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第八節(jié) 曲線與方程
考點一
定義法求軌跡方程
[例1] (20xx·鄭州模擬)已知A(-5,0),B(5,0),動點P滿足||,||,8成等差數(shù)列.
(1)求點P的軌跡方程;
(2)對于x軸上的點M,若滿足||·||=2,則稱點M為點P對應(yīng)的“比例點”.問:對任意一個確定的點P,它總能對應(yīng)幾個“比例點”?
[自主解答] (1)由已知得||-||
3、=8,
∴點P的軌跡是以A,B為焦點的雙曲線的右支,且a=4,b=3,c=5,
∴點P的軌跡方程為-=1(x≥4)
(2)設(shè)P(x0,y0)(x0≥4),M(m,0).∵-=1,
∴y=9;又=(-5-x0,-y0),=(5-x0,-y0),
則||||=·= =x-16
又 2=||2=(x0-m)2+(y0)2=x-2mx0+m2-9,
由||||=2得,m2-2mx0+7=0,(*).
所以Δ=4x-28≥36>0,∴方程(*)恒有兩個不等實根.
∴對任意一個確定的點P,它總能對應(yīng)2個“比例點”.
【互動探究】
若將本例中的條件“||,||,8”改為“||,||,8
4、”,求點P的軌跡方程.
解:由已知得||-||=8,∴點P的軌跡是以A,B為焦點的雙曲線的左支,且a=4,b=3,∴點P的軌跡方程為-=1(x≤-4).
【方法規(guī)律】
定義法求軌跡方程及其注意點
(1)在利用圓錐曲線的定義法求軌跡方程時,若所求的軌跡符合某種圓錐曲線的定義,則根據(jù)曲線的方程,寫出所求的軌跡方程;
(2)利用定義法求軌跡方程時,還要看軌跡是否是完整的圓、橢圓、雙曲線、拋物線,如果不是完整的曲線,則應(yīng)對其中的變量x或y進行限制.
1.已知A(0,7),B(0,-7),C(12,2),以C為一個焦點作過A,B的橢圓,則橢圓的另一個焦點F的軌跡方程是什么?
5、
解:由題意知|AC|=13,|BC|=15,|AB|=14,
又∵|AF|+|AC|=|BF|+|BC|,∴|AF|-|BF|=|BC|-|AC|=2,
故點F的軌跡是以A,B為焦點,實軸長為2的雙曲線的下支.
又c=7,a=1,可得b2=48,故點F的軌跡方程為y2-=1(y≤-1).
2.點P(-3,0)是圓C:x2+y2-6x-55=0內(nèi)一定點,動圓M與已知圓相內(nèi)切且過點P,求圓心M的軌跡方程.
解:已知圓為(x-3)2+y2=64,其圓心C(3,0),半徑為8,由于動圓M過點P,
所以|MP|等于動圓的半徑r,即|MP|=r.
又圓M與已知圓C相內(nèi)切,所以圓心距等于半
6、徑之差,即|MC|=8-r.
從而有|MC|=8-|MP|,即|MC|+|MP|=8.
根據(jù)橢圓的定義,動點M到兩定點C,P的距離之和為定值8>6=|CP|,
所以動點M的軌跡是橢圓,并且2a=8,a=4;2c=6,c=3;b2=16-9=7,
因此圓心M的軌跡方程為+=1.
考點二
代入法(相關(guān)點法)求軌跡方程
[例2] (1)(20xx·遼寧高考改編) 如圖,橢圓C0:+=1(a>b>0,a,b為常數(shù)),動圓C1:x2+y2=t,b
7、_____________.
(2)設(shè)F(1,0),點M在x軸上,點P在y軸上,且=2,⊥,當點P在y軸上運動時,求點N的軌跡方程.
[自主解答] (1)設(shè)A(x1,y1),B(x1,-y1),又知A1(-a,0),A2(a,0),
則直線A1A的方程為y=(x+a),①
直線A2B的方程為y=(x-a).②
由①②得y2=(x2-a2).③
由點A(x1,y1)在橢圓C0上,故+=1.從而y=b2,代入③得-=1(x<-a,y<0).
(2)設(shè)M(x0,0),P(0,y0),N(x,y),
∵⊥,=(x0,-y0),=(1,-y0),
∴(x0,-y0)·(1,-y0
8、)=0,∴x0+y=0.
由=2,得(x-x0,y)=2(-x0,y0),
∴即∴-x+=0,即y2=4x.
故所求的點N的軌跡方程是y2=4x.
