解析几何求轨迹方程的常用方法
求轨迹方程的一般方法:
1. 定义法:如果动点P 的运动规律合乎我们已知的某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线)的定义,则可先设出轨迹方程,再根据已知条件,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程。
2. 直译法:如果动点P 的运动规律是否合乎我们熟知的某些曲线的定义难以判断,但点P 满足的等量关系易于建立,则可以先表示出点P 所满足的几何上的等量关系,再用点P 的坐标(x ,y )表示该等量关系式,即可得到轨迹方程。
3. 参数法:如果采用直译法求轨迹方程难以奏效,则可寻求引发动点P 运动的某个几何量t ,以此量作为参变数,分别建立P 点坐标x ,y 与该参数t 的函数关系x =f (t ), y =g (t ),进而通过消参化为轨迹的普通方程F (x ,y )=0。
4. 代入法(相关点法):如果动点P 的运动是由另外某一点P'的运动引发的,而该点的运动规律已知,(该点坐标满足某已知曲线方程),则可以设出P (x ,y ),用(x ,y )表示出相关点P'的坐标,然后把P'的坐标代入已知曲线方程,即可得到动点P 的轨迹方程。
5:交轨法:在求动点轨迹时,有时会出现要求两动曲线交点的轨迹问题,这种问题通常通过解方程组得出交点(含参数)的坐标,再消去参数求得所求的轨迹方程(若能直接消去两方程的参数,也可直接消去参数得到轨迹方程),该法经常与参数法并用。
一:用定义法求轨迹方程
例1: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 4
5
sin sin C A B =+求点C 的轨迹。
例2: 已知ABC ?中,A ∠、B ∠、C ∠的对边分别为a 、b 、c ,若b c a ,,依次构成等差数列,且b c a >>,
2=AB ,求顶点C 的轨迹方程.
【变式】:已知圆
的圆心为M 1,圆
的圆心为M 2,一动圆与这两个圆外切,求动
圆圆心P 的轨迹方程。
【变式】:⊙C :22(3)16x y ++=内部一点(3,0)A 与圆周上动点Q 连线AQ 的中垂线交CQ 于P ,求点P 的轨迹方程.
二:用直译法求轨迹方程
例3:一条线段两个端点A 和B 分别在x 轴和y 轴上滑动,且BM=a ,AM=b ,求AB 中点M 的轨迹方程?
【变式】: 动点P (x,y )到两定点A (-3,0)和B (3,0)的距离的比等于2(即2|
||
|=PB PA ),求动点P 的轨迹方程?
三:用参数法求轨迹方程
此类方法主要在于设置合适的参数,求出参数方程,最后消参,化为普通方程。注意参数的取值范围。
例4.过点P (2,4)作两条互相垂直的直线l 1,l 2,若l 1交x 轴于A 点,l 2交y 轴于B 点,求线段AB 的中点M 的轨迹方程。
例5: 过抛物线px y 22
=(0>p )的顶点O 作两条互相垂直的弦OA 、OB ,求弦AB 的中点M 的轨迹方程.
【变式】过圆O :x 2 +y 2= 4 外一点A (4,0),作圆的割线,求割线被圆截得的弦BC 的中点M 的轨迹。
四:用代入法求轨迹方程
例6. 的的中点求线段为定点上的动点是椭圆点M AB ,a ,
,A b
y a x B )02(122
22=+轨迹方程。
例7: 如图,从双曲线1:2
2=-y x C 上一点Q 引直线2:=+y x l 的垂线,垂足为N ,求线段QN 的中点P 的轨迹方程.
【变式】如图所示,已知P (4,0)是圆x 2+y 2=36内的一点,A 、B 是圆上两动点,且满足∠APB =90°,求矩形APBQ 的顶点Q 的轨迹方程
五、用交轨法求轨迹方程
例8.已知椭圆22
221x y a b
+=(a >b >o )的两个顶点为1(,0)A a -,2(,0)A a ,与y 轴平行的直线交椭圆于P 1、P 2,求
A 1P 1与A 2P 2交点M 的轨迹方程.
B Q R
A
P
o y
x y Q
O x
N
P
例9: 如右图,垂直于x 轴的直线交双曲线122
22=-b y a x 于M 、N 两点,21,A A 为双曲线的左、右顶点,求直线
M A 1与N A 2的交点P 的轨迹方程,并指出轨迹的形状.
