轨迹方程的求法
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怎么求轨迹方程求轨迹方程是解决数学问题的一种方法,它在物理学、工程学、计算机科学等领域都有广泛的应用。
本文将介绍如何求解轨迹方程的方法和技巧,希望能对读者有所帮助。
一、轨迹方程的定义轨迹方程是描述物体在运动过程中所经过的路径的数学函数。
它通常用一组参数表示,可以是时间、速度、加速度等。
在二维空间中,轨迹方程可以表示为x=f(t),y=g(t),其中t为时间参数,x和y分别表示物体在水平和垂直方向上的坐标。
在三维空间中,轨迹方程可以表示为x=f(t),y=g(t),z=h(t),其中x、y、z分别表示物体在三个方向上的坐标。
二、求解轨迹方程的方法1.解析法解析法是一种通过分析物体运动的规律,推导出轨迹方程的方法。
这种方法通常适用于简单的运动情况,如直线运动、匀加速运动等。
例如,对于一个匀加速运动的物体,可以通过运用物理学公式推导出它的轨迹方程。
2.几何法几何法是一种通过绘制物体运动的轨迹图像,从而推导出轨迹方程的方法。
这种方法适用于物体运动的轨迹比较规则的情况,如圆形运动、椭圆形运动等。
例如,对于一个绕着圆心旋转的物体,可以通过绘制其轨迹图像,推导出它的轨迹方程。
3.数值法数值法是一种通过数值计算的方法,求解轨迹方程的近似解。
这种方法通常适用于无法用解析法或几何法求解的复杂运动情况,如自由落体运动、抛体运动等。
例如,对于一个自由落体运动的物体,可以通过数值计算出其在每个时间点上的位置,从而近似地求解出它的轨迹方程。
三、求解轨迹方程的技巧1.选择合适的方法在求解轨迹方程时,需要根据具体的问题选择合适的方法。
如果物体运动比较简单,可以采用解析法或几何法;如果物体运动比较复杂,可以采用数值法。
不同的方法有不同的优缺点,需要根据具体情况选择。
2.确定参数在求解轨迹方程时,需要确定一组参数来表示物体的运动状态。
这些参数可以是时间、速度、加速度等。
需要根据具体问题选择合适的参数,并注意参数的物理意义。
3.运用数学工具在求解轨迹方程时,需要运用数学工具,如微积分、向量、矩阵等。
思路探寻在解题时,我们经常会遇到求动点的轨迹方程问题.此类问题主要考查圆锥曲线的定义、图形以及几何性质,对同学们的想象与计算能力都有较高的要求.在解答此类问题时,需根据题目中所给的条件建立起各个变量之间的联系,得到关于动点的关系式,进而求得动点的轨迹方程.本文主要谈一谈动点的轨迹方程的几种求法.一、直接法直接法是求动点的轨迹方程的基本方法.通常要先设出动点的坐标;然后根据题目中所给的条件,利用相关的公式、定义、性质列出有关动点坐标的关系式;再通过化简、消元、变形,得到动点的轨迹方程;最后验证所得的结果是否满足题目的条件.例1.已知两定点A (-2,0),B (2,0),动点P 满足 PA ∙PB =0.由点P 向x 轴作垂线PQ ,垂足为Q ,若 PM = MQ ,求点M 的轨迹方程.解:设M (x ,y ),P (x 1,y 1),则Q (x 1,0),因为 PA ∙PB =0,所以x 12+y 12=4.因为PM ⊥x 轴, PM = MQ ,所以x 1=x ,y 1=2y ,所以点P 的坐标为(x ,2y ).又因为点P在圆x 12+y 12=4上,所以x 2+4y 2=4,所以点M 的轨迹方程为x 24+y 2=1.本题较为简单,可采用直接法求解.题目的条件中已明确给出了动点的几何关系,只要设出动点的坐标,根据已知条件建立关于点M 的坐标的关系式,即可得到点M 的轨迹方程.二、相关点法若一动点P 随着另一动点Q 的变化而变化,且已知另一动点Q 的运动轨迹,就可以利用相关点法,根据另一动点Q 的轨迹来求得动点P 的轨迹方程.在解题时,需先建立两个动点坐标之间的联系,求得另一动点Q 的轨迹方程;然后用动点P 的坐标表示相关点Q 的坐标,将其代入相关点Q 的轨迹方程,即可求得动点P 的轨迹方程.