资源简介 py=kx+ ,由 2 得 x2-2kpx-p2=0. x2=2py∴x 21+x2=2kp,x1x2=-p . x21 x22其中 A x 1, x ,2p ,B 2 2p .p∴M kp,k2p+ ,N pkp,- 2 2 .x2 p x2 2 21 1 p x1+p x21-x1x2+ +2p 2 2p 2 2p 2p x1∴kAN= = = = = .x1-kp x1+x2 x1-x2 x1-x2 px1- 2 2 2x又 x2=2py,∴y′= .px1∴抛物线 x2=2py 在点 A 处的切线斜率 k= .p∴直线 AN 与抛物线相切.第九节 曲线与方程一、基础知识1.曲线与方程一般地,在平面直角坐标系中,如果某曲线 C 上的点与一个二元方程 f(x,y)=0 的实数解建立了如下关系:(1)曲线上点的坐标都是这个方程的解.(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点.那么这个方程叫做曲线的方程,这条曲线叫做方程的曲线 .2.求动点轨迹方程的一般步骤(1)建立适当的坐标系 ,用有序实数对(x,y)表示曲线上任意一点 M 的坐标;(2)写出适合条件 p 的点 M 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)说明化简后的方程的解为坐标的点都在曲线上.(1)如果曲线 C 的方程是 f(x,y)=0, 那么点 P0(x0,y0)在曲线 C 上的充要条件是 f(x0,y0)=0.(2)“曲线 C 是方程 f(x,y)=0 的曲线”是“曲线 C 上的点的坐标都是方程 f(x,y)=0的解”的充分不必要条件.第 727页/共1004页坐标系建立的不同,同一曲线在不同坐标系中的方程也不同,但它们始终表示同一曲线.有时此过程可根据实际情况省略,直接列出曲线方程.考点一 直接法求轨迹方程1.已知点 F(0,1),直线 l:y=-1,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 ·FQ,则动点 P 的轨迹 C 的方程为( )A.x2=4y B.y2=3xC.x2=2y D.y2=4x解析:选 A 设点 P(x,y),则 Q(x,-1).―→ ―→ ―→ ―→∵QP ·QF= FP ·FQ,∴(0,y+1)·(-x,2)=(x,y-1)·(x,-2),即 2(y+1)=x2-2(y-1),整理得 x2=4y,∴动点 P 的轨迹 C 的方程为 x2=4y.2.在平面直角坐标系 xOy 中,点 B 与点 A(-1,1)关于原点 O 对称,P 是动点,且直线1AP 与 BP 的斜率之积等于- .则动点 P 的轨迹方程为________________.3解析:因为点 B 与点 A(-1,1)关于原点 O 对称,所以点 B 的坐标为(1,-1).y-1 y+1 1设点 P 的坐标为(x,y),由题意得 · =- ,x+1 x-1 3化简得 x2+3y2=4(x≠±1).故动点 P 的轨迹方程为 x2+3y2=4(x≠±1).答案:x2+3y2=4(x≠±1)3.已知△ABC 的顶点 B(0,0),C(5,0),AB 边上的中线长|CD|=3,则顶点 A 的轨迹方程为____________________. x y解析:设 A(x,y),由题意可知 D , 2 2 .x y∵|CD|=3,∴ -5 2+ 2 2 2 =9,即(x-10)2+y2=36,由于 A,B,C 三点不共线,∴点 A 不能落在 x 轴上,即 y≠0,∴点 A 的轨迹方程为(x-10)2+y2=36(y≠0).第 728页/共1004页答案:(x-10)2+y2=36(y≠0)考点二 定义法求轨迹方程[典例精析]已知圆 M:(x+1)2+y2=1,圆 N:(x-1)2+y2=9,动圆 P 与圆 M 外切并且与圆 N 内切,圆心 P 的轨迹为曲线 C.