圆锥曲线历来作为难题和压轴题出现,考察形势多种多样,且与函数相结合的动点问题,其求解难度和计算量都不小。本篇重点总结一下圆锥曲线动点求轨迹方程的问题。
已知半径为R的圆和圆上一动点P,圆外一定点M(x0,y0),连接P与M点形成线段L,做L的垂直平分线,交于P与圆心所在的直线与N点,求N点的轨迹方程。
注意:今年来高考数学卷,涉及到的相关图形不给出,已经成为趋势。目的是考察同学们的空间想象能力。遇到这样的情况,首先要正确理解题意,按照题意给定的已知条件进行画图,便于找出等量关系进而求解。
解题步骤如下:
根据题意画图(略),建立坐标系(以圆心为原点)
设点N(x,y),P(x1,y1) , 圆心O(0,0)
利用已知条件找等量关系:垂直平分线\PM线段,表示出PM中点,建立两条直线,结合P为圆上的动点,即圆的方程。用N、M点表示出P点坐标,带入圆的方程即可获得关于N点的轨迹方程(双曲线方程)。
检验自变量的取值范围,很多同学往往忘记这一步!导致高考失分。
本题思路虽然较为简单和计算量也不大,但却是很适合作为一个母题出现。关键是利用等量关系,利用待求量表示出圆锥曲线的动点,带入曲线方程后,整理化简得到相关轨迹。
轨迹方程的一般方法总结:
定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可利用曲线的定义写出方程。
直接法:如果动点运动的条件就是一些几何量的等量关系(几何、三角或者向量表达式等),这些条件简单明确,易于表述成含x,y的等式,就得到轨迹方程,这种方法称之为直接法。例如:本题中垂直平分线与中点的关系。
几何法:若所求的轨迹满足某些几何性质(如直线垂直,线段垂直平分线,角平分线,直角三角形斜边中线等于斜边一半等),可以列出几何等式,再带入点坐标求出轨迹方程,这种方法被称为几何法。例如本题中直线斜率。
AB表示法:已知P点坐标满足曲线方程,可以使用动点M的坐标(x,y)表示相关点P的坐标(X0、Y0),然后代入点P所满足的曲线方程,整理化简便得到动点M轨迹方程。例如:N点表示中点,最终表示P点
引参消参法:遇到动点坐标x、y之间的直接关系难表达时,考虑寻找x、y与某一变量a的关系,消掉参数a,得到方程,即为动点的轨迹方程。例如本题引入的P点坐标
联立消参法:将两动曲线方程中的参数消去,得到不含参数的方程,即为两动曲线交点的轨迹方程。例如,本题中消掉斜率
注意:圆锥曲线作为解答题出现,一般需要综合灵活使用以上的方法进行求解。
求动点的轨迹方程的基本步骤总结
依据题目建立坐标系,设出动点的坐标
写出点M的集合(利用距离\斜率\中点等已知要求)
找等量关系,列出方程,化简方程为最简形式------------解题的关键
检验自变量的取值范围---------------------------------不失分关键
圆锥曲线解题要点总结
求轨迹方程,要注意将目标范围缩小,一般是以圆锥曲线的基础形式为依托的。所以最终的解题目标也应向其靠拢。这一条也用于检验所求方程是否正确的金标准!
关于圆锥曲线的考察,采用的应用场景与中国传统——折纸关联。如果这道题增加了一些场景后,例如对折等,要转化成相应的几何等量关系。对于一些空间想象薄弱的同学,平时多拿出几张纸来折一折,不同的折法,有哪些等量关系。
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