圆锥曲线轨迹方程的求法

一、 用直接法求轨迹方程

利用动点运动的条件作出等量关系,表示成x,y的等式。 例:已知点A(-2,0),B(3,0).动点P(x,y)满足

· =x2,则点P的轨迹是( ).

A、圆 B、椭圆 C、双曲线 D、抛物线

解: (-2-x,-y) 2

则(-2-x)(3-x)+(-y)(-y)=x2 整理得:y2=x+6

所以P点的轨迹为抛物线。

答案:D.

二、 有定义法求轨迹方程

根据圆锥曲线的基本定义解题。

例:如图,已知圆O的方程为x2+y2=100,点A的坐标为(-6,0),M为圆O上的任意一点,AM的垂直平分线交OM于点P,则点P的轨迹方程( )

x2y2

A.25 +16=1

(x+3)2y2

C.25+ 16=1 x2y2B. 25 -16 =1 (x+3)2y2

D. 25 - 16=1

解:由于P为AM的垂直平分线上的点,|PA|=|PM|

所以|PA|+|PO|=|PM|+|PO|=|OM|=R=10>|OA|=6

x2y2根据椭圆的定义知:P点轨迹方程为2516 =1.

解答:A

三、 用相关点法求轨迹方程

当动点M随着已知方程的曲线上另一动点C(x0,y0)运动时,找出点M与点C之间的坐标关系式,用(x,y)表示(x0,y0)再将x0,y0代入已知曲线方程,即可得到点M的轨迹方程。 例:如图所示从双曲线x2-y2=1上一点Q引直线x+y=2的垂线,垂足为N,求线段QN的中点P的轨迹方程

.

解:设动点P的坐标为(x,y),点Q的坐标为(x1,y1),则N点的坐标为(2x-x1,2y-y1).

∵N点在直线x+y=2上,∴2x-x1+2y-y1=2 ①

y-y又∵PQ垂直于直线x+y=2,∴x-x=1即x-y+y1-x1=0 ② 1

3113①②联立得:x1=2x+2y-1,x2=2x+2 y-1

又∵点Q在双曲线上,∴x12-y12=1 ③

将x1,x2代入③中,得动点P的轨迹方程式为

2x2-2y2-2x+2y-1=0

四、 用参数法求轨迹方程

选取适当的参数,分别用参数表示动点坐标得到动点轨迹的普通方程.

例:(04.成都)过抛物线y2=2px(p>0)的顶点O作两条互相垂直的弦OA,OB,再以OA,OB为邻边作矩形AOBM,如图,求点M的轨迹方程

.

解:设M(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2)

1 OA的斜率为k(显然k≠0),则OB的斜率为-k .

2p2p OA所在直线方程为y=kx.代入y=2px得x1=k,y1=k 2

1 OB所在直线方程为y=-k x,代入y2=2px得x2= 2pk2,y2=-2pk

2p2p即B(2pk, -2pk) ∴OB=(2pk, -2pk),OA=(k , k) 222p22pOM= OA+ OB =(k+2pk, k -2pk)所以有

1112x=2p(k -k) +4p, y=2p(k -k) 消去(k-k)得:y2=2p(x-4p)(p>0) 即求得M点的轨迹方程。

注:在利用参数法求解时,要选择合理的参数,同时要注意参数的取值范围.

除上述四种常用求曲线轨迹方程方法外,我们还介绍两种重要的求解方法.

一.几何法 二.交轨法

1.几何法求解.(利用平面几何或解析几何中的图形性质)

例:已知圆的方程为x2+y2=4,若抛物线过点A(-1,0),B(1,0)且以圆的切线为准线,则抛物线的焦点轨迹方程是( ).

x2y2

A.4-≠0) 3x2y2B .4+≠0) 3

x2x2y2y2

C. 4 - =1(y≠0) D .4+≠0) 33

解:如图所示,根据题意及抛物线的图形性质有:令焦点为P. 则有|BP|=|BE| |AP|=|AG|

所以|BP|+|AP|=|BE|+|AG|=2|OF|

由|OP|=2知|BP|+|AP|=4=2a

x2y2所以a=2,方程为4 + =1 3

且焦点不在AB直线上,所以y≠ 0.

解答:D

2.用交轨法来求轨迹方程.(一般用于两动曲线交点的轨迹方程,其过程是选出一个适当的参数,求出两动曲线的方程或动点坐标适合的含参数的等式,再消去参数,即得所求动点轨迹的方程)

yx2

例:如图所示,垂直于x轴的直线交直线交双曲线a -2 b2于MN两点,A1,A2为双曲线的顶点,求直线A1M与A2N的交点P的轨迹方程,并指出轨迹形状.

解:设M(x1,y1)则N(x1,-y1),P(x,y),A1(-a,0),A2(a,0)

y1 则A1M的方程为y= x+a(x+a), 1yA2N的方程为y=- x-a (x-a) 122y1-yx222将以上两方程联立得y=x-a(x-a) 由于a-2b12

x2y得a+2 =1 b2

当a=b时,点P的轨迹为以原点为圆心,a为半径的圆. 当a≠b时,点P的轨迹为椭圆.

