湘教版高中数学选择性必修第一册第3章圆锥曲线与方程3.4曲线与方程课件(共55张PPT)+学案

文档属性

名称 湘教版高中数学选择性必修第一册第3章圆锥曲线与方程3.4曲线与方程课件(共55张PPT)+学案
格式 zip
文件大小 5.6MB
资源类型 试卷
版本资源 湘教版(2019)
科目 数学
更新时间 2025-08-19 09:54:33

文档简介

(共55张PPT)
3.4 曲线与方程
 
第3章 圆锥曲线与方程
学习目标
1.理解解析几何的基本思想和利用坐标法研究几何问题的基本
方法.
2.理解曲线与方程的概念,了解求曲线方程的几种常用方法,通过求曲线的方程,提升逻辑推理、数学运算、直观想象的核心
素养.
任务一 曲线的方程、方程的曲线
1.曲线与方程的概念
一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线C(看作满足某种条件的点的集合或轨迹)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)曲线上的点的坐标都是______________;
(2)以______________为坐标的点都是曲线上的点.
此时,这个方程叫作曲线的方程;这条曲线叫作方程的曲线.
2.坐标法
确定曲线的方程后,通过研究方程的性质而得到曲线的几何性质,我们称这种研究几何的方法为坐标法.基于坐标法,我们将几何问题转化为代数问题来解决,这也是解析几何的核心思想.
新知构建
这个方程的解
这个方程的解
(1)已知“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”是真命题,下列命题中正确的是
A.方程f(x,y)=0的曲线是C
B.方程f(x,y)=0的曲线不一定是C
C.f(x,y)=0是曲线C的方程
D.以方程f(x,y)=0的解为坐标的点都在曲线C上
典例1

“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”,但“以方程f(x,y)=0的解为坐标的点”不一定在曲线C上,故A,C,D都不正确,B正确.

规律方法
判定曲线和方程的对应关系的两个关注点
1.曲线上的点的坐标都是这个方程的解,即直观地说“点不比解多”,称为纯粹性;
2.以这个方程的解为坐标的点都在曲线上,即直观地说“解不比点多”,称为完备性.
注意:只有点和解一一对应,才能说曲线是方程的曲线.
对点练1.分析下列曲线上的点与相应方程的关系.
(1)与两坐标轴的距离的积等于5的点与方程xy=5之间的关系;
解:与两坐标轴的距离的积等于5的点的坐标不一定满足方程xy=5,但以方程xy=5的解为坐标的点与两坐标轴的距离之积一定等于5.因此,与两坐标轴的距离的积等于5的点的轨迹方程不是xy=5.
(2)第二、四象限两轴夹角平分线上的点与方程x+y=0之间的关系.
解:第二、四象限两轴夹角平分线上的点的坐标都满足x+y=0;反之,以方程x+y=0的解为坐标的点都在第二、四象限两轴夹角的平分线上.因此,第二、四象限两轴夹角平分线上的点的轨迹方程是x+y=0.
返回
任务二 定义法求轨迹方程
一动圆过定点A(2,0),且与定圆x2+4x+y2-32=0内切,求动圆圆心M的轨迹方程.
解:将定圆的方程化为标准形式为(x+2)2+y2=62,
这时,已知圆的圆心坐标为B(-2,0),半径为6,如图,
设动圆圆心M的坐标为(x,y),
由于动圆与已知圆相内切,设切点为C.
所以已知圆(大圆)半径与动圆(小圆)半径之差等于两圆心的距离,
即|BC|-|MC|=|BM|,而|BC|=6,
所以|BM|+|CM|=6,
典例2
规律方法
  观察几何图形,根据几何图形的直观性质得到动点轨迹的几何属性,由曲线的定义直接得到动点轨迹的方程.注意要检验是否有要删除的点.
返回
任务三 相关点代入法求轨迹方程
典例3
规律方法
相关点代入法求轨迹方程的一般步骤
1.建立平面直角坐标系,设所求动点的坐标为(x,y),其相关动点的坐标为(x0,y0).
2.找出(x,y)与(x0,y0)之间的等量关系,用x,y表示x0,y0.
3.将x0,y0代入其所在的曲线方程.
4.化简方程得所求方程.


