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专题 14 解析几何中的轨迹问题
一、核心先导
二、考点再现
【考点1】动点轨迹问题解题策略
(1)、直译法:一般步骤为:
①建系,建立适当的坐标系;
②设点,设轨迹上的任一点P(x,y);
③列式,列出动点P所满足的关系式;
④代换,依条件式的特点,选用距离公式、斜率公式等将其转化为x,y的方程式,并化简;
⑤证明,证明所求方程即为符合条件的动点轨迹方程.
(2)、定义法:先根据条件得出动点的轨迹是某种已知曲线,再由曲线的定义直接写出动点的轨迹方程;
(3)、代入法(相关点法):动点P(x,y)依赖于另一动点Q(x,y)的变化而变化,并且Q(x,y)又在某已知
0 0 0 0
曲线上,则可先用x,y的代数式表示x,y,再将x,y 代入已知曲线得要求的轨迹方程;
0 0 0 0
(4)、参数法:当动点P(x,y)坐标之间的关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将x,y均用
一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程.三、解法解密
方法一 解轨迹问题注意
(1)、求点的轨迹与求轨迹方程是不同的要求,求轨迹时,应先求轨迹方程,然后根据方程说明轨迹的
形状、位置、大小等.
(2)、要验证曲线上的点是否都满足方程,以方程解为坐标点是否都在曲线上,补上在曲线上而不满足
方程解得点,去掉满足方程的解而不再曲线上的点.
四、考点解密
题型【一】、定义法求曲线的轨迹方程
定义法:
如果动点P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。
例1、 已知 ΔABC 中,∠A、∠B、∠C 的对边分别为a、 b 、c,若 a,c,b 依次构成等差数列,且
|AB|=2
a>c>b
, ,求顶点
C
的轨迹方程.
y
C
A O B x
例2、【2016高考新课标1卷】设圆 的圆心为A,直线l过点B(1,0)且与x轴不重
合,l交圆A于C,D两点,过B作AC的平行线交AD于点E.
(I)证明 为定值,并写出点E的轨迹方程;
(II)设点E的轨迹为曲线C ,直线l交C 于M,N两点,过B且与l垂直的直线与圆A交于P,Q两点,求四边形
1 1
MPNQ面积的取值范围.题型【二】、点差法(设而不求)
例3.(2021·沙坪坝·重庆一中高三月考)过点 的直线 与抛物线 交于P、Q两点.
(1)求线段PQ的中点B的轨迹方程;
(2)抛物线C的焦点为F,若 ,求直线l的斜率的取值范围.
例4.(2022·江苏·南京市中华中学高二阶段练习)已知点 为双曲线 上任一点, 为双
曲线的右焦点,过 作直线 的垂线,垂足为A,连接 并延长交y轴于 .
(1)求线段 的中点 的轨迹 的方程;
(2)已知 ,过点 的直线l与轨迹E交于不同的两点M、N,设直线DM和直线DN的斜率分别
为 和 ,求证: 为定值.题型【三】、直接法求曲线的轨迹方程
直接法:
如果动点P的运动规律是否合乎我们熟知的某些曲线的定义难以判断,但点 P满足的等量关系
易于建立,则可以先表示出点P所满足的几何上的等量关系,再用点P的坐标(x,y)表示该等量
关系式,即可得到轨迹方程。
例5、(2021·宁波市北仑中学)如图,已知 ,直线 , 是平面上的动点,过点P作l的垂
线,垂足为点Q,且 .
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)过点F的直线交轨迹C于A、B两点,交直线l于点M;
①已知 ,求 的值;
②求 的最小值.
例6、【2017课标II,理】设O为坐标原点,动点M在椭圆C: 上,过M作x轴的垂线,垂足
为N,点P满足 。
(1) 求点P的轨迹方程;
(2)设点Q在直线 上,且 。证明:过点P且垂直于OQ的直线l过C的左焦点F。题型【四】、参数法求曲线的轨迹方程
参数法:
如果采用直译法求轨迹方程难以奏效,则可寻求引发动点P运动的某个几何量t,以此量作为参
变数,分别建立P点坐标x,y与该参数t的函数关系x=f(t),
y=g(t),进而通过消参化为轨迹的普通方程F(x,y)=0。
例7、过抛物线 y2 =2px ( p>0 )的顶点 O 作两条互相垂直的弦 OA 、 OB ,求弦 AB 的中点M 的轨
迹方程.
