创新设计高中数学苏教选修21习题:第2章 圆锥曲线与方程 62
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2.6.2 求曲线的方程 课时目标 1.掌握求轨迹方程建立坐标系的一般方法,熟悉求曲线方程的五个步骤.2.掌握求轨迹方程的几种常用方法.
1.求曲线方程的一般步骤 (1)建立适当的____________; (2)设曲线上任意一点M的坐标为(x,y); (3)列出符合条件p(M)的方程f(x,y)=0; (4)化方程f(x,y)=0为____________; (5)证明以化简后的方程的解为坐标的点都在曲线上. 2.求曲线方程(轨迹方程)的常用方法有直接法、代入法、定义法、参数法、待定系数法.
一、填空题 1.已知点A(-2,0),B(2,0),C(0,3),则△ABC底边AB的中线的方程是______________. 2.与点A(-1,0)和点B(1,0)的连线的斜率之积为-1的动点P的轨迹方程是______________. 3.与圆x2+y2-4x=0外切,又与y轴相切的圆的圆心轨迹方程是____________________. 4.抛物线的顶点在原点,对称轴重合于椭圆9x2+4y2=36短轴所在的直线,抛物线焦点到顶点的距离为3,则抛物线的方程为____________. 5.设过点P(x,y)的直线分别与x轴的正半轴和y轴的正半轴交与A、B两点,点Q与点
P关于y轴对称,O为坐标原点,若BP=2PA→,且OQ→·AB→=1,则P点的轨迹方程是________________________. 6.到直线x-y=0与2x+y=0距离相等的动点轨迹方程是________________. 7.方程(x+y-1)x-1=0表示的曲线是____________________________.
8.直角坐标平面xOy中,若定点A(1,2)与动点P(x,y)满足OP→·OA→=4,则点P的轨迹方程是__________________________. 二、解答题 9.设圆C:(x-1)2+y2=1,过原点O作圆C的任意弦,求所作弦的中点的轨迹方程.
10.已知△ABC的两顶点A、B的坐标分别为A(0,0),B(6,0),顶点C在曲线y=x2+3上运动,求△ABC重心的轨迹方程. 能力提升 11.如图,已知点F(1,0),直线l:x=-1,P为平面上的动点,过P作直线l的垂线,垂足
为点Q,且QP→·QF→=FP→·FQ→. 求动点P的轨迹C的方程.
12. 如图所示,圆O1和圆O2的半径都等于1,O1O2=4,过动点P分别作圆O1、圆O2的切线PM、PN(M、N)为切点,使得PM=2PN.试建立平面直角坐标系,并求动点P的轨迹方程. 1.求轨迹方程的五个步骤:建系、设点、列式、化简、证明. 2.明确求轨迹和求轨迹方程的不同. 3.求出轨迹方程时,易忽视对变量的限制条件,在化简变形的过程中若出现了非等价变形,在最后应把遗漏的点补上,把多余的点删去. 2.6.2 求曲线的方程 知识梳理 1.(1)坐标系 (4)最简形式 作业设计 1.x=0(0≤y≤3) 解析 直接法求解,注意△ABC底边AB的中线是线段,而不是直线. 2.x2+y2=1(x≠±1)
解析 设P(x,y),则kPA=yx+1,kPB=yx-1,所以kPA·kPB=yx+1·y
x-1=-1.
整理得x2+y2=1,又kPA、kPB存在,所以x≠±1.
故所求轨迹方程为x2+y2=1 (x≠±1). 3.y2=8x(x>0)和y=0 (x<0) 解析 设动圆圆心为M(x,y),动圆半径为r,则定圆圆心为C(2,0),半径r=2. 由题设得MC=2+r,又r=|x|.
∴MC=2+|x|,故x-22+y2=2+|x|, 化简得y2=4x+4|x|,当x>0时,y2=8x; 当x<0时,y=0,当x=0时,不符合题意. ∴所求轨迹方程为y2=8x (x>0)和y=0 (x<0). 4.y2=12x或y2=-12x 解析 椭圆9x2+4y2=36可化为x24+y29=1,得抛物线的对称轴为x轴.
设抛物线的方程为y2=ax(a≠0),又抛物线的焦点到顶点的距离为3, 则有|a4|=3,∴|a|=12,即a=±12.
