曲線和方程
一、基礎知識
1.曲線的方程與方程的曲線的定義
2.求簡單的曲線方程的一般步驟:
(1)建立適當的座標系,用有序實數對表示曲線上任意一點m的座標;
(2)寫出適合條件p的點m的集合;
(3)用座標表示條件p(m),列出方程;
(4)化方程為最簡形式;
(5)證明以化簡後的方程的解為座標的點都是曲線上的點
二、例題講解
例1 .畫出下列方程表示的圖形
34.5. 例2.動點p(x,y)到定點a(3,4)的距離比p到x軸的距離多乙個單位長,求動點p的軌跡方程。
例3. 已知一條曲線在軸的上方,它上面的每乙個點到a(0,2)的距離減去它到軸的距離的差都是2,求這條曲線的方程
例4. 在△abc中,已知頂點a(1,1),b(3,6)且△abc的面積等於3,求頂點的軌跡方程
解:設頂點的座標為,作h⊥ab於h,則動點c屬於集合p={|},
∵∴直線ab的方程是,即. ∴|ch|=
化簡,得|-3|=6,即-9=0或+3=0,這就是所求頂點的軌跡方程.
例5. 已知△abc,,第三個頂點在曲線上移動,求△abc的重心的軌跡方程
例6.過m(1,3)作兩條互相垂直的直線l1和l2,l1與x軸交於a點,l2與y軸交於b點,求線段ab中點的軌跡..
例7. 已知定點a(4,0)和圓上的動點b,點p分ab之比為2∶1,求點p的軌跡方程
分析:設點p,b,由=2,找出與的關係
利用已知曲線方程消去,得到的關係 (這種方法叫相關點法)
解:設動點p及圓上點b
∵λ==2,
代入圓的方程,得
即∴所求軌跡方程為:
例8.過點p(2,4)作互相垂直的直線,,若交軸於a,交軸於b,求線段ab中點m的軌跡方程
解法一:設m為所求軌跡上任一點,∵m為ab中點,∴a(2,0),b(0,2),
∵⊥且,過點p(2,4),∴pa⊥pb ∴∵= (x≠1), =∴·=-1 即 +2-5=0(≠1)
當=1時,a(2,0)、b(0,4),此時ab中點m的座標為(1,2),它也滿足方程+2-5=0.
∴所求點m的軌跡方程為+2-5=0
解法二:鏈結pm.
設m,則a(2,0),b(0,2)∵⊥,∴△pab為直角三角形
∴|pm|=|ab|即化簡: +2-5=0∴所求點m的軌跡方程為+2-5=0.
三、課後作業
1.方程(x-2)2+(y+2)2=0表示的圖形是( )
a.圓 b.兩條直線
c.乙個點 d.兩個點
解析:由已知得即
所以方程表示點(2,-2).答案:c
2.已知直線l:x+y-3=0和曲線c:(x-3)2+(y-2)2=2,則點m(2,1)滿足( )
a.在直線l上,但不在曲線c上
b.既在直線l上,也在曲線c上
c.既不在直線l上,也不在曲線c上
d.不在直線l上,但在曲線c上
解析:把m的座標代入直線方程和曲線方程驗證即可.答案:b
3.方程=表示的曲線是( )
a.兩條線段 b.兩條直線
c.兩條射線 d.一條射線和一條線段
解析:由已知得1-|x|=1-y,1-y≥0,所以y=|x|(y≤1).答案:a
4.以(5,0)和(0,5)為端點的線段的方程是( )
a.x+y=5 b.x+y=5(x≥0)
c.x+y=5(y≥0) d.x+y=5(0≤x≤5)
答案:d
5.方程|x|+|y|=1表示的曲線是圖中的( )
解析:分x≥0,y≥0;x≥0,y≤0;x≤0,y≥0;x≤0,y≤0四種情形去絕對值號,即可作出判斷.
答案:d
6.若曲線y=x2-x+2與直線y=x+m有兩個交點,則( )
a.m∈r b.m∈(-∞,1)
c.m=1 d.m∈(1,+∞)
解析:聯立y=x2-x+2與y=x+m得x2-2x+2-m=0.由δ=4-4(2-m)>0,得m>1.
答案:d
7.若點m到兩座標軸的距離的積為2008,則點m的軌跡方程是( )
a.xy=2008 b.xy=-2008
c.xy=±2008 d.xy=±2008(x>0)
答案:c
8.已知點o(0,0),a(1,-2),動點p滿足|pa|=3|po|,則點p的軌跡方程是( )
a.8x2+8y2+2x-4y-5=0
b.8x2+8y2-2x-4y-5=0
c.8x2+8y2+2x+4y-5=0
d.8x2+8y2-2x+4y-5=0
解析:設p點的座標為(x,y),則=3,整理得8x2+8y2+2x-4y-5=0.答案:a
9.已知m(-2,0),n(2,0),則以mn為斜邊的直角三角形的直角頂點p的軌跡方程是( )
a.x2+y2=2 b.x2+y2=4
c.x2+y2=2(x≠±2) d.x2+y2=4(x≠±2)
解析:設p(x,y),因為△mpn為直角三角形,∴mp2+np2=mn2,∴(x+2)2+y2+(x-2)2+y2=16,整理得:x2+y2=4.
