轨迹方程的几种常用求法
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求轨迹方程的常用方法重点: 掌握常用求轨迹方法难点:轨迹的定型及其纯粹性和完备性的讨论【自主学习】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。
)()()(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.。
求轨迹方程的一般方法(一)求轨迹方程的一般方法:1. 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。
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: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。
一:用定义法求轨迹方程例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。
【变式】:已知圆的圆心为M 1,圆的圆心为M 2,一动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P 的轨迹方程。
二:用直译法求轨迹方程例2:一条线段AB 的长等于2a ,两个端点A 和B 分别在x 轴和y 轴上滑动,求AB 中点P 的轨迹方程?【变式】: 动点P (x,y )到两定点A (-3,0)和B (3,0)的距离的比等于2(即2||||=PB PA ),求动点P 的轨迹方程?三:用参数法求轨迹方程此类方法主要在于设置合适的参数,求出参数方程,最后消参,化为普通方程。
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(曲线)方程的求法求轨迹方程问题是高中数学的一个难点,求轨迹方程的常用方法有:1)直接法;2)待定系数法;3)定义法;4)代入法;5)参数法;6)交轨法. 下面分别介绍以上六种方法:(1)直接法 —— 直接利用条件通过建立x 、y 之间的关系式f (x ,y )=0,是求轨迹的最基本的方法. 课标教材(人教版)²高中数学 选修2﹣1(以下所称教材都是指该教材)的《§2.1.2 求曲线的方程》中介绍了此法.直接法求轨迹(曲线)方程一般有五个步骤:① 建立适当的坐标系,设曲线上任意一点M 的坐标为(x ,y ); ② 写出点M 运动适合的条件P 的集合:P={M |P(M)}; ③ 用坐标表示条件P(M),列出方程 f (x ,y )=0; ④ 化方程 f (x ,y )=0 为最简形式;⑤ 证明以化简后的方程的解为坐标的点都是曲线上的点. 一般地,步骤(5)可省略,如有特殊情形,可以适当说明.教材推导圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线)的标准方程,都是使用直接法. 教材中还配有大量练习题(如:教材P.37练习/3,习题2.1/A 组/2、3,B 组/1、2;P.41例3,P.42练习/4,P.47例6,P.49习题2.2 / B 组/3;P.59例5,P.62习题2.3 / B 组/3;P.74习题2.4 / B 组/3;P.80复习参考题/ A 组/10,B 组/5).例1. 如图所示,线段AB 与CD 互相垂直平分于点O ,|AB|=2a (a >0),|CD|=2b (b>0),动点P 满足|PA|²|PB|=|PC|²|PD|. 求动点P 的轨迹方程.解:以O 为坐标原点,直线AB 、CD 分别为x 轴、y 轴建立直角坐标系,则A (-a ,0),B (a ,0),C (0,-b ),D (0,b ), 设P (x ,y ),由题意知 |PA|²|PB|=|PC|²|PD|,∴22)(y a x ++²22)(y a x +-=22)(b y x ++²22)(b y x -+,化简得 x 2-y 2=222b a -.故动点P 的轨迹方程为 x 2-y 2=222b a -.【练习1】 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 |²|MP |+MN ²NP =0,求动点P (x ,y )的轨迹方程.2、如图所示,过点P (2,4)作互相垂直的直线l 1、l 2.若l 1交x 轴于A ,l 2交y 轴于B ,求线段AB 中点M 的轨迹方程.(2)待定系数法 —— 当已知所求曲线的类型(如:直线,圆锥曲线等)求曲线方程,可先根据条件设出所求曲线的方程,再由条件确定方程中的系数(待定系数),代回所设方程即可.要注意设出所求曲线的方程的技巧.(如:教材P.40例1,P.42练习/2,P.46例5,P.48练习/3、4,P.49习题2.2/A 组/2、5、9;P.54例1,P.55练习/1,P.58例4,P.61练习/2、3,P.61习题2.3 / A 组/2、4、6,B 组/1;P.67练习/1,P.68例3,P.72练习/1,P.73习题2.4 / A 组/4、7;P.80复习参考题/ A 组/1).例2 根据下列条件,求双曲线的标准方程.(1)与双曲线41622y x -=1有公共焦点,且过点(32,2). (2)与双曲线16922y x -=1有共同的渐近线,且过点(-3,23); 解: (1)设双曲线方程为2222by a x -=1. 