動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程問題常與圓錐曲線、三角形、平行四邊形、圓、直線的方程、三角函數(shù)等知識(shí)相結(jié)合.這類問題的難度一般不大.下面重點(diǎn)談一談如何求解動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程.
一、定義法
利用定義法解題,需熟悉一些基本平面幾何圖形的定義,如拋物線、橢圓、雙曲線、圓等,根據(jù)已知條件確定定點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)之間的關(guān)系,將其與平面幾何圖形的定義關(guān)聯(lián)起來,求得各個(gè)參數(shù)的值,即可求得動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程.
例1.已知圓[C1:x2+(y+4)2=25]和圓[C2:x2+(y-4)2=1],現(xiàn)有一動(dòng)圓[C]分別與圓[C1和C2]外切,求動(dòng)圓的圓心[C]的軌跡方程.
解:圓[C1和C2]的方程可得[C1(0,-4),C2(0,4)],兩圓的半徑分別為[r1=5,r2=1],設(shè)動(dòng)圓的半徑為[r],
因?yàn)閳A[C]分別與圓[C1和C2]外切,
所以[|CC1|=r+5,|CC2|=r+1],
則[|CC1|-|CC2|=4<8],
所以動(dòng)圓的圓心[C]的軌跡是以點(diǎn)[C1和C2]為焦點(diǎn)的雙曲線的上半支,可得[2a=4,2c=|C1C2|=8],所以[b2=c2-a2=12],所以動(dòng)圓圓心[C]的軌跡方程為[y24-x212=1(y≥2)].
解答本題,需將[|CC1|-|CC2|=4<8]視為“動(dòng)點(diǎn)[C]到兩定點(diǎn)[C1和C2]的距離之差為[4]”,便可根據(jù)雙曲線的定義判定C的軌跡是以點(diǎn)[C1和C2]為焦點(diǎn)的雙曲線的上半支.求得a、c的值,即可求得雙曲線的方程.
二、參數(shù)法
若動(dòng)點(diǎn)可以用變量表示出來,則可以引入?yún)?shù),運(yùn)用參數(shù)法來解題.先根據(jù)題意建立關(guān)于參數(shù)的方程;然后利用已知條件將參數(shù)消去,即可得到動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程.
例2.已知點(diǎn)[A、B]分別是射線[l1:y=x(x≥0),l2:y=-x(x≥0)]上的動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)[O]為坐標(biāo)原點(diǎn),且+9AMNyHCSlxJAJFfRjgvWg==[ΔAOB]的面積等于[2],試求線段[AB]的中點(diǎn)[M]的軌跡方程.
解:設(shè)點(diǎn)[A(x1,x1),B(x2,-x2),M(x,y)],其中[x1>0,x2>0],
則[x=x1+x22,y=x1-x22].
因?yàn)閇ΔAOB]的面積等于[2],所以[SΔAOB=12|OA|?|OB|=12(2x1)(2x2)=2].
由[x=x1+x22,y=x1-x22]可得[x2-y2=2],
由于[x1>0,x2>0],所以[x>0],
則點(diǎn)[M]的軌跡方程為[x2-y2=2(x>0)].
先引入?yún)?shù)[x1、x2],設(shè)出A、B、M的坐標(biāo),建立關(guān)于[x1、x2]的方程;然后通過恒等變換消去參數(shù)[x1、x2],即可求得點(diǎn)M的軌跡方程.在設(shè)出參數(shù)后,要注意考慮參數(shù)對(duì)動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)取值的影響,以約束x、y的取值.
三、交軌法
若所求的動(dòng)點(diǎn)是兩條動(dòng)曲線的交點(diǎn),則需要用交軌法來求動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程.先將兩條動(dòng)曲線的方程聯(lián)立,消去其中的參數(shù),得到關(guān)于變量的方程;再確定變量的取值范圍,即可得到動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程.
例3.如圖所示,已知雙曲線[C:y24-x23=1]與[y]軸交于點(diǎn)[A1(0,-2)]和點(diǎn)[A2(0,2)],直線[l:y=m]與雙曲線交于點(diǎn)[P、Q],直線[A1P]與直線[A2Q]相交于點(diǎn)[M],試求點(diǎn)[M]的軌跡方程.
解:設(shè)[P(x1,m),Q(-x1,] [m),M(x,y)],由題意可知[m24-x123=1].
當(dāng)[x1≠0]時(shí),直線[PA1]的方程為[y+2=m+2x1x],直線[QA2]的方程為[y-2=2-mx1x],將兩直線的方程聯(lián)立可得[y2-4=4-m2x12x2],
將其代入[m24-x123=1]中可得[y24+x23=1].
當(dāng)[x1=0]時(shí),點(diǎn)[M]滿足[y24+x23=1],則該方程即為點(diǎn)M的軌跡方程.
在使用交軌法解題時(shí),要明確動(dòng)點(diǎn)所滿足的是哪兩個(gè)動(dòng)曲線的方程,并注意檢驗(yàn)變量的范圍.
總的來說,求解動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程,關(guān)鍵是仔細(xì)讀懂題意,能夠根據(jù)題目中的條件,結(jié)合圖形確定動(dòng)點(diǎn)的軌跡,建立滿足動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)的方程.