例2.从圆x 2+y 2=1上的任意一点P 向y 轴作垂线,求该垂线段中点M 的轨迹方程.解:设点P 为(x 0,y 0),点M 为(x ,y ),由题意知:ìíîïïx =x 02,y =y 0,即{x 0=2x ,y 0=y .因为点P 在圆上,所以x 02+y 02=1,可得4x 2+y 2=1,所以点M 的轨迹为椭圆,其轨迹方程为4x 2+y 2=1.分析题意可知,点M 随着点P 的变化而变化,需采用相关点法解答.先设出点M 和P 的坐标,并根据二者之间的联系建立关系式;然后用点M 的坐标表示P 点,通过P 点的轨迹方程间接求得M 点的轨迹方程.三、交轨法如果动点是两条曲线的交点,就可以采用交轨法来求动点的轨迹方程.先选出一个适当的参数表示动点;再根据题目中的条件建立关于参数的式子;然后通过恒等变换,逐步消去参数,得到所求点的轨迹方程.例3.已知动点P 在直线l :x -y -2=0上运动,过P 点作抛物线C :y =x 2的两条切线PA ,PB ,与抛物线C分别相切于A ,B 两点,求△APB 的重心G 的轨迹方程.解:设切点A ,B 的坐标分别为(x 1,x 12)和(x 2,x 22),则切线PA ,PB 的方程分别为:2x 1x -y -x 12=0,2x 2x -y -x 22=0,可得x p =x 1+x 22,y p =x 1x 2.设G 的坐标为(x ,y ),根据三角形重心的坐标公式可得:x =x 1+x 2+xp 3=x p ①,y =y 1+y 2+y p 3=4x p 2-y p3②.又因为点P 在直线l :x -y -2=0上运动,所以x p -y p -2=0③,由①②③可得△APB 的重心G 的轨迹方程是:y =43x 2-13x +23.解答本题,首先要根据题目中所给的条件设出切点的坐标,通过对抛物线的方程求导,得到切线的方程,并求出点P 的坐标;然后设出重心G 的坐标,根据中点的坐标公式和重心的坐标公式建立关系式,即可利用交轨法求得重心G 的轨迹方程.求动点的轨迹方程问题的难度往往不大,但解题时的计算量较大,同学们在解题时要谨慎计算,注意检验,避免出错.(作者单位:江苏省南通市海门四甲中学)史玉蕾48Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。
轨迹方程求曲线的轨迹方程常采用的方法有直接法、定义法、代入法、参数法、交轨法,待定系数法。
求轨迹方程,一定要注意轨迹的纯粹性和完备性.要注意区别“轨迹”与“轨迹方程”是两个不同的概念.1.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、已知直角坐标系中,点Q (2,0),圆C 的方程为221x y +=,动点M 到圆C 的切线长与MQ 的比等于常数()0λλ>,求动点M 的轨迹。
◎◎如图,圆1O 与圆2O 的半径都是1,124O O =. 过动点P 分别作圆2O 、圆2O 的切线PM PN ,(M N ,分别为切点),使得PM . 试建立适当的坐标系,并求动点P 的轨迹方程.2.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、动圆过定点,02p ⎛⎫ ⎪⎝⎭,且与直线2p x =-相切,其中0p >.求动圆圆心C 的轨迹的方程.◎◎ 已知圆C 的方程为 (x-2)2+y 2=100,点A 的坐标为(-2,0),M 为圆C 上任一点,AM 的垂直平分线交CM 于点P ,求点P 的方程。
◎◎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.三、代入法:动点所满足的条件不易表述或求出,但形成轨迹的动点P(x,y)却随另一动点Q(x ’,y ’)的运动而有规律的运动,且动点Q 的轨迹为给定或容易求得,则可先将x ’,y ’表示为x,y 的式子,再代入Q 的轨迹方程,然而整理得P 的轨迹方程,代入法也称相关点法。
