巧用相切关系求动圆圆心的轨迹方程
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探索与两定圆都相切的动圆圆心轨迹两圆的位关系有五种:相离、外切、相交、内切和内含. 笔者就两定圆的五种不同位置关系进行研究.为计算方便,取两定圆的半径r1、r2(r1≠r2),两定圆圆心连线的中点为坐标原点,建立直角坐标系.1.两定圆相离设两定圆圆心为C1(-c,0)、C2(c,0),半径分别为r1、r2,r1≠r2,动圆圆心为C(x,y),则⊙C1:(x+c)2+y2=r12,⊙C2:(x-c)2+y2=r22.(1)当圆C 与圆C1、C2 都外切时,设切点分别为A、B,则|CA|=|CB|当r1>r2 时,|C C1|>|C C2|,即x>0,点C的轨迹为双曲线的右支;当r1<r2 时,|C C1|<|C C2|,即x<0,点C的轨迹为双曲线的左支;所以点C 的轨迹为双曲线的一支.(当r1=r2时,|C C1|=|C C2|,点C的轨迹为线段C1 C2的垂直平分线,即y轴).(2)当圆C 与圆C1、C2 都内切时,设切点分别为A、B,则|CA|=|CB|当r1>r2 时,|C C1|<|C C2|,即x<0,点C的轨迹为双曲线的左支;当r1<r2 时,|C C1|>|C C2|,即x>0,点C的轨迹为双曲线的右支;所以点C 的轨迹为双曲线的一支,且其轨迹方程为(3)当动圆C 与两个定圆一个内切一个外切时,若圆C 与圆C1外切、与C2内切时,设切点分别为A、B,则|CA|=|CB|,且|C C1|>|C C2|,即x>0.点C 的轨迹是双曲线的右支.若当圆C 与圆C1内切、与C2外切时,设切点分别为A、B,则|CA|=|CB|,点C 的轨迹为双曲线的左支.所以动圆圆心C 的轨迹是以定圆圆心C1、C2为焦点的双曲线,其轨迹方程为综合(1)、(2)、(3)可知:若两定圆⊙C1 与⊙C2 相离,当动圆C与定圆C1、C2都外切或都内切时,动圆圆心C 的轨迹是双曲线一支;当动圆C 与定圆C1、C2 其中一个内切,而与另一个外切时,动圆圆心C 的轨迹是双曲线的两支.2.两定圆外切当两定圆⊙C1与⊙C2外切时,在(1)中,∵|CA|=|CC1|+r1,|CB|=|CC2|+r2,|CA|=|CB|,∴|C C1|+r1=|C C2|+r2∴|C C1|-|C C2|=r2-r1在(2)中,CA|=|CC1|-r1,|CB|=|CC2|-r2,|CA|=|CB|,∴|C C1|-r1=|C C2|-r2∴|C C1|-|C C2|=r1-r2由(1)和(2)可知,都有||C C1|-|C C2||=|r1-r2|,且|r1-r2| 为定值,所以动圆圆心C 的轨迹是以定点C1、C2为焦点的双曲线.3.两定圆相交两定圆相交时,动圆与两相交定圆同时相切的位置关系有如下三种情况:(1)与两相交定圆同时外切;(2)同时内切于两相交定圆;(3)与两相交定圆同时内切.动圆圆心C 的轨迹方程可以分三种情况分别求得,三个轨迹合成一条双曲线(动圆圆心C 的轨迹也可以就其中一个图形对两定圆的半径进行讨论而求得).所以,动圆与两相交定圆同时相切时,动圆圆心C 的轨迹是以定点C1、C2为焦点的双曲线(或其中一个部分).4.两定圆内切或两定圆内含如本文开始所述,当两定圆内切(两定圆内切时,特殊情况为直线的一部分)或两定圆内含时,动圆C 的圆心的轨迹是以定圆圆心C1、C2为焦点的椭圆.由以上各种情况的分析,若已知两定圆⊙C1、⊙C2的半径分别为r1、r2(r1≠r2),可得到以下结论:①当两定圆相离、相交或外切时,与这两定圆都相切的动圆圆心的轨迹是以C1、C2为焦点的双曲线.②当两定圆内切或内含时,与这两定圆都相切的动圆圆心的轨迹是以C1、C2为焦点的椭圆(特殊情况除外).③当两定圆为同心圆时,与这两定圆都相切的动圆圆心的轨迹是一个圆.④当两定圆内切时,与这两定圆都相切与切点的动圆圆心的轨迹是一条直线(不包含切点).特殊情况:当r1=r2时,与这两定圆都相切的动圆圆心的轨迹一般为直线.总之,与两定圆相切的动圆圆心的轨迹一般是二次曲线(特殊情况轨迹是圆或直线或直线的一部分)理学角度分析,孩子分心的程度与年龄成反比。
方法技巧专题8 轨迹方程问题 解析版一、 轨迹方程问题知识框架二、求轨迹方程的常用方法【一】定义法1.例题【例1】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=+b y a x ,则34,5'''=⇒==bc a ,则轨迹方程为192522=+y x ()5±≠x ,图形为椭圆(不含左,右顶点)。
【例2】一动圆与圆22650x y x +++=外切,同时与圆226910x y x +--=内切,求动圆圆心M 的轨迹方程,并说明它是什么样的曲线。
【解析】设动圆圆心为(,)M x y ,半径为R ,设已知圆的圆心分别为1O 、2O ,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。
将圆方程分别配方得:22(3)4x y ++=,22(3)100x y -+=, 当M 与1O 相切时,有1||2O M R =+ ① 当M 与2O 相切时,有2||10O M R =- ②将①②两式的两边分别相加,得21||||12O M O M +=,即2222(3)(3)12x y x y +++-+= ③ 移项再两边分别平方得:222(3)12x y x ++=+ ④两边再平方得:22341080x y +-=,整理得2213627x y +=, 所以,动圆圆心的轨迹方程是2213627x y +=,轨迹是椭圆。
【例3】已知A 、B 、C 是直线l 上的三点,且|AB|=|BC|=6,⊙O′切直线l 于点A ,又过B 、C 作⊙O′异于l 的两切线,设这两切线交于点P ,求点P 的轨迹方程.【解析】设过B 、C 异于l 的两切线分别切⊙O′于D 、E 两点, 两切线交于点P. 由切线的性质知:|BA|=|BD|,|PD|=|PE|,|CA|=|CE|,故|PB|+|PC|=|BD|+|PD|+|PC|=|BA|+|PE|+|PC|=|BA|+|CE|=|AB|+|CA|=6+12=18>6=|BC|, 故由椭圆定义知,点P 的轨迹是以B 、C 为两焦点的椭圆, 以l 所在的直线为x 轴,以BC 的中点为原点,建立坐标系,可求得动点P 的轨迹方程为:2218172x y +=2.巩固提升综合练习【练习1】已知圆()25422=++y x 的圆心为M 1,圆()1422=+-y x 的圆心为M 2,一动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P 的轨迹方程。
动圆与两定圆相切,求圆心轨迹方程稿子一:嗨,亲爱的小伙伴们!今天咱们来聊聊一个超有趣的数学问题——动圆与两定圆相切,求圆心轨迹方程。
你想想看,这就好像是一场圆心的奇妙旅行。
动圆就像个调皮的小孩子,在两个定圆之间蹦蹦跳跳,寻找着自己的路线。
