高中数学课件:2.1.2《求曲线的方程》(新人教A选修2-1)
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第二章 §2.1 曲线与方程2.1.2 求曲线的方程学习目标1.了解用坐标法研究几何问题的有关知识和观点,感受曲线的实际背景,明确其刻画现实世界和解决实际问题的作用.2.了解解析几何的基本思想、明确它所研究的基本问题.3.初步掌握根据已知条件求曲线方程的方法,同时进一步加深理解“曲线的方程、方程的曲线”的概念.内容索引问题导学题型探究当堂训练问题导学思考1 知识点一 坐标法的思想怎样理解建立平面直角坐标系是解析几何的基础?只有建立了平面直角坐标系,才有点的坐标,才能将曲线代数化,进一步用代数法研究几何问题.答案思考2 依据一个给定的平面图形,选取的坐标系惟一吗?不惟一,常以得到的曲线方程最简单为标准.答案梳理(1)坐标法:借助于,通过研究方程的性质间接地来研究曲线性质的方法.(2)解析几何研究的主要问题:①通过曲线研究方程:根据已知条件,求出 .②通过方程研究曲线:通过曲线的方程,研究 .曲线的性质坐标系表示曲线的方程知识点二 求曲线的方程的步骤有序实数对(x,y)P={M|p(M)}p(M)f(x,y)=0f(x,y)=0方程的解题型探究类型一 直接法求曲线的方程例1 一个动点P到直线x=8的距离是它到点A(2,0)的距离的2倍.求动点P的轨迹方程.解答设P(x,y),则|8-x|=2|PA|.化简,得3x2+4y2=48,故动点P的轨迹方程为3x2+4y2=48.引申探究若本例中的直线改为“y=8”,求动点P的轨迹方程.解答据题设P(x,y),则P到直线y=8的距离d=|y-8|,化简,得4x2+3y2-16x+16y-48=0.故动点P的轨迹方程为4x2+3y2-16x+16y-48=0.反思与感悟直接法求动点轨迹的关键及方法(1)关键:①建立恰当的平面直角坐标系;②找出所求动点满足的几何条件.(2)方法:求曲线的方程遵循求曲线方程的五个步骤,在实际求解时可简化为三大步骤:建系、设点;根据动点满足的几何条件列方程;对所求的方程化简、说明.特别提醒:直接法求动点轨迹方程的突破点是将几何条件代数化.解答类型二 代入法求解曲线的方程例2 动点M 在曲线x 2+y 2=1上移动,M 和定点B (3,0)连线的中点为P ,求P 点的轨迹方程.设P (x ,y ),M (x 0,y 0),又因为M 在曲线x 2+y 2=1上,所以(2x -3)2+4y 2=1.所以P 点的轨迹方程为(2x -3)2+4y 2=1.解答反思与感悟代入法求解轨迹方程的步骤(1)设动点P(x,y),相关动点M(x0,y0).(3)代入相关动点的轨迹方程.(4)化简、整理,得所求轨迹方程.跟踪训练2 △ABC的顶点A固定,点A的对边BC的长是2a,边BC上的高的长是b,边BC沿一条定直线移动,求△ABC外心的轨迹方程.解答类型三 根据曲线的方程求两曲线的交点例3 过点M(1,2)的直线与曲线y= (a≠0)有两个不同的交点,且这两个交点的纵坐标之和为a,求a的取值范围.解答结合曲线方程的定义,两曲线的交点的坐标即为两曲线的方程构成的方程组的解,所以可以把求两曲线交点坐标的问题转化为解方程组的问题,讨论交点的个数问题转化为讨论方程组解的个数问题.即两曲线C 1和C 2的方程分别为F (x ,y )=0和G (x ,y )=0,则它们的交点坐标由方程组的解来确定.反思与感悟跟踪训练3 直线l:y=k(x-5)(k≠0)与圆O:x2+y2=16相交于A,B两点,O为圆心,当k变化时,求弦AB的中点M的轨迹方程.解答当堂训练1.曲线y=与xy=2的交点是A.(1,1)B.(2,2)C.直角坐标系内的任意一点D.不存在联立方程组无解.答案解析√234512.