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【一轮复习讲义】2024年高考数学高频考点题型归纳与方法总结(新高考通用)
素养拓展 33 曲线的轨迹方程问题(精讲+精练)
一、知识点梳理
一、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.
二、求曲线方程的一般步骤(直接法)
(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;
x、y
(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:求轨迹方程的步骤:建系、设点、列式、化简、确定点的范围.
三、求轨迹方程的方法
1.定义法
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。
2.代入法(相关点法)
如果动点 的运动是由另外某一点 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 ,用 表示出相关点 的坐标,然后把 的坐标代入已知曲线方程,
即可得到动点 的轨迹方程。
3.交轨法在求动点的轨迹方程时,存在一种求解两动曲线交点的轨迹问题,这类问题常常可以先解方程组得出交点
(含参数)的坐标,再消去参数得出所求轨迹的方程,该方法经常与参数法并用,和参数法一样,通常选
变角、变斜率等为参数.
4.参数法
动点 的运动主要是由于某个参数 的变化引起的,可以选参、设参,然后用这个参数表示动点的坐
标,即 ,再消参.
5.点差法
圆锥曲线中与弦的中点有关的轨迹问题可用点差法,其基本方法是把弦的两端点 的坐标
代入圆锥曲线方程,然而相减,利用平方差公式可得 , , , 等关系式,由于
弦 的中点 的坐标满足 , 且直线 的斜率为 ,由此可求得弦
中点的轨迹方程.
二、题型精讲精练
【典例1】已知点P是椭圆 上任意一点,过点P作x轴的垂线,垂足为M,则线段PM的中点
的轨迹方程为______.
【答案】
【解析】因为 轴,垂足为M,且PM的中点为 ,
所以 ,又因为P是椭圆 上任意一点,
所以 ,即 .故答案为: .【典例2】已知圆 : ,动圆 与圆 外切,且与定直线 相切,设动点 的轨迹为
.求 的方程;
【解析】设 ,圆 的半径为 ,由题可知,点 在直线 右侧,
因为圆 与定直线 相切,所以 .
又圆 与圆 外切,所以 ,
所以 ,化简得 ,即 的方程为 .
【典例3】(单选题)设 分别是直线 和 上的动点,且满足 ,则 的中点 的
轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设 , , ,
因为 为 的中点,则 ,故 , ,又因为
,所以 ,即 ,所以点M的轨迹方程为
.
故选: A.
【典例4】已知 、 为椭圆C: 的左右顶点,直线 与C交于 两点,直线 和直
线 交于点 .求点 的轨迹方程.【解析】由题意得 , ,
设 , , ,则 , ,
即 , ,得 ,
又∵点 在C上,即 ,得 ,∴ ;
【典例5】已知椭圆 的弦 所在直线过点 ,求弦 中点 的轨迹方程.
【解析】设 ,弦 的中点 ,则 ,
将 代入椭圆方程得 ,
两式相减得 ,
所以 ,
当 时, ,
因为 ,所以 ,则 ,
整理得 ;
当 时,则直线 方程为 ,代入椭圆方程解得
所以 满足上述方程,故点 的轨迹方程 .
【题型训练-刷模拟】
一、单选题1.平面直角坐标系中点 满足 ,则点 的轨迹为( )
A.线段 B.圆 C.椭圆 D.不存在
【答案】A
【分析】根据两点距离之和的几何意义分析即可
【详解】因为 ,表示点 到两点 的距离之和为2,
又 ,则点 的轨迹就是线段 .
故选:A
2.一动圆 过定点 ,且与已知圆 : 相切,则动圆圆心 的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】由两圆相切分析可知 ,符合双曲线的定义,可得 , ,根据双曲线中
a,b,c的关系,即可求出动圆圆心 的轨迹方程.
【详解】解:已知圆 : 圆心 ,半径为4,
动圆圆心为 ,半径为 ,
当两圆外切时: ,所以 ;
当两圆内切时: ,所以 ;
即 ,表示动点P到两定点的距离之差为常数4,符合双曲线的定义,
所以P在以M、N为焦点的双曲线上,且 , ,
,
所以动圆圆心 的轨迹方程为: ,
故选:C.3.在平面内,A,B是两个定点,C是动点,若 =2,则点C的轨迹为( )
A.椭圆 B.射线 C.圆 D.直线
【答案】C
【分析】建立合适的平面直角坐标系,设 ,根据 以及向量数量积的坐
标形式求解出 满足的关系式,即可判断出轨迹形状.
