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1、第二節(jié) 曲線(xiàn)與方程,1.曲線(xiàn)與方程 如果曲線(xiàn)C上點(diǎn)的坐標(biāo)(x,y)都是方程f(x,y)=0的解，且以方程 f(x,y)=0的解(x,y)為坐標(biāo)的點(diǎn)都在曲線(xiàn)C上，那么，方程 f(x,y)=0叫做_，曲線(xiàn)C叫做_.,曲線(xiàn)C的方程,方程f(x,y)=0的曲線(xiàn),2.求曲線(xiàn)方程的基本步驟,判斷下面結(jié)論是否正確(請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中打“”或“”). (1)f(x0,y0)=0是點(diǎn)P(x0,y0)在曲線(xiàn)f(x,y)=0上的充要條件.( ) (2)方程x2+xy=x的曲線(xiàn)是一個(gè)點(diǎn)和一條直線(xiàn).( ) (3)到兩條互相垂直的直線(xiàn)距離相等的點(diǎn)的軌跡方程是x2=y2.( ) (4)方程 與x=y2表示同一曲線(xiàn).( ),【解析】
2、(1)正確.由f(x0,y0)=0可知點(diǎn)P(x0,y0)在曲線(xiàn)f(x,y)=0上,又P(x0,y0)在曲線(xiàn)f(x,y)=0上時(shí)，有f(x0,y0)=0, f(x0,y0)=0是P(x0,y0)在曲線(xiàn)f(x,y)=0上的充要條件. (2)錯(cuò)誤.方程變?yōu)閤(x+y-1)=0, x=0或x+y-1=0, 故方程表示直線(xiàn)x=0或直線(xiàn)x+y-1=0.,(3)錯(cuò)誤.當(dāng)以?xún)蓷l互相垂直的直線(xiàn)為x軸、y軸時(shí)，是x2=y2,否則不正確. (4)錯(cuò)誤.因?yàn)榉匠?表示的曲線(xiàn)，只是方程x=y2表示曲線(xiàn)的一部分，故其不正確. 答案：(1) (2) (3) (4),考向 1 利用直接法求軌跡方程 【典例1】已知直角坐標(biāo)平面
3、上的點(diǎn)Q(2,0)和圓C：x2+y2=1,動(dòng)點(diǎn)M到圓C的切線(xiàn)長(zhǎng)與MQ的比等于常數(shù)(0)，求動(dòng)點(diǎn)M的軌跡方程.,【思路點(diǎn)撥】可設(shè)出動(dòng)點(diǎn)M的坐標(biāo)，依據(jù)動(dòng)點(diǎn)M到圓C的切線(xiàn)長(zhǎng)與MQ的比等于常數(shù)(0)即可得出方程.,【規(guī)范解答】設(shè)直線(xiàn)MN切圓C于N點(diǎn)，則動(dòng)點(diǎn)M的集合為： P=M|MN=MQ，因?yàn)閳AC的半徑CN=1, 所以MN2=MC2-CN2=MC2-1， 設(shè)點(diǎn)M的坐標(biāo)為M(x,y)，則 化簡(jiǎn)整理得：(2-1)(x2+y2)-42x+1+42=0(0).,【互動(dòng)探究】本例中的條件不變，求動(dòng)點(diǎn)M的軌跡. 【解析】由例題解析可知：曲線(xiàn)的方程為 (2-1)(x2+y2)-42x+1+42=0(0)， 因?yàn)?,
4、所以當(dāng)=1時(shí)，方程化為4x-5=0,它表示一條直線(xiàn); 當(dāng)1時(shí)，方程化為： 它表示圓心為 半徑為 的圓.,【拓展提升】 1.直接法求曲線(xiàn)方程的一般步驟 (1)建立恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，設(shè)動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)(x,y). (2)列出幾何等量關(guān)系式. (3)用坐標(biāo)條件變?yōu)榉匠蘤(x，y)=0. (4)變方程為最簡(jiǎn)方程. (5)檢驗(yàn)，就是要檢驗(yàn)點(diǎn)軌跡的純粹性與完備性.,2.直接法適合求解的軌跡類(lèi)型 (1)若待求軌跡上的動(dòng)點(diǎn)滿(mǎn)足的幾何條件可轉(zhuǎn)化為動(dòng)點(diǎn)與一些幾何量滿(mǎn)足的等量關(guān)系，而該等量關(guān)系又易于表達(dá)成含x,y的等式時(shí)，一般用直接法求軌跡方程. (2)題目給出了等量關(guān)系，直接代入即可得方程.,【變式備選】已知點(diǎn)M，N為兩個(gè)定
