内容正文:
第02讲 动点轨迹的求法
目 录
思维导图 1
考情分析 1
学习目标 2
知识要点 3
题型归纳 7
题型01:直接法 7
题型02:定义法 11
题型03:相关点法 14
题型04:点差法 17
题型05:交轨法 20
题型06:参数法 25
巩固提升 26
一、考情定位
1. 必考/高频考点:常在解析几何小题、解答题第1问出现,是求方程、范围、最值的基础。
2. 难度:中档为主,易与圆、椭圆、双曲线、抛物线结合。
3. 分值:选择填空 5 分;解答题里占关键步骤分。
4. 核心思想:几何条件→代数方程(坐标化)。
二、高考常考4类轨迹
1. 直线:距离差/和为定值、垂直、角平分线、中垂线等。
2. 圆:到定点距离定长、直径所对圆周角、阿波罗尼斯圆。
3. 椭圆:到两定点距离和为定值(>焦距)。
4. 双曲线:到两定点距离差的绝对值为定值。
5. 抛物线:到定点与定直线距离相等。
四、高考高频陷阱(必避)
1. 范围问题:轨迹不是整条曲线,是一段/一部分(要写定义域)。
2. 去杂点:分母不为0、根号下非负、三角形三点不共线等。
3. 定义条件:
①椭圆:距离和 > ||
②双曲线:距离差绝对值 < || 且不为0
4. 结果要写成标准形式/整式方程。
一、知识目标
1. 理解动点轨迹的本质:满足一定几何条件的点的集合。
2. 熟记并区分圆、椭圆、双曲线、抛物线、直线的定义与判定条件。
3. 掌握5种常用求法的适用场景与基本步骤:
①直接法
②定义法
③相关点法(代入法)
④参数法
⑤交轨法
二、能力目标
1. 能快速审题,判断几何条件适合哪种轨迹求法。
2. 会把几何关系转化为代数方程,规范化简、整理。
3. 能处理轨迹范围、去杂点、特殊点检验,避免漏解、错解。
4. 能在解析几何大题中,独立完成第一问轨迹方程求解,拿满分。
三、思想方法目标
1. 树立数形结合思想:用坐标把几何问题代数化。
2. 强化转化与化归思想:复杂条件→简单等式。
3. 培养分类讨论、严谨求范围的数学思维。
四、应试目标
1. 选择填空题:快速判断轨迹形状,用定义法秒解。
2. 解答题:步骤规范、书写工整,轨迹方程不丢分。
3. 做到:会做必对、对必快、快不乱。
知识点一:曲线方程
1、曲线方程的定义
一般地,如果曲线与方程之间有以下两个关系:
①曲线上的点的坐标都是方程的解;
②以方程的解为坐标的点都是曲线上的点.
此时,把方程叫做曲线的方程,曲线叫做方程的曲线.
2、求曲线方程的一般步骤
(1)建立适当的直角坐标系(如果已给出,本步骤省略);
(2)设曲线上任意一点的坐标为;
(3)根据曲线上点所适合的条件写出等式;
(4)用坐标表示这个等式,并化简;
(5)确定化简后的式子中点的范围.
上述五个步骤可简记为:建(建系)设(设点)现(限制条件)代(代点)化(化简).
知识点二:动点轨迹的求法
1.直接法
当动点直接与已知条件发生联系时,在设出曲线上动点的坐标为后,可根据题设条件将普通语言运用基本公式(如两点间距离公式、点到直线的距离公式、斜率公式、面积公式等)变换成表示动点坐标间的关系式(等式)的数学语言,从而得到轨迹方程.这种求轨迹方程的方法称为直接法.直接法求轨迹方程经常要联系平面图形的性质.
2.代入法(相关点法)
若所求轨迹上的动点与另一个已知曲线上的动点存在着某种联系,可把点的坐标用点的坐标表示出来,然后代入已知曲线的方程,化简即得所求轨迹方程,这种求轨迹方程的方法称为代入法(又称相关点法)
“相关点法”求轨迹方程的基本步骤
S1设点:设被动点坐标为(x,y),主动点坐标为(x1,y1);
S2求关系式:求出两个动点坐标之间的关系式
S3代换:将上述关系式代入已知曲线方程,便可得到所求动点的轨迹方程..
3.定义法
若动点运动的几何条件满足某种已知曲线的定义,可以设出其标准方程,然后用待定系数法求解,这种求轨迹方程的方法称为定义法.利用定义法求轨迹方程要善于抓住曲线的定义特征.
(1)椭圆定义
如果动点的运动规律合乎我们已知的某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线)的定义,则可先设出轨迹方程,再根据已知条件,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程。
①第一定义:平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.
②第二定义:平面内一动点到定点与定直线的距离之比等于常数 (0<<1) ,则该动点的轨迹为椭圆,该常数为椭圆离心率,定点为焦点,定直线为该焦点对应的准线。
③椭圆第三定义:A,B为关于原点对称的两个定点,一动点到A,B两点的斜率之积为常数,当0<<1时,该动点的轨迹为椭圆。
(2)双曲线定义
①第一定义:平面内与两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距
②第二定义:平面内一动点到定点与定直线的距离之比等于常数 (>1) ,则该动点的轨迹为双曲线,该常数为双曲线离心率,定点为焦点,定直线为该焦点对应的准线。
③第三定义:A,B为关于原点对称的两个定点,一动点到A,B两点的斜率之积为常数,当>1时,该动点的轨迹为双曲线。
(3)抛物线定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的焦点,直线l叫做抛物线的准线.
注意:
(1)定直线l不经过定点F.
(2)定义中包含三个定值,分别为一个定点,一条定直线及一个确定的比值.
(4)角分线的定义
到角的两边距离相等的所有点的轨迹
(5)中垂线
到线段两端点距离相等的点的轨迹
(6)圆的定义
到定点(圆心)距离等于定长(半径)的所有点的轨迹
4.点差法
点差法并不是一种求轨迹的通用方法,而是专门用于解决中点弦、弦中点轨迹等问题的一种技巧.它的核心思想是:当一条直线与曲线相交于两点,并且题目条件与这两个点的中点有关时,我们通过将两个交点坐标代入曲线方程再相减,利用平方差公式和中点公式来化简问题.
5.交轨法
求两曲线的交点轨迹时,可由方程直接消去参数,或者先引入参数来建立这些动曲线的联系,然后消去参数来得到轨迹方程,称之交轨法.若动点是两曲线的交点,可以通过这两曲线的方程直接求出交点的轨迹方程,也可以解方程组先求出交点坐标的参数方程,再化为普通方程.
6.参数法
如果所求轨迹的动点的坐标之间的关系不易找到,也没有相关信息可用时,可先考虑将,用一个或几个参数来表示,消去参数得轨迹方程,此法称为参数法.参数法常选变角、变斜率等为参数.
注意:①参数的取值范围影响着方程中和的取值范围. ②化简方程前后要注意等价性.
对求动点P轨迹方程步骤的几点说明
(1)在第一步中,如果原题中没有确定坐标系,要首先建立适当的坐标系,坐标系建立得当,可使运算过程简单,所得的方程也较简单.
(2)第三步的说明可以省略不写,如有特殊情况,可以适当说明,如某些点虽然其坐标满足方程,但不在曲线上,可以通过限定方程中(或)的取值予以剔除.
(3)求动点的轨迹与求动点的轨迹方程既有联系又有区别,轨迹通常指的是图形(曲线的形状),而轨迹方程则是一个方程.
五、考场解题策略
一、总体解题思路(八字诀):先定型,再定法,后化简,验范围
二、四步通用解题流程
1. 建系设点:建立合适坐标系,设动点 P(x,y)。
2. 翻译条件:把题目几何条件(距离、垂直、平行、角度、比例、向量等)写成等式/不等式。
3. 选法化简:用对应方法把等式化成 x,y 的方程,整理成标准形式。
4. 检验范围:去掉不满足题意的点、线段、射线、孤立点。
三、5种方法·考场选择策略
1. 直接法(最稳、最通用)
①看到:距离、垂直、平行、斜率、角度、向量关系
②策略:直接列等式 → 化简 → 得方程
③适用:大题第一问稳拿分
2. 定义法(最快、秒小题)
①看到:到两定点和/差为定值、到定点与定直线距离相等
②策略:先判断是不是圆/椭圆/双曲线/抛物线
③适用:选择填空快速出答案
3. 相关点法(代入法)
① 看到:一个点跟着已知曲线上的点运动
②策略:
设 P(x,y),已知点 Q(,)
找关系 → 用 x,y 表示, → 代入已知曲线
③适用:点随点动、中点、对称点
4. 参数法
①看到:旋转、角度、斜率、时间、动点在直线/圆上转动
②策略:设参数(θ,k,t)→ 写 x=f(t),y=g(t) → 消参
③适用:轨迹是曲线段、带角度的运动
5. 交轨法
①看到:两条动直线的交点轨迹
②策略:联立两条动直线方程 → 消去参数 → 得轨迹
③适用:动直线相交、动弦中点、动切线交点
四、避坑策略(必看)
1. 轨迹≠整条曲线,多数是一段,一定要写范围。
2. 三角形、线段、射线要排除共线、重合点。
3. 化简时不随便平方、不随便除,防止丢解增解。
4. 最后一步:代回原题条件检验。
题型01:直接法
【典型例题1】与点和点连线的斜率之和为的动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
设动点,由,即,整理可得.