由题意易求c=25.∵双曲线过点(32,2), ∴()2223a -24b=1. 又 ∵a 2+b 2=(25)2, ∴解得 a 2=12,b 2=8.故 所求双曲线的方程为 81222y x -=1. (2)设所求双曲线方程为16922y x -=λ(λ≠0), 将点(-3,23)代入得λ=41,∴ 所求双曲线方程为16922y x -=41, 即49422y x -=1. 【练习2】 已知抛物线C 的顶点在原点,焦点F 在x 轴正半轴上,设A 、B 是抛物线C 上的两个动点(AB 不垂直于x 轴),但|AF|+|BF|=8,线段AB 的垂直平分线恒经过定点Q (6,0),求此抛物线的方程.(3)定义法 —— 如果根据已知能够确定动点运动的条件符合某已知曲线的定义,则可由该曲线的定义直接写出动点轨迹方程.(如:教材P.49习题2.2/A 组/1、7,B 组/2;P.54例2,P.62习题2.3/A 组/5,B 组/2)例3. 已知动圆过()1,0,且与直线1x =-相切. (1) 求动圆圆心的轨迹C 的方程;(2) 是否存在直线l ,使l 过点(0,1),并与轨迹C 交于,P Q 两点,且满足0OP OQ ⋅=?若存在,求出直线l 的方程;若不存在,说明理由.解:(1)如图,设动圆圆心为M ,定点()1,0为F ,过点M 作直线1x =-的垂线,垂足为N ,由题意知: MF MN =即动点M 到定点F 与到定直线1x =-的距离相等, 由抛物线的定义知,点M 的轨迹为抛物线, 其中()1,0F 为焦点,1x =-为准线,∴动圆圆心的轨迹方程为 x y 42=(2)由题可设直线l 的方程为(1)(0)x k y k =-≠由2(1)4x k y y x=-⎧⎨=⎩得2440y ky k -+= △216160k k =->,01k k ∴<>或设),(11y x P ,),(22y x Q ,则124y y k +=,124y y k =由0OP OQ ⋅=,即 ()11,OP x y =,()22,OQ x y =,于是12120x x y y +=, 即()()21212110ky y y y --+=,整理得 2221212(1)()0k y y k y y k +-++=,∴ 2224(1)40k k k k k +-⋅+=, 解得4k =-或0k =(舍去), 又 40k =-<,∴ 直线l 存在,其方程为440x y +-=【练习3】 1、已知圆C 1:(x +3)2+y 2=1和圆C 2:(x -3)2+y 2=9,动圆M 同时与圆C 1及圆C 2相外切,求动圆圆心M 的轨迹方程.2、在△ABC 中,A 为动点,B 、C 为定点,B (-2a ,0),C (2a,0)且满足条件x =sinC -sinB=21sinA ,则动点A 的轨迹方程是 ( ) A. 2216a x -221516a y =1(y ≠0)B. 2216a y -22316a x =1(x ≠0)C. 2216a x -221516a y =1(y ≠0)的左支 D. 2216a x -22316ay =1(y ≠0)的右支(4)代入法(也叫相关点法或转移法) ——若动点P(x ,y )随另一动点Q(x 1,y 1)的运动而运动,并且Q(x 1,y 1)又在某已知曲线上运动,则求点P 的轨迹方程问题常用此法.代入法求轨迹(曲线)方程一般有以下几个步骤:① 设所求点P 的坐标为 (x ,y ) (称之为从动点),动点Q 的坐标为(x 1,y 1) (称之为主动点) ② 找出点P 与点Q 的坐标关系;③ 用从动点的坐标x 、y 的代数式表示主动点的坐标x 1、y 1; ④ 再将x 1、y 1代入已知曲线方程,即得要求的动点轨迹方程.(如:教材P.41例2,P.50习题2.2 / B 组/1;P.74习题2.4 / B 组/1)例4. 设F (1,0),M 点在x 轴上,P 点在y 轴上,且MN =2MP ,PM ⊥PF ,当点P 在y 轴上运动时,求点N 的轨迹方程. 解设N (x ,y ),M (x 1,0),P (0,y 0),由MN =2MP 得(x -x 1,y )=2(-x 1,y 0),∴11022x x x y y -=-⎧⎨=⎩,即1012x x y y =-⎧⎪⎨=⎪⎩.∵PM ⊥PF ,PM =(x 1,-y 0),PF =(1,-y 0), ∴(x 1,-y 0)·(1,-y 0)=0,∴x 1+y 2=0. ∴-x +42y =0,即y 2 = 4x .故所求的点N 的轨迹方程是 y 2 = 4x .【练习4】 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.(5)参数法 ——当动点P (x ,y )的横坐标x 、纵坐标y 之间的关系不易直接找到时,可以考虑将x 、y 都用一个中间变量(参数)来表示,即得参数方程,再消去参数就可得到普通方程.例5. 如图所示,已知点C 的坐标是(2,2),过点C 的直线CA 与x 轴交于点A ,过点C 且与直线CA 垂直的直线CB 与y 轴交于点B. 设点M 是线段AB 的中点,求点M 的轨迹方程.解 方法一(参数法):设M 的坐标为(x ,y ).若直线CA 与x 轴垂直,则可得到M 的坐标为(1,1). 