5、點(diǎn)，MN=6,且動(dòng)點(diǎn)P滿(mǎn)足 求點(diǎn)P的軌跡方程. 【解析】以點(diǎn)M，N所在的直線(xiàn)為x軸，MN的中點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)， 建立平面直角坐標(biāo)系，則M(-3,0)，N(3,0),設(shè)P(x,y)，則 又因?yàn)?所以(-3-x,-y)(3-x,-y)=6， 化簡(jiǎn)整理得：x2+y2=15.,考向 2 利用定義法求軌跡方程 【典例2】已知A(- ，0)，B是圓F：(x- )2+y2=4(F為圓心)上一動(dòng)點(diǎn)，線(xiàn)段AB的垂直平分線(xiàn)交BF于P，求動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程. 【思路點(diǎn)撥】根據(jù)題設(shè)條件，尋找動(dòng)點(diǎn)P與兩點(diǎn)A，F(xiàn)距離的和滿(mǎn)足的等量關(guān)系PA+PF=2，用定義法求方程.,【規(guī)范解答】如圖，連接PA， 依題意可知PA=PB. PA
6、+PF=PB+PF=BF=21. P點(diǎn)軌跡為以A(- ，0)， F( ，0)為焦點(diǎn)，長(zhǎng)半軸長(zhǎng)為1的橢圓. 其方程可設(shè)為 又c= ,a=1,b2=a2-c2= 故P點(diǎn)的軌跡方程為,【拓展提升】定義法適合所求軌跡的特點(diǎn)及關(guān)鍵 (1)特點(diǎn)：求軌跡方程時(shí)，若動(dòng)點(diǎn)與定點(diǎn)、定線(xiàn)間的等量關(guān)系滿(mǎn)足圓、橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)的定義，則可直接根據(jù)定義先確定軌跡類(lèi)型，再寫(xiě)出其方程. (2)關(guān)鍵：理解解析幾何中有關(guān)曲線(xiàn)的定義是解題關(guān)鍵.,【提醒】利用定義法求軌跡方程時(shí)，還要看所求軌跡是否是完整的圓、橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)，如果不是完整的曲線(xiàn)，則應(yīng)對(duì)其中的變量x或y進(jìn)行限制.,【變式訓(xùn)練】一動(dòng)圓與圓x2+y2+6x+5=0
7、外切，同時(shí)與圓 x2+y2-6x-91=0內(nèi)切，求動(dòng)圓圓心M的軌跡方程，并說(shuō)明它是什么曲線(xiàn). 【解析】如圖所示，設(shè)動(dòng)圓圓心M 的坐標(biāo)為(x,y)，半徑為R，設(shè)已知 圓的圓心分別為O1,O2,將圓的方程 分別配方得：(x+3)2+y2=4, (x-3)2+y2=100， 當(dāng)動(dòng)圓與圓O1相外切時(shí)，有O1M=R+2. ,當(dāng)動(dòng)圓與圓O2相內(nèi)切時(shí)，有O2M=10-R. 將兩式相加，得O1M+O2M=12O1O2, 動(dòng)圓圓心M(x,y)到點(diǎn)O1(-3,0)和O2(3,0)的距離和是常數(shù)12, 所以點(diǎn)M的軌跡是焦點(diǎn)為O1(-3,0),O2(3,0),長(zhǎng)軸長(zhǎng)等于12的橢圓. 2c=6,2a=12,c=3,a=
8、6,b2=36-9=27, 圓心M的軌跡方程為 軌跡為橢圓.,考向 3 利用相關(guān)點(diǎn)(代入)法、參數(shù)法求軌跡方程 【典例3】設(shè)A是單位圓x2+y2=1上的任意一點(diǎn)，l是過(guò)點(diǎn)A與x軸垂直的直線(xiàn)，D是直線(xiàn)l與x軸的交點(diǎn)，點(diǎn)M在直線(xiàn)l上，且滿(mǎn)足DM=mDA(m0,且m1).當(dāng)點(diǎn)A在圓上運(yùn)動(dòng)時(shí)，記點(diǎn)M的軌跡為曲線(xiàn)C.求曲線(xiàn)C的方程，判斷曲線(xiàn)C為何種圓錐曲線(xiàn)，并求其焦點(diǎn)坐標(biāo).,【思路點(diǎn)撥】解答本題的關(guān)鍵是把點(diǎn)M的坐標(biāo)設(shè)出，利用代入法求軌跡方程.,【規(guī)范解答】設(shè)M(x,y)，A(x0,y0),則由DM=mDA(m0,且 m1),可得x=x0,|y|=m|y0|,所以 因?yàn)锳點(diǎn)在單位圓上運(yùn)動(dòng)，所以 將式代入式