求 C 的方程.[解] 由已知得圆 M 的圆心为 M(-1,0),半径 r1=1;圆 N 的圆心为 N(1,0),半径 r2=3.设圆 P 的圆心为 P(x,y),半径为 R.因为圆 P 与圆 M 外切并且与圆 N 内切,所以|PM|+|PN|=(R+r1)+(r2-R)=r1+r2=4>|MN|=2.由椭圆的定义可知,曲线 C 是以 M,N 为左、右焦点,长半轴长为 2,短半轴长为 3的x2 y2椭圆(左顶点除外),其方程为 + =1(x≠-2).4 3[解题技法]定义法求曲线方程的 2 种策略(1)运用圆锥曲线的定义求轨迹方程,可从曲线定义出发直接写出方程,或从曲线定义出发建立关系式,从而求出方程.(2)定义法和待定系数法适用于已知曲线的轨迹类型,利用条件把待定系数求出来,使问题得解.[题组训练]如图,已知△ABC 的两顶点坐标 A(-1,0),B(1,0),圆 E 是△ABC 的内切圆,在边 AC,BC,AB 上的切点分别为 P,Q,R,|CP|=1(从圆外一点到圆的两条切线段长相等),动点 C 的轨迹为曲线 M,求曲线 M 的方程.解:由题知|CA|+|CB|=|CP|+|CQ|+|AP|+|BQ|=2|CP|+|AB|=4>|AB|,所以曲线 M 是以 A,B 为焦点,长轴长为 4 的椭圆(挖去与 x 轴的交点).x2 y2设曲线 M: 2+ 2=1(a>b>0,y≠0), a b |AB|则 a2=4,b2=a2- 2 2 =3,x2 y2所以曲线 M 的方程为 + =1(y≠0).4 3考点三 代入法(相关点)求轨迹方程[典例精析]第 729页/共1004页如图所示,抛物线 E:y2=2px(p>0)与圆 O:x2+y2=8 相交于 A,B 两点,且点 A 的横坐标为 2.过劣弧 AB 上动点 P(x0,y0)作圆 O 的切线交抛物线 E 于 C,D 两点,分别以 C,D 为切点作抛物线 E 的切线 l1,l2,l1 与 l2 相交于点 M.(1)求 p 的值;(2)求动点 M 的轨迹方程.[解] (1)由点 A 的横坐标为 2,可得点 A 的坐标为(2,2),代入 y2=2px,解得 p=1.(2)由(1)知抛物线 E:y2=2x, y2 2 21 y2 y1设 C ,y1 ,D ,y 2 ,y1≠0,y2≠0.切线 l1 的斜率为 k,则切线 l1:y-y1=k x- 2 2 2 ,代入 y2=2x,得 ky2-2y+2y1-ky21=0,1 1 y1由 Δ=0,解得 k= ,∴l1 的方程为 y= x+ , y1 y1 21 y2同理 l2 的方程为 y= x+ . y2 21 y1 y1y2 y= x+ ,y 2 x= ,1 2联立 解得1 y 2 y1+y2 y= x+ ,y 2 y= . 2 2易知 CD 的方程为 x0x+y0y=8,其中 x 2 20,y0满足 x0+y0=8,x0∈[2,2 2 ], y2 =2x,由 得 x0y2+2y0y-16=0, x0x+y0y=8,2y0 y1y2 y1+y2=- , x= ,x0 2则 代入 16 y1+y2 y1·y2=- . x y= , 0 28 8 x=- ,x x0=- ,0 x可得 M(x,y)满足 可得y 0 8y y=- , x0 y0= , x2 2 x2代入 x0+y0=8,并化简,得 -y2=1. 8考虑到 x0∈[2,2 2],知 x∈[-4,-2 2],x2∴动点 M 的轨迹方程为 -y2=1,x∈[-4,-2 2].8[解题技法]“相关点法”求轨迹方程的基本步骤第 730页/共1004页(1)设点:设被动点坐标为(x,y),主动点坐标为(x1,y1); x1=f(x,y),(2)求关系式:求出两个动点坐标之间的关系式 y1=g(x,y);(3)代换:将上述关系式代入已知曲线方程,便可得到所求动点的轨迹方程.