【详解】因为点 是两个定点,不妨设 ,
以 所在直线为x轴,线段 的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系,
设 , , ,所以 , ,
由 得: ,即 ,所以点C的轨迹为圆.
故选:C.
4.已知面积为16的正方形ABCD的顶点A、B分别在x轴和y轴上滑动,O为坐标原点,
,则动点P的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用相关点法即可求得动点P的轨迹方程.
【详解】设 ,不妨令 ,
正方形ABCD的面积为16,则 ,则 ,由 ,可得 ,即 ,
则 ,整理得
故选:B
5.已知圆 ,直线l过点 .线段 的端点B在圆 上运动,则线段 的中点M的轨
迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】建立点 和点 之间的关系式,再利用点 的坐标满足的关系式得到点 的坐标满足的条件,
即可求出.
【详解】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
6.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.
【答案】B
【分析】设 ,利用三角形的重心坐标公式可得 ,将其代入 可得结果.
【详解】 分别为椭圆 的左、右焦点,
设 ,G点是三角形 的重心
则 ,得 ,
又 是椭圆E上一动点, ,即 ,
又G点是三角形 的重心,
所以点G的轨迹方程为
故选:B
7.将 上各点的横坐标不变,纵坐标变为原来的 ,得到曲线 ,若直线 与曲线 交于 两
点,且 中点坐标为 ,那么直线 的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据变换法则可得曲线 方程为 ,再利用点差法求解直线 的斜率与方程即可.
【详解】将 上各点的横坐标不变,纵坐标变为原来的 ,则设曲线 上的点坐标为 ,
故 在 上,故 ,即曲线 方程为 .设 ,则 , ,
利用点差法有 , ,
又 中点坐标为 ,故 ,
即 ,直线 的斜率为 .
故直线 的方程为 ,化简可得 .
故选:B
8.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.
【答案】C
【分析】由题意有 ,从而有 ,根据双曲线的定义得点 的轨迹为是以
F1、F2为焦点的双曲线.再写出其方程即可.
【详解】如图所示:
∵ 是圆 上一动点,点 的坐标为 ,线段 的垂直平分线交直线 于点 ,∴ , ,
∵ 是圆 上一动点,∴ ,∴ ,
∴ , , ,
∴点 的轨迹为以F1、F2为焦点的双曲线,且 , ,得 ,
∴点 的轨迹方程为 .
故选:C.
9.已知A,B为平面内两定点,过该平面内动点M作直线AB的垂线,垂足为N.若 ,则
动点M的轨迹是( )
A.圆 B.椭圆 C.抛物线 D.双曲线
【答案】D
【分析】建立适当的平面直角坐标系,设A,B的坐标,设M的坐标,由题意可得N的坐标,求出3个向
量,由向量的关系求出M的轨迹方程.
【详解】解:建立以 所在的直线为x轴,以线段 的中垂线为y轴的直角坐标系,
设 , , ,
设M的坐标为 ,由题意可得 ,
则 , , ,
所以 , ,
由 ,可得 ,
整理可得: ,所以 , ,
故动点M的轨迹是双曲线.故选:D.
10.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,
① ②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.
11.已知点P是圆 上的动点,作 轴于点H,则线段PH的中点M的轨迹方程为
( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设出中点 ,利用几何关系建立与点P坐标的关系,代入圆方程即可整理出轨迹方程.
【详解】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:D12.已知双曲线 的两个焦点分别为 ,离心率等于 ,设双曲线的两条渐近线分别为直线
;若点 分别在 上,且满足 ,则线段 的中点 的轨迹 的方程为
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据离心率得到双曲线方程,渐近线方程为 .设 , ,线段 的中点
,根据 得到轨迹方程.
【详解】由已知 ,求得 ,得双曲线方程为 ,
从而其渐近线方程为 .
设 , ,线段 的中点 ,
由已知不妨设 , ,
从而 , ,
由 得 ,
所以 ,即 ,
则M的轨迹C的方程为 .
【点睛】本题考查了轨迹方程,意在考查学生的计算能力和综合应用能力.
13.已知 , , ,以C为焦点的椭圆过A、B两点,则椭圆的另一个焦点F的轨迹方
程为( )A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】由两点间距离公式可得 ,根据题中条件,得到 ,结
合双曲线的定义,即可得出结果.
【详解】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.