比如说,当动圆和两个定圆都外切的时候,那动圆的圆心就像是被两个大哥哥带着跑,它的轨迹可能是一条漂亮的曲线,就像彩虹一样弯弯的。
要是动圆和一个定圆内切,和另一个定圆外切,那情况又不一样啦。
这时候动圆的圆心可能会一会儿靠近这个圆,一会儿又跑向那个圆,轨迹变得更加复杂有趣。
有时候,为了找到这个轨迹方程,我们得用上好多数学知识,像是距离公式、勾股定理啥的。
不过别担心,只要我们一步步来,就像解谜一样,总能找到答案。
研究动圆与两定圆相切的圆心轨迹方程,就像是在数学的大花园里探险,每一步都充满了惊喜和挑战,是不是很有意思呀?稿子二:嘿,朋友们!今天咱们来唠唠动圆与两定圆相切,求圆心轨迹方程这事儿。
想象一下哈,这两个定圆就像两个安稳的家,而动圆呢,就是个爱闯荡的小家伙。
它一会儿跑到这个家跟前蹭蹭,一会儿又跑去那个家抱抱。
当动圆与两个定圆都外切时,那感觉就像动圆的圆心被两个温暖的怀抱吸引着,它的轨迹可能会像一条优美的弧线,仿佛在跳着欢快的舞蹈。
要是动圆跟其中一个内切,跟另一个外切,那可就有点纠结啦。
这圆心就像在做选择,一会儿靠近这边,一会儿又舍不得那边,那轨迹就变得有点曲折,就像人生的道路一样,充满了选择和变化。
在求解这个轨迹方程的过程中,咱们可得头脑清醒,不能被那些复杂的式子给绕晕了。
要像个聪明的探险家,一点点去分析,去推理。
而且哦,当我们最终找到那个轨迹方程的时候,那种成就感,简直爆棚!就好像我们解开了一个神秘的密码,打开了一个充满奇妙的宝箱。
怎么样,是不是觉得动圆与两定圆相切的问题很有趣呀?。
轨迹方程的六种求法整理求轨迹方程是高考中常见的一类问题.本文对曲线方程轨迹的求法做一归纳,供同学们参考.求轨迹方程的一般方法:1. 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。
2. 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. 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,这种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。
6. 待定系数法:已知曲线是圆,椭圆,抛物线,双曲线等 一、直接法把题目中的等量关系直接转化为关于x,y,的方程基本步骤是:建系。
设点。
列式。
化简。
说明等,圆锥曲线标准方程的推导。
1. 已知点(20)(30)A B -,,,,动点()P x y ,满足2PAPB x =·,求点P 的轨迹。
26y x =+, 2. 2.已知点B (-1,0),C (1,0),P 是平面上一动点,且满足.||||CB PB BC PC ⋅=⋅ (1)求点P 的轨迹C 对应的方程;(2)已知点A (m,2)在曲线C 上,过点A 作曲线C 的两条弦AD 和AE ,且AD ⊥AE ,判断:直线DE 是否过定点?试证明你的结论.(3)已知点A (m,2)在曲线C 上,过点A 作曲线C 的两条弦AD ,AE ,且AD ,AE 的斜率k 1、k 2满足k 1·k 2=2.求证:直线DE 过定点,并求出这个定点.解:(1)设.4,1)1(||||),(222x y x y x CB PB BC PC y x P =+=+-⋅=⋅化简得得代入二、定义法利用所学过的圆的定义、椭圆的定义、双曲线的定义、抛物线的定义直接写出所求的动点的轨迹方程,这种方法叫做定义法.这种方法要求题设中有定点与定直线及两定点距离之和或差为定值的条件,或利用平面几何知识分析得出这些条件.1、 若动圆与圆4)2(22=++y x 外切且与直线x =2相切,则动圆圆心的轨迹方程是解:如图,设动圆圆心为M ,由题意,动点M 到定圆圆心(-2,0)的距离等于它到定直线x =4的距离,故所求轨迹是以(-2,0)为焦点,直线x =4为准线的抛物线,并且p =6,顶点是(1,0),开口向左,所以方程是)1(122--=x y .选(B ).2、一动圆与两圆122=+y x 和012822=+-+x y x 都外切,则动圆圆心轨迹为解:如图,设动圆圆心为M ,半径为r ,则有.1,2,1=-+=+=MO MC r MC r MO 动点M 到两定点的距离之差为1,由双曲线定义知,其轨迹是以O 、C 为焦点的双曲线的左支3、在ABC △中,24BC AC AB =,,上的两条中线长度之和为39,求ABC △的重心的轨迹方程.解:以线段BC 所在直线为x 轴,线段BC 的中垂线为y 轴建立直角坐标系,如图1,M为重心,则有239263BM CM +=⨯=.M ∴点的轨迹是以B C ,为焦点的椭圆,其中1213c a ==,.225b a c =-=∴.∴所求ABC △的重心的轨迹方程为221(0)16925x y y +=≠.注意:求轨迹方程时要注意轨迹的纯粹性与完备性.4、设Q 是圆x 2+y 2=4上动点另点A (3。
与圆有关的轨迹方程的求法若已知动点P 1(α ,β)在曲线C 1:f 1(x,y )=0上移动,动点P (x,y )依动点P 1而动,它满足关系:⎩⎨⎧βα=βα=),(),(y y x x ① 则关于α 、β反解方程组①,得⎩⎨⎧=β=α),(),(y x h y x g ②代入曲线方程f 1(x,y )=0,即可求得动点P 的轨迹方程C :f (x,y )=0.例1、(求轨迹):已知线段AB 的端点B 的坐标是(4,3),端点A 在圆4)1(22=++y x 上运动,求线段AB 的中点M 的轨迹方程.【例2】已知点A (3,0),点P 在圆x 2+y 2=1的上半圆周上,∠AOP 的平分线交P A 于Q ,求点Q 的轨迹方程.【法一】如图所示,设P (x 0,y 0)(y 0>0),Q (x ,y ). ∵OQ 为∠AOP 的平分线,∴31||||==OQ OP QA PQ , ∴Q 分P A 的比为31. ∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=+⨯+=+=+⨯+=y y x x y y y x x x 3413443311031)1(43311313000000即又因202y x +=1,且y 0>0,∴19164391622=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-y x .∴Q 的轨迹方程为)0(169)43(22>=+-y y x . 例3、已知圆,422=+yx过A (4,0)作圆的割线ABC ,则弦BC 中点的轨迹方程为( ) A .4)1(22=+-y x B .)10(4)1(22<≤=+-x y x C .4)2(22=+-y x D .)10(4)2(22<≤=+-x y x变式练习1:已知定点)0,3(B ,点A 在圆122=+y x 上运动,M 是线段AB 上的一点,且MB AM 31=,则点M 的轨迹方程是解:设),(),,(11y x A y x M .