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1、高中数学动点轨迹方程求解方法 轨迹, 包含两个方面的问题: 凡在轨迹上的点都符合给定的条件,这叫做轨迹的纯粹性(也叫做必要性);凡不在轨迹上的点都不符合给定的条件,也就是符合给定条件的点必在轨迹上,这叫做轨迹的完备性(也叫做充分性)。 轨迹方程就是与几何轨迹对应的代数描述。 轨迹方程就是与几何轨迹对应的代数描述。符合一定条件的动点所形成的图形,或者说,符合一定条件的点的全体所组成的集合, 叫做满足该条件的点的轨迹。重点要掌握常用求轨迹方法, 难点是轨迹的定型及其纯粹性和完备性的讨论。 一、动点轨迹方程解题步骤 1.建系建立适当的坐标系,设出动点 M 的坐标; 2.设点设轨迹上的任一点 P(x,
2、y),写出点 P 的集合; 3.列式列出动点 p 所满足的关系式; 4.代换依条件的特点,选用距离公式、斜率公式等将其转化为关于 X,Y 的方程式,化简方程为最简形式; 5.证明证明所求方程即为符合条件的动点轨迹方程。 二、动点轨迹方程求解常见的 6 种方法 动点轨迹方程的求解方法有多种,常用的有直译法、定义法、相关点法、参数法和交轨法等。 1.直译求解法:直接将条件翻译成等式,整理化简后即得动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法通常叫做直译法。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
3、用点 P 的坐标(x,y)表示该等量关系式,即可得到轨迹方程。 根据已知条件及一些基本公式如两点间距离公式, 点到直线的距离公式,直线的斜率公式等,直接列出动点满足的等量关系式,从而求得轨迹方程。 2.定义求解法: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,这种求轨迹方程的方法叫做定义法。待定系数法: 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,也有人将此方法称为定义法。 通过图形的几何性质判断动点的轨迹是何种图形,再求其轨迹方程,这种方法叫做定义法,运用定
4、义法,求其轨迹,一要熟练掌握常用轨迹的定义,如线段的垂直平分线,圆、椭圆、双曲线、抛物线等,二是熟练掌握平面几何的一些性质定理。 3.相关点求解法(代入法):用动点 Q 的坐标 x,y 表示相关点 P 的坐标x0、y0,然后代入点 P 的坐标(x0,y0)所满足的曲线方程,整理化简便得到动点 Q 轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做相关点法。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。 4.参数求解法:当动点
5、坐标 x、y 之间的直接关系难以找到时,往往先寻找 x、y 与某一变数 t 的关系,得再消去参变数 t,得到方程,即为动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做参数法。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。 求曲线的轨迹方程是解析几何的两个基本问题之一, 求符合某种条件的动点的轨迹方程,其实质就是利用题设中的几何条件,通过坐标互化将其转化为寻求变量间的关系。在确定了轨迹方程之后,有时题目会就方程中的参数进行讨
6、论;参数取值的变化使方程表示不同的曲线;参数取值的不同使其与其他曲线的位置关系不同;参数取值的变化引起另外某些变量的取值范围的变化等等。 5.交轨求解法: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,这灯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。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,这种求轨迹方程的方法叫做交轨法。 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方程,也可以解方程组先求出交点的参数方程,再化为普通方程。
7、 6.几何求解法: 若所求的轨迹满足某些几何性质(如线段的垂直平分线,角平分线的性质等),可以用几何法,列出几何式,再代入点的坐标较简单。 【注意事项】 1.求轨迹方程的关键是在纷繁复杂的运动变化中,发现动点 P 的运动规律,即 P 点满足的等量关系,因此要学会动中求静,变中求不变。 2.轨迹方程既可用普通方程表示,又可用参数方程来表示,若要判断轨迹方程表示何种曲线,则往往需将参数方程化为普通方程。 3. 求出轨迹方程后,应注意检验其是否符合题意,既要检验是否增解,(即以该方程的某些解为坐标的点不在轨迹上),又要检验是否丢解。 (即轨迹上的某些点未能用所求的方程表示), 出现增解则要舍去,出现丢解, 则需补充。 检验方法: 研究运动中的特殊情形或极端情形。 【总结归纳】 1.要注意有的轨迹问题包含一定隐含条件,也就是曲线上点的坐标的取值范围.由曲线和方程的概念可知,在求曲线方程时一定要注意它的完备性和纯粹性,即轨迹若是曲线的一部分,应对方程注明的取值范围,或同时注明的取值范围。 2.轨迹与轨迹方程既有区别又有联系,求轨迹时首先要求出轨迹方程, 然后再说明方程的轨迹图形, 最后补漏和去掉增多的点,若轨迹有不同的情况,应分别讨论,以保证它的完整性。