[题组训练]3已知曲线 : 2+ 2= > , > ,经过点 E ax by 1(a 0 b 0) M ,0 的直线 l 与曲线 E 交于点 A, 3 ―→ ―→B,且MB=-2 MA .若点 B 的坐标为(0,2),求曲线 E 的方程.3解:设 A(x0,y0),∵B(0,2),M ,0 , 3 ―→ 3 ―→ 3故MB= - ,2 , MA= x - ,y . 3 0 3 0 ―→ ―→ 3 3由于MB=-2 MA,∴ - ,2 =- 2 x0- ,y . 3 3 0 3∴ = , 3 x0 y2 0=-1,即 A ,-1 . 2 ∵A,B 都在曲线 E 上,a·02 +b·22=1, a=1,∴ 3 解得 1 a·2+b·(-1)2=1, b= . 2 4y2∴曲线 E 的方程为 x2+ =1.4[课时跟踪检测]A 级―→ ―→ ―→1.平面直角坐标系中,已知两点 A(3,1),B(-1,3),若点 C 满足OC=λ1 OA +λ2 OB (O为原点),其中 λ1,λ2∈R,且 λ1+λ2=1,则点 C 的轨迹是( )A.直线 B.椭圆C.圆 D.双曲线―→ ―→ ―→解析:选 A 设 C(x,y),因为OC=λ1 OA +λ2 OB ,所以(x,y)=λ1(3,1)+λ2(-1,3),y+3x λ = , x=3λ11-λ2, 10即 解得 y=λ1+3λ2, 3y-x λ2= , 10第 731页/共1004页y+3x 3y-x又 λ1+λ2=1,所以 + =1,即 x+2y=5,所以点 C 的轨迹是直线,故选 A. 10 102.如图所示,在平面直角坐标系 xOy 中,A(1,0),B(1,1),C(0,1),映射 f 将 xOy 平面上的点 P(x,y)对应到另一个平面直角坐标系 uO′v上的点 P′(2xy,x2-y2),则当点 P 沿着折线 A-B-C 运动时,在映射 f 的作用下,动点 P′的轨迹是( ) x′=2y,解析:选 D 当 P 沿 AB 运动时,x=1,设 P′(x′,y′),则 (0≤y≤1), y′=1-y2x′2 x′=2x,故 y′=1- (0≤x′≤2,0≤y′≤1).当 P 沿 BC 运动时,y=1,则 (0≤x≤1),4 y′=x2-1x′2所以 y′= -1(0≤x′≤2,-1≤y′≤0),由此可知 P′的轨迹如 D 所示,故选 D.43.设点 A 为圆(x-1)2+y2=1 上的动点,PA 是圆的切线,且|PA|=1,则 P 点的轨迹方程为( )A.y2=2x B.(x-1)2+y2=4C.y2=-2x D.(x-1)2+y2=2解析:选 D 如图,设 P(x,y),圆心为 M(1,0).连接 MA,PM,则 MA⊥PA,且|MA|=1,又因为|PA|=1,所以|PM|= |MA|2+|PA|2= 2,即|PM|2=2,所以(x-1)2+y2=2.4.设过点 P(x,y)的直线分别与 x 轴的正半轴和 y 轴的正半轴交于 A,B 两点,点 Q 与―→ ―→ ―→ ―→点P关于 y轴对称,O为坐标原点.若 BP =2 PA ,且OQ·AB =1,则点P的轨迹方程是( )3A. x2+3y2=1(x>0,y>0)23B. x2-3y2=1(x>0,y>0)22 3C.3x - y2=1(x>0,y>0)23D.3x2+ y2=1(x>0,y>0)2第 732页/共1004页―→ ―→解析:选 A 设 A(a,0),B(0,b),a>0,b>0.由 BP =2 PA ,得(x,y-b)=2(a-x,3 ―→ ―→-y),即 a= x>0,b=3y>0.点 Q(-x,y),故由OQ·AB =1,得(-x,y)·(-a,b)=1,23 3即 ax+by=1.将 a= x,b=3y 代入 ax+by=1,得所求的轨迹方程为 x2+3y2=1(x>0,y>2 20).x2 y25.如图所示,已知 F1,F2是椭圆 Γ: 2+ 2=1(a>b>0)的左,右焦a b点,P 是椭圆 Γ上任意一点,过 F2 作∠F1PF2 的外角的角平分线的垂线,垂足为 Q,则点 Q 的轨迹为( )A.