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轨迹定位法再试锋芒

谈志国 数学大思维 2022-07-17
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轨迹定位法的优越性:

既见木又见林,直观清晰,一目了然;

既精准又全面,算无遗策,一网打尽。

下面以最近出现的两道模拟题为例,展示轨迹定位法的严谨、严密和优美、优越!

例题赏析1

例1.在平面直角坐标系xOy中,已知点A(0,2),B(2,2),点M为线段AB上一点.

(1)在点C(2,1),D(2,0),E(1,2)中,可以与点M关于直线y=x对称的点是    ;

(2)若x轴上存在点N,使得点N与点M关于直线y=x+b对称,求b的取值范围.

(3)过点O作直线l,若直线y=x上存在点N,使得点N与点M关于直线l对称(点M可以与点N重合),请你直接写出点N横坐标n的取值范围.

用轨迹定位法分析:

(1)M点对称点的轨迹即为线段AB关于直线y=x的对称线段A'B,如下图:

显然,点C、D在其轨迹上。

(2)作AB关于直线y=x+b的对称线段A'B'即为点M的对称点N的轨迹,又因点N在x轴上,所以线段A'B'与x轴有交点即可,B'D=BD=-b,满足0≤BD'≤2,得-2≤b≤0。

(3)把线段AB沿过O点的直线翻折时,A的对称点到O的距离为2,B的对称点到O的距离为2√2,随着对称轴l的旋转变化,线段AB翻折后的轨迹为如下图的圆环,所求符合条件的点即圆环与直线y=x的公共部分,易求其横坐标范围为√2≤n≤2或-2≤n≤-√2。


例题赏析2

例2.对于平面直角坐标系xOy中的线段MN和点P,给出如下定义:点A是线段MN上一个动点,过点A作线段MN的垂线l,点P是垂线l上的另外一个动点.如果以点P为旋转中心,将垂线l沿逆时针方向旋转60°后与线段MN有公共点,我们就称点P是线段MN的“关联点”.

如图,M(1,2),N(4,2).

(1)在点P1(1,3),P2(4,0),P3(3,2)中,线段MN的“关联点”有    ;

(2)如果点P在直线y=x+1上,且点P是线段MN的“关联点”,求点P的横坐标x的取值范围;

(3)如果点P在以Q(1,﹣1)为圆心,r为半径的⊙Q上,且点P是线段MN的“关联点”,直接写出⊙Q半径r的取值范围.

用轨迹定位法分析:

(1)线段MN的关联点轨迹是什么?

首先直线l逆时针旋转60度的直线是如下图的平移直线:

再有直线要与线段MN有公共点,且关联点P在AB的垂线上,两部分轨迹的重合部分就是符合条件的P点位置,所以可得线段MN的关联点P的轨迹为下图中阴影区域:


这样判断三个点是否在阴影区域内即可。

(2)点P既在直线y=x+1上,又是线段MN的关联点,画出直线y=x+1与轨迹阴影取公共部分即可,如下图求得MC=(3√3-3)/2,得P点横坐标x的取值范围是1≤x≤(3√3-1)/2。

(3)如图,圆Q与阴影边缘相切时半径r最小,经过点B时半径r最大,易求得3√3/2≤r≤3+√3。

上述问题若不从轨迹角度思考,就会感到复杂抽象,难以下手,一旦根据条件画出未知点所在的轨迹,则所有图形及其关系一览无余,简单明了。


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