轨迹问题的解法大全
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小学数学10种经典行程问题解法总结行程问题是小学数学应用题中的基本问题,它包含了简单的相遇及追及问题、多人相遇追及问题、多次相遇追及问题、流水行船问题、环形跑道问题、钟面行程问题、火车过桥问题、猎狗追兔问题等,但万变不离其宗。
行程问题是物体匀速运动的应用题。
不论是同向运动还是相向运动,最后反映出来的基本关系式都可以归纳为:路程=速度×时间。
要想解答行程问题,首先要弄清物体的具体运动情况,可以在纸上画出相应的运动轨迹,更方便观察思考。
以下是总结的10种经典行程问题的相关解法。
一、简单相遇及追及问题相遇问题:总路程=(甲速+乙速)×相遇时间相遇时间=总路程÷(甲速+乙速)甲速或乙速=总路程÷相遇时间-乙速或甲速追及问题:距离差=速度差×追及时间追及时间=距离差÷速度差速度差=距离差÷追及时间速度差=快速-慢速相离问题:两地距离=速度和×相离时间相离时间=两地距离÷速度和速度和=两地距离÷相离时间二、流水行船问题(1)船速+水速=顺水速度(2)船速-水速=逆水速度(3) (顺水速度+逆水速度)÷2=船速(4) (顺水速度-逆水速度)÷2=水速两船在水流中的相遇问题与在静水中及两车在陆地上的相遇问题一样,与水速没有关系因为:甲船顺水速度+乙船逆水速度=(甲船速+水速) + (乙船速-水速)=甲船速+乙船速如果两只船在水流中同向运动,一只船追上另一只船的时间,也与水速无关因为:甲船顺水/逆水速度-乙船顺水/逆水速度=(甲船速+/-水速)-(乙船速+/-水速)=甲船速-乙船速三、环形跑道问题从同一地点出发(1)如果是相向而行,则每走一图相遇一次(2)如果是同向而行,则每追上一图相過一次四、多人相遇追及问题基本公式:路程和=速度和×相遇时间路程差=速度差×追及时间例题:有甲、乙、丙三人,甲每分钟走80米,乙每分钟走60米,丙每分钟走40米,现在甲从东端,乙、丙两人从西端同时出发相向而行,在途中甲与乙相遇6分钟后,甲又与丙相遇。
轨迹问题的求法
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.
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.
将直线与圆锥曲线的交点代入圆锥曲线的方程并对所得两式作差,得到一个与弦的中点和斜率有关的式子,可以大大减少运算量.我们称这种代点作差的方法为"点差法"。
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.
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、纵坐标间建立起联系,然后再从所求式子中消去参数,得到间的直接关系式,即得到所求轨迹方程
例3.【2017年全国二卷文科】
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.
七、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的坐标来表示,再代入到其他动点要满足的条件或轨迹方程中,整理即得到动点的轨迹方程,称之代入法,也称相关点法、转移法
.。
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 yk x x =≠-+,直线BM 的斜率(3)3AM yk 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。
轨迹方程的求法一、知识复习轨迹方程的求法常见的有1直接法;2定义法;3待定系数法4参数法5交轨法;6相关点法注意:求轨迹方程时注意去杂点,找漏点.一、知识复习例1:点P-3,0是圆x2+y2-6x-55=0内的定点,动圆M与已知圆相切,且过点P,求圆心M的轨迹方程;例2、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 -42+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 ,Rx 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.例3、如图, 直线L 1和L 2相交于点M, L 1⊥L 2, 点N ∈L 1. 以A, B 为端点的曲线段C 上的任一点到L 2的距离与到点N 的距离相等. 若∆AMN 为锐角三角形, |AM|= 错误!, |AN| = 3, 且|BN|=6. 建立适当的坐标系,求曲线段C 的方程.解法一:如图建立坐标系,以l 1为x 轴,MN 的垂直平分线为y 轴,点O 为坐标原点;依题意知:曲线段C 是以点N 为焦点,以l 2为准线的抛物线的一段,其中A ,B 分别为C 的端点;设曲线段C 的方程为)0,(),0(22>≤≤>=y x x x p px y B A ,其中x A,x B 分别为A ,B 的横坐标,P=|MN|;)2(92)2()1(172)2(3||,17||)0,2(),0,2(22=+-=++==-A A A A px px px px AN AM p N p M 得由所以 由①,②两式联立解得p x A 4=;再将其代入①式并由p>0解得⎩⎨⎧⎩⎨⎧====2214A A x p x p 或 因为△AMN 是锐角三角形,所以Ax p >2,故舍去⎩⎨⎧==22A x p∴p=4,x A =1由点B 在曲线段C 上,得42||=-=pBN x B ;综上得曲线段C 的方程为)0,41(82>≤≤=y x x y解法二:如图建立坐标系,分别以l 1、l 2为作AE ⊥l 1,AD ⊥l 2,BF ⊥l 2垂足分别为E 、D 、F 设Ax A , y A 、Bx B , y B 、Nx N , 0 依题意有)0,63)(2(8}0,,)(|),{(),(6||||4||||||||||22||||||3|||||22222222>≤≤-=>≤≤=+-====++=+=∆=+======y x x y C y x x x x y x x y x P C y x P NB BE x AE AM ME EN ME x AMN DA AM DM y AN DA ME x B A N B N A A 的方程故曲线段属于集合上任一点则由题意知是曲线段设点为锐角三角形故有由于例4、已知两点)2,0(),2,2(Q P -以及一条直线ι:y =x ,设长为2的线段AB 在直线λ上移动,求直线PA 和QB 交点M 的轨迹方程.