若直线CA 不与x 轴垂直,设直线CA 的斜率为k ,则直线CB 的斜率为-k1, 故直线CA 方程为:y =k(x -2)+2,令y =0得x =2-k2,则A 点坐标为(2-k2,0).CB 的方程为:y =-k1(x -2)+2,令x =0,得y =2+k2, 则B 点坐标为(0,2+k 2),由中点坐标公式得M 点的坐标为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=++=-=+-=k k k k 112022112022y x ①, 消去参数k 得到x +y -2=0 (x ≠1), 又∵ 点M (1,1)在直线x +y -2=0上, 综上所述,所求轨迹方程为x +y -2=0.方法二(直接法)设M (x ,y ),依题意A 点坐标为(2x ,0),B 点坐标为(0,2y ).∵|MA|=|MC|, ∴22)2(y x x +-=22)2()2(-+-y x , 化简得x +y -2=0.方法三(定义法)依题意 |MA|=|MC|=|MO|,即:|MC|=|MO|,所以动点M 是线段OC 的中垂线,故由点斜式方程得到:x +y -2=0.(6)交轨法 —— 当所求轨迹上的动点是两动曲线的交点时,只要把两动曲线(族)的方程分别求出:0),,(=t y x f 与0),,(=t y x g(t 为参数),然后消去参数t ,即得所求轨迹方程.例6. 如图,过圆224x y +=与x 轴的两个交点A 、B 作圆的切线AC 、BD ,再过圆上任意一点H 作圆的切线,交AC 、BD 于C 、D 两点,设AD 、BC 的交点为R ,求动点R 的轨迹E 的方程.解:设点H 的坐标为(0x ,0y ),则20x +20y =4 由题意可知0y ≠0,且以H 为切点的圆的切线的斜率为0x y -, ∴切线CD 方程为 y -0y =0x y -(x -0x ),展开得 0x x +0y y =20x +20y =4, 即 以H 为切点的圆的切线方程为 0x x +0y y =4,∵A (-2,0),B (2,0),将x =±2代人0x x +0y y =4 可得 点C 、D 的坐标分别为C (-2,0042x y +),D (2,042x y -), 则直线AD 、BC 的方程分别为AD l :002424y x x y +=- …… ①, BC l :002424y x x y -=+- …… ②将两式相乘并化简可得动点R 的轨迹E 的方程为 2244x y +=,即2214x y += 解法二:设点R 的坐标为(0x ,0y );直线AR 的方程分别为y =002y x +(x +0x ),与直线BD 的方程x =2联立,解得D (2,0042y x +),同法可得C (-2,0042y x --),则直线CD 斜率为002024x y x -, ∴直线CD 的方程为y -0042y x --=002024x yx -(x +2)∵直线CD 与⊙O 相切, ∴圆心O 到直线CD 的距离等于圆半径2,000244x y y -=2,化简得 (20x -4)2+420x 20y =(420y )2整理得 (20x -4)2+420y (20x -4)=0, ∴20x -4=0 (舍去)或20x -4+420y =0即 动点R 的轨迹E 的方程为2244x y +=,即2214x y +=总结:求轨迹方程的方法:(1)求单个动点的轨迹问题,用直接法 或待定系数法 或定义法; (2)求两个动点的轨迹问题,用代入法;(3)求多个动点的轨迹问题,用参数法 或交轨法。
求轨迹方程的五种方法有五种方法可以求解轨迹方程,分别是:1.参数方程法2.一般方程法3.极坐标方程法4.隐函数方程法5.线性方程组法接下来将对这五种方法进行详细解释。
1.参数方程法:参数方程法是指将坐标轴上的点的位置用一个参数表示,通过参数的变化来表示轨迹。
例如,一个点在x轴上运动,其速度为v,经过时间t后的位置可以用参数方程表示为x = vt。
参数方程法可以很方便地描述物体的运动轨迹,特别适用于描述曲线的参数方程。
2.一般方程法:一般方程法是指将轨迹上的点的位置用一般方程表示。
例如,对于一个圆形轨迹x^2+y^2=r^2,其中r为半径,可以通过该一般方程来描述圆的轨迹。
一般方程法可以描述各种曲线轨迹,但是求解过程可能较为繁琐。
3.极坐标方程法:极坐标方程法是指将轨迹上的点的位置用极坐标系表示。
极坐标系由极径和极角两个参数组成,其中极径表示点到原点的距离,极角表示点在极坐标系中的方向角度。
通过给定极径和极角的值可以唯一确定一个点的位置。
例如,对于一个以原点为中心的圆形轨迹,可以用极坐标方程表示为r=R,其中R为圆的半径。
极坐标方程法适用于描述具有对称性的轨迹,如圆形、椭圆形等。
4.隐函数方程法:隐函数方程法是指将轨迹上的点的位置用隐函数方程表示。
隐函数方程是一个含有多个变量的方程,其中至少有一个变量无法用其他变量表示。
通过给定其他变量的值,可以计算出不能用其他变量表示的变量的值,从而确定轨迹上的点的位置。
例如,对于一个抛物线轨迹y = ax^2 + bx + c,其中a、b、c为常数,可以根据给定的x的值求解出y的值,从而确定轨迹上的点的位置。
5.线性方程组法:线性方程组法是指将轨迹上的点的位置用线性方程组表示。
线性方程组是由多个线性方程组成的方程组,其中每个方程的未知数是轨迹上的点的坐标。
通过求解线性方程组可以得到轨迹上的点的坐标。