【典型例题2】设圆外切,又与轴相切的圆的圆心的估计方程是( )
A. B. 和
C. D. 和
【答案】D
【解析】
设动圆圆心为,动圆半径为,定圆圆心为,半径,由题意得,又,所以,故,化简可得.当时,,当时,.
【典型例题3】已知,,若动点满足直线与直线的斜率之积为,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
设,因为,所以,
又因为直线与直线的斜率之积为,所以,
整理得.
故选:C.
【典型例题4】已知点,两点,点为坐标平面内的动点,满足,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
设点,,,,
则,,,
则,即
【典型例题5】动点与定点的距离和到定直线的距离的比是常数,则动点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据已知条件列方程,化简整理即可求解.
【详解】设是点到直线的距离,
根据题意,动点的轨迹就是集合.
由此得,将上式两边平方并化简,得,
即.
所以动点的轨迹方程为.
故选:B.
【典型例题6】在平面直角坐标系中,,点满足,则动点的运动轨迹方程为__________;的最小值为__________.
【答案】
【解析】
设,由题意可得,
整理得,故动点的运动轨迹方程为,
如图所示,点的轨迹为以为圆心,为半径的圆,点在圆内部,
所以,
当且仅当在线段上时等号成立,
所以的最小值为,
故答案为:;
【典型例题7】古希腊几何学家阿波罗尼斯证明过这样一个命题:平面内到两定点距离之比为常数(,)的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼斯圆.在平面直角坐标系中,,,点满足,则点的轨迹方程为__________.
【答案】
【解析】
设,则,
化简得,即,
故答案为:
【变式训练1-1】若圆与圆关于直线对称,过点的圆与轴相切,则圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【变式训练1-2】在平面直角坐标系中,已知两点,,点为动点,且直线与的斜率之积为,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【变式训练1-3】已知两点的坐标分别是,直线相交于点,且直线的斜率与直线的斜率的差是,则点的轨迹方程为( )
A.
B.
C.
D.
【变式训练1-4】已知平面直角坐标系中不同的三点,圆心在y轴上的圆E经过A,B,C三点,设点M的坐标为,则M点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【变式训练1-5】如图,已知点,轴于点C,M是线段OB上任意一点,轴于点D,于点E.OE与MD相交于点P,则P的轨迹方程为( ).
A. B.
C. D.
【变式训练1-6】已知等腰三角形的顶点为,底边的一个端点为,则底边的另一个端点的轨迹方程为________.
【变式训练1-7】一个动点到直线的距离是它到点的距离的倍,则动点的轨迹方程为___________.
【变式训练1-8】设,分别是直线和上的动点,且满足,则的中点的轨迹方程为_________.
【变式训练1-9】已知点,,若动点满足,则动点的轨迹方程为 .
【变式训练1-10】在平面直角坐标系xOy中,动点P关于x轴对称的点为Q,且,则点P的轨迹方程为 .
【变式训练1-11】在平面直角坐标系中,已知点为动点,以线段为直径的圆与轴相切.动点的轨迹的方程为 .
【变式训练1-12】已知曲线是动点到两定点,距离之比为的点的轨迹.
(1)求曲线的方程;
(2)求过点,且与曲线相切的直线方程.
【变式训练1-13】已知,,动点满足.
(1)求点的轨迹方程;
(2)在直线上求一点,使过点能作轨迹的两条互相垂直的切线.
【变式训练1-14】已知曲线上任意一点到的距离与到点的距离之比均为.
(1)求曲线的方程;
(2)设点,过点作两条相异直线分别于曲线相交于,两点,且直线和直线的倾斜角互补,求线段长的最大值.
【变式训练1-15】如图,已知点,的坐标分别为,,直线,相交于点,且它们的斜率之积是,求点的轨迹方程.
【变式训练1-16】已知两条直线,,求到这两条直线距离相等的所有的点组成的轨迹方程.
题型02:定义法
【典型例题1】已在第四象限内,到原点的距离等于的点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
由定义可知点的轨迹是半径为的圆在第四象限内的部分,所以
【典型例题2】平面内有两定点,,且,动点满足,则点的轨迹是( )
A.线段 B.半圆 C.圆 D.直线
【答案】C
【解析】
以的中点为原点,以所在的直线为轴建立直角坐标系,则,,
设动点,则,所以.
【典型例题3】已知两圆,,动圆与圆外切,且和圆内切,则动圆的圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
如图,
设动圆的半径为,则,,
则,
所以动圆圆心的轨迹是以,为焦点,以为实轴长的双曲线的右支.
因为,
所以.
故动圆圆心的轨迹方程为.
故选:D.
【典型例题4】5.已知,,,以为焦点的椭圆过、两点,则椭圆的另一个焦点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
因为,,,
所以,,,
因为 都在椭圆上,
所以,,
故的轨迹是以,为焦点的双曲线的下支,
又,,即,,所以,
因此的轨迹方程是().
故选:A.
【典型例题5】在平面内,到定点的距离比到定直线的距离大1的动点的轨迹方程是 .
【答案】
【分析】先根据已知条件将动点到定点与定直线的距离关系进行转化,再依据抛物线定义确定其轨迹方程.
【详解】由已知可得动点满足到定点的距离等于到定直线的距离,
由抛物线定义知动点的轨迹方程为焦点在x轴上的抛物线,且焦点为,则,.因此轨迹方程为:.
故答案为:.
【典型例题6】已知以点M为圆心的动圆经过点,且与圆心为的圆相切,记点M的轨迹为曲线C,则曲线C的方程为 .
【答案】.
【分析】通过动圆与已知圆的相切情况得出点满足的距离关系,再依据双曲线的定义确定点的轨迹方程.
【详解】圆的圆心为,半径.
动圆M与圆相切有两种情况,即内切或外切,所以
所以点M在以,为焦点的双曲线上,可设双曲线方程为,
则,,所以,所以曲线C的方程是.
故答案为:.
【变式训练2-1】设向量,(x,),满足.则点的轨迹的方程是( )
A. B. C. D.
【变式训练2-2】已知动圆与圆内切,同时与圆外切,则动圆的圆心轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【变式训练2-3】已知,,为坐标原点,点是圆上任意一点,点是圆外一点,若,,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【变式训练2-4】已知点F(0,2),过点且与y轴垂直的直线为,轴,交于点N,直线垂直平分FN,交于点M.则点M的轨迹方程为 .
【变式训练2-5】求下列动圆的圆心的轨迹方程:
(1)与圆和圆都内切;
(2)与圆内切,且与圆外切;
【变式训练2-6】已知过抛物线焦点的直线交抛物线于,两点,过原点作,使,垂足为点,求点的轨迹方程.
题型03:相关点法
【典型例题1】已知点是圆上的动点,作轴于点,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
如下图所示:
不妨设,则满足;
易知,
又线段的中点为,可得;
即,代入方程可得,
整理得.
故选:D
【典型例题2】已知圆,直线过点.线段的端点在圆上运动,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
设,,
由点是的中点,得,可得,
又点在圆上运动,所以,
将上式代入可得,,
化简整理得点的轨迹方程为:.
故选:B
【典型例题3】设动点是曲线上任意一点,定点,点分所成的比为,则点的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
设点,,则,,易知,即,即,又,所以,即.
【典型例题4】已知点,直线,两个动圆均过点且与相切,其圆心分别为,,若动点满足,则的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由抛物线定义得到圆心轨迹,设,再结合向量的坐标表示得到,即可求解;
【详解】由抛物线的定义可得动圆的圆心轨迹方程为,
设,则由动点满足,
故选:A
【变式训练3-1】已知动点P在曲线上,则点与点P连线的中点的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【变式训练3-2】动点在圆上移动时,它与定点连线的中点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【变式训练3-3】已知曲线:(),从上任意一点向轴作垂线段,为垂足,则线段中点的轨迹方程为( )
A.() B.()
C.() D.()
【变式训练3-4】设O为坐标原点,长为4的线段的两个端点分别在x轴、y轴上滑动,若点P满足,则点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【变式训练3-5】已知圆:,点,点.点P是圆O上异于,的动点.过点P作x轴的垂线,垂足为Q,点满足,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【变式训练3-6】设圆的圆心为,点在圆上,则的中点的轨迹方程是______.
【变式训练3-7】已知曲线和定点,点为曲线上任意一点,若,当点在曲线上运动时,求点的轨迹方程.
【变式训练3-8】椭圆上有动点,点,分别是椭圆的左、右焦点,求的重心的轨迹方程.
【变式训练3-9】在直角坐标系中,线段,且两个端点、分别在轴和轴上滑动.求线段的中点的轨迹方程;
【变式训练3-10】已知圆,点,点在圆上移动,且动点满足,求动点的轨迹方程.
【变式训练3-11】过原点作圆的弦.
(1)求弦中点的轨迹方程;
(2)延长到,使,求点的轨迹方程.
题型04:点差法
【典型例题1】设圆,过原点作圆的任意弦,求所作弦的中点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设弦的中点为,弦的两个端点分别为,,
则,,作差可得,且,,
由弦过点,则,
化简可得,即,即.
【典型例题2】已知椭圆,则以为中点的弦的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
由题可知为中点的弦所在的直线斜率存在且不为,设直线方程为,与椭圆方程联立,消去得,设直线与椭圆交点坐标为,,因为抛物线中点坐标为,所以,由一元二次方程根与系数关系得,解得,所以,所以,故选:C.