方程x 2+y 2=1(xy <0)表示的曲线是∵xy <0,当x >0时,y <0,曲线应在第四象限;当x <0时,y >0,曲线应在第二象限,且与坐标轴均无交点.答案解析√答案解析x +y -1=0(x ≠0,x ≠1)4.已知⊙O的方程是x2+y2-2=0,⊙O′的方程是x2+y2-8x+10=0,由动点P向⊙O和⊙O′所引的切线长相等,则动点P的轨迹方程是______.答案解析5.M为直线l:2x-y+3=0上的一动点,A(4,2)为一定点,又点P在直线AM上运动,且AP∶PM=3,求动点P的轨迹方程.因为点M(x0,y)在直线2x-y+3=0上,从而点P的轨迹方程为8x-4y+3=0.解析规律与方法求解轨迹方程常用方法(1)直接法:直接根据题目中给定的条件进行确定方程.(2)定义法:依据有关曲线的性质建立等量关系,从而确定其轨迹方程.(3)代入法:有些问题中,其动点满足的条件不便用等式列出,但动点是随着另一动点(称之为相关点)而运动的.如果相关点所满足的条件是明显的,或是可分析的,这时我们可以用动点坐标表示相关点坐标,根据相关点所满足的方程即可求得动点的轨迹方程,这种求轨迹的方法叫做相关点法或代入法.(4)参数法: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.(5)待定系数法:根据条件能知道曲线的类型,可先根据曲线方程的一般形式设出方程,再根据条件确定待定的系数.。
教师用书配套课性24 2求曲线的方程一、坐标法和解析几何1.__________________________ 坐标法:坐标法是指借助于_________________________________ ,通过研究方程的性质间接地来研究曲线性质的方法.2.解析几何:解析几何是指数鬱臓的知识形成的研究几何图形学科.坐标法3.解析几何研究的主要问题:⑴曲线研究方程:根据已知条件,求出—(2)方程研究曲线:通过曲线的方程,研究思考:用坐标法研究解析几何问题的前提示:用坐标法研究解析几何面直问题时首先角坐标系,这样,点有了坐标,曲线也就有了宿覊胸艳费判断:(正确的打“V”,错误的打“X")⑴在求曲线方程时,如果点有了坐标或曲线有了方程,则说明已经建立了平面直角坐标系.( )⑵化简方程“ IX冃y I"为“尸X”是恒等变形.()(3)按照求曲线方程的步骤求解出的曲线方程不用检验.()提示:(1)正确.点有了坐标或曲线有了方程是已经建系的标志.⑵错误・|x| = |y|化简的形式为y二士X・(3)错误•一般情况下,化简前后方程的解集是相同的,但是在求解.化简过程中极易产生増解或漏解,检验这一步骤是应该有的,故此说法不正确. 答案:⑴“ (2)x (3)x【知识点拨】1 •平面直角坐标系的选取原则(1) 以已知走点为原点.(2) 以已知走直线为坐标轴(x轴或y轴)•(3) 以已知线段所在直线为坐标轴(x轴或y轴),以已知线段的中点为原点・⑸如果曲线(或轨迹)有对称中心通常以对称中心为原点.(6)如果曲线(或轨迹)有对称轴,通常以对称轴为坐标轴(x轴或y轴).(7)号可能使曲线上的关键点在坐标轴上,或者让尽量多的点在坐标轴上.2•对求曲线方程的五个步骤的(1)在第一步中,如果原题中没有确定坐标系,首先要建立适当的坐标系,坐标系建立得当,可使运算过程简单,所得的方程也较简单• ⑵第二步是求方程的重要一环•要仔细分析曲线的特征,注意揭示隐含条件,抓住与曲线上任意一点M 有关的等量关系,列出几何等式•此步骤也可以省略,而直接将几何条件用动点的坐标⑶在化简的过程电注意运算的合理性与准确性,尽量避免"失解〃或"增解〃•⑷第五步的说明可以省略不写如有特殊情况,可以适当说明. 如某些点虽然其坐标满足方程,但不在曲线上,可以通过限走方程中X(或y)的取值予以剔除3•对求曲线方程的三点说明(1) 求曲线方程时,由于建系的方法不同,求得的方程也不同•(2) —般地,求哪个点的运动轨迹方程,就设哪个点的坐标是(X"),而不设成(Xo"o)或(X]M).