直线 B.圆C.椭圆 D.双曲线解析:选 B 延长 F2Q,与 F1P 的延长线交于点 M,连接 OQ.因为PQ 是∠F1PF2 的外角的角平分线,且 PQ⊥F2M,所以在△PF2M 中,|PF2|=|PM|,且 Q 为线段 F2M 的中点.又 O 为线段 F1F2 的中点,由三角形1 1的中位线定理,得|OQ|= |F1M|= (|PF |+|PF |).根据椭圆的定义,得|PF |+|PF |=2a,所2 2 1 2 1 2以|OQ|=a,所以点 Q 的轨迹为以原点为圆心,半径为 a 的圆,故选 B.―→ ―→ ―→6.在平面直角坐标系中,O 为坐标原点,A(1,0),B(2,2),若点 C 满足OC= OA +t( OB―→- OA ),其中 t∈R,则点 C 的轨迹方程是____________________.―→ ―→ ―→ ―→ x=t+1,解析:设 C(x,y),则OC=(x,y),OA +t( OB - OA )=(1+t,2t),所以 消 y=2t去参数 t 得点 C 的轨迹方程为 y=2x-2.答案:y=2x-2x2 y27.设 F1,F2为椭圆 + =1 的左、右焦点,A 为椭圆上任意一点,过焦点 F1 向∠F1AF4 3 2的外角平分线作垂线,垂足为 D,则点 D 的轨迹方程是________________.解析:由题意,延长 F1D,F2A 并交于点 B,易证 Rt△ABD≌Rt△AF1D,则|F1D|=|BD|,|F1A|=|AB|,又 O 为 F1F2 的中点,连接 OD,则 OD∥F2B,1 1从而可知|DO|= |F2B|= (|AF1|+|AF2|)=2,设点 D 的坐标为(x,y),则 x22 2+y2=4.答案:x2+y2=48.(2019·福州质检)已知 A(-2,0),B(2,0),斜率为 k 的直线 l 上存在不同的两点 M,N第 733页/共1004页满足|MA|-|MB|=2 3,|NA|-|NB|=2 3,且线段 MN 的中点为(6,1),则 k 的值为________.解析:因为|MA|-|MB|=2 3,|NA|-|NB|=2 3,由双曲线的定义知,点 M,N 在以 A,B 为焦点的双曲线的右支上,且 c=2,a= 3,x2所以 b=1,所以该双曲线的方程为 -y2=1.3设 M(x1,y1),N(x2,y2),则 x1+x2=12,y1+y2=2.设直线 l 的方程为 y=kx+m,代入双曲线的方程,消去 y,得(1-3k2)x2-6mkx-3m2-3=0,6mk所以 x1+x2= 2=12,① 1-3ky1+y2=k(x1+x2)+2m=12k+2m=2,②由①②解得 k=2.答案:2x29.如图,动圆 C1:x2+y2=t2(1<t<3)与椭圆 C2: +y2=1 相交于9A,B,C,D 四点.点 A1,A2 分别为 C2 的左、右顶点,求直线 AA1与直线 A2B 交点 M 的轨迹方程.x2解:由椭圆 C2: +y2=1,知 A1(-3,0),A2(3,0). 9设点 A 的坐标为(x0,y0),由曲线的对称性,得 B(x0,-y0),设点 M 的坐标为(x,y),y0直线 AA1 的方程为 y= (x+3).①x0+3-y0直线 A2B 的方程为 y= (x-3).②x0-3-y20由①②相乘得 y2= (x22 -9).③ x0-92 x20又点 A(x0,y0)在椭圆 C2 上,故 y0=1- .④ 9x2将④代入③得 -y2=1(x<-3,y<0).9x2因此点 M 的轨迹方程为 -y2=1(x<-3,y<0).910.(2019·武汉模拟)在平面直角坐标系 xOy 中取两个定点 A1(- 6,0),A2( 6,0),再取两个动点 N1(0,m),N2(0,n),且 mn=2.