(江苏专版)高考数学一轮复习第九章解析几何第八节曲线与方程教案理(含解析)苏教版第八节 曲线与方程1.曲线与方程一般地,在平面直角坐标系中,如果某曲线C 上的点与一个二元方程f (x ,y )=0的实数解建立了如下关系:(1)曲线上点的坐标都是这个方程的解.(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点.那么这个方程叫做曲线的方程,这条曲线叫做方程的曲线.2.求动点轨迹方程的一般步骤(1)建立适当的坐标系,用有序实数对(x ,y )表示曲线上任意一点M 的坐标; (2)写出适合条件p 的点M 的集合P ={M |p (M )}; (3)用坐标表示条件p (M ),列出方程f (x ,y )=0; (4)化方程f (x ,y )=0为最简形式;(5)说明以化简后的方程的解为坐标的点都在曲线上. 3.曲线的交点设曲线C 1的方程为F 1(x ,y )=0,曲线C 2的方程为F 2(x ,y )=0,则C 1,C 2的交点坐标即为方程组⎩⎪⎨⎪⎧F 1x ,y =0,F 2x ,y =0的实数解.若此方程组无解,则两曲线无交点.[小题体验]1.已知两定点A (-2,0),B (1,0),如果动点P 满足PA =2PB ,则点P 的轨迹方程为________.解析:设P 点的坐标为(x ,y ),∵A (-2,0),B (1,0),动点P 满足PA =2PB , ∴x +22+y 2=2x -12+y 2,平方得(x +2)2+y 2=4[(x -1)2+y 2], 化简得(x -2)2+y 2=4,∴点P 的轨迹是以(2,0)为圆心、2为半径的圆,方程为(x -2)2+y 2=4.答案:(x -2)2+y 2=42.已知点P 是直线2x -y +3=0上的一个动点,定点M (-1,2),Q 是线段PM 延长线上的一点,且PM =M Q ,则Q 点的轨迹方程是________.解析:设Q(x ,y ),则P 为(-2-x,4-y ),代入2x -y +3=0,得Q 点的轨迹方程为2x -y +5=0.答案:2x -y +5=03.已知F 是抛物线y =14x 2的焦点,P 是该抛物线上的动点,则线段PF 中点的轨迹方程是________.解析:因为抛物线x 2=4y 的焦点F (0,1),设线段PF 的中点坐标是(x ,y ),则P (2x,2y -1)在抛物线x 2=4y 上,所以(2x )2=4(2y -1),化简得x 2=2y -1.答案:x 2=2y -11.曲线与曲线方程、轨迹与轨迹方程是两个不同的概念,前者指曲线的形状、位置、大小等特征,后者指方程(包括范围).2.求轨迹方程时易忽视轨迹上特殊点对轨迹的“完备性与纯粹性”的影响. [小题纠偏]1.若M ,N 为两个定点,且|MN |=6,动点P 满足PM ―→·PN ―→=0,则P 点的轨迹是________. 解析:因为PM ―→·PN ―→=0,所以PM ⊥PN . 所以点P 的轨迹是以线段MN 为直径的圆. 答案:以线段MN 为直径的圆2.在△ABC 中,A 为动点,B ,C 为定点,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2,0,C ⎝ ⎛⎭⎪⎫a2,0(a >0),且满足条件 sin C -sin B =12sin A ,则动点A 的轨迹方程是________.解析:由正弦定理得AB 2R -AC 2R =12×BC2R,即AB -AC =12BC ,故动点A 是以B ,C 为焦点,a2为实轴长的双曲线右支.即动点A 的轨迹方程为16x 2a 2-16y23a 2=1(x >0且y ≠0).答案:16x 2a 2-16y23a2=1(x >0且y ≠0)考点一 直接法求轨迹方程 基础送分型考点——自主练透[题组练透]1.已知点O (0,0),A (1,-2),动点P 满足|PA |=3|PO |,则P 点的轨迹方程是________. 解析:设P 点的坐标为(x ,y ), 则x -12+y +22=3x 2+y 2,整理得8x 2+8y 2+2x -4y -5=0. 