欧阳体创编 2021.02.03 欧阳美创编 2021.02.03
动点轨迹方程的求法
时间:2021.02.03 创作:欧阳体 一、直接法
按求动点轨迹方程的一般步骤求,其过程是建系设点,列出几何等式,坐标代换,化简整理,主要用于动点具有的几何条件比较明显时.
例1已知直角坐标平面上点Q(2,0)和圆C:x2?y2?1,动点M到圆C的切线长与MQ的比等于常数????0?(如图),求动点M的轨迹方程,说明它表示什么曲线.
【解析】:设M(x,y),直线MN切圆C于N,则有
MNMQ??,即
MO?ONMQ22??,
x2?y2?1(x?2)?y22??.整理得M的轨迹方
(?2?1)x2?(?2?1)y2?4?2x?(1?4?2)?0,这就是动点
程.若??1,方程化为x?5,它表示过点(5,0)和x轴垂直的一
4
4条直线;若
2?221?3?22(x-2)?y?2λ≠1,方程化为
??1(??1)2,它表示以
1?3?22?2(2,0)为圆心,2??1??1为半径的圆.
二、代入法
若动点M(x,y)依赖已知曲线上的动点N而运动,则可将转化后的动点N的坐标入已知曲线的方程或满足的几何条件,从而求得动点M的轨迹方程,此法称为代入法,一般用于两个或两个以上动点的情况.
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例2 已知抛物线y2?x?1,定点A(3,1),B为抛物线上任意一点,点P在线段AB上,且有BP:PA=1:2,当点B在抛物线上变动时,求点P的轨迹方程,并指出这个轨迹为哪种曲线. 【解析】:设P(x,y),B(x1,y1),由题设,P分线段AB的比
??3?2x11?2y1AP3331,y?.解得x1?x?,y1?y?.又点?2,∴x?1?21?2PB2222y2?x?1B
在抛物线
222上,其坐标适合抛物线方程,
333∴(3y?1)2?(3x?3)?1.整理得点P的轨迹方程为(y?1)2?2(x?1),2其轨迹为抛物线. 三、定义法
若动点运动的规律满足某种曲线的定义,则可根据曲线的定义直接写出动点的轨迹方程.此法一般用于求圆锥曲线的方程,在高考中常填空、选择题的形式出现.
例3 若动圆与圆(x?2)2?y2?4外切且与直线x=2相切,则动圆圆心的轨迹方程是
(A)y2?12x?12?0 (B)y2?12x?12?0 (C)y2?8x?0 (D)y2?8x?0
【解析】:如图,设动圆圆心为M,由题意,动点M到定圆圆心(-2,0)的距离等于它到定直线x=4的距离,故所求轨迹是以(-2,0)为焦点,直线x=4为准线的抛物线,并且p=6,顶点是(1,0),开口向左,所以方程是
y2??12(x?1).选(B).
例4 一动圆与两圆x2?y2?1和x2?y2?8x?12?0都外切,则动圆圆
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心轨迹为
(A)抛物线 (B)圆 (C)双曲线的一支 (D)椭圆
【解析】:如图,设动圆圆心为M,半径为r,则有
MO?r?1,MC?r?2,MC?MO?1.动点M到两定点的距离之差为1,由双曲线定义
知,其轨迹是以O、C为焦点的双曲线的左支,选(C). 四、参数法
若动点P(x,y)的坐标x与y之间的关系不易直接找到,而动点变化受到另一变量的制约,则可求出x、y关于另一变量的参数方程,再化为普通方程.
例5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轴右边部分的交点为Q,点P在该直线上,且
OPOQ?tt2?1,当
t变化时,求点P的轨迹方程,并说明
轨迹是什么图形.
【解析】:(1)设所求椭圆方程为
?a2?b2?1,??a??t,?by2x2??1(a>b>0).由题意得a2b2解得
?2t2a?2.??t?1??b2?1.?t2?1?所以椭圆方程为
t2(t2?1)x2?(t2?1)y2?t2.
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