軌跡和求曲線方程軌跡的一般方法
2021-03-01 16:53:44文/陳宇航
一、軌跡和求曲線方程軌跡的一般方法
1、橢圓的軌跡
(1)我們把平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)$F_1,F(xiàn)_2$的距離的和等于常數(shù)(大于$|F_1F_2|$)的點(diǎn)的軌跡叫做橢圓。
注:只有當(dāng)$2a>|F_1F_2|$時(shí),動(dòng)點(diǎn)$P$的軌跡才是橢圓,當(dāng)$2a<|F_1F_2|$時(shí),動(dòng)點(diǎn)$P$的軌跡不存在;當(dāng)$2a$=$|F_1F_2|$時(shí),動(dòng)點(diǎn)$P$的軌跡是線段$|F_1F_2|$。
(2)平面內(nèi)到定點(diǎn)的距離和到定直線的距離之比為常數(shù)$e$(即離心率,0<$e$<1)的點(diǎn)的軌跡是橢圓。
2、雙曲線的軌跡
(1)我們把平面內(nèi)與兩個(gè)定點(diǎn)$F_1,F_2$的距離的差的絕對(duì)值等于非零常數(shù)(小于$|F_1F_2|$)的點(diǎn)的軌跡叫做雙曲線。
(2)平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)$F$和一條定直線$l$的距離的比是常數(shù)$e$,當(dāng)$e$>1時(shí),動(dòng)點(diǎn)的軌跡是雙曲線。
3、拋物線的軌跡
平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)$F$和一條定直線$l$($l$不經(jīng)過點(diǎn)$F$)距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做拋物線。
4、求曲線方程軌跡的一般方法
(1)直譯法:直接將動(dòng)點(diǎn)滿足的幾何關(guān)系“翻譯”成動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)$(x,y)$的關(guān)系式,得到方程$f(x,y)=0$,即為所求動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程。用直譯法求解時(shí)列式容易,但在對(duì)等式進(jìn)行等價(jià)變形與化簡(jiǎn)的過程中,應(yīng)特別留意是否需要分情況討論。
(2)待定系數(shù)法:若軌跡方程中存在待定系數(shù),則可將已知的條件代入,從而得出系數(shù)滿足的方程(組),通過求解方程(組)得到待定系數(shù)的值,即可得出軌跡方程。
(3)定義法:若動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的限制條件與某一類圓錐曲線的定義吻合,可直接根據(jù)定義建立動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程。利用定義法可先確定曲線的類型與方程的具體結(jié)構(gòu)式,再利用待定系數(shù)法求解。
(4)相關(guān)點(diǎn)法:若根據(jù)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的限制條件不容易直接列出等式,但動(dòng)點(diǎn)隨著另一相關(guān)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng),這時(shí)可用動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)表示出相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo),再根據(jù)相關(guān)點(diǎn)所滿足的方程求得動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程。
(5)參數(shù)法:若動(dòng)點(diǎn)$(x,y)$坐標(biāo)之間的關(guān)系不容易直接找到,可先考慮將$x,y$用參數(shù)表示,再設(shè)法消去參數(shù),即可得到軌跡方程。用參數(shù)法求解時(shí),需注意參數(shù)的取值范圍對(duì)方程中$x$和$y$的范圍的影響。
(6)交軌法:選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)表示兩動(dòng)曲線的方程,再將兩動(dòng)曲線方程中的參數(shù)消去,得到不含參數(shù)的方程,即為兩動(dòng)曲線交點(diǎn)的軌跡方程。
二、軌跡的相關(guān)例題
已知$A$(-1,0),$B$是圓$F$:$x^2$-2$x$+$y^2$-11=0($F$為圓心)上一動(dòng)點(diǎn),線段$AB$的垂直平分線交$BF$于$P$,則動(dòng)點(diǎn)$P$的軌跡方程為
A.$\frac{x^2}{12}+\frac{y^2}{11}=1$
B.$\frac{x^2}{36}-\frac{y^2}{35}=1$
C.$\frac{x^2}{3}-\frac{y^2}{2}=1$
D.$\frac{x^2}{3}+\frac{y^2}{2}=1$
答案:D解析:由已知得圓$F$的標(biāo)準(zhǔn)方程為($x-1)^2$+$y^2$=12,則圓心$F$的坐標(biāo)為(1,0),半徑為2$\sqrt{3}$,由點(diǎn)$P$在線段$AB$的垂直平分線上可知$|PA|=|PB|$,故$|PA|$+$|PF|$=$|PB|$+$|PF|$=$|BF|$=2$\sqrt{3}$>2=$|AF|$,所以動(dòng)點(diǎn)$P$的軌跡是以$A$,$F$為焦點(diǎn),2$\sqrt{3}$為長(zhǎng)軸長(zhǎng)的橢圓,則2$a$=2$\sqrt{3}$,2$c$=2,所以$b=\sqrt{2}$。所以動(dòng)點(diǎn)$P$的軌跡方程為$\frac{x^2}{3}+\frac{y^2}{2}=1$,故選D。
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