∵MB AM 31=,∴),3(31),(11y x y y x x --=--,∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=--=-y y y x x x 31)3(3111,∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=yy x x 3413411.∵点A 在圆122=+y x 上运动,∴12121=+y x ,∴1)34()134(22=+-y x ,即169)43(22=+-y x ,∴点M 的轨迹方程是169)43(22=+-y x . 2:已知定点)0,3(B ,点A 在圆122=+y x 上运动,AOB ∠的平分线交AB 于点M ,则点M 的轨迹方程是 .解:设),(),,(11y x A y x M .∵OM 是AOB ∠的平分线,∴31==OB OA MB AM , ∴MB AM 31=.由变式1可得点M 的轨迹方程是169)43(22=+-y x .3:已知直线1+=kx y 与圆422=+y x 相交于A 、B 两点,以OA 、OB 为邻边作平行四边形OAPB ,求点P 的轨迹方程.解:设),(y x P ,AB 的中点为M .∵OAPB 是平行四边形,∴M 是OP 的中点,∴点M 的坐标为)2,2(yx ,且AB OM ⊥.∵直线1+=kx y 经过定点)1,0(C ,∴CM OM ⊥,∴0)12(2)2()12,2()2,2(2=-+=-⋅=⋅y y x y x y x CM OM ,化简得1)1(22=-+y x .∴点P 的轨迹方程是1)1(22=-+y x .4、圆9)1()2(22=++-y x 的弦长为2,则弦的中点的轨迹方程是5、已知半径为1的动圆与圆16)7()5(22=++-y x 相切,则动圆圆心的轨迹方程是( ) A.25)7()5(22=++-y x B. 17)7()5(22=++-y x 或15)7()5(22=++-y x C. 9)7()5(22=++-y x D. 25)7()5(22=++-y x 或9)7()5(22=++-y x6.已知两定点A(-2,0),B(1,0),如果定点P 满足PA=2PB,则定点P 的轨迹所 包围的面积等于( B )A B 4 C 8 D 97:已知点M 与两个定点)0,0(O ,)0,3(A 的距离的比为21,求点M 的轨迹方程.8 如图所示,已知圆422=+y x O :与y 轴的正方向交于A 点,点B 在直线2=y 上运动,过B 做圆O 的切线,切点为C ,求ABC ∆垂心H 的轨迹.分析:按常规求轨迹的方法,设),(y x H ,找y x ,的关系非常难.由于H 点随B ,C 点运动而运动,可考虑H ,B ,C 三点坐标之间的关系.解:设),(y x H ,),(''y x C ,连结AH ,CH , 则BC AH ⊥,AB CH ⊥,BC 是切线BC OC ⊥, 所以AH OC //,OA CH //,OC OA =, 所以四边形AOCH 是菱形.所以2==OA CH ,得⎪⎩⎪⎨⎧=-=.,2''x x y y又),(''y x C 满足42'2'=+y x ,所以)0(4)2(22≠=-+x y x 即是所求轨迹方程.说明:题目巧妙运用了三角形垂心的性质及菱形的相关知识.采取代入法求轨迹方程.做题时应注意分析图形的几何性质,求轨迹时应注意分析与动点相关联的点,如相关联点轨迹方程已知,可考虑代入法.9. 已知圆的方程为222r y x =+,圆内有定点),(b a P ,圆周上有两个动点A 、B ,使PB PA ⊥,求矩形APBQ 的顶点Q 的轨迹方程.分析:利用几何法求解,或利用转移法求解,或利用参数法求解.解法一:如图,在矩形APBQ 中,连结AB ,PQ 交于M ,显然AB OM ⊥,PQ AB =,在直角三角形AOM 中,若设),(y x Q ,则)2,2(by a x M ++. 由222OA AMOM =+,即22222])()[(41)2()2(r b y a x b y a x =-+-++++, 也即)(222222b a r y x +-=+,这便是Q 的轨迹方程.解法二:设),(y x Q 、),(11y x A 、),(22y x B ,则22121r y x =+,22222r y x =+.又22AB PQ =,即)(22)()()()(2121222122122y y x x r y y x x b y a x +-=-+-=-+-.①又AB 与PQ 的中点重合,故21x x a x +=+,21y y b y +=+,即)(22)()(2121222y y x x r b y a x ++=+++ ②①+②,有)(222222b a r y x +-=+.这就是所求的轨迹方程.解法三:设)sin ,cos (ααr r A 、)sin ,cos (ββr r B 、),(y x Q , 由于APBQ 为矩形,故AB 与PQ 的中点重合,即有βαcos cos r r a x +=+, ① βαsin sin r r b y +=+, ②又由PB PA ⊥有1cos sin cos sin -=--⋅--ar br a r b r ββαα ③联立①、②、③消去α、β,即可得Q 点的轨迹方程为)(222222b a r y x +-=+. 说明:本题的条件较多且较隐含,解题时,思路应清晰,且应充分利用图形的几何性质,否则,将使解题陷入困境之中.10、由动点P 向圆122=+y x 引两条切线PA 、PB ,切点分别为A 、B ,APB ∠=600,则动点P 的轨迹方程是 .解:设),(y x P .∵APB ∠=600,∴OPA ∠=300.∵AP OA ⊥,∴22==OA OP ,∴222=+y x ,化简得422=+y x ,∴动点P 的轨迹方程是422=+y x .练习巩固:设)0)(0,(),0,(>-c c B c A 为两定点,动点P 到A 点的距离与到B 点的距离的比为定值)0(>a a ,求P 点的轨迹.解:设动点P 的坐标为),(y x P .由)0(>=a a PBPA ,得a yc x y c x =+-++2222)()(,化简得0)1()1(2)1()1(2222222=-+++-+-a c x a c y a x a .当1≠a 时,化简得01)1(222222=+-+++c x a a c y x ,整理得222222)12()11(-=+-+-a ac y c a a x ; 当1=a 时,化简得0=x .所以当1≠a 时,P 点的轨迹是以)0,11(22c a a -+为圆心,122-a ac 为半径的圆; 当1=a 时,P 点的轨迹是y 轴.11、已知两定点)0,2(-A ,)0,1(B ,如果动点P 满足PB PA 2=,则点P 的轨迹所包围的面积等于解:设点P 的坐标是),(y x .由PB PA 2=,得2222)1(2)2(y x y x +-=++,化简得4)2(22=+-y x ,∴点P 的轨迹是以(2,0)为圆心,2为半径的圆,∴所求面积为π4.最新文件 仅供参考 已改成word 文本 。