返回
任务四 直接法求轨迹方程
典例4
规律方法
  求轨迹方程时,没有坐标系时要先建立平面直角坐标系,设轨迹上任一点的坐标为(x,y),轨迹方程就是x,y之间的等式,关键是找到等量关系,然后用x,y表示.
返回
随堂评价


3.到A(2,-3)和B(4,-1)的距离相等的点的轨迹方程是___________.
x+y-1=0
椭圆
返回
课时测评











设动圆的圆心为M(x,y),半径为R,
动圆与圆M1:(x+1)2+y2=1外切,与圆M2:(x-1)2+y2=25内切,
所以|MM1|+|MM2|=1+R+5-R=6,










15.(5分)如图,AB是平面α的斜线段,A为斜足,若点P在平面α内运动,使得△ABP的面积为定值,则动点P的轨迹是
A.圆
B.一条直线
C.椭圆
D.两条平行直线
因为三角形的面积为定值,以AB为底,则底边长一定,从而可得P到直线AB的距离为定值,分析可得,点P在以AB为轴线的圆柱面与平面α的交线上,且α与圆柱的轴线斜交,由平面与圆柱面的截面的性质判断,可得P的轨迹为椭圆.

16.(17分)设圆x2+y2+2x-15=0的圆心为A,直线l过点B(1,0)且与x轴不重合,l交圆A于C,D两点,过B作AC的平行线交AD于点E.证明|EA|+|EB|为定值,并写出点E的轨迹方程.
解:圆A的方程整理可得(x+1)2+y2=16,点A的坐标为(-1,0),如图
所示,
因为|AD|=|AC|,
所以∠ACD=∠ADC.
因为EB∥AC,
所以∠EBD=∠ACD,
故∠EBD=∠ACD=∠ADC.
所以|EB|=|ED|,
返回3.4 曲线与方程
学习目标 1.理解解析几何的基本思想和利用坐标法研究几何问题的基本方法. 2.理解曲线与方程的概念,了解求曲线方程的几种常用方法,通过求曲线的方程,提升逻辑推理、数学运算、直观想象的核心素养.
任务一 曲线的方程、方程的曲线
1.曲线与方程的概念
一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线C(看作满足某种条件的点的集合或轨迹)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)曲线上的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.
此时,这个方程叫作曲线的方程;这条曲线叫作方程的曲线.
2.坐标法
确定曲线的方程后,通过研究方程的性质而得到曲线的几何性质,我们称这种研究几何的方法为坐标法.基于坐标法,我们将几何问题转化为代数问题来解决,这也是解析几何的核心思想.
(1)已知“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”是真命题,下列命题中正确的是(  )
A.方程f(x,y)=0的曲线是C
B.方程f(x,y)=0的曲线不一定是C
C.f(x,y)=0是曲线C的方程
D.以方程f(x,y)=0的解为坐标的点都在曲线C上
(2)“点M在曲线y2=4x上”是“点M的坐标满足方程y=-2”的(  )
A.充分不必要条件    B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
答案:(1)B (2)B
解析:(1)“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”,但“以方程f(x,y)=0的解为坐标的点”不一定在曲线C上,故A,C,D都不正确,B正确.
(2)因为y=-2≤0,而y2=4x中y可正可负,所以点M在曲线y2=4x上,但M不一定在y=-2上.反之点M在y=-2上时,一定在y2=4x上.
判定曲线和方程的对应关系的两个关注点 1.曲线上的点的坐标都是这个方程的解,即直观地说“点不比解多”,称为纯粹性; 2.以这个方程的解为坐标的点都在曲线上,即直观地说“解不比点多”,称为完备性. 注意:只有点和解一一对应,才能说曲线是方程的曲线.