解:PA 和QB 的交点Mx ,y 随A 、B 的移动而变化,故可设)1,1(),,(++t t B t t A , 则PA :),2)(2(222-≠++-=-t x t t y QB :).1(112-≠+-=-t x t t y 消去t ,得.082222=+-+-y x y x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.0822222=+--+-y x x y x例5、设点A 和B 为抛物线 y 2=4pxp >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.解法一:设Mx ,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 -4px +b 2=0 所以x 1x 2=22kb , y 1y 2=kpb 4,由OA ⊥OB ,得y 1y 2=-x 1x 2所以k pk4=-22kb , b =-4kp故y =kx +b =kx -4p , 得x 2+y 2-4px =0x ≠0故动点M 的轨迹方程为x 2+y 2-4px =0x ≠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Ax 1,y 1,Bx 2,y 2,Mx ,y依题意,有⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=---=--⋅-=⋅==112121212122112221211144x x y y x x y y x x y y x y x yx y px y px y①-②得y 1-y 2y 1+y 2=4px 1-x 2 若x 1≠x 2,则有2121214y y px x y y +=-- ⑥ ①×②,得y 12·y 22=16p 2x 1x 2 ③代入上式有y 1y 2=-16p 2⑦⑥代入④,得yxy y p -=+214 ⑧ ⑥代入⑤,得py x y y x x y y y y p442111121--=--=+所以211214)(44y px y y p y y p --=+ 即4px -y 12=yy 1+y 2-y 12-y 1y 2 ⑦、⑧代入上式,得x 2+y 2-4px =0x ≠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 =0x ≠0它表示以2p ,0为圆心,以2p 为半径的圆,去掉坐标原点.① ②③ ④ ⑤|轨 迹 方 程练习11.08、山东文22已知曲线1C :||||1(0)x y a b a b+=>>所围成的封闭图形的面积为 45,曲线1C 的内切圆半径为253,记2C 为以曲线1C 与坐标轴的交点为顶点的椭圆.1求椭圆2C 的标准方程; 2设AB 是过椭圆2C 中心的任意弦,L 是线段AB 的 垂直平分线,M 是L 上异于椭圆中心的点.①若||MO =λ||OA O 为坐标原点,当点A 在椭圆2C 上运动时,求点M 的轨迹方程;②若M 是L 与椭圆2C 的交点,求AMB ∆的面积的最小值.解:1由题意得22245253ab ab a b⎧=⎪⎨=⎪+⎩⇒4522==b a ,⇒椭圆方程:2254x y +=1.2若AB 所在的斜率存在且不为零,设 AB 所在直线方程为y =kxk≠0,A A A y x ,.①由22154,x y y kx ⎧+=⎪⎨⎪=⎩⇒2222220204545A A k x y k k ==++, ⇒2222220(1)||45AAk OA x y k+=+=+. 设Mx,y,由|MO|=λ|OA|λ≠0⇒|MO|2=λ2|OA|2⇒2222220(1)45k x y k λ++=+.因为L 是AB 的垂直平分线,所以直线L 的方程为y =1x k -⇒k =x y-,代入上式有:22222222222220(1)20()4545x x y y x y x y x yλλ+++==++⨯,由022≠+y x ⇒2225420x y λ+=, 当k =0或不存时,上式仍然成立.,综上所述,M 的轨迹方程为22245x y λ+=,λ≠0.②当k 存在且k ≠0时,2222220204545AA k x y k k ==++,⇒|OA|2=222220(1)45A A k x y k ++=+. 由221541x y y xk ⎧+=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩⇒2222220205454M M k x y k k ==++,⇒22220(1)||54k OM k +=+. ⇒222222111120(1)20(1)4554k k OAOMk k +=+++++=209. 222119||||20OA OB OA OM≤+=⨯⇒||||OB OA ⨯≥940.||||21OB OA S AMB ⨯⨯⨯=∆=||||OB OA ⨯≥40,当且仅当4+5k 2=5+4k 2时,即k =±1时等号成立.当1400229AMB k S ∆==⨯=>,; 当k 不存在时,140429AMB S ∆==>.综上所述,AMB ∆的面积的最小值为409.2.07、江西理21设动点P 到点(10)A -,和(10)B ,的距离分别为1d 和2d ,2APB θ∠=,且存在常数(01)λλ<<,使得212sin d d θλ=.1证明:动点P 的轨迹C 为双曲线,并求出C 的方程;2过点B 作直线与双曲线C 的右支于M N ,两点,试确定λ的范围,使OM ·ON =0,其中点O 为坐标原点.