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文檔簡介
1、建設現代化(檢驗)有關圓錐曲線軌跡問題根據動點的運動規律求出動點的軌跡方程,這是解析幾何的一大課題:一方面求軌跡方程的實質是將“形”轉化為“數”,將“曲線”轉化為“方程”,通過對方程的研究來認識曲線的性質;另一方面求軌跡方程是培養學生數形轉化的思想、方法以及技巧的極好教材。該內容不僅貫穿于“圓錐曲線”的教學的全過程,而且在建構思想、函數方程思想、化歸轉化思想等方面均有體現和滲透。軌跡問題是高考中的一個熱點和重點,在歷年高考中出現的頻率較高,特別是當今高考的改革以考查學生創新意識為突破口,注重考查學生的邏輯思維能力,運算能力,分析問題和解決問題的能力,而軌跡方程這一熱點,常涉及函數、三角、向量、
2、幾何等知識,能很好地反映學生在這些能力方面的掌握程度。求軌跡方程的的基本步驟:建設現代化(檢驗)建(坐標系)設(動點坐標)現(限制條件,動點、已知點滿足的條件)代(動點、已知點坐標代入)化(化簡整理)檢驗(要注意定義域“挖”與“補”)求軌跡方程的的基本方法:直接法、定義法、相關點法、參數法、交軌法、向量法等。1直接法:如果動點運動的條件就是一些幾何量的等量關系,這些條件簡單明確,不需要特殊的技巧,易于表述成含x,y的等式,就得到軌跡方程,這種方法稱之為直接法;例1、已知直角坐標系中,點Q(2,0),圓C的方程為,動點M到圓C的切線長與的比等于常數,求動點M的軌跡。【解析】設MN切圓C于N,則。
3、設,則 化簡得(1) 當時,方程為,表示一條直線。(2) 當時,方程化為表示一個圓。如圖,圓與圓的半徑都是1,. 過動點分別作圓、圓的切線(分別為切點),使得. 試建立適當的坐標系,并求動點的軌跡方程.【解析】以的中點為原點,所在直線為軸,建立如圖所示的平面直角坐標系,則,.由已知,得.因為兩圓半徑均為1,所以.設,則,即.(或)評析:1、用直接法求動點軌跡一般有建系,設點,列式,化簡,證明五個步驟,最后的證明可以省略,但要注意“挖”與“補”。2、求軌跡方程一般只要求出方程即可,求軌跡卻不僅要求出方程而且要說明軌跡是什么。2定義法:運用解析幾何中一些常用定義(例如圓錐曲線的定義),可從曲線定義
4、出發直接寫出軌跡方程,或從曲線定義出發建立關系式,從而求出軌跡方程。例2、已知動圓過定點,且與直線相切,其中.求動圓圓心的軌跡的方程;【解析】如圖,設為動圓圓心,為記為,過點作直線的垂線,垂足為,由題意知:即動點到定點與定直線的距離相等,由拋物線的定義知,點的軌跡為拋物線,其中為焦點,為準線,所以軌跡方程為;已知圓O的方程為 x2+y2=100,點A的坐標為(-6,0),M為圓O上任一點,AM的垂直平分線交OM于點P,求點P的方程。【解析】由中垂線知,故,即P點的軌跡為以A、O為焦點的橢圓,中心為(-3,0),故P點的方程為已知A、B、C是直線l上的三點,且|AB|=|BC|=6,O切直線l于
5、點A,又過B、C作O異于l的兩切線,設這兩切線交于點P,求點P的軌跡方程. 【解析】設過B、C異于l的兩切線分別切O于D、E兩點, 兩切線交于點P.由切線的性質知:|BA|=|BD|,|PD|=|PE|,|CA|=|CE|,故|PB|+|PC|=|BD|+|PD|+|PC|=|BA|+|PE|+|PC|=|BA|+|CE|=|AB|+|CA|=6+12=186=|BC|,故由橢圓定義知,點P的軌跡是以B、C為兩焦點的橢圓, 以l所在的直線為x軸,以BC的中點為原點,建立坐標系, 可求得動點P的軌跡方程為:l O ' PE D C B A 評析:定義法的關鍵是條件的轉化轉化成某一基本軌跡
