高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法

高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法

符合一定條件的動點所形成的圖形,或者說,符合一定條件的點的全體所組成的集合,叫做滿足該條件的點的軌跡.

軌跡,包含兩個方面的問題:凡在軌跡上的點都符合給定的條件,這叫做軌跡的純粹性(也叫做必要性);

凡不在軌跡上的點都不符合給定的條件,也就是符合給定條件的點必在軌跡上,這叫做軌跡的完備性(也叫做充分性)。

【軌跡方程】就是與幾何軌跡對應的代數描述。

一、求動點的軌跡方程的基本步驟

⒈建立適當的座標系,設出動點M的座標;

⒉寫出點M的集合;

⒊列出方程=0;

⒋化簡方程為最簡形式;

⒌檢驗。

二、求動點的軌跡方程的常用方法:求軌跡方程的方法有多種,常用的有直譯法、定義法、相關點法、參數法和交軌法等。

⒈直譯法:直接將條件翻譯成等式,整理化簡後即得動點的軌跡方程,這種求軌跡方程的方法通常叫做直譯法。

⒉定義法:如果能夠確定動點的軌跡滿足某種已知曲線的定義,則可利用曲線的定義寫出方程,這種求軌跡方程的方法叫做定義法。

⒊相關點法:用動點Q的座標x,y表示相關點P的座標x0、y0,然後代入點P的座標(x0,y0)所滿足的曲線方程,整理化簡便得到動點Q軌跡方程,這種求軌跡方程的方法叫做相關點法。

⒋參數法:當動點座標x、y之間的直接關係難以找到時,往往先尋找x、y與某一變數t的關係,得再消去參變數t,得到方程,即為動點的軌跡方程,這種求軌跡方程的方法叫做參數法。

⒌交軌法:將兩動曲線方程中的參數消去,得到不含參數的方程,即為兩動曲線交點的軌跡方程,這種求軌跡方程的方法叫做交軌法。

*直譯法:求動點軌跡方程的一般步驟

①建系——建立適當的座標系;

②設點——設軌跡上的任一點P(x,y);

③列式——列出動點p所滿足的關係式;

④代換——依條件的特點,選用距離公式、斜率公式等將其轉化為關於X,Y的方程式,並化簡;

⑤證明——證明所求方程即為符合條件的動點軌跡方程。

由已知條件求動點軌跡方程是解析幾何的基本問題之一,也是解析幾何的重點。軌跡方程的常用方法可歸納為以下四種。

一、普通法

例1、求與兩定點高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法距離的比為1:2的點的軌跡方程。

分析:設動點為P,由題意

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,則依照點P在運動中所遵循的條件,可列出等量關係式。

解析:設高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法是所求軌跡上一點,依題意得

由兩點間距離公式得:

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化簡得:高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法

二、定義法

例2、點M到點F(4,0)的距離比它到直線高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法的距離小1,求點M的軌跡方程。

分析:點M到點F(4,0)的距離比它到直線的距離小1,意味著點M到點F(4,0)的距離與它到直線高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法的距離相等。由拋物線標準方程可寫出點M的軌跡方程。

解析:依題意,點M到點F(4,0)的距離與它到直線高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法的距離相等。則點M的軌跡是以F(4,0)為焦點、為準線的拋物線。故所求軌跡方程為高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法

三、座標代換法

例3、拋物線的通徑(過焦點且垂直於對稱軸的弦)與拋物線交於A、B兩點,動點C在拋物線上,求△ABC重心P的軌跡方程。

分析:拋物線的焦點為高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法。設△ABC重心P的座標為高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法,點C的座標為

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解析:因點是重心,則由分點座標公式得:

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由點高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法在拋物線上,得:

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將代入並化簡,得:

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四、參數法

例4、當參數m隨意變化時,求拋物線高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法的頂點的軌跡方程。

分析:把所求軌跡上的動點座標x,y分別用已有的參數m來表示,然後消去參數m,便可得到動點的軌跡方程。

解析:拋物線方程可化為

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它的頂點座標為

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消去參數m得:

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故所求動點的軌跡方程為高中數學:由已知條件求動點軌跡方程的幾種常用方法

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