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解析几何轨迹方程的求解方法
方法一、直接法
如果动点满足的几何条件本身就是一些几何量,如(距离和角)的等量关系,或几何条件简单明了易于表达,只需要把这种关系转化为的等式,就能得到曲线的轨迹方程.
例1.(2021·重庆市万州第二高级中学高二期中)动点到定点的距离与到定直线的距离之比为定值,求动点的轨迹方程.
变式1.(2019年高考全国Ⅱ卷理数)已知点,动点满足直线AM与BM的斜率之积为 .记M的轨迹为曲线C,求C的方程,并说明C是什么曲线.
作业1-1.(2021·浙江杭州·高三期中)已知点,,直线的斜率之积为,设点的轨迹为曲线,求曲线的轨迹方程.
作业1-2.(2021·广东·北京师范大学广州实验学校高二期中)已知点,动点满足,求动点P的轨迹方程.
方法二、几何法
若所求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,则可以用几何法,列出几何式,再代入点的坐标即可.
例2.(2021·江西·景德镇一中高二期末(文))动圆过点,且与直线相切,求该圆圆心的轨迹方程.
变式2.(2021·全国·高三专题练习)已知圆的方程为,直线的方程为,点为平面内一动点,是圆的一条切线为切点),并且点到直线的距离恰好等于切线长,求点的轨迹方程;
作业2.(2021·重庆市第六十六中学校高二月考)已知动圆过定点,且与直线相切,求动圆圆心的轨迹方程.
方法三、定义法
某动点的轨迹符合某一基本轨迹如直线、圆锥曲线的定义,则可根据定义设方程,求方程系数得到动点的轨迹方程.
例3.(2021·重庆·礼嘉中学高二期末)在平面直角坐标系中,为坐标原点.动点到,两点的距离之和为4,求其轨迹方程.
变式3-1. (2021·全国·高三专题练习)已知圆,动点,线段与圆交于点,轴,垂足为,,设动点形成的轨迹为曲线,求曲线的轨迹方程.
变式3-2.(2021·江西·景德镇一中高二期末(文))动圆过点,且与圆相内切,求该圆圆心的轨迹方程;
作业3-1.(2021·四川·成都七中高二期中(理))平面上一动点满足,则的轨迹方程为__________.
作业3-2.(2021·全国·高三专题练习)已知点在圆上,,,线段的垂直平分线与相交于点,求动点的轨迹方程.
作业3-3.(2021·贵州贵阳·高三开学考试(文))已知,,,动点满足,求动点的轨迹方程.
方法四、相关点代入法
若动点满足的条件不变用等式表示,但动点是随着另一动点(称之为相关点)的运动而运动,且相关点满足的条件是明显的或是可分析的,这时我们可以用动点的坐标表示相关点的坐标,根据相关点坐标所满足的方程,求得动点的轨迹方程.
例4.(2020·全国·高三专题练习)已知是椭圆上任一点,是坐标原点,则中点的轨迹方程为
变式4.(2021·四川绵阳·高二月考(理))已知点P为椭圆上的任意一点,O为原点,M满足,求点M的轨迹方程.
作业4-1.若是双曲线上任一点,是右焦点,点在的延长线上,且,则点的轨迹方程是_______________.
作业4-2.(2021·山西省长治市第二中学校高二期末(理))在圆上任取一点,过做轴的垂线段,为垂足,当点在圆上运动时,求线段中点的轨迹方程;
方法五、参数法
解题过程大胆设参数,通过题设条件列动点与参数之间得方程关系式,一般方程在两个及以上。列出方程以后,利用方程组之间的关系消参数,得到动点x、y之间的关系式及为所求轨迹方程。其解题思想为:设而不求,设而不用,设而相消。
例5.(2021·全国·高二课时练习)若直线与、轴交点分别为、,则的中点的轨迹方程是___________.
变式5.(2021·全国·高三专题练习)椭圆上有两点P、Q,O为原点,连接,求线段中点M的轨迹方程.
作业5-1.(2021·山东·肥城市教学研究中心模拟预测)平面上一动点的坐标为,求点轨迹的方程.
