【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.4 曲线与方程 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1

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【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.4 曲线与方程 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1

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3.4 曲线与方程
学习任务 核心素养
1.了解曲线上的点与方程的解之间的一一对应关系,理解方程的曲线和曲线的方程的概念.(难点) 2.了解用坐标法研究几何问题的常用思路与方法.(重点) 3.掌握根据已知条件求曲线方程的方法.(重点) 1.通过学习曲线的方程、方程的曲线的概念,培养数学抽象素养. 2.借助于求动点的轨迹方程,提升数学运算、逻辑推理的数学素养.
在我们的现实生活中,处处可见曲线的身影,从飞逝的流星到雨后的彩虹,从古代的石拱桥到现代雄伟壮观的跨江(河)桥梁,从众多的商品设计到卫星上天的控制等等,无不体现人们对曲线的刻画和应用.随着科学技术的运用,设计者运用点的坐标来刻画曲线,即把曲线数量化,曲线与点的坐标如何建立联系呢?
知识点 曲线的方程与方程的曲线
在平面直角坐标系中,如果曲线C(看作满足某种条件的点的集合或轨迹)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)________________都是这个方程的解;
(2)以这个方程的解为坐标的点都是______的点,
此时,这个方程叫作__________,这条曲线叫作__________.
求曲线方程时,建立的坐标系不同,所得的曲线方程相同吗?
                                   
                                   
                                   
                                   
思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若曲线C上的点满足方程f (x,y)=0,则坐标不满足方程f (x,y)=0的点不在曲线C上. (  )
(2)方程x+y-2=0是以A(2,0),B(0,2)为端点的线段的方程. (  )
(3)化简方程“|x|=|y|”为“y=x”是恒等变形. (  )
类型1 曲线与方程的概念的理解
【例1】 (1)已知坐标满足方程f (x,y)=0的点都在曲线C上,那么(  )
A.曲线C上的点的坐标都适合方程f (x,y)=0
B.凡坐标不适合f (x,y)=0的点都不在曲线C上
C.不在曲线C上的点的坐标必不适合f (x,y)=0
D.不在曲线C上的点的坐标有些适合f (x,y)=0,有些不适合f (x,y)=0
(2)如图,图形的方程与图中曲线对应正确的是(  )
A       B
C       D
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 判断方程是否是曲线的方程要从两个方面着手:
一是检验点的坐标是否适合方程;
二是检验以方程的解为坐标的点是否在曲线上.从而建立方程的解与曲线上点的坐标一一对应关系.
[跟进训练]
1.判断下列命题是否正确.
(1)以坐标原点为圆心、r为半径的圆的方程是y=;
(2)过点A(2,0)平行于y轴的直线l的方程为|x|=2.
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
类型2 求曲线的方程
 直接法求曲线的方程
【例2】 如图,已知F (1,0),直线l:x=-1,P为平面上的动点,过点P作直线l的垂线,垂足为Q,且·=·,求动点P的轨迹方程.
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 相关点法(代入法)求曲线的方程
【例3】 已知点A(1,0),直线l:y=2x-4,点R是直线l上的一个动点,若P是RA的中点,则点P的轨迹方程为(  )
A.y=-2x      B.y=2x-6
C.y=2x-3 D.y=2x+4
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 定义法
【例4】 已知动圆Q与圆C1:x2+=9外切,与圆C2:x2+=9内切,则动圆圆心Q的轨迹方程为__________.
[尝试解答]                              
                                   
                                   
                                   
                                   
                                   
 求曲线的方程的常用方法
(1)直接法:建立适当的坐标系后,设动点为(x,y),根据几何条件寻求x,y之间的关系式;
(2)定义法:如果所给几何条件正好符合圆、椭圆、双曲线、抛物线等曲线的定义,则可直接利用这些已知曲线的定义写出动点的轨迹方程;
(3)相关点法(代入法):利用所求曲线上的动点与某一已知曲线上的动点的关系,把所求动点转换为已知动点.
[跟进训练]
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AP与BP的斜率之积等于,则动点P的轨迹方程为(  )
A.x2-3y2=-2
B.x2-3y2=2(x≠±1)
C.x2-3y2=2
D.x2-3y2=-2(x≠±1)
3.设线段AB的两个端点A,B分别在x轴、y轴上滑动,且=5,=,则点M的轨迹方程为(  )
A.=1       B.=1
C.=1 D.=1
1.曲线C的方程为y=x(1x5),则下列四点中在曲线C上的是(  )
A.(0,0)        B.
