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求曲线的轨迹与曲线的轨迹方程的常用方法初探

2019-01-03郭远明

报刊精萃 2019年1期
关键词:动点化简抛物线

郭远明

求曲线的轨迹与轨迹方程是解析几何中最基本、最重要的问题之一,是用代数方法研究几何问题的基础.这类题目把基本知识、方法技巧融为一体,充分考查了学生的逻辑推理能力、运算求解能力,分析问题解决问题的能力,因而也是历年高考所要考查的重要内容之一.

本文介绍求轨迹与轨迹方程的主要五种方法 :直、待、代、参、交

1.直译法:直接把动点满足的几何条件或等量关系转化为x,y的方程关系,再化简,即可得动点的轨迹方程.

例1:已知点 , ,动点 满足 ,则点 的轨迹为(   )

A. 直线    B. 圆    C. 椭圆    D. 双曲线

分析:根据题设的等量关系,直接列出x,y的方程,再化简,即可得.

解:设点   ,则 ,化简可得 ,所以点 的轨迹是半径为4的圆,选B .

变式题1:已知 ,动点 满足 ,求证:点 的轨迹为圆

分析:本题没有给出坐标系,应先建系,再设点,列等式,后化简,即可得.

2.待定系数法:通过对已知条件的分析,发现动点满足某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、 抛物线等)的定义,然后设出曲线相对应的方程,求出其中待定的系数,从而得到动点的轨迹方程.解题时要善于抓住曲线的几何特征.

例2:已知点 ,直线 ,点 是直线 上的动点,若过点 垂直于 轴的直线与线段 的垂直平分线交于点 ,求点 的轨迹方程.

解析:由题意可得 ,故点 的轨迹是以 为焦点、直线 为准线的抛物线.设所求方程为: ,依题可得: ,所以点 的轨迹方程为: .小结:根据题意,点 的轨迹符合抛物线的定义,于是用待定系数法求其轨迹方程.

3.相关点代入法:如果点 的运动是由于点 的运动引起的,可以先用点 的坐标表示点 的坐标,然后代入点 所满足的方程,即得动点 的轨迹方程.

例3.已知 是抛物线 的焦点,  是该抛物线上的动点,求线段 中点 的轨迹方程

解析:点 因 动而动, 是 的相关点,于是设 , ,依题可得:  ,

,所以 , ,又点 在抛物线 上,所以有 ,化简可得: ,即为点 的轨迹方程.

4. 参数法:如果轨迹上的动点 的坐标之间的关系不易找到,也没有相关的点可用时,而动点 的运动是由于某个参数的变化引起的,可以选参、设参为 ,然后用这个参数表示动点的坐标,即 , 再消去参数 ,从而得动点 的轨迹方程. .

例4.  已知 , 分别在 轴和 轴上运动,  为原点,  ,求点 的轨迹方程.

解析:引入参数 表示点 的坐标,利用 ,可得 ,再利用向量的等式关系,用 表示 有: ,代入化简,即可得点 的轨迹方程为: ,小结:用参数法求解时,选定参变量,再消参,化为普通方程.

5.交轨法:在求动点的轨迹时,有时会出现要求两动曲线交点的轨迹问题,这种问题通常先列出两曲线的方程(含参数),再消去参数,即可得所求的轨迹方程,该法常与参数法并用.

例5.  已知点 在圆 上,且 垂直于 轴, ,求直线 交点 的轨迹方程

解析:引入直线 的斜率 作为参数,分别写出直线 的方程,再消去参数 ,可得.

显然直线 的斜率存在,设直线 的方程为: , ,又直线 互相垂直,直线 关于 轴对称,所以直线 的方程为: ,消去参数 , 可得  ,即點 的轨迹方程.

求曲线的轨迹与轨迹方程的主要方法有直译法、定义法、待定系数法、相关点代入法、参数法等,此外还有几何法等,在处理轨迹问题时, 要特别注意题目中所表达的几何性质,再运用平面几何知识, 起到简化作用. 在解题时,要根据题目的特点,合理选用恰当的方法.

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