第八章圆锥曲线方程(5)——轨迹方程的探求方法。
主要方法:1. 直接法——直接利用数量的等量关系列出方程再化简;
2. 定义法——根据已知条件判断曲线类型,设标准方程,求出相关系数;
3. 坐标转移法——将所求轨迹的动点坐标利用有关公式转移到已知曲线上去(也称:相关点法或代入法);
4. 参数法——如果所求曲线的动点p(x,y)中x,y受一个变数制约,可取这个变数为参数,求出曲线参数方程,再消掉参数;
5. 交轨法——如果遇到求两条动曲线的交点的轨迹方程问题,求出含同一个参数的两条曲线方程,再消掉参数;
6. 利用射影思想——当题设条件涉及几条共线段的长度时,可作出各端点在坐标轴(或平行于坐标轴的直线)上的射影,化为坐标轴(或平行于坐标轴的直线)上的有向线段的数量或长度来表示,从而化简运算;
7. 待定系数法——根据题意列出含待定系数的方程,求出待定系数。
8, 点差法——利用已知曲线两个点代入曲线方程作差,及中点坐标的关系求轨迹方程(一般有中点弦的条件)
说明:1. 若题目是求“轨迹方程”,则求出方程即可;若题目是求“点的轨迹”则需根据所求方程说明轨迹类型;
2. 求出轨迹方程必须进行讨论,将不符合条件的点除掉;
直接法。例题1:已知直线与曲线相交于不同的两点a、b,且当b变化时,求点p的轨迹方程。
解: (直线与曲线有两个交点,∴,得。
设。如图可知:
整理得: 又。
由(*)式可知:
故(1)式化为:
当时,(即点p在c外部或边界上)
化简得: 当时,(即点p在c内部)
化简得: 定义法。
例题2:在,如果三个内角满足,试求顶点a的轨迹方程。
解:以bc所在直线为x轴,bc中点为原点建立直角坐标系,则
设a(x,y) ①
又正弦定理:
有:代入①得。
即:(为定值)
由双曲线定义可知点a的轨迹方程为以b、c为焦点,焦距为a,实轴长为的双曲线的右支,(不包括顶点,a、b、c不共线)
故可得轨迹方程:
相关点法:例题3:已知定点m为oa的中点,以oa为一边作菱形oabc,mb与ac交于点p,当菱形变动时,求p点的轨迹方程。
解:设动点p(x,y),点b(a,b),由a(6,0)知m(3,0),连ob,则p为的重心。
由线段定比分点坐标公式得。
又。整理得:
点p不可能在x轴上,所求动点的轨迹方程为去掉(6,0)和(2,0)点。
例题4: 求椭圆的以点为中点的弦所在的直线方程。
解: 如图:设所求直线与椭圆的两个交点为m、n
又设 又m、n均为椭圆上的点,代入椭圆方程得。
1)-(2)并化简得:
参数法。例题5: 抛物线的焦点f,过点(0,—1)作直线交抛物线于不同的两点a、b,以af、bf为邻边作平行四边形farb,求顶点r的轨迹方程。
解: 设直线直线与抛物线交点。
由已知得f(0,1)
直线与抛物线有两个交点,∴
又ab中点
得 又 ∵farb为平行四边形,∴c为f、r中点,根据中点坐标公式有:
∴r的轨迹方程为:
交轨法。例题6: 已知点p在直线上移动,直线l通过原点且与线段op垂直,通过点及点p的直线m和直线l交于点q,求q点的轨迹方程,并指出轨迹的名称,及它的焦点坐标。
解: 设直线op的斜率为k,则p (2,2k)
∵l⊥op,∴直线l:,即。
又直线m过。
∴直线m:
由。点q的轨迹是以为中心,为焦点除去点的椭圆。
例题7:a、b是抛物线上两个动点,o为坐标原点,oa⊥ob,op⊥ab于p,求点p的轨迹。
解法一: 整理得:
联立①②消得
整理得: 则p点的轨迹为以为圆心,为半径的圆。
解法二: 解题思路 设 由
两点式求直线又,求。
得一般方程。
整理得: 则p点的轨迹为以为圆心,为半径的圆。
利用射影思想。
例题8:给出定点和直线b是直线l上的动点,∠boa的平分线交ab于c。求c点的轨迹方程,并讨论方程表示的曲线类型与值的关系。
解:设,,则有,设d是l与x轴的交点,过c作ce⊥x轴,由ce∥bd得,由oc平分得又。
又a、b、c三点共线得,当时,有解得。
将(2)代入(1)式并整理得c点的轨迹方程为: ,点b在x轴上,,点c的坐标(0,0)满足上式。
综上得点c的轨迹方程为:
讨论:(1)当时轨迹方程化为:此方程表示抛物线弧段;
2)当时轨迹方程化为:
1 当时,此方程表示椭圆弧段;
2 当时,此方程表示双曲线一支的弧段。
待定系数法。
例题9: 椭圆c1与双曲线c2有公共焦点:且c1的长轴长是c2的实轴长的2倍,求c1,c2交点的轨迹方程。
解: 设点
故 同理:
由①②消a即可)
代入①或②得。
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