【典型例题3】已知双曲线的中心在原点且一个焦点为,直线与其相交于,两点,线段的中点的横坐标为,则此双曲线的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
设双曲线方程,,,将代入双曲线方程,整理得,由一元二次方程根与系数关系得,则,又,所以,,所以双曲线的方程是,故选B.
【典型例题4】过点作抛物线的弦,恰被点平分,则弦所在直线的方程为______.
【答案】
【解析】
方法一:设,,则有,两式做差得,因为是弦的中点,所以,,代入得,即,所以直线的斜率,
所以所求弦所在直线的方程为,即.
方法二:设弦所在直线的方程为,由,消去得,此方程的两根就是,两点的纵坐标,由一元二次方程根与系数关系和中点坐标公式,得,又,所以,所以所求弦所在直线的方程为.
【典型例题5】已知点,的坐标分别是,,直线,相交于点,且它们的斜率之积为.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)若过点的直线交动点的轨迹于,两点,且为线段的中点,求直线的方程.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)设,因为,所以,化简得,即为动点的轨迹方程;
(2)设,,当直线轴时,直线的方程为,则,,此时线段的中点不是点,不符合题意.
故设直线的方程为,将,代入得,两式相减并化简得,所以,所以直线的方程为,即.
【变式训练4-1】已知抛物线,过焦点作直线与抛物线交于点,(点在轴下方),点与点关于轴对称,若直线的斜率为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【变式训练4-2】已知抛物线的焦点,抛物线上一点到焦点的距离为.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点作直线,交抛物线于,两点,若线段中点的纵坐标为,求直线的方程.
【变式训练4-3】已知椭圆的离心率,点在该椭圆上.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若,是椭圆上关于直线对称的两点,求实数的取值范围.
【变式训练4-4】已知双曲线的焦点在坐标轴上,且过点,其渐近线方程为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)是否存在被点平分的弦?如果存在,求出弦所在的直线方程;如果不存在,请说明理由.
【变式训练4-5】已知双曲线的离心率为.
(1)求双曲线的渐近线方程;
(2)当时,已知直线与双曲线交于不同的两点,,且线段的中点在圆上,求的值.
【变式训练4-6】已知双曲线的方程为.
(1)求以为中点的双曲线的弦所在直线的方程;
(2)过点能否作直线,使直线与所给双曲线交于,两点,且点是弦的中点?如果直线存在,求出它的方程;如果不存在,说明理由.
【变式训练4-7】已知直线与双曲线交于,两点.
(1)若以线段为直径的圆过坐标原点,求实数的值;
(2)是否存在这样的实数,使,两点关于直线对称?若存在,请求出的值;若不存在,请说明理由.
题型05:交轨法
【典型例题1】已知正方形的四个顶点分别为,,,,点,分别在线段,上运动,且,设与交于点,则点的轨迹方程是( ).
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
设,则,
所以直线的方程为,
直线的方程为:,设,
则由,可得,
消去可得.
本题选择A选项.
【典型例题2】两动直线与的交点轨迹是( ).
A.椭圆的一部分 B.双曲线的一部分
C.抛物线的一部分 D.圆的一部分
【答案】A
【分析】令,,则 ,由于过定点,过定点,令与的交点为,利用轨迹法可求得点的轨迹方程,进而得出结果.
【详解】令,则,,
所以,
过定点,过定点,令与的交点为,
则,,所以
整理得,因为、存在,所以,
所以点的轨迹为椭圆的一部分.
故选:A.
【典型例题3】已知点、以及直线,设长为的线段在直线上移动(如图所示),求直线和的交点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
如图所示,∵点A、B在直线上,设点A、B、M的坐标分别为,,,其中.
当时,由、、三点共线,
得,解出a,得①,
由、、三点共线,
得,解出b,得.②
由条件,得.∴.③,
由①、②、③式得.
整理得①.④,
当时,两直线和的交点M与点或点重合,得点P和点Q的坐标都满足方程④.
总之,④式就是点M的轨迹方程.
④式可改写成.
∴轨迹的图形是双曲线,它的中心是点,焦点在直线上.
【典型例题4】如图,为椭圆上的动点,过作椭圆的切线交圆于、,过、作切线交,的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设点,先证明椭圆在点处的切线方程为.
联立,可得,,
故椭圆在点处的切线方程为.
设点,再证圆在点处的切线方程为.
当直线的斜率存在且不为零时,,圆在点处的切线斜率为,
∴圆在点处的切线方程为,即,
当直线的斜率不存在且为零时,在点处的切线满足上式.
设点,则圆在点处的切线方程为,
设点,则,
∴点、的坐标满足方程,
故直线的方程为,
由于直线与直线重合,
即直线与直线重合,
∴,即,
由于点在椭圆上,则,即,
因此,点的轨迹方程为.
得,
又在曲线上,即,
代入可得.
【典型例题5】设双曲线的方程为,、为其左、右两个顶点,是双曲线上的任意一点,引,,与交于点,求点的轨迹方程.
【答案】(除点,外).
【解析】
根据题意,设,
∵,
∴
∴,(),两式相乘得①
∵,
∴,代入①得,
∴,即,()
经检验点不满足,不合题意,
∴点的轨迹方程为(除点外).
【变式训练5-1】已知点是直线与的交点,则到直线距离的最大值为( )
A.3 B.4 C. D.6
【变式训练5-2】设是椭圆与x轴的两个交点,是椭圆上垂直于的弦的端点,则直线与交点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【变式训练5-3】在平面直角坐标系中,,,动点和分别位于轴正半轴和负半轴上,若,则和的交点的轨迹方程为________.
【变式训练5-4】如图,已知曲线的动弦垂直交轴于点,曲线与轴的交点,,试探求与交点的轨迹方程.
【变式训练5-5】两动直线与的交点的轨迹方程.
【变式训练5-6】如图,垂直于轴的直线交双曲线于、两点,,为双曲线的左、右顶点,求直线与的交点的轨迹方程,并指出轨迹的形状.
【变式训练5-7】已知抛物线,过顶点的两弦,互相垂直,求以,为直径的两圆的另一交点的轨迹方程.
【变式训练5-8】已知椭圆E:的左右焦点分别为,,过焦点斜率为的直线与椭圆E交于A,B两点,过焦点斜率为的直线与椭圆E交于C,D两点,且.
(1)求直线与的交点N的轨迹M的方程;
题型06:参数法
【典型例题1】平面直角坐标系中曲线上任意一点 ,均满足 (为参数),求曲线的方程.
【答案】
【解析】
由,则,所以.
【典型例题2】在直角坐标系中,曲线上任意一点均满足(为参数),点为曲线上一点,点满足,点的轨迹为曲线,求的方程.
【答案】
【解析】
由,即,
可得,
设点,,且,
又,即,
所以,即.
【变式训练6-1】已知定点和抛物线,若过点的直线与抛物线有两个不同的交点、,求线段的中点的轨迹方程.
【变式训练6-2】已知抛物线,定点,为抛物线上任意一点,在线段上,且有,当点在抛物线上变动时,求点的轨迹方程.
【变式训练6-3】当在内变动时,求抛物线顶点的轨迹.
一、单选题
1.已知点在圆上运动,为坐标原点,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
2.已知平面直角坐标系中,动点到的距离与点到轴的距离的差为2,则的轨迹方程是( )
A.或 B.或
C.或 D.或
3.已知三角形的周长为,且,,则顶点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
4.已知点P是:上的动点,点,的垂直平分线交于点M,则点M的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
5.已知是圆上的两个相异的动点,动点满足,且,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
6.已知是椭圆的长轴上的两个顶点,点是椭圆上异于长轴顶点的任意一点,点与点关于轴对称,则直线与直线的交点所形成的轨迹为( )
A.双曲线 B.抛物线
C.椭圆 D.两条互相垂直的直线
7.在平面直角坐标系中,点的坐标为,以线段为直径的圆与圆相切,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
二、填空题
8.已知点,平面内的动点满足,则点的轨迹形成的图形面积是 .
9.已知动点满足,则动点M的轨迹方程是 .
10.动点与定点的距离和它到直线的距离的比是常数,则动点M的轨迹方程是 .
11.若动点到点的距离比它到直线的距离大1,则的轨迹方程是 .
12.已知三角形的两个顶点、的坐标分别为、,且、所在直线的斜率之积等于,顶点的轨迹方程为 .
13.如图,轴,垂足为,点在的延长线上,且,当点在圆上运动时,点的轨迹方程为 .
14.已知圆,圆,若动圆M与圆均外切,则动圆圆心的轨迹方程为 .
15.已知定点和点,以为斜边,则直角顶点A的轨迹方程为 .
16.已知为坐标原点,矩形的顶点A,C在抛物线上,则顶点B的轨迹方程为 .
17.已知圆N:,直线,圆M与圆N外切,且与直线相切,则点M的轨迹方程为 .
18.在中,,的内切圆切BC于D点,且,则顶点A的轨迹方程为 .
19.已知的方程是的方程是,动点到和所引的切线长相等,则动点的轨迹方程是 .
20.已知是椭圆中垂直于长轴的动弦,是椭圆长轴的两个端点,则直线和的交点的轨迹方程为 .