作业5-2.(2021·上海·曹杨二中高二月考)直线与抛物线交于、两点,为坐标原点,直线、的斜率之积为,以线段的中点为圆心,为半径的圆与直线交于、两点,求中点的轨迹方程.
方法六、交轨法
求两动曲线交点轨迹时,可由方程直接消去参数,例如求两动直线的交点时常用此法,也可以引入参数来建立这些动曲线的联系,然而消去参数得到轨迹方程。可以说是参数法的一种变种.
例6.(2020·广东·深圳实验学校高二月考)已知直线()与抛物线相交于,两点,且以弦为直径的圆恒经过坐标原点,求动圆的圆心的轨迹方程.
作业6.(2021·重庆一中高三月考)过点的直线与抛物线交于P、Q两点,求线段PQ的中点B的轨迹方程.解析几何轨迹方程的求解方法
方法一、直接法
如果动点满足的几何条件本身就是一些几何量,如(距离和角)的等量关系,或几何条件简单明了易于表达,只需要把这种关系转化为的等式,就能得到曲线的轨迹方程.
例1.(2021·重庆市万州第二高级中学高二期中)动点到定点的距离与到定直线的距离之比为定值,求动点的轨迹方程.
解:设点,依题意,有两边平方,整理得所以动点的轨迹方程为;
变式1.(2019年高考全国Ⅱ卷理数)已知点,动点满足直线AM与BM的斜率之积为 .记M的轨迹为曲线C,求C的方程,并说明C是什么曲线.
【解析】由题设得,化简得,所以C为中心在坐标原点,焦点在x轴上的椭圆,不含左右顶点.
作业1-1.(2021·浙江杭州·高三期中)已知点,,直线的斜率之积为,设点的轨迹为曲线,求曲线的轨迹方程.
解:设,则,化简得,∴轨迹方程为.
作业1-2.(2021·广东·北京师范大学广州实验学校高二期中)已知点,动点满足,求动点P的轨迹方程.
解:∵,,∴,.
则,∴∴.
方法二、几何法
若所求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,则可以用几何法,列出几何式,再代入点的坐标即可.
例2.(2021·江西·景德镇一中高二期末(文))动圆过点,且与直线相切,求该圆圆心的轨迹方程.
解:动圆过点,且与直线相切,圆心在以为焦点,为准线的抛物线上,
圆心的轨迹方程为:.
变式2.(2021·全国·高三专题练习)已知圆的方程为,直线的方程为,点为平面内一动点,是圆的一条切线为切点),并且点到直线的距离恰好等于切线长,求点的轨迹方程;
【详解】设点的坐标,则点到直线的距离,
过点做圆的切线,则切线长,
由题意可得,整理可得,所以点的轨迹方程:;
作业2.(2021·重庆市第六十六中学校高二月考)已知动圆过定点,且与直线相切,求动圆圆心的轨迹方程.
【详解】∵动圆过定点,且与直线相切,∴曲线是以点为焦点,直线为准线的抛物线,其方程为:.
方法三、定义法
某动点的轨迹符合某一基本轨迹如直线、圆锥曲线的定义,则可根据定义设方程,求方程系数得到动点的轨迹方程.
例3.(2021·重庆·礼嘉中学高二期末)在平面直角坐标系中,为坐标原点.动点到,两点的距离之和为4,求其轨迹方程.
【详解】∵,由椭圆定义可知点轨迹为椭圆,,∴,,,所以轨迹方程为
变式3-1. (2021·全国·高三专题练习)已知圆,动点,线段与圆交于点,轴,垂足为,,设动点形成的轨迹为曲线,求曲线的轨迹方程,
【详解】,点的轨迹为以为焦点,为准线的抛物线,
曲线的方程为,
变式3-2.(2021·江西·景德镇一中高二期末(文))动圆过点,且与圆相内切,求该圆圆心的轨迹方程;
【详解】设点,圆的圆心为,依题意可知即点的轨迹是以为焦点的椭圆,设其方程为:,则,,轨迹方程为:.
作业3-1.(2021·四川·成都七中高二期中(理))平面上一动点满足,则的轨迹方程为__________.
【详解】动点的坐标满足,
动点到和的距离之和等于4,
动点的轨迹是以点为焦点的椭圆,设其方程为,
由题得.动点的轨迹方程是.
