常见轨迹方程的求法

1动点轨迹方程的常见求法一、待定系数法；它常常适用于动点轨迹的曲线类型已知或利用已知条件可直接推断出其轨迹的曲线方程。其解题步骤为：先设出对应类型的轨迹方程；再求出所设方程中的待定系数。例1、已知椭圆中心在原点，焦点在坐标轴上，焦距为213，另一双曲线和椭圆有公共焦点，且椭圆的半长轴比双曲线的半实轴大4，椭圆的离心率和双曲线的离心率之比为3/7。求椭圆和双曲线的方程。解：如果双曲线和椭圆的焦点在x轴上，即椭圆的长轴、双曲线的实轴在x轴上，那么可设椭圆方程为22ax+22by=1，双曲线的方程为22mx－22ny=1。2c=213,c=13.a–m=4,mc:nc=73,a=7,m=3.b2=a2－c2=36,n2=c2－m2=4.椭圆方程为492x+362y=1，双曲线的方程为92x－42y=1；如果双曲线和椭圆的焦点在y轴上，同理可得：椭圆方程为492y+362x=1，双曲线的方程为92y－42x=1。二、直译解析法；该方法的主要思路就是将题目中的几何条件直接翻译为代数条件。它主要通过建系、设点、列式、化简、讨论等步骤得到所求的曲线轨迹方程。例2、已知两定点A、B，AB=3，求使∠PBA=2∠PAB成立的动点P的轨迹方程。解：以点A为坐标原点，射线AB为x轴的正半轴，y建立直角坐标系如右图：P(x,y)则B点坐标为(3,0)，设P点坐标为(x,y),∠PAB=,则∠PBA=2ABx3xy=KPB=tg(－2)=-tg2=212tgtg=2)(1)(2xyxy=222yxxyy=0(0x3)或31x=222yxx，即y=0(0x3)或（x－1）2－32y=1(x2)。三、曲线定义法；若动点轨迹直接符合已知圆锥曲线定义，则可直接利用定义写出其方程。2例3、已知定点A(0,7),B(0,-7),F1(12,2)，以F1为一个焦点，作过AB的椭圆，求另一个焦点F2的轨迹。解：根据椭圆的定义，1AF+2AF=1BF+2BF，但1AF=13，1BF=15，故得2AF+13=2BF+15，即AF2－BF2=2根据定义，动点F2的轨迹是以A、B为焦点，实轴长2a=2的双曲线的下支，AF2BF2，其轨迹方程为：y2－482x=1(y-1)四、几何性质法；根据动点所满足的平面几何性质得到等量关系求出其轨迹方程。例4、已知圆O：x2+y2=16及点A(2,0)，求过A且与圆O相切的诸圆圆心P的轨迹方程。解：如右图：过A且与圆O相切的圆，只能与圆O相内切，根据两圆相内切的性质：连心线必过其切点，设切点为M，则O、P、M共线，OM=OP+PM。又因为A在圆P上，yPM=PA。OP+PA=OM=4。M故P的轨迹是以O、A为焦点，长轴长为POM=4的椭圆。OAx故P的轨迹方程：4)12x（+32y=1。五、相关点法；若动点P(x,y)依赖于某已知曲线上的另一个动点P1(x1,y1)而运动，且x1,y1可用x,y表示，则将P1(x1,y1)代入已知曲线，求出P点的轨迹方程。此法也称代入法或转移法。例5、定点A(3,0)为圆x2+y2=1外一定点，P为圆上任一点，（除出圆与x轴的交点）,∠POA的平分线交PA于点Q,求出Q点的轨迹方程。解：如右图：设Q(x,y),P(xo,yo),由于OQ平分∠POA,则有：y=QPAQ=OPOA=3，即Q分AP的比为3，P由定比分点公式得：BOCAx{313331300xxyy解得{xxyy343400代入x2+y2=1得：（x－43）2+y2=169。六、复数法；利用复数的几何意义，把动点的运动看成是复数对应的向量的旋转与模的伸长与缩短而得出所求的轨迹方程。