1
学科网(北京)股份有限公司
$
第02讲 动点轨迹的求法
目 录
思维导图 1
考情分析 1
学习目标 2
知识要点 3
题型归纳 7
题型01:直接法 7
题型02:定义法 16
题型03:相关点法 22
题型04:点差法 29
题型05:交轨法 36
题型06:参数法 44
巩固提升 46
一、考情定位
1. 必考/高频考点:常在解析几何小题、解答题第1问出现,是求方程、范围、最值的基础。
2. 难度:中档为主,易与圆、椭圆、双曲线、抛物线结合。
3. 分值:选择填空 5 分;解答题里占关键步骤分。
4. 核心思想:几何条件→代数方程(坐标化)。
二、高考常考4类轨迹
1. 直线:距离差/和为定值、垂直、角平分线、中垂线等。
2. 圆:到定点距离定长、直径所对圆周角、阿波罗尼斯圆。
3. 椭圆:到两定点距离和为定值(>焦距)。
4. 双曲线:到两定点距离差的绝对值为定值。
5. 抛物线:到定点与定直线距离相等。
四、高考高频陷阱(必避)
1. 范围问题:轨迹不是整条曲线,是一段/一部分(要写定义域)。
2. 去杂点:分母不为0、根号下非负、三角形三点不共线等。
3. 定义条件:
①椭圆:距离和 > ||
②双曲线:距离差绝对值 < || 且不为0
4. 结果要写成标准形式/整式方程。
一、知识目标
1. 理解动点轨迹的本质:满足一定几何条件的点的集合。
2. 熟记并区分圆、椭圆、双曲线、抛物线、直线的定义与判定条件。
3. 掌握5种常用求法的适用场景与基本步骤:
①直接法
②定义法
③相关点法(代入法)
④参数法
⑤交轨法
二、能力目标
1. 能快速审题,判断几何条件适合哪种轨迹求法。
2. 会把几何关系转化为代数方程,规范化简、整理。
3. 能处理轨迹范围、去杂点、特殊点检验,避免漏解、错解。
4. 能在解析几何大题中,独立完成第一问轨迹方程求解,拿满分。
三、思想方法目标
1. 树立数形结合思想:用坐标把几何问题代数化。
2. 强化转化与化归思想:复杂条件→简单等式。
3. 培养分类讨论、严谨求范围的数学思维。
四、应试目标
1. 选择填空题:快速判断轨迹形状,用定义法秒解。
2. 解答题:步骤规范、书写工整,轨迹方程不丢分。
3. 做到:会做必对、对必快、快不乱。
知识点一:曲线方程
1、曲线方程的定义
一般地,如果曲线与方程之间有以下两个关系:
①曲线上的点的坐标都是方程的解;
②以方程的解为坐标的点都是曲线上的点.
此时,把方程叫做曲线的方程,曲线叫做方程的曲线.
2、求曲线方程的一般步骤
(1)建立适当的直角坐标系(如果已给出,本步骤省略);
(2)设曲线上任意一点的坐标为;
(3)根据曲线上点所适合的条件写出等式;
(4)用坐标表示这个等式,并化简;
(5)确定化简后的式子中点的范围.
上述五个步骤可简记为:建(建系)设(设点)现(限制条件)代(代点)化(化简).
知识点二:动点轨迹的求法
1.直接法
当动点直接与已知条件发生联系时,在设出曲线上动点的坐标为后,可根据题设条件将普通语言运用基本公式(如两点间距离公式、点到直线的距离公式、斜率公式、面积公式等)变换成表示动点坐标间的关系式(等式)的数学语言,从而得到轨迹方程.这种求轨迹方程的方法称为直接法.直接法求轨迹方程经常要联系平面图形的性质.
2.代入法(相关点法)
若所求轨迹上的动点与另一个已知曲线上的动点存在着某种联系,可把点的坐标用点的坐标表示出来,然后代入已知曲线的方程,化简即得所求轨迹方程,这种求轨迹方程的方法称为代入法(又称相关点法)
“相关点法”求轨迹方程的基本步骤
S1设点:设被动点坐标为(x,y),主动点坐标为(x1,y1);
S2求关系式:求出两个动点坐标之间的关系式
S3代换:将上述关系式代入已知曲线方程,便可得到所求动点的轨迹方程..
3.定义法
若动点运动的几何条件满足某种已知曲线的定义,可以设出其标准方程,然后用待定系数法求解,这种求轨迹方程的方法称为定义法.利用定义法求轨迹方程要善于抓住曲线的定义特征.
(1)椭圆定义
如果动点的运动规律合乎我们已知的某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线)的定义,则可先设出轨迹方程,再根据已知条件,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程。
①第一定义:平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.
②第二定义:平面内一动点到定点与定直线的距离之比等于常数 (0<<1) ,则该动点的轨迹为椭圆,该常数为椭圆离心率,定点为焦点,定直线为该焦点对应的准线。
③椭圆第三定义:A,B为关于原点对称的两个定点,一动点到A,B两点的斜率之积为常数,当0<<1时,该动点的轨迹为椭圆。
(2)双曲线定义
①第一定义:平面内与两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距
②第二定义:平面内一动点到定点与定直线的距离之比等于常数 (>1) ,则该动点的轨迹为双曲线,该常数为双曲线离心率,定点为焦点,定直线为该焦点对应的准线。
③第三定义:A,B为关于原点对称的两个定点,一动点到A,B两点的斜率之积为常数,当>1时,该动点的轨迹为双曲线。
(3)抛物线定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的焦点,直线l叫做抛物线的准线.
注意:
(1)定直线l不经过定点F.
(2)定义中包含三个定值,分别为一个定点,一条定直线及一个确定的比值.
(4)角分线的定义
到角的两边距离相等的所有点的轨迹
(5)中垂线
到线段两端点距离相等的点的轨迹
(6)圆的定义
到定点(圆心)距离等于定长(半径)的所有点的轨迹
4.点差法
点差法并不是一种求轨迹的通用方法,而是专门用于解决中点弦、弦中点轨迹等问题的一种技巧.它的核心思想是:当一条直线与曲线相交于两点,并且题目条件与这两个点的中点有关时,我们通过将两个交点坐标代入曲线方程再相减,利用平方差公式和中点公式来化简问题.
5.交轨法
求两曲线的交点轨迹时,可由方程直接消去参数,或者先引入参数来建立这些动曲线的联系,然后消去参数来得到轨迹方程,称之交轨法.若动点是两曲线的交点,可以通过这两曲线的方程直接求出交点的轨迹方程,也可以解方程组先求出交点坐标的参数方程,再化为普通方程.
6.参数法
如果所求轨迹的动点的坐标之间的关系不易找到,也没有相关信息可用时,可先考虑将,用一个或几个参数来表示,消去参数得轨迹方程,此法称为参数法.参数法常选变角、变斜率等为参数.
注意:①参数的取值范围影响着方程中和的取值范围. ②化简方程前后要注意等价性.
对求动点P轨迹方程步骤的几点说明
(1)在第一步中,如果原题中没有确定坐标系,要首先建立适当的坐标系,坐标系建立得当,可使运算过程简单,所得的方程也较简单.
(2)第三步的说明可以省略不写,如有特殊情况,可以适当说明,如某些点虽然其坐标满足方程,但不在曲线上,可以通过限定方程中(或)的取值予以剔除.
(3)求动点的轨迹与求动点的轨迹方程既有联系又有区别,轨迹通常指的是图形(曲线的形状),而轨迹方程则是一个方程.
五、考场解题策略
一、总体解题思路(八字诀):先定型,再定法,后化简,验范围
二、四步通用解题流程
1. 建系设点:建立合适坐标系,设动点 P(x,y)。
2. 翻译条件:把题目几何条件(距离、垂直、平行、角度、比例、向量等)写成等式/不等式。
3. 选法化简:用对应方法把等式化成 x,y 的方程,整理成标准形式。
4. 检验范围:去掉不满足题意的点、线段、射线、孤立点。
三、5种方法·考场选择策略
1. 直接法(最稳、最通用)
①看到:距离、垂直、平行、斜率、角度、向量关系
②策略:直接列等式 → 化简 → 得方程
③适用:大题第一问稳拿分
2. 定义法(最快、秒小题)
①看到:到两定点和/差为定值、到定点与定直线距离相等
②策略:先判断是不是圆/椭圆/双曲线/抛物线
③适用:选择填空快速出答案
3. 相关点法(代入法)
① 看到:一个点跟着已知曲线上的点运动
②策略:
设 P(x,y),已知点 Q(,)
找关系 → 用 x,y 表示, → 代入已知曲线
③适用:点随点动、中点、对称点
4. 参数法
①看到:旋转、角度、斜率、时间、动点在直线/圆上转动
②策略:设参数(θ,k,t)→ 写 x=f(t),y=g(t) → 消参
③适用:轨迹是曲线段、带角度的运动
5. 交轨法
①看到:两条动直线的交点轨迹
②策略:联立两条动直线方程 → 消去参数 → 得轨迹
③适用:动直线相交、动弦中点、动切线交点
四、避坑策略(必看)
1. 轨迹≠整条曲线,多数是一段,一定要写范围。
2. 三角形、线段、射线要排除共线、重合点。
3. 化简时不随便平方、不随便除,防止丢解增解。
4. 最后一步:代回原题条件检验。
题型01:直接法
【典型例题1】与点和点连线的斜率之和为的动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
设动点,由,即,整理可得.
【典型例题2】设圆外切,又与轴相切的圆的圆心的估计方程是( )
A. B. 和
C. D. 和
【答案】D
【解析】
设动圆圆心为,动圆半径为,定圆圆心为,半径,由题意得,又,所以,故,化简可得.当时,,当时,.