答案:8x 2+8y 2+2x -4y -5=02.已知M (-2,0),N (2, 0),求以MN 为斜边的直角三角形的直角顶点P 的轨迹方程. 解:设P (x ,y ),因为△MPN 为以MN 为斜边的直角三角形, 所以MP 2+NP 2=MN 2,所以(x +2)2+y 2+(x -2)2+y 2=16, 整理得x 2+y 2=4.因为M ,N ,P 不共线,所以x ≠±2, 所以轨迹方程为x 2+y 2=4(x ≠±2).3.设F (1,0),点M 在x 轴上,点P 在y 轴上,且MN ―→=2MP ―→,PM ―→⊥PF ―→,当点P 在y 轴上运动时,求点N 的轨迹方程.解:设M (x ′,0),P (0,y ′),N (x ,y ), 由MN ―→=2MP ―→,得(x -x ′,y )=2(-x ′,y ′),所以⎩⎪⎨⎪⎧x -x ′=-2x ′y =2y ′,解得⎩⎪⎨⎪⎧x ′=-x ,y ′=y2.因为PM ―→⊥PF ―→,PM ―→=(x ′,-y ′),PF ―→=(1,-y ′), 所以(x ′,-y ′)·(1,-y ′)=0, 即x ′+y ′2=0, 所以-x +⎝ ⎛⎭⎪⎫y 22=0,即y 2=4x .因此所求的轨迹方程为y 2=4x .[谨记通法]直接法求轨迹方程的2种常见类型及解题策略(1)题目给出等量关系,求轨迹方程.可直接代入即可得出方程.(2)题中未明确给出等量关系,求轨迹方程.可利用已知条件寻找等量关系,得出方程.但要注意完备性易忽视.考点二 定义法求轨迹方程重点保分型考点——师生共研[典例引领]1.(2017·扬州模拟)△ABC 的顶点A (-5,0),B (5,0),△ABC 的内切圆圆心在直线x =3上,则顶点C 的轨迹方程是________________.解析:如图,AD =AE =8,BF =BE =2,CD =CF ,所以CA -CB =8-2=6.根据双曲线的定义,所求轨迹是以A ,B 为焦点, 实轴长为6的双曲线的右支, 方程为x 29-y 216=1(x >3).答案:x 29-y 216=1(x >3)2.(2019·常熟中学检测)已知动圆M 与直线y =2相切,且与定圆C :x 2+(y +3)2=1外切,那么动圆圆心M 的轨迹方程________.解析:由题意知动圆M 与直线y =2相切,且与定圆C :x 2+(y +3)2=1外切, ∴动点M 到C (0,-3)的距离与到直线y =3的距离相等,由抛物线的定义知,点M 的轨迹是以C (0,-3)为焦点,直线y =3为准线的抛物线, 故所求M 的轨迹方程为x 2=-12y . 答案:x 2=-12y[由题悟法]定义法求曲线方程的2种策略(1)运用圆锥曲线的定义求轨迹方程,可从曲线定义出发直接写出方程,或从曲线定义出发建立关系式,从而求出方程.(2)定义法和待定系数法适用于已知曲线的轨迹类型,其方程是何形式的情况,利用条件把待定系数求出来,使问题得解.[即时应用]1.(2019·海门中学检测)已知△ABC 的周长为20,且顶点B (0,-4),C (0,4),则顶点A 的轨迹方程是________.解析:∵△ABC 的周长为20,顶点B (0,-4),C (0,4), ∴BC =8,AB +AC =20-8=12,∵12>8,∴点A 到两个定点的距离之和等于定值, ∴点A 的轨迹是椭圆,∵a =6,c =4,∴b 2=20,∴椭圆的方程为x 220+y 236=1(x ≠0).答案:x 220+y 236=1(x ≠0)2.如图,已知△ABC 的两顶点坐标A (-1,0),B (1,0),圆E 是 △ABC 的内切圆,在边AC ,BC ,AB 上的切点分别为P ,Q ,R ,CP =1,动点C 的轨迹为曲线M .求曲线M 的方程.解:由题知CA +CB =CP +C Q +AP +B Q =2CP +AB =4>AB ,所以曲线M 是以A ,B 为焦点,长轴长为4的椭圆(挖去与x 轴的交点).设曲线M :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0,y ≠0),则a 2=4,b 2=a 2-12=3,所以曲线M :x 24+y 23=1(y ≠0)为所求.