作业3-2.(2021·全国·高三专题练习)已知点在圆上,,,线段的垂直平分线与相交于点,求动点的轨迹方程.
【详解】由得,圆心,半径,点在线段的垂直平分线上,,,
由椭圆的定义可得动点的轨迹是以,为焦点,长轴长为的椭圆.
从而,故所求动点的轨迹方程为.
作业3-3.(2021·贵州贵阳·高三开学考试(文))已知,,,动点满足,求动点的轨迹方程.
【详解】由题意得,则动点的轨迹为椭圆,焦点在轴上,
可设为.,,故动点的轨迹方程为.
方法四、相关点代入法
若动点满足的条件不变用等式表示,但动点是随着另一动点(称之为相关点)的运动而运动,且相关点满足的条件是明显的或是可分析的,这时我们可以用动点的坐标表示相关点的坐标,根据相关点坐标所满足的方程,求得动点的轨迹方程.
例4.(2020·全国·高三专题练习)已知是椭圆上任一点,是坐标原点,则中点的轨迹方程为
【详解】设点,中点,∵点是中点,所以,则;
又∵点满足椭圆方程,所以,∴,化简得:;
∴满足,∴中点的轨迹方程为.
变式4.(2021·四川绵阳·高二月考(理))已知点P为椭圆上的任意一点,O为原点,M满足,求点M的轨迹方程.
【详解】设点,因,于是得点,又点P是椭圆上任意一点,因此,,化简得:,所以点M的轨迹方程是.
作业4-1.若是双曲线上任一点,是右焦点,点在的延长线上,且,则点的轨迹方程是_______________.
【解析】设由题意可知
∵,
∴,∴.又点在双曲线上,,
∴,整理得,即为所求的点的轨迹方程.
作业4-2.(2021·山西省长治市第二中学校高二期末(理))在圆上任取一点,过做轴的垂线段,为垂足,当点在圆上运动时,求线段中点的轨迹方程;
【详解】设点的坐标为,点的坐标为,则因为点在圆上,所以上,把代入,得,即,即为的轨迹方程;
方法五、参数法
解题过程大胆设参数,通过题设条件列动点与参数之间得方程关系式,一般方程在两个及以上。列出方程以后,利用方程组之间的关系消参数,得到动点x、y之间的关系式及为所求轨迹方程。其解题思想为:设而不求,设而不用,设而相消。
例5.(2021·全国·高二课时练习)若直线与、轴交点分别为、,则的中点的轨迹方程是___________.
【详解】,,其中,,即且,设的中点,则,,则,即(且).故答案为:(且).
变式5.(2021·全国·高三专题练习)椭圆上有两点P、Q,O为原点,连接,求线段中点M的轨迹方程.
【详解】由中点坐标公式得线段的中点M的坐标为此即为点M的参数方程.
.即所求线段的中点M的轨迹方程为.
作业5-1.(2021·山东·肥城市教学研究中心模拟预测)平面上一动点的坐标为,求点轨迹的方程.
【详解】设,则,即,所以,所以的方程为.
作业5-2.(2021·上海·曹杨二中高二月考)直线与抛物线交于、两点,为坐标原点,直线、的斜率之积为,以线段的中点为圆心,为半径的圆与直线交于、两点,求中点的轨迹方程.
【详解】,直线中点为圆心,设线段的中点为,可得,消去得,因此,线段的中点的轨迹方程为;
方法六、交轨法
求两动曲线交点轨迹时,可由方程直接消去参数,例如求两动直线的交点时常用此法,也可以引入参数来建立这些动曲线的联系,然而消去参数得到轨迹方程。可以说是参数法的一种变种.
例6.(2020·广东·深圳实验学校高二月考)已知直线()与抛物线相交于,两点,且以弦为直径的圆恒经过坐标原点,求动圆的圆心的轨迹方程.
【详解】设,,,,,
两式相减得
由已知条件, 点是的中点且过定点, , ,
动圆的圆心的轨迹方程是
作业6.(2021·重庆一中高三月考)过点的直线与抛物线交于P、Q两点,求线段PQ的中点B的轨迹方程.
【详解】设,,,代入得,
,又,所以线段PQ的中点B的轨迹方程为.
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