例8、已知抛物线 : 的焦点为 ,平行于 轴的两条直线 分别交 于 两点,交 的准
线于 两点.
(I)若 在线段 上, 是 的中点,证明 ;
(II)若 的面积是 的面积的两倍,求 中点的轨迹方程.
题型【五】代入法(相关点法)
代入法(相关点法):
如果动点P的运动是由另外某一点P'的运动引发的,而该点的运动规律已知,(该点坐标满足
某已知曲线方程),则可以设出P(x,y),用(x,y)表示出相关点P'的坐标,然后把P'的坐标代
入已知曲线方程,即可得到动点P的轨迹方程。
例9、如图所示,已知P(4,0)是圆x2+y2=36内的一点,A、B是圆上两动点,且满足∠APB=90°,求矩形
APBQ的顶点Q的轨迹方程C:x2 −y2 =1 Q l:x+y=2 N QN
例10、如图,从双曲线 上一点 引直线 的垂线,垂足为 ,求线段 的中
点P的轨迹方程.
y
P
Q N
O x
例11、双曲线 有动点 , 是曲线的两个焦点,求 的重心 的轨迹方程。
题型【六】、交轨法
交轨法:
在求动点轨迹时,有时会出现要求两动曲线交点的轨迹问题,这种问题通常通过解方程组得出
交点(含参数)的坐标,再消去参数求得所求的轨迹方程(若能直接消去两方程的参数,也可直接
消去参数得到轨迹方程),该法经常与参数法并用。
例12、(2021·全国高二课时练习)求两动直线 与 的交点 的轨迹方程.
x2 y2
− =1
例13、如右图,垂直于x轴的直线交双曲线a2 b2 于M 、N 两点, A 1 ,A 2为双曲线的
A M A N
左、右顶点,求直线 1 与 2 的交点P的轨迹方程,并指出轨迹的形状.
y
M
P
A O A x
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N五、分层训练
A组 基础巩固
1.(2022·北京二中高二阶段练习)设 为坐标原点,动点 在椭圆C: 上,过 作 轴的垂
线,垂足为 ,点 满足 ,则点 的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
2.(2021·上海市控江中学高二期末)在平面直角坐标系内,到点 和直线 的距离相等的点的轨
迹是( )
A.直线 B.抛物线 C.椭圆 D.双曲线
3.(2022·全国·高二课时练习)已知半径为1的动圆与圆 相切,则动圆圆心的轨迹方
程是( )
A.
B. 或
C.
D. 或
4.(2022·江苏·盐城中学高二期中)已知 是圆 上的一动点,点 ,线段 的
垂直平分线交直线 于点 ,则 点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
5.(2022·湖北·华中师大一附中高二期中)已知 分别为椭圆 的左、右焦点, 是椭圆
E上一动点,G点是三角形 的重心,则点G的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.6.(2022·四川·树德中学高二期中(理))已知圆 ,圆 ,动圆M与
圆 外切,同时与圆 内切,则动圆圆心M的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
7.(2022·四川·树德中学高二期中(文))已知 的周长为20,且顶点 ,则顶点 的
轨迹方程是( )
A. B. C. D.
8.(2022·全国·高三专题练习)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.
9.(2022·海南·嘉积中学高二阶段练习)在椭圆 上任取一点 ,过点 作 轴的垂线段 ,垂
足为 ,点 在 的延长线上,满足 ,当点 在椭圆上运动时,点 的轨迹方程为______.
10.(2022·湖北·荆门市东宝中学高二期中)已知矩形 中, ,点 , 分别为线段
的中点,现将 沿 翻转,直到与 首次重合,则此过程中,线段 的中点的运动
轨迹长度为____________.