线性方程组法适用于描述由多个轨迹组成的复杂图形,如多边形等。
以上就是求解轨迹方程的五种方法,分别是参数方程法、一般方程法、极坐标方程法、隐函数方程法和线性方程组法。
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A( 2,0), B(3,0),动点P( x, y)uuur uuurx2,求点P的轨迹。
y2x 6 ,满足·PA PB2. 2. 已知点 B(- 1, 0), C( 1, 0),P 是平面上一动点,且满足| PC | | BC |PB CB.(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k1、k2满足 k1· k2=2.求证:直线DE过定点,并求出这个定点.解:(1)设P(x,y)代入|PC| |BC|PB CB得(x1)2y 21x,化简得 y2 4 x.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=6,顶p点是( 1,0),开口向左,所以方程是.选( B ).2、一动圆与两圆和都外切,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, BC 24,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 BM239 26 .CM3∴ M 点的轨迹是以 B ,C 为焦点的椭圆,其中 c 12, a 13 . ∴ ba 2c 25 .22∴所求 △ABC 的重心的轨迹方程为xy.169 1( y 0)25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 。
轨迹方程的五种求法一、直接法:直接根据等量关系式建立方程.例1:已知点(20)(30)A B -,,,,动点()P x y ,满足2PAPB x =u u u r u u u r·,则点P 的轨迹是( ) A .圆 B .椭圆 C .双曲线 D .抛物线解析:由题知(2)PA x y =---u u u r ,,(3)PB x y =--u u u r ,,由2PA PB x =u u u r u u u r·,得22(2)(3)x x y x ---+=,即26y x =+,P ∴点轨迹为抛物线.故选D .二、定义法:运用有关曲线的定义求轨迹方程.例2: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 +=≠. 三、转代法:此方法适用于动点随已知曲线上点的变化而变化的轨迹问题.例3:已知△ABC 的顶点(30)(10)B C -,,,,顶点A 在抛物线2y x =上运动,求ABC △的重心G 的轨迹方程. 解:设()G x y ,,00()A x y ,,由重心公式,得003133x x y y -++⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,,00323x x y y =+⎧⎨=⎩, ①∴. ②又00()A x y ,∵在抛物线2y x =上,200y x =∴. ③将①,②代入③,得23(32)(0)y x y =+≠,即所求曲线方程是2434(0)3y x x y =++≠.四、参数法:如果不易直接找出动点坐标之间的关系,可考虑借助中间变量(参数),把x ,y 联系起来 例4:已知线段2AA a '=,直线l 垂直平分AA '于O ,在l 上取两点P P ',,使其满足4OP OP '=u u u r u u u u r·,求直线AP与A P ''的交点M 的轨迹方程.解:如图2,以线段AA '所在直线为x 轴,以线段AA '的中垂线为y 轴建立直角坐标系.设点(0)(0)P t t ≠,, 则由题意,得40P t ⎛⎫' ⎪⎝⎭,.由点斜式得直线AP A P '',的方程分别为4()()t y x a y x a a ta =+=--,.两式相乘,消去t ,得222244(0)x a y a y +=≠.这就是所求点M 的轨迹方程.评析:参数法求轨迹方程,关键有两点:一是选参,容易表示出动点;二是消参,消参的途径灵活多变. 五、待定系数法:当曲线的形状已知时,一般可用待定系数法解决.例5:已知A ,B ,D 三点不在一条直线上,且(20)A -,,(20)B ,,2AD =u u u r ,1()2AE AB AD =+u u u r u u u r u u u r.(1)求E 点轨迹方程;(2)过A 作直线交以A B ,为焦点的椭圆于M N ,两点,线段MN 的中点到y 轴的距离为45,且直线MN 与E 点的轨迹相切,求椭圆方程.解:(1)设()E x y ,,由1()2AE AB AD =+u u u r u u u r u u u r知E 为BD 中点,易知(222)D x y -,.又2AD =u u u r,则22(222)(2)4x y -++=. 即E 点轨迹方程为221(0)x y y +=≠; (2)设1122()()M x y N x y ,,,,中点00()x y ,.由题意设椭圆方程为222214x y a a +=-,直线MN 方程为(2)y k x =+.∵直线MN 与E 点的轨迹相切,1=,解得k =.