资源描述
轨迹方程求法及经典例题汇总
一、 轨迹为圆的例题:
1、 必修2课本P124B组2:长为2a的线段的两个端点在轴和轴上移动,求线段的中点M的轨迹方程:
必修2课本P124B组:已知M与两个定点(0,0),A(3,0)的距离之比为,求点M的轨迹方程;(一般地:必修2课本P144B组2:已知点M(,)与两个定点的距离之比为一个常数;讨论点M(,)的轨迹方程(分=1,与1进行讨论)
2、 必修2课本P122例5:线段的端点B的坐标是(4,3),端点A在圆上运动,求的中点M的轨迹。
(2013新课标2卷文20)在平面直角坐标系中,已知圆在轴上截得线段长为,在轴上截得线段长为。 (1)求圆心的的轨迹方程;
(2)若点到直线的距离为,求圆的方程。
如图所示,已知P(4,0)是圆x22=36内的一点,A、B是圆上两动点,且满足∠90°,求矩形的顶点Q的轨迹方程.
解:设的中点为R,坐标为(),则在△中,.又因为R是弦的中点,依垂径定理:在△中,22-2=36-(x22)又所以有(x-4)22=36-(x22),即x22-4x-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Q(),R(x11),因为R是的中点,所以x1=,代入方程x22-4x-10=0,得-10=0整理得:x22=56,这就是所求的轨迹方程.
在平面直角坐标系中,点,直线.设圆的半径为,圆心在上.(1)若圆心也在直线上,过点作圆的切线,求切线的方程;
(2)若圆上存在点,使,求圆心的横坐标的取值范围.
(2013陕西卷理20)已知动圆过定点,且在轴上截得弦的长为8.
(1) 求动圆圆心的轨迹的方程;
(2) 已知点,设不垂直于轴的直线与轨迹交于不同的两点,若轴是的角平分线,证明直线过定点。
二、 椭圆类型:
3、 定义法:(选修2-1P50第3题)点M(,)与定点F(2,0)的距离和它到定直线的距离之比为,求点M的轨迹方程.(圆锥曲线第二定义)
讨论:当这个比例常数不是小于1,而是大于1,或等于1是的情形呢?(对应双曲线,抛物线)
4、 圆锥曲线第一定义:(选修2-1P50第2题)一个动圆与圆外切,同时与圆内切,求动圆的圆心轨迹方程。
5、 圆锥曲线第一定义:点M()圆上的一个动点,点(1,0)为定点。线段的垂直平分线与相交于点Q(,),求点Q的轨迹方程;(注意点(1,0)在圆内)
6、 其他形式:(选修2-1P50例3)设点的坐标分别是(-5,0),(5,0),直线相交于点M,且他们的斜率的乘积为,求点M的轨迹方程:(是一个椭圆)
(讨论当他们的斜率的乘积为时可以得到双曲线)
(2013新课标1卷20)已知圆,圆,动圆与圆外切并且与圆内切,圆心的轨迹为曲线。 (1)求的方程; (2)是与圆,圆都相切的一条直线,与曲线交于两点,当圆的半径最长时,求
(2013陕西卷文20)已知动点到直线的距离是它到点的距离的倍。
(1)求动点的轨迹的方程
(2)过点的直线与轨迹交于两点,若是的中点,求直线的斜率。
三、 双曲线类型:
8、圆锥曲线第一定义:点M()圆上的一个动点,点(1,0)为定点。线段的垂直平分线与相交于点Q(,),求点Q的轨迹方程;(注意点(1,0)在圆外)
定义法:(选修2-1P59例5)点M(,)与定点F(5,0)的距离和它到定直线的距离之比为,求点M的轨迹方程.(圆锥曲线第二定义)
四、 抛物线类型:10、定义法:(选修2-1)点M(,)与定点F(2,0)的距离和它到定直线的距离相等,求点M的轨迹方程。(或:点M(,)与定点F(2,0)的距离比它到定直线的距离小1,求点M的轨迹方程。)
(2013陕西卷文20)已知动点到直线的距离是它到点的距离的倍。 (1)求动点的轨迹的方程
(2)过点的直线与轨迹交于两点,若是的中点,求直线的斜率
已知三点,,,曲线上任意一点满足
。
(1)求曲线的方程;
)在直角坐标系中,曲线C1的点均在C2:(5)2+y2=9外,且对C1上任意一点M,M到直线﹣2的距离等于该点与圆C2上点的距离的最小值.