解:1在PAB △中,2AB =,即222121222cos 2d d d d θ=+-, 2212124()4sin d d d d θ=-+,即2121244sin 212d d d d θλ-=-=-<常数,点P 的轨迹C 是以A B ,为焦点,实轴长221a λ=-的双曲线,方程为:2211x y λλ-=-. 2设11()M x y ,,22()N x y ,①当MN 垂直于x 轴时,MN 的方程为1x =,(11)M ,,(11)N -,在双曲线上.即2111511012λλλλλ-±-=⇒+-=⇒=-, 因为01λ<<,所以512λ-=. ②当MN 不垂直于x 轴时,设MN 的方程为(1)y k x =-.由2211(1)x y y k x λλ⎧-=⎪-⎨⎪=-⎩得: 2222(1)2(1)(1)()0k x k x k λλλλλ⎡⎤--+---+=⎣⎦,由题意知:2(1)0k λλ⎡⎤--≠⎣⎦ ⇒21222(1)(1)k x x k λλλ--+=--,2122(1)()(1)k x x kλλλλ--+=-- ⇒22212122(1)(1)(1)k y y k x x k λλλ=--=--. 由OM ·ON =0,且M N ,在双曲线右支上,所以2121222122212(1)0(1)5121011231001x x y y k x x k x x λλλλλλλλλλλλλλλ-⎧+=⎧-⎧=⎪>-⎪⎪⎪+-+>⇒⇒⇒<<+--⎨⎨⎨⎪⎪⎪>+->>⎩⎩⎪-⎩. 由①②知32215<≤-λ.3.09、海南已知椭圆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1.1求椭圆C 的方程;2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,2OP e OMe 为椭圆C 的离心率,求点M 的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线.解:Ⅰ设椭圆长半轴长及分别为a,c .由已知得⎩⎨⎧=+=-71c a c a ⇒a =4,c =3⇒椭圆C 的方程为221167x y +=. 2设Mx,y,P 0x ,0y . 其中0x ∈-4,4,0x =x .有22001167x y +=……① 由OP e OM=得:2240022x y e x y +=+=169. 故22220016()9()x y x y +=+下面是寻找关系式0x =fx,y,0y =gx,y 的过程又⎪⎩⎪⎨⎧-==167112220220x y x x ……………………………………②②式代入①:22001167x y +=并整理得:47(44)3y x =±-≤≤,所以点M 的轨迹是两条平行于x 轴的线段.轨 迹 方 程练习24.09、重庆理已知以原点O 为中心的椭圆的一条准线方程为433y =,离心率32e =,M 是椭圆上的动点. 1若C 、D 的坐标分别是0,√3、0,-√3,求||MC ·||MD 的最大值;2如图,点A 的坐标为1,0,点B 是圆221x y +=上的点,点N 是点M 椭圆上的点在x 轴上的射影,点Q 满足条件:OQ =OM +ON ,QA ·BA =0.求线段QB 的中点P 的轨迹方程.解:1设椭圆方程为:22221x y a b +=a >b >0.准线方程3y ==c a 2,2e ==ac ⇒2=a ,32=c 1=⇒b ⇒椭圆方程为:2214y x +=.所以:C 、D 是椭圆2214y x +=的两个焦点⇒||MC +||MD =4.||MC ·||MD ≤4)2||||(2=+MD MC ,当且仅当||MC =||MD ,即点M 的坐标为(1,0)±时上式取等号⇒||MC ·||MD 的最大值为4.2设M(,),(,)m m B B x y B x y ,(,)Q Q Q x y ,N 0,m x ⇒4422=+m m y x ,122=+B B y x . 由OQ =OM +ON⇒m Q x x 2=,m Q y y =⇒4)2(2222=+=+m m Q Qy x y x ………①由QA ·BA =0 ⇒Q Q y x --,1·B B y x --,1=Q x -1B x -1+B Q y y =0 ⇒=+B Q B Q y y x x 1-+B Q x x …………②记P 点的坐标为P x ,P y ,因为P 是BQ 的中点⇒B Q P x x x +=2,B Q P y y y +=2⇒2222)2()2(BQ B Q P P y y x x y x +++=+=)22(412222B Q B Q B Q B Q y y x x y y x x +++++ =)]1(25[41-++B Q x x =)245(41-+P x ⇒P P P x y x +=+4322 ⇒动点P 的方程为:1)21(22=+-y x .5.09、安徽已知椭圆22a x +22by =1a >b >0的离心率为33.以原点为圆心,以椭圆短半轴长为半径的圆与直线y =x +2相切.1求a 与b 的值;2设该椭圆的左,右焦点分别为1F 和2F ,直线1L 过2F 且与x 轴垂直,动直线2L 与y 轴垂直,2L 交1L 于点p.求线段1PF 的垂直平分线与直线2L 的交点M 的轨迹方程,并指明曲线类型解:1e =33⇒22a b =32.又圆心0,0到直线y =x +2的距离d =半径b =22112+, ∴2b =2,2a =3.12322=+y x 21F -1,0、2F 1,0,由题意可设P 1,tt ≠0.那么线段1PF 的中点为N0,2t . 2L 的方程为:y =t,设M M M y x ,是所求轨迹上的任意点.下面求直线MN 的方程,然后与直线2L 的方程联立,求交点M 的轨迹方程直线1PF 的斜率k =2t ,∴线段1PF 的中垂线MN 的斜率=-t2. 