【典型例题3】已知,,若动点满足直线与直线的斜率之积为,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
设,因为,所以,
又因为直线与直线的斜率之积为,所以,
整理得.
故选:C.
【典型例题4】已知点,两点,点为坐标平面内的动点,满足,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
设点,,,,
则,,,
则,即
【典型例题5】动点与定点的距离和到定直线的距离的比是常数,则动点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据已知条件列方程,化简整理即可求解.
【详解】设是点到直线的距离,
根据题意,动点的轨迹就是集合.
由此得,将上式两边平方并化简,得,
即.
所以动点的轨迹方程为.
故选:B.
【典型例题6】在平面直角坐标系中,,点满足,则动点的运动轨迹方程为__________;的最小值为__________.
【答案】
【解析】
设,由题意可得,
整理得,故动点的运动轨迹方程为,
如图所示,点的轨迹为以为圆心,为半径的圆,点在圆内部,
所以,
当且仅当在线段上时等号成立,
所以的最小值为,
故答案为:;
【典型例题7】古希腊几何学家阿波罗尼斯证明过这样一个命题:平面内到两定点距离之比为常数(,)的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼斯圆.在平面直角坐标系中,,,点满足,则点的轨迹方程为__________.
【答案】
【解析】
设,则,
化简得,即,
故答案为:
【变式训练1-1】若圆与圆关于直线对称,过点的圆与轴相切,则圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
如图所示:
圆的圆心为,圆的圆心为,
因为圆与圆关于直线对称,
所以的中点满足直线方程,解得,
过点的圆与轴相切,设圆心的坐标为,
所以,解得:.
故选:C.
【变式训练1-2】在平面直角坐标系中,已知两点,,点为动点,且直线与的斜率之积为,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】设,结合已知写出直线,的斜率,由列式求解动点的轨迹方程.
【详解】设,,,
,,
由,得.
即.
动点的轨迹方程为.
故选:B.
【变式训练1-3】已知两点的坐标分别是,直线相交于点,且直线的斜率与直线的斜率的差是,则点的轨迹方程为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【分析】设,根据,整理即可得解.
【详解】设,则,整理得,
所以动点的轨迹方程是.
故选:A.
【变式训练1-4】已知平面直角坐标系中不同的三点,圆心在y轴上的圆E经过A,B,C三点,设点M的坐标为,则M点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据给定条件可得,再利用数量积的坐标表示求出方程.
【详解】由圆心在y轴上的圆E经过点,得线段为圆的直径,
而点在轴上,则,又,
于是,而不重合,即,
所以M点的轨迹方程为.
故选:D
【变式训练1-5】如图,已知点,轴于点C,M是线段OB上任意一点,轴于点D,于点E.OE与MD相交于点P,则P的轨迹方程为( ).
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设所求点,根据点在直线上可得,根据点在直线上可得,最后根据轴得,化简即可.
【详解】设,
因为直线的方程为,且点在直线上,所以,
因为直线的方程为,且点在直线上,所以,
因为轴,所以,则,故D正确.
故选:D.
【变式训练1-6】已知等腰三角形的顶点为,底边的一个端点为,则底边的另一个端点的轨迹方程为________.
【答案】(或除去点,)
【解析】
设底边的另一个端点的坐标为,则,
化简可得,
因为三点构成三角形,所以三点不共线且不重合,
当三点共线时,,
由直线的点斜式可得,化简可得,
所以点的轨迹方程为或除去点.
故答案为:或除去点.
【变式训练1-7】一个动点到直线的距离是它到点的距离的倍,则动点的轨迹方程为___________.
【答案】
【解析】
设动点,则动点到直线的距离为,到点的距离为,
则,即.
【变式训练1-8】设,分别是直线和上的动点,且满足,则的中点的轨迹方程为_________.
【答案】
【解析】
设,,,
则的中点,所以,,
又,
即.
【变式训练1-9】已知点,,若动点满足,则动点的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】设,根据斜率得到,化简即可.
【详解】设,由题意可知,,
整理可得动点的轨迹方程为.
故答案为:.
【变式训练1-10】在平面直角坐标系xOy中,动点P关于x轴对称的点为Q,且,则点P的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】先设点的坐标,再根据已知等式化简得出轨迹方程.
【详解】设,则,
又因为可得.
则点的轨迹方程为.
故答案为:.
【变式训练1-11】在平面直角坐标系中,已知点为动点,以线段为直径的圆与轴相切.动点的轨迹的方程为 .
【答案】
【分析】设,求得以线段为直径的圆的圆心和半径,由直线和圆相切的条件可得所求轨迹方程.
【详解】设,可得以线段为直径的圆的圆心为,
半径为,
由以线段为直径的圆与轴相切,
可得,整理得.
故答案为:.
【变式训练1-12】已知曲线是动点到两定点,距离之比为的点的轨迹.
(1)求曲线的方程;
(2)求过点,且与曲线相切的直线方程.
【答案】(1);(2)或
【解析】
(1)设点,由及两点间的距离公式,
得,平方整理可得;
(2)由(1)可得,其圆心为,半径为,
当过点的直线的斜率存在时,设直线方程为,
则,解得,此时切线方程为;
当直线斜率不存在时,直线方程为,此时满足于圆相切.
【变式训练1-13】已知,,动点满足.
(1)求点的轨迹方程;
(2)在直线上求一点,使过点能作轨迹的两条互相垂直的切线.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)设点,由,得,即;
(2)设点,设切线与圆相切于,两点,由题意可知四边形为正方形,且,
所以,解得,即
【变式训练1-14】已知曲线上任意一点到的距离与到点的距离之比均为.
(1)求曲线的方程;
(2)设点,过点作两条相异直线分别于曲线相交于,两点,且直线和直线的倾斜角互补,求线段长的最大值.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)设曲线上的任意一点为,由题意得,整理可得;
(2)由题意可知,直线,的斜率均存在,且互为相反数,
因为点,故可设直线的方程为,
由,消去得,
因为在圆上,所以一定是该方程的解,
所以,同理.
所以,
所以直线的斜率为定值,设直线的方程为,
则圆的圆心到直线的距离,
所以,
所以当时,.
【变式训练1-15】如图,已知点,的坐标分别为,,直线,相交于点,且它们的斜率之积是,求点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设点P的坐标为,
由点A,B的坐标可得直线AP,BP的斜率分别为,.
由已知得,
化简得点P的轨迹方程为.
【变式训练1-16】已知两条直线,,求到这两条直线距离相等的所有的点组成的轨迹方程.
【答案】或
【解析】
直线方程整理为,,
设满足条件的点坐标为,
则根据题意得:
即有或,即或.
故所求轨迹方程为:或.
题型02:定义法
【典型例题1】已在第四象限内,到原点的距离等于的点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
由定义可知点的轨迹是半径为的圆在第四象限内的部分,所以
【典型例题2】平面内有两定点,,且,动点满足,则点的轨迹是( )
A.线段 B.半圆 C.圆 D.直线
【答案】C
【解析】
以的中点为原点,以所在的直线为轴建立直角坐标系,则,,
设动点,则,所以.
【典型例题3】已知两圆,,动圆与圆外切,且和圆内切,则动圆的圆心的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
如图,
设动圆的半径为,则,,
则,
所以动圆圆心的轨迹是以,为焦点,以为实轴长的双曲线的右支.
因为,
所以.
故动圆圆心的轨迹方程为.
故选:D.
【典型例题4】5.已知,,,以为焦点的椭圆过、两点,则椭圆的另一个焦点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
因为,,,
所以,,,
因为 都在椭圆上,
所以,,
故的轨迹是以,为焦点的双曲线的下支,
又,,即,,所以,
因此的轨迹方程是().
故选:A.
【典型例题5】在平面内,到定点的距离比到定直线的距离大1的动点的轨迹方程是 .
【答案】
【分析】先根据已知条件将动点到定点与定直线的距离关系进行转化,再依据抛物线定义确定其轨迹方程.
【详解】由已知可得动点满足到定点的距离等于到定直线的距离,
由抛物线定义知动点的轨迹方程为焦点在x轴上的抛物线,且焦点为,则,.因此轨迹方程为:.
故答案为:.
【典型例题6】已知以点M为圆心的动圆经过点,且与圆心为的圆相切,记点M的轨迹为曲线C,则曲线C的方程为 .
【答案】.
【分析】通过动圆与已知圆的相切情况得出点满足的距离关系,再依据双曲线的定义确定点的轨迹方程.
【详解】圆的圆心为,半径.
动圆M与圆相切有两种情况,即内切或外切,所以
所以点M在以,为焦点的双曲线上,可设双曲线方程为,
则,,所以,所以曲线C的方程是.
故答案为:.
【变式训练2-1】设向量,(x,),满足.则点的轨迹的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】结合题意,由椭圆的定义即可求得答案;
【详解】由题意可得,即表示点到的距离和为4,
且,则点的轨迹为以为焦点的椭圆,
则,
可得点的轨迹的方程为,
故选:C.
【变式训练2-2】已知动圆与圆内切,同时与圆外切,则动圆的圆心轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用两圆位置关系建立等式,再利用椭圆的定义求出轨迹方程.