C.(1,5) D.(4,4)
2.已知直线l:x+y-3=0及曲线C:(x-3)2+(y-2)2=2,则点M(2,1)(  )
A.在直线l上,但不在曲线C上
B.在直线l上,也在曲线C上
C.不在直线l上,也不在曲线C上
D.不在直线l上,但在曲线C上
3.方程y=表示的曲线为图中的(  )
A      B
C      D
4.等腰三角形底边的两个顶点分别是B(2,1),C(0,-3),则另一个顶点A的轨迹方程是(  )
A.x-2y+1=0(x≠0)
B.y=2x-1
C.x+2y+1=0(y≠1)
D.x+2y+1=0(x≠1)
5.已知定长为6的线段,其端点A,B分别在x轴、y轴上移动,线段AB的中点为M,则M点的轨迹方程为__________.
回顾本节知识,自我完成以下问题:
(1)求动点的轨迹方程的方法有哪些?
(2)“轨迹”与“轨迹方程”是同一个概念吗?
1 / 13.4 曲线与方程
学习任务 核心素养
1.了解曲线上的点与方程的解之间的一一对应关系,理解方程的曲线和曲线的方程的概念.(难点) 2.了解用坐标法研究几何问题的常用思路与方法.(重点) 3.掌握根据已知条件求曲线方程的方法.(重点) 1.通过学习曲线的方程、方程的曲线的概念,培养数学抽象素养. 2.借助于求动点的轨迹方程,提升数学运算、逻辑推理的数学素养.
在我们的现实生活中,处处可见曲线的身影,从飞逝的流星到雨后的彩虹,从古代的石拱桥到现代雄伟壮观的跨江(河)桥梁,从众多的商品设计到卫星上天的控制等等,无不体现人们对曲线的刻画和应用.随着科学技术的运用,设计者运用点的坐标来刻画曲线,即把曲线数量化,曲线与点的坐标如何建立联系呢?
知识点 曲线的方程与方程的曲线
在平面直角坐标系中,如果曲线C(看作满足某种条件的点的集合或轨迹)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)曲线上的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,
此时,这个方程叫作曲线的方程,这条曲线叫作方程的曲线.
求曲线方程时,建立的坐标系不同,所得的曲线方程相同吗?
[提示] 不相同,但都是该曲线的方程.
思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若曲线C上的点满足方程f (x,y)=0,则坐标不满足方程f (x,y)=0的点不在曲线C上. (  )
(2)方程x+y-2=0是以A(2,0),B(0,2)为端点的线段的方程. (  )
(3)化简方程“|x|=|y|”为“y=x”是恒等变形. (  )
[答案] (1)√ (2)× (3)×
类型1 曲线与方程的概念的理解
【例1】 (1)已知坐标满足方程f (x,y)=0的点都在曲线C上,那么(  )
A.曲线C上的点的坐标都适合方程f (x,y)=0
B.凡坐标不适合f (x,y)=0的点都不在曲线C上
C.不在曲线C上的点的坐标必不适合f (x,y)=0
D.不在曲线C上的点的坐标有些适合f (x,y)=0,有些不适合f (x,y)=0
(2)如图,图形的方程与图中曲线对应正确的是(  )
A       B
C       D
(1)C (2)D [(1)满足方程f (x,y)=0的点都在曲线C上,但曲线C上的点不一定都适合方程f (x,y)=0,故A不正确;坐标不适合f (x,y)=0的点,也可能在曲线上,故B不正确;因为满足方程f (x,y)=0的点,都在曲线C上,故不在曲线C上的点必不适合方程f (x,y)=0,故C正确,D不正确.
(2)A中方程x2+y2=1表示的是以(0,0)为圆心,1为半径的圆,故A错;
B中方程x2-y2=0可化为(x-y)(x+y)=0,表示两条直线x-y=0,x+y=0,故B错;
C中方程lg x+lg y=0可化得y=(x>0),此方程只表示第一象限的部分,故C错;
D中的方程y=|x|去绝对值得y=表示两条射线,所以D正确.]
 判断方程是否是曲线的方程要从两个方面着手:
一是检验点的坐标是否适合方程;
二是检验以方程的解为坐标的点是否在曲线上.从而建立方程的解与曲线上点的坐标一一对应关系.