⑶化简方程眩一般将方程f(x,y)二0化成关于x"的整式形式, 并且要保证化简过程的恒等性.类型-・直接法求曲线方程【典型例题】1.已知动点M到A(2, 0)的距离等于它到直线x=-l的距离的2倍, 则点M的轨迹方程为________ •2.(2013•珠海高二检测)已知点A(-2, 0),B(2, 0),直线AP与直线BP相交于点P,它们的斜率之积为-,求点P的轨迹方程.【解题探究】1•从题1中的条件来看是否需要建立平面直角坐标系?2•在什么情况下可用直接法求曲线的方程? 探究提示:1•因题1中已知A(2,0)f故不需要建立平面直角坐标系. 2•—般地,当动点满足的条件非常明显,可以很容易地建立条件等式,这时一般可采用直接法求曲线的方程.【解析】1•设M(x,y)•由题鳶得花简得■ 3x2 ■ 12x+y2 二O f0Jy2 二3 答案:y2=3x2+12x2•设点P(x f y)f直线AP的斜率%二直线BP的斜率咯二(XH2),根据已知"有:y (x^±2)f化简得:+y2=l()cr^).yx-2x + 2 x-2 442•“轨迹方程"与〃轨迹"的辨析【变式训练】已知点M到X轴的距离等于到y轴的距离的2倍,求点M的轨迹方程.【解析】设动点M的坐标为(X f y),则点M到X轴.y轴的距离分别为|y|」x|•由题意知|y| = 2|x|f^®gy=±2x.•点M的轨迹方程为y=±2x.类型二代入法求曲线的方程【典型例题】1. 设圆c: (x-l)2+y2=l,过原点0作圆的任意弦,则所作弦的中点的轨迹方程是__________2•设定点M(-3, 4),动点N在x2+y2=4上运动,以OM, ON为两边作平行四边形MONP,求点P的轨迹方程.【孵題球兖】丄•有匕知D(X1"1)十2(X2“2人则我段卩十2甲庶卩的坐标是什么?2•题2哪些点的坐标已知,哪些点满足已知曲线的方徨,借助什么方法可用这些点表示点P的坐标?探究提示:1•据中鉅标公式知中点P的坐标为()•2•从题目的已知条件可知,点M与点O的坐标已知,点N满足已知曲线的方程,可借助中点坐标公式,OP的中点坐标与MN的中点坐标相同表示出点P的坐标•22X1+X2 yi+y222 【解析】1•设OQ 为过O 的一条弦,P (x,y)为其中点,Q(X V Y I )>X ]二 2x ,又J(x 1-S)2+y^2=l -(2x-l)2+4y 2=l(0<x<l).答料列曲書(。
<32.如图所示,设P(x,y),N(x°,y。
),则线段OP的中点坐标为(),线段MN的中点坐标为( ).!1!2‘2从而P 由N(x+3y4)在圆上得(x+3)2+(y-4)2=4.因此所咖蹄励程为J*3jM^-4)2=4,{E 点:(2: 2)・’二y-4・y°二y—4・9 12 21 28LT"【互动探究】若把题2中MN的中点记为Q,试求点Q的轨迹方程. 【解题指南】采用代入法求解・【詹析】设Q(x f y)f N(x0,y0)则由怦尹=4懵汰+ 3,番嚴謝詐爭壬&-2)2=1.【拓展提升】1•适合用代入法(相关点法)求轨迹方程的动点的特点⑴特点:动点随另一点动ffgaj-⑵解释:如果动点P(x,y)依赖于另一动点Q(x°"o),点Q动则P 动,而点Q又在某已知曲线上,这种情况下可采用代入法(相关点法),点Q为相关点.2•代入法求曲线方程的步骤&|)J设动点P(xj),相关动点A/(x0jo)T'利用条件求出两动点坐标之间的关系(x^=f(x,y),b 产g(®)<m)(; 代入相关动点的轨迹方程—(]化简、整理,得所求轨迹方程【变式训练】已知点A(O,-1),当点B在曲线y=2x2+l上运动时, 线段AB的中点M的轨迹方程是_______ ・【解析】设M(x f y)f B(x0f y0).