将y =(2)x +代入椭圆方程并整理,得222244(3)41630a x a x a a -++-=,2120222(3)x x a x a +==--∴, 又由题意知045x =-,即2242(3)5a a =-,解得28a =.故所求的椭圆方程为22184x y +=.配套训练一、选择题1. 已知椭圆的焦点是F 1、F 2,P 是椭圆上的一个动点,如果延长F 1P 到Q ,使得|PQ |=|PF 2|,那么动点Q 的轨迹是( )A.圆B.椭圆C.双曲线的一支D.抛物线2. 设A 1、A 2是椭圆4922y x +=1的长轴两个端点,P 1、P 2是垂直于A 1A 2的弦的端点,则直线A 1P 1与A 2P 2交点的轨迹方程为( )A.14922=+y xB.14922=+x yC.14922=-y x D.14922=-x y二、填空题3. △ABC 中,A 为动点,B 、C 为定点,B (-2a ,0),C (2a ,0),且满足条件sin C -sin B =21sin A ,则动点A 的轨迹方程为_________.4. 高为5 m 和3 m 的两根旗杆竖在水平地面上,且相距10 m ,如果把两旗杆底部的坐标分别确定为A (-5,0)、B (5,0),则地面观测两旗杆顶端仰角相等的点的轨迹方程是_________. 三、解答题5. 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.6. 双曲线2222by a x -=1的实轴为A 1A 2,点P 是双曲线上的一个动点,引A 1Q ⊥A 1P ,A 2Q ⊥A 2P ,A 1Q 与A 2Q 的交点为Q ,求Q 点的轨迹方程.7. 已知双曲线2222ny m x -=1(m >0,n >0)的顶点为A 1、A 2,与y 轴平行的直线l 交双曲线于点P 、Q .(1)求直线A 1P 与A 2Q 交点M 的轨迹方程;(2)当m ≠n 时,求所得圆锥曲线的焦点坐标、准线方程和离心率.8.已知椭圆2222by a x +=1(a >b >0),点P 为其上一点,F 1、F 2为椭圆的焦点,∠F 1PF 2的外角平分线为l ,点F 2关于l 的对称点为Q ,F 2Q 交l 于点R .(1)当P 点在椭圆上运动时,求R 形成的轨迹方程;(2)设点R 形成的曲线为C ,直线l :y =k (x +2a )与曲线C 相交于A 、B 两点,当△AOB 的面积取得最大值时,求k 的值.参考答案配套训练一、1.解析:∵|PF 1|+|PF 2|=2a ,|PQ |=|PF 2|,∴|PF 1|+|PF 2|=|PF 1|+|PQ |=2a ,即|F 1Q |=2a ,∴动点Q 到定点F 1的距离等于定长2a ,故动点Q 的轨迹是圆.答案:A2.解析:设交点P (x ,y ),A 1(-3,0),A 2(3,0),P 1(x 0,y 0),P 2(x 0,-y 0)∵A 1、P 1、P 共线,∴300+=--x y x x y y ∵A 2、P 2、P 共线,∴300-=-+x yx x y y解得x 0=149,149,3,92220200=-=-=y x y x x y y x 即代入得答案:C二、3.解析:由sin C -sin B =21sin A ,得c -b =21a , ∴应为双曲线一支,且实轴长为2a,故方程为)4(1316162222a x a y a x >=-.答案:)4(1316162222ax a y a x >=-4.解析:设P (x ,y ),依题意有2222)5(3)5(5yx yx +-=++,化简得P 点轨迹方程为4x 2+4y 2-85x +100=0.答案:4x 2+4y 2-85x +100=0三、5.解: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728122y x +=1(y ≠0)6.解:设P (x 0,y 0)(x ≠±a ),Q (x ,y ).∵A 1(-a ,0),A 2(a ,0).由条件⎪⎩⎪⎨⎧-=±≠-=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-⋅--=+⋅+y a x y a x x x a x y a x y a x y a x y 220000000)( 11得 而点P (x 0,y 0)在双曲线上,∴b 2x 02-a 2y 02=a 2b 2,即b 2(-x 2)-a 2(ya x 22-)2=a 2b 2化简得Q 点的轨迹方程为:a 2x 2-b 2y 2=a 4(x ≠±a ).7.解:(1)设P 点的坐标为(x 1,y 1),则Q 点坐标为(x 1,-y 1),又有A 1(-m ,0),A 2(m ,0),则A 1P 的方程为:y =)(11m x mx y ++ ①A 2Q 的方程为:y =-)(11m x mx y -- ②①×②得:y 2=-)(2222121m x mx y --③又因点P 在双曲线上,故).(,12212221221221m x m n y n y m x -==-即代入③并整理得2222ny m x +=1.此即为M 的轨迹方程.(2)当m ≠n 时,M 的轨迹方程是椭圆.(ⅰ)当m >n 时,焦点坐标为(±22n m -,0),准线方程为x =±222nm m -,离心率e =m n m 22-;(ⅱ)当m <n 时,焦点坐标为(0,±22n m -),准线方程为y =±222mn n -,离心率e =n m n 22-.8.