[跟进训练]
1.判断下列命题是否正确.
(1)以坐标原点为圆心、r为半径的圆的方程是y=;
(2)过点A(2,0)平行于y轴的直线l的方程为|x|=2.
[解] (1)不正确.设(x0,y0)是方程y=的解,则y0=,即=r2.两边开平方取算术平方根,得=r,即点(x0,y0)到原点的距离等于r,点(x0,y0)是这个圆上的点.因此满足以方程的解为坐标的点都是曲线上的点.但是,以原点为圆心、r为半径的圆上的一点如点在圆上,却不是y=的解,这就不满足曲线上的点的坐标都是方程的解.所以,以原点为圆心,r为半径的圆的方程不是y=,而应是y=±.
(2)不正确.直线l上的点的坐标都是方程|x|=2的解.然而,坐标满足|x|=2的点不一定在直线l上,因此|x|=2不是直线l的方程,直线l的方程为x=2.
类型2 求曲线的方程
 直接法求曲线的方程
【例2】 如图,已知F (1,0),直线l:x=-1,P为平面上的动点,过点P作直线l的垂线,垂足为Q,且·=·,求动点P的轨迹方程.
[解] 设点P(x,y),则Q(-1,y),=(x+1,0),=(2,-y),=(x-1,y),=(-2,y),由·=·,
∴(x+1,0)·(2,-y)=(x-1,y)·(-2,y),
∴2x+2=-2x+2+y2,即动点P的轨迹方程为y2=4x.
 相关点法(代入法)求曲线的方程
【例3】 已知点A(1,0),直线l:y=2x-4,点R是直线l上的一个动点,若P是RA的中点,则点P的轨迹方程为(  )
A.y=-2x      B.y=2x-6
C.y=2x-3 D.y=2x+4
C [设P(x,y),R(x1,y1),已知A(1,0),由P是RA的中点,
∴则 ①
∵点R是直线l上的一个动点,∴y1=2x1-4.②
把①代入②得:2y=2(2x-1)-4,即y=2x-3.
点P的轨迹方程为y=2x-3.
 定义法
【例4】 已知动圆Q与圆C1:x2+=9外切,与圆C2:x2+=9内切,则动圆圆心Q的轨迹方程为__________.
=1(y>0) [设动圆Q的半径为R,因为动圆Q与圆C1:x2+=9外切,与圆C2:x2+=9内切,可得=3+R,=R-3,所以=6<=8,
由双曲线的定义,可得动圆圆心Q的轨迹是以C1,C2为焦点的双曲线的上支,
其中2a=6,2c=8,解得a=3,c=4,
又由b2=c2-a2=16-9=7,
所以动圆圆心Q的轨迹方程为=1(y>0).]
 求曲线的方程的常用方法
(1)直接法:建立适当的坐标系后,设动点为(x,y),根据几何条件寻求x,y之间的关系式;
(2)定义法:如果所给几何条件正好符合圆、椭圆、双曲线、抛物线等曲线的定义,则可直接利用这些已知曲线的定义写出动点的轨迹方程;
(3)相关点法(代入法):利用所求曲线上的动点与某一已知曲线上的动点的关系,把所求动点转换为已知动点.
[跟进训练]
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AP与BP的斜率之积等于,则动点P的轨迹方程为(  )
A.x2-3y2=-2
B.x2-3y2=2(x≠±1)
C.x2-3y2=2
D.x2-3y2=-2(x≠±1)
D [由题意得,A(-1,1),B(1,-1),设P(x,y)(x≠±1),则kAP=,kBP=.
由kAP·kBP=得:kAP·kBP=·=,整理得x2-3y2=-2(x≠±1).]
3.设线段AB的两个端点A,B分别在x轴、y轴上滑动,且=5,=,则点M的轨迹方程为(  )
A.=1       B.=1
C.=1 D.=1
A [设M(x,y),A(x0,0),B(0,y0),由=,可得(x,y)=(x0,0)+(0,y0),则解得
因为=5,可得+=25,即=1.]
1.曲线C的方程为y=x(1x5),则下列四点中在曲线C上的是(  )
A.(0,0)        B.
C.(1,5) D.(4,4)
D [利用“曲线的方程”和“方程的曲线”的意义进行判断.]