故所求抛物线方程为y2=12x或y2=-12x.
5.32x2+3y2=1(x>0,y>0)
解析 如图所示,若P(x,y),设A(x1,0),B(0,y2), 因为BP→=2PA→, 所以(x,y-y2)
=2(x1-x,-y),
即 x=2x1-2x;y-y2=-2y. ∴x1=32x,y2=3y.
因此有A32x,0,B(0,3y),AB→=
-
3
2x,3y,
OQ=(-x,y),
OQAB•=1,∴32x2+3y2
=1(x>0,y>0),即为点P的轨迹方程.
6.x2+6xy-y2=0 解析 设该动点坐标为(x,y),
则|x-y|2=|2x+y|5, 化简得x2+6xy-y2=0. 7.射线x+y-1=0(x≥1)与直线x=1 解析 由(x+y-1)x-1=0
得 x+y-1=0,x-1≥0,或
x-1≥0,
x-1=0. 即x+y-1=0(x≥1),或x=1. 所以,方程表示的曲线是射线x+y-1=0(x≥1)和直线x=1. 8.x+2y-4=0 解析 由OPOA•=4知,x+2y=4, 即x+2y-4=0, ∴点P的轨迹方程是x+2y-4=0. 9.解 方法一 直接法:
如图所示,设OQ为过点O的一条弦,P(x,y)为其中点,则CP⊥OQ.设OC中点为M(12,0), 则MP=12OC=12,由两点间距离公式得方程x-122+y2=12,考虑轨迹的范围知0
1.所以弦的中点轨迹方程为(x-12)2+y2=14(0方法二 定义法:如图所示,设OQ为过点O的一条弦,P(x,y)为其中点,则CP⊥OQ,即∠OPC=90°,设OC中点为M(12,0),所以PM=12OC=12,所以动点P在以M(12,0)
为圆心,OC为直径的圆上,圆的方程为(x-12)2+y2=14.
因为所作弦的中点应在已知圆的内部,所以弦中点轨迹方程为(x-12)2+y2=14(0
方法三 代入法:如图所示,设OQ为过点O的一条弦,P(x,y)为其中点,设Q(x1,y1),
则由中点坐标公式得 x=x12,y=y12, 即
x1=2x,
y1=2y,
又因为点Q(x1,y1)在⊙C上,
所以(x1-1)2+y2
1=1.
将 x1=2x,y1=2y,代入上式得(2x-1)2+(2y)2=1, 即(x-12)2+y2=14, 又因为OQ为过O的一条弦, 所以01≤2,所以0
因此所求轨迹方程为(x-12)2+y2=14(0
方法四 参数法:如图所示,设OQ为过O的一条弦,P(x,y)为其中点,动弦OQ所在直线的方程为y=kx,代入圆的方程得(x-1)2+k2x2=1, 即(1+k2)x2-2x=0. 设方程(1+k2)x2-2x=0的两根为x1,x2,
所以x=x1+x22=11+k2,y=kx=k1+k2.
消去参数k得:x2-x+y2=0, 所以,所求轨迹方程为x-122+y2=14 (0
10.解 设G(x,y)为所求轨迹上任一点,
顶点C的坐标为(x′,y′),则由重心坐标公式,得 x=0+6+x′3,y=0+0+y′3 ∴
x′=3x-6,
y′=3y.
∵顶点C(x′,y′)在曲线y=x2+3上,∴3y=(3x-6)2+3,整理,得y=3(x-2)2+1, 故所求的轨迹方程为y=3(x-2)2+1. 11.解 设点P(x,y),则Q(-1,y), 由QP→·QF→=FP→·FQ→得 (x+1,0)·(2,-y)=(x-1,y)·(-2,y), 化简得C:y2=4x. 所以动点P的轨迹C的方程为y2=4x. 12.
解 以O1O2的中点O为原点,O1O2所在直线为x轴,建立如图所示的坐标系,则O1
(-2,0),O2(2,0). 由已知PM=2PN, ∴PM2=2PN2.
又∵两圆的半径均为1, ∴PO21-1=2(PO2
2-1).
设P(x,y), 则(x+2)2+y2-1=2[(x-2)2+y2-1], 即(x-6)2+y2=33. ∴所求动点P的轨迹方程为 (x-6)2+y2=33 (或x2+y2-12x+3=0).