新高考数学一轮复习考点题型归纳讲练素养拓展33 曲线的轨迹方程问题(精讲+精练)(2份,原卷版+解析版)
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一、曲线方程的定义
一般地,如果曲线与方程之间有以下两个关系:
①曲线上的点的坐标都是方程的解;
②以方程的解为坐标的点都是曲线上的点.
此时,把方程叫做曲线的方程,曲线叫做方程的曲线.
二、求曲线方程的一般步骤(直接法)
(1)建立适当的直角坐标系(如果已给出,本步骤省略);
(2)设曲线上任意一点的坐标为;
(3)根据曲线上点所适合的条件写出等式;
(4)用坐标表示这个等式,并化简;
(5)确定化简后的式子中点的范围.
上述五个步骤可简记为:求轨迹方程的步骤:建系、设点、列式、化简、确定点的范围.
三、求轨迹方程的方法
1.定义法
如果动点的运动规律合乎我们已知的某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线)的定义,则可先设出轨迹方程,再根据已知条件,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程。
2.代入法(相关点法)
如果动点的运动是由另外某一点的运动引发的,而该点的运动规律已知,(该点坐标满足某已知曲线方程),则可以设出,用表示出相关点的坐标,然后把的坐标代入已知曲线方程,即可得到动点的轨迹方程。
3.交轨法
在求动点的轨迹方程时,存在一种求解两动曲线交点的轨迹问题,这类问题常常可以先解方程组得出交点(含参数)的坐标,再消去参数得出所求轨迹的方程,该方法经常与参数法并用,和参数法一样,通常选变角、变斜率等为参数.
4.参数法
动点的运动主要是由于某个参数的变化引起的,可以选参、设参,然后用这个参数表示动点的坐标,即,再消参.
5.点差法
圆锥曲线中与弦的中点有关的轨迹问题可用点差法,其基本方法是把弦的两端点的坐标代入圆锥曲线方程,然而相减,利用平方差公式可得,,,等关系式,由于弦的中点的坐标满足,且直线的斜率为,由此可求得弦中点的轨迹方程.
二、题型精讲精练
【典例1】已知点P是椭圆上任意一点,过点P作x轴的垂线,垂足为M,则线段PM的中点的轨迹方程为______.
【答案】
【解析】因为轴,垂足为M,且PM的中点为,
所以,又因为P是椭圆上任意一点,
所以,即.故答案为:.
【典例2】已知圆:,动圆与圆外切,且与定直线相切,设动点的轨迹为.求的方程;
【解析】设,圆的半径为,由题可知,点在直线右侧,
因为圆与定直线相切,所以.
又圆与圆外切,所以,
所以,化简得,即的方程为.
【典例3】(单选题)设分别是直线和上的动点,且满足,则的中点的轨迹方程为( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】设,,,
因为为的中点,则,故,,又因为,所以,即,所以点M的轨迹方程为.
故选: A.
【典例4】已知、为椭圆C:的左右顶点,直线与C交于两点,直线和直线交于点.求点的轨迹方程.
【解析】由题意得,,
设,,,则,,
即,,得,
又∵点在C上,即,得,∴;
【典例5】已知椭圆的弦所在直线过点,求弦中点的轨迹方程.
【解析】设,弦的中点,则,
将代入椭圆方程得,
两式相减得,
所以,
当时,,
因为,所以,则,
整理得;
当时,则直线方程为,代入椭圆方程解得
所以满足上述方程,故点的轨迹方程.
【题型训练-刷模拟】
一、单选题
1.平面直角坐标系中点满足,则点的轨迹为( )
A.线段B.圆C.椭圆D.不存在
2.一动圆过定点,且与已知圆:相切,则动圆圆心的轨迹方程是( )
A.B.
C.D.
3.在平面内,A,B是两个定点,C是动点,若=2,则点C的轨迹为( )
A.椭圆B.射线C.圆D.直线
4.已知面积为16的正方形ABCD的顶点A、B分别在x轴和y轴上滑动,O为坐标原点,,则动点P的轨迹方程是( )
A.B.C.D.
5.已知圆,直线l过点.线段的端点B在圆上运动,则线段的中点M的轨迹方程为( )
A.B.
C.D.
6.已知分别为椭圆的左、右焦点,是椭圆E上一动点,G点是三角形的重心,则点G的轨迹方程为( )
A.B.
C.D.
7.将上各点的横坐标不变,纵坐标变为原来的,得到曲线,若直线与曲线交于两点,且中点坐标为,那么直线的方程为( )
A.B.C.D.
8.已知是圆上的一动点,点,线段的垂直平分线交直线于点,则点的轨迹方程为( )
A.B.
C.D.
9.已知A,B为平面内两定点,过该平面内动点M作直线AB的垂线,垂足为N.若,则动点M的轨迹是( )
A.圆B.椭圆C.抛物线D.双曲线
10.已知是椭圆的长轴上的两个顶点,点是椭圆上异于长轴顶点的任意一点,点与点关于轴对称,则直线与直线的交点所形成的轨迹为( )
A.双曲线B.抛物线
C.椭圆D.两条互相垂直的直线
11.已知点P是圆上的动点,作轴于点H,则线段PH的中点M的轨迹方程为( )
A.B.C.D.
12.已知双曲线的两个焦点分别为,离心率等于,设双曲线的两条渐近线分别为直线;若点分别在上,且满足,则线段的中点的轨迹的方程为
A.B.
C.D.
