圆锥曲线轨迹方程常见的五种求法(含解析)

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圆锥曲线轨迹方程常见的五种求法(含解析)

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圆锥曲线轨迹方程求法
求轨迹方程的常用方法:
⒈直接法:直接将条件翻译成等式,整理化简后即得动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法通常叫做直接法。      
⒉定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可利用曲线的定义写出方程,这种求轨迹方程的方法叫做定义法。
⒊相关点法:用动点M的坐标x,y表示相关点P的坐标(Xo、Yo),然后代入点P的坐标(Xo、Yo)所满足的曲线方程,整理化简便得到动点Q轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做相关点法。(用未知表示已知,带入已知求未知)
⒋参数法:当动点坐标x、y之间的直接关系难以找到时,往往先寻找x、y与某一变数t的关系,得再消去参变数t,得到方程,即为动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做参数法。
⒌交轨法:将两动曲线方程中的参数消去,得到不含参数的方程,即为两动曲线交点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做交轨法。
考向一 直接法求轨迹方程
【例1】已知两点M(-2,0),N(2,0),点P为坐标平面内的动点,满足 ,则动点P(x,y)的轨迹方程为 。
【答案】
【解析】设P(x,y),x>0,y>0,M(﹣2,0),N(2,0),
则由,
则,化简整理得y2=﹣8x.
【举一反三】
1.已知抛物线C:y2=2x的焦点为F,平行于x轴的两条直线l1,l2分别交C于A,B两点,交C的准线于P,Q两点.若△PQF的面积是△ABF的面积的两倍,求AB中点的轨迹方程.
【答案】y2=x-1.
【解析】设过AB的直线为l,设l与x轴的交点为D(x1,0),
则S△ABF=|b-a|·FD=|b-a|,S△PQF=.
由题意可得|b-a|=,所以x1=1或x1=0(舍去).
设满足条件的AB的中点为E(x,y).当AB与x轴不垂直时,
由kAB=kDE可得=(x≠1).而=y,所以y2=x-1(x≠1).
当AB与x轴垂直时,E与D重合,此时E点坐标为(1,0),满足方程y2=x-1.所以所求轨迹方程为y2=x-1.
2.已知两点M(-1,0),N(1,0),点P为坐标平面内的动点,且满足,则动点P的轨迹方程为 。
【答案】y2=-4x
【解析】设P(x,y),x>0,y>0,M(-1,0),N(1,0),
则 由,
则 化简整理得y2=-4x .
3.在平面直角坐标系xOy中,点P(a,b)为动点,F1,F2分别为椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,已知△F1PF2为等腰三角形.设直线PF2与椭圆相交于A,B两点,M是直线PF2上的点,满足·=-2,求点M的轨迹方程.
【答案】18x2-16xy-15=0(x>0).
【解析】由(1)知a=2c,b=c,可得椭圆方程为3x2+4y2=12c2,直线PF2的方程为y=(x-c).
A,B两点的坐标满足方程组
消去y并整理,得5x2-8cx=0.解得x1=0,x2=c,
代入直线方程得
不妨设A,B(0,-c).
设点M的坐标为(x,y),则=,=(x,y+c).
由y=(x-c),得c=x-y.于是=,=(x,x),由·=-2,
即·x+·x=-2.化简得18x2-16xy-15=0.
将y=代入c=x-y,得c=>0.所以x>0.
因此,点M的轨迹方程是18x2-16xy-15=0(x>0).
考向二 定义法求轨迹方程
【例2】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.
【答案】为+=1(x≠-2).
【解析】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>2=MN.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,短半轴长为的椭圆(左顶点除外),其方程为+=1(x≠-2).
【举一反三】