例3、P 是椭圆191622=+y x 上的动点, 作PD ⊥y 轴, D 为垂足, 求PD 中点的轨迹方程.◎◎已知椭圆)0(12222>>=+b a by a x 的左、右焦点分别是F 1(-c ,0)、F 2(c ,0),Q 是椭圆外的动点,满足.2||1a F =点P 是线段F 1Q 与该椭圆的交点,点T 在线段F 2Q 上,并且满足.0||,022≠=⋅TF TF PT 求点T 的轨迹C 的方程.练习:1、方程y=122+--x x 表示的曲线是: ( )A 、双曲线B 、半圆C 、两条射线D 、抛物线2. 抛物线的准线l 的方程是y =1, 且抛物线恒过点P (1,-1), 则抛物线焦点弦的另一个端点Q 的轨迹方程是( ).A. (x -1)2=-8(y -1)B. (x -1)2=-8(y -1) (x ≠1)C. (y -1)2=8(x -1)D. (y -1)2=8(x -1) (x ≠1)3、动点p 与定点A(-1,0), B(1,0)的连线的斜率之积为-1,则p 点的轨迹方程是: ( )A 、x 2+y 2=1B 、x 2+y 2=1(x ≠±1)C 、x 2+y 2=1(x ≠1)D 、y=21x -4、一动点到两坐标轴的距离之和的2倍,等于该点到原点距离的平方,则动点的轨迹方程是: ( )A 、x 2+y 2=2(x+y)B 、x 2+y 2=2|x+y|C 、x 2+y 2=2(|x|+|y|)D 、x 2+y 2=2(x -y)5、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 、中点在原点的双曲线D 、中心在(5,0)的双曲线6、已知圆x 2+y 2=4,过A (4,0)作圆的割线ABC ,则弦BC 中点的轨迹方程是 ( )A 、(x -2)2+y 2=4B 、(x -2)2+y 2=4(0≤x <1)C 、(x -1)2+y 2=4D 、(x -1)2+y 2=4(0≤x <1)7 . P 是椭圆191622=+y x 上的动点, 作PD ⊥y 轴, D 为垂足, 则PD 中点的轨迹方程为( ). A. 116922=+y x B. 196422=+y x C. 14922=+y x D. 19422=+y x 8、若一动圆与两圆x 2+y 2=1, x 2+y 2-8x+12=0都外切,则动圆圆心的轨迹为: ( )A 、抛物线B 、圆C 、双曲线的一支D 、椭圆9、点M 到F (3,0)的距离比它到直线x+4=0 的距离小1,则点M 的轨迹方程是:( )A 、y 2=12xB 、y 2=12x(x>0)C 、y 2=6xD 、y 2=6x(x>0)10、已知圆x 2+y 2=1,点A (1,0),△ABC 内接于圆,且∠BAC=60°,当B 、C 在圆上运动时,BC 中点的轨迹方程是 ( )A 、x 2+y 2=21B 、x 2+y 2=41C 、x 2+y 2=21(x<21)D 、x 2+y 2=41(x<41) 11、抛物线过点M (2,-4),且以x 轴为准线,此抛物线顶点的轨迹方程是 ( )A 、(x -2)2+(y+4)2=16 (0)y ¹B 、(x -2)2+4(y+2)2=16 (0)y ¹C 、(x -2)2-(y+4)2=16D 、(x -2)2+4(y+4)2=1612、中心在原点,焦点在坐标为(0,±52)的椭圆被直线3x -y -2=0截得的弦的中点的横坐标为21,则椭圆方程为 ( ) 222222222222A. 1 B. 1 C. 1 D.12575752525757525x y x y x y x y +=+=+=+= 13、已知⊙O :x 2+y 2=a 2, A(-a, 0), B(a, 0), P 1, P 2为⊙O 上关于x 轴对称的两点,则直线AP 1与直线BP 2的交点P 的轨迹方程为 ( )A 、x 2+y 2=2a 2B 、x 2+y 2=4a 2C 、x 2-y 2=4a 2D 、x 2-y 2=a 214、动圆与x 轴相切,且被直线y=x 所截得的弦长为2,则动圆圆心的轨迹方程为 。