所以:直线MN 的方程为:y -2t =-t 2x .由⎪⎩⎪⎨⎧+-==22t x t y t y ⇒⎪⎩⎪⎨⎧=-=t y t x MM 42, 消去参数t 得:M M x y 42-=,即: x y 42-=,其轨迹为抛物线除原点.又解:由于MN =-x,2t -y,1PF =-x,2t -y .∵MN ·1PF =0, ∴⎪⎩⎪⎨⎧==---ty y t x t x 0)2(·)2,(,,消参数t 得:x y 42-=x ≠0,其轨迹为抛物线除原点.6.07湖南理20已知双曲线222x y -=的左、右焦点分别为1F ,2F ,过点2F 的动直线与双曲线相交于A B ,两点.直接法求轨迹1若动点M 满足1111F M F A F B FO =++其中O 为坐标原点,求点M 的轨迹方程;2在x 轴上是否存在定点C ,使CA ·CB 为常数 若存在,求出点C 的坐标;若不存在,请说明理由.解:1由条件知1(20)F -,,2(20)F ,,设11()A x y ,,22()B x y ,.设()M x y ,,则1(2)F M x y =+,,111(2)F A x y =+,,1221(2)(20)F B x y FO =+=,,,, 由1111F M F A F B FO =++⇒121226x x x y y y +=++⎧⎨=+⎩ ⇒12124x x x y y y+=-⎧⎨+=⎩⇒AB 的中点坐标为422x y -⎛⎫ ⎪⎝⎭,. 当AB 不与x 轴垂直时,1212024822y y y y x x x x --==----, 即1212()8y y y x x x -=--. 又因为A B ,两点在双曲线上,所以22112x y -=,22222x y -=,两式相减得12121212()()()()x x x x y y y y -+=-+,即1212()(4)()x x x y y y --=-.将1212()8y y y x x x -=--代入上式,化简得22(6)4x y --=. 当AB 与x 轴垂直时,122x x ==,求得(80)M ,,也满足上述方程. 所以点M 的轨迹方程是22(6)4x y --=. 2假设在x 轴上存在定点(0)C m ,,使CA ·CB 为常数. 当AB 不与x 轴垂直时,设直线AB 的方程是(2)(1)y k x k =-≠±.代入222x y -=有2222(1)4(42)0k x k x k -+-+=. 则12x x ,是上述方程的两个实根,所以212241k x x k +=-,2122421k x x k +=-,于是CA ·CB 22221212(1)(2)()4k x x k m x x k m =+-++++22222222(1)(42)4(2)411k k k k m k m k k +++=-++-- 222222(12)2442(12)11m k m m m m k k -+-=+=-++--. 因为CA ·CB 是与k 无关的常数,所以440m -=,即1m =,此时CA ·CB =-1.当AB 与x 轴垂直时,点A B ,的坐标可分别设为(2,(2,此时CA ·CB =1,√2·1,-√2=-1.故在x 轴上存在定点(10)C ,,使CA ·CB 为常数.。
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。
求轨迹方程问题—6大常用方法知识梳理:(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。
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。
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,(即以该方程的某些解为坐标的点不在轨迹上),又要检验是否丢解。
高中数学解析几何|求轨迹方程方法最全总结一、直接法若动点运动的条件是一些较为明确的几何量的等量关系,而这些条件易于表达成关于x,y的等量关系式,可以较为容易地得到轨迹方程(即遵循求轨迹方程的一般程序),这种方法我们一般称之为直接法.用直接发求轨迹方程一般都要经过建系、设点、列式、化简、验证这五个环节.二、定义法若动点轨迹的条件符合某一基本而常见轨迹的定义(如圆、椭圆、双曲线、抛物线等)已从定义来确定表示其几何特征的基本量而直接写出其轨迹方程,或从曲线定义来建立等量关系式从而求出轨迹方程.三、代入法若动点运动情况较为复杂,不易直接表述或求出,但是能够发现形成轨迹的动点P(x,y)随着另一动点Q (X,Y)的运动而有规律的运动,而且动点Q的运动轨迹方程已经给定或极为容易求出,故只要找出两动点P,Q之间的等量关系式,用x,y表示X,Y再代入Q的轨迹方程整理即得动点P的轨迹方程,称之为代入法,也叫相关点法.四、参数法若动点运动变化情况较为复杂,动点的纵坐标之间的等量关系式难以极快找到,可以适当引入参数,通过所设参数沟通动点横坐标之间的联系,从而得到轨迹的参数方程进而再消去所设参数得出轨迹的(普通)方程,称之为参数法.点悟:注意落实好图形特征信息提供的解题方向,前提是自信,实力是运算过关.本题还可有一些较为简捷的解法,不妨试试五、交轨法若所求轨迹可以看成是某两条曲线(包括直线)的交点轨迹时,可由方程直接消去参数,也可引入参数来建这两条动曲线之间的联系,再消参而得到轨迹方程,称之为交轨法.可以认为交轨法是参数法的一种特殊情况.点悟:交轨是一种动态解题策略,注意特殊或极限情况处理. 六、几何法认真分析动点运动变化规律,可以发现图形明显的几何特征,利用有关平面几何的知识将动点运动变化规律与动点满足的条件有机联系起来,再利用直接法得到动点的轨迹方程,称之为几何法.七、点差法涉及与圆锥曲线中点弦有关的轨迹问题时,常可以把两端点设为(x1,y1),(x2,y2),代入圆锥曲线方程,然后作差法求出曲线的轨迹方程,此法称之为点差法,也叫平方差法.运用此法要注意限制轨迹方程中变量可能的取值范围.点悟:上述方法是通过设直线AB的方程引入参数b得到动点M 轨迹的参数方程再消去参数得到普通方程,注意参数的取值范围,因而轨迹是一条线段.本题较为简捷的求法还可考虑点差法:。