2.已知直线l:x+y-3=0及曲线C:(x-3)2+(y-2)2=2,则点M(2,1)(  )
A.在直线l上,但不在曲线C上
B.在直线l上,也在曲线C上
C.不在直线l上,也不在曲线C上
D.不在直线l上,但在曲线C上
B [将点M(2,1)代入直线l和曲线C的方程,由于2+1-3=0,(2-3)2+(1-2)2=2,所以点M既在直线l上又在曲线C上,故选B.]
3.方程y=表示的曲线为图中的(  )
A      B
C      D
C [y=,x≠0,为偶函数,图象关于y轴对称,故排除A,B.
又因为当x>0时,y=>0;
当x<0时,y=->0,所以排除D.]
4.等腰三角形底边的两个顶点分别是B(2,1),C(0,-3),则另一个顶点A的轨迹方程是(  )
A.x-2y+1=0(x≠0)
B.y=2x-1
C.x+2y+1=0(y≠1)
D.x+2y+1=0(x≠1)
D [设A(x,y),依题意,知|AB|=|AC|,所以=,
化简得x+2y+1=0.
又因为A,B,C三点不能共线,所以x≠1,故选D.]
5.已知定长为6的线段,其端点A,B分别在x轴、y轴上移动,线段AB的中点为M,则M点的轨迹方程为__________.
x2+y2=9 [作出图象如图所示,根据直角三角形的性质可知|OM|=|AB|=3.
所以M的轨迹为以原点O为圆心,以3为半径的圆,故M点的轨迹方程为x2+y2=9.]
回顾本节知识,自我完成以下问题:
(1)求动点的轨迹方程的方法有哪些?
[提示] 直接法、定义法、相关点法(代入法).
(2)“轨迹”与“轨迹方程”是同一个概念吗?
[提示] “轨迹”与“轨迹方程”是两个不同的概念:求轨迹方程只要求出方程即可;而求轨迹则应先求出轨迹方程,再说明轨迹的形状.
课时分层作业(三十二) 曲线与方程
一、选择题
1.已知等腰三角形ABC底边两端点是A(-,0),B(,0),顶点C的轨迹是(  )
A.一条直线      B.一条直线去掉一点
C.一个点 D.两个点
B [∵|AC|=|BC|,∴C点轨迹是线段AB的垂直平分线,注意当点C与A,B共线时,不符合题意,应去掉.]
2.到点(-1,0)与直线x=3的距离相等的点M的轨迹方程为(  )
A.x2=-4y+4 B.y2=-4x+4
C.x2=-8y+8 D.y2=-8x+8
D [设M(x,y),则由已知得=|x-3|,变形为y2=-8x+8,故选D.]
3.“曲线C上的点的坐标都是方程f (x,y)=0的解”是“曲线C的方程是f (x,y)=0”的(  )
A.充要条件 B.充分而不必要条件
C.必要而不充分条件 D.既不充分又不必要条件
C [“曲线C的方程是f (x,y)=0”包括“曲线C上的点的坐标都是方程f (x,y)=0的解”和“以方程f (x,y)=0的解为坐标的点都在曲线C上”两个方面,所以“曲线C上的点的坐标都是方程f (x,y)=0的解”是“曲线C的方程是f (x,y)=0”的必要而不充分条件,故选C.]
4.到两坐标轴距离之和等于1的点的轨迹方程是(  )
A.x+y=1 B.x+y=±1
C.|x|+|y|=1 D.|x+y|=1
C [动点P(x,y)到x轴和y轴的距离分别为|y|,|x|,故|x|+|y|=1.]
5.关于方程x(x2+y2-1)=0和x2+(x2+y2-1)2=0所表示的图形叙述正确的是(  )
A.表示的图形都是一条直线和一个圆
B.表示的图形都是两个点
C.前者表示一条直线和一个圆,后者表示两个点
D.前者表示两个点,后者表示一条直线和一个圆
C [x(x2+y2-1)=0 x=0或x2+y2=1,表示直线x=0和圆x2+y2=1.
x2+(x2+y2-1)2=0 表示点(0,1),(0,-1).故选C.]
二、填空题
6.下列各对方程中,表示相同曲线的一对方程是___________________________.
①y=与y2=x;②y=x与=1;③y2-x2=0与|y|=|x|;④y=lg x2与y=2lg x.