解:(1)∵点F 2关于l 的对称点为Q ,连接PQ ,∴∠F 2PR =∠QPR ,|F 2R |=|QR |,|PQ |=|PF 2|又因为l 为∠F 1PF 2外角的平分线,故点F 1、P 、Q 在同一直线上,设存在R (x 0,y 0),Q (x 1,y 1),F 1(-c ,0),F 2(c ,0).|F 1Q |=|F 2P |+|PQ |=|F 1P |+|PF 2|=2a ,则(x 1+c )2+y 12=(2a )2.又⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=221010y y c x x 得x 1=2x 0-c ,y 1=2y 0.∴(2x 0)2+(2y 0)2=(2a )2,∴x 02+y 02=a 2. 故R 的轨迹方程为:x 2+y 2=a 2(y ≠0)(2)如右图,∵S △AOB =21|OA |·|OB |·sin AOB =22a sin AOB当∠AOB =90°时,S △AOB 最大值为21a 2.此时弦心距|OC |=21|2|kak +.在Rt △AOC 中,∠AOC =45°,.33,2245cos 1|2|||||2±=∴=︒=+=∴k k a ak OA OC。
求点轨迹方程的方法(1)直接法:从条件中直接寻找到,x y 的关系,列出方程后化简即可(2)代入法(相关点法):所求点(),P x y 与某已知曲线()00,0F x y =上一点()00,Q x y 存在某种关系,则可根据条件用,x y 表示出00,x y ,然后代入到Q 所在曲线方程中,即可得到关于,x y 的方程(3)定义法:从条件中能够判断出点的轨迹为学过的图形,则可先判定轨迹形状,再通过确定相关曲线的要素,求出曲线方程。
常见的曲线特征及要素有:①圆:平面上到定点的距离等于定长的点的轨迹直角→圆:若AB AC ⊥,则A 点在以BC 为直径的圆上确定方程的要素:圆心坐标(),a b ,半径r②椭圆:平面上到两个定点的距离之和为常数(常数大于定点距离)的点的轨迹确定方程的要素:距离和2a ,定点距离2c③双曲线:平面上到两个定点的距离之差的绝对值为常数(小于定点距离)的点的轨迹注:若只是到两定点的距离差为常数(小于定点距离),则为双曲线的一支确定方程的要素:距离差的绝对值2a ,定点距离2c④抛物线:平面上到一定点的距离与到一定直线的距离(定点在定直线外)相等的点的轨迹确定方程的要素:焦准距:p 。
若曲线位置位于标准位置(即标准方程的曲线),则通过准线方程或焦点坐标也可确定方程(4)参数法:从条件中无法直接找到,x y 的联系,但可通过一辅助变量k ,分别找到,x y与k 的联系,从而得到,x y 和k 的方程:()()x f k y g k =⎧⎪⎨=⎪⎩,即曲线的参数方程,消去参数k 后即可得到轨迹方程。
【题型一】直接法求轨迹【典例分析】设点(A,B ,M 为动点,已知直线AM 与直线BM 的斜率之积为定值13,点M 的轨迹是()A .()22109x y y -=≠B .()22109y x y -=≠C .()22103x y y -=≠D .()22103y x y -=≠【详解】解:设动点(),M x y,则x ≠,则MA k =MB k =,(x ≠,直线AM 与直线BM 的斜率之积为定值13,13=,化简可得,()22103x y y -=≠,故点M 的轨迹方程为()22103x y y -=≠.故选:C.例1:设一动点P 到直线:3l x =的距离到它到点()1,0A的距离之比为3,则动点P 的轨迹方程是()A.22132x y +=B.22132x y -= C.()224136x y --= D.22123x y +=解:设(),P x y33P ld PA-∴=33x ∴-=()()222331x x y ⇒-=-+2221626x x y ⇒--=-()()22224246136x y x y -⇒--=⇒-=答案:C 【变式演练】1.若两定点A ,B 的距离为3,动点M 满足2MA MB =,则M 点的轨迹围成区域的面积为()A .πB .2πC .3πD .4π【答案】D 【详解】以点A 为坐标原点,射线AB 为x 轴的非负半轴建立直角坐标系,如图,设点(,)Mx y=22(4)4x y -+=,于是得点M 的轨迹是以点(4,0)为圆心,2为半径的圆,其面积为4π,所以M 点的轨迹围成区域的面积为4π.2.已知点(0,1)F ,直线:1l y =-,P 为平面上的动点,过点P 作直线l 的垂线,垂足为Q ,且QP QF FP PQ ⋅=⋅,则动点P 的轨迹C 的方程为()A .24x y=B .23y x=C .22x y=D .24y x=【答案】A 【详解】设点(,)P x y ,则(,1)Q x -,因为(0,1)F 且QP QF FP PQ ⋅=⋅,所以(0,1)(,2)(,1)(,2)y x x y x +⋅-=-⋅-,即22(1)2(1)y x y +=--,整理得24x y =,所以动点P 的轨迹C 的方程为24x y =.故选:A 3.已知M (4,0),N (1,0),若动点P 满足MN →·MP →=6|NP →|.