【详解】圆圆心,半径,圆圆心,半径,
设动圆的圆心,半径,而,点在圆内,
由动圆与圆内切,与圆外切,得动圆在圆内,且,
因此,动圆圆心C的轨迹为以为左右焦点,
长轴长的椭圆,半焦距,短半轴长,
所以动圆圆心C的轨迹方程为.
故选:D
【变式训练2-3】已知,,为坐标原点,点是圆上任意一点,点是圆外一点,若,,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】延长交直线于点,连接,由条件判断且为中点,利用中位线性质得且,从而利用双曲线的定义得点在以,为焦点的双曲线上,进而利用双曲线的标准方程求解轨迹方程即可.
【详解】由题意知,圆的半径,延长交直线于点,连接,
因为,且,所以,且为中点,
所以,且,
因此,,
所以点在以,为焦点的双曲线上,
设的方程为,可知,所以,
又,则,所以的方程为,即,
又点是圆外一点,
所以,即,故所求轨迹方程为.
故选:B
【变式训练2-4】已知点F(0,2),过点且与y轴垂直的直线为,轴,交于点N,直线垂直平分FN,交于点M.则点M的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】作图后,结合图象和抛物线的定义即可得解.
【详解】如图,由题意得,即动点M到点的距离和到直线的距离相等,
所以点M的轨迹是以为焦点,直线为准线的抛物线,
根据抛物线定义可知点M的轨迹方程为.
故答案为: .
【变式训练2-5】求下列动圆的圆心的轨迹方程:
(1)与圆和圆都内切;
(2)与圆内切,且与圆外切;
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)圆的圆心为,半径为,
圆的圆心为,半径为,
因为,则圆与圆外离,
设圆的半径为,由题意可得,所以,
所以圆心的轨迹是以点、分别为上、下焦点的双曲线的下支,
设圆心的轨迹方程为,
由题意可得,则,,
因此圆心的轨迹方程为.
(2)圆的圆心为,半径为,
圆的圆心为,半径为,
因为,则圆与圆外离,
设圆的半径为,由题意可得,所以,
所以圆心的轨迹是以点、分别为左、右焦点的双曲线的左支,
设圆心的轨迹方程为,
由题意可得,则,,
因此圆心的轨迹方程为.
【变式训练2-6】已知过抛物线焦点的直线交抛物线于,两点,过原点作,使,垂足为点,求点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
依题意,
因为,所以,
所以点的轨迹是以为直径的圆,则其圆心为,半径为,
故可得点的轨迹方程为
题型03:相关点法
【典型例题1】已知点是圆上的动点,作轴于点,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
如下图所示:
不妨设,则满足;
易知,
又线段的中点为,可得;
即,代入方程可得,
整理得.
故选:D
【典型例题2】已知圆,直线过点.线段的端点在圆上运动,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
设,,
由点是的中点,得,可得,
又点在圆上运动,所以,
将上式代入可得,,
化简整理得点的轨迹方程为:.
故选:B
【典型例题3】设动点是曲线上任意一点,定点,点分所成的比为,则点的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
设点,,则,,易知,即,即,又,所以,即.
【典型例题4】已知点,直线,两个动圆均过点且与相切,其圆心分别为,,若动点满足,则的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由抛物线定义得到圆心轨迹,设,再结合向量的坐标表示得到,即可求解;
【详解】由抛物线的定义可得动圆的圆心轨迹方程为,
设,则由动点满足,
故选:A
【变式训练3-1】已知动点P在曲线上,则点与点P连线的中点的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设的中点为,根据中点坐标公式可得,进而将点的坐标代入曲线方程即可求解.
【详解】设的中点为,
因为,则,
因为点P在曲线上,
所以将代入曲线,
则,即,
所以的中点的轨迹方程是.
故选:C.
【变式训练3-2】动点在圆上移动时,它与定点连线的中点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
设连线的中点为,因为动点与定点连线的中点为,
所以,即,
又点在圆上,即,
即,即.
【变式训练3-3】已知曲线:(),从上任意一点向轴作垂线段,为垂足,则线段中点的轨迹方程为( )
A.() B.()
C.() D.()
【答案】C
【分析】设点,由题意,根据中点坐标表示可得,代入圆的方程即可求解.
【详解】设点,则,,
因为为的中点,所以,即,
又在圆上,
所以,即,
即点的轨迹方程为.
故选:C.
【变式训练3-4】设O为坐标原点,长为4的线段的两个端点分别在x轴、y轴上滑动,若点P满足,则点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由题意,设,,,根据向量的坐标运算进行求解即可.
【详解】解:因为点分别在x轴、y轴上滑动,
设,,,因为,
所以,整理得,
因为,,
所以,因为,
所以,解得,
又,所以,
整理得,则点的轨迹方程为
故选:A.
【变式训练3-5】已知圆:,点,点.点P是圆O上异于,的动点.过点P作x轴的垂线,垂足为Q,点满足,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】设,,则,根据可得,代入即可求解.
【详解】设,,则,
所以,,
因为,所以,所以,
因为在圆上,所以,
所以,即,
因为点是圆上异于,的动点,所以,
所以点的轨迹方程为.
故选:.
【变式训练3-6】设圆的圆心为,点在圆上,则的中点的轨迹方程是______.
【答案】
【解析】
圆可化为,
则,设,P(x0,y0),所以
整理得,即,
将点代入圆的方程得,
即为.
故答案为:.
【变式训练3-7】已知曲线和定点,点为曲线上任意一点,若,当点在曲线上运动时,求点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设点的坐标,点的坐标为, 又,
所以,,
,,
,
,
,
点在抛物线上,,,
整理得,
所以点的轨迹方程为.
【变式训练3-8】椭圆上有动点,点,分别是椭圆的左、右焦点,求的重心的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设点P,M的坐标分别为,,
∵在已知椭圆的方程中,,,
∴,
则已知椭圆的两焦点为,.
∵存在,∴.
由三角形重心坐标公式有即
∵,∴.
∵点P在椭圆上,∴,
∴,
故的重心M的轨迹方程为.
【变式训练3-9】在直角坐标系中,线段,且两个端点、分别在轴和轴上滑动.求线段的中点的轨迹方程;
【答案】
【解析】
设,线段的中点,
因为为线段的中点,,
,
,即,得.
所以点的轨迹方程是.
【变式训练3-10】已知圆,点,点在圆上移动,且动点满足,求动点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设动点,,,,
由,所以,即,
又点在圆上,即
所以,
即
【变式训练3-11】过原点作圆的弦.
(1)求弦中点的轨迹方程;
(2)延长到,使,求点的轨迹方程.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)设点,则点,因为点的坐标满足,
所以,即;
(2)设点,则点,所以,
即,所以点的轨迹方程为.
题型04:点差法
【典型例题1】设圆,过原点作圆的任意弦,求所作弦的中点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设弦的中点为,弦的两个端点分别为,,
则,,作差可得,且,,
由弦过点,则,
化简可得,即,即.
【典型例题2】已知椭圆,则以为中点的弦的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
由题可知为中点的弦所在的直线斜率存在且不为,设直线方程为,与椭圆方程联立,消去得,设直线与椭圆交点坐标为,,因为抛物线中点坐标为,所以,由一元二次方程根与系数关系得,解得,所以,所以,故选:C.
【典型例题3】已知双曲线的中心在原点且一个焦点为,直线与其相交于,两点,线段的中点的横坐标为,则此双曲线的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
设双曲线方程,,,将代入双曲线方程,整理得,由一元二次方程根与系数关系得,则,又,所以,,所以双曲线的方程是,故选B.
【典型例题4】过点作抛物线的弦,恰被点平分,则弦所在直线的方程为______.
【答案】
【解析】
方法一:设,,则有,两式做差得,因为是弦的中点,所以,,代入得,即,所以直线的斜率,
所以所求弦所在直线的方程为,即.
方法二:设弦所在直线的方程为,由,消去得,此方程的两根就是,两点的纵坐标,由一元二次方程根与系数关系和中点坐标公式,得,又,所以,所以所求弦所在直线的方程为.
【典型例题5】已知点,的坐标分别是,,直线,相交于点,且它们的斜率之积为.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)若过点的直线交动点的轨迹于,两点,且为线段的中点,求直线的方程.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)设,因为,所以,化简得,即为动点的轨迹方程;
(2)设,,当直线轴时,直线的方程为,则,,此时线段的中点不是点,不符合题意.
故设直线的方程为,将,代入得,两式相减并化简得,所以,所以直线的方程为,即.
【变式训练4-1】已知抛物线,过焦点作直线与抛物线交于点,(点在轴下方),点与点关于轴对称,若直线的斜率为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
抛物线的焦点为,设,,,则可设直线的方程为,联立方程,得,,则,,直线的斜率,故直线的斜率为,故选C.
【变式训练4-2】已知抛物线的焦点,抛物线上一点到焦点的距离为.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点作直线,交抛物线于,两点,若线段中点的纵坐标为,求直线的方程.
【答案】(1);(2).
【解析】
(1)由抛物线的准线方程为,由抛物线的定义及题意可知,解得,所以抛物线的方程为.
(2)方法一:由(1)得抛物线的方程为,焦点,设,两点的坐标分别为,,,则,两式相减,整理得
,因为线段中点的纵坐标为,所以直线的斜率,所以直线的方程为,即;
方法二:由(1)得抛物线的方程为,焦点,由题意知直线得斜率不为零,故可设直线的方程为,联立,消去,整理得,,设,,,因为线段中点的纵坐标为,,解得,所以直线的方程为,即.