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.。
求轨迹方程的方法轨迹方程是描述物体在运动过程中所遵循的路径的数学表达式。
轨迹方程的求解方法因物体的运动方式而异。
下面将介绍几种常见的物体运动方式,并讨论如何求解它们的轨迹方程。
1.直线运动:物体在直线上做匀速或变速直线运动时,其轨迹方程为y = mx + b,其中m为斜率,b为截距。
若已知起始点的坐标和运动速度,则可以通过这些参数来确定轨迹方程。
2.曲线运动:物体在空间中做曲线运动时,其轨迹方程一般无法用简单的直线方程表示。
这时需要通过其他方法来求解轨迹方程。
以下是几种常见的曲线运动例子:-圆周运动:若物体做匀速圆周运动,其轨迹方程可以用参数方程表示:x = r * cos(θ),y = r * sin(θ),其中r为圆的半径,θ为角度。
通过改变θ的取值范围,可以得到整个圆周的轨迹方程。
-椭圆运动:椭圆运动可以用参数方程表示:x = a * cos(θ),y = b * sin(θ),其中a和b分别为椭圆长轴和短轴的长度。
同样通过改变θ的取值范围,可以得到整个椭圆的轨迹方程。
-抛物线运动:物体做匀速或变速抛物线运动时,其轨迹方程可以用解析几何中的一般二次方程表示:y = ax^2 + bx + c,其中a、b和c为常数。
通过给定的起始点和速度,可以确定这些常数,从而求解轨迹方程。
-双曲线运动:物体做匀速或变速双曲线运动时,其轨迹方程可以用参数方程表示:x = a * sec(θ),y = b * tan(θ),其中a和b为常数。
同样通过改变θ的取值范围,可以得到整个双曲线的轨迹方程。
除了上述运动方式外,还存在许多其他复杂的运动形式,例如螺线、摆线等。
对于这些运动形式,求解轨迹方程的方法往往需要借助更高级的数学工具,如极坐标、参数方程、微分方程等。
总结起来,轨迹方程的求解方法因物体的运动方式而异。
对于直线运动,可以直接得到轨迹方程;对于曲线运动,常常需要借助参数方程、解析几何等数学工具来求解。
对于更加复杂的运动形式,可能需要借用更高级的数学方法来确定轨迹方程。
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。
轨迹方程的求法轨迹方程是描述一个物体运动路径的数学方程。
在物理学、数学和工程学等领域广泛应用。
本文将介绍几种常见的轨迹方程求法,并对其原理进行简要解释。
一、直线轨迹直线轨迹是最简单的一种轨迹形式,也是最容易求解的。
一个物体在直线运动时,其轨迹方程可以表示为 y = kx + b,其中 k 为斜率,b 为截距。
根据物体的初始位置和运动方向,可以通过给定的初始条件求解出 k 和 b,从而得到物体的轨迹方程。
二、抛物线轨迹抛物线轨迹是一种常见的自由落体运动轨迹。
当物体在水平方向上具有匀速运动时,在竖直方向上受到重力的影响,其轨迹可以表示为 y = ax^2 + bx + c,其中 a、b 和c 都是常数。
根据物体的初始位置和速度,可以通过给定的初始条件求解出a、b 和 c,从而得到物体的轨迹方程。
三、圆轨迹圆轨迹描述了物体在一个圆形路径上的运动。
圆轨迹的方程可以表示为 (x -a)^2 + (y - b)^2 = r^2,其中 (a, b) 是圆心坐标,r 是半径。
根据物体的初始位置和速度,可以求解出圆心坐标和半径,从而得到物体的轨迹方程。
四、椭圆轨迹椭圆轨迹是物体在一个椭圆形路径上的运动。
椭圆轨迹的方程可以表示为 (x - a)^2 / a^2 + (y - b)^2 / b^2 = 1,其中 (a, b) 是椭圆中心坐标。
根据物体的初始位置和速度,可以求解出椭圆中心坐标,从而得到物体的轨迹方程。