(1)求动点P 的轨迹C 的方程;解(1)设动点P (x ,y ),则MP →=(x -4,y ),MN →=(-3,0),PN →=(1-x ,-y ),由已知得-3(x -4)=6(1-x )2+(-y )2,化简得3x 2+4y 2=12,即x 24+y 23=1.∴点P 的轨迹方程是椭圆C :x 24+y 23=1.【题型二】相关点代入法【典例分析】已知△ABC 的顶点(30)(10)B C -,,,,顶点A 在抛物线2y x =上运动,求ABC △的重心G 的轨迹方程.【解析】解:设()G x y ,,00()A x y ,,由重心公式,得003133x x y y -++⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,,00323x x y y =+⎧⎨=⎩, ①∴. ② 又00()A x y ,∵在抛物线2y x =上,200y x =∴.③将①,②代入③,得23(32)(0)y x y =+≠,即所求曲线方程是2434(0)3y x x y =++≠.例3:已知F 是抛物线24x y =的焦点,P 是该抛物线上的动点,则线段PF 中点M 的轨迹方程是()A.212x y =-B.21216x y =-C.222x y =- D.221x y =-思路:依题意可得()0,1F ,(),M x y ,()00,P x y ,则有0000221212x x x x y y y y ⎧=⎪=⎧⎪⇒⎨⎨+=-⎩⎪=⎪⎩,因为()00,P x y 自身有轨迹方程,为:204x y =,将00221x xy y =⎧⎨=-⎩代入可得关于,x y 的方程,即M 的轨迹方程:()()22242121x y x y =-⇒=-答案:D例4:已知F 是抛物线24y x =上的焦点,P 是抛物线上的一个动点,若动点M 满足2FP FM =,则M 的轨迹方程是__________解:由抛物线24y x =可得:()1,0F 设()()00,,,M x y P x y ()()001,,1,FP x y FM x y ∴=-=-2FP FM = ()00002112122x x x x y y y y =--=-⎧⎧∴⇒⎨⎨==⎩⎩①P 在24y x =上2004y x ∴=,将①代入可得:()()22421y x =-,即221y x =-【变式演练】1.已知抛物线24C y x =:的焦点为F .(1)点 A P 、满足2AP FA =-.当点A 在抛物线C 上运动时,求动点P 的轨迹方程;【答案】(1)设动点P 的坐标为( )x y ,,点A 的坐标为( )A A x y ,,则( )A A AP x x y y =--,,因为F 的坐标为(1 0),,所以(1 )A A FA x y =-,,由2AP FA =- 得( )2(1 )A A A A x x y y x y --=--,,.即2(1)2A A A Ax x x y y y -=--⎧⎨-=-⎩解得2A A x x y y=-⎧⎨=-⎩代入24y x =,得到动点P 的轨迹方程为284y x =-.2.已知圆()2221:0C x y r r +=>与直线01:2l y x =+相切,点A 为圆1C 上一动点,AN x ⊥轴于点N ,且动点M满足()22OM AM ON +=-,设动点M 的轨迹为曲线C .(1)求动点M 的轨迹曲线C 的方程;【答案】(1)试题解析:(I)设动点,由于轴于点又圆与直线即相切,∴圆由题意,,得即将代入,得曲线的方程为3.设F (1,0),M 点在x 轴上,P 点在y 轴上,且MN →=2MP →,PM →⊥PF →,当点P 在y 轴上运动时,求点N 的轨迹方程.【解析】解设M (x 0,0),P (0,y 0),N (x ,y ),∵PM →⊥PF →,PM →=(x 0,-y 0),PF →=(1,-y 0),∴(x 0,-y 0)·(1,-y 0)=0,∴x 0+y 20=0.由MN →=2MP →得(x -x 0,y )=2(-x 0,y 0),-x 0=-2x 0=2y 0,0=-x 0=12y.∴-x +y 24=0,即y 2=4x .故所求的点N 的轨迹方程是y 2=4x .【题型三】定义法【典例分析】已知动圆M 过定点(4,0)P -,且与圆2280C x y x +-=:相外切,求动圆圆心M 的轨迹方程.【解析】依题意,4MC MP -=,说明点M 到定点C P 、的距离的差为定值,∴动点M 的轨迹是双曲线的一支,∵24a =,∴2a =.∵4c =,∴22212b c a =-=∴动圆圆心M 的轨迹方程是221(2)412x y x -=≤-.例6:若动圆过定点()3,0A -且和定圆()22:34C x y -+=外切,则动圆圆心P 的轨迹方程是___________思路:定圆的圆心为()3,0C ,观察到恰好与()3,0A -关于原点对称,所以考虑P 点轨迹是否为椭圆或双曲线,设动圆P 的半径为r ,则有PA r =,由两圆外切可得2PC r =+,所以2PC PA -=,即距离差为定值,所以判断出P 的轨迹为双曲线的左支,则1,3a c ==,解得2228b c a =-=,所以轨迹方程为()22118y x x -=≤-【变式演练】已知两个定圆O1:(x+2)2+y 2=1:和O 2(x-2)2+y 2=4,它们的半径分别是1和2,.动圆M 与圆O 1内切,又与圆O 2外切,求动圆圆心M 的轨迹方程,【解析】解由|O1O2|=4,得O1(-2,0)、O2(2,0).设动圆M 的半径为r,则由动圆M 与圆O1内切,有|MO1|=r-1;由动圆M 与圆O2外切,有|MO2|=r+2.∴|MO2|-|MO1|=3.∴点M 的轨迹是以O1、O2为焦点,实轴长为3的双曲线的左支.∴a=32,c=2,∴b2=c2-a2=74.∴点M 的轨迹方程为4x29-4y27=1(x≤-32).2、已知点⎪⎭⎫⎝⎛0,41F ,直线41:-=x l ,点B 是直线l 上动点,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 、抛物线C 、椭圆D 、圆【答案】B【解析】由题意知MF MB =,点M 的轨迹为抛物线。