【点晴】方法点睛:
求轨迹方程的常见方法有:
①直接法,设出动点的坐标 ,根据题意列出关于 的等式即可;
②定义法,根据题意动点符合已知曲线的定义,直接求出方程;
③参数法,把 分别用第三个变量表示,消去参数即可;
④逆代法,将 代入 .
二、填空题
14.如果点M(x,y)在运动过程中,总满足关系式 ,那么点M的轨
迹是 .【答案】椭圆
【分析】根据两点间距离公式,即可判断点 轨迹满足椭圆的定义.
【详解】 可看作M(x,y)到 的距离之和为 ,由于
,所以点M的轨迹是以 为焦点,长轴长为 的椭圆.
故答案为:椭圆
15.平面上一动点C的坐标为 ,则点C的轨迹E的方程为 .
【答案】
【分析】根据同角平方和关系消参即可求解.
【详解】令 ,所以 ,故 ,进而
,
故答案为:
16.曲线C上任意一点P到点F(2,0)的距离与它到直线x=4的距离之比等于 ,则C的方程为
.
【答案】
【分析】设点坐标,直接根据题中等量列方程即可求解.
【详解】设P(x,y),由题意 ,
化简得 ,即C的方程为 .
故答案为: .
17.已知圆心在 轴上移动的圆经过点 ,且与 轴, 轴分别相交于 两个动点,则点 的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】由题意可知, 为该动圆的直径, ,可列等式得方程.
【详解】因为动圆圆心在 轴上移动,且该动圆始终经过点 和 ,所以, 为该动圆的直径,
又因为点 在该动圆上,所以, ,即 ,
所以,点 的轨迹方程为 .
故答案为:
18.已知点 分别在 轴、 轴上运动, ,点 在线段 上,且 .则点 的轨迹 方
程是 ;
【答案】
【分析】设 ,由 ,得 ,在根据 ,转化为平面向量关系
建立方程组,建立 间的关系,代入 中化简即可.
【详解】设 ,
因为 ,
所以 ,①因为点 在线段 上,且 ,
所以 ,即 代入①
,
即 ,
故答案为: .
19.已知点A ,B ,P是平面内的一个动点,直线PA与PB的斜率之积是 ,则动点P的
轨迹C的方程为 .
【答案】
【分析】根据题意列出方程,化简可得答案.
【详解】设 ,
由 ,
整理得 ,
故动点P的轨迹C的方程为 ,
故答案为:
20.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】
【分析】根据点点距离即可列方程化简求解.
【详解】设 ,则 ,
化简得 ,即 ,
故答案为:
21.已知圆M与圆C : 和圆C : 一个内切一个外切,则点M的轨迹方程为
1 2
.
【答案】
【分析】根据内切和外切的性质及双曲线的定义得到点 的轨迹为双曲线,然后求方程即可.
【详解】当圆 与圆 内切,与圆 外切时, , ,
当圆 与圆 外切,与圆 内切时, , ,
所以 ,点 的轨迹为双曲线,设轨迹方程为 , , ,则
, 所以轨迹方程为 .
故答案为: .
22.已知点 是曲线 上任意一点, ,连接 并延长至 ,使得 ,求动点Q的轨
迹方程 .
【答案】
【分析】设出动点 和相关点 ,再根据条件 , ,再代入即可得出结果.
【详解】设动点 的坐标 ,点P坐标 , ,因为 ,所以 , ,
可得 , ,
代入 ,得 ,整理得 ,
所以动点Q的轨迹方程为 .
故答案为:
23.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 .
【答案】
【分析】设 ,根据题意将点 的坐标用点 表示,再利用相关点法即可得解.
【详解】解:设 ,
因为 轴, ,
所以 ,所以 ,即 ,
又点 在椭圆 上,
所以 ,
所以点 的轨迹方程为 .
故答案为: .24.已知点P为椭圆 上的任意一点,O为原点,M满足 ,则点M的轨迹方程为
.
【答案】 .
【分析】先设点 ,再由 应用相关点法求轨迹方程即可.
【详解】设点 ,
由 得点 ,而点P为椭圆 上的任意一点,
于是得 ,整理得: ,
所以点M的轨迹方程是 .
故答案为:
25.设平面直角坐标系中,O为原点,N为动点, , ,过点M作 轴于点 ,
过点N作 轴于点 ,M与 不重合,N与 不重合,设 ,则点T的轨迹方程是
.
