1)在利用圆锥曲线的定义求轨迹方程时,若所求的轨迹符合某种圆锥曲线的定义,则根据曲线的方程,写出所求的轨迹方程.(2)利用定义法求轨迹方程时,还要看轨迹是不是完整的曲线,如果不是完整的曲线,则应对其中的变量x或y进行限制.【变式训练】1. 在△ABC中,BC=4,△ABC的内切圆切BC于D点,且BD-CD=22,则顶点A的轨迹方程为______________.2.设定点F(1,0),动圆D过点F且与直线x=−1相切.则动圆圆心D的轨迹方程为3.如图所示:在圆C:(x+1)2+y2=16内有一点A(1,0),点Q为圆C上一动点,线段AQ的垂直平分线与直线CQ 的连线交于点M ,根据椭圆定义可得点M 的轨迹方程为x 24+y 23=1;利用类比推理思想:在圆C :(x +3)2+y 2=16外有一点A(3,0),点Q 为圆C 上一动点,线段AQ 的垂直平分线与直线CQ 的连线交于点M ,根据双曲线定义可得点M 的轨迹方程为______.类型三 相关点法求轨迹方程【例3】 如图所示,抛物线E :y 2=2px(p >0)与圆O :x 2+y 2=8相交于A ,B 两点,且点A 的横坐标为2.过劣弧AB 上动点P(x 0,y 0)作圆O 的切线交抛物线E 于C ,D 两点,分别以C ,D 为切点作抛物线E 的切线l 1,l 2,l 1与l 2相交于点M. (1)求p 的值;(2)求动点M 的轨迹方程.【点评】相关点法的基本步骤(1)设点:设被动点坐标为(x ,y),主动点坐标为(x 1,y 1); (2)求关系式:求出两个动点坐标之间的关系式⎩⎪⎨⎪⎧x 1=f (x ,y ),y 1=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.【变式训练】1.如图,动圆C 1:x 2+y 2=t 2,1<t <3与椭圆C 2:x 29+y 2=1相交于A ,B ,C ,D 四点.点A 1,A 2分别为C 2的左、右顶点,求直线AA 1与直线A 2B 交点M 的轨迹方程.2.已知三角形ABC 的顶点A (−3,0)、B (3,0),若顶点C 在抛物线y 2=6x 上移动,则三角形ABC 的重心的轨迹方程为______类型四 参数法求轨迹方程【例4】在平面直角坐标系xOy 中,已知两点M(1,-3),N(5,1),若点C 的坐标满足OC →=tOM →+(1-t)ON →(t ∈R),且点C 的轨迹与抛物线y 2=4x 相交于A ,B 两点. (1)求证:OA ⊥OB ;(2)在x 轴上是否存在一点P(m,0)(m≠0),使得过点P 任意作一条抛物线y 2=4x 的弦,并以该弦为直径的圆都经过原点?若存在,求出m 的值及圆心的轨迹方程;若不存在,请说明理由.【点评】利用参数法求轨迹方程:一是选择合适的参数(可以是单参数,也可以是双参数);二是建立参数方程后消掉参数,消参数的方法有代入消参法、加减消参法、平方消参法等.【变式训练】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轴右侧部分的交点为Q,点P在该直线上,且OP2-1,当t变化时,求点P的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形.OQ=t t类型五 交轨法法求轨迹方程例5 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.【变式训练】抛物线)0(42>=p px y 的顶点作互相垂直的两弦OA 、OB ,求抛物线的顶点O 在直线AB 上的射影M 的轨迹。