考点三 代入法求轨迹方程重点保分型考点——师生共研[典例引领]如图,已知P 是椭圆x 24+y 2=1上一点,PM ⊥x 轴于M .若PN ―→=λNM ―→.(1)求N 点的轨迹方程;(2)当N 点的轨迹为圆时,求λ的值.解:(1)设点P ,点N 的坐标分别为P (x 1,y 1),N (x ,y ), 则M 的坐标为(x 1,0),且x =x 1, 所以PN ―→=(x -x 1,y -y 1)=(0,y -y 1), NM ―→=(x 1-x ,-y )=(0,-y ),由PN ―→=λNM ―→得(0,y -y 1)=λ(0,-y ). 所以y -y 1=-λy ,即y 1=(1+λ)y . 因为P (x 1,y 1)在椭圆x 24+y 2=1上,则x 214+y 21=1,所以x 24+(1+λ)2y 2=1, 故x 24+(1+λ)2y 2=1即为所求的N 点的轨迹方程. (2)要使点N 的轨迹为圆,则(1+λ)2=14,解得λ=-12或λ=-32.所以当λ=-12或λ=-32时,N 点的轨迹是圆.[由题悟法]代入法求轨迹方程的4个步骤 (1)设出所求动点坐标P (x ,y ).(2)寻求所求动点P (x ,y )与已知动点Q(x ′,y ′)的关系. (3)建立P ,Q 两坐标间的关系,并表示出x ′,y ′. (4)将x ′,y ′代入已知曲线方程中化简求解.[即时应用]1.(2019·丰县中学检测)定长为3的线段AB 的两个端点A ,B 分别在x 轴,y 轴上滑动,动点P 满足BP ―→=2PA ―→,求点P 的轨迹方程.解:设A (x 0,0),B (0,y 0),P (x ,y ),由BP ―→=2PA ―→,得(x ,y -y 0)=2(x 0-x ,-y ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =2x 0-2x ,y -y 0=-2y ,即⎩⎪⎨⎪⎧x 0=32x ,y 0=3y ,又因为AB 的定长为3,所以x 20+y 20=9,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫32x 2+(3y )2=9,化简得x 24+y 2=1,故点P 的轨迹方程为x 24+y 2=1.2.已知曲线E :ax 2+by 2=1(a >0,b >0),经过点M ⎝⎛⎭⎪⎫33,0的直线l 与曲线E 交于点A ,B ,且MB ―→=-2MA ―→.若点B 的坐标为(0,2),求曲线E 的方程.解:设A (x 0,y 0),因为B (0,2),M ⎝⎛⎭⎪⎫33,0, 故MB ―→=⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,2,MA ―→=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-33,y 0.由于MB ―→=-2MA ―→, 所以⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,2=-2⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-33,y 0.所以x 0=32,y 0=-1,即A ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,-1. 因为A ,B 都在曲线E 上,所以⎩⎪⎨⎪⎧a ·02+b ·22=1,a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫322+b ·-12=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =14.所以曲线E 的方程为x 2+y 24=1.一抓基础,多练小题做到眼疾手快1.方程(x +y -1)x -1=0表示的曲线是______________.