【答案】
【分析】设出点 的坐标,根据 ,可以知道点 的横坐标和纵坐标之间的关系, 可
以求出 的坐标,进而根据已知的条件,求出 、 的坐标,设出点 的坐标,通过 ,
可以得到 的坐标和 的坐标之间的关系,再根据点 的横坐标和纵坐标之间的关系,求出点 的轨迹方
程.
【详解】设点 ,因为 ,所以有 ,因为 ,所以有 ,
由题意可知: , ,因为 与 不重合, 与 不重合,所以 且 ,,
设 ,因为 ,所以有 ,而 ,
所以 ,又因为 且 ,
故答案为: ( 且 ).
26.自 引圆 的割线ABC,则弦 中点P的轨迹方程 .
【答案】 ( )
【分析】设 ,根据 ⊥ ,利用斜率列出方程,再考虑 的取值范围.
【详解】设 ,则 ⊥ ,
当 时,有 ,即 ,整理得 ①,
当 时,此时割线ABC的中点为原点,代入①式,也成立,
故弦 中点P的轨迹方程为 (在圆 内部分),
联立 ,解得 ,
故轨迹方程为 ( )
故答案为: ( )
27.已知 , ,当 时,线段 的中点轨迹方程为 .【答案】
【分析】根据中点坐标公式可得 中点坐标,设点 为线段 的中点轨迹上任一点的坐标,即得
,消去参数,可得答案.
【详解】因为 , ,
所以 中点坐标为 ,
即 ,
设点 为线段 的中点轨迹上任一点的坐标,
, ,
,
即当 时,线段 的中点轨迹方程为 ,
故答案为:
28.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: ( ).
29.已知抛物线 的焦点 到准线的距离为2,直线 与抛物线 交于 两
点,过点 作抛物线 的切线 ,若 交于点 ,则点 的轨迹方程为 .
【答案】 或
【分析】由题可得抛物线方程,利用切线几何意义可得切线斜率,即可表示出切线方程求出交点坐标,再
将抛物线 与直线 联立,结合韦达定理可得轨迹方程.
【详解】由焦点 到准线的距离为2,可得抛物线 .
由 可得 ,故 ,
故在 处的切线方程为 ,即 ,
同理在点 处的切线方程为 ,联立 ,即 .
联立直线与抛物线方程: ,消去 得 ,
由题 或 .
由韦达定理, ,
得 ,其中 或 ,故点 的轨迹方程为: 或 .
故答案为: 或
30.直线 在 轴上的截距为 且交抛物线 于 、 两点,点 为抛物线的顶点,过
点 、 分别作抛物线对称轴的平行线与直线 交于 、 两点.分别过点 、 作抛物线的切线,
则两条切线的交点的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】设点 、 ,分析可知直线 不与 轴重合,设直线 的方程为 ,将
直线 的方程与抛物线的方程联立,求出抛物线在点 、 处的切线方程,求出两切线的交点坐标,可
得出交点的轨迹方程.
【详解】设点 、 ,
若直线 与 轴重合,则直线 与抛物线 只有一个交点,不合乎题意.
设直线 的方程为 ,联立 ,可得 ,
,由韦达定理,可得 , ,
显然抛物线 在点 处切线斜率存在且不为 ,设其方程为 ,
由 ,消去 并整理,得 ,
解得 或 ,因此有 ,解得 ,
则抛物线 在点 处切线方程为 ,即 ,
同理抛物线 在点 处切线方程为 ,
而 ,由 ,解得 , ,
于是得两条切线的交点在直线 上,
又 ,所以两条切线的交点的轨迹方程为 .
故答案为: .
三、解答题
31.已知直线l平行于y轴,且l与x轴的交点为 ,点A在直线l上,动点P的纵坐标与A的纵坐标相
同,且 ,求P点的轨迹方程,并说明轨迹方程的形状.
【答案】 ,轨迹是开口向左的抛物线.
【分析】根据向量垂直的坐标运算即可列方程求解.
【详解】由条件可知,直线l的方程为 ,因此点A的横坐标为4.
设P的坐标为 ,则点A的坐标为 .因此因为 的充要条件是 ,所以 ,即动点P的轨迹方程为 .
从而可以看出,轨迹是开口向左的抛物线.
32.在平面直角坐标系中,点 的坐标分别为 , ,点 为坐标系内一点,若直线
与直线 的斜率的乘积为 .