对点练1.分析下列曲线上的点与相应方程的关系.
(1)与两坐标轴的距离的积等于5的点与方程xy=5之间的关系;
(2)第二、四象限两轴夹角平分线上的点与方程x+y=0之间的关系.
解:(1)与两坐标轴的距离的积等于5的点的坐标不一定满足方程xy=5,但以方程xy=5的解为坐标的点与两坐标轴的距离之积一定等于5.因此,与两坐标轴的距离的积等于5的点的轨迹方程不是xy=5.
(2)第二、四象限两轴夹角平分线上的点的坐标都满足x+y=0;反之,以方程x+y=0的解为坐标的点都在第二、四象限两轴夹角的平分线上.因此,第二、四象限两轴夹角平分线上的点的轨迹方程是x+y=0.
任务二 定义法求轨迹方程
一动圆过定点A(2,0),且与定圆x2+4x+y2-32=0内切,求动圆圆心M的轨迹方程.
解:将定圆的方程化为标准形式为(x+2)2+y2=62,这时,已知圆的圆心坐标为B(-2,0),半径为6,如图,
设动圆圆心M的坐标为(x,y),
由于动圆与已知圆相内切,设切点为C.
所以已知圆(大圆)半径与动圆(小圆)半径之差等于两圆心的距离,
即|BC|-|MC|=|BM|,而|BC|=6,
所以|BM|+|CM|=6,
又|CM|=|AM|,所以|BM|+|AM|=6,
根据椭圆的定义知M的轨迹是以点B(-2,0)和点A(2,0)为焦点,线段AB的中点O(0,0)为中心的椭圆.
所以a=3,c=2,b==,
所以所求圆心的轨迹方程为+=1.
  观察几何图形,根据几何图形的直观性质得到动点轨迹的几何属性,由曲线的定义直接得到动点轨迹的方程.注意要检验是否有要删除的点.
对点练2.已知△ABC的顶点A,B的坐标分别为(-4,0),(4,0),C 为动点,且满足sin B+sin A=sin C,求点C的轨迹.
解:由sin B+sin A=sin C,
可知b+a=c=10(a,b,c分别为角A,B,C的对边),
即|AC|+|BC|=10,满足椭圆的定义.
令椭圆方程为+=1,
则a'=5,c'=4 b'=3,
则轨迹方程为+=1(x≠±5),图形为椭圆(不含左、右顶点).
任务三 相关点代入法求轨迹方程
点B是椭圆+=1上的动点,A(2a,0)为定点,求线段AB的中点M的轨迹方程.
解:设动点M的坐标为(x,y),B点坐标为(x0,y0),则由M为线段AB的中点,可得
即点B的坐标可表示为(2x-2a,2y).
又点B(x0,y0)在椭圆+=1上,
所以+=1,从而有+=1.
整理得动点M的轨迹方程为+=1.
相关点代入法求轨迹方程的一般步骤 1.建立平面直角坐标系,设所求动点的坐标为(x,y),其相关动点的坐标为(x0,y0). 2.找出(x,y)与(x0,y0)之间的等量关系,用x,y表示x0,y0. 3.将x0,y0代入其所在的曲线方程. 4.化简方程得所求方程.
对点练3.已知P(-4,-4),Q是椭圆x2+2y2=16上的动点,M是线段PQ上的点,且满足=,则动点M的轨迹方程是(  )
A.(x-3)2+2(y-3)2=1
B.(x+3)2+2(y+3)2=1
C.(x+1)2+2(y+1)2=9
D.(x-1)2+2(y-1)2=9
答案:B
解析:设动点M(x,y),Q(m,n),
因为=,
所以
又Q(m,n)在椭圆x2+2y2=16上,
故16(x+3)2+32(y+3)2=16,
即(x+3)2+2(y+3)2=1.
任务四 直接法求轨迹方程
已知在平面直角坐标系中,动点M到定点(-,0)的距离与它到定直线l:x=-的距离之比为常数.
(1)求动点M的轨迹Γ的方程;
(2)设点A,若P是(1)中轨迹Γ上的动点,求线段PA的中点B的轨迹方程.
解:(1)设动点M(x,y),
由已知可得=,
即x2+2x+3+y2=,
化简得+y2=1,
即所求动点M的轨迹Γ的方程为+y2=1.
(2)设点B(x,y),点P(x0,y0),

