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专题-解析几何中的动点轨迹问题

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AF1???3?0?2??0?4??5,BF1?2?3?0?2??0?4??5,

2 若AF2?5?BF2?5, ?AF2?5?BF2?5,AF2?BF2,F2的轨迹是直线x?(0y??4)

若AF2?5??BF2?5,AF2?BF2?10?AB?6,F2的轨迹是以A、B为焦点的椭圆,

2a?10,a?5,2c?6,c?3,b?4, x2y2椭圆方程为??(1y??4)

2516x2y2F2的轨迹是直线x?(0y??4)或椭圆??(1y??4)

2516

例8 已知圆的方程为x2?y2?4,动抛物线过点A(?1,0)和B(1,0),且以圆的切线为准线,求抛物线的焦点F的轨迹方程

解:设焦点F?x,y?,准线l与圆相切于M,作AA1?l于A1,BB1?l于B1,

AF?BF?AA1?BB1?2OM?4,F的轨迹是以A、B为焦点的椭圆,

2a?4,2c?AB?2,a?2,c?1,b?3,x2y2F轨迹的方程是??1?y?0?

43

Part 2 求动点轨迹的十类方法

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一、直接法

根据已知条件及一些基本公式如两点间距离公式、点到直线的距离公式、直线的斜率公式、切线长公式等,直接列出动点满足的等量关系式,从而求得轨迹方程。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 已知动点M到定点A(1,0)与到定直线L:x=3的距离之和等于4,求动点M的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线?

Y M N 解 设M(x,y)是轨迹上任意一点,作MN⊥L于N, 由 |MA|+|MN|=4,得(x?1)2?y2?|x?3|?4 O 当x≧3时上式化简为 y2=-12(x-4) 当x≦3时上式化简为 y2=4x

所以点M的轨迹方程为 y2=-12(x-4) (3≦x≦4) 和y2=4x (0≦x≦3). 其轨迹是两条抛物线弧。

22例2 已知直角坐标平面上点Q(2,0)和圆C:x?y?1,动点M到圆C的切

A x 线长与MQ的比等于常数????0?,求动点M的轨迹方程,说明它表示什么曲线. 解:设M(x,y),直线MN切圆C于N,

MN则有 MQ??2,

2MO?ON即

MQx2?y2?1??,

(x?2)?y22??.

222222整理得(??1)x?(??1)y?4?x?(1?4?)?0,这就是动点M的轨迹方程.

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若??1,方程化为

x?

55(,0)4,它表示过点4和x轴垂直的一条直线;

22?221?3?22?2(x-2)?y?2(2,0)2??1(??1)若λ≠1,方程化为,它表示以??1为圆心,

1?3?2?2?1为半径的圆.

二、定义法

圆锥曲线是解析几何中研究曲线和方程的典型问题,当动点符合圆锥曲线定义时,可直接写出其轨迹方程。此法一般用于求圆锥曲线的方程,在高考中常填空题的形式出现. 例3 在相距离1400米的A、B两哨所上,哨兵听到炮弹爆炸声的时间相差3秒,已知声速是340米/秒,问炮弹爆炸点在怎样的曲线上?

解 因为炮弹爆炸点到A、B两哨所的距离差为3×340=1020米,若以A、B两点所在直线为x轴,AB的中垂线为y轴,建立直角坐标系,由双曲线的定义知炮弹爆炸点在

y2x2双曲线 ??1 上.

222510700?51022(x?2)?y?4外切且与直线x=2相切,例4 若动圆与圆则动圆圆心的轨迹方程

是_____________________

解 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

2y且p=6,顶点是(1,0),开口向左,所以方程是??12(x?1)

2222例5 一动圆与两圆x?y?1和x?y?8x?12?0都外切,则动圆圆心轨迹为

( )

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(A)抛物线 (B)圆 (C)双曲线的一支 (D)椭圆 解 设动圆圆心为M,半径为r,则有 MO?r?1,MC?r?2 所以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).

三、转移法(重中之重)

若轨迹点P(x ,y)依赖于某一已知曲线上的动点Q(x0, y0),则可先列出关于x、y, x0、y0的方程组,利用x、y表示出x0、y0,把x0、y0 代入已知曲线方程便得动点P的轨迹方程。一般用于两个或两个以上动点的情况。 例6 已知P是以F1、F2为焦点的双曲线轨迹方程。

解 设 重心G(x, y), 点 P(x0, y0), 因为F1(-5,0),F2(5,0)

?5?5?x0?x??x0?3x则有 , ?, 故代入 3??y?3y0?0?y0?0?y?3?x2y20?0?1 169x2y2??1上的动点,求169ΔF1F2P的重心G的

得所求轨迹方程

9x2?y2?1(y≠0) 162y 例7 已知抛物线?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:设P(x,y),B(x1,y1),

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由题设,P分线段AB的比

??AP?2PB,

x?3?2x11?2y1,y?.1?21?2

3331x?,y1?y?2222.

解得

x1?2y又点B在抛物线?x?1上,其坐标适合抛物线方程,

3133(y?)2?(x?)?1.222∴ 2

整理得点P的轨迹方程为

121(y?)2?(x?),333

其轨迹为抛物线.

四、点差法

圆锥曲线中与弦的中点有关的问题可用点差法,其基本方法是把弦的两端点A(x1,y1),B(x2,y2)的坐标代入圆锥曲线方程,然而相减,利用平方差公式可得x1+x2, y1+y2, x1-x2, y1-y2 等关系式,由于弦AB的中点P(x, y)的坐标满足2x= x1+x2, 2y=

y?yy1+y2且直线AB的斜率为21,由此可求得弦AB的中点的轨迹方程。

x2?x1 例8 已知以P(2,2)为圆心的圆与椭圆x2+2y2=m交于A、B两点,求弦AB的中点M的轨迹方程。

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专题-解析几何中的动点轨迹问题

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