解析:由(x +y -1)x -1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1=0,x -1≥0或x -1=0,即x +y -1=0(x ≥1)或x =1.所以方程表示的曲线是射线x +y -1=0(x ≥1)和直线x =1.答案:射线x +y -1=0(x ≥1)和直线x =12.平面上有三个点A (-2,y ),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,y 2,C (x ,y ),若AB ―→⊥BC ―→,则动点C 的轨迹方程为________.解析:由题意得AB ―→=⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-y 2,BC ―→=⎝ ⎛⎭⎪⎫x ,y 2,由AB ―→⊥BC ―→,得AB ―→·BC ―→=0,即2x+⎝ ⎛⎭⎪⎫-y 2·y2=0,所以动点C 的轨迹方程为y 2=8x .答案:y 2=8x3.(2018·江苏太湖高级中学检测)若动点P (x ,y )满足条件|x +42+y 2-x -42+y 2|=6,则点P 的轨迹是________.解析:|x +42+y 2-x -42+y 2|=6表示点P 到(4,0),(-4,0)两点的距离的差的绝对值为6,根据定义得点P 轨迹是双曲线.答案:双曲线4.设点A 为圆(x -1)2+y 2=1上的动点,PA 是圆的切线,且PA =1,则P 点的轨迹方程为________.解析:如图,设P (x ,y ),圆心为M (1,0).连结MA ,PM , 则MA ⊥PA ,且MA =1,又因为PA =1, 所以PM =MA 2+PA 2=2, 即PM 2=2,所以(x -1)2+y 2=2.答案:(x -1)2+y 2=25.已知点A (-2,0),B (3,0),动点P (x ,y ),满足PA ―→·PB ―→=x 2-6,则动点P 的轨迹方程是________.解析:因为动点P (x ,y )满足PA ―→·PB ―→=x 2-6, 所以(-2-x ,-y )·(3-x ,-y )=x 2-6,即y 2=x , 所以动点P 的轨迹方程是y 2=x . 答案:y 2=x6.已知定点A (4,0)和圆x 2+y 2=4上的动点B ,动点P (x ,y )满足OA ―→+OB ―→=2OP ―→,则点P 的轨迹方程为________.解析:设B (x 0,y 0),由⎩⎪⎨⎪⎧4+x 0=2x ,y 0=2y ,得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=2x -4,y 0=2y ,代入圆方程得(2x -4)2+4y 2=4, 即(x -2)2+y 2=1. 答案:(x -2)2+y 2=1二保高考,全练题型做到高考达标1.(2019·盐城一模)设点Q(2,0),圆C :x 2+y 2=1,若动点M 到圆C 的切线长与M Q 长的比等于2,则动点M 的轨迹方程是________.解析:如图,设MN 切圆于N ,则动点M 满足MN =2M Q , ∵圆的半径ON =1, ∴MN 2=MO 2-ON 2=MO 2-1. 设点M 的坐标为(x ,y ), 则x 2+y 2-1=2x -22+y 2,化简得3x 2+3y 2-16x +17=0.答案:3x 2+3y 2-16x +17=02.长为3的线段AB 的端点A ,B 分别在x 轴,y 轴上移动,AC ―→=2CB ―→,则点C 的轨迹方程为________________.解析:设C (x ,y ),A (a,0),B (0,b ),则a 2+b 2=9,① 又AC ―→=2CB ―→,所以(x -a ,y )=2(-x ,b -y ),即⎩⎪⎨⎪⎧a =3x ,b =32y ,②代入①式整理可得x 2+y 24=1.答案:x 2+y 24=13.已知A (-1,0),B (1,0)两点,过动点M 作x 轴的垂线,垂足为N ,若MN ―→2=λAN ―→·NB ―→,当λ<0时,动点M 的轨迹为________.