解轨迹问题4种方法求轨迹方程常用的方法:(1)结合解析几何中某种曲线的定义,从定义出发寻找解决问题的方法;(2)利用几何性质,若所求的轨迹与图形的性质相关,利用三角形或圆的性质来解问题;(3)如果点P 的运动轨迹或所在曲线已知,又点Q 与点P 之间的坐标可以建立某种关系,则借助点P 的轨迹可以得到点Q 的轨迹; (4)参数法. ●点击双基1.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.中心在原点的双曲线D.中心在(5,0)的双曲线 解析:直接法. 答案:B2.(2005年春季北京,6)已知双曲线的两个焦点为F 1(-5,0)、F 2(5,0),P 是此双曲线上的一点,且PF 1⊥PF 2,|PF 1|·|PF 2|=2,则该双曲线的方程是A.22x -32y =1B.32x -22y =1C.42x -y 2=1D.x 2-42y =1解析:设双曲线的方程为22a x -22by =1.由题意||PF 1|-|PF 2||=2a ,|PF 1|2+|PF 2|2=(25)2.又∵|PF 1|·|PF 2|=2,∴a =2,b =1.故双曲线方程为42x -y 2=1.答案:C3.已知A (0,7)、B (0,-7)、C (12,2),以C 为一个焦点作过A 、B 的椭圆,椭圆的另一个焦点F 的轨迹方程是A.y 2-482x =1(y ≤-1) B.y 2-482x =1 C.y 2-482x =-1 D.x 2-482y =1解析:由题意|AC |=13,|BC |=15,|AB |=14,又|AF |+|AC |=|BF |+|BC |,∴|AF |-|BF |=|BC |-|AC |=2.故F 点的轨迹是以A 、B 为焦点,实轴长为2的双曲线下支.又c =7,a =1,b 2=48,所以轨迹方程为y 2-482x =1(y ≤-1).答案:A4.F 1、F 2为椭圆42x +32y =1的左、右焦点,A 为椭圆上任一点,过焦点F 1向∠F 1AF 2的外角平分线作垂线,垂足为D ,则点D 的轨迹方程是________________.解析:延长F 1D 与F 2A 交于B ,连结DO ,可知DO =21F 2B =2,∴动点D 的轨迹方程为x 2+y 2=4.答案:x 2+y 2=45.已知△ABC 中,B (1,0)、C (5,0),点A 在x 轴上方移动,且tan B +tan C =3,则△ABC 的重心G 的轨迹方程为________________.解析:设A (x 0,y 0),∵tan B +tan C =3,∴100-x y -500-x y =3,点A 的轨迹方程为y 0=-43(x 02-6x 0+5)(x 0≠1且x 0≠5).若 G (x ,y )为△ABC 的重心,则由重心坐标公式:x =3510x ++,y =30y,∴x 0=3x -6,且y 0=3y .代入A 点轨迹方程得G 的轨迹方程为y -1=-49(x -3)2(x ≠37且x ≠311).答案:y -1=-49(x -3)2(x ≠37且x ≠311)●典例剖析【例1】 在△PMN 中,tan ∠PMN =21,tan ∠MNP =-2,且△PMN 的面积为1,建立适当的坐标系,求以M 、N 为焦点,且过点P 的椭圆的方程.M N剖析:如上图,以直线MN 为x 轴,线段MN 的垂直平分线为y 轴,建立平面直角坐标系,则所求椭圆方程为22a x +22by =1.显然a 2、b 2是未知数,但a 2、b 2与已知条件没有直接联系,因此应寻找与已知条件和谐统一的未知元,或改造已知条件.解法一:如上图,过P 作PQ ⊥MN ,垂足为Q ,令|PQ |=m ,于是可得|MQ |=|PQ |cot ∠PMQ =2m ,|QN |=|PQ |cot ∠PNQ =21m . ∴|MN |=|MQ |-|NQ |=2m -21m =23m . 于是S △PMN =21|MN |·|PQ |=21·23m ·m =1.因而m =34,|MQ |=234,|NQ |=31,|MN |=3.|MP |=22||||PQ MQ +=34316+=3152,|NP |=22||||PQ NQ +=3431+=315.以MN 的中点为原点,MN 所在直线为x 轴建立直角坐标系,设椭圆方程为22a x +22b y =1(a >b >0).则2a =|MP |+|NP |=15,2c =|MN |=3,故所求椭圆方程为1542x +32y =1.解法二:设M (-c ,0)、N (c ,0),P (x ,y ),y >0,c x y + =21,cx y -=2, y ·c =1, 解之,得x =635,y =332,c =23.设椭圆方程为b 2x 2+a 2y 2=a 2b 2,则b 2·(635)2+a 2(332)2=a 2b 2, a 2-b 2=43, 解之,得a 2=415,b 2=3.(以下略)评述:解法一选择了与a 较接近的未知元|PM |、|PN |,但需改造已知条件,以便利用正弦定理和面积公式;解法二以条件为主,选择了与条件联系最直接的未知元x 、y 、c .本题解法较多,但最能体现方程思则想方法的、学生易于理解和接受的是这两种解法.深化拓展若把△PMN 的面积为1改为PM ·PN =38,求椭圆方程. 提示:由tan ∠PMN =21,tan ∠MNP =-2,易得sin ∠MPN =53,cos ∠MPN =54. 由PM ·PN =38,得|PM ||PN |=310.易求得|PM |=3152,|PN |=315.进而求得椭圆方程为1542x +32y =1.【例2】 (2004年福建,22)如下图,P 是抛物线C :y =21x 2上一点,直线l 过点P 且与抛物线C交于另一点Q .若直线l 与过点P 的切线垂直,求线段PQ 中点M 的轨迹方程.xyOQMTP Sl 剖析:欲求PQ 中点M 的轨迹方程,需知P 、Q 的坐标.