9、即得所求曲線(xiàn)C的方程為 因?yàn)閙(0,1)(1,+),所以當(dāng)01時(shí)，曲線(xiàn)C是焦點(diǎn)在y軸上的橢圓，兩焦點(diǎn)坐標(biāo)分別為,【拓展提升】 1.相關(guān)點(diǎn)法(代入法)適用的軌跡類(lèi)型及使用過(guò)程 動(dòng)點(diǎn)所滿(mǎn)足的條件不易得出或轉(zhuǎn)化為等式，但形成軌跡的動(dòng)點(diǎn)P(x,y)卻隨另一動(dòng)點(diǎn)Q(x,y)的運(yùn)動(dòng)而有規(guī)律地運(yùn)動(dòng)，而且動(dòng)點(diǎn)Q的軌跡方程為給定的或容易求得的，則可先將x，y表示成x，y的式子，再代入Q的軌跡方程，整理化簡(jiǎn)即得動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程. 【提醒】用代入法求軌跡方程是將x，y表示成x，y的式子，同時(shí)注意x，y的限制條件.,2.參數(shù)法適用的軌跡類(lèi)型及使用過(guò)程 有時(shí)求動(dòng)點(diǎn)應(yīng)滿(mǎn)足的幾何條件不易得出，也無(wú)明顯的相關(guān)點(diǎn)，但卻較易發(fā)現(xiàn)
10、(或經(jīng)分析可發(fā)現(xiàn))這個(gè)動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)常常受到另一個(gè)或兩個(gè)變量(斜率、比值、截距或坐標(biāo)等)的制約，即動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)中的x,y分別隨另外變量的變化而變化，我們可稱(chēng)這些變量為參數(shù)，建立軌跡的參數(shù)方程，這種方法叫參數(shù)法，如果需要得到軌跡的方程，只要根據(jù)參數(shù)滿(mǎn)足的約束條件消去參數(shù)即可.,【變式訓(xùn)練】已知拋物線(xiàn)y2=4px(p0),O為頂點(diǎn)，A，B為拋物 線(xiàn)上的兩動(dòng)點(diǎn)，且滿(mǎn)足OAOB,如果OMAB于M點(diǎn)，求點(diǎn)M的軌 跡方程. 【解析】設(shè)M(x,y)， 當(dāng)直線(xiàn)AB斜率存在時(shí)，設(shè)直線(xiàn)AB方程為y=kx+b, 由OMAB得 由y2=4px及y=kx+b消去y,得 消去x，得ky2-4py+4pb=0.所以,由O
11、AOB，得y1y2=-x1x2, 所以 故y=kx+b=k(x-4p), 把 代入，得x2+y2-4px=0(x0).(*) 當(dāng)直線(xiàn)AB斜率不存在時(shí)，M點(diǎn)坐標(biāo)為(4p,0)，適合(*)式. 所以M的軌跡方程為x2+y2-4px=0(x0).,1.已知真命題：若A為O內(nèi)一定點(diǎn)，B為O上一動(dòng)點(diǎn)，線(xiàn)段AB的垂直平分線(xiàn)交直線(xiàn)OB于點(diǎn)P，則點(diǎn)P的軌跡是以O(shè)，A為焦點(diǎn)，OB長(zhǎng)為長(zhǎng)軸長(zhǎng)的橢圓. 類(lèi)比此命題，寫(xiě)出另一個(gè)真命題：若A為O外一定點(diǎn)，B為O上一動(dòng)點(diǎn)，線(xiàn)段AB的垂直平分線(xiàn)交直線(xiàn)OB于點(diǎn)P，求點(diǎn)P的軌跡.,【解析】如圖，連接AP， 由于P是線(xiàn)段AB垂直平分線(xiàn)上一點(diǎn)， 故有PA=PB， 因此|PA-PO|
12、=|PB-PO|=OB=R為定值， 其中R為O的半徑.又由于點(diǎn)A在圓外, 故|PA-PO|=OB=ROA, 故動(dòng)點(diǎn)P的軌跡是以O(shè)，A為焦點(diǎn)，OB為實(shí)軸長(zhǎng)的雙曲線(xiàn).,2.一動(dòng)圓與圓O1:(x+2)2+y2=3外切，與圓O2:(x-2)2+y2=27內(nèi)切. (1)求動(dòng)圓圓心M的軌跡方程. (2)試探究圓心M的軌跡上是否存在點(diǎn)P，使直線(xiàn)PO1與PO2的斜 率滿(mǎn)足 ?若存在，請(qǐng)指出共有幾個(gè)這樣的點(diǎn)，并說(shuō) 明理由(不必具體求出這些點(diǎn)的坐標(biāo)).,【解析】(1)設(shè)動(dòng)圓圓心為M(x,y)，半徑為R， 由題意，得 由橢圓定義知M在以O(shè)1,O2為焦點(diǎn)的橢圓上， 且 動(dòng)圓圓心M的軌跡方程為,(2)由(1)知?jiǎng)訄A圓心