解析:设M (x ,y ),则N (x,0),所以MN ―→2=y 2,λAN ―→·NB ―→=λ(x +1,0)·(1-x,0)=λ(1-x 2),所以y 2=λ(1-x 2),即λx 2+y 2=λ,变形为x 2+y 2λ=1.又因为λ<0,所以动点M 的轨迹为双曲线.答案:双曲线4.设圆(x +1)2+y 2=25的圆心为C ,A (1,0)是圆内一定点,Q 为圆周上任一点.线段A Q 的垂直平分线与C Q 的连线交于点M ,则M 的轨迹方程为________.解析:因为M 为A Q 垂直平分线上一点, 则AM =M Q ,所以MC +MA =MC +M Q =C Q =5,故M 的轨迹为以点C ,A 为焦点的椭圆,所以a =52,c =1,则b 2=a 2-c 2=214,所以椭圆的方程为4x 225+4y221=1.答案:4x 225+4y221=15.设过点P (x ,y )的直线分别与x 轴的正半轴和y 轴的正半轴交于A ,B 两点,点Q 与点P 关于y 轴对称,O 为坐标原点.若BP ―→=2PA ―→,且O Q ―→·AB ―→=1,则点P 的轨迹方程是________.解析:设A (a,0),B (0,b ),a >0,b >0. 由BP ―→=2PA ―→,得(x ,y -b )=2(a -x ,-y ), 即a =32x >0,b =3y >0.即AB ―→=⎝ ⎛⎭⎪⎫-32x ,3y ,点Q(-x ,y ),故由O Q ―→·AB ―→=1,得(-x ,y )·⎝ ⎛⎭⎪⎫-32x ,3y =1, 即32x 2+3y 2=1. 故所求的轨迹方程为32x 2+3y 2=1(x >0,y >0).答案:32x 2+3y 2=1(x >0,y >0)6.(2019·扬州一模)如图,已知椭圆x 24+y 2=1的焦点为F 1,F 2,点P 为椭圆上任意一点,过F 2作∠F 1PF 2的外角平分线的垂线,垂足为点Q ,过点Q 作y 轴的垂线,垂足为N ,线段Q N 的中点为M ,则点M 的轨迹方程为________.解析:因为点F 2关于∠F 1PF 2的外角平分线P Q 的对称点Q ′在直线F 1P 的延长线上,故F 1Q ′=PF 1+PF 2=2a =4,又O Q 是△F 2F 1Q ′的中位线,所以O Q =12F 1Q ′=2,设M (x ,y ),则Q(2x ,y ), 所以有4x 2+y 2=4.故点M 的轨迹方程为y 24+x 2=1.答案:y 24+x 2=17.在平面直角坐标系xOy 中,动点P 和点M (-2,0),N (2,0)满足|MN ―→|·|MP ―→|+MN ―→·NP ―→=0,则动点P (x ,y )的轨迹方程为________.解析:因为|MN ―→|·|MP ―→|+MN ―→·NP ―→=0, 所以4x +22+y 2+4(x -2)=0,化简变形,得y 2=-8x . 答案:y 2=-8x8.(2019·通州一模)已知⊙C :(x +1)2+y 2=36及点A (1,0),点P 为圆上任意一点,AP 的垂直平分线交CP 于点M ,则点M 的轨迹方程为________.解析:由圆的方程可知,圆心C (-1,0),半径等于6,设点M 的坐标为(x ,y ), ∵AP 的垂直平分线交CP 于M ,∴MA =MP ,又MP +MC =6,∴MC +MA =6>AC =2,∴点M 满足椭圆的定义,且2a =6,2c =2,∴a=3,c =1,∴b 2=a 2-c 2=8,∴点M 的轨迹方程为x 29+y 28=1. 答案:x 29+y 28=1 9.已知长为1+2的线段AB 的两个端点A ,B 分别在x 轴,y 轴上滑动,P 是AB 上一点,且AP ―→=22PB ―→,求点P 的轨迹方程. 解:设A (x 0,0),B (0,y 0),P (x ,y ),由已知知AP ―→=22PB ―→, 又AP ―→=(x -x 0,y ),PB ―→=(-x ,y 0-y ),所以x -x 0=-22x ,y =22(y 0-y ), 得x 0=⎝ ⎛⎭⎪⎫1+22x ,y 0=(1+2)y . 