思路一,P 、Q 是直线l 与抛物线C 的交点,故需求直线l 的方程,再与抛物线C 的方程联立,利用韦达定理、中点坐标公式可求得M 的轨迹方程;思路二,设出P 、Q 的坐标,利用P 、Q 的坐标满足抛物线C 的方程,代入抛物线C 的方程相减得PQ 的斜率,利用PQ 的斜率就是l 的斜率,可求得M 的轨迹方程.解:设P (x 1,y 1)、Q (x 2,y 2)、M (x 0,y 0),依题意知x 1≠0,y 1>0,y 2>0.由y =21x 2, ① 得y ′=x . ∴过点P 的切线的斜率k 切=x 1, ∴直线l 的斜率k l =-切k 1=-11x ,直线l 的方程为y -21x 12=-11x (x -x 1). ②方法一:联立①②消去y ,得x 2+12x x -x 12-2=0.∵M 为PQ 的中点, x 0=221x x +=-11x ,y 0=21x 12-11x (x 0-x 1). 消去x 1,得y 0=x 02+221x +1(x 0≠0), ∴PQ 中点M 的轨迹方程为y =x 2+221x +1(x ≠0). 方法二:由y 1=21x 12,y 2=21x 22,x 0=221x x +,得y 1-y 2=21x 12-21x 22=21(x 1+x 2)(x 1-x 2)=x 0(x 1-x 2),则x 0=2121x x y y --=k l =-11x ,∴x 1=-01x .将上式代入②并整理,得y 0=x 02+221x +1(x 0≠0), ∴∴PQ 中点M 的轨迹方程为y =x 2+221x+1(x ≠0). 评述:本题主要考查了直线、抛物线的基础知识,以及求轨迹方程的常用方法.本题的关键是利用导数求切线的斜率以及灵活运用数学知识分析问题、解决问题.深化拓展当点P 在抛物线C 上移动时,求点M 到x 轴的最短距离. 提示:∵x ≠0,x 2>0,∴y =x 2+221x +1≥221+1=2+1,当且仅当x 2=221x ,x =±214时等号成立,即点M 到x 轴的最短距离为2+1.【例3】 (2000年春季全国)已知抛物线y 2=4px (p >0),O 为顶点,A 、B 为抛物线上的两动点,且满足OA ⊥OB ,如果OM ⊥AB 于M 点,求点M 的轨迹方程.剖析:点M 是OM 与AB 的交点,点M 随着A 、B 两点的变化而变化,而A 、B 为抛物线上的动点,点M 与A 、B 的直接关系不明显,因此需引入参数.解法一:设M (x 0,y 0),则k OM =00x y ,k AB =-00y x ,直线AB 方程是y =-00y x(x -x 0)+y 0. 由y 2=4px 可得x =py 42,将其代入上式,整理,得x 0y 2-(4py 0)y -4py 02-4px 02=0. ①此方程的两根y 1、y 2分别是A 、B 两点的纵坐标,∴A (p y 421,y 1)、B (py422,y 2).∵OA ⊥OB ,∴k OA ·k OB =-1.∴14y p ·24y p=-1.∴y 1y 2=-16p 2. 根据根与系数的关系,由①可得y 1·y 2=02020)(4x y x p +-,∴02020)(4x y x p +-=16p 2.化简,得x 02+y 02-4px 0=0,即x 2+y 2-4px =0(除去原点)为所求.∴点M 的轨迹是以(2p ,0)为圆心,以2p 为半径的圆,去掉坐标原点. 解法二:设A 、B 两点坐标为A (pt 12,2pt 1)、B (pt 22,2pt 2). ∴k OA =12t ,k OB =22t ,k AB =212t t +.∵OA ⊥OB ,∴t 1·t 2=-4.∴AB 方程是y -2pt 1=212t t +(x -pt 12), ① 直线OM 的方程是y =-221t t +x . ② ①×②,得(px )t 12+2pyt 1-(x 2+y 2)=0. ③ ∴直线AB 的方程还可写为 y -2pt 2=212t t +(x -pt 22). ④ 由②×④,得(px )t 22+(2py )t 2-(x 2+y 2)=0. ⑤由③⑤可知t 1、t 2是方程(px )t 2+(2py )t 2-(x 2+y 2)=0的两根.由根与系数的关系可得t 1t 2=pxy x )(22+-.又t 1·t 2=-4,∴x 2+y 2-4px =0(原点除外)为所求点M 的轨迹方程.故M 的轨迹是以(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 ),直线AB 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+x (2kb -4p )+b 2=0.所以x 1x 2=22k b .消去x ,得ky 2-4py +4pb =0.所以y 1y 2=k pb4.由OA ⊥OB ,得y 1y 2=-x 1x 2,所以k pk4=-22kb ,b =-4kp .故y =kx +b =k (x -4p ).用k =-yx代入,得x 2+y 2-4px =0(x ≠0). 解法四:设点M 的坐标为(x ,y ),直线OA 的方程为y =kx ,显然k ≠0,则直线OB 的方程为y =-k1x . y =kx , y 2=4px , 类似地可得B 点的坐标为(4pk 2,-4pk ), 从而知当k ≠±1时,yxABM Ok AB =)1(4)1(422k kp k k p -+=kk -11.故得直线AB 的方程为y +4pk =k k-11(x -4pk 2),即(k1-k )y +4p =x , ① 直线OM 的方程为y =-(k1-k )x . ② 可知M 点的坐标同时满足①②,由①及②消去k 便得4px =x 2+y 2,即(x -2p )2+y 2=4p 2,但x ≠0,当k =±1时,容易验证M 点的坐标仍适合上述方程. 故点M 的轨迹方程为(x -2p )2+y 2=4p 2(x ≠0), 它表示以点(2p ,0)为圆心,以2p 为半径的圆.