(Ⅰ)求曲线C1的方程;
(湖北)设A是单位圆x22=1上的任意一点,i是过点A与x轴垂直的直线,D是直线i与x轴的交点,点M在直线l上,且满足丨丨丨丨(m>0,且m≠1)。当点A在圆上运动时,记点M的轨迹为曲线C。
(I)求曲线C的方程,判断曲线C为何种圆锥曲线,并求焦点坐标;
(辽宁)如图,椭圆:,a,b为常数),动圆,。点分别为的左,右顶点,与相交于A,B,C,D四点。
(Ⅰ)求直线与直线交点M的轨迹方程;
(四川)如图,动点到两定点、构成,且,设动点的轨迹为。
(Ⅰ)求轨迹的方程;
(Ⅱ)设直线与轴交于点,
与轨迹相交于点,且,
求的取值范围。
1.(★★★★)已知椭圆的焦点是F1、F2,P是椭圆上的一个动点,如果延长F1P到Q,使得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A1、A2是椭圆=1的长轴两个端点,P1、P2是垂直于A1A2的弦的端点,则直线A1P1与A2P2交点的轨迹方程为( ) A. B. C. D.
二、填空题
3.(★★★★)△中,A为动点,B、C为定点,B(-,0)(,0),且满足条件-,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=1的实轴为A1A2,点P是双曲线上的一个动点,引A1Q⊥A1P,A2Q⊥A2P,A1Q与A2Q的交点为Q,求Q点的轨迹方程.
8.(★★★★★)已知椭圆=1(a>b>0),点P为其上一点,F1、F2为椭圆的焦点,∠F12的外角平分线为l,点F2关于l的对称点为Q,F2Q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:()与曲线C相交于A、B两点,当△的面积取得最大值时,求k的值.
一、1.解析:∵1222|,∴1212a,即12a,∴动点Q到定点F1的距离等于定长2a,故动点Q的轨迹是圆.
2.解析:设交点P()1(-3,0)2(3,0)1(x00)2(x0,-y0)∵A1、P1、P共线,∴∵A2、P2、P共线,∴解得x0=
二、3.解析:由-,得c-,∴应为双曲线一支,且实轴长为,故方程为.
答案:
4.解析:设P(),依题意有,化简得P点轨迹方程为4x2+4y2-85100=0.
答案:4x2+4y2-85100=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:,,,故
6+12=18>6,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,以的中点为原点,建立坐标系,可求得动点P的轨迹方程为=1(y≠0)
6.解:设P(x00)(x≠±a)().
∵A1(-a,0)2(a,0).
由条件
而点P(x00)在双曲线上,∴b2x02-a2y022b2.
即b2(-x2)-a2()22b2
化简得Q点的轨迹方程为:a2x2-b2y24(x≠±a).
8.解:(1)∵点F2关于l的对称点为Q,连接,
∴∠F2∠,2,2|
又因为l为∠F12外角的平分线,故点F1、P、Q在同一直线上,设存在R(x00)(x11)1(-c,0)2(c,0).
12122a,则(x1)212=(2a)2.
又
得x1=2x0-1=2y0.
∴(2x0)2+(2y0)2=(2a)2,∴x02022.
故R的轨迹方程为:x222(y≠0)
(2)如右图,∵S△··
当∠90°时,S△最大值为a2.
此时弦心距.
在△中,∠45°,
专题一:求曲线的轨迹方程
课前自主练习:
1.如图1,中,已知,,点在轴上方运动,且,则顶点
的轨迹方程是.