五、其他轨迹形式除了上述几种常见的轨迹形式外,还有许多其他的轨迹方程形式。
例如,两个物体之间的相对运动轨迹可以通过解析几何的方法求解。
同时,还有一些特殊的轨迹方程,如双曲线、螺旋线等,可以通过相应的数学方法求解。
求解轨迹方程是物理学、数学和工程学等领域的重要问题。
本文简要介绍了几种常见的轨迹方程求法,并对其原理进行了解释。
在实际应用中,根据具体情况选择适合的轨迹方程求解方法,可以精确地描述物体的运动轨迹。
求轨迹方程的方法(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.2. 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.(即轨迹上的某些点未能用所求的方程表示),出现增解则要舍去,出现丢解,则需补充.检验方法:研究运动中的特殊情形或极端情形.3.求轨迹方程还有整体法等其他方法.。
求轨迹方程的五种方法1.直线轨迹方程的求解方法:直线的轨迹方程可以通过以下五种方法求解。
1.1斜率截距法:当直线已知斜率m和截距b时,可以使用斜率截距法求解。
直线的轨迹方程为:y = mx + b。
1.2点斜式方法:当直线已知斜率m和通过的一点(x1,y1)时,可以使用点斜式方法求解。
直线的轨迹方程为:(y-y1)=m(x-x1)。
1.3两点式方法:当直线已知通过的两点(x1,y1)和(x2,y2)时,可以使用两点式方法求解。
直线的轨迹方程为:(y-y1)/(y2-y1)=(x-x1)/(x2-x1)。
1.4截距式方法:当直线已知x轴和y轴上的截距时,可以使用截距式方法求解。
直线的轨迹方程为:x/a+y/b=1,其中a和b分别为x轴和y轴上的截距。
1.5法向量法:当直线已知法向量n和通过的一点(x1,y1)时,可以使用法向量法求解。
直线的轨迹方程为:n·(r-r1)=0,其中n为法向量,r为直线上的任意一点的位置矢量,r1为通过的一点的位置矢量。
2.圆轨迹方程的求解方法:圆的轨迹方程可以通过以下五种方法求解。
2.1一般式方法:当圆的圆心为(h,k)且半径为r时,可以使用一般式方法求解。
圆的轨迹方程为:(x-h)²+(y-k)²=r²。
2.2标准式方法:当圆的圆心为(h,k)且半径为r时,可以使用标准式方法求解。
圆的轨迹方程为:(x-h)²+(y-k)²=r²。
2.3参数方程方法:当圆的圆心为(h,k)且半径为r时,可以使用参数方程方法求解。
圆的轨迹方程为:x = h + rcosθ,y = k + rsinθ,其中θ为参数。
2.4三点定圆方法:当圆已知经过三点(x1,y1),(x2,y2)和(x3,y3)时,可以使用三点定圆方法求解。
圆的轨迹方程为:(x-x1)(x-x2)(x-x3)+(y-y1)(y-y2)(y-y3)-r²(x+y+h)=0,其中h为x平方项和y平方项的系数之和。
轨迹方程的求法
一、直接法求轨迹方程的一般步骤:“建、设、限、代、化” 1、建立恰当的坐标系; 2、设动点坐标(),x y ;
3、限制条件列出来(如一些几何等量关系);
4、代入:用坐标代换条件,得到方程(),0f x y =;
5、化简(最后要剔除不符合条件的点).
例1、过点()2,4P 作两条互相垂直的直线1l 、2l ,1l 交x 轴于A 点,2l 交y 轴于B 点,求线段AB 的中点M 的轨迹方程.
巩固训练1:平面内动点M 与两定点()1,0A -、()2,0B 构成MAB ∆,且2MBA MAB ∠=∠,求动点M 的轨迹方程.
巩固训练2:已知点A 、B 的坐标分别为()5,0-、()5,0,直线AM 、BM 相交于点M ,且它
们的斜率之积是4
9
-,求点M 的轨迹方程.
巩固训练3:已知直角坐标平面上的点()2,0Q 和圆221C x y +=:,动点M 到圆C 的切线长与
MQ 的比等于常数(0)λλ>,求动点M 的轨迹方程.