评述:本题考查了交轨法、参数法求轨迹方程,涉及了类比、分类讨论等数学方法,消参时又用到了整体思想法,对含字母的式子的运算能力有较高的要求,同时还需要注意轨迹的“完备性和纯粹性”.此题是综合考查学生能力的一道好题.深化拓展本题中直线AB 恒过定点(4p ,0),读者不妨探究一番. ●闯关训练由 解得A 点的坐标为(24k p ,kp4),夯实基础1.已知M (-2,0)、N (2,0),|PM |-|PN |=4,则动点P 的轨迹是 A.双曲线 B.双曲线左边一支 C.一条射线 D.双曲线右边一支 解析:利用几何性质.答案:C2.(2003年河南)已知双曲线中心在原点且一个焦点为F (7,0),直线y =x -1与其相交于M 、N 两点,MN 中点的横坐标为-32,则此双曲线的方程是 A.32x -42y =1 B.42x -32y =1 C.52x -22y =1 D.22x -52y =1解析:设双曲线方程为22a x -22b y =1.将y =x -1代入22a x -22b y =1,整理得(b 2-a 2)x 2+2a 2x -a 2-a 2b 2=0.由韦达定理得x 1+x 2=2222b a a -,221x x +=222ba a -=-32.由c 2=a 2+b 2求得a 2=2,b 2=5.答案:D 3.曲线x 2+4y 2=4关于点M (3,5)对称的曲线方程为____________.解析:代入法(或相关点法).答案:(x -6)2+4(y -10)2=44.与圆x 2+y 2-4x =0外切,且与y 轴相切的动圆圆心的轨迹方程是____________.解析:若动圆在y 轴右侧,则动圆圆心到定点(2,0)与到定直线x =-2的距离相等,其轨迹是抛物线;若动圆在y 轴左侧,则动圆圆心轨迹是x 负半轴.答案:y 2=8x (x >0)或y =0(x <0)5.自抛物线y 2=2x 上任意一点P 向其准线l 引垂线,垂足为Q ,连结顶点O 与P 的直线和连结焦点F 与Q 的直线交于R 点,求R 点的轨迹方程.解:设P (x 1,y 1)、R (x ,y ),则Q (-21,y 1)、F (21,0), ∴OP 的方程为y =11x y x , ① FQ 的方程为y =-y 1(x -21). ② 由①②得x 1=x x212-,y 1=xy 212-,代入y 2=2x ,可得y 2=-2x 2+x . 6.求经过定点A (1,2),以x 轴为准线,离心率为21的椭圆下方的顶点的轨迹方程.解:设椭圆下方的焦点F (x 0,y 0),由定义2||AF =21,∴|AF |=1,即点F 的轨迹方程为(x 0-1)2+(y 0-2)2=1. 又设椭圆下方顶点为P (x ,y ),则x 0=x ,y 0=23y , ∴点P 的轨迹方程是(x -1)2+(23y -2)2=1. 培养能力7.AB 是圆O 的直径,且|AB |=2a ,M 为圆上一动点,作MN ⊥AB ,垂足为N ,在OM 上取点P ,使|OP |=|MN |,求点P 的轨迹.解:以圆心O 为原点,AB 所在直线为x 轴建立直角坐标系(如下图),则⊙O 的方程为x 2+y 2=a 2,设点P 坐标为(x ,y ),并设圆与y 轴交于C 、D 两点,作PQ ⊥AB 于Q ,则有||||OM OP =||||MN PQ .∵|OP |=|MN |,∴|OP |2=|OM |·|PQ |. ∴x 2+y 2=a |y |,即 x 2+(y ±2a )2=(2a)2. 轨迹是分别以CO 、OD 为直径的两个圆.8.过抛物线y 2=4x 的焦点的直线l 与抛物线交于A 、B 两点,O 为坐标原点.求△AOB 的重心G 的轨迹C 的方程.解:抛物线的焦点坐标为(1,0),当直线l 不垂直于x 轴时,设方程为y =k (x -1),代入y 2=4x , 得k 2x 2-x (2k 2+4)+k 2=0.设l 方程与抛物线相交于两点, ∴k ≠0.设点A 、B 的坐标分别为(x 1,y 1)、(x 2,y 2),根据韦达定理,有x 1+x 2=22)2(2kk +,从而y 1+y 2=k (x 1+x 2-2)=k 4. 设△AOB 的重心为G (x ,y ),x =3021x x ++=32+234k,y =3021y y ++=k34,∴y 2=34x -98.当l 垂直于x 轴时,A 、B 的坐标分别为(1,2)和(1,-2),△AOB 的重心G (32,0),也适合y 2=34x -98,因此所求轨迹C 的方程为y 2=34x -98.探究创新9.(2004年春季安徽)已知k >0,直线l 1:y =kx ,l 2:y =-kx .(1)证明:到l 1、l 2的距离的平方和为定值a (a >0)的点的轨迹是圆或椭圆; (2)求到l 1、l 2的距离之和为定值c (c >0)的点的轨迹. (1)证明:设点P (x ,y )为动点,则221||k kx y +-+221||kkx y ++=a ,整理得2222)1(k a k x ++2)1(22a k y +=1. 因此,当k =1时,动点的轨迹为圆;当k ≠1时,动点的轨迹为椭圆. (2)解:设点P (x ,y )为动点,则|y -kx |+|y +kx |=c 21k +.当y ≥k |x |时,y -kx +y +kx =c 21k +,即y =21c 21k +; 当y ≤-k |x |时,kx -y -y -kx =c 21k +,即y =-21c 21k +;当-k |x |<y <k |x |,x >0时,kx -y +y +kx =c 21k +,即x =k21c 21k +;则消去k ,得x =32+34(43y )2,当-k |x |<y <k |x |,x <0时,y -kx -y -kx =c 21k +,即x =-k21c 21k +. 综上,动点的轨迹为矩形. ●思悟小结1.求轨迹方程的一般步骤是:建系、设点、列式、代入、化简、检验.检验就是要检验点的轨迹的纯粹性和完备性.2.