图1 图2 图3 图4
2.如图2,若圆:上的动点与点连线的垂直平分线交于点,
则的轨迹方程是.
3.如图3,已知点,点在圆上运动,的平分线交于,则的轨迹方
程是.
4.与双曲线有共同的渐近线,且经过点的双曲线方程为.
5.如图4,垂直于轴的直线与轴及抛物线分别交于点、,点在轴上,且点
满足,则线段的中点的轨迹方程是.
几种常见求轨迹方程的方法:
1.直接法:由题设所给(或通过分析图形的几何性质而得出)的动点所满足的几何条件列出等式,再用
坐标代替这等式,化简得曲线的方程,这种方法叫直接法.直接法求轨迹方程的一般步骤:
建系——设点——列式——代换——化简——检验;
【例1】(1)求和定圆的圆周的距离等于的动点的轨迹方程;
(2)过点作圆:的割线,求割线被圆截得弦的中点的轨迹.
解:(1)设动点,则有或.即或.
故所求动点的轨迹方程为或.
(2)设弦的中点为,连结,则.∵,
∴,化简得:.
其轨迹是以为直径的圆在圆内的一段弧(不含端点).
【例2】已知直角坐标平面上一点和圆:,动点到圆的切线长等于圆的半
径与的和.求动点的轨迹方程,并说明它表示什么曲线.
解:如图,设切圆于,又圆的半径,
∴,
∴,由已知.
设,则,
∴,即.可化为.
故所求的轨迹是以点为中心,实轴在轴上的双曲线的右支,顶点为,如图.
【例4】已知定圆的半径为,定点与圆的圆心的距离为.又一动圆过定点,
且与定圆相切.求动圆圆心的轨迹方程.
解:以所在的直线为轴,以的中点为原点建立坐标系,如图.
当动圆与定圆外切时,;当动圆与定圆外切时,.
由双曲线的定义知动圆圆心的轨迹应是以、为两焦点的双曲线(外切时为右支,内切时为左
支).显然,,又,
故.
所以所求的点轨迹方程是:.
3.动点转移法:若动点随已知曲线上的点的变动而变动,且、可用、表示,
则将点坐标表达式代入已知曲线方程,即得点的轨迹方程.这种方法称为动点转
移法(或代换法或相关点法).
【例5】已知定点、为抛物线,上任意一点,点在线段的中点,当点在抛物
线上变动时,求点的轨迹方程.
解:设点,且设点,则有.∵点是线段的中点.由中点坐标公式得:
,∴.将此式代入中,并整理得:,
即为所求轨迹方程.它是一条抛物线.
4.待定系数法:当动点的轨迹是确定的某种曲线时,设出这种曲线的方程,然后列方程,求出所设的
参数,进而求出方程.如求圆、椭圆、双曲线以及抛物线的方程常用待定系数法求.
【例7】若抛物线和以坐标轴为对称轴、实轴在轴上的双曲线仅有两个公共点,又直线
被双曲线截得的线段长等于,求此双曲线方程.
解:设所求双曲线方程为,将代入整理得:.
∵抛物线和双曲线仅有两个公共点,根据它们的对称性,这两个点的横坐标应相等,
因此方程应有等根.∴,即.
由和得:.
由弦长公式得:.
即.由得:,.∴双曲线的方程是.
5.参数法:当动点的坐标、之间的直接关系不易建立时,可适当地选取中间变量,并用表示
动点的坐标、,从而动点轨迹的参数方程消去参数,便可得到动点的
的轨迹的普通方程,但要注意方程的等价性,即有的范围确定出、的范围.
【例8】抛物线的焦点为,过点作直线交抛物线于不同两点、,以、为邻
边作平行四边形,求顶点的轨迹方程.
解:设,:,中点为,,,与联立得:
.,,.
,.
,∵,为中点,
∴,.消得:.