【变式训练4-3】已知椭圆的离心率,点在该椭圆上.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若,是椭圆上关于直线对称的两点,求实数的取值范围.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)由题意知,即,,将点代入椭圆的方程,可得,所以,,所以,,所以椭圆的标准方程为
(2)设,是椭圆上关于直线,且恒过定点,则,因为点,在椭圆上,所以,,所以,化简可得,即,所以,又因为的中点在上,所以,所以,由,得,所以或,解得,或,即的取值范围是.
【变式训练4-4】已知双曲线的焦点在坐标轴上,且过点,其渐近线方程为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)是否存在被点平分的弦?如果存在,求出弦所在的直线方程;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)不存在
【解析】
(1)由双曲线的焦点在坐标轴上,其渐近线方程为,可设双曲线的方程为,代入,可得,所以双曲线的标准方程为;
(2)假设存在被点平分的弦,记弦所在的直线为,设是先的中点,设,,则,,因为点,在双曲线上,所以它们的坐标满足双曲线方程,即,两式相减得,所以,所以直线的斜率,所以直线的方程为,即,联立直线与双曲线方程得,消去得,显然,所以直线与双曲线无交点,所有直线不存在,故不存在被点平分的弦.
【变式训练4-5】已知双曲线的离心率为.
(1)求双曲线的渐近线方程;
(2)当时,已知直线与双曲线交于不同的两点,,且线段的中点在圆上,求的值.
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)由题意得,所以,所以,即,所以所求双曲线的渐近线方程为;
(2)由(1)得当时,,双曲线的方程为,设,两点的坐标分别为,,线段的中点为,由得,所以,,又因为点在圆上,所以,所以.
【变式训练4-6】已知双曲线的方程为.
(1)求以为中点的双曲线的弦所在直线的方程;
(2)过点能否作直线,使直线与所给双曲线交于,两点,且点是弦的中点?如果直线存在,求出它的方程;如果不存在,说明理由.
【答案】(1);(2)不存在
【解析】
(1)因为点在双曲线内,所以过点的直线一定与双曲线有两个交点,设以为中点的弦的两端点为,,则有,,根据双曲线的对称性知,由点,在双曲线上,得,,两式相减得,所以,所以,即以为中点的弦所在直线的斜率,故所求中点弦所在直线的方程为,即;
(2)假定直线存在,采用(1)的方法求出直线的方程为,即,由,消去得,,无实根,因此直线与双曲线无交点,故满足条件的直线不存在.
【变式训练4-7】已知直线与双曲线交于,两点.
(1)若以线段为直径的圆过坐标原点,求实数的值;
(2)是否存在这样的实数,使,两点关于直线对称?若存在,请求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)不存在
【解析】
(1)由消去得,依题意,解得,且,设,,则,因为以线段为直径的圆过原点,所以,即,因为,所以,所以,解得;
(2)假设存在实数,使,两点关于直线对称,则直线与垂直,所以,所以直线的方程为,将代入得,所以线段的中点的横坐标为,纵坐标为,因为线段的中点不在直线上,不存在实数,使,两点关于直线对称.
题型05:交轨法
【典型例题1】已知正方形的四个顶点分别为,,,,点,分别在线段,上运动,且,设与交于点,则点的轨迹方程是( ).
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
设,则,
所以直线的方程为,
直线的方程为:,设,
则由,可得,
消去可得.
本题选择A选项.
【典型例题2】两动直线与的交点轨迹是( ).
A.椭圆的一部分 B.双曲线的一部分
C.抛物线的一部分 D.圆的一部分
【答案】A
【分析】令,,则 ,由于过定点,过定点,令与的交点为,利用轨迹法可求得点的轨迹方程,进而得出结果.
【详解】令,则,,
所以,
过定点,过定点,令与的交点为,
则,,所以
整理得,因为、存在,所以,
所以点的轨迹为椭圆的一部分.
故选:A.
【典型例题3】已知点、以及直线,设长为的线段在直线上移动(如图所示),求直线和的交点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
如图所示,∵点A、B在直线上,设点A、B、M的坐标分别为,,,其中.
当时,由、、三点共线,
得,解出a,得①,
由、、三点共线,
得,解出b,得.②
由条件,得.∴.③,
由①、②、③式得.
整理得①.④,
当时,两直线和的交点M与点或点重合,得点P和点Q的坐标都满足方程④.
总之,④式就是点M的轨迹方程.
④式可改写成.
∴轨迹的图形是双曲线,它的中心是点,焦点在直线上.
【典型例题4】如图,为椭圆上的动点,过作椭圆的切线交圆于、,过、作切线交,的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设点,先证明椭圆在点处的切线方程为.
联立,可得,,
故椭圆在点处的切线方程为.
设点,再证圆在点处的切线方程为.
当直线的斜率存在且不为零时,,圆在点处的切线斜率为,
∴圆在点处的切线方程为,即,
当直线的斜率不存在且为零时,在点处的切线满足上式.
设点,则圆在点处的切线方程为,
设点,则,
∴点、的坐标满足方程,
故直线的方程为,
由于直线与直线重合,
即直线与直线重合,
∴,即,
由于点在椭圆上,则,即,
因此,点的轨迹方程为.
得,
又在曲线上,即,
代入可得.
【典型例题5】设双曲线的方程为,、为其左、右两个顶点,是双曲线上的任意一点,引,,与交于点,求点的轨迹方程.
【答案】(除点,外).
【解析】
根据题意,设,
∵,
∴
∴,(),两式相乘得①
∵,
∴,代入①得,
∴,即,()
经检验点不满足,不合题意,
∴点的轨迹方程为(除点外).
【变式训练5-1】已知点是直线与的交点,则到直线距离的最大值为( )
A.3 B.4 C. D.6
【答案】B
【分析】求出必过点,发现两直线垂直,可得的轨迹为圆,则处理圆上一点到直线的最大距离问即可.
【详解】因为与,
所以与,
可得必过点分别为,
由可知垂直,垂足为,
则,可得在以为直径的圆上,
由可知圆心,半径
则圆心到的距离,
所以到直线距离的最大值为,
故选:B.
【变式训练5-2】设是椭圆与x轴的两个交点,是椭圆上垂直于的弦的端点,则直线与交点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】首先设出和根据三点共线得到两组等式,左右两边相乘后利用点在椭圆上,代入消元即得点的轨迹方程.
【详解】
如图,设直线与的交点为,则
∵共线,故①,又∵共线,故②.
由①,② 两式相乘得(*),
因在椭圆上,则,可得:将其代入(*)式,即得:,
化简得:,即P的轨迹方程为.
故选:C.
【变式训练5-3】在平面直角坐标系中,,,动点和分别位于轴正半轴和负半轴上,若,则和的交点的轨迹方程为________.
【答案】
【解析】
设,,,
因为,所以.
已知,,则直线,即
又,,则,即,
又,则和的交点的轨迹方程为,
即,
又当时,不满足动点和分别位于轴正半轴和负半轴上,
所以
【变式训练5-4】如图,已知曲线的动弦垂直交轴于点,曲线与轴的交点,,试探求与交点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设直线与交于点.
设,,,,
则,,
两式相乘可求.
【变式训练5-5】两动直线与的交点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
令,,
则直线的斜率,直线的斜率,所以.
易知过定点,过定点.
令与的交点为,因为,存在,所以,
所以,,
所以,整理得,
所以交点的轨迹方程为.
故答案为:
【变式训练5-6】如图,垂直于轴的直线交双曲线于、两点,,为双曲线的左、右顶点,求直线与的交点的轨迹方程,并指出轨迹的形状.
【答案】答案见解析
【解析】
设及,又,
所以,直线的方程为①;直线的方程为②.
由①②得③.、
又因为,
所以,代入③得,化简得,
所以,点的轨迹方程为.
所以,当时,点的轨迹是以原点为圆心、为半径的圆;当时,点的轨迹是椭圆.
【变式训练5-7】已知抛物线,过顶点的两弦,互相垂直,求以,为直径的两圆的另一交点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
易得直线的斜率存在,设的直线方程分别为,
直线和抛物线联立得,解得或,所以,
以为直径的圆的圆心为,半径为,
所以以为直径的圆的方程为,
所以整理得,
所以①,
同理,以代替可得以为直径的圆的方程为②,
①+②得,
,
所以以为直径的两圆的另一交点的轨迹方程
【变式训练5-8】已知椭圆E:的左右焦点分别为,,过焦点斜率为的直线与椭圆E交于A,B两点,过焦点斜率为的直线与椭圆E交于C,D两点,且.
(1)求直线与的交点N的轨迹M的方程;
【答案】(1)(且)
【分析】(1)设:,:,直线与的交点是N,且,消去即可得解;
【详解】(1)由已知,,则:,:,
∴点满足,即,∴①②,
∴点P的轨迹方程是(),
又依题意可知,
综上可知:直线与的交点N的轨迹M的方程为:(且)
题型06:参数法
【典型例题1】平面直角坐标系中曲线上任意一点 ,均满足 (为参数),求曲线的方程.
【答案】
【解析】
由,则,所以.
【典型例题2】在直角坐标系中,曲线上任意一点均满足(为参数),点为曲线上一点,点满足,点的轨迹为曲线,求的方程.
【答案】
【解析】
由,即,
可得,
设点,,且,
又,即,
所以,即.