∵m、n、p不共線,∴x≠±2,
∴軌跡方程為x2+y2=4(x≠±2).答案:d
10.已知a、b兩點的座標分別為(0,-5)和(0,5),直線ma與mb的斜率之積為-,則m的軌跡方程是( )
a.+=1 b.+=1(x≠±5)
c.+=1 d.+=1(x≠0)
解析:設m的座標為(x,y),則kma=,kmb=.由題知·=-(x≠0),
即+=1(x≠0).答案:d
11.一條線段的長等於10,兩端點a、b分別在x軸和y軸上滑動,m**段ab上且=4,則點m的軌跡方程是( )
a.x2+16y2=64 b.16x2+y2=64
c.x2+16y2=8 d.16x2+y2=8
解析:設m(x,y)、a(a,0)、b(0,b),
則a2+b2=100.∵=4,
∴即代入a2+b2=100,得25x2+y2=100,即16x2+y2=64.
答案:b
12.平面上有三點a(-2,y),b(0,),c(x,y),若⊥,則動點c的軌跡方程是( )
a.y2=8x b.y2=-8x
c.y2=4x d.y2=-4x
解析:∵a(-2,y),b(0,),c(x,y)
∴=(2,-),=(x,).
∵⊥,∴·=0.
得2·x-·=0得y2=8x.
答案:a
13.若p(2,-3)在曲線x2-ay2=1上,則a的值為________.
解析:由22-a(-3)2=1,得a=.答案:
14.方程x2-y2=0表示的圖形是________.
解析:由x2-y2=0得y=±x,所以方程x2-y2=0表示的圖形是兩條直線.答案:兩條直線
15.曲線y=|x|-1與x軸圍成的圖形的面積是________.
解析:在y=|x|-1中令x=0得y=-1,令y=0得x=±1,所以曲線y=|x|-1與x軸圍成的圖形的面積為×2×1=1.答案:1
16.圓心為(1,2)且與直線5x-12y-7=0相切的圓的方程是________.
解析:圓心到直線的距離等於半徑,則
r===2,
∴圓的方程為(x-1)2+(y-2)2=4.
答案:(x-1)2+(y-2)2=4
17.已知點a(-a,0)、b(a,0),a>0,若動點m與兩定點a、b構成直角三角形,則直角頂點m的軌跡方程是________.
解析:設點m的座標為(x,y).由am⊥bm,得kam·kbm=-1,即·=-1,
化簡得x2+y2=a2.因為m、a、b三點不共線,點m的縱座標y≠0,
從而x≠±a,所以所求軌跡方程為x2+y2=a2(x≠±a).答案:x2+y2=a2(x≠±a)
18.已知直線l:2x+4y+3=0,p為l上的動點,o為座標原點,點q分線段op為1∶2兩部分,則點q的軌跡方程為
解析:設點q的座標為(x,y),點p的座標為(x1,y1).∵q分線段op為1∶2,∴=.
∴即∵點p在直線l上,∴2x1+4y1+3=0.把x1=3x,y1=3y代入上式並化簡,得2x+4y+1=0為所求軌跡方程.答案:2x+4y+1=0
19.已知方程x2+(y-1)2=10.
(1)判斷p(1,-2),q(,3)兩點是否在此方程表示的曲線上;
(2)若點m在此方程表示的曲線上,求m的值.
解:(1)因為12+(-2-1)2=10,而()2+(3-1)2≠10.所以點p(1,-2)在方程表示的曲線上,點q(,3)不在方程表示的曲線上.
(2)因為點m(,-m)在方程x2+(y-1)2=10表示的曲線上,所以2+(-m-1)2=10,解得m=2或m=-.
20.求曲線x2-xy-y2-3x+4y-4=0與x軸的交點座標.
解:在方程x2-xy-y2-3x+4y-4=0中,令y=0,得x2-3x-4=0,x=4或x=-1.
∴曲線與x軸的交點為(4,0)和(-1,0).
21.求證:對任意m∈r,曲線mx-y-m+1=0和曲線(x-2)2+y2=4恒有交點.
證明:聯立方程
由①得y=mx-m+1.
代入②得,(x-2)2+[mx-(m-1)]2=4,
∴(m2+1)x2-[2m(m-1)+4]x+(m-1)2=0,
δ=4(m2-m+2)2-4(m2+1)(m-1)2=4(3m2-2m+3)=4[3(m-)2+]>0,對任意m∈r成立,所以兩曲線對任意m∈r恒有交點.
22.已知點m到點f(0,1)和直線l:y=-1的距離相等,求點m的軌跡方程.
解:設點m的座標為(x,y),點m的軌跡就是集合p=,其中q是點m到直線y=-1的垂線的垂足.由兩點間距離公式及點到直線的距離公式,得=|y+1|,將上式兩邊平方,得x2+(y-1)2=(y+1)2,化簡,得y=x2.①下面證明方程①是所求軌跡的方程.
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