6、的定義條件。 三、相關點法:動點所滿足的條件不易表述或求出,但形成軌跡的動點P(x,y)卻隨另一動點Q(x,y)的運動而有規律的運動,且動點Q的軌跡為給定或容易求得,則可先將x,y表示為x,y的式子,再代入Q的軌跡方程,然而整理得P的軌跡方程,代入法也稱相關點法。幾何法:利用平面幾何或解析幾何的知識分析圖形性質,發現動點運動規律和動點滿足的條件,然而得出動點的軌跡方程。例3、如圖,從雙曲線x2-y2=1上一點Q引直線x+y=2的垂線,垂足為N。求線段QN的中點P的軌跡方程。【解析】設動點P的坐標為(x,y),點Q的坐標為(x1,y1)則N( 2x-x1,2y-y1)代入x+y=2,得2x-x1
7、+2y-y1=2又PQ垂直于直線x+y=2,故,即x-y+y1-x1=0由解方程組得, 代入雙曲線方程即可得P點的軌跡方程是2x2-2y2-2x+2y-1=0已知橢圓的左、右焦點分別是F1(c,0)、F2(c,0),Q是橢圓外的動點,滿足點P是線段F1Q與該橢圓的交點,點T在線段F2Q上,并且滿足求點T的軌跡C的方程;【解析】解法一:(相關點法)設點T的坐標為當時,點(,0)和點(,0)在軌跡上.當|時,由,得.又,所以T為線段F2Q的中點. 設點Q的坐標為(),則因此由得將代入,可得綜上所述,點T的軌跡C的方程是解法二:(幾何法)設點T的坐標為當時,點(,0)和點(,0)在軌跡上.當|時,由
8、,得.又,所以T為線段F2Q的中點.在QF1F2中,所以有綜上所述,點T的軌跡C的方程是評析:一般地:定比分點問題,對稱問題或能轉化為這兩類的軌跡問題,都可用相關點法。四、參數法:求軌跡方程有時很難直接找到動點的橫坐標、縱坐標之間的關系,則可借助中間變量(參數),使x,y之間建立起聯系,然而再從所求式子中消去參數,得出動點的軌跡方程。例4、在平面直角坐標系xOy中,拋物線y=x2上異于坐標原點O的兩不同動點A、B滿足AOBO(如圖4所示).求AOB的重心G(即三角形三條中線的交點)的軌跡方程;【解析】解法一:以OA的斜率k為參數由解得A(k,k2)OAOB,OB:由解得B設AOB的重心G(x,
9、y),則消去參數k得重心G的軌跡方程為解法二:設AOB的重心為G(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2),則(1)OAOB ,即,(2)又點A,B在拋物線上,有,代入(2)化簡得所以重心為G的軌跡方程為。如圖,設拋物線的焦點為F,動點P在直線上運動,過P作拋物線C的兩條切線PA、PB,且與拋物線C分別相切于A、B兩點.求APB的重心G的軌跡方程.【解析】設切點A、B坐標分別為,切線AP的方程為:切線BP的方程為:解得P點的坐標為:所以APB的重心G的坐標為,所以,由點P在直線l上運動,從而得到重心G的軌跡方程為:評析:1.用參數法求軌跡是高考中常考的重要題型,由于選參靈活,技巧性強,也是
10、學生較難掌握的一類問題。 2.選用什么變量為參數,要看動點隨什么量的變化而變化,常見的參數有:斜率、截距、定比、角、點的坐標等。 3.要特別注意消參前后保持范圍的等價性。 4.多參問題中,根據方程的觀點,引入 n 個參數,需建立n+1個方程,才能消參(特殊情況下,能整體處理時,方程個數可減少)。 五、交軌法:求兩動曲線交點軌跡時,可由方程直接消去參數,例如求兩動直線的交點時常用此法,也可以引入參數來建立這些動曲線的聯系,然而消去參數得到軌跡方程。可以說是參數法的一種變種。例5 、拋物線的頂點作互相垂直的兩弦OA、OB,求拋物線的頂點O在直線AB上的射影M的軌跡。解1(交軌法):點A、B在拋物線
11、上,設A(,B(所以kOA= kOB=,由OA垂直OB得kOA kOB = -1,得yAyB= -16p2 ,又AB方程可求得,即(yA+yB)y-4px-yAyB=0,把 yAyB= -16p2代入得AB方程(yA+yB)y-4px+16p2 =0 又OM的方程為由消去得yA+yB即得,即得。所以點M的軌跡方程為,其軌跡是以為圓心,半徑為的圓,除去點(0,0)。評析:用交軌法求交點的軌跡方程時,不一定非要求出交點坐標,只要能消去參數,得到交點的兩個坐標間的關系即可。交軌法實際上是參數法中的一種特殊情況。解2(幾何法):由解1中AB方程(yA+yB)y-4px+16p2 =0 可得AB過定點(