由题意知f x/.2 J x° _ zx,T B在曲线+强世1占Vo = 2y + 1 /.2y+l=2(2x)2-?l. 即y=4x<这就是点M的轨迹方程. 答案:y=4x2类型三定义法求轨迹方程【典型例题】1.由动点P向圆x2+y2=l引两条切线PA, PB,切点分别为A, B, ZAPB=60°,则动点P的轨迹方程为_________ ・2.在RtAABC中,| AB | =2a(a>0),求直角顶点C的轨迹方程.【解题探究】1•过圆外一点向圆引两切线,切线长的关系是什么?2•到走点的距离等于定长的点的轨迹是什么?探究提示:1•从圆并一点引圆的两条切线,则切线长相等.2•到定点的距离等于定长的点的轨迹是以走点为圆心,以走长为半径的圆.【解析】1•如图・|PA| = |PBL连接PO.贝IJzOPB=30o./|OB| = l./.|PO|=2.;P点的轨加是以O为圆心以2为半径的圆间x2+y2=4.答案:x2+y2=42•如圖以AB所在直线为x轴,以线段AB的垂直平分线为y轴建立直角坐标系,则A(-a f O)f B(a,O)・设C(x“)是平面内的任意一点,连接CO测由直角三角形的性质知:|OC|二|AB|= x2a=a. 因而点C的轨迹是以坐标原点为圆心,以a为半彳7 o 轴的交点) > 毀轨迹分程分X?+y 2二a 2 (x H 士a) •【拓展提升】1•适用走义法求轨迹的特点如果动点的轨迹满足某种已知曲线的走义,则可依据走义写出轨迹方程.2. 定义法求轨迹方程的策略(1)要熟悉各种常见的曲线的主义.⑵要善于利用数形结合的方法,利用图形具有的相关几何性质寻找等量关系.(3)根据等量关系和曲线的定义确定动点的轨迹方程.【变式训练】长为2的线段AB的两端点分别在两条互相垂直的直线上滑动,求线段AB的中点M的轨迹方程.【解题指南】根据直角三角形的性质可知,斜边上的中线等于斜边的一半,则点M到一定点的距离等于定长,由此可知点M的轨迹是圆,建立适当的坐标系即可求得具方程.【解析】如图,以这两条直线为坐标轴,建立直角坐标系,设M(x f y)・由题意知」OM|二| ・••点M的轨迹是以O ・••点M的轨迹方程是\y B为 ________ • r ]2.在平面直角坐标系船馆碍点,A (1, 0), B (2, 2),若点C 满足< 其中tGR,则点C 的轨迹方程是 ________ • 1V = t-- tUUW UUU / UUU UM \0C = 0A + t (0B-OA ),参数法求曲线方程(t 为参数),则点P 的轨迹方程 1•动点P (X, y)满足1 【解析】l.v x = l近,由①-@{^x2-yf=4. 1••・点P的轨迹方桂芳且沪二4. 答案:x2-y2=4x2" +石+ 2①y2 = t24-W2.设C(x,y)= Zus• ・(x f y) = (l f0)+t(J f2bA + tlOB-OA消去t 得2x-y-2=O f故車G的執迹方程为2x-y- 2=0. 答秦翻y・2=0【拓展提升】参数法的走义及消参法⑴参数法的走义求曲线方程时,若x,y的关系不明显或难以寻找,可借助中间量(即参数)使x和y建立起联系,然后再从式子中消去参数得到曲线方程, 这种方法叫做参数法求曲线的方程.(2)消去参数的常见方法用参数表示动点坐标后,消参时可灵活应用式子的加、减、乘、除、平方等运算,最后注意参数的值对动点坐标范围的限制.fiat fin【规范解答】直接法在求点的轨迹中的应用【典例】【条件分析】(12分)(2013・安阳高二检测)已知点Q(2,0)和圆?4-y=l, i动点M到圆。
的切线长等于圆。
的半径与WQI的和技竺由点(2,0)和酹方程心的半径八且点Q⑵M的轨迹方程,0)左誇求+护=1的外部,巾1根据这个备件可以分析,用直接法求动点M时轨妊时易乎建玄方蜒。