巩固练习:
1.平面上和两相交的定圆(半径不等)同时相外切的动圆圆心的轨为( )
(A)椭圆的一部分 (B)椭圆 (C)双曲线的一部分 (D)双曲线
2.已知动点与定点的距离比动点到轴的距离大,则动点的轨迹( )
(A)抛物线 (B)抛物线的一部分 (C)抛物线和一射线 (D)抛物线和一直线
3.已知定直线和外一点,过与相切的圆的圆心轨迹是( )
(A)抛物线(B)双曲线 (C)椭圆(D)直线
4.一动圆与两圆和都外切,则动圆圆心轨迹为( )
(A)圆 (B)椭圆 (C)双曲线的一支 (D)抛物线
5.已知椭圆的焦点是、、是椭圆上的一个动点.如果延长到,使得,那么
动点的轨迹是( )
(A)圆 (B)椭圆 (C)双曲线的一支 (D)抛物线
6.已知点、,动点满足,则点的轨迹是( )
(A)圆 (B)椭圆 (C)双曲线 (D)抛物线
7.与圆外切,又与轴相切的圆的圆心的轨迹方程是( )
(A)(B)和
(C)(D)和
8.过抛物线的焦点作直线与此抛物线相交于两点、,则线段中点的轨迹方程为( )
(A)(B)(C) (D)
9.过点的直线分别与轴的正半轴和轴的正半轴交于A、B两点,点与点关于轴对称,
为坐标原点,若,且,则点的轨迹方程是( )
(A) (B)
(C) (D)
10.已知两点、,点为坐标平面内的动点,满足,则动
点的轨迹方程为( )
(A) (B) (C) (D)
11.与双曲线有共同的渐近线,且经过点的双曲线方程是( )
(A)(B)(C)(D)
12.设为双曲线上一动点,为坐标原点,为线段的中点,则点的轨迹方程是
.
13.已知,是圆:(为圆心)上一动点,线段的垂直平分线交
于,则动点的轨迹方程为.
14.倾斜角为的直线交椭圆于、两点,则线段中点的轨迹方程是.
15.求焦点在坐标轴上,中心在原点且经过和两点的椭圆方程.
16.已知双曲线与椭圆共焦点,它的一条渐近线方程为,则双曲线的方程是
.
17.已知是椭圆上的任意一点,从右焦点作的外角平分线的垂线,
垂足为,求点的轨迹方程.
18.如图,直线:与直线:之间的阴影区域
(不含边界)记为,其左半部分记为,右半部分记为.
(1)分别用不等式组表示和;
(2)若区域中的动点到,的距离之积等于,
求点的轨迹的方程;
19.设椭圆方程为,过点的直线l交椭圆于点A、B,O是坐标原点,点P满足
,当l绕点M旋转时,求动点P的轨迹方程.
20.过双曲线:的左焦点作直线与双曲线交于、两点,
以线段、为邻边作平行四边形,求顶点的轨迹方程.
21.设点和为抛物线上原点以外的两个动点,
已知,,求点的轨迹方程,并说明它表示什么曲线.
(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:已知的顶点A,B的坐标分别为(-4,0),(4,0),C 为动点,且满足
求点C的轨迹。
【变式】: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。
二:用直译法求轨迹方程
此类问题重在寻找数量关系。
例2:一条线段两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,且,,求中点M的轨迹方程?
【变式】: 动点P()到两定点A(-3,0)和B(3,0)的距离的比等于2(即),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。注意参数的取值范围。
例3.过点P(2,4)作两条互相垂直的直线l1,l2,若l1交x轴于A点,l2交y轴于B点,求线段的中点M的轨迹方程。
四:用代入法求轨迹方程
例4.
轨迹方程。
【变式】如图所示,已知P(4,0)是圆x22=36内的一点,A、B是圆上两动点,且满足∠90°,求矩形的顶点Q的轨迹方程
五、用交轨法求轨迹方程
例5.已知椭圆(a>b>o)的两个顶点为,,与y轴平行的直线交椭圆于P1、P2,求A1P1与A2P2交点M的轨迹方程.