椭圆方程的几种常见求法对于求椭圆方程的问题,通常有以下常见方法:一、定义法例1 已知两圆C1:,C2:,动圆在圆C1内部且和圆C1 相内切,和圆C2相外切,求动圆圆心的轨迹方程.分析:动圆满足的条件为:①与圆C1相内切;②与圆C2相外切.依据两圆相切的充要条件建立关系式.解:设动圆圆心M(,),半径为,如图所示,由题意动圆M内切于圆C1,∴,圆M外切于圆C2 ,∴,∴,∴动圆圆心M的轨迹是以C1、C2为焦点的椭圆,且,,故所求轨迹方程为:.评注:利用圆锥曲线的定义解题,是解决轨迹问题的基本方法之一.此题先根据平面几何知识,列出外切的条件,内切的条件,可发现利用动圆的半径过度,恰好符合椭圆的定义.从而转化问题形式,抓住本质,充分利用椭圆的定义是解题的关键.二、待定系数法例2已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点,求该椭圆的方程.分析:已知两点,椭圆标准方程的形式不确定,我们可以设椭圆方程的一般形式:=1(,进行求解,避免讨论。
解:设所求的椭圆方程为=1(.∵椭圆经过两点,∴解得,故所求的椭圆标准方程为.评注:求椭圆标准方程,可以根据焦点位置设出椭圆标准方程,用待定系数法求出的值:若焦点位置不确定,可利用椭圆一般形式简化解题过程.三、直接法例3设动直线垂直于轴,且交椭圆于A、B两点,P是上线段AB外一点,且满足,求点P的轨迹方程.分析:如何利用点P的坐标与椭圆上A,B两点坐标的关系,是求点P的轨迹的关键,因直线垂直于轴,所以P、A、B三点的横坐标相同,由A、B在椭圆上,所以A、B两点的纵坐标互为相反数,因此,紧紧抓住等式即可求解.解:设P(,),A(,),B(,),由题意:==,+=0∴,,∵P在椭圆外,∴-与-同号,∴=(-)(-)=∵,即为所求.评注:求轨迹方程,首先要找出动点与已知点之间的关系,建立一个等式,用坐标代换.四、相关点法例4的底边BC=16,AC和AB两边上的中线长之和为30,求此三角形重心G和定点A的轨迹方程.分析:由题意可知G到B、C两点的距离之和为定值,故可用定义法求解,A点和G点的关系式好建立,故可用相关点法去求.解(1)以BC边所在直线为轴,BC边的中点为坐标原点建立直角坐标系,设G(,),由,知G点的轨迹是以B、C为焦点,长轴长为20的椭圆且除去轴上的两顶点,方程为.(2)设A(,),G(,则由(1)知G的轨迹方程是∵G为的重心∴代入得:其轨迹是中心为原点,焦点在轴上的椭圆,除去长轴上的两个端点.评注:本题的两问是分别利用定义法和相关点法求解的,要注意各自的特点,另要注意轨迹与轨迹方程的不同.。
与椭圆有关的轨迹方程的求法一.定义法:若动点轨迹的条件符合某一基本轨迹的定义,可用定义直接探求.例1:已知两圆169)4(:221=+-y x C ,9)4(:221=++y x C ,动圆在圆1C 内部且和圆1C 相内切,和圆2C 相外切,求动圆圆心M 的轨迹方程.分析:动圆满足的条件为:①与圆C 1相内切;②与圆C 2相外切.依据两圆相切的充要条件建立关系式 解:设动圆圆心),(y x M ,半径为r 如图所示,由题意:圆M内切于圆C 1,∴r MC -=131, 圆M外切于圆C 2 ,∴r MC +=32, ∴1621=+MC MC ,∴动圆圆心M的轨迹是以C 1、C 2为焦点的椭圆, 且82,162==c a ,48222=-=c a b ,故所求轨迹方程为:1486422=+y x 。
例2.在周长为定值的ABC ∆中,已知|AB |6=,且当顶点C 位于定点P 时,C cos 有最小值为257,建立适当的坐标系,求顶点C 的轨迹方程. 解:以AB 所在直线为x 轴,线段AB 的中垂线为y 轴建立直角坐标系,设 )3(2>=+a a CB CA 为定值,则C 点的轨迹是以B A ,为焦点的椭圆, 焦距62==AB c ,因为:1||||182||||236||||2|)||(|||||26||||cos 22222--=--+=-+=CB CA a CB CA CB CA CB CA CB CA CB CA C又 22)22(||||a a CB CA =≤⋅,所以 2181cos a C -≥, 由题意得 25,25718122==-a a,此时,PB PA =,P 点坐标为)4,0(±, 所以C 点的轨迹方程为:)0(1162522≠=+y y x 。
例3.已知圆16)1(:22=++y x B 及点)0,1(A ,C 为圆B 上任一点,求线段AC 的垂直平分线l 与线段BC 交点P 的轨迹方程。
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动点轨迹问题专题讲解一.专题内容:求动点(, )P x y 的轨迹方程实质上是建立动点的坐标, x y 之间的关系式,首先要分析形成轨迹的点和已知条件的内在联系,选择最便于反映这种联系的坐标形式,寻求适当关系建立等式,常用方法有:(1)等量关系法.....:根据题意,列出限制动点的条件等式,这种求轨迹的方法叫做等量关系法,利用这种方法时,要求对平面几何中常用的定理和解析几何中的有关基本公式很熟悉. (2)定义法...:如果动点满足的条件符合某种已知曲线(如圆锥曲线)的定义,可根据其定义用待定系数法求出轨迹方程.(3)转移代入法.....:如果所求轨迹上的点(, )P x y 是随另一个在已知曲线C :(, )0F x y =上的动点00(, )M x y 的变化而变化,且00, x y 能用, x y 表示,即0(, )x f x y =,0(, )y g x y =,则将00, x y 代入已知曲线(, )0F x y =,化简后即为所求的轨迹方程.(4)参数法...:选取适当的参数(如直线斜率k 等),分别求出动点坐标, x y 与参数的关系式,得出所求轨迹的参数方程,消去参数即可.(5)交轨法...:即求两动直线交点的轨迹,可选取同一个参数,建立两动直线的方程,然后消去参数,即可(有时还可以由三点共线,斜率相等寻找关系). 注意:轨迹的完备性和纯粹性!一定要检验特殊点和线! 二.相关试题训练(一)选择、填空题1.( )已知1F 、2F 是定点,12||8F F =,动点M 满足12||||8MF MF +=,则动点M 的轨迹是 (A )椭圆 (B )直线 (C )圆 (D )线段2.( )设(0,5)M ,(0,5)N -,MNP ∆的周长为36,则MNP ∆的顶点P 的轨迹方程是(A )22125169x y +=(0x ≠) (B )221144169x y +=(0x ≠) (C )22116925x y +=(0y ≠) (D)221169144x y +=(0y ≠) 3.与圆2240x y x +-=外切,又与y 轴相切的圆的圆心轨迹方程是 ;4.P 在以1F 、2F 为焦点的双曲线221169x y -=上运动,则12F F P ∆的重心G 的轨迹方程是 ;5.