一、 用直接法求轨迹方程

利用动点运动的条件作出等量关系,表示成x,y的等式。 例:已知点A(-2,0),B(3,0).动点P(x,y)满足

· =x2,则点P的轨迹是( ).

A、圆 B、椭圆 C、双曲线 D、抛物线

解: (-2-x,-y) 2

则(-2-x)(3-x)+(-y)(-y)=x2 整理得:y2=x+6

所以P点的轨迹为抛物线。

答案:D.

二、 有定义法求轨迹方程

根据圆锥曲线的基本定义解题。

例:如图,已知圆O的方程为x2+y2=100,点A的坐标为(-6,0),M为圆O上的任意一点,AM的垂直平分线交OM于点P,则点P的轨迹方程( )

x2y2

A.25 +16=1

(x+3)2y2

C.25+ 16=1 x2y2B. 25 -16 =1 (x+3)2y2

D. 25 - 16=1

解:由于P为AM的垂直平分线上的点,|PA|=|PM|

所以|PA|+|PO|=|PM|+|PO|=|OM|=R=10>|OA|=6

x2y2根据椭圆的定义知:P点轨迹方程为2516 =1.

解答:A

三、 用相关点法求轨迹方程

当动点M随着已知方程的曲线上另一动点C(x0,y0)运动时,找出点M与点C之间的坐标关系式,用(x,y)表示(x0,y0)再将x0,y0代入已知曲线方程,即可得到点M的轨迹方程。 例:如图所示从双曲线x2-y2=1上一点Q引直线x+y=2的垂线,垂足为N,求线段QN的中点P的轨迹方程

.

解:设动点P的坐标为(x,y),点Q的坐标为(x1,y1),则N点的坐标为(2x-x1,2y-y1).

∵N点在直线x+y=2上,∴2x-x1+2y-y1=2 ①

y-y又∵PQ垂直于直线x+y=2,∴x-x=1即x-y+y1-x1=0 ② 1

3113①②联立得:x1=2x+2y-1,x2=2x+2 y-1

又∵点Q在双曲线上,∴x12-y12=1 ③

将x1,x2代入③中,得动点P的轨迹方程式为

2x2-2y2-2x+2y-1=0

四、 用参数法求轨迹方程

选取适当的参数,分别用参数表示动点坐标得到动点轨迹的普通方程.

例:(04.成都)过抛物线y2=2px(p>0)的顶点O作两条互相垂直的弦OA,OB,再以OA,OB为邻边作矩形AOBM,如图,求点M的轨迹方程

.

解:设M(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2)

1 OA的斜率为k(显然k≠0),则OB的斜率为-k .

2p2p OA所在直线方程为y=kx.代入y=2px得x1=k,y1=k 2

1 OB所在直线方程为y=-k x,代入y2=2px得x2= 2pk2,y2=-2pk

2p2p即B(2pk, -2pk) ∴OB=(2pk, -2pk),OA=(k , k) 222p22pOM= OA+ OB =(k+2pk, k -2pk)所以有

1112x=2p(k -k) +4p, y=2p(k -k) 消去(k-k)得:y2=2p(x-4p)(p>0) 即求得M点的轨迹方程。

注:在利用参数法求解时,要选择合理的参数,同时要注意参数的取值范围.

除上述四种常用求曲线轨迹方程方法外,我们还介绍两种重要的求解方法.

一.几何法 二.交轨法

1.几何法求解.(利用平面几何或解析几何中的图形性质)

例:已知圆的方程为x2+y2=4,若抛物线过点A(-1,0),B(1,0)且以圆的切线为准线,则抛物线的焦点轨迹方程是( ).

x2y2

A.4-≠0) 3x2y2B .4+≠0) 3

x2x2y2y2

C. 4 - =1(y≠0) D .4+≠0) 33

解:如图所示,根据题意及抛物线的图形性质有:令焦点为P. 则有|BP|=|BE| |AP|=|AG|

所以|BP|+|AP|=|BE|+|AG|=2|OF|

由|OP|=2知|BP|+|AP|=4=2a

x2y2所以a=2,方程为4 + =1 3

且焦点不在AB直线上,所以y≠ 0.

解答:D

2.用交轨法来求轨迹方程.(一般用于两动曲线交点的轨迹方程,其过程是选出一个适当的参数,求出两动曲线的方程或动点坐标适合的含参数的等式,再消去参数,即得所求动点轨迹的方程)

yx2

例:如图所示,垂直于x轴的直线交直线交双曲线a -2 b2于MN两点,A1,A2为双曲线的顶点,求直线A1M与A2N的交点P的轨迹方程,并指出轨迹形状.

解:设M(x1,y1)则N(x1,-y1),P(x,y),A1(-a,0),A2(a,0)

y1 则A1M的方程为y= x+a(x+a), 1yA2N的方程为y=- x-a (x-a) 122y1-yx222将以上两方程联立得y=x-a(x-a) 由于a-2b12

x2y得a+2 =1 b2

当a=b时,点P的轨迹为以原点为圆心,a为半径的圆. 当a≠b时,点P的轨迹为椭圆.


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