求解動點軌跡方程的常用五種方法!!!

2021-01-15 高中數學王暉

運用解析幾何中一些常用定義(例如圓錐曲線的定義),可從曲線定義出發直接寫出軌跡方程,或從曲線定義出發建立關係式,從而求出軌跡方程。

例題:已知△ABC的頂點A,B的坐標分別是(-4,0),(4,0),C為動點,且滿足,求點C的軌跡。

解:

備註:

求解完軌跡方程之後,應該確認x,y的範圍是否符合題意,這一驗證過程非常重要。

變式1:已知圓(x+4)2+y2=25的圓心為M1,圓(x-4)2+y2=1的圓心為M2,一動圓與這兩個圓外切,求動圓圓心P的軌跡方程。


變式2:若B(-8,0),C(8,0)為△ABC的兩頂點,AC和AB兩邊上的中線長之和為30,求△ABC的重心軌跡方程


直譯法

如果動點運動的條件就是一些幾何量的等量關係,這些條件簡單明確,易於表述成含x,y的等式,就得到軌跡方程,這種方法稱之為直譯法。

例題:動點P到兩個定點A(-3,0)和B(3,0)的距離之比等於2,即│PA│: │PB│=2:1,求動點P的軌跡方程。

解:

備註:

除了定義法以外的其他四種求解軌跡方程的解法,需確保這樣一個原則:求哪個動點的軌跡方程,就設那個動點的坐標是(x,y)

變式1:在直角坐標系中,A點坐標為(-3,0)、B點坐標為(3,0),直線AM、BM相交於M,且他們的斜率之積為,求動點M的軌跡方程。


變式2:已知點A(-2,0)、B(3,0),動點P滿足,則求點P的軌跡方程。


相關點法

動點所滿足的條件不易表述或求出,但形成軌跡的動點P(x,y)卻隨另一動點Q(x',y')的運動而有規律的運動,且動點Q的軌跡為給定或容易求得,則可先將x',y'表示為x,y的式子,再代入Q的軌跡方程,然而整理得P的軌跡方程,稱為相關點法。

例題:已知P是以F1,F2為焦點的雙曲線上的動點,求△F1F2P的重心G的軌跡方程。

解:

變式1:從雙曲線x2-y2=1上一點Q引直線x+y=2的垂線,垂足為N,求線段QN的中點P的軌跡方程。


變式2:已知拋物線y2=x+1,定點A(3,1),B為拋物線上任意一點,點P在線段AB上,且有│BP│: │PA│=1:2,當點B在拋物線上面變動時,求點P的軌跡方程。


幾何法

若所求的軌跡滿足某些幾何性質(如直線垂直,線段垂直平分線,角平分線,直角三角形斜邊中線等於斜邊一半等),可以列出幾何等式,再帶入點坐標求出軌跡方程,這種方法被稱為幾何法。

例題:過點P(2,4)做兩條互相垂直的直線L1,L2,若L1交x軸於A點,L2交y軸於B點,求線段AB的中點M的軌跡方程。

解:

變式1:過圓O:x2+y2=4外一點A(4,0),作圓的割線,求割線被圓截的的弦BC中點M的軌跡方程。


變式2:已知平面內有兩定點A(-6,0),B(2,0),O為原點,平面內有一動點P,滿足∠APO=∠BPO,求動點P的軌跡方程。


參數法

有時很難直接找出動點的橫、縱坐標之間關係。如果藉助中間量(參數),使x,y之間的關係建立起聯繫,然後再從所求式子中消去參數,便可得動點的軌跡方程,這種方法被稱作參數法。

例題:過原點的直線L和拋物線y=x2-4x+6交於A、B兩點,求線段AB的中點M的軌跡方程。

解:

備註:

以上求解M的軌跡方程也可以用之前介紹過的」點差法「進行求解。


變式:設橢圓方程為,過點M(0,1)的直線L交橢圓與點A、B,O是坐標原點,點P滿足,求動點P的軌跡方程。


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