已知圆C :22(16x y ++=内一点)A ,圆C 上一动点Q , AQ 的垂直平分线交CQ 于P 点,则P 点的轨迹方程为 .2214x y +=6.△ABC 的顶点为(5, 0)A -、(5, 0)B ,△ABC 的内切圆圆心在直线3x =上,则顶点C 的轨迹方程是 ;221916x y -=(3x >)变式:若点P 为双曲线221916x y -=的右支上一点,1F 、2F 分别是左、右焦点,则△12PF F 的内切圆圆心的轨迹方程是 ;推广:若点P 为椭圆221259x y +=上任一点,1F 、2F 分别是左、右焦点,圆M 与线段1F P 的延长线、线段2PF 及x 轴分别相切,则圆心M 的轨迹是 ;7.已知动点M 到定点(3,0)A 的距离比到直线40x +=的距离少1,则点M 的轨迹方程是 .(212y x =)8.抛物线22y x =的一组斜率为k 的平行弦的中点的轨迹方程是 .(4kx =(28k y >))9.过抛物线24y x =的焦点F 作直线与抛物线交于P 、Q 两点,当此直线绕焦点F 旋转时,弦PQ 中点的轨迹方程为 . 解法分析:解法1 当直线PQ 的斜率存在时, 立,设PQ 所在直线方程为 (1)y k x =-与抛物线方程联2(1),4y k x y x=-⎧⎨=⎩ 消去y 得 2222(24)0k x k x k -++=. 设11(,)P x y ,22(,)Q x y ,PQ 中点为(,)M x y ,则有21222,22(1).x x k x k y k x k ⎧++==⎪⎪⎨⎪=-=⎪⎩消k 得22(1)y x =-. 当直线PQ 的斜率不存在时,易得弦PQ 的中点为(1,0)F ,也满足所求方程. 故所求轨迹方程为22(1)y x =-. 解法2 设11(,)P x y ,22(,)Q x y ,由2112224,4.y x y x ⎧=⎪⎨=⎪⎩ 得121212()()4()y y y y x x -+=-,设PQ 中点为(,)M x y , 当12x x ≠时,有121224y y y x x -⋅=-,又1PQ MF yk k x ==-,所以,21yy x ⋅=-,即22(1)y x =-. 当12x x =时,易得弦PQ 的中点为(1,0)F ,也满足所求方程. 故所求轨迹方程为22(1)y x =-.10.过定点(1, 4)P 作直线交抛物线:C 22y x =于A 、B 两点, 过A 、B 分别作抛物线C 的切线交于点M, 则点M 的轨迹方程为_________.44y x =-(二)解答题1.一动圆过点(0, 3)P ,且与圆22(3)100x y ++=相内切,求该动圆圆心C 的轨迹方程. (定义法)2.过椭圆221369x y +=的左顶点1A 作任意弦1A E 并延长到F ,使1||||EF A E =,2A 为椭圆另一顶点,连结OF 交2A E 于点P , 求动点P 的轨迹方程.(直接法、定义法;突出转化思想)3.已知1A 、2A 是椭圆22221x y a b+=的长轴端点,P 、Q 是椭圆上关于长轴12A A 对称的两点,求直线1PA 和2QA 的交点M 的轨迹.(交轨法)4.已知点G 是△ABC 的重心,(0,1), (0,1)A B -,在x 轴上有一点M ,满足||||MA MC =, GM AB R λλ=(∈).(1)求点C 的轨迹方程;(2)若斜率为k 的直线l 与点C 的轨迹交于不同两点P 、Q ,且满足||||AP AQ =,试求k 的取值范围.解:(1)设(,)C x y ,则由重心坐标公式可得(,)33x yG .∵ GM AB λ=,点M 在x 轴上,∴ (,0)3xM .∵ ||||MA MC =,(0,1)A -,∴=,即 2213x y +=. 故点C 的轨迹方程为2213x y +=(1y ≠±).(直接法)(2)设直线l 的方程为y kx b =+(1b ≠±),11(,)P x y 、22(,)Q x y ,PQ 的中点为N . 由22,3 3.y kx b x y =+⎧⎨+=⎩消y ,得222(13)63(1)0k x kbx b +++-=. ∴ 22223612(13)(1)0k b k b ∆=-+->,即22130k b +->. ①又122613kbx x k +=-+,∴212122262()221313k b b y y k x x b b k k -+=++=+=++,∴ 223(,)1313kb bN k k -++.∵ ||||AP AQ =,∴ AN PQ ⊥,∴ 1ANk k =-,即 221113313bk kb k k++=--+, ∴ 2132k b +=,又由①式可得 220b b ->,∴ 02b <<且1b ≠. ∴ 20134k <+<且2132k +≠,解得11k -<<且3k ≠±. 故k 的取值范围是11k -<<且k ≠. 5.已知平面上两定点(0,2)M -、(0,2)N ,P 为一动点,满足MP MN PN MN ⋅=⋅. (Ⅰ)求动点P 的轨迹C 的方程;(直接法)(Ⅱ)若A 、B 是轨迹C 上的两动点,且AN NB λ=.过A 、B 两点分别作轨迹C 的切线,设其交点为Q ,证明NQ AB ⋅为定值.解:(Ⅰ)设(,)P x y .由已知(,2)MP x y =+,(0,4)MN =,(,2)PN x y =--,48MP MN y ⋅=+.4PN MN ⋅=,……………………………………………3分∵MP MN PN MN ⋅=⋅, ∴48y += 整理,得 28x y =.即动点P 的轨迹C 为抛物线,其方程为28x y =.6.已知O 为坐标原点,点(1,0)E -、(1,0)F ,动点A 、M 、N 满足||||AE m EF =(1m >),0MN AF =⋅,1()2ON OA OF =+,//AM ME .求点M 的轨迹W 的方程.解:∵0MN AF ⋅=,1()2ON OA OF =+,∴ MN 垂直平分AF .又//AM ME ,∴ 点M 在AE 上,∴ ||||||||2AM ME AE m EF m +===,||||MA MF =, ∴ ||||2||ME MF m EF +=>,∴ 点M 的轨迹W 是以E 、F 为焦点的椭圆,且半长轴a m =,半焦距1c =, ∴ 22221b a c m =-=-.∴ 点M 的轨迹W 的方程为222211x y m m +=-(1m >).7.设,x y R ∈,,i j 为直角坐标系内,x y 轴正方向上的单位向量,若向量(2)a xi y j =++,(2)b xi y j =+-, 且||||8a b +=.(1)求点(,)M x y 的轨迹C 的方程;(定义法)(2)过点(0,3)作直线l 与曲线C 交于A 、B 两点,设OP OA OB =+,是否存在这样的直线l ,使得四边形OAPB 是矩形?若存在,求出直线l 的方程,若不存在,试说明理由.解:(1)2211216x y +=;(2)因为l 过y 轴上的点(0,3).若直线l 是y 轴,则,A B 两点是椭圆的顶点.0OP OA OB =+=,所以P 与O 重合,与四边形OAPB 是矩形矛盾. 