(1)求直线 A1N1 与 A2N2 的交点 M 的轨迹 C 的方程;(2)过 R(3,0)的直线与轨迹 C 交于 P,Q 两点,过点 P 作 PN⊥x 轴且与轨迹 C 交于另一第 734页/共1004页―→ ―→ ―→ ―→点 N,F 为轨迹 C 的右焦点,若 RP =λRQ (λ>1),求证: NF =λFQ .m解:(1)依题意知,直线 A1N1 的方程为 y= (x+ 6),①6n直线 A2N2 的方程为 y=- (x- 6),②6设 M(x,y)是直线 A1N1 与 A2N2 的交点,①×②得 y2mn=- (x2-6),6x2 y2 x2 y2又 mn=2,整理得 + =1.故点 M 的轨迹 C 的方程为 + =1.6 2 6 2(2)证明:设过点 R 的直线 l:x=ty+3,P(x1,y1),Q(x2,y2),则 N(x1,-y1), x=ty+3, 由 2 2x2 y2 消去 x,得(t +3)y +6ty+3=0,(*) + =1, 6 26t 3所以 y1+y2=-t2,y1y2= 2 . +3 t +3―→ ―→由 RP =λRQ,得(x1-3,y1)=λ(x2-3,y2),故 x1-3=λ(x2-3),y1=λy2,―→ ―→由(1)得 F(2,0),要证 NF =λFQ,即证(2-x1,y1)=λ(x2-2,y2),x1-3 x1-2只需证 2-x1=λ(x2-2),只需 =- ,x2-3 x2-2即证 2x1x2-5(x1+x2)+12=0,又 x1x2=(ty1+3)(ty2+3)=t2y1y2+3t(y1+y2)+9,x1+x2=ty1+3+ty2+3=t(y1+y2)+6,所以 2t2y1y2+6t(y1+y2)+18-5t(y1+y2)-30+12=0,即 2t2y1y2+t(y1+y2)=0,3 6t ―→ ―→而 2t2y1y2+t(y1+y2)=2t2·t2-t·2 =0 成立,即 NF =λFQ成立. +3 t +3B 级1.方程(2x+3y-1)( x-3-1)=0 表示的曲线是( )A.两条直线 B.两条射线C.两条线段 D.一条直线和一条射线 2x+3y-1=0,解析:选 D 原方程可化为 或 x-3-1=0,即 2x+3y-1=0(x≥3) x-3≥0,或 x=4,故原方程表示的曲线是一条直线和一条射线.x2 y22.动点 P 为椭圆 2+ 2=1(a>b>0)上异于椭圆顶点 A(a,0),B(-a,0)的一点,F1,Fa b 2第 735页/共1004页为椭圆的两个焦点,动圆 M 与线段 F1P,F1F2 的延长线及线段 PF2相切,则圆心 M 的轨迹为除去坐标轴上的点的( )A.抛物线 B.椭圆C.双曲线的右支 D.一条直线解析:选 D 如图,设切点分别为 E,D,G,由切线长相等可得|F1E|=|F1G|,|F2D|=|F2G|,|PD|=|PE|.由椭圆的定义可得|F1P|+|PF2|=|F1P|+|PD|+|DF2|=|F1E|+|DF2|=2a,即|F1E|+|GF2|=2a,也即|F1G|+|GF2|=2a,故点 G 与点 A 重合,所以点 M 的横坐标是 x=a,即点 M 的轨迹是一条直线(除去 A 点),故选 D.3.已知圆的方程为 x2+y2=4,若抛物线过点 A(-1,0),B(1,0)且以圆的切线为准线,则抛物线的焦点轨迹方程是________________.解析:设抛物线焦点为 F,过 A,B,O 作准线的垂线 AA1,BB1,OO1,则|AA1|+|BB1|=2|OO1|=4,由抛物线定义得|AA1|+|BB1|=|FA|+|FB|,所以|FA|+|FB|=4,故 F 点的轨迹是x2 y2以 A,B 为焦点,长轴长为 4 的椭圆(去掉长轴两端点).所以抛物线的焦点轨迹方程为 +4 3=1(y≠0).x2 y2答案: + =1(y≠0)4 34.