由点P在轨迹Γ上,得+=1,
整理得+4=1,
所以线段PA的中点B的轨迹方程是+4=1.
  求轨迹方程时,没有坐标系时要先建立平面直角坐标系,设轨迹上任一点的坐标为(x,y),轨迹方程就是x,y之间的等式,关键是找到等量关系,然后用x,y表示.
对点练4.已知平面上两定点M(0,-2),N(0,2),P为一动点,满足·=||·||.求动点P的轨迹C的方程.
解:设P(x,y).
由已知=(x,y+2),=(0,4),=(-x,2-y),
得·=4y+8,||·||=4,
因为·=||·||,
所以4y+8=4,整理得 x2=8y.
即动点P的轨迹C的方程为x2=8y.
1.在△ABC中,B(-2,0),C(2,0),|AB|+|AC|=6,则顶点A的轨迹方程是(  )
A.+=1(x≠±3)   B.+=1(x≠±2)
C.+=1(x≠±3) D.+=1(x≠±2)
答案:A
解析:在△ABC中,B(-2,0),C(2,0),|AB|+|AC|=6>|BC|=4,
则顶点A的轨迹满足椭圆的定义,a=3,c=2,b=,
所以顶点A的轨迹方程是+=1(x≠±3).
2.在圆x2+y2=4上任取一点P,过点P作x轴的垂线段PD,D为垂足,=.当点P在圆上运动时,点M的轨迹方程是        .
答案:+=1
解析:设点M的坐标为(x,y),点P的坐标为(x0,y0),
则点D的坐标为(x0,0),
因为=,所以
因为点P在x2+y2=4上,所以+=4,所以x2+=4,
所以点M的轨迹方程是+=1.
3.到A(2,-3)和B(4,-1)的距离相等的点的轨迹方程是      .
答案:x+y-1=0
解析:由点P满足|PA|=|PB|,可知点P的轨迹为点A(2,-3)和B(4,-1)的垂直平分线.
所以由中点坐标公式得AB的中点为(3,-2),kAB==1,
所以其垂直平分线的斜率为-1.
所以点P的轨迹方程是y+2=-(x-3),即x+y-1=0.
4.已知点A(-1,0),B(1,0).曲线C上任意一点P满足-=4(||-||)≠0.则曲线C的轨迹是        .
答案:椭圆
解析:由-=4(||-||)≠0,
得||+||=4,且4>|AB|.
故曲线C的轨迹是椭圆.
课时测评36 曲线与方程
(时间:60分钟 满分:110分)
(1—8小题,每小题5分,共40分)
1.平面内一点M到两定点F1(0,-3),F2(0,3)的距离之和为10,则M的轨迹方程是(  )
A.+=1      B.+=1
C.-=1 D.-=1
答案:B
解析:平面内一点M到两定点F1(0,-3),F2(0,3)的距离之和为10>6,
所以M的轨迹满足椭圆的定义,是椭圆,且a=5,c=3,则b=4,
椭圆的焦点在y轴上,所以椭圆的方程为+=1.
2.已知△ABC的周长为12,B(0,-2),C(0,2),则顶点A的轨迹方程为(  )
A.+=1(x≠0) B.+=1(y≠0)
C.+=1(x≠0) D.+=1(y≠0)
答案:A
解析:因为△ABC的周长为12,顶点B(0,-2),C(0,2),
所以|BC|=4,|AB|+|AC|=12-4=8,
所以点A到两个定点的距离之和等于定值,
又8>4,
所以点A的轨迹是椭圆,且a=4,c=2,
所以b2=12,
所以椭圆的方程为+=1(x≠0).
3.已知点F1(-1,0),F2(1,0),动点A到F1的距离是2,线段AF2的垂直平分线交AF1于点P,则点P的轨迹方程是(  )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
答案:C
解析:依题意有|AP|=|PF2|,|AF1|=|AP|+|PF1|=|PF1|+|PF2|=2>|F1F2|=2,
所以点P的轨迹是以F1(-1,0),F2(1,0)为焦点的椭圆.
因为2a=2,2c=2,
所以a=,b=,
故所求点P的轨迹方程是+=1.
4.已知椭圆+=1(a>b>0),M为椭圆上一动点,F1为椭圆的左焦点,则线段MF1的中点P的轨迹是(  )
A.圆    B.椭圆   
C.线段    D.直线
答案:B
解析:设椭圆的右焦点为F2,
由题意,知|PO|=|MF2|,|PF1|=|MF1|,
又|MF1|+|MF2|=2a,
所以|PO|+|PF1|=a>|F1O|=c,
故由椭圆的定义,可知点P的轨迹是椭圆.
5.设A1,A2是椭圆+=1的长轴的两个端点,P1,P2是椭圆上垂直于A1A2的弦的端点,则直线A1P1与A2P2交点的轨迹方程为(  )
A.+=1 B.+=1
C.-=1 D.-=1
答案:C
解析:设交点为P(x,y),A1(-3,0),A2(3,0),P1(x0,y0),P2(x0,-y0),
因为A1,P1,P共线,
所以=,①