六、用点差法求轨迹方程
例6.已知椭圆,
(1)求过点且被平分的弦所在直线的方程;
(2)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程;
(3)过引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程;
练习
1.在中,B,C 坐标分别为(-3,0),(3,0),且三角形周长为16,则点A的轨迹方
程是.
2.两条直线与的交点的轨迹方程是.
3.已知圆的方程为(1)22=1,过原点O作圆的弦0A,则弦的中点M的轨迹方程是
4.当参数m随意变化时,则抛物线的顶点的轨迹方程为。
5:点M到点F(4,0)的距离比它到直线的距离小1,则点M的轨迹方程为。
6:求与两定点距离的比为1:2的点的轨迹方程为
7.抛物线的通径(过焦点且垂直于对称轴的弦)与抛物线交于A、B两点,动点C在抛物线上,求△重心P的轨迹方程。
8.已知动点P到定点F(1,0)和直线3的距离之和等于4,求点P的轨迹方程。
9.过原点作直线l和抛物线交于A、B两点,求线段的中点M的轨迹方程。
高二(上)求轨迹方程的常用方法 答案
例1:已知的顶点A,B的坐标分别为(-4,0),(4,0),C 为动点,且满足求点C的轨迹。
【解析】由可知,即,满足椭圆的定义。令椭圆方程为,则,则轨迹方程为
(,图形为椭圆(不含左,右顶点)。
【点评】熟悉一些基本曲线的定义是用定义法求曲线方程的关键。
(1) 圆:到定点的距离等于定长
(2) 椭圆:到两定点的距离之和为常数(大于两定点的距离)
(3) 双曲线:到两定点距离之差的绝对值为常数(小于两定点的距离)
(4) 到定点与定直线距离相等。
【变式1】: 1: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: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,4,2,b2=12。
故所求轨迹方程为
2:一动圆与圆O:外切,而与圆C:内切,那么动圆的圆心M的轨迹是:
A:抛物线B:圆 C:椭圆 D:双曲线一支
【解答】令动圆半径为R,则有,则2,满足双曲线定义。故选D。
二:用直译法求曲线轨迹方程
此类问题重在寻找数量关系。
例2: 一条线段的长等于2a,两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,求中点P的轨迹方程?
解 设M点的坐标为 由平几的中线定理:在直角三角形中,
M点的轨迹是以O为圆心,a为半径的圆周.
【点评】此题中找到了这一等量关系是此题成功的关键所在。一般直译法有下列几种情况:
1)代入题设中的已知等量关系:若动点的规律由题设中的已知等量关系明显给出,则采用直接将数量关系代数化的方法求其轨迹。
2)列出符合题设条件的等式:有时题中无坐标系,需选定适当位置的坐标系,再根据题设条件列出等式,得出其轨迹方程。
3)运用有关公式:有时要运用符合题设的有关公式,使其公式中含有动点坐标,并作相应的恒等变换即得其轨迹方程。
4)借助平几中的有关定理和性质:有时动点规律的数量关系不明显,这时可借助平面几何中的有关定理、性质、勾股定理、垂径定理、中线定理、连心线的性质等等,从而分析出其数量的关系,这种借助几何定理的方法是求动点轨迹的重要方法.
【变式2】: 动点P()到两定点A(-3,0)和B(3,0)的距离的比等于2(即),求动点P的轨迹方程?
【解答】∵
代入得
化简得(x-5)22=16,轨迹是以(5,0)为圆心,4为半径的圆.