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.3.如果能够确定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.4.如果轨迹动点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.5.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.参数法中常选变角、变斜率等为参数.6.注意参数的取值范围对方程的影响. 教学点睛1.已知曲线求方程或已知方程画曲线是解析几何中的两个基本问题.如何探求动点的轨迹方程呢?①从定义出发,还本索源.在探求动点的轨迹方程时,如能结合解析几何中某种曲线的定义,也就能寻找到解决问题的钥匙;②利用平面几何的性质.动点的轨迹与图形的性质相关,若某些轨迹与直线或圆有关,则可以利用三角形或圆的性质来帮助分析;③伴随曲线的思想和方法.如果点P 的运动轨迹或所在的曲线已知,又点P 与点Q 的坐标之间可以建立起某种关系,则借助于点P 的运动轨迹,我们便可以得到点Q 的运动轨迹,这便是伴随曲线的思想方法.2.在探求轨迹的过程中,需要注意的是轨迹的“完备性”和“纯粹性”,也就是说既不能多,也不能少,因此,在求得轨迹方程之后,要深入地再思考一下:①是否还遗漏了一些点?是否还有另一个满足条件的轨迹方程存在?②在所求得的轨迹方程中,x 、y 的取值范围是否有什么限制?拓展题例【例1】 是否存在同时满足下列条件的抛物线?若存在,求出它的方程;若不存在,请说明理由. (1)准线是y 轴; (2)顶点在x 轴上;(3)点A (3,0)到此抛物线上动点P 的距离最小值是2. 解:假设存在这样的抛物线,顶点为(a ,0),则方程为y 2=4a (x -a )(a ≠0), 设P (x 0,y 0),则y 02=4a (x 0-a ),|AP |2=(x 0-3)2+y 02 =[x 0-(3-2a )]2+12a -8a 2,令f (a )=|AP |2, ①当a >0时,有x 0≥a ,当3-2a ≥a 即a ∈(0,1]时,|AP |2=f (3-2a ),∴a =1或a =21;抛物线方程为y 2=4(x -1)或y 2=2(x -21). 当3-2a <a 即a >1时,|AP |2=f (a ).∴a =5或a =1(舍),抛物线方程为y 2=20(x -5).②当a <0时,显然与已知矛盾,∴所求抛物线方程为y 2=4(x -1)或y 2=2(x -21)或y 2=20(x -5). 【例2】 (2003年太原市模拟题)已知椭圆的焦点为F 1(-1,0)、F 2(1,0),直线x =4是它的一条准线.(1)求椭圆的方程;(2)设A 1、A 2分别是椭圆的左顶点和右顶点,P 是椭圆上满足|P A 1|-|P A 2|=2的一点,求tan ∠A 1P A 2的值;(3)若过点(1,0)的直线与以原点为顶点、A 2为焦点的抛物线相交于点M 、N ,求MN 中点Q 的轨迹方程.解:(1)设椭圆方程为22a x +22by =1(a >b >0).c =1,ca 2=4,c =1, a =2,所求椭圆方程为42x +32y =1.(2)由题设知,点P 在以A 1、A 2为焦点,实轴长为2的双曲线的右支上.由(1)知A 1(-2,0),A 2(2,0),设双曲线方程为22mx -22n y =1(m >0,n >0).2m =2, m =1,m 2+n 2=4, n =3.∴双曲线方程为x 2-32y =1.由42x +32y =1, x 2-32y =1,解得P 点的坐标为(5102,553)或(5102,-553).当P 点坐标为(5102,553)时,tan∠A 1P A 2=12121PA PA PA PA k k k k +-=-45.同理当P 点坐标为(5102,-353)时,tan ∠A 1P A 2=-45. 故tan ∠A 1P A 2=-45.(3)由题设知,抛物线方程为y 2=8x .设M (x 1,y 1)、N (x 2,y 2),MN 的中点Q (x ,y ), 当x 1≠x 2时,有y 12=8x 1, ① y 22=8x 2, ②x =221x x +, ③ y =221y y +, ④2121x x y y --=1-x y. ⑤①-②,得2121x x y y --(y 1+y 2)=8,将④⑤代入上式,有1-x y·2y =8,即y 2=4(x -1)(x ≠1).当x 1=x 2时,MN 的中点为(1,0),仍满足上式.故所求点Q 的轨迹方程为y 2=4(x -1).由题设有解得 ∴b 2=3.则解得。
轨迹问题的求法
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.
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.
将直线与圆锥曲线的交点代入圆锥曲线的方程并对所得两式作差,得到一个与弦的中点和斜率有关的式子,可以大大减少运算量.我们称这种代点作差的方法为"点差法"。
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.
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、纵坐标间建立起联系,然后再从所求式子中消去参数,得到间的直接关系式,即得到所求轨迹方程
例3.【2017年全国二卷文科】
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.
七、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的坐标来表示,再代入到其他动点要满足的条件或轨迹方程中,整理即得到动点的轨迹方程,称之代入法,也称相关点法、转移法
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