13、M的軌跡是橢圓，它的兩個(gè)焦點(diǎn)坐標(biāo)分別 為O1(-2,0)和O2(2，0). 設(shè)P(x,y)是橢圓上的點(diǎn)，由 得 即x2-y2=4(x2)， 這是實(shí)軸在x軸，頂點(diǎn)是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)的雙曲線(xiàn)(除去兩個(gè)頂 點(diǎn))，它與橢圓的交點(diǎn)即為點(diǎn)P.由于雙曲線(xiàn)的兩個(gè)頂點(diǎn)在橢圓 內(nèi)，根據(jù)橢圓和雙曲線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)性可知，它們必有四個(gè)交點(diǎn). 即圓心M的軌跡上存在四個(gè)點(diǎn)P，使直線(xiàn)PO1與PO2的斜率滿(mǎn)足,3.(2013南京模擬)設(shè)定點(diǎn)M(-3,4)，動(dòng)點(diǎn)N在圓x2+y2=4上運(yùn) 動(dòng)，以O(shè)M，ON為鄰邊作平行四邊形MONP，求點(diǎn)P的軌跡方程. 【解析】設(shè)P(x,y)，圓上的動(dòng)點(diǎn)N(x0,y0)，則線(xiàn)段OP的中點(diǎn)坐標(biāo)為 線(xiàn)段MN的中
14、點(diǎn)坐標(biāo)為 又因?yàn)槠叫兴倪呅蔚膶?duì)角線(xiàn)互相平分， 所以有 可得 又因?yàn)镹(x0,y0)在圓上，所以N點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足圓的方程.即有(x+3)2+(y-4)2=4，但應(yīng)除去兩點(diǎn),4.(2013淮安模擬)設(shè)F(1,0)，點(diǎn)M在x軸上，點(diǎn)P在y軸上，且 (1)當(dāng)點(diǎn)P在y軸上運(yùn)動(dòng)時(shí)，求點(diǎn)N的軌跡C的方程. (2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),D(x3,y3)是曲線(xiàn)C上的點(diǎn)，且 成等差數(shù)列，當(dāng)AD的垂直平分線(xiàn)與x軸 交于點(diǎn)E(3，0)時(shí)，求B點(diǎn)坐標(biāo).,【解析】(1)設(shè)N(x,y)，則由 得P為MN中點(diǎn)，所以 又 所以y2=4x(x0).,(2)由(1)知F(1，0)為曲線(xiàn)C的焦點(diǎn)，由拋物線(xiàn)定義知，拋物線(xiàn)
15、 上任一點(diǎn)P0(x0,y0)到F的距離等于其到準(zhǔn)線(xiàn)的距離，即 所以 根據(jù) 成等差數(shù)列，得x1+x3=2x2, 易知直線(xiàn)AD的斜率存在，所以直線(xiàn)AD的斜率為 所以AD的垂直平分線(xiàn)l的方程為 又AD中點(diǎn) 在垂直平分線(xiàn)上，則 即 x2=1,所以B(1,2).,5.在RtABC中，CAB=90，AB=2，AC= ，一曲線(xiàn)E過(guò)C 點(diǎn)，動(dòng)點(diǎn)P在曲線(xiàn)E上運(yùn)動(dòng)，且保持PA+PB的值不變. (1)建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，求曲線(xiàn)E的方程. (2)直線(xiàn)l:y=x+t與曲線(xiàn)E交于M，N兩點(diǎn)，求四邊形MANB的面積 的最大值.,【解析】(1)以AB為x軸，以AB中點(diǎn)為原點(diǎn)O建立直角坐標(biāo)系， PA+PB=CA+CB= 動(dòng)點(diǎn)P的