求动点轨迹方程的几种方法由运动轨迹求解方程是解析几何中的一个重要问题。
一、直接法通过给定固定点满足的几何条件列出方程,然后将坐标代入并,化简得到期望的轨迹方程。
这种方法称为直接法。
例1、已知动点P到定点F(1,0)和直线x=3的距离之和等于4,求点P的轨迹方程。
解析:设点P的坐标为(x,y),则由题意可得。
(1)当x≤3时,方程变为,化简得。
(2)当x>3时,方程变为,化简得。
故所求的点P的轨迹方程是或。
二、定义法通过对给定动点所满足的几何条件进行简化变形,可以看出动点满足二次曲线的定义,进而得到轨迹方程。
这种方法叫做定义法。
例2、已知圆的圆心为M1,圆的圆心为M2,一动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P的轨迹方程。
解析:设动圆的半径为R,由两圆外切的条件可得:,。
∴动圆圆心P的轨迹是以M1、M2为焦点的双曲线的右支,c=4,a=2,b2=12。
故所求轨迹方程为。
三、待定系数法从题意可以知道曲线的类型,将方程设为曲线方程的一般形式,利用题意给出的条件得到所需的待定系数,进而得到轨迹方程。
这种方法称为待定系数法。
例3、已知双曲线中心在原点且一个焦点为F(,0),直线y=x-1与其相交于M、N两点,MN中点的横坐标为,求此双曲线方程。
解析:设双曲线方程为。
将y=x-1代入方程整理得。
你从维耶塔定理得到的。
同时,联立方程被求解。
∴此双曲线的方程为。
四、参数法选取合适的参数,分别用参数表示动点的坐标,得到动点轨迹的参数方程,然后消去参数得到动点轨迹的一般方程。
这种方法称为参数法。
例4、过原点作直线l和抛物线交于A、B两点,求线段AB的中点M的轨迹方程。
解析:由题意分析知直线l的斜率一定存在,设直线l的方程y=kx。
把它代入抛物线方程。
因为直线和抛物线相交,所以△>0,解得。
设A(),B(),M(x,y),由韦达定理得。
由消去k得。
又。
∴点M的轨迹方程为。
求轨迹方程的几种常用方法求轨迹的方程,是学习解析几何的基础,求轨迹的方程常用的方法主要有:1.直接法:若命题中所求曲线上的动点与已知条件能直接发生关系,这时,设曲线上动点坐标为(,x y )后,就可根据命题中的已知条件,研究动点形成的几何特征,在此基础上运用几何或代数的基本公式、定理等列出含有,x y 的关系式。
从而得到轨迹方程,这种求轨迹方程的方法称作直接法。
例1:在直角△ABC 中,斜边是定长2a (0)a >,求直角顶点C 的轨迹方程。
解:由于未给定坐标系,为此,首先建立直角坐标系,取AB 所在的直线为x 轴,AB 的中点O 为坐标原点,过O 与AB 垂直的直线为y 轴(如图).则有A (,0)a -,B (,0)a 。
设动点C 为(,)x y ,∵222||||||AC BC AB +=,∴2224a +=,即222x y a +=.由于C 点到达A 、B 位置时直角三角形ABC 不存在,轨迹中应除去A 、B 两点,故所求方程为222x y a +=(x a ≠±)。
2.代入法(或利用相关点法):即利用动点是定曲线上的动点,另一动点依赖于它,那么可寻求它们坐标之间的关系,然后代入定曲线的方程进行求解,就得到原动点的轨迹。
例2:已知一条长为6的线段两端点A 、B 分别在x 、y 轴上滑动,点M 在线段AB 上,且:1:2AM MB =,求动点M 的轨迹方程。
解:设A (,0)a ,B (0,)b ,M (,)x y ,一方面,∵||6AB =,∴2236a b +=, ①另一方面,M 分AB 的比为12,∴1022133122130121312a x a a xb y b y b ⎧+⨯⎪==⎪⎪+⎧=⎪⎪⇒⎨⎨⎪⎪=+⎩⎪==⎪+⎪⎩ ② ②代入①得:223()(3)362x y +=,即221164x y +=。
评注:本例中,由于M 点的坐标随着A 、B 的变化而变化,因而动点M 的坐标(,)x y 可以用A 、B 点的坐标来表示,而点M 又满足已知条件,从而得到M 的轨迹方程。
轨迹方程的几种常用求法
答:轨迹方程的几种常用求法是:⒈直译法: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译法.
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Q的坐标x,y表示相关点P的坐标x0、
y0,然后代入点P的坐标(x0,y0)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.
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.。