如图,P 是圆 x2+y2=4 上的动点,P 点在 x 轴上的射影是 D,点 M 满―→ 1―→足DM= DP .2(1)求动点 M 的轨迹 C 的方程,并说明轨迹是什么图形;(2)过点 N(3,0)的直线 l 与动点 M 的轨迹 C 交于不同的两点 A,B,求以 OA,OB 为邻边的平行四边形 OAEB 的顶点 E 的轨迹方程.解:(1)设 M(x,y),则 D(x,0),―→ 1―→由DM= DP ,知 P(x,2y),2∵点 P 在圆 x2+y2=4 上,x2∴x2+4y2=4,故动点 M 的轨迹 C 的方程为 +y2=1,且轨迹 C 是以(- 3,0),( 3,40)为焦点,长轴长为 4 的椭圆.(2)设 E(x,y),由题意知 l 的斜率存在,x2设 l:y=k(x-3),代入 +y2=1,4得(1+4k2)x2-24k2x+36k2-4=0,Δ=(-24k2)21-4(1+4k2)(36k2-4)>0,得 k2< ,5第 736页/共1004页24k2设 A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1+x2=1+4k2,24k3 -6k∴y1+y2=k(x1-3)+k(x2-3)=k(x1+x2)-6k= 2-6k= . 1+4k 1+4k2∵四边形 OAEB 为平行四边形,―→ ―→ ―→ 24k2 -6k ∴ OE = OA + OB =(x1+x2,y1+y2)= 2, 1+4k 1+4k2 , ―→又 OE =(x,y),24k2 x= ,1+4k2∴ -6k y= , 1+4k2消去 k 得,x2+4y2-6x=0,1 8∵k2< ,∴0<x< .5 38∴顶点 E 的轨迹方程为 x2+4y2-6x=0 0<x< 3 .5.如图,斜线段 AB 与平面 α所成的角为 60°,B 为斜足,平面 α上的动点 P 满足∠PAB=30°,则点 P 的轨迹是( )A.直线 B.抛物线C.椭圆 D.双曲线的一支解析:选 C 母线与中轴线夹角为 30°,然后用平面 α 去截,使直线 AB与平面 α的夹角为 60°,则截口为 P 的轨迹图形,由圆锥曲线的定义可知,P的轨迹为椭圆.故选 C.6.若曲线 C 上存在点 M,使 M 到平面内两点 A(-5,0),B(5,0)距离之差的绝对值为 8,则称曲线 C 为“好曲线”.以下曲线不是“好曲线”的是( )A.x+y=5 B.x2+y2=9x2 y2C. + =1 D.x2=16y25 9解析:选 B ∵M 到平面内两点 A(-5,0),B(5,0)距离之差的绝对值为 8,x2 y2∴M 的轨迹是以 A(-5,0),B(5,0)为焦点的双曲线,方程为 - =1.16 9A 项,直线 x+y=5 过点(5,0),故直线与 M 的轨迹有交点,满足题意;B 项,x2+y2=9 的圆心为(0,0),半径为 3,与 M 的轨迹没有交点,不满足题意;x2 y2 x2 y2C 项, + =1 的右顶点为(5,0),故椭圆 + =1 与 M 的轨迹有交点,满足题意;25 9 25 9x2 y2 y2D 项,把 x2=16y 代入 - =1,可得 y- =1,16 9 9第 737页/共1004页即 y2-9y+9=0,∴Δ>0,满足题意.7.已知△ABC 中,A,B,C 的对边分别为 a,b,c,且顶点 A,B 的坐标分别为(-4,0),5(4,0),C 为动点,且满足 sin B+sin A= sin C,则 C 点的轨迹方程为________________.45 5解析:由 sin B+sin A= sin C 可知 b+a= c=10,4 4则|AC|+|BC|=10>8=|AB|,∴满足椭圆定义.x2 y2令椭圆方程为 2+ 2=1,则 a′=5,c′=4,b′=3, a′ b′x2 y2则轨迹方程为 + =1(x≠±5).25 9x2 y2答案: + =1(x≠±5)25 9第 738页/共1004页 展开更多...... 收起↑ 资源预览