解法一:“几何法”
设点M的坐标为(x,y),因为点M 是弦BC的中点,所以OM⊥BC,
22 2
所以|OM | +|MA|=|OA| , 即(x2 +y2)+(x -4)2 +y2 =16 化简得:(x-2)2+ y2 =4................................①
由方程 ① 与方程x2 +y2= 4得两圆的交点的横坐标为1,所以点M的轨迹方程为 (x-2)2+ y2 =4 (0≤x<1)。所以M的轨迹是以(2,0)为圆心, 2为半径的圆在圆O内的部分。
解法二:“参数法”
设点M的坐标为(x,y),B(x1,y1),C(x2,y2)直线AB的方程为y=k(x-4), 由直线与圆的方程得(1+k2)x2 -8k2x +16k2-4=0...........(*),
x1?x24k2?由点M为BC的中点,所以x=...............(1) , 又OM⊥BC,所以221?kk=
y.................(2)由方程(1)(2) x1,所以x<1. 3消去k得(x-2)2+ y2 =4,又由方程(*)的△≥0得k2 ≤
所以点M的轨迹方程为(x-2)2+ y2 =4 (0≤x<1)所以M的轨迹是以(2,0)为圆心, 2为半径的圆在圆O内的部分。
四:用代入法等其它方法求轨迹方程
x2y20)为定点,求线段AB的中点M的 例4. 点B是椭圆2?2?1上的动点,A(2a,ab轨迹方程。
分析:题中涉及了三个点A、B、M,其中A为定点,而B、M为动点,且点B的运动是有规律的,显然M的运动是由B的运动而引发的,可见M、B为相关点,故采用相关点法求动点M的轨迹方程。
【解析】设动点M的坐标为(x,y),而设B点坐标为(x0,y0) 则由M为线段AB中点,可得
?x0?2a?x??x0?2x?2a?2? ???y0?2y?y0?0?y??2 即点B坐标可表为(2x-2a,2y)
x2y2 又?点B(x0,y0)在椭圆2?2?1上
abxy ?02?02?1ab22(2x?2a)2(2y)2从而有?2?1, 2ab4(x?a)24y2?2?1 整理,得动点M的轨迹方程为2ab【点评】代入法的关键在于找到动点和其相关点坐标间的等量关系
【变式4】如图所示,已知P(4,0)是圆x2+y2=36内的一点,A、B是圆上两动点,且满
足∠APB=90°,求矩形APBQ的顶点Q的轨迹方程
yBQRAoPx
【解析】: 设AB的中点为R,坐标为(x,y),则在Rt△ABP中,|AR|=|PR| 又因为R是弦AB的中点,依垂径定理 在Rt△OAR中,|AR|2=|AO|2-|OR|2=36-(x2+y2)
又|AR|=|PR|=(x?4)2?y2
所以有(x-4)2+y2=36-(x2+y2),即x2+y2-4x-10=0
因此点R在一个圆上,而当R在此圆上运动时,Q点即在所求的轨迹上运动
设Q(x,y),R(x1,y1),因为R是PQ的中点,所以x1=代入方程x2+y2-4x-10=0,得
x?4y?0, ,y1?22(x?42yx?4-10=0 )?()2?4?222整理得 x2+y2=56,这就是所求的轨迹方程
【备选题】
已知双曲线x?y?2的左、右焦点分别为F1,F2,过点F2的动直线与双曲线相交于A,B两点.
22?????????????????O为坐标原点)(I)若动点M满足FM,求点M的轨迹方程; ?F1A?F1B?FO11(其中????????(II)在x轴上是否存在定点C,使CA·CB为常数?若存在,求出点C的坐标;若不存在,
请说明理由.
解:由条件知F1(?2,0),F2(2,0),设A(x1,y1),B(x2,y2).
?????????解法一:(I)设M(x,y),则则FM?(x?2,y),F1A?(x1?2,y1), 1?????????????????????????F1B?(x2?2,y2),FO?(2,0),由FM?F1A?F1B?FO111得
?x?2?x1?x2?6,?x1?x2?x?4,即? ??y1?y2?y?y?y1?y2于是AB的中点坐标为??x?4y?,?. 22??yy?y2yy2(x1?x2). 当AB不与x轴垂直时,1,即y1?y2???x?4x?8x1?x2?2x?82222又因为A,B两点在双曲线上,所以x1?y12?2,x2?y2?2,两式相减得
(x1?x2)(x1?x2)?(y1?y2)(y1?y2),即(x1?x2)(x?4)?(y1?y2)y.
