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1、高二数学求曲线的轨迹方程人教实验版(B)【本讲教育信息】一.教学内容:求曲线的轨迹方程二.学习目标求曲线的方程是解析几何中的重点,也是难点,是解答题取材的源泉。求曲线的轨迹方程的常用方法很重要。三.考点分析1、求曲线方程的步骤:(1)建立适当的坐标系,用有序实数对(x,y)表示曲线上任意一点M的坐标;(2)写出适合条件p的点M的集合P={M︱p(M)};(3)用坐标表示条件p(M),列出方程f(x,y)=0;(4)化方程f(x,y)=0为最简形式;(5)说明以化简后的方程的解为坐标的点都在曲线上。2、求曲线的轨迹方程常采用的方法
2、有直接法、定义法、代入法、待定系数法、参数法、交轨法。(1)直接法:将动点满足的几何条件或者等量关系,直接坐标化,列出等式化简即得动点轨迹方程,即直接通过建立x、y之间的关系,构成F(x,y)=0,此法是求轨迹的最基本的方法。(2)定义法:运用解析几何中一些常用定义(如椭圆、双曲线、抛物线、圆等),可从曲线定义出发直接写出轨迹方程,或从曲线定义出发建立关系,从而求出轨迹方程。注:①用定义法求曲线方程,灵活运用题设重要条件,确定动点满足的等量关系,结合圆锥曲线定义确定方程的类型。②步骤:列出等量关系式;由等式的几何意义,结合圆锥曲
3、线的定义确定轨迹的形状;写出方程。③利用“定义法”求轨迹方程的关键:找出动点满足的等量关系。(3)代入法(相关点法或转移法):动点所满足的条件不易表述或求出,但形成的轨迹的动点P(x,y)却随着另一动点Q(x1,y1)的运动而有规律的运动,且动点Q的轨迹为给定或容易求得,则可先将x1,y1表示为x、y的式子,再代入Q的轨迹方程,然后整理得P的轨迹方程。(4)待定系数法:所求曲线是所学过的曲线:如直线,圆锥曲线等,可先根据条件列出所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数,代回所列的方程即可;(5)参数法:当动点P(x,y)坐标之间的
4、关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将x、y均用一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程(6)交轨法:求两动曲线交点的轨迹时,可由方程直接消去参数,例如求两动直线的交点时常用此法,也可以引入参数来建立这些曲线的联系,然后消去参数得到轨迹方程。要注意区别“轨迹”与“轨迹方程”是两个不同的概念,若是求轨迹则不仅要求出方程,而且还需说明和讨论所求轨迹是什么样的图形,在何处,即图形的形状,位置,大小都需说明,讨论清楚。【典型例题】例1.已知、是两个定点,,且的周长等于16,求顶点的轨迹方程.分析:由的周长等于1
5、6,可知,点到、两点的距离的和是常数.因此,点的轨迹是以、为焦点的椭圆,可适当建立坐标系求出方程.解:如图,建立坐标系,使轴经过点、,原点与的中点重合. 由已知,有 即点的轨迹是椭圆,且,. ,,. 但当点在直线上,即时,、、三点不能构成三角形,所以点的轨迹方程是. 点评:(1)求出曲线的方程后,要注意检查一下方程的曲线上的点是否都符合题意,如果不符合题意的点,应在所得方程后注明限制条件.(2)在求解时,如果题设条件中未给出坐标系时,要建立适当的坐标系,通常取定直线为坐标轴,定点或线段的中点为坐标原点,使其具有对称性,
6、使曲线方程尽可能地简单。例2.如图所示,已知P(4,0)是圆x2+y2=36内的一点,A、B是圆上两动点,且满足∠APB=90°,求矩形APBQ的顶点Q的轨迹方程。命题意图:本题主要考查利用“相关点代入法”求曲线的轨迹方程:错解分析:欲求Q的轨迹方程,应先求R的轨迹方程,若学生思考不深刻,发现不了问题的实质,很难解决此题.技巧与方法:对某些较复杂的探求轨迹方程的问题,可先确定一个较易于求得的点的轨迹方程,再以此点作为主动点,所求的轨迹上的点为相关点,求得轨迹方程.解:设AB的中点为R,坐标为(x,y),则在Rt△ABP中,
7、AR
8、
9、=
10、PR
11、又因为R是弦AB的中点,依垂径定理:在Rt△OAR中,
12、AR
13、2=
14、AO
15、2-
16、OR
17、2=36-(x2+y2)又
18、AR
19、=
20、PR
21、=所以有(x-4)2+y2=36-(x2+y2),即x2+y2-4x-10=0因此点R在一个圆上,而当R在此圆上运动时,Q点即在所求的轨迹上运动.设Q(x,y),R(x1,y1),因为R是PQ的中点,所以x1=,代入方程x2+y2-4x-10=0,得-10=0整理得:x2+y2=56,这就是所求的轨迹方程.例3.已知中心在原点,焦点在x轴上的椭圆与直线交于、两点,M为AB中点,的斜率为0.
22、25,椭圆的短轴长为2,求椭圆的方程. 解:由题意,设椭圆方程为, 由,得, ∴,, ,∴, ∴为所求.点评:(1)此题求椭圆方程采用的是待定系数法;(2)直线与曲线的综合问题,经常要借用根与系数的关系,来解决弦长、弦中点、弦斜率问题.例4.已知A、B