(1)求点 的轨迹方程;
(2)说明点 的轨迹是何种几何图形.
【答案】(1)
(2)点 的轨迹是焦点在x轴上的椭圆,且不包括与x轴的交点
【分析】(1)根据题意结合斜率公式运算求解,注意 ;
(2)根据(1)中结果,结合椭圆方程分析说明.
【详解】(1)由题意可知:直线 与直线 的斜率分别为 ,
则 ,整理得 ,
所以点 的轨迹方程为 .
(2)由(1)可知:点 的轨迹是焦点在x轴上的椭圆,且不包括与x轴的交点.
33.已知椭圆 ,点A,B分别是它的左、右顶点,一条垂直于x轴的动直线l与椭圆相交于P,Q
两点,当直线l与椭圆相切于点A或点B时,看作P,Q两点重合于点A或点B,求直线 与直线 的交
点M的轨迹方程.
【答案】
【分析】设 ,则 ,写出直线 和直线 的方程,利用 消去 和 即可得
到结果.
【详解】由椭圆 方程可知: ,则 , ,设 ,则 ,则 ,
当 时,则有:
直线 的方程为: ,直线 的方程为: ,
可得 ,
又因为 ,所以 ,即 ,
当 时, 也符合上式,
所以直线AP与直线BQ的交点M的轨迹方程是 .
34.已知 的斜边为AB,且 .求:
(1) 外接圆的一般方程;
(2)直角边 的中点 的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据直角三角形外接圆性质求解圆心和半径, 从而计算出外接圆的一般方程;
(2)设 ,根据M是线段BC的中点,得到 然后根据 即
可求得动点 的轨迹方程.
【详解】(1)由题意知,设圆心为 ,则 ,,
故圆的方程为:
即 外接圆的一般方程为: .
(2)
设 ,由此解得:
因为C为直角,所以
代入解得: 即
配方得: ,
又因为 三点不共线,
所以
综上: .
35.已知直线 ,圆 .
(1)证明:直线 与圆 相交;
(2)设 与 的两个交点分别为A、 ,弦 的中点为 ,求点 的轨迹方程.
【答案】(1)证明过程见解析
(2)
【分析】(1)求出直线 恒过点 ,而 在圆 内,故证明出结论;(2)联立直线与圆的方程,设出 ,得到两根之和,两根之积,进而表达出点
的坐标为 ,消去参数 ,求出点 的轨迹方程,注意去掉原点.
【详解】(1) 恒过点 ,
又 ,所以点 在圆内,
所以直线 与圆 相交;
(2)联立 与 得: ,
设 ,
则 , ,
,
故 , ,
所以点 的坐标为 ,
令 , ,两式相除可得: ,
代入 中,消去 可得, ,
由于 ,故 ,即去除原点,
则点 的轨迹方程为: .
36.已知椭圆 的右焦点为 ,点 在椭圆上且 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)点 分别在椭圆 和直线 上, , 为 的中点,若 为直线 与直线 的交点.
是否存在一个确定的曲线,使得 始终在该曲线上?若存在,求出该曲线的轨迹方程;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)利用待定系数法求出椭圆 的方程;
(2)设 ,表示出直线OQ的方程,定点 和 .
进而求出 ,把 代入得 ,从而 ,判断出点 始
终在以OF为直径的圆上,即可求解 .
【详解】(1)因为椭圆 过点 ,所以 .
因为 ,所以 ,得 .
故 ,
从而椭圆C的方程为 .
(2)设 ,则直线AP的斜率为 .
因为 ,所以直线OQ的方程为 .
令 可得 ,所以 ,
又M是AP的中点,所以 .
从而 ,所以 ①
因为点 在椭圆C上,所以 ,故 ,
代入式①可得 ,从而 ,
所以,点 始终在以 为直径的圆上,且该圆方程为
37.已知过点 的直线交抛物线 于 两点, 为坐标原点.
(1)证明: ;
(2)设 为抛物线的焦点,直线 与直线 交于点 ,直线 交抛物线与 两点( 在 轴的
同侧),求直线 与直线 交点的轨迹方程.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)设 , ,利用 三点共线 ,解得 ,再利用向
量数量积的坐标表示即可求解;
(2)设 , , ,根据题意可得 ,由此解出 与 , 与 的关
系,进而得到直线 与直线 的方程,联立即可求解.