11.(2022·辽宁·育明高中高二期中)与点 和点 连线的斜率之和为-1的动点P的轨迹方程
是______.
12.(2022·全国·高三专题练习)已知点 , ,直线PM,PN的斜率乘积为 ,P点的
轨迹为曲线C,则曲线C的方程为______.
13.(2022·广东·鹤山市第一中学高二阶段练习)已知 乃是椭圆 的两焦点, 为
椭圆上任一点,从 引 外角平分线的垂线,垂足为 ,则点 的轨迹方程为___________.
14.(2022·四川省遂宁高级实验学校高二期中(理))已知正方体 的棱长为2,点M、N
在正方体的表面上运动,分别满足: , 平面 ,设点M、N的运动轨迹的长度分别为m、n,则 _______________.B组 能力提升
15.(2021·陕西渭南·高三竞赛)已知动点P到直线l: 的距离比到定点 的距离多1.
(1)求动点P的轨迹E的方程;
(2)若A为(1)中曲线E上一点,过点A作直线l的垂线,垂足为C,过坐标原点O的直线OC交曲线E于
另外一点B.证明:直线AB过定点,并求出定点坐标.
16.(2022·广东·恩平黄冈实验中学高二阶段练习)抛物线 与x轴交于A,B两点.
(1)当n为常数时,动点P满足 、 的斜率之积为 ,求动点P的轨迹方程;
(2)当n变化时,y轴上是否存在点C(异于原点),使得过A、B、C三点的圆H被y轴截得的弦长为 ?
若存在,求出此点;若不存在,说明理由.17.(2022·广西贵港·高三阶段练习)已知动圆 与直线 相切,且与圆 外切.
(1)求动圆 的圆心轨迹 的方程;
(2)过点 且斜率为 的直线与轨迹 交于A, 两点,点 ,延长 , 分别与轨迹 交于
, 两点,设 的斜率为 ,证明: 为定值.
18.(2022·广东·高二阶段练习)已知 , ,P为平面上的一个动点.设直线AP,BP的斜率
分别为 , ,且满足 .记动点P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过点 的动直线l与曲线C交于E,F两点.曲线C上是否存在定点N,使得 恒成立
(直线 不经过点 )?若存在,求出点N的坐标,并求 的最小值;若不存在,请说明理由.19.(2020·上海·格致中学高二阶段练习)已知 .动点 满足: .
(1)求动点 的轨迹;
(2)当 时,求 的最大值和最小值.
20.(2022·广西柳州·高二期中)已知动点 到点 的距离是到点 的距离的两倍.求:
(1)动点 的轨迹方程;
(2)若 为线段 的中点,试求点 的轨迹.C组 真题实战练
21.(2008·重庆·高考真题(理))如图, 和 是平面上的两点,动点P满足:
.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)若 ,求点P的坐标.
22.(2007·江西·高考真题(文))如图,椭圆 的右焦点为 ,过点F的一动直
线m绕点F转动,并且交椭圆于A、B两点,P为线段 的中点.
(1)求点P的轨迹H的方程;
(2)在Q的方程中,令 , ,设轨迹H的最高点和最低点分别为M和
N.当 为何值时, 为一个正三角形?23.(2017·全国·高考真题(理))设O为坐标原点,动点M在椭圆C 上,过M作x轴的垂线,
垂足为N,点P满足 .
(1)求点P的轨迹方程;
(2)设点 在直线 上,且 .证明:过点P且垂直于OQ的直线 过C的左焦点F.
24.(2012·四川·高考真题(理))如图,动点 到两定点 、 构成 ,且
,设动点 的轨迹为 .
(1)求轨迹 的方程;
(2)设直线 与 轴交于点 ,与轨迹 相交于点 ,且 ,求 的取值范围.25.(2009·山东·高考真题(文))设 ,在平面直角坐标系中,已知向量 ,向量 ,
,动点 的轨迹为E.
(1)求轨迹E的方程,并说明该方程所表示曲线的形状;
(2)已知 ,证明:存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A,B,且
(O为坐标原点),并求出该圆的方程;
(3)已知 ,设直线 与圆C: (1