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1、2022年高考數(shù)學大一輪復(fù)習 熱點聚焦與擴展 專題51 曲線與方程——求軌跡方程
縱觀近幾年的高考試題,高考對曲線與方程的考查,主要有以下兩個方面:一是確定的軌跡的形式或特點;二是求動點的軌跡方程,同時考查到求軌跡方程的基本步驟和常用方法.一般地,命題作為解答題一問,小題則常常利用待定系數(shù)法求方程或利用方程判斷曲線類別.
本專題在分析研究近幾年高考題及各地模擬題的基礎(chǔ)上,重點說明求點的軌跡方程問題的常見解法.
1、求點軌跡方程的步驟:
(1)建立直角坐標系
(2)設(shè)點:將所求點坐標設(shè)為,同時將其他相關(guān)點坐標化(未知的暫用參數(shù)表示)
(3)列式:從已知條件中發(fā)掘的關(guān)系,列出方程
(
2、4)化簡:將方程進行變形化簡,并求出的范圍
2、求點軌跡方程的方法
(1)直接法:從條件中直接尋找到的關(guān)系,列出方程后化簡即可
(2)代入法:所求點與某已知曲線上一點存在某種關(guān)系,則可根據(jù)條件用表示出,然后代入到所在曲線方程中,即可得到關(guān)于的方程
(3)定義法:從條件中能夠判斷出點的軌跡為學過的圖形,則可先判定軌跡形狀,再通過確定相關(guān)曲線的要素,求出曲線方程.常見的曲線特征及要素有:
① 圓:平面上到定點的距離等于定長的點的軌跡
直角→圓:若,則點在以為直徑的圓上
確定方程的要素:圓心坐標,半徑
② 橢圓:平面上到兩個定點的距離之和為常數(shù)(常數(shù)大于定點距離)的點
3、的軌跡
確定方程的要素:距離和,定點距離
③ 雙曲線:平面上到兩個定點的距離之差的絕對值為常數(shù)(小于定點距離)的點的軌跡
注:若只是到兩定點的距離差為常數(shù)(小于定點距離),則為雙曲線的一支
確定方程的要素:距離差的絕對值,定點距離
④ 拋物線:平面上到一定點的距離與到一定直線的距離(定點在定直線外)相等的點的軌跡
確定方程的要素:焦準距:.若曲線位置位于標準位置(即標準方程的曲線),則通過準線方程或焦點坐標也可確定方程
(4)參數(shù)法:從條件中無法直接找到的聯(lián)系,但可通過一輔助變量,分別找到與的聯(lián)系,從而得到和的方程:,即曲線的參數(shù)方程,消去參數(shù)后即可得到軌跡方程.
【經(jīng)典例題】
4、
例1.【2018屆北京石景山區(qū)一?!咳鐖D,已知線段上有一動點(異于),線段,且滿足(是大于且不等于的常數(shù)),則點的運動軌跡為( )
A. 圓的一部分 B. 橢圓的一部分
C. 雙曲線的一部分 D. 拋物線的一部分
【答案】B
例2.設(shè)點A到圖形C上每一個點的距離的最小值稱為點A到圖形C的距離.已知點A(1,0),圓C:x2+2x+y2=0,那么平面內(nèi)到圓C的距離與到點A的距離之差為1的點的軌跡是( )
A. 雙曲線的一支 B. 橢圓
C. 拋物線 D. 射線
【答案】D
【解析】圓的標準方程為,
如圖所示,設(shè)圓心坐標為,滿足
5、題意的點為點,由題意有:
,則,
設(shè),結(jié)合幾何關(guān)系可知滿足題意的軌跡為射線.
本題選擇D選項.
例3.動點在曲線上移動,點和定點連線的中點為,則點的軌跡方程為( ).
A. B.
C. D.
【答案】B
例4.已知直線與拋物線交于兩點,且,其中為坐標原點,若于,則點的軌跡方程為( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】思路:先處理條件可得由為鄰邊的平行四邊形對角線相等,所以該四邊形為矩形.即,設(shè),即,聯(lián)立直線與拋物線方程并利
聯(lián)立方程:,消去可得:
6、 ,由可得
,即直線過定點
即 的軌跡為以為直徑的圓
則該圓的圓心為,半徑
軌跡方程為
答案:B
例5.點是圓上的動點,定點,線段的垂直平分線與直線的交點為,則點的軌跡方程是___.