因为AB =1+2,即x 20+y 20=(1+2)2,所以⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫1+22x 2+[(1+2)y ]2=(1+2)2, 化简得x 22+y 2=1. 即点P 的轨迹方程为x 22+y 2=1. 10.已知动圆过定点A (4,0),且在y 轴上截得弦MN 的长为8.(1)求动圆圆心的轨迹C 的方程;(2)已知点B (-1,0),设不垂直于x 轴的直线l 与轨迹C 交于不同的两点P ,Q ,若x 轴是∠PB Q 的角平分线,证明:直线l 过定点.解:(1)如图,设动圆圆心为O 1(x ,y ),由题意O 1A =O 1M ,当O 1不在y 轴上时,过O 1作O 1H ⊥MN 交MN 于H ,则H 是MN 的中点.所以O 1M =x 2+42,又O 1A =x -42+y 2, 所以x -42+y 2=x 2+42,化简得y 2=8x (x ≠0).当O 1在y 轴上时,O 1与O 重合,点O 1的坐标(0,0)也满足方程y 2=8x ,所以动圆圆心的轨迹C 的方程为y 2=8x .(2)证明:由题意,设直线l 的方程为y =kx +b (k ≠0),P (x 1,y 1),Q(x 2,y 2),将y =kx +b 代入y 2=8x ,得k 2x 2+(2kb -8)x +b 2=0.则Δ=-32kb +64>0.且x 1+x 2=8-2kb k2,① x 1x 2=b 2k2,② 因为x 轴是∠PB Q 的角平分线,所以y 1x 1+1=-y 2x 2+1, 即y 1(x 2+1)+y 2(x 1+1)=0,(kx 1+b )(x 2+1)+(kx 2+b )(x 1+1)=0,2kx 1x 2+(b +k )(x 1+x 2)+2b =0,③将①②代入③得2kb 2+(k +b )(8-2kb )+2k 2b =0,所以k =-b ,此时Δ>0,所以直线l 的方程为y =k (x -1),即直线l 过定点(1,0).三上台阶,自主选做志在冲刺名校在平面直角坐标系xOy 中,已知两点M (1,-3),N (5,1),若点C 的坐标满足OC ―→=t OM ―→+(1-t )ON ―→(t ∈R),且点C 的轨迹与抛物线y 2=4x 交于A ,B 两点.(1)求证:OA ⊥OB ;(2)在x 轴上是否存在一点P (m,0),使得过点P 任作一条抛物线的弦,并以该弦为直径的圆都过原点.若存在,求出m 的值及圆心的轨迹方程;若不存在,请说明理由.解:(1)证明:由OC ―→=t OM ―→+(1-t )ON ―→ (t ∈R),可知点C 的轨迹是M ,N 两点所在的直线,所以点C 的轨迹方程为y +3=1--35-1(x -1), 即y =x -4.联立⎩⎪⎨⎪⎧ y =x -4,y 2=4x ,化简得x 2-12x +16=0,设C 的轨迹方程与抛物线y 2=4x 的交点坐标为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=12,x 1x 2=16,y 1y 2=(x 1-4)(x 2-4)=x 1x 2-4(x 1+x 2)+16=-16,因为OA ―→·OB ―→=x 1x 2+y 1y 2=16-16=0,所以OA ⊥OB .(2)假设存在这样的P 点,并设AB 是过抛物线的弦,且A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),其方程为x =ny +m ,代入y 2=4x 得y 2-4ny -4m =0,此时y 1+y 2=4n ,y 1y 2=-4m ,所以k OA k OB =y 1x 1·y 2x 2=y 1y 214·y 2y 224=16y 1y 2=-4m=-1, 所以m =4(定值),故存在这样的点P (4,0)满足题意. 设AB 的中点为T (x ,y ),则y =12(y 1+y 2)=2n ,x =12(x 1+x 2)=12(ny 1+4+ny 2+4)=n 2(y 1+y 2)+4=2n 2+4,消去n 得y 2=2x -8.。