【详解】(1)设 , ,
因为 三点共线,所以 ,
所以 ,整理可得 ,
所以 ,所以 .(2)设 , , ,
由题意 , ,
因为 , ,所以 ,
又因为 , ,
所以 ,整理得 .
因为 在 轴同侧,所以 ,同理可得 ,
所以直线 的方程为 ,同理 的方程为 ,
两式联立代入 ,可得 ,
由题意可知交点不能在x轴上,
所以交点的轨迹方程为 .
38.已知 分别是双曲线 的左、右焦点, 为双曲线右支上除右顶点之外的一点.
若该双曲线与椭圆 有共同的焦点且过点 ,求 内切圆圆心的轨迹方程.
【答案】
【分析】根据双曲线定义和圆的切线定理可得所求轨迹方程为 ,再由已知列方程组即可求得
a,即得方程.【详解】解:如图所示, ,
设内切圆与x轴的切点是点H,内切圆的圆心为点M, , 与内切圆的切点分别为A,B,
由双曲线的定义可得 ,
即 ,
又 , ,
所以 ,即 .
设点M的横坐标为x,则点H的横坐标为x,
所以 ,即 .
因为双曲线与椭圆 有共同的焦点且过点 ,
所以 ,解得 ,
故 内切圆圆心的轨迹方程为 .
39.已知点 是圆 上的定点,点 是圆内一点, 、 为圆上的动点.
(1)求线段AP的中点 的轨迹方程.
(2)若 ,求线段 中点 的轨迹方程.
【答案】(1)
(2) .【分析】(1)根据中点坐标公式,结合相关点法即可求解,
(2)根据直角三角形的性质,结合勾股定理即可由点点距离求解.
【详解】(1)设 中点为 ,
由中点坐标公式可知, 点坐标为
∵ 点在圆 上,∴ .
故线段 中点的轨迹方程为 .
(2)设 的中点为 ,在 中, ,
设 为坐标原点,则 ,所以 ,
所以 .
故线段 中点的轨迹方程为 .
40.已知椭圆 的上、下顶点分别为 ,点 是椭圆 上异于 的动点,记 分别为直
线 的斜率.点 满足 .(1)证明: 是定值,并求出该定值;
(2)求动点 的轨迹方程.
【答案】(1)证明见解析,
(2)
【分析】(1)根据两点斜率公式以及点在椭圆上,即可代入化简求解,
(1)根据垂直关系求解斜率关系,联立直线方程得交点坐标即可求解.
【详解】(1)由题意可知 ,
设点 ,显然
,为定值.
(2)设点 ,
由于 ,
的方程: ①.
的方程: ②由①②联立可得: ,
代入①可得 ,
即点
点 满足: ,
代入可得 点 的轨迹方程为:
41.已知抛物线 的焦点为F,点E在C上,以点E为圆心, 为半径的圆的最小面积
为 .
(1)求抛物线C的标准方程;
(2)过点F的直线与C交于M,N两点,过点M,N分别作C的切线 , ,两切线交于点P,求点P的轨
迹方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)当圆心在原点时,此时半径为 ,圆的面积最小是解题的关键;
(2)设出直线MN的方程,利用导数与切线方程的关系求出切线,联立两条切线方程求出交点即可求解.
【详解】(1)设点 , ,则 ,
因为以E为圆心,以 为半径的圆的最小面积为 ,
所以 ,
所以 (负值舍去),解得 ,所以抛物线C的标准方程为 .
(2)设 , ,
易得 ,由题意知直线MN的斜率一定存在,
则设直线MN的方程为 ,
联立 得 ,
,所以 , .
由 ,得 ,则切线 的斜率为 ,
则切线 的方程为 ,即 ①.
同理可得切线 的方程为 ②.
① ②得 ,
代入①得, ,
所以点P的轨迹方程为 .
【点睛】关键点睛:利用设而不求的方法,设出直线方程与圆锥曲线联立消元得出韦达定理,通过转化化
简用韦达定理表示出问题,是处理直线与圆锥曲线位置关系必须要掌握的方法.
42.已知椭圆C: 的离心率为 ,且经过 ,经过定点 斜率不为0的
直线l交C于E,F两点,A,B分别为椭圆C的左,右两顶点.(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线AE与BF的交点为P,求P点的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据题意可得 求解即可;
(2)联立直线方程结合 求点P的横坐标.