1.在△ABC中,BC=4,△ABC的内切圆切BC于D点,且BD-CD=2,则顶点A的轨迹方程为______________.
【答案】-=1(x>)
【解析】 以BC的中点为原点,中垂线为y轴建立如图所示的坐标系,E,F分别为两个切点.
则BE=BD,CD=CF,AE=AF.
所以AB-AC=2<4,
所以点A的轨迹为以B,C为焦点的双曲线的右支(y≠0),且a=,c=2,所以b=,
所以轨迹方程为-=1(x>).
2.设定点,动圆过点且与直线相切.则动圆圆心的轨迹方程为 。
【答案】
【解析】动圆过点且与直线相切,根据圆的定义可得到圆心到直线的距离等于圆心到点F的距离,根据抛物线的定义可得到圆心的轨迹是焦点为的抛物线,即
3.如图所示:在圆C:(x+1)2+y2=16内有一点A(1,0),点Q为圆C上一动点,线段AQ的垂直平分线与直线CQ的连线交于点M,根据椭圆定义可得点M的轨迹方程为;利用类比推理思想:在圆C:(x+3)2+y2=16外有一点A(3,0),点Q为圆C上一动点,线段AQ的垂直平分线与直线CQ的连线交于点M,根据双曲线定义可得点M的轨迹方程为____________.
【答案】
【解析】连结,,
点在线段的垂直平分线上,
所以点的轨迹为双曲线的左支,,所以
所以双曲线的轨迹方程为
考向三 相关点法求轨迹方程
【例3】 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.
【答案】(1)1 (2)-y2=1,x∈[-4,-2].
【解析】(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.
设C,D,y1≠0,y2≠0,切线l1的斜率为k,则切线l1:y-y1=k,代入y2=2x,
得ky2-2y+2y1-ky=0,由Δ=0,解得k=,∴l1的方程为y=x+,
同理l2的方程为y=x+.联立解得易知CD的方程为x0x+y0y=8,
其中x0,y0满足x+y=8,x0∈[2,2],由得x0y2+2y0y-16=0,∴y1,2=,
则代入可得M(x,y)满足可得
代入x+y=8,并化简,得-y2=1,考虑到x0∈[2,2],知x∈[-4,-2],
∴动点M的轨迹方程为-y2=1,x∈[-4,-2].
【举一反三】
1.如图,动圆C1:x2+y2=t2,1【答案】-y2=1(x<-3,y<0).
【解析】由椭圆C2:+y2=1,知A1(-3,0),A2(3,0).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),直线AA1的方程为y=(x+3).①直线A2B的方程为y=(x-3). ②
由①②相乘得y2=(x2-9).③又点A(x0,y0)在椭圆C2上,故y=1-. ④
将④代入③得-y2=1(x<-3,y<0).因此点M的轨迹方程为-y2=1(x<-3,y<0).
2.已知三角形的顶点、,若顶点在抛物线上移动,则三角形的重心的轨迹方程为______
【答案】
【解析】设的重心,,则有,即,
因为点C在曲线上,所以有,即,
因为三角形的三个顶点不能共线,所以,所以的重心的轨迹方程为:,
故答案是:.
考向四  参数法求轨迹方程
【例4】在平面直角坐标系xOy中,已知两点M(1,-3),N(5,1),若点C的坐标满足=t+(1-t)(t∈R),且点C的轨迹与抛物线y2=4x相交于A,B两点.
(1)求证:OA⊥OB;
(2)在x轴上是否存在一点P(m,0)(m≠0),使得过点P任意作一条抛物线y2=4x的弦,并以该弦为直径的圆都经过原点?若存在,求出m的值及圆心的轨迹方程;若不存在,请说明理由.
【答案】见解析
【解析】(1)证明 由=t+(1-t)(t∈R),可知点C的轨迹是直线MN,
∴点C的轨迹方程为=,即y=x-4,
联立得x2-12x+16=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1,2=6±2,
∴x1+x2=12,x1x2=16,
∴·=x1x2+y1y2=x1x2+(x1-4)(x2-4)=2x1x2-4(x1+x2)+16=2×16-4×12+16=0,∴OA⊥OB.
(2)假设存在这样的点P,由已知弦所在直线斜率不为0,故设弦所在直线为x=ky+m,
代入y2=4x,得y2-4ky-4m=0,
设弦端点D(x3,y3),E(x4,y4),则y3,4==2k±2,
∴y3+y4=4k,y3y4=-4m,
由已知⊥,∴x3x4+y3y4=0,∴×+y3y4=m2-4m=0,解得m=0(舍去)或m=4,
∴存在点P(4,0)满足条件,
设弦DE的中点为M(x,y),则x====2k2+4, ①y==2k,②