13.已知,,,以C为焦点的椭圆过A、B两点,则椭圆的另一个焦点F的轨迹方程为( )
A.B.
C.D.
二、填空题
14.如果点M(x,y)在运动过程中,总满足关系式,那么点M的轨迹是 .
15.平面上一动点C的坐标为,则点C的轨迹E的方程为 .
16.曲线C上任意一点P到点F(2,0)的距离与它到直线x=4的距离之比等于,则C的方程为 .
17.已知圆心在轴上移动的圆经过点,且与轴,轴分别相交于两个动点,则点的轨迹方程为 .
18.已知点分别在轴、轴上运动,,点在线段上,且.则点的轨迹方程是 ;
19.已知点A,B,P是平面内的一个动点,直线PA与PB的斜率之积是,则动点P的轨迹C的方程为 .
20.古希腊几何学家阿波罗尼斯证明过这样一个命题:平面内到两定点距离之比为常数的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼斯圆.在平面直角坐标系中,,点满足,则点的轨迹方程为 .
21.已知圆M与圆C1:和圆C2:一个内切一个外切,则点M的轨迹方程为 .
22.已知点是曲线上任意一点,,连接并延长至,使得,求动点Q的轨迹方程 .
23.在椭圆上任取一点,过点作轴的垂线段,垂足为,点在的延长线上,满足,当点在椭圆上运动时,点的轨迹方程为 .
24.已知点P为椭圆上的任意一点,O为原点,M满足,则点M的轨迹方程为 .
25.设平面直角坐标系中,O为原点,N为动点,,,过点M作轴于点,过点N作轴于点,M与不重合,N与不重合,设,则点T的轨迹方程是 .
26.自引圆的割线ABC,则弦中点P的轨迹方程 .
27.已知,,当时,线段的中点轨迹方程为 .
28.已知是椭圆中垂直于长轴的动弦,是椭圆长轴的两个端点,则直线和的交点的轨迹方程为 .
29.已知抛物线的焦点到准线的距离为2,直线与抛物线交于两点,过点作抛物线的切线,若交于点,则点的轨迹方程为 .
30.直线在轴上的截距为且交抛物线于、两点,点为抛物线的顶点,过点、分别作抛物线对称轴的平行线与直线交于、两点.分别过点、作抛物线的切线,则两条切线的交点的轨迹方程为 .
三、解答题
31.已知直线l平行于y轴,且l与x轴的交点为,点A在直线l上,动点P的纵坐标与A的纵坐标相同,且,求P点的轨迹方程,并说明轨迹方程的形状.
32.在平面直角坐标系中,点的坐标分别为,,点为坐标系内一点,若直线与直线的斜率的乘积为.
(1)求点的轨迹方程;
(2)说明点的轨迹是何种几何图形.
33.已知椭圆,点A,B分别是它的左、右顶点,一条垂直于x轴的动直线l与椭圆相交于P,Q两点,当直线l与椭圆相切于点A或点B时,看作P,Q两点重合于点A或点B,求直线与直线的交点M的轨迹方程.
34.已知的斜边为AB,且.求:
(1) 外接圆的一般方程;
(2)直角边的中点的轨迹方程.
35.已知直线,圆.
(1)证明:直线与圆相交;
(2)设与的两个交点分别为A、,弦的中点为,求点的轨迹方程.
36.已知椭圆的右焦点为,点在椭圆上且.
(1)求椭圆的方程;
(2)点分别在椭圆和直线上,,为的中点,若为直线与直线的交点.是否存在一个确定的曲线,使得始终在该曲线上?若存在,求出该曲线的轨迹方程;若不存在,请说明理由.
37.已知过点的直线交抛物线于两点,为坐标原点.
(1)证明:;
(2)设为抛物线的焦点,直线与直线交于点,直线交抛物线与两点(在轴的同侧),求直线与直线交点的轨迹方程.
38.已知分别是双曲线的左、右焦点,为双曲线右支上除右顶点之外的一点.若该双曲线与椭圆有共同的焦点且过点,求内切圆圆心的轨迹方程.
39.已知点是圆上的定点,点是圆内一点,、为圆上的动点.
(1)求线段AP的中点的轨迹方程.
(2)若,求线段中点的轨迹方程.
40.已知椭圆的上、下顶点分别为,点是椭圆上异于的动点,记分别为直线的斜率.点满足.
(1)证明:是定值,并求出该定值;
(2)求动点的轨迹方程.
41.已知抛物线的焦点为F,点E在C上,以点E为圆心,为半径的圆的最小面积为.
(1)求抛物线C的标准方程;
(2)过点F的直线与C交于M,N两点,过点M,N分别作C的切线,,两切线交于点P,求点P的轨迹方程.
42.已知椭圆C:的离心率为,且经过,经过定点斜率不为0的直线l交C于E,F两点,A,B分别为椭圆C的左,右两顶点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线AE与BF的交点为P,求P点的轨迹方程.
43.已知椭圆C:的长轴长为,离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若动点P为椭圆C外一点,且过点P的椭圆C的两条切线相互垂直,求点P的轨迹方程.
44.已知拋物线,过其焦点作两条相互垂直且不平行于轴的直线,分别交抛物线于点和点的中点分别为.
(1)若直线的斜率为2,求直线的方程;
(2)求线段的中点的轨迹方程.
45.已知分别为双曲线的左、右顶点,点是直线上的动点,延长分别与交于点.
(1)若点的纵坐标为,求的坐标;
(2)若在直线上且满足,求的轨迹方程.
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