[答案] (1)-=1(x<-a,y<0)
【方法規(guī)律】
代入法(相關(guān)點法)適用的軌跡類型及使用過程
動點所滿足的條件不易得出或轉(zhuǎn)化為等式,但形成軌跡的動點P(x,y)卻隨另一動點Q(x′,y′)的運動而有規(guī)律地運動,而且動點Q的軌跡方程為給定的或容易求得的,則可先將x′,y′表示成關(guān)于x,y的式子,再代入Q的軌跡方程,整理化簡即得動點P的軌跡方程.
已知長為1+的線段AB的兩個端點A、B分別在x軸、y軸上滑動,P是AB
9、上一點,且=,求點P的軌跡C的方程.
解:設(shè)A(x0,0),B(0,y0),P(x,y),由題意知=,
又=(x-x0,y),=(-x,y0-y),所以x-x0=-x,y=(y0-y),
得x0=x,y0=(1+)y.
因為|AB|=1+,即x+y=(1+)2,所以2+[(1+)y]2=(1+)2,
化簡得+y2=1.
高頻考點
考點三 直接法求點的軌跡方程
1.直接法求點的軌跡方程是求軌跡方程的一種重要方法,也是高考考查的重要內(nèi)容.
2.直接法求點的軌跡方程,在高考中有以下兩個命題角度:
(1)明確給出等式,求軌跡方程;
(2)給出已知條件,尋找題設(shè)
10、中的等量關(guān)系,求軌跡方程.
[例3] 已知動點P(x,y)與兩定點M(-1,0),N(1,0)連線的斜率之積等于常數(shù)λ(λ≠0).
(1)求動點P的軌跡C的方程;
(2)試根據(jù)λ的取值情況討論軌跡C的形狀.
[自主解答] (1)由題設(shè)知直線PM與PN的斜率存在且均不為零,所以kPM·kPN=·=λ,整理得x2-=1(λ≠0,x≠±1).
即動點P的軌跡C的方程為x2-=1(λ≠0,x≠±1).
(2)①當λ>0時,軌跡C為中心在原點、焦點在x軸上的雙曲線(除去頂點);
②當-1<λ<0時,軌跡C為中心在原點、焦點在x軸上的橢圓(除去長軸的兩個端點);
③當λ=-1時,軌跡C為以
11、原點為圓心、1為半徑的圓(除去點(-1,0),(1,0));
④當λ<-1時,軌跡C為中心在原點、焦點在y軸上的橢圓(除去短軸的兩個端點).
直接法求軌跡方程的常見類型及解題策略
(1)題目給出等量關(guān)系,求軌跡方程.可直接代入即可得出方程.
(2)題中未明確給出等量關(guān)系,求軌跡方程.可利用已知條件尋找等量關(guān)系,得出方程.
在平面直角坐標系xOy中,點B與點A(-1,1)關(guān)于原點O對稱,P是動點,且直線AP與BP的斜率之積等于-.求動點P的軌跡方程.
解:因為點B與點A(-1,1)關(guān)于原點O對稱,所以點B的坐標為(1,-1).
設(shè)點P的坐標為(x,y),由題設(shè)知直線AP與B
12、P的斜率存在且均不為零,
則·=-,化簡得x2+3y2=4(x≠±1).
故動點P的軌跡方程為x2+3y2=4(x≠±1).
———————————[課堂歸納——通法領(lǐng)悟]————————————————
1個主題——坐標法求軌跡方程
通過坐標法,由已知條件求軌跡方程,通過對方程的研究,明確曲線的位置、形狀以及性質(zhì)是解析幾何需要完成的兩大任務(wù),是解析幾何的核心問題,也是高考的熱點之一.
3種方法——求軌跡方程的三種常用方法
明確求軌跡方程的適用條件是求軌跡方程的關(guān)鍵.
(1)定義法:求軌跡方程時,應(yīng)盡量利用幾何條件探求軌跡的類型,應(yīng)用定義法,這樣可以減少運算量,提高解題速度.
(2)代入法(相關(guān)點法):當所求動點P(x,y)是隨著另一動點Q(x′,y′)(稱之為相關(guān)點)而運動,且相關(guān)點Q滿足一曲線方程時,就可用代入法求軌跡方程.此時應(yīng)注意:代入法求軌跡方程是將x′,y′表示成關(guān)于x,y的式子,同時要注意x′,y′的限制條件.
(3)直接法:如果動點滿足的幾何條件本身是一些幾何量(如距離與角等)的等量關(guān)系,或這些幾何條件簡單明了且易于表達,就可運用直接法求軌跡方程.
在運用直接法求軌跡方程時要注意:化簡方程的過程中有時破壞了方程的同解性,此時要補上遺漏點或刪除多余的點,這是不可忽視的.