由①②消去k得y2=2x-8,这就是所求圆心的轨迹方程.
【举一反三】
1.设椭圆中心为原点O,一个焦点为F(0,1),长轴和短轴的长度之比为t.
(1)求椭圆的方程;
(2)设经过原点且斜率为t的直线与椭圆在y轴右侧部分的交点为Q,点P在该直线上,且=t,当t变化时,求点P的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形.
【答案】见解析
【解析】(1)设所求椭圆方程为+=1(a>b>0).
由题意得解得所以椭圆方程为t2(t2-1)x2+(t2-1)y2=t2.
(2)设点P(x,y),Q(x1,y1),
解方程组得
由=t和=,得或
其中t>1.消去t,得点P的轨迹方程为x2=y和x2=-y.
其轨迹为抛物线x2=y在直线x=右侧的部分和抛物线x2=-y在直线x=-左侧的部分.
1.已知复数z满足(i是虚数单位),若在复平面内复数z对应的点为Z,则点Z的轨迹为( )
A.双曲线的一支 B.双曲线 C.一条射线 D.两条射线
【答案】C
【解析】∵复数z满足(i是虚数单位),在复平面内复数z对应的点为Z,则点Z到点的距离减去到点 的距离之差等于 ,
而点与点之间的距离为,故点Z的轨迹是以点为端点的经过点的一条射线.故选 C.
2.到两定点的距离之差的绝对值等于6的点的轨迹为(  )
A.椭圆 B.两条射线 C.双曲线 D.线段
【答案】B
【解析】∵到两定点F1(﹣3,0)、F2(3,0)的距离之差的绝对值等于6,而|F1F2|=6,
∴满足条件的点的轨迹为两条射线.故选:B.
3.设P为椭圆C:上一动点,,分别为左、右焦点,延长至点Q,使得,则动点Q的轨迹方程为  
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】为椭圆C:上一动点,,分别为左、右焦点,
延长至点Q,使得,
,,,
的轨迹是以为圆心,为半径的圆,动点Q的轨迹方程为.故选:C.
4.已知动圆经过点,且截轴所得的弦长为4,则圆心的轨迹是( )
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
【答案】D
【解析】设圆心C(x,y),弦为BD,过点C作CE⊥y 轴,垂足为E,则|BE|=2,
∴|CA|2=|CB|2=|CE|2+|BE|2,∴(x﹣2)2+y2=22+x2,化为y2=4x.故选D.
5.平面内一点到两定点,的距离之和为10,则的轨迹是  
A.椭圆 B.圆 C.直线 D.线段
【答案】D
【解析】根据题意,两定点,则,
而动点M到两定点和的距离之和为10,则M的轨迹为线段,故选:D.
6.平面上动点与定点的距离和到直线的距离的比为,则动点的轨迹的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题意可得:,整理变形可得:.本题选择D选项.
7.过抛物线的焦点做直线交抛物线于两点,分别过作抛物线的切线,则的交点的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由抛物线x2=8y得其焦点坐标为F(0,2).
设A(),B(),
直线l:y=kx+2,联立,得:x2﹣8kx﹣16=0.∴x1x2=﹣16…①.
又抛物线方程为:,求导得,
∴抛物线过点A的切线的斜率为,切线方程为②
抛物线过点B的切线的斜率为,切线方程为③
由①②③得:y=﹣2.∴l1与l2的交点P的轨迹方程是y=﹣2.故选:A.
8.设P是平面内的动点,AB是两个定点,则属于集合{P|PA=PB}的点组成的图形是(  )
A.等腰三角形 B.等边三角形
C.线段AB的垂直平分线 D.直线AB
【答案】C
【解析】P是平面内的动点,AB是两个定点,则属于集合{P|PA=PB}的点组成的图形是线段AB的垂直平分线.
故选:C.
9.直角坐标系中,已知两点,,点满足,其中,且.则点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由,且λ+μ=1,得=,
∴,即,则C、A、B三点共线.
设C(x,y),则C在AB所在的直线上,∵A(2,1)、B(4,5),
∴AB所在直线方程为 ,整理得:.
故P的轨迹方程为:.故选:A.
10.已知是椭圆上一动点,为坐标原点,则线段中点的轨迹方程为_______.
【答案】
【解析】设,由于是中点,故,代入椭圆方程得,化简得.即点的轨迹方程为.
11.动圆的圆心的轨迹方程是______________.
【答案】
【解析】把圆的方程化为标准方程得:

则圆心坐标为,因为,得到,
消去可得,故答案为
12.设O为坐标原点,动点M在圆C:上,过M作x轴的垂线,垂足为N,点P满足=,则点P的轨迹方程为______________ ;
【答案】
【解析】设M(x0,y0),由题意可得N(x0,0),
设P(x,y),由点P满足=,可知P为MN的中点,可得xx0,y=y0,即有x0=x,y0=2y,
代入圆C:x2+y2=4,可得.即,故答案为.
13.已知平面上一动点到定点的距离与它到直线的距离之比为,记动点的轨迹为曲线.
(Ⅰ)求曲线的方程;
(Ⅱ)设直线与曲线交于,两点,为坐标原点,若,求面积的最大值.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)1.
【解析】(Ⅰ)设,则,化简得,曲线的方程为;
(Ⅱ)设,,
联立,得。
依题意,,化简得:,①
,.

若,则,即,

即,
化简得:,②

原点到直线的距离,

设,由①②得,,,
,,

当时,即时,面积最大为.
14.双曲线:的左右顶点分别为,,动直线垂直的实轴,且交于不同的两点,直线与直线的交点为.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)过点作的两条互相垂直的弦,,证明:过两弦,中点的直线恒过定点.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【解析】(1)因为, 设 则且①,
因为动直线交双曲线于不同的两点,所以且, 因为直线的方程为②,
直线的方程为③, ②③得,
把①代入上式得,化简得,
所以点的轨迹的方程为.
(2)依题意得直线与直线斜率均存在且不为0,
设直线的方程为,则直线的方程为,
联立得,
则,设,
,,
所以的中点,
同理的中点,
所以直线的斜率为,
所以直线的方程为,
整理得,
所以直线恒过定点,即过两弦中点的直线恒过定点.
15.(1)已知点A,B的坐标分别为(3,0),(-3,0),直线AP,BP相交于点P,且它们的斜率之积是-2,求动点P的轨迹方程.
(2)设P(x,y),直线l1:x+y=0,l2:x-y=0.若点P到l1的距离与点P到l2的距离之积为2,求动点P的轨迹方程.
【答案】(1)+=1,(x≠±3)(2)-=1或-=1
【解析】(1)设P(x,y),因为A(3,0),B(-3,0)由已知,可得 =-2(x≠±3)
化简整理可得+=1,(x≠±3)所以动点P的轨迹方程+=1,(x≠±3);
(2)点P(x,y)到直线l1:x+y=0的距离为,
点P(x,y)到直线l2:x+y=0的距离为,由 =2,
可得|x2-2y2|=6,即动点的轨迹方程为-=1或-=1.圆锥曲线轨迹方程求法
求轨迹方程的常用方法:
⒈直接法:直接将条件翻译成等式,整理化简后即得动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法通常叫做直接法。      
⒉定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可利用曲线的定义写出方程,这种求轨迹方程的方法叫做定义法。
⒊相关点法:用动点M的坐标x,y表示相关点P的坐标(Xo、Yo),然后代入点P的坐标(Xo、Yo)所满足的曲线方程,整理化简便得到动点Q轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做相关点法。(用未知表示已知,带入已知求未知)
⒋参数法:当动点坐标x、y之间的直接关系难以找到时,往往先寻找x、y与某一变数t的关系,得再消去参变数t,得到方程,即为动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做参数法。
⒌交轨法:将两动曲线方程中的参数消去,得到不含参数的方程,即为两动曲线交点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做交轨法。
考向一 直接法求轨迹方程
【例1】已知两点M(-2,0),N(2,0),点P为坐标平面内的动点,满足 ,则动点P(x,y)的轨迹方程为 。
1.已知抛物线C:y2=2x的焦点为F,平行于x轴的两条直线l1,l2分别交C于A,B两点,交C的准线于P,Q两点.若△PQF的面积是△ABF的面积的两倍,求AB中点的轨迹方程.
2.已知两点M(-1,0),N(1,0),点P为坐标平面内的动点,且满足,则动点P的轨迹方程为 。
3.在平面直角坐标系xOy中,点P(a,b)为动点,F1,F2分别为椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,已知△F1PF2为等腰三角形.设直线PF2与椭圆相交于A,B两点,M是直线PF2上的点,满足·=-2,求点M的轨迹方程.