因为A2,P2,P共线,
所以=.②
①×②得=,③
因为P1(x0,y0)在椭圆+=1上,
所以+=1,
所以=4,
将代入③得=-=,
所以P的轨迹方程为-=1.
6.动圆M与圆M1:(x+1)2+y2=1外切,与圆M2:(x-1)2+y2=25内切,则动圆圆心M的轨迹方程是(  )
A.+=1 B.+=1
C.+y2=1 D.x2+=1
答案:B
解析:设动圆的圆心为M(x,y),半径为R,
动圆与圆M1:(x+1)2+y2=1外切,与圆M2:(x-1)2+y2=25内切,
所以|MM1|+|MM2|=1+R+5-R=6,
因为|MM1|+|MM2|>|M1M2|=2,
所以该动圆圆心M的轨迹是以原点为中心,焦点在x轴上的椭圆,且2a=6,c=1,
解得a=3,根据a,b,c的关系求得b2=8,
所以椭圆的方程为+=1.
7.在平面直角坐标系中,已知点A(2,0),B(-2,0),P是平面内一动点,直线PA,PB的斜率之积为-.则动点P的轨迹C的方程为       .
答案:+=1(x≠±2)
解析:设点P的坐标为(x,y)(x≠±2),
依题意,有×=-,
化简并整理,得+=1(x≠±2).
所以动点P的轨迹C的方程是+=1(x≠±2).
8.若动点P(x,y)到点(1,0)的距离与到定直线x=3的距离之比是,则动点P的轨迹方程是    .
答案:+=1
解析:设点P的坐标为(x,y),
则由题意得=,
整理得2x2+3y2=6,即+=1,
所以动点P的轨迹方程是+=1.
9.(13分)如图所示,Rt△ABC的顶点坐标A(-2,0),直角顶点B(0,-2),顶点C在x轴上,点P为线段OA的中点.
(1)求边BC所在直线的方程;
(2)M为Rt△ABC外接圆的圆心,求圆M的方程;
(3)若动圆N过点P且与圆M内切,求动圆N的圆心N的轨迹方程.
解:(1)因为kAB=-,AB⊥BC,
所以kCB=.
所以边BC所在直线的方程为y=x-2,
即x-y-4=0.
(2)因为边BC所在直线的方程为x-y-4=0,
令y=0,得C(4,0).
所以圆心M(1,0).
又因为|AM|=3,
所以圆M的方程为(x-1)2+y2=9.
(3)因为P(-1,0),M(1,0),
且圆N过点P(-1,0),
所以PN是该圆的半径.
又因为动圆N与圆M内切,
所以|MN|=3-|PN|,
即|MN|+|PN|=3>2.
所以点N的轨迹是以M,P为焦点,长轴长为3的椭圆.
所以a=,c=1,b===.
所以圆心N的轨迹方程为x2+y2=1.
10.(15分)已知中心在坐标原点的椭圆,经过点A(2,3),且点F(2,0)为其右焦点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若P是(1)中所求椭圆上的动点,求PF的中点Q的轨迹方程.
解:(1)依题意,可设椭圆C的方程为+=1(a>b>0),
若点F(2,0)为其右焦点,
则其左焦点为F'(-2,0),
从而有
解得
又a2=b2+c2,
所以b2=12,
故椭圆C的方程为+=1.
(2)设P(x0,y0),Q(x,y),
因为Q为PF的中点,
所以
又P是+=1上的动点,
所以+=1,
即Q点的轨迹方程是+=1.
(11—14小题,每小题5分,共20分)
11.已知在△ABC中,点A(-2,0),点B(2,0),若tan∠CAB·tan∠CBA=2,则点C的轨迹方程为(  )
A.+=1 B.+=1(x≠±2)
C.-=1 D.+=1(x≠±2)
答案:B
解析:设C(x,y),
则kCA=,kCB=,
由tan∠CAB·tan∠CBA=2,
得×=2,
即+=1,
当x=±2时,C与A或B重合,不符合题意.
所以点C的轨迹方程为+=1(x≠±2).
12.设圆(x+1)2+y2=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AQ的垂直平分线与CQ的连线交于点M,则M的轨迹方程为(  )
A.-=1 B.+=1
C.-=1 D.+=1
答案:D
解析:圆心C(-1,0),半径为5,设点M(x,y),
因为AQ的垂直平分线交CQ于M,
所以|MA|=|MQ|,
又|MQ|+|MC|=5>|AC|=2,
即|MA|+|MC|>|AC|,
由椭圆的定义可得点M的轨迹是以A,C为焦点的椭圆,且2a=5,c=1,
所以b=,
故椭圆方程为+=1.
13.设线段AB的两个端点A,B分别在x轴、y轴上滑动,且|AB|=5,=+,则点M的轨迹方程为(  )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
答案:A
解析:设M(x,y),A(x0,0),B(0,y0),
由=+,
可得(x,y)=(x0,0)+(0,y0),