三:用参数法求曲线轨迹方程
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。注意参数的取值范围。
例3.过点P(2,4)作两条互相垂直的直线l1,l2,若l1交x轴于A点,l2交y轴于B点,求线段的中点M的轨迹方程。
【解析】
分析1:从运动的角度观察发现,点M的运动是由直线l1引发的,可设出l1的斜率k作为参数,建立动点M坐标(x,y)满足的参数方程。
解法1:设M(x,y),设直线l1的方程为y-4=k(x-2),(k≠0)
∵M为的中点,
消去k,得x+2y-5=0。
另外,当k=0时,中点为M(1,2),满足上述轨迹方程;
当k不存在时,中点为M(1,2),也满足上述轨迹方程。
综上所述,M的轨迹方程为x+2y-5=0。
分析2:解法1中在利用k1k2=-1时,需注意k1、k2是否存在,故而分情形讨论,能否避开讨论呢?只需利用△为直角三角形的几何特性:
解法2:设M(x,y),连结,则A(2x,0),B(0,2y),
∵l1⊥l2,∴△为直角三角形
化简,得x+2y-5=0,此即M的轨迹方程。
分析3::设M(x,y),由已知l1⊥l2,联想到两直线垂直的充要条件:k1k2=-1,即可列出轨迹方程,关键是如何用M点坐标表示A、B两点坐标。事实上,由M为的中点,易找出它们的坐标之间的联系。
解法3:设M(x,y),∵M为中点,∴A(2x,0),B(0,2y)。
又l1,l2过点P(2,4),且l1⊥l2
∴⊥,从而·=-1,
注意到l1⊥x轴时,l2⊥y轴,此时A(2,0),B(0,4)
中点M(1,2),经检验,它也满足方程x+2y-5=0
综上可知,点M的轨迹方程为x+2y-5=0。
【点评】
1) 解法1用了参数法,消参时应注意取值范围。解法2,3为直译法,运用了·=-1,这些等量关系。。
用参数法求解时,一般参数可选用具有某种物理或几何意义的量,如时间,速度,距离,角度,有向线段的数量,直线的斜率,点的横,纵坐标等。也可以没有具体的意义,选定参变量还要特别注意它的取值范围对动点坐标取值范围的影响
【变式3】过圆O:x22= 4 外一点A(4,0),作圆的割线,求割线被圆截得的弦的中点M的轨迹。
解法一:“几何法”
设点M的坐标为(),因为点M 是弦的中点,所以⊥,
所以 | 2+|MA|2 =|OA| 2 , 即(x2 2)+(x -4)2 2 =16
化简得:(x-2)2+ y2 =4................................①
由方程 ① 与方程x22= 4得两圆的交点的横坐标为1,所以点M的轨迹方程为
(x-2)2+ y2 =4 (0≤x<1)。所以M的轨迹是以(2,0)为圆心,
2为半径的圆在圆O内的部分。
解法二:“参数法”
设点M的坐标为(),B(x11)(x22)直线的方程为(x-4),
由直线与圆的方程得(12)x2-8k2x +16k2-4=0...........(*),
由点M为的中点,所以...............(1) , 又⊥,所以.................(2)由方程(1)(2)
消去k得(x-2)2+ y2 =4,又由方程(*)的△≥0得k2 ≤,所以x<1.
所以点M的轨迹方程为(x-2)2+ y2 =4 (0≤x<1)所以M的轨迹是以(2,0)为圆心,
2为半径的圆在圆O内的部分。
四:用代入法等其它方法求轨迹方程
例4.
轨迹方程。
分析:题中涉及了三个点A、B、M,其中A为定点,而B、M为动点,且点B的运动是有规律的,显然M的运动是由B的运动而引发的,可见M、B为相关点,故采用相关点法求动点M的轨迹方程。
【解析】设动点M的坐标为(x,y),而设B点坐标为(x0,y0)
则由M为线段中点,可得
即点B坐标可表为(2x-2a,2y)
【点评】代入法的关键在于找到动点和其相关点坐标间的等量关系
【变式4】如图所示,已知P(4,0)是圆x22=36内的一点,A、B是圆上两动点,且满足∠90°,求矩形的顶点Q的轨迹方程
【解析】: 设的中点为R,坐标为(),则在△中, 又因为R是弦的中点,依垂径定理 在△中,22-2=36-(x22)
又
所以有(x-4)22=36-(x22),即x22-4x-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Q(),R(x11),因为R是的中点,所以x1=,
代入方程x22-4x-10=0,得
-10=0
整理得x22=56,这就是所求的轨迹方程
五、用交轨法求轨迹方程
六、用点差法求轨迹方程
分析:此题中四问都跟弦中点有关,因此可考虑设弦端坐标的方法.