考向二 定义法求轨迹方程
【例2】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.
【举一反三】
1.在△ABC中,BC=4,△ABC的内切圆切BC于D点,且BD-CD=2,则顶点A的轨迹方程为______________.
2.设定点,动圆过点且与直线相切.则动圆圆心的轨迹方程为 。
3.如图所示:在圆C:(x+1)2+y2=16内有一点A(1,0),点Q为圆C上一动点,线段AQ的垂直平分线与直线CQ的连线交于点M,根据椭圆定义可得点M的轨迹方程为;利用类比推理思想:在圆C:(x+3)2+y2=16外有一点A(3,0),点Q为圆C上一动点,线段AQ的垂直平分线与直线CQ的连线交于点M,根据双曲线定义可得点M的轨迹方程为____________.
考向三 相关点法求轨迹方程
【例3】 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.
【举一反三】
1.如图,动圆C1:x2+y2=t2,12.已知三角形的顶点、,若顶点在抛物线上移动,则三角形的重心的轨迹方程为______
考向四  参数法求轨迹方程
【例4】在平面直角坐标系xOy中,已知两点M(1,-3),N(5,1),若点C的坐标满足=t+(1-t)(t∈R),且点C的轨迹与抛物线y2=4x相交于A,B两点.
(1)求证:OA⊥OB;
(2)在x轴上是否存在一点P(m,0)(m≠0),使得过点P任意作一条抛物线y2=4x的弦,并以该弦为直径的圆都经过原点?若存在,求出m的值及圆心的轨迹方程;若不存在,请说明理由.
【举一反三】
1.设椭圆中心为原点O,一个焦点为F(0,1),长轴和短轴的长度之比为t.
(1)求椭圆的方程;
(2)设经过原点且斜率为t的直线与椭圆在y轴右侧部分的交点为Q,点P在该直线上,且=t,当t变化时,求点P的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形.
1.已知复数z满足(i是虚数单位),若在复平面内复数z对应的点为Z,则点Z的轨迹为( )
A.双曲线的一支 B.双曲线 C.一条射线 D.两条射线
2.到两定点的距离之差的绝对值等于6的点的轨迹为(  )
A.椭圆 B.两条射线 C.双曲线 D.线段
3.设P为椭圆C:上一动点,,分别为左、右焦点,延长至点Q,使得,则动点Q的轨迹方程为  
A. B. C. D.
4.已知动圆经过点,且截轴所得的弦长为4,则圆心的轨迹是( )
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
5.平面内一点到两定点,的距离之和为10,则的轨迹是  
A.椭圆 B.圆 C.直线 D.线段
6.平面上动点与定点的距离和到直线的距离的比为,则动点的轨迹的标准方程为( )
A. B. C. D.
7.过抛物线的焦点做直线交抛物线于两点,分别过作抛物线的切线,则的交点的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
8.设P是平面内的动点,AB是两个定点,则属于集合{P|PA=PB}的点组成的图形是(  )
A.等腰三角形 B.等边三角形
C.线段AB的垂直平分线 D.直线AB
9.直角坐标系中,已知两点,,点满足,其中,且.则点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
10.已知是椭圆上一动点,为坐标原点,则线段中点的轨迹方程为_______.
11.动圆的圆心的轨迹方程是______________.
12.设O为坐标原点,动点M在圆C:上,过M作x轴的垂线,垂足为N,点P满足=,则点P的轨迹方程为______________ ;
13.已知平面上一动点到定点的距离与它到直线的距离之比为,记动点的轨迹为曲线.
(Ⅰ)求曲线的方程;
(Ⅱ)设直线与曲线交于,两点,为坐标原点,若,求面积的最大值.
14.双曲线:的左右顶点分别为,,动直线垂直的实轴,且交于不同的两点,直线与直线的交点为.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)过点作的两条互相垂直的弦,,证明:过两弦,中点的直线恒过定点.
15.(1)已知点A,B的坐标分别为(3,0),(-3,0),直线AP,BP相交于点P,且它们的斜率之积是-2,求动点P的轨迹方程.
(2)设P(x,y),直线l1:x+y=0,l2:x-y=0.若点P到l1的距离与点P到l2的距离之积为2,求动点P的轨迹方程.

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