16、軌跡為橢圓，且a= ,c=1,從而b=1. 曲線(xiàn)E的方程為,(2)將y=x+t代入 得3x2+4tx+2t2-2=0. 設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2), 由得t23, t=0時(shí)，,6.(2013徐州模擬)在平面直角坐標(biāo) 系xOy中，已知點(diǎn)A(-1，1)，P是動(dòng)點(diǎn)， 且三角形POA的三邊所在直線(xiàn)的斜率 滿(mǎn)足kOP+kOA=kPA. (1)求點(diǎn)P的軌跡C的方程. (2)若Q是軌跡C上異于點(diǎn)P的一個(gè)點(diǎn)，且 直線(xiàn) OP與QA交于點(diǎn)M，問(wèn)：是否存在點(diǎn)P使得PQA和PAM的面積滿(mǎn) 足SPQA =2SPAM？若存在，求出點(diǎn)P的坐標(biāo)；若不存在，說(shuō) 明理由.,【解析】(1)設(shè)點(diǎn)P(x,y)為所求軌跡 上的
17、任意一點(diǎn)，則由kOP+kOA=kPA得， 整理得軌跡C的方程 為y=x2(x0且x-1). (2)設(shè) 由 可知直線(xiàn)PQOA，則kPQ=kOA, 故 即x2=-x1-1, 直線(xiàn)OP方程為:y=x1x，,直線(xiàn)QA的斜率為： 直線(xiàn)QA的方程為：y-1=(-x1-2)(x+1), 即y=-(x1+2)x-x1-1， 聯(lián)立，得x=- ，點(diǎn)M的橫坐標(biāo)為定值- . 由SPQA =2SPAM，得到QA=2AM， 因?yàn)镻QOA，所以O(shè)P=2OM. 由 得x1=1,P的坐標(biāo)為(1，1). 存在點(diǎn)P滿(mǎn)足SPQA =2SPAM ,P的坐標(biāo)為(1,1).,7.已知線(xiàn)段AB的兩個(gè)端點(diǎn)A，B分別在x軸、y軸上滑動(dòng)，AB=3
18、， 點(diǎn)M滿(mǎn)足 (1)求動(dòng)點(diǎn)M的軌跡E的方程. (2)若曲線(xiàn)E的所有弦都不能被直線(xiàn)l:y=k(x-1)垂直平分，求實(shí) 數(shù)k的取值范圍.,【解析】(1)設(shè)M(x,y),A(x0,0),B(0,y0), 則 由 得 解得 代入 化簡(jiǎn)得點(diǎn)M的軌跡方程為,(2)由題意知k0, 假設(shè)存在弦CD被直線(xiàn)l垂直平分，設(shè)直線(xiàn)CD的方程為 由 消去y化簡(jiǎn)得 (k2+4)x2-8kbx+4k2(b2-1)=0, =(-8kb)2-4(k2+4)4k2(b2-1) =-16k2(k2b2-k2-4)0， k2b2-k2-40,設(shè)C(x1,y1)，D(x2,y2)，CD中點(diǎn)P(xp,yp), 則,解得 當(dāng)曲線(xiàn)E的所有弦都
19、不能被直線(xiàn)l:y=k(x-1)垂直平分時(shí)，k的 取值范圍是k- 或k .,8.(2013南通模擬)在平面直角坐標(biāo)系中，已知向量a=(x,y)，b=(x,ky-4)(kR),ab,動(dòng)點(diǎn)M(x,y)的軌跡為T(mén). (1)求軌跡T的方程，并說(shuō)明該方程表示的曲線(xiàn)的形狀. (2)當(dāng)k=0時(shí)，過(guò)點(diǎn)F(0，1)，作軌跡T的兩條互相垂直的弦AB，CD，設(shè)AB，CD的中點(diǎn)分別為M，N，試判斷直線(xiàn)MN是否過(guò)定點(diǎn)？并說(shuō)明理由.,【解析】(1)ab,ab=(x,y)(x,ky-4)=0, 得x2+ky2-4y=0. 當(dāng)k=0時(shí)，方程為x2=4y表示拋物線(xiàn)； 當(dāng)k=1時(shí)，方程表示以(0，2)為圓心，2為半徑的圓； 當(dāng)k0且k1時(shí)，方程表示橢圓； 當(dāng)k0時(shí)，方程表示焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線(xiàn). (2)當(dāng)k=0時(shí)，軌跡T的方程為x2=4y. 設(shè)A(xA,yA),B(xB,yB),M(xM,yM),N(xN,yN). 由題意設(shè)直線(xiàn)AB的方程為y=k1x+1,聯(lián)立x2=4y有：x2-4k1x-4=0， 點(diǎn)M的坐標(biāo)為 同理可得：點(diǎn)N的坐標(biāo)為 直線(xiàn)MN的斜率為 其方程為,整理得 顯然，不論k1為何值，點(diǎn)(0，3)均滿(mǎn)足方程， 直線(xiàn)MN恒過(guò)定點(diǎn)(0，3).,
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