故直线l 的斜率存在,设l 方程为3y kx =+,1122(,),(,)A x y B x y .由223,1,1216y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩ 消y 得22(43)18210,k x kx ++-=此时22(18)4(43)(21)k k ∆=-+->0恒成立,且1221843k x x k +=-+,1222143x x k =-+, OP OA OB =+,所以四边形OAPB 是平行四边形.若存在直线l ,使得四边形OAPB 是矩形,则OA OB ⊥,即0OA OB ⋅=. 1122(,),(,)OA x y OB x y ==,∴ 12120OA OB x x y y ⋅=+=. 即21212(1)3()90k x x k x x ++++=.2222118(1)()3()4343k k kk k +⋅-+⋅-++ 90+=.2516k =,得54k =±. 故存在直线l :534y x =±+,使得四边形OAPB 是矩形. 8.如图,平面内的定点F 到定直线l 的距离为2,定点E 满足:||EF =2,且EF l ⊥于G ,点Q 是直线l 上一动点,点M 满足:FM MQ =,点P 满足://PQ EF ,0PM FQ ⋅=. (I )建立适当的直角坐标系,求动点P 的轨迹方程; B ,(II)若经过点E 的直线1l 与点P 的轨迹交于相异两点A 、范令AFB θ∠=,当34πθπ≤<时,求直线1l 的斜率k 的取值围.建解:(1)以FG 的中点O 为原点,以EF 所在直线为y 轴,立平面直角坐标系xoy ,设点(,)P x y , 则(0, 1)F ,(0, 3)E ,:1l y =-.∵ FM MQ =,//PQ EF ,∴(,1)Q x -,(, 0)2xM .∵0PM FQ ⋅=,∴ ()()(2)02xx y -⨯+-⨯-=,即所求点P 的轨迹方程为24x y =. (2)设点))(,(),,(212211x x y x B y x A ≠设AF 的斜率为1k ,BF 的斜率为2k ,直线1l 的方程为3+=kx y由⎩⎨⎧=+=yx kx y 432…………6分 01242=--kx x 得1242121-==+∴x x kx x …………7分 9)4(44221222121==⋅=∴xx x x y y646)(22121+=++=+k x x k y y (8)分)1)(1()1,(),1,,(21212211--+=⋅∴-=-=y y x x FB FA y x FB y x FA841649121)(22212121--=+--+-=++-+=k k y y y y x x)1)(1(||||21++=⋅y y 又16416491)(222121+=+++=+++=k k y y y y4216484||||cos 2222++-=+--=⋅=∴k k k k FB FA θ…………10分 由于πθπ<≤43 2242122cos 122-≤++-<--≤<-∴k k 即θ…………11分 222242222≥∴≥++∴k k k 解得4488-≤≥k k 或…………13分∴直线1l 斜率k 的取值范围是}8,8|{44-≥≥k k k 或9.如图所示,已知定点(1, 0)F ,动点P 在y 轴上运动,过点P 作PM 交x 轴于点M ,并延长MP 到点N ,且0PM PF ⋅=,||||PM PN =. (1)求动点N 的轨迹方程;(2)直线l 与动点N 的轨迹交于A 、B 两点,若4OA OB ⋅=-,且||AB ≤≤l 的斜率k 的取值范围.解:(1)设(,)N x y ,由||||PM PN =得(,0)M x -,(0, )2y P ,(,)2y PM x =--,(1,)2y PF =-,又0PM PF ⋅=,∴204yx -+=,即动点N程为24y x =.(2)10.已知点(0, 1)F ,点M 在x 轴上,点N 在y 轴上,P 为动点,满足0MN MF ⋅=,0MN MP +=. (1)求P 点轨迹E 的方程;(2)将(1)中轨迹E 按向量(0, 1)a =平移后得曲线E ',设Q 是E '上任一点,过Q 作圆22(1)1x y ++=的两条切线,分别交x 轴与A 、B 两点,求||AB 的取值范围.解:(1)设(, 0)M a 、(0, )N b 、(,)P x y ,则(,)MN a b =-、(, 1)MF a =-、(, )MP x a y =-.由题意得(, )(, 1)0,(, )(,)(0, 0).a b a a b x a y -⋅-=⎧⎨-+-=⎩ ∴ 20,, ,2a b xa b y ⎧+=⎪⎨==-⎪⎩ ∴ 214y x =, 故动点P 的轨迹方程为214y x =.(2)11.如图()A m和(,)B n 两点分别在射线OS 、OT 上移动,且12OA OB ⋅=-,O 为坐标原点,动点P 满足OP OA OB =+.(1)求m n ⋅的值; (2)求P 点的轨迹C 的方程,并说明它表示怎样的曲线?(3)若直线l 过点(2, 0)E 交(2)中曲线C 于M 、N 两点,且3ME EN =,求l 的方程. 解:(1)由已知得1()(,)22OA OB m n mn ⋅=⋅=-=-,∴ 14mn =. (2)设P 点坐标为(,)x y (0x >),由OP OA OB =+得(,)()(,)x y m n =+())m n m n =+-,∴,)x m n y m n =+⎧⎪⎨=-⎪⎩ 消去m ,n 可得2243y x mn -=,又因14mn =,∴ P 点的轨迹方程为221(0)3y x x -=>.它表示以坐标原点为中心,焦点在x 轴上,且实轴长为2,焦距为4的双曲线2213y x -=的右支.(3)设直线l 的方程为2x ty =+,将其代入C 的方程得223(2)3ty y +-= 即 22(31)1290t y ty -++=,易知2(31)0t -≠(否则,直线l的斜率为 又22214436(31)36(1)0t t t ∆=--=+>,设1122(,),(,)M x y N x y ,则121222129,3131t y y y y t t -+==-- ∵ l 与C 的两个交点,M N 在y 轴的右侧212121212(2)(2)2()4x x ty ty t y y t y y =++=+++2222291234240313131t t t t t t t -+=⋅+⋅+=->---, ∴ 2310t -<,即2103t <<,又由120x x +>同理可得 2103t <<,由3ME EN =得 1122(2,)3(2,)x y x y --=-, ∴ 121223(2)3x x y y -=-⎧⎨-=⎩由122222123231t y y y y y t +=-+=-=--得22631t y t =-, 由21222229(3)331y y y y y t =-=-=-得222331y t =--,消去2y 得 2222363(31)31t t t =---考虑几何求法!! 