例6、已知椭圆92x+52y=1的右焦点为F，B为椭圆上的动点，ΔFAB为正三角形，且F、A、B为逆时针方向排序，求出A点的轨迹方程。QO3解：设椭圆上任意一点所对应的复数是ZB，依题意复数满足方程：2BZ+2BZ=6。设点A所对应的复数是Z，因为F、A、B为逆时针方向排序，ΔFAB为正三角形，所以向量FB可由向量FA沿逆时针方向旋转3而得到。ZB－2=(Z–2)(cos3+isin3)①yZB+2=21(1+3)(Z－23i)②BA对①、②两式分别取模后相加得：X2Z+iZ32=2BZ+2BZ=6故A点的轨迹的复数方程为：2Z+iZ32=6。七、引参消参法；若题目出现当动点运动所受限制条件较多，不易直接建立x、y的某种联系，但且发现x、y同时受到另外一个变量t（如角度、斜率、截距等）的制约而将它们用t表示，然后通过消去变量t而得到所要求的动点的轨迹方程f(x,y)=0。例7、过点M(-2,0)作直线L交双曲线x2－y2=1于A、B两点，以OA、OB为邻边作平行四边形OAPB。求动点P的轨迹方程。解：设过M的直线方程为:y=k(x+2)(k0，k1)，代入双曲线x2－y2=1得：（1－k2）x2－4k2x－4k2－1=0OAPB为平行四边形，则：xP=xA+xB=2214kk；yyP=yA+yB=k(xA+xB)+4k=214kk。BPA消去k得xP2－yP2+4xp=0MOx当L⊥x轴时，P点坐标为（-4，0），也满足上述方程。而由k0，得xP0。故所求的轨迹方程为：x2－y2+4x=0(x0)。八、交轨法；它常常适用于出现需求两曲线交点的轨迹方程问题，解此类问题往往需借助解方程组得出含有某参数的交点坐标，再消去参数而得到所求动点的轨迹方程。例8、已知椭圆22ax+22by=1（ab0）和定点A(0,b),B(0,-b),C是椭圆上的动点,求ΔABC的垂心H的轨迹方程。解：设椭圆上C点(acos,bsin)，又A(0,b)、B(0,-b)。AC边的高线的方程为：y=xbbasincos－b,而AB边的高线的方程为：y=bsin,设H(x,y)，则点H适合bxbbaybysincossin即cossin2abxby，由cos2+sin2=1得OF4242abx+22by=1。又点C不能与A、B重合，所以yb。故所求的轨迹方程为：242abx+22by=1（x0）。九、极坐标法；根据题意建立极坐标系，引入动点的极坐标，寻找动点变量间的等量关系而求出动点轨迹的极坐标方程，再化极坐标方程为普通方程。例9、已知∠AOB=2(02)，其内一动点P,从点P向角的两边分别作垂线PQ、PR，且四边形OQPR的面积为定值a2，求动点P的轨迹方程。解：以O点为极点，∠AOB的平分线为极轴建立极坐标系，设P(,)OR=cos(+),PR=sin(+),OQ=cos(－),PR=sin(－)212sin(+)cos(+)+QB212sin(－)cos(－)=a2OPx即412[sin2(+)+sin2(－)]=a2RA212sin2cos2=a22cos2=2sin22a即动点P的轨迹方程为：x2－y2=2a2csc2(在∠AOB的内部的一段)。十、向量法;利用向量具有几何和代数形式的双重属性来探求解析几何轨迹问题也是常见的方法之一.例10、两根杆分别绕着定点A和B(AB=2a)在平面内转动,并且转动时两杆保持相互垂直,求两杆交点的轨迹方程.解：建立坐标系如右图:设点P的坐标为(x,y),则AP=(x+a,y),BP=(x－a,y)yPAP⊥BPAP·BP=(x+a)(x－a)+y2=0,AOBx即所求的轨迹方程为:x2+y2=a2(xa).