【答案】
【解析】由垂直平分線的性質(zhì)有,所以,
又,根據(jù)雙曲線的定義,點Q的軌跡是C,F(xiàn)為焦點,以4為實軸長的雙曲線,
,,
所以點Q的軌跡方程是.
例6.【2018屆福建省漳州市高三上學期期末】已知直線過拋物線: 的焦點, 與交于, 兩點,過點, 分別作的切線,且交于點,則點的軌跡方程為________.
【答案】
,故原拋物線C相應(yīng)的點P的軌跡方程為,故答案為.
7、
例7.【2017課標II,理】設(shè)O為坐標原點,動點M在橢圓C:上,過M作x軸的垂線,垂足為N,點P滿足.
(1) 求點P的軌跡方程;
(2)設(shè)點Q在直線上,且.證明:過點P且垂直于OQ的直線l過C的左焦點F.
【答案】(1) .(2)證明略.
【解析】
(2)由題意知.設(shè),則
,
.
由得,又由(1)知,故
.
所以,即.又過點P存在唯一直線垂直于OQ,所以過點P且垂直于OQ的直線過C的左焦點F.
例8.已知拋物線:的焦點為F,平行于x軸的兩條直線分別交C于A,B兩點,交C的準線于P,Q兩點.
(I)若F在線段AB上,R是PQ的中點,證明AR∥FQ;
(II)若△
8、PQF的面積是△ABF的面積的兩倍,求AB中點的軌跡方程.
【答案】(I)詳見解析;(II).
【解析】由題設(shè).設(shè),則,且
.
記過兩點的直線為,則的方程為.
(I)由于在線段上,故.
記的斜率為,的斜率為,則
當與軸不垂直時,由可得.而,所以.
當與軸垂直時,與重合.所以,所求軌跡方程為.
例9.【2018屆河北衡水金卷】已知焦點為的的拋物線:()與圓心在坐標原點,半徑為的交于,兩點,且,,其中,,均為正實數(shù).
(1)求拋物線及的方程;
(2)設(shè)點為劣弧上任意一點,過作的切線交拋物線于,兩點,過,的直線,均于拋物線相切,且兩直線交于點,求點的軌跡方程.
【答
9、案】(1)答案見解析;(2).
【解析】試題分析:(1)由題意可得到將點A坐標代入方程可得到m=2,進而得到點A的坐標,由點點距得到半徑;(2)設(shè),,,,由直線和曲線相切得到,:,同理: ,聯(lián)立兩直線得,根據(jù)點在圓上可消參得到軌跡.
解析:
(1)由題意,,故。
所以拋物線的方程為.
將代入拋物線方程,解得,
因此,
令,解得,
故:,
同理: .
則由
解得
因直線 ,.
則由
得,
則
因此根據(jù)點在圓上滿足方程,消參得到.
例10:如圖所示,點在圓上運動,軸,點在的延長線上,且
(1)求點的軌跡方恒,并求當為何值時,的軌跡表示焦點在軸上的橢圓
10、(2)當時,在(1)中所得曲線記為,已知直線,是上的動點,射線(為坐標原點)交曲線于點,又點在上且滿足,求點的軌跡方程
設(shè)
軸 ①
由在上可知:,代入①可得:
設(shè),進而得到與的聯(lián)系:,再尋找的聯(lián)系,結(jié)合條件可知,從而用即可表示出與的聯(lián)系(而不用再設(shè)字母):.所以可以用代入法分別將兩組關(guān)系代入至直線與橢圓方程,再消去即可得到的軌跡方程
解:由(1)可得曲線方程為:
設(shè)
設(shè) 由線段比例可得:
由同理可得:
分別在直線與橢圓上 ,代入可得:
,化簡可得:的軌跡方程為:
.
【精選精練】
1.到兩坐標
11、軸的距離相等的動點的軌跡方程是( )
A. B. C. D.
【答案】D
2.【2018屆江西省新余市二?!啃甭蕿榈闹本€過拋物線焦點,交拋物線于,兩點,點為中點,作,垂足為,則下列結(jié)論中不正確的是( )
A. 為定值 B. 為定值
C. 點的軌跡為圓的一部分 D. 點的軌跡是圓的一部分
【答案】C
【解析】由題意知拋物線的焦點為,故直線的方程為,
由消去y整理得,
設(shè),
則,
∴.