解:设弦两端点分别为,,线段的中点,则
①-②得.
由题意知,则上式两端同除以,有,
将③④代入得.⑤
(1)将,代入⑤,得,故所求直线方程为: . ⑥
将⑥代入椭圆方程得,符合题意,为所求.
(2)将代入⑤得所求轨迹方程为: .(椭圆内部分)
(3)将代入⑤得所求轨迹方程为: .(椭圆内部分)
练习1【正确解答】为三角形,故A,B,C不能三点共线。轨迹方程里应除去点,即轨迹方程为
2.两条直线与的交点的轨迹方程是.
【解答】:直接消去参数即得(交轨法):
3:已知圆的方程为(1)22=1,过原点O作圆的弦0A,则弦的中点M的轨迹方程是.
【解答】:令M点的坐标为(,则A的坐标为(2,代入圆的方程里面得:
4:当参数m随意变化时,则抛物线的顶点的轨迹方程为
【分析】:把所求轨迹上的动点坐标x,y分别用已有的参数m来表示,然后消去参数m,便可得到动点的轨迹方程。【解答】:抛物线方程可化为
它的顶点坐标为
消去参数m得:
故所求动点的轨迹方程为。
5:点M到点F(4,0)的距离比它到直线的距离小1,则点M的轨迹方程为
【分析】:点M到点F(4,0)的距离比它到直线的距离小1,意味着点M到点F(4,0)的距离与它到直线的距离相等。由抛物线标准方程可写出点M的轨迹方程。
【解答】:依题意,点M到点F(4,0)的距离与它到直线的距离相等。则点M的轨迹是以F(4,0)为焦点、为准线的抛物线。故所求轨迹方程为。
6:求与两定点距离的比为1:2的点的轨迹方程为
【分析】:设动点为P,由题意,则依照点P在运动中所遵循的条件,可列出等量关系式。
【解答】:设是所求轨迹上一点,依题意得
由两点间距离公式得:
化简得:
7抛物线的通径(过焦点且垂直于对称轴的弦)与抛物线交于A、B两点,动点C在抛物线上,求△重心P的轨迹方程。
【分析】:抛物线的焦点为。设△重心P的坐标为,点C的坐标为。其中
【解答】:因点是重心,则由分点坐标公式得:
即
由点在抛物线上,得:
将代入并化简,得:(
9.已知动点P到定点F(1,0)和直线3的距离之和等于4,求点P的轨迹方程。
【解答】: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
10.过原点作直线l和抛物线交于A、B两点,求线段的中点M的轨迹方程。
【解答】:由题意分析知直线l的斜率一定存在,设直线l的方程。把它代入抛物线方程,得。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,所以。
∴点M的轨迹方程为。
【基础练习】
1.到两坐标轴的距离相等的动点的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
2.已知点的坐标满足,则动点P的轨迹是( )
A.椭圆 B.双曲线 C.两条射线 D.以上都不对
3.设定点、,动点满足条件,则点P的轨迹( )
A.椭圆 B.线段 C. 不存在 D.椭圆或线段
4.动点P与定点、的连线的斜率之积为,则点的轨迹方程为.
【例题精选】
一、 直接法求曲线方程
根据题目条件,直译为关于动点的几何关系,再利用解析几何有关公式(两点距离公式、点到直线距离公式、夹角公式等)进行整理、化简。即把这种关系“翻译”成含的等式就得到曲线的轨迹方程了。
例1.已知中,,试求点的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形.
练习:已知两点M(-1,0)、N(1,0),且点P使,,成公差小于零的等差数列。点P的轨迹是什么曲线?