【详解】(1)
根据题意可得 ,解得 ,
∴求椭圆C的方程为
(2)
根据题意可得直线AE: ,BF: ,
由 可得 ,
所以 ,故 ,故 ,同理, ,故 ,
因为 三点共线,故 共线,
而 ,
故 ,整理得到: 或 ,
若 ,则由 可得 ,这与题设矛盾,故 .
联立方程 ,解得 ,
∴P点的轨迹方程为
43.已知椭圆C: 的长轴长为 ,离心率为 .
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若动点P为椭圆C外一点,且过点P的椭圆C的两条切线相互垂直,求点P的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由椭圆的相关概念及离心率求解即可;
(2)设出动点P的坐标,求出切线方程,联立方程组由 求解即可(注意分类讨论).
【详解】(1)由题意可知 ,解得 , ,∵ ,
∴椭圆C的标准方程为 ;
(2)设点 ,
①当两条切线斜率均存在时,设其中一条切线为 ,另一条为 ,
联立方程 ,消去y得 ,
∴ ,
即 ,
则 , 是方程 的两个不等实根,
∴ ,
又∵两条切线相互垂直,∴ ,
∴ ,
整理得 ,
即点P的轨迹方程为 ,
②当两条切线中有一条斜率不存在时,即A、B两点分别位于椭圆长轴与短轴的端点,
P的坐标为 ,把点 代入 亦成立,
综上所述,点P的轨迹方程为: .44.已知拋物线 ,过其焦点 作两条相互垂直且不平行于 轴的直线,分别交抛物线 于点
和点 的中点分别为 .
(1)若直线 的斜率为2,求直线 的方程;
(2)求线段 的中点 的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)联立直线和抛物线方程,求得中点 坐标,即可求解直线 的方程;
(2)首先设直线 的方程为 ,与抛物线方程联立,求得点 的坐标,并利用直线 与直线
的关系,求得点 的坐标,即可求解点 ,再通过消参求得点 的轨迹方程.
【详解】(1)抛物线的焦点 , ,
直线 的方程为 ,设 ,
联立 ,得 , ,
所以 中点的横坐标为 ,中点的纵坐标为 ,即 ,
直线 的方程为 ,设 ,
联立 ,得 , ,
所以 中点的横坐标为 ,中点的纵坐标为 ,即 ,
所以 ,直线 的方程为 ,
化简为直线 的方程为 ;(2)设直线 的方程为 ,设 , ,
联立 ,得 ,
得 ,
所以 中点的横坐标为 ,纵坐标为 ,
即 ,将 换成 得 ,
得 的中点 的坐标为 ,
即 ,得 ,
45.已知 分别为双曲线 的左、右顶点,点 是直线 上的动点,延长 分别与
交于点 .
(1)若点 的纵坐标为 ,求 的坐标;
(2)若 在直线 上且满足 ,求 的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意,得到点 的坐标,进而可得直线 的方程,将直线 的方程与双曲线方程联立,
求出点 的横坐标,再代入双曲线方程中即可求解;
(2)对直线 的斜率是否存在进行讨论,当斜率存在时,设出直线 的方程,将直线 的方程与双
曲线方程联立,结合根与系数的关系以及三点共线的定义进行求解即可.
【详解】(1)易知 ,则直线 的方程为 ,
联立 ,解得 ,故 ,
又点 在 上,解得 ,
即 ;
(2)不妨设 , , , , ,
由题意可知:直线 不可能平行于 轴,
不妨设直线 的方程为 ,
联立 ,消去 并整理得 ,
因为直线 与 有两交点,
所以 ,且 ,即 ,
由韦达定理得 , ,
所以 ,
由 , , 三点共线,此时 ,即 ,
由 , , 三点共线,此时 ,消去 整理得 ,
即 ,
此时 ,
即 ,
所以对任意 , ,都有 成立,
解得 或 ,
若 ,
因为 ,又 ,
解得 , ,
所以 ,即 ,不符合题意,
所以 ,则 ,
所以直线 恒过点 ,
故点 的轨迹是以 为直径的圆,
由 , 可得圆心坐标为 ,直径为2,
故圆的方程为 .
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中定点问题的两种解法
(1)引进参数法:先引进动点的坐标或动线中系数为参数表示变化量,再研究变化的量与参数何时没有
关系,找到定点.
(2)特殊到一般法:先根据动点或动线的特殊情况探索出定点,再证明该定点与变量无关.
技巧:若直线方程为 ,则直线过定点 ;
若直线方程为 ( 为定值),则直线过定点