解之得:2115t = ,满足2103t <<. 故所求直线l0y --=0y +-=. 12.设A,B分别是直线5y x =和5y x =-上的两个动点,并且||20AB =,动点P 满足OP OA OB =+.记动点P 的轨迹为C .(I) 求轨迹C 的方程;(II )若点D 的坐标为(0,16),M 、N 是曲线C 上的两个动点,且DM DN λ=,求实数λ的取值范围.解:(I )设(,)P x y ,因为A 、B分别为直线y x =和y x =上的点,故可设11()A x x,22(,)B x x . ∵OP OA OB =+,∴1212,)x x x y x x =+⎧⎪⎨=-⎪⎩.∴1212,x x x x x y +=⎧⎪⎨-=⎪⎩.又20AB =, ∴2212124()()205x x x x -++=.∴22542045y x +=. 即曲线C 的方程为2212516x y +=.(II)设N(s,t),M(x,y),则由λ=,可得(x,y-16)=λ (s,t—16).故x sλ=,16(16)y tλ=+-.∵ M、N在曲线C上,∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-+=+1.16)1616t(25s1,16t25s22222λλλ消去s得116)1616t(16)t16(222=+-+-λλλ.由题意知0≠λ,且1≠λ,解得17152tλλ-=.又4t≤,∴421517≤-λλ.解得3553≤≤λ(1≠λ).故实数λ的取值范围是3553≤≤λ(1≠λ).13.设双曲线22213y xa-=的两个焦点分别为1F、2F,离心率为2.(1)求此双曲线的渐近线1l、2l的方程;(3y x=±)(2)若A、B分别为1l、2l上的动点,且122||5||AB F F=,求线段AB的中点M的轨迹方程,并说明是什么曲线.(22317525x y+=)提示:||1010AB=⇒=,又113y x=-,223y x=,则1221()3y y x x+=-,2112()3y y x x-=+.又122x x x=+,122y y y=+代入距离公式即可.(3)过点(1, 0)N是否存在直线l,使l与双曲线交于P、Q两点,且0OP OQ⋅=,若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由.(不存在)到直线l的距离14.已知点(1, 0)F,直线:2l x=,设动点P为d ,已知2||2PF d =,且2332d ≤≤. (1)求动点P 的轨迹方程; (2)若13PF OF ⋅=,求向量OP 与OF 的夹角;(3)如图所示,若点G 满足2GF FC =,点M 满足3MP PF =,且线段MG 的垂直平分线经过点P,求△PGF 的面积.15.如图,直线:1l y kx =+与椭圆22:2C ax y +=(1a >)交于A 、B 两点,以OA 、OB 为邻边作平行四边形OAPB(O 为坐标原点).(1)若1k =,且四边形OAPB 为矩形,求a 的值;(3a =) (2)若2a =,当k 变化时(k R ∈),求点P 的轨迹方程.(22220x y y +-=(0y ≠))16.双曲线C :22221x y a b-=(0a >,0b >)的离心率为2,其中(0,)A b -,(, 0)B a ,且22224||||||||3OA OB OA OB +=⋅.(1)求双曲线C 的方程; (2)若双曲线C 上存在关于直线l :4y kx =+对称的点,求实数k 的取值范围. 解:(I )依题意有: 2222222c 2,a 4a b a b ,3a b c .⎧=⎪⎪⎪+=⎨⎪⎪+=⎪⎩解得:.2,3,1===c b a所求双曲线的方程为.1322=-y x ………………………………………6分 (Ⅱ)当k=0时,显然不存在.………………………………………7分当k≠0时,设双曲线上两点M 、N 关于直线l 对称.由l ⊥MN,直线MN 的方程为1y x b k=-+.则M 、N 两点的坐标满足方程组由221y x b,k3x y 3.⎧=-+⎪⎨⎪-=⎩消去y 得 2222(3k 1)x 2kbx (b 3)k 0-+-+=.…………………………………9分显然23k 10-≠,∴2222(2kb)4(3k 1)(b 3)k 0∆⎡⎤=---+>⎣⎦.即222k b 3k 10+->. ①设线段MN 中点D (00x ,y )则02202kb x ,3k 13k b y .3k 1-⎧=⎪⎪-⎨⎪=⎪-⎩∵D(00x ,y )在直线l 上,∴22223k b k b43k 13k 1-=+--.即22k b=3k 1- ② 把②带入①中得 222k b +bk 0>, 解得b 0>或b 1<-.∴223k 10k ->或223k 1<-1k-.即k >1k 2<,且k≠0. ∴k的取值范围是113(,(,0)(0,)(,)3223-∞--+∞.…………………14分 17.已知向量OA =(2,0),OC =AB =(0,1),动点M 到定直线y =1的距离等于d ,并且满足OM ·AM =K(CM ·BM —d 2),其中O 为坐标原点,K 为参数. (Ⅰ)求动点M 的轨迹方程,并判断曲线类型;(Ⅱ)如果动点M 的轨迹是一条圆锥曲线,其离心率e 满足33≤e ≤22,求实数K 的取值范围.18.过抛物线24y x =的焦点作两条弦AB 、CD ,若0AB CD ⋅=,1()2OM OA OB =+,1()2ON OC OD =+.(1)求证:直线MN 过定点;(2)记(1)中的定点为Q ,求证AQB ∠为钝角;(3)分别以AB 、CD 为直径作圆,两圆公共弦的中点为H ,求H 的轨迹方程,并指出轨迹是什么曲线.19.(05年江西)如图,M 是抛物线上2y x =上的一点,动弦ME 、MF 分别交x 轴于A 、B 两点,且MA MB =.(1)若M 为定点,证明:直线EF 的斜率为定值; (2)若M 为动点,且90EMF ∠=,求△EMF 的重心G 的轨迹.思路分析:(1)由直线MF (或ME )方程与抛物线方程组成的方程组解出点F 和点E 的坐标,利用斜率公式来证明;(2)用M 点的坐标将E 、F 点的坐标表示出来,进而表示出G 点坐标,消去0y 即得到G 的轨迹方程(参数法).解:(1)法一:设200(,)M y y ,直线ME 的斜率为k (0k >), 则直线MF 的斜率为k -,方程为200()y y k x y -=-. ∴由2002()y y k x y y x⎧-=-⎪⎨=⎪⎩,消x 得200(1)0ky y y ky -+-=,解得01F ky y k-=,∴ 202(1)F ky x k -=,∴002200022211214(1)(1)2E F EFE F ky ky y y k k k k ky ky ky x x y k k k -+---====---+--(定值). 