③ [①中y=中y≥0,x≥0,而y2=x时x≥0,y∈R,故不表示同一曲线;②中=1时,y≠0,而y=x中y=0成立,故不表示同一曲线;④中定义域不同,故只有③正确.]
7.方程·(x+y+1)=0表示的几何图形是__________.
一条射线和一条直线 [由方程得或x-3=0,即x+y+1=0(x≥3)或x=3.]
8.已知动点P在曲线2y2-x=0上移动,则点A(-2,0)与点P连线的中点的轨迹方程是__________.
x=4y2-1 [设点A(-2,0)与点P连线的中点坐标为(x,y),则由中点坐标公式得P(2x+2,2y),
∵动点P在曲线2y2-x=0上,∴2(2y)2-(2x+2)=0,即x=4y2-1.]
三、解答题
9.已知方程x2+4x-1=y.
(1)判断点P(-1,-4),Q(-3,2)是否在此方程表示的曲线上;
(2)若点M在此方程表示的曲线上,求实数m的值;
(3)求该方程表示的曲线与曲线y=2x+7的交点的坐标.
[解] (1)因为(-1)2+4×(-1)-1=-4,(-3)2+4×(-3)-1≠2,所以点P在曲线上,点Q不在曲线上.
(2)由题意得,+4×-1=m-1,即m2+4m=0,解得m=0或m=-4.
(3)联立消去y,得x2+4x-1=2x+7,即x2+2x-8=0,
解得x1=2,x2=-4,
于是y1=11,y2=-1,故两曲线的交点坐标为(2,11)和(-4,-1).
10.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] 如图所示,设点A(a,0),B(0,b),M(x,y).
因为M为线段AB的中点,所以a=2x,b=2y,即A(2x,0),B(0,2y).
因为l1⊥l2,所以kAP·kPB=-1.
而kAP==(x≠1),kPB==,所以·=-1(x≠1),整理,得x+2y-5=0(x≠1).
因为当x=1时,A,B的坐标分别为(2,0),(0,4),所以线段AB的中点坐标是(1,2),
它满足方程x+2y-5=0.
综上所述,点M的轨迹方程是x+2y-5=0.
11.已知点A,B的坐标分别是(-1,0),(1,0),直线AM,BM相交于点M,且直线AM与BM的斜率之差是2,则点M的轨迹方程是(  )
A.x2=-(y-1)
B.x2=-(y-1)(x≠±1)
C.xy=x2-1
D.xy=x2-1(x≠±1)
B [设M(x,y),由题意得=2(x≠±1),整理得x2=1-y(x≠±1),即x2=-(y-1)(x≠±1).]
12.已知动点M(x,y)到直线l:3x+4y+1=0的距离等于1,则点M的轨迹方程为__________.
3x+4y+6=0或3x+4y-4=0 [由题意知=1,∴3x+4y+1=±5.
故点M的轨迹方程为3x+4y+6=0或3x+4y-4=0.]
13.给出下列说法:
①方程=1表示斜率为1,在y轴上的截距为-2的直线;
②到x轴距离为2的点的轨迹方程为y=-2;
③方程(x2-4)2+(y2-4)2=0表示四个点.
其中正确说法的序号是__________.
③ [对于①,方程=1表示斜率为1,在y轴上的截距为-2的直线(除掉点(2,0)),所以①错误;
对于②,到x轴距离为2的点的轨迹方程为y=-2或y=2,所以②错误;
对于③,方程(x2-4)2+(y2-4)2=0表示点(-2,2),(-2,-2),(2,-2),(2,2)四个点,所以③正确.]
14.方程|x-1|+|y-1|=1表示的曲线所围成的图形的面积是__________.
2 [方程|x-1|+|y-1|=1可写成或
或或
如图所示,它是边长为的正方形,其面积为2.
15.已知在平面直角坐标系中,动点M到定点F (-,0)的距离与它到定直线l:x=-的距离之比为常数.
(1)求动点M的轨迹Γ的方程;
(2)设点A,若P是(1)中轨迹Γ上的动点,求线段PA的中点B的轨迹方程.
[解] (1)设动点M(x,y),由已知可得=,
即x2+2x+3+y2=,
化简得+y2=1,
即所求动点M的轨迹Γ的方程为+y2=1.
(2)设点B(x,y),点P(x0,y0),


由点P在轨迹Γ上,得=1,
整理得+4=1,
∴线段PA的中点B的轨迹方程是=1.
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