轨迹方程的几种常用求法

时间:2022-10-06 01:03:56

轨迹问题,是高考考查的热点内容,特别是当今的新课标高考以考查学生的创新意识为突破口,注重考查学生的逻辑思维能力,运算能力、分析问题和解决问题的能力,而轨迹方程这一热点,则能很好地反映学生在这一方面能力的掌握程度可见,对轨迹问题的研究是非常重要的。由于轨迹是平面上所满足条件的动点的集合,而动点的运动轨迹所给出的条件千差万别,因此,探求轨迹的方法也多种多样,下面介绍几种常见的探求轨迹方程的方法。

一、用直接法求轨迹方程

如果动点运动的条件就是一些几何量的等量关系,这些条件简单明确,易于表述成含 的等式,得到轨迹方程,这种方法称之为直接法。用直接法求动点轨迹的方程一般有建系设点、列式、代换、化简、证明五个步骤,但最后的证明可以省略。

例1、 ABC的顶点A 固定,点A的对边BC的长是2a,边BC上的高长是b ,边BC沿一条定直线移动,求ABC外心的轨迹方程。

解:以BC边所在定直线为x轴,过A作x轴的垂线为y轴建立如图所示直角坐标系,则A(0,b),设ABC外心为M(x,y)作MNBC于N,则MN是BC的垂直平分线。|BC|=2a ,|BN|=a,|MN|=|y|,又M是ABC的外心,

二、用定义法求轨迹方程

运用解析几何中的一些常用定义(例如圆锥曲线的定义),可直接写出轨迹方程,或从曲线定义出发建立关系式,从而求出轨迹方程。用定义法求轨迹方程的关键是紧扣有关曲线的定义,灵活运用定义。

例2、如图,已知圆(x+2)2+y2=1与点A(-2,0),B(2,0),若ABP的周长为10,求动点P的轨迹方程。

解:根据题意可知,|PA|+|PB|+|AB|=10

即|PA|+|PB|=6>4|AB|

由椭圆的定义可知,点P的轨迹是以A,B为焦点的椭圆,且2a=6,2c=4

所以a=3,c=2,b=√5即方程为x29+y25(y≠0)

三、用相关点法(代入法)求轨迹方程

动点所满足的条件不易表述或求出,但形成轨迹的动点P(x,y)却随另一动点Q(x、y、)的运动而有规律地运动,且动点 Q的轨迹方程为给定或容易求得,则可以先将x、y、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。

例3、已知ABC,A(-2,0),B(0,2)顶点C在曲线y=3x2-1上移动,求ABC的重心的轨迹方程。

解:设ABC的重心为G(x,y),顶点C的坐标为(x1,y1) ,由重心坐标公式得

代入y1=3x12 ,得3x+2=3(3x+2)2-1,y=9x2+12x+即为所求轨迹方程。

四、用参数法求轨迹方程

用参数法求曲线方程的实质是“迂回包抄”战略思想的具体体现,也就是当问题较为复杂,量与量之间存在较多的依赖关系,不易找到一个仅与所求动点有关(其它点为定点)的几何等量关系,用直接法求解难度较大,较为复杂时,引入参数(也就是变量),利用它就可以描述量与量之间的关系,从而寻求到多个方程,再消去这个参数,就得到所求的曲线方程。

例4、在正方形ABCD中,AB,BC 边上各有一个动点Q,R且|BQ|=|CR| ,试求直线 AR与DQ的交点P的轨迹方程。

解:如图,取A为原点,AB所在直线为x轴,所在直线为y轴,建立平面直角坐标系,设正方形ABCD的边长为a,AQ=t,BR=t则直线 DQ与AR的方程分别为

所求点P的轨迹方程为x2+y2-ay=0(x≥0,y≥0)

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