12、4p,0)而OM垂直AB,所以由圓的幾法性質可知:M點的軌跡是以為圓心,半徑為的圓。所以方程為,除去點(0,0)。五、向量法:圖6例6 、(1995全國理)已知橢圓如圖6,1,直線L:1,P是L上一點,射線OP交橢圓于點R,又點Q在OP上且滿足|OQ|·|OP|OR|2.當點P在L上移動時,求點Q的軌跡方程,并說明軌跡是什么曲線總結:以上給出了處理軌跡問題的幾種常用方法,對于下面幾點,在復習軌跡問題時是值得我們引起高度重視的:1.高考方向要把握高考考查軌跡問題通常是以下兩類:一類是容易題,以定義法、相關點法、待定系數法等為主,另一類是高難度的純軌跡問題,綜合考查各種方法。2.“軌跡”
13、、“方程”要區分求軌跡方程,求得方程就可以了;若是求軌跡,求得方程還不夠,還應指出方程所表示的曲線類型(定形、定位、定量)。3.抓住特點選方法處理軌跡問題成敗在于:對各種方法的領悟與解題經驗的積累。所以在處理軌跡問題時一定要善于根據題目的特點選擇恰當的方法(什么情況下用什么方法上面已有介紹,這里不再重復)。4.認真細致定范圍確定軌跡的范圍是處理軌跡問題的難點,也是學生容易出現錯誤的地方,在確定軌跡范圍時,應注意以下幾個方面: 準確理解題意,挖掘隱含條件; 列式不改變題意,并且要全面考慮各種情形;推理要嚴密,方程化簡要等價; 消參時要保持范圍的等價性; 數形結合,查“漏”補“缺”。5. 平幾知識
14、“用當先” 在處理軌跡問題時,要特別注意運用平面幾何知識,其作用主要有:題中沒有給出明顯的條件式時,可幫助列式;簡化條件式;轉化化歸。6.向量工具“用自如” 向量是新課改后增加的內容,它是數形轉化的紐帶,它在初等數學的各個分支中起著十分重要的工具作用,在復習時應加強訓練,使學生熟練掌握,并能運用自如。鞏固練習:1. 點M(x,y)與定點F(1,0)的距離和它到直線x=4的距離的比為2, 則動點M的軌跡方程為 ( ). A. B. C. 3x2-y2-34x+65=0 D. 3x2-y2-30x+63=0(目的: 掌握直接法求軌跡方程的基本思路及步驟, 同時掌握雙曲線第二定義, 避免錯誤使用)答
15、案: D 解析: , 兩邊平方即得3x2-y2-30x+63=02 . P是橢圓上的動點, 作PDy軸, D為垂足, 則PD中點的軌跡方程為( ). A. B. C. D. (目的: 掌握代入法求軌跡方程的基本思路及步驟, 理解其適用的題型) 答案: D 解析: 設PD中點為M(x, y), 則P點坐標為(2x,y), 代入方程, 即得.3. 已知雙曲線,(a>0,b>0), A1、A2是雙曲線實軸的兩個端點, MN是垂直于實軸所在直線的弦的兩個端點, 則A1M與A2N交點的軌跡方程是( ). A. B. C. D. (目的: 熟悉參數法求軌跡方程的基本思路, 理解相交點軌跡方程的
16、解題技巧)答案: A解析: 設 M(x1, y1),N(x1, -y1), A1M與A2N交點為P (x,y), A1 (-a,0), A2(a,0), 則A1 M的方程是,A2M的方程是, 兩式相乘, 結合即得.4. 拋物線的準線l的方程是y=1, 且拋物線恒過點P (1,-1), 則拋物線焦點弦的另一個端點Q的軌跡方程是( ). ( B ) A. (x-1)2=-8(y-1) B. (x-1)2=-8(y-1) (x1) C. (y-1)2=8(x-1) D. (y-1)2=8(x-1) (x1)(目的: 認識到用定義法求軌跡方程能減少運算量, 是重要的解題方法)答案: B 解析: 設焦點為F, Q(x,y), 則由拋物線定義得: , 化簡即得 5. ABC中, A(0,-2), B(0,2), 且成等差數列, 則C點的軌跡方程是 . (目的: 求曲線方程應注意根據題意檢驗方程的完整性)答案: 解析: , 知: C點軌跡是以A、B為焦點, 且2a=8的橢圓6. 若
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