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解析几何微专题:轨迹问题

彭西东 素人素言 2022-07-17



轨迹问题,是解析几何中最基本,也是最重要的题型之一,熟练掌握轨迹方程的求法,是掌握解析几何的基本技能。

本文旨在通过轨迹问题最常见的四种求法,以期能让学生体会处理轨迹问题的基本思路。


01▶

直译法

如果题目中直接告之了动点所满足的条件,可用直译法。按照解析几何的基本思想——几何问题代数化,直接将几何条件转化为代数等式即可。

一般可分为五个步骤:

建系设点:坐标系是几何问题代数化的基础,同时,求哪个点的轨迹就设出其坐标;

寻找几何等式按题意找出动点满足的几何等式;

几何等式代数化:利用距离、斜率等公式,将几何等式转化为方程;

化简:轨迹方程一般都是方程的最简形式;

验证:根据曲线与方程的关系,要对所求方程及动点满足的条件进行比较,确保点和方程的解之间一定是一一对应的关系。




02▶

定义法


定义法

一般而言,所求轨迹均为我们所熟悉的圆、椭圆、双曲线或抛物线,可以根据这种结果去观察动点会否满足其中某曲线的定义。一般要关注题中的定点、定直线类型条件。

这种执果索因的思路,往往会大大优化解题过程中的计算量。



定义法求轨迹方程的步骤:

①判断动点的运动轨迹满足某种曲线的定义;

②设标准方程,求方程中的基本量;

③求轨迹方程;

④适当验证,确保完备性和纯粹性。

图形的折叠,属对称问题,且图中有定点,可考虑从定义的角度寻找突破。


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03▶

相关点法


相关点法

求轨迹问题时,弄清动点运动的原因是至关重要的。如果因为点M的移动导致点P发生运动,这个点M叫作点P的相关点,可以采用"设点-求点-代点“三步法去求得动点的轨迹方程。这种方法称为“相关点法”或“转代法”。



相关点法求轨迹方程的步骤:

①动点M(x,y)的相关点P(x0,y0)在已知曲线上运动;

②寻求关系式x0=f(x,y),y0=g(x,y);

③将x0,y0代入已知曲线方程;

④整理关于x,y的关系式,得点M的轨迹方程。


04▶

参数法

参数法

如果动点的移动是因为某一参数的变化而引起的,可采用参数法。将动点的坐标用参数表示,然后通过消参达到求得轨迹方程的目的。


参数法求轨迹方程的步骤:

①选取参数k,用k表示动点M的坐标;

②得动点M的轨迹的参数方程:

③消参数k,得M的轨迹方程;

④由k的范围确定x,y的范围,确保完备性和纯粹性。

轨迹问题,根据计算量上的考虑,一般首先验证能否用定义法。此时要关注题给条件中是否含有定点和定直线的条件,同时要充分利用某些几何性质(线段垂直平分线、角平分线、平行线等)积极寻找隐含的定义条件;如果不能用定义,则要研究动点运动的原因,考虑采用相关点法或参数法。


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