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曲线轨迹的四种求法

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摘 要:轨迹问题综合考查了学生的逻辑推理能力、运算能力、分析问题和解决问题的能力,是学生能力学习的重点之一。本文分别对直接法、定义法、代入法、参数法进行了例题分析。

关键词:几何 曲线 轨迹

解析几何主要研究两类问题,一是根据条件确定曲线方程,二是利用方程研究曲线的几何性质。可见研究轨迹问题的必要性和重要性。轨迹问题综合考查了学生的逻辑推理能力、运算能力、分析问题和解决问题的能力,所以它也是学生能力学习的重点之一。

一、直接法

如果题目中的条件有明显的等量关系,或者可以利用平面的知识推出等量关系,求轨迹方程时可用直接法。

例1:过点P(2,4)作互相垂直的直线L 、L ,若L 交x轴于A,L 交y轴于B,求线段AB中点的轨迹方程。

分析:设M(x,y)为所求轨迹上任意一点,利用L L ,由k k =-1,求解。

解:设AB中点为M(x,y)

二、定义法

如果能够确定动点的轨迹满足某个已知曲线的定义,则可用曲线定义写出方程,这种方法称为定义法。

例2:已知圆(x+4) +y =25的圆心为M ,圆(x-4) +y =1的圆心为M ,一动圆与这两个圆都外切,求动圆圆心P的轨迹方程。

分析:由两圆外切可得P点到两定点的距离差为定值,这与双曲线的定义相符。

动圆圆心P的轨迹是以M 、M 为焦点的双曲线的右支,

三、代入法

如果轨迹点P(x,y)依赖于另一动点Q(a,b),而Q(a,b)又在某已知曲线上,则可先列出x、y、a、b的关系式,利用x、y表示a、b,把a、b代入已知曲线方程便得到动点P的轨迹方程,此法为代入法。

例3:如图,已知P(4,0)是圆x +y =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。

分析:动点Q与AB两点的变化有关,由矩形的性质知Q与定点P及AB的中点R有关,因此可先求出R点的轨迹方程,再转化为点Q的轨迹方程。

解:设AB的中点为R(x ,y ),则RtABO中,

所以Q点的轨迹方程为x +y =56。

四、参数法

如果轨迹动点P(x,y)的坐标之间的关系不易找到,也没有相关的曲线可用时,可先考虑将x、y用一个或几个参数表示,消去参数得轨迹方程,此法称为参数法。

例4:已知抛物线C:y =4x,O为坐标原点,动直线 L:y=k(x+1)与抛物线C交于A、B两点,求AB中点的轨迹方程。

分析:中点M (x,y)的横纵坐标可表示为( , ),很容易通过联立方程组用参数k表示。再消参可解。

解:设中点M坐标为(x,y),则x= ,y=

注意:求曲线轨迹时一定要注意它的“完备性”和“纯粹性”问题,即考虑求出的曲线轨迹上的点是否都是满足条件的,这是“纯粹性”问题;满足条件的点是否都在轨迹上,这是“完备性”问题。以上例题中都有涉及,大家在计算时一定要注意。

注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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