高中数学轨迹方程解法

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  摘要:求 轨迹方程是每年高考的必考内容,分值高,难度大,能否正确掌握对高考的成绩至关重要。结合例题介绍五种常用的方法,以期帮助读者掌握求轨迹方程的方法和技巧。
  关键词:高中数学 轨迹方程 参数法
  求平面上动点的轨迹方程不仅是教学大纲要求掌握的主要内容之一,也是高考考查的重点内容之一。轨迹即点的集合,而方程为实数对的集合。求某种条件的动点轨迹的方程,其实质就是利用已知的点的坐标间的特性去寻求变量之间关系。因此,求轨迹方程的基本指导思想,就是充分利用题设中的几何条件,通过“解析化”将其转化为代数式。由于动点运动规律给出的条件千差万别,因此求动点轨迹方程的方法也多种多样,这里介绍几种常用的方法。
  一、直接法
  如果动点满足的几何条件本身就是一些几何量的等量关系,或这些几何条件简单明了且易于表达,我们只需把这种关系“翻译”成含X,Y的等式就得到曲线的轨迹方程。这种方法称为直接法。
  当o  当p=1时,所求轨迹是抛物线在y轴右侧部分;
  当p1时,所求轨迹是椭圆在y轴右侧部分;
  注:求轨迹的步骤:1)建立适当坐标系,设点的坐标;2)根据条件列出关系;3)转化为方程F(x,y)=0;4)整理化简得轨迹方程;5)必要时进行讨论。
  二、定义法
  若动点的轨迹的条件满足某一基本轨迹的定义(如圆、椭圆、双曲线、抛物线),则可以根据定义直接求轨迹 方程。
  三、参数法
  有时求动点应满足的几何条件不易的出,也无明显的相关点,但却较易发现这个动点的运动常常受到另一个变量(角度、斜率、比值、截距或时间)的制约,即动点的坐标(x,y)中的x,y分别随另一变量的变化而变化,我们可以这个变量为参数,建立根据的参数方程。这种方法叫参数法。如果需要普通方程,只要消去参数即可。在求轨迹方程中,参数法的应用较为广泛,若参数选择得当,常可使问题获得较为简捷的解法。
  注:参数法求动点轨迹方程的步骤:(1)建立坐标系,设动点P(x,y);(2)根据轨迹的条件,选取适当的参数;(3)确定动点坐标中的x,y与参数的关系式,即建立参数方程;(4)消去参数得到普通方程;(5)讨论;其中确定参数是关键。选择恰当地参数应该是便于建立动点的参数方程,且容易消去参数。另外,但动点随着动直线绕某点旋转时,选择斜率k为参数比较方便。
  四、交轨法
  求轨迹时,有时会出现要求两动曲线交点的轨迹问题。可通过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,此种方法叫交轨法。
  例4:已知过抛物线=4x的焦点F的直线交抛物线于AB两点 过原点O作OM⊥AB 垂足为M ,求点M轨迹方程。
  解:
  a.当直线斜率不存在时,直线方程为x=1.此时M点坐标为(1,0)
  b.当直线斜率存在时,设直线AB的方程y=k(x-1),则直线OM的方程可写成y=-x/k;两式相乘消去k,得=-x(x-1),即点M的轨迹方程为将M(1,0)代入知点M(1,0)在该轨迹上。
  ∴ M的轨迹方程为:
  注:用交轨法求动点的轨迹方程时,不一定非要求出交点的坐标,只要能消去参数,得出p点坐标之间的关系即可。
  求轨迹方程应注意的几个问题:
  1.应多层次、全方位地分析动点所满足的全部条件,特别应注意动点受到的隐含的约束条件,防止扩大或缩小点集的范围。
  2.方程化简过程中,一定要注意同解变形,对非同解变形,要注意判别x,y的存在范围并予以说明,以确保轨迹不重不漏;
  3.对实际问题,要注意实际问题对动点轨迹的限制;
  4.要注意区别”轨迹“和”轨迹方程“是两个不同的概念。若求动点的轨迹,不仅要写出动点的轨迹方程,还要说明轨迹的名称形状特征及位置特点等。
  另外,还有相关点代入法,本文不再详述。
  参考文献:
  [1] 普通高中课程标准试验教科书·数学(选修2-1).北京师范大学出版社,2008.
  [2]高中数学解题方法.湖北教育出版社,1995.
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