二定义法
若动点轨迹满足已知曲线的定义,可先设定方程,再确定其中的基本量,求出动点的轨迹方程。
例1.⊙C:内部一点与圆周上动点Q连线的中垂线交于P,求点P的轨迹方程.
例2.设动点到定点的距离比它到y轴的距离大。记点P的轨迹为曲线C求点P的轨迹方程;
练习.若动圆与圆相外切,且与直线相切,则动圆圆心轨迹方程是 .
三代入法
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,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。这种方法是一种极常用的方法,连续好几年高考都考查。
例1、已知定点A ( 3, 0 ),P是圆x 2 + y2 = 1上的动点,∠的平分线交于M,
求M点的轨迹。
例2、如图所示,已知P(4,0)是圆x22=36内的一点,A、B是圆上两动点,且满足∠90°,求矩形的顶点Q的轨迹方程.
针对练习
一、客观题
1.平面内到点、距离之和为的点的轨迹为( )
A.椭圆 B.一条射线 C.两条射线 D.一条线段
2.平面上动点到定点的距离比到轴的距离大,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C.或 D.或
3.已知抛物线的方程为,且抛物线上各点与焦点距离的最小值为2, 若点M在此抛物线上运动, 点N与点M关于点A(1, 1)对称, 则点N的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
4.动点P在抛物线上移动,则点P与点连线中点M轨迹方程是.
5.一动点P到点F(2,0)的距离比它到y轴的距离大2,则点P的轨迹方程是.
二、解答题
6.动圆M过定点P(-4,0),且与圆C:x2+y2-8x=0相切,求动圆圆心M的轨迹方程。
、、、
7.已知抛物线=1,定点A(3,1)、B为抛物线上任意一点,点P在线段上,且有
∶=1∶2,当B点在抛物线上变动时,求点P的轨迹方程.
8.已知数列{}的前n项和为,点在直线上,数列{}满足,b3=11,且{}的前9项和为153.
(1)求数列{}和{}的通项公式;
(2)设,记数列{}的前n项和为,求使不等式对一切n∈N*都成立的最大正整数k的值.
19.(本题满分14分)
已知点C(1,0),点A、B是⊙O: x22=9上任意两个不同的点,
且满足,设P为弦的中点。
(1)求点P的轨迹T的方程;
(2)试探究在轨迹T上是否存在这样的点:它到直线1的距离恰好等于到点C的距离?若存在,求出这样的点的坐标;若不存在,说明理由.
20、(本题满分14分)
过点作直线交圆M:于点B、C,在上取一点P,使P点满足:,
(1)求点P的轨迹方程;
(2)若(1)的轨迹交圆M于点R、S,求面积的最大值。
一、知识概要:
1. 定义法:
若动点轨迹满足已知曲线的定义,可先设定方程,再确定其中的基本量,求出动点的轨迹方程。
2. 直接法:
根据题目条件,直译为关于动点的几何关系,再利用解析几何有关公式(两点距离公式、点到直线距离公式、夹角公式等)进行整理、化简。即把这种关系“翻译”成含的等式就得到曲线的轨迹方程了。
二、基本训练:
1、已知的一边的长为6,周长为16,则顶点A的轨迹是什么?
答:.
2、若, 则点M的轨迹方程是.
(注意区别轨迹与轨迹方程两概念)
三、例题:
例1、两根杆分别绕着定点A和B ( = 2a) 在平面内转动,并且转动时两杆保持相互垂直,
求两杆交点的轨迹方程.
例3、过点,作直线l交双曲线于A、B不同两点,已知。
(1)、求点P的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线。
(2)、是否存在这样的直线,使若存在,求出l的方程;若不存在,说明理由。
解:(1)、设直线l的方程为,
代入得,
当时,设,,则,
设,由,则
,解之得
再将代入得……………………(1)
当时,满足(1)式;
当斜率不存在是,易知满足(1)式,故所求轨迹方程为,其轨迹为双曲线;
当时,l与双曲线只有一个交点,不满足题意。
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