選項A中,,為定值.故A正確.
選項B中,,為定值,故B正確.
選項C中,由消去k得,故點的軌跡不是圓的一部分,所以C不正確.
12、選項D中,由于,直線過定點,所以點Q在以為直徑的圓上,故D正確.
綜上選C.
3.【2018屆江西省監(jiān)測】已知向量, 滿足, , ,若為的中點,并且,則點的軌跡方程是( )
A. B.
C. D.
4.如圖,在圓上任取一點,過點作軸的垂線段, 為垂足. 當點在圓上運動時,滿足 的動點的軌跡是橢圓,求這個橢圓離心率的取值范圍( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】設(shè),則,代入圓的方程,即,∵,∴動點的軌跡是焦點在軸上的橢圓,其中, ,則,故而可得,故,即,故選D.
5.點P(4,-2)與圓x2+y2
13、=4上任一點連線的中點的軌跡方程是 ( )
A. (x+2)2+(y-1)2=1 B. (x-2)2+(y+1)2=4
C. (x+4)2+(y-2)2=4 D. (x-2)2+(y+1)2=1
【答案】D
6.【2018屆廣西二?!吭O(shè)為橢圓上任意一點,,,延長至點,使得,則點的軌跡方程為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】 為橢圓上任意一點,且A,B為焦點, ,又,,所以點的軌跡方程為.
7.△ABC的頂點A(-5,0),B(5,0),△ABC的周長為22,則頂點
14、C的軌跡方程是 ( )
A. B.
C. D.
【答案】D
8.【2018屆浙江省鎮(zhèn)海中學高三上學期期末】橢圓M:長軸上的兩個頂點為、,點P為橢圓M上除、外的一個動點,若且,則動點Q在下列哪種曲線上運動( )
A. 圓 B. 橢圓 C. 雙曲線 D. 拋物線
【答案】B
【解析】設(shè)P(m,n),Q(x,y)
∵橢圓M的方程為,
∴作出橢圓如圖所示,可得長軸的端點為A(﹣a,0),B(a,0)
∴=(x+a,y),=(m+a,n)
∵=0,∴(x+a)(m+a)+ny=0,可得m+a=﹣ ①
此方程對應(yīng)的圖形是焦
15、點在y軸上的橢圓,可得動點Q的軌跡是一個橢圓,B項是正確答案故選B.
9.已知橢圓為橢圓上一動點, 為橢圓的左焦點則線段的中點的軌跡是( )
A. 橢圓 B. 圓 C. 雙曲線的一支 D. 線段
【答案】A
【解析】設(shè)線段的中點
∴點的軌跡方程為
∴線段 的中點 的軌跡是橢圓.
故選A.
10.過圓 : 上的點 作 軸的垂線,垂足為 ,點 滿足 .當 在 上運動時,記點 的軌跡為 .
(1)求 的方程;
【答案】(1)
【解析】試題分析:
(1)設(shè)點坐標,點坐標,由題意可得點坐標為滿足則點的軌跡的方程為.
11.已知坐標平面上
16、兩個定點,,動點滿足:.
(1)求點的軌跡方程,并說明軌跡是什么圖形;
(2)記(1)中的軌跡為,過點的直線被所截得的線段的長為,求直線的方程.
【答案】(1)見解析;(2).
【解析】分析:(1)直接利用,列出方程即可求出點M的軌跡方程,然后說明軌跡的形狀;
(2)設(shè)出直線方程,利用圓心到直線的距離,半徑與半弦長滿足的勾股定理,求出直線l的方程.
詳解:(1) 由得
化簡得:,軌跡為圓
(2)當直線的斜率不存在時,直線 符合題意;
當直線的斜率存在時,設(shè)的方程為:
由圓心到直線的距離等于得
此時直線的方程為:.
12.已知圓,直線, .
(1)求證:對,直線與圓總有兩個不同的交點;
(2)求弦的中點的軌跡方程,并說明其軌跡是什么曲線.
【答案】(1)見解析(2) 的軌跡方程是,它是一個以為圓心,以為半徑的圓
試題解析:
證明:(1)圓的圓心為,半徑為,
所以圓心到直線的距離.
所以直線與圓相交,即直線與圓總有兩個不同的交點;
(2)設(shè)中點為,
所以的軌跡方程是,
它是一個以為圓心,以為半徑的圓.