六大方法突破求轨迹方程问题常某某

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六大方法突破求轨迹方程问题

常某某

最近讲解解析几何问题时,学生在求轨迹问题,出现了不少问题,在高考中填空、选择以及21题,经常出现,特此总结了求轨迹方程的六大方法,希望对大家有用:

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。



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。

3. 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。

4.求轨迹方程还有整体法等其他方法。在此不一一缀述。

典例分析

一:用定义法求曲线轨迹

求曲线轨迹方程是解析几何的两个基本问题之一,求符合某种条件的动点轨迹方程,其实质就是利用题设中的几何条件,通过坐标互化将其转化为寻求变量之间的关系,在求与圆锥曲线有关的轨迹问题时,要特别注意圆锥曲线的定义在求轨迹中的作用,只要动点满足已知曲线定义时,通过待定系数法就可以直接得出方程。

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。

【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。

圆:到定点的距离等于定长

椭圆:到两定点的距离之和为常数(大于两定点的距离)

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)

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,c=4,a=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|MO|-|MC|=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?

解 设M点的坐标为 由平几的中线定理:在直角三角形AOB中,OM=



M点的轨迹是以O为圆心,a为半径的圆周.

【思路】此题中找到了OM=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(x,y)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】∵|PA|=

代入得

化简得(x-5)2+y2=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AB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AB的中点,



消去k,得x+2y-5=0。

另外,当k=0时,AB中点为M(1,2),满足上述轨迹方程;

当k不存在时,AB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△PAB为直角三角形的几何特性:



解法2:设M(x,y),连结MP,则A(2x,0),B(0,2y),

∵l1⊥l2,∴△PAB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AB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AB中点,∴A(2x,0),B(0,2y)。

又l1,l2过点P(2,4),且l1⊥l2

∴PA⊥PB,从而kPA·kPB=-1,





注意到l1⊥x轴时,l2⊥y轴,此时A(2,0),B(0,4)

中点M(1,2), 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 】: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.【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y=kx。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。

【创新应用】

11.【答案】:A

【解答】:由对称性可知||PF|=|PM|,则|PF|+|PO|=|PM|+|PO|=R(R为圆的半径),则P的轨迹是椭圆,选A



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