二、定义法:如果动点的轨迹满足某已知曲线的定义,则可以依据定义求出轨迹方程.如圆、椭圆、双曲线、抛物线等. 规律可寻:(1)利用定义法求轨迹方程时,还要看所求轨迹是否是完整的圆、椭圆、双曲线、抛物线,如果不是完整的曲线,则应对其中的变量x 或y 进行限制.
例2、(1)求与圆221:(3)1C x y ++=外切,且与222:(3)81C x y -+=内切的动圆圆心P 的轨迹方程.
(2)已知圆221:(3)1C x y ++=和圆222:(3)9C x y -+=,动圆M 同时与圆1C 及圆2C 相外切,求动圆圆心M 的轨迹方程.
巩固训练1:已知1,02A ⎛⎫- ⎪⎝⎭,B 是圆2
21:42F x y ⎛
⎫-+= ⎪⎝⎭(F 为圆心)上一动点,线段AB 的
垂直平方线交BF 于点P ,求点P 的轨迹方程.
巩固训练2:已知1,02A ⎛⎫- ⎪⎝⎭,B 是圆2
211:24F x y ⎛
⎫-+= ⎪⎝⎭(F 为圆心)上一动点,线段AB 的
垂直平方线交BF 于点P ,求点P 的轨迹方程.
巩固训练3:在平面直角坐标系xOy 中,点M 到点()1,0F 的距离比它到y 轴的距离多1,求点M 的轨迹方程.
巩固训练4:已知点1F 、2F 分别是椭圆22:171617C x y +=的两个焦点,直线1l 过点2F 且垂直于椭圆长轴,动直线2l 垂直1l 于点G ,线段1GF 的垂直平分线交2l 于点H ,求点H 的轨迹方程.
巩固训练5:在极坐标系Ox 中,直线l 的极坐标方程为sin 2ρθ=,点M 是直线l 上任意一点,点P 在射线OM 上,且满足4OP OM ⋅=,记点P 的轨迹方程为C ,求曲线C 的极坐标方程.
三、相关点法: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,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. “相关点法”的基本步骤:
(1)设点:设被动点的坐标为(),x y ,主动点的坐标为()00,x y ;
(2)求关系式:求出两个动点坐标之间的关系式()()
00,,x f x y y 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.
例3、已知点P 是圆22:4C x y +=上任意一点,过点P 作x 轴的垂线段PD ,D 为垂足,当点
P 在圆上运动时,求线段PD 的中点M 的轨迹方程.
巩固训练1:已知在ABC ∆中,()2,0A -,()0,2B -,第三个顶点C 在曲线231y x =-上动点,求ABC ∆的重心的轨迹方程.
巩固训练2:已知点P 是圆22:25C x y +=上任意一点,点D 是点P 在x 轴上的投影,点M 为
PD 上一点,且满足4
5
MD PD =
,当点P 在圆上运动时,求点M 的轨迹方程.
四、参数法:如果动点(),P x y 的坐标之间的关系不容易找,可以考虑将,x y 用一个或几个参数表示,最后消参数,得出,x y 之间的关系式,即轨迹方程.常用参数有角度θ、直线的斜率、点的横、纵坐标,线段的长度等.
例4、过抛物线24y x =的顶点O 引两条互相垂直的直线分别与抛物线相交于,A B 两点,求线段AB 的中点P 的轨迹方程.
巩固训练1:设椭圆方程为2
2
14
y x +=,过点()0,1M 的直线l 交椭圆于,A B ,O 是坐标原点,直线l 的动点P 满足()
1
2
OP OA OB =+,当直线l 绕点M 旋转时,求点P 的轨迹方程.
五、交轨法:写出动点所满足的两个轨迹方程后,组成方程组分别求出,x y ,再消去参数,即可求解,这种方法一般适合于求两条动直线交点的轨迹方程.
例5、设1A 、2A 是椭圆22
195
x y +
=的长轴的两端点,1P 、2P 是垂直于12A A 的弦的端点,求直线11A P 与22A P 的交点的轨迹方程.
巩固训练1:已知双曲线2
212
x y -=的左、右顶点分别为1A 、2A ,点()11,P x y 、()11,Q x y -是
双曲线上不同的两个动点,求直线1A P 与2A Q 的交点的轨迹E 的方程.。