【变式训练6-1】已知定点和抛物线,若过点的直线与抛物线有两个不同的交点、,求线段的中点的轨迹方程.
【答案】(或)
【解析】
设点M的坐标为,点A的坐标为,点B的坐标为.
显然,直线l的斜率存在,故设直线l的方程为,
由,得:,
,解得:或,则,,
而,因此点M的坐标为,
,消去参数k,得:.
由或,得:或.
综上,点M的轨迹方程(或)
【变式训练6-2】已知抛物线,定点,为抛物线上任意一点,在线段上,且有,当点在抛物线上变动时,求点的轨迹方程.
【答案】
【解析】
设 、 ,则,
①,②
在抛物线上,
,把①②代入得,化简得,
即,轨迹为抛物线.
【变式训练6-3】当在内变动时,求抛物线顶点的轨迹.
【答案】
【解析】
将原式配方得,,
设点的坐标为,则,
消去参数,得,即.
由于原参数方程中的取值范围是,而普通方程中的取值范围是,两者范围不一致,所以对于原参数方程的普通方程应为.
一、单选题
1.已知点在圆上运动,为坐标原点,则线段的中点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】设出中点的坐标,利用中点坐标公式表示出点的坐标,代入圆的方程,化简即可.
【详解】设线段的中点,则,故,
化简得,即线段的中点的轨迹方程为.
故选:A.
2.已知平面直角坐标系中,动点到的距离与点到轴的距离的差为2,则的轨迹方程是( )
A.或 B.或
C.或 D.或
【答案】C
【分析】设出点M的坐标,利用已知条件列出方程化简即得.
【详解】设,依题意得,
动点到的距离比点到轴的距离的大2,
则,即,
所以的轨迹方程是或,
故选:C
3.已知三角形的周长为,且,,则顶点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据三角形的周长和定点,得到点到两个定点的距离之和等于定值,得到点的轨迹是椭圆,椭圆的焦点在轴上,写出椭圆的方程,去掉不合题意的点.
【详解】因为、,所以,
又因为的周长为,得,
由椭圆的定义可知:顶点的轨迹是一个以为焦点的椭圆的一部分,
且椭圆中,
,,即,
椭圆方程为,
因为时,三点共线,不能构成三角形.
顶点的轨迹方程为,
故选:C.
4.已知点P是:上的动点,点,的垂直平分线交于点M,则点M的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据,结合椭圆的定义可求出结果.
【详解】解::的圆心C为,半径,
点,,又的垂直平分线交于点M,
,
的轨迹是以为焦点,长轴长为3的椭圆,
,,
,,,
点M的轨迹方程是
故选:
5.已知是圆上的两个相异的动点,动点满足,且,则动点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】先设出点的坐标,根据向量关系得到、坐标与坐标的关系,然后结合已知条件以及、在圆上的条件,进而求出动点的轨迹方程.
【详解】设,因为,,,所以.
根据向量相等的性质,可得,进一步整理得到.
将展开可得.
因为,在圆上,所以,,
又已知,即.
将上述值代入可得:.
由可得.
又因为,所以,可得.
动点的轨迹方程为,
故选:C.
6.已知是椭圆的长轴上的两个顶点,点是椭圆上异于长轴顶点的任意一点,点与点关于轴对称,则直线与直线的交点所形成的轨迹为( )
A.双曲线 B.抛物线
C.椭圆 D.两条互相垂直的直线
【答案】A
【分析】由题意设出点,坐标,然后求出直线与直线的方程,根据直线方程的特点,两方程相乘,从而得到点的轨迹方程,进而得解.
【详解】
由于是椭圆的长轴上的两个顶点,所以,
设,则,
所以直线的方程为①,直线的方程为②,
①②得,
又因为在椭圆上,所以,即,
所以,即,
即直线与直线的交点在双曲线上.
故选:A.
7.在平面直角坐标系中,点的坐标为,以线段为直径的圆与圆相切,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据两圆相切的条件,结合双曲线的定义求轨迹方程.
【详解】由已知圆半径为,
如图,当两圆外切时,设的中点为,即为圆心,
,即,
取,连接,O是中点,则,
因此,
当两圆内切时,记动点为,的中点为D,
则,所以,
因为点、分别是、的中点,所以,
所以,
所以动点P满足,而,
所以点P轨迹是以,为焦点,实轴长为的双曲线,
,则,又,因此,
双曲线方程为,
故选:A.
二、填空题
8.已知点,平面内的动点满足,则点的轨迹形成的图形面积是 .
【答案】/
【分析】根据条件求出点P的轨迹方程,可知点P的轨迹为圆,再根据圆的面积公式求解即可.
【详解】设点P的坐标为.
因为,所以,
整理得,即.
所以点P的轨迹方程为,其轨迹为以为圆心,且半径的圆.
所以轨迹形成的图形面积.
故答案为:
9.已知动点满足,则动点M的轨迹方程是 .
【答案】
【分析】结合双曲线的定义求得的轨迹方程.
【详解】设,,由题意知动点M满足,
故动点M的轨迹是射线.
故答案为:
10.动点与定点的距离和它到直线的距离的比是常数,则动点M的轨迹方程是 .
【答案】
【分析】利用直接法建立等式,化简即可.
【详解】解:动点与定点的距离和它到直线的距离的比是常数,
所以,即,
展开整理得.
故答案为:.
11.若动点到点的距离比它到直线的距离大1,则的轨迹方程是 .
【答案】
【分析】将直线方程向左平移1个单位,可知动点到点的距离与它到直线的距离相等,结合抛物线定义即可求得抛物线的标准方程.
【详解】将化为,
动点到点的距离比它到直线的距离大1,
则动点到点的距离与它到直线的距离相等,
由抛物线定义可知动点的轨迹为抛物线,
该抛物线以为焦点,以为准线,开口向右,
设,
所以,解得,
所以抛物线方程为,
故答案为:.
12.已知三角形的两个顶点、的坐标分别为、,且、所在直线的斜率之积等于,顶点的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】设点,根据可求出顶点的轨迹方程.
【详解】设点,则,,其中,
由题意可得,化简可得.
故顶点的轨迹方程为.
故答案为:.
13.如图,轴,垂足为,点在的延长线上,且,当点在圆上运动时,点的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】设点的坐标为,点,可得,根据点在圆上即可求出.
【详解】解:设点的坐标为,点,由题意可知,
则由题可得,即,
点在圆上运动,
,
即点的轨迹方程为.
故答案为:
14.已知圆,圆,若动圆M与圆均外切,则动圆圆心的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】由题可得,然后根据双曲线的定义即得.
【详解】圆的圆心为,半径;
圆的圆心为,半径,
设动圆的半径为,由动圆与圆,都外切,得,
则,因此点的轨迹是以,为焦点的双曲线的右支,
设方程为,则,
所以M的轨迹方程为.
故答案为:.
15.已知定点和点,以为斜边,则直角顶点A的轨迹方程为 .
【答案】(且)
【分析】求出的中点,且,故点A的轨迹是以D为圆心,为半径的圆,除点B,C之外的部分,求出答案.
【详解】设点,点D为点和点的中点,
则,,
∵以为斜边,点A为直角顶点,
∴,
∴点A的轨迹是以D为圆心,为半径的圆,除点B,C之外的部分,
∴点A的轨迹方程为(且).
故答案为:(且)
16.已知为坐标原点,矩形的顶点A,C在抛物线上,则顶点B的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】设,,则,再由,可得,进而可得答案.
【详解】如图,
设,,则,
依题意,四边形为矩形,
则,即,
所以,即,
则,
所以顶点的轨迹方程为,
故答案为:.
17.已知圆N:,直线,圆M与圆N外切,且与直线相切,则点M的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】设动圆的半径为r,则点M到l':与点M到点N的距离相等,都是,再利用抛物线的定义求解.
【详解】由题意得,直线l:,且圆N:,
设圆M半径为r,则点M到l':与点M到点N的距离相等,都是,
故点M的轨迹是以N为焦点,以l'为准线的抛物线,故方程为.
故答案为:
18.在中,,的内切圆切BC于D点,且,则顶点A的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】以BC的中点为原点O,BC为x轴,BC的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系,由,可得点A的轨迹再求方程.
【详解】以BC的中点为原点O,BC为x轴,BC的垂直平分线为y轴建立如图所示的平面直角坐标系,
E,F分别为AB,AC边上的切点.则,,,
所以,
所以点A的轨迹为以B,C为焦点的双曲线的右支(除去右顶点),
且,,所以,
所以顶点A的轨迹方程为.
故答案为:.
19.已知的方程是的方程是,动点到和所引的切线长相等,则动点的轨迹方程是 .
【答案】
【分析】设,点到和所引的切线长为,表示出,,相减化简可得答案.
【详解】设,点到和所引的切线长为,
:的圆心为,半径为
的圆心为,半径为
则,,
,,即.
故答案为:
20.已知是椭圆中垂直于长轴的动弦,是椭圆长轴的两个端点,则直线和的交点的轨迹方程为 .
【答案】().
【分析】设,直线和的交点为,根据三点共线及三点共线,可得两个式子,两式相乘,再结合在椭圆上即可得出答案.
【详解】设,
因为椭圆的长轴端点为,
设直线和的交点为,
因为三点共线,所以,,
因为三点共线,所以,
两式相乘得,(),
因为,所以,即,
所以,整理得(),
所以直线和的交点的轨迹方程().
故答案为:().
1
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$