所以直线EF 的斜率为定值.法二:设定点00(,)M x y ,11(,)E x y 、22(,)F x y ,由200211,y x y x ⎧=⎪⎨=⎪⎩ 得 010101()()y y y y x x -+=-,即011ME k y y =+;同理 021MF k y y =+.∵ MA MB =,∴ ME MF k k =-,即010211y y y y =-++,∴ 1202y y y +=-.所以,1212221212120112EF y y y y k x x y y y y y --====---+(定值). 第一问的变式:过点M 作倾斜角互补的直线ME 、MF ,则直线EF 的斜率为定值;根据不同的倾斜角,可得出一组平行弦.(2)90,45,1,EMF MAB k ∠=∠==当时所以直线ME 的方程为200()y y k x y -=- 由2002y y x y y x⎧-=-⎪⎨=⎪⎩得200((1),1)E y y -- 同理可得200((1),(1)).F y y +-+设重心G (x , y ),则有222200000000(1)(1)23333(1)(1)333M E F M E F y y y y x x x x y y y y x x x y ⎧+-+++++===⎪⎪⎨+--+++⎪===-⎪⎩消去参数0y 得2122()9273y x x =->.20.如图,ABCD 是边长为2的正方形纸片,沿某动直线l 为折痕将正方形在其下方的部分向上翻折,使得每次翻折后点B 都落在边AD 上,记为B ',折痕l 与AB 交于点E ,点M 满足关系式EM EB EB '=+.(1)建立适当的直角坐标系,求点M 的轨迹方程;(2)若曲线C 是由点M 的轨迹及其关于边AB 对称的曲线组成的,F 是AB 边上的一点,4BA BF =,过点F 的直线交曲线C 于P 、Q 两点,且PF FQ λ=,求实数λ的取值范围.。
求动圆圆心的轨迹方程
包头市第一中学---赵胜凡
直线与圆相切,圆与圆相切是圆这一节的重要内容,它主要体现在圆的半径及其圆心距的数量关系上,从而利用这一特点求动圆圆心的轨迹或轨迹方程的问题在高考及资料中经常见到,显然此类问题简洁的解法就是利用圆的几何性质,这类问题一般不难,但比较灵活,学生在解决这类问题时不容易把握,经常出错,本人整理了一些常见类型,试图揭示其本质,使学生把握其规律,掌握这类问题。
类型1 动圆与直线相切,求动圆圆心的轨迹方程
例1.已知动圆经过点F(0,3)且和直线y+3=0相切,求圆心的轨迹方程.
解析:设所求圆心为(x,y),有已知可得3)
3()0(22+=-+-y y x ,化简并整理的 y x 122=,是一条抛物线,其中顶点为(0,0),焦点为(0,3)
例2. 求与圆C :042
2=-+x y x 相切且与y 轴相切的动圆圆心P 的轨迹方程. 解析:圆C 即422
2=+-y x )(,设动圆的圆心为)(y x P ,
(1)若动圆P 与圆C 相外切,则2222+=+-x y x )(,所以x x y 442+=,即 时,x y 82= (x>0)或02=y (x<0).
(2)若动圆P 与圆C 内切,则0=y (x>0,且2≠x ) 综上 ,所求轨迹方程为x y 82= (x>0)或y=0 ( 2,0≠≠x x 且)
点评:本题两圆的位置关系注意不要忘记动圆P 与定圆C 内切的情况 .
类型2 动圆与已知定圆相切,求动圆圆心的轨迹方程
例3 . 过已知圆C 内一个定点A 作圆'
C 与已知圆C 内切,则圆心的轨迹是( )
A.线段
B.圆
C.椭圆
D.圆或椭圆
解析:若点A 为圆C 的圆心,则点'C 的轨迹为圆,若点A 不是圆C 的圆心,由两圆内切可知A C R CC ''-= 即R A C CC =+''(其中R 为圆C 的半径),因此点'C 的轨迹为椭圆.故选D
评析:此题学生容易忽略点A 为圆心时的一种情况,从而错选C. 例4.已知一个动圆M 与定圆C :10042
2=++y x )(,且过点A (4,0),求这个动圆
圆心M 的轨迹方程. 解:根据已知条件得MA MC -=10,即10=+MA MC ,又8=CA ,由椭圆的定义知,点M 的轨迹为以A,C 为焦点的椭圆,其中a=5, c=4,所以92=b 因此所求轨迹为
19
252
2=+y x . 例5.已知定点A (3,0)和定圆C :
1632
2=++y x )(,动圆P 和圆C 相切,并过点A ,求动圆圆心P 的轨迹方程. 解析:设动圆的半径为r,且圆心坐标为)
(y x ,, 根据已知条件⎩⎨⎧=+=r PA r PC 4,或⎩
⎨⎧=-=r
PA r PC 4,即 4±=-PA PC ,有双曲线的定义知动圆圆心P 的轨迹为以),(),,
(0303A C -为焦点且实轴长2a=4的双曲线,其方程为15
42
2=-y x . 评析:观察例4及例5不难发现其条件基本相同但结论差异很大,一个是椭圆,另一个是双曲线.其原因在于定点与定圆的的位置关系不同,例4中的点A 在定圆内,而例5中的
点A 在定圆外.这类题目还可以这样变化,变式:已知点)0,2(A ,定圆C :
16)2(2
2=++y x ,动圆P 与圆C 相切且过点A ,求点P 的轨迹方程.其结论应该为y=0 )且(2,2≠->x x ,此时点A 在定圆上,可见在其他条件不变的情况下影响轨迹类型的主要是点A 与定圆的关系.
类型3.动圆与已知两圆相切,求动圆圆心的轨迹方程.
例6. 求与圆13:221=++y x C )(
及93:222=+-y x C )(都外切的动圆圆心C 的轨迹方程. 解析:设动圆C 的半径为r ,根据已知条件知r 11+=CC 及r 32+=CC ,所以212=-CC CC <6,则动点C 的轨迹为双曲线的左支,又a=1,c=3,所以82=b ,因此点C 的轨迹方程为)(0182
2
≤=-x y x . 评析:本例学生以忽略限制条件0≤x 导致出错.若将此题条件圆2C 的方程改为
1322=+-y x )(,其余条件不变,此时动圆圆心的轨迹将变为线段21C C 的垂直平分线.
例7.已知一个动圆M 与定圆1004:221=++y x C )(
相内切,与定圆44:2
22=+-y x C )(相外切,求这个动圆圆心M 的轨迹方程. 解:设动圆圆心M 的坐标为)(y x ,半径为r,由题意得r 101-=MC ,r 22+=MC 所以
1221=+MC MC ,所以点M 的轨迹为以21,C C 为焦点的椭圆,且长轴2a=12,焦距2c=8,
即a=6,c=4,所以202
=b ,故所求轨迹方程为120362
2=+y x . 点评:通过以上两例发现相切关系不一样所得方程类型也不一样.
通过以上例题,我们不难发现,这些题目的共同特点都是相切,不管是动圆与直线还是与定圆,条件都相差不多,解题过程也大体相同(结合圆锥曲线的第一定义),但轨迹的类型各不相同,解题时稍不注意就会出错,以上就是本人对这类问题的一点粗浅认识,希望能对大家有所帮助.。