将y1?y2?y(x1?x2)代入上式,化简得(x?6)2?y2?4. x?8当AB与x轴垂直时,x1?x2?2,求得M(8,0),也满足上述方程. 所以点M的轨迹方程是(x?6)2?y2?4.
(II)假设在x轴上存在定点C(m,0),使CA.CB为常数.
当AB不与x轴垂直时,设直线AB的方程是y?k(x?2)(k??1). 代入x?y?2有(1?k)x?4kx?(4k?2)?0.
2222224k24k2?2则x1,x2是上述方程的两个实根,所以x1?x2?2,x1x2?2,
k?1k?1于是CA.CB?(x1?m)(x2?m)?k2(x1?2)(x2?2)
?(k2?1)x1x2?(2k2?m)(x1?x2)?4k2?m2 (k2?1)(4k2?2)4k2(2k2?m)???4k2?m2 22k?1k?12(1?2m)k2?24?4m2??m?2(1?2m)??m2. 22k?1k?1因为CA.CB是与k无关的常数,所以4?4m?0,即m?1,此时CA.CB=?1. 当AB与x轴垂直时,点A,B的坐标可分别设为(2,2),(2,?2), 此时CA.CB?(1,2).(1,?2)??1.
故在x轴上存在定点C(1,0),使CA.CB为常数. 解法二:(I)同解法一的(I)有??x1?x2?x?4,
y?y?y?12当AB不与x轴垂直时,设直线AB的方程是y?k(x?2)(k??1). 代入x2?y2?2有(1?k2)x2?4k2x?(4k2?2)?0.
4k2则x1,x2是上述方程的两个实根,所以x1?x2?2.
k?1?4k2?4k. y1?y2?k(x1?x2?4)?k??4??2k?1k?1??4k2由①②③得x?4?2.???????????????????④
k?1y?4k.??????????????????????????⑤ k2?1当k?0时,y?0,由④⑤得,
x?4?k,将其代入⑤有 yx?44y(x?4)y22y??.整理得(x?6)?y?4. 222(x?4)(x?4)?y?1y24?当k?0时,点M的坐标为(4,0),满足上述方程.
当AB与x轴垂直时,x1?x2?2,求得M(8,0),也满足上述方程. 故点M的轨迹方程是(x?6)?y?4.
(II)假设在x轴上存在定点点C(m,0),使CA.CB为常数,
224k24k2?2当AB不与x轴垂直时,由(I)有x1?x2?2?1,x1x2?2.
kk?1以上同解法一的(II).
【误区警示】
1.错误诊断
【例题5】?ABC中,B,C 坐标分别为(-3,0),(3,0),且三角形周长为16,求点A的轨迹方程。
x2y2【常见错误】由题意可知,|AB|+|AC|=10,满足椭圆的定义。令椭圆方程为2?2?1,
abx2y2??1 则由定义可知a?5,c?3,则b?4,得轨迹方程为
2516【错因剖析】ABC为三角形,故A,B,C不能三点共线。
【正确解答】ABC为三角形,故A,B,C不能三点共线。轨迹方程里应除去点(5,0).(?5,0),
x2y2??1(x??5) 即轨迹方程为
25162.误区警示
1:在求轨迹方程中易出错的是对轨迹纯粹性及完备性的忽略,因此,在求出曲线方程的方程之后,应仔细检查有无“不法分子”掺杂其中,将其剔除;另一方面,又要注意有无“漏网之鱼”仍逍遥法外,要将其“捉拿归案”。
2:求轨迹时方法选择尤为重要,首先应注意定义法,几何法,直接法等方法的选择。
3:求出轨迹后,一般画出所求轨迹,这样更易于检查是否有不合题意的部分或漏掉的部分。
【课外作业】
【基础训练】
221:已知两点M(1,),N(?4,?)给出下列曲线方程:①4x?2y?1?0;②x?y?3;③
5454x2x22?y?1;?y2?1,④在曲线上存在点P满足|MP|?|NP|的所有曲线方程是( ) 22A ①③ 【答案】:D
B ②④
C ①②③ D ②③④
【解答】: 要使得曲线上存在点P满足|MP|?|NP|,即要使得曲线与MN的中垂线y??2x?3有交点.把直线方程分别与四个曲线方程联立求解,只有①无解,则选D
2.两条直线x?my?1?0与mx?y?1?0的交点的轨迹方程是 . 【解答】:直接消去参数m即得(交轨法):x?y?x?y?0
3:已知圆的方程为(x-1)2+y2=1,过原点O作圆的弦0A,则弦的中点M的轨迹方程是 .
22