因为|AB|=5,
所以+=25,
即+=1.
14.P是椭圆+=1上的任意一点,F1,F2是它的两个焦点,O为坐标原点,有一动点Q满足=+,则动点Q的轨迹方程是      .
答案:+=1
解析:设Q(x,y),
因为=+,
所以=-=,
因为P是椭圆+=1上的任意一点,
所以+=1,
所以+=1.
15.(5分)如图,AB是平面α的斜线段,A为斜足,若点P在平面α内运动,使得△ABP的面积为定值,则动点P的轨迹是(  )
A.圆 B.一条直线
C.椭圆 D.两条平行直线
答案:C
解析:因为三角形的面积为定值,以AB为底,则底边长一定,从而可得P到直线AB的距离为定值,分析可得,点P在以AB为轴线的圆柱面与平面α的交线上,且α与圆柱的轴线斜交,由平面与圆柱面的截面的性质判断,可得P的轨迹为椭圆.
16.(17分)设圆x2+y2+2x-15=0的圆心为A,直线l过点B(1,0)且与x轴不重合,l交圆A于C,D两点,过B作AC的平行线交AD于点E.证明|EA|+|EB|为定值,并写出点E的轨迹方程.
解:圆A的方程整理可得(x+1)2+y2=16,点A的坐标为(-1,0),如图所示,
因为|AD|=|AC|,
所以∠ACD=∠ADC.
因为EB∥AC,
所以∠EBD=∠ACD,
故∠EBD=∠ACD=∠ADC.
所以|EB|=|ED|,
故|EA|+|EB|=|EA|+|ED|=|AD|.
又圆A的标准方程为(x+1)2+y2=16,从而|AD|=4,
所以|EA|+|EB|=4.
由题设得A(-1,0),B(1,0).|AB|=2,
由椭圆定义可得点E的轨迹是以A,B为焦点的椭圆,且2a=4,c=1,
所以a2=4,b2=3,
所以点E的轨迹方程为+=1(y≠0).
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
同课章节目录