六、用点差法求轨迹方程
例10. 已知椭圆12
22
=+y x , (1)求过点??
? ??2121,P 且被P 平分的弦所在直线的方程; (2)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程;
(3)过()12,
A 引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程;
课后作业
1.在ABC ?中,B ,C 坐标分别为(-3,0),(3,0),且三角形周长为16,则点A 的轨迹方程是______________.
2.两条直线01=--my x 与01=-+y mx 的交点的轨迹方程是 __________ .
x
A 1
A 2
O y N
M
P
3.已知圆的方程为(x-1)2+y 2=1,过原点O 作圆的弦0A ,则弦的中点M 的轨迹方程是 _____
4.当参数m 随意变化时,则抛物线()
yx m x m =+++-2
2
211的顶点的轨迹方程为______。 5:点M 到点F (4,0)的距离比它到直线x +=50
的距离小1,则点M 的轨迹方程为________。 6:求与两定点()()
O O A 1
030,、,距离的比为1:2的点的轨迹方程为_____________ 7.抛物线x y 42
=的通径(过焦点且垂直于对称轴的弦)与抛物线交于A 、B 两点,动点C 在抛物线上,求△ABC 重心P 的轨迹方程。
8.已知动点P 到定点F (1,0)和直线x=3的距离之和等于4,求点P 的轨迹方程。
9.过原点作直线l 和抛物线642
+-=x x y 交于A 、B 两点,求线段AB 的中点M 的轨迹方程。
10、已知定点A ( 3, 0 ),P 是圆x 2 + y 2 = 1上的动点,∠AOP 的平分线交AP 于M ,求M 点的轨迹。
11、已知常数0a >,经过定点(0,)A a -以(,)m a λ=为方向向量的直线与经过定点(0,)B a ,且以(1,2)n a λ=为方向向量的直线相交于点P,其中R λ∈. ⑴ 求点P的轨迹C的方程,它是什么曲线;
⑵ 若直线:1l x y +=与曲线C相交于两个不同的点A、B,求曲线C的离心率的范围.
12、过点(2,0)M -,作直线l 交双曲线2
2
1x y -=于A 、B 不同两点,已知OP OA OB =+。 (1)、求点P 的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线。
(2)、是否存在这样的直线,使||||?OP AB =若存在,求出l 的方程;若不存在,说明理由。
补充例题:
1.过抛物线 y 2 = 4 p x ( p > 0 )的顶点作互相垂直的两弦OA 、OB ,求抛物线的顶点O 在直线AB 上的射影M 的轨迹。
2.已知椭圆22
22b
y a x +=1(a >b >0),点P 为其上一点,F 1、F 2为椭圆的焦点,∠F 1PF 2的外角平分线为l ,点F 2关于l
的对称点为Q ,F 2Q 交l 于点R
(1)当P 点在椭圆上运动时,求R 形成的轨迹方程;
(2)设点R 形成的曲线为C ,直线l y =k (x +2a )与曲线C 相交于A 、B 两点,当△AOB 的面积取得最大值时,
求k 的值
3.如图11-5-1,已知圆O :2225,x y += 点(3,0),(3,0)A B -,C 为圆O 上任意一点,直线CD 与BC 垂直,并交圆O 于另一点D . (1)求证:AD BC λ=;
(2)若点P 在线段CD 上,且PAD PBC ∠=∠,求点P 的轨迹方程.
P O
x
y
A
B
C
D
图11-5-1
求轨迹方程的常用方法 答案
例1:由,sin 45sin sin C A B =
+可知104
5
==+c a b ,即10||||=+BC AC ,满足椭圆的定义。令椭圆方程为12
'
22
'2=+
b y a
x ,则34,5'
'
'
=?==b c a ,则轨迹方程为
19
252
2=+y x ()5±≠x ,图形为椭圆(不含左,右顶点)。
例2:解:如右图,以直线AB 为x 轴,线段AB 的中点为原 点建立直角坐标系. 由题意,b c a ,,构成等差数列,∴b a c +=2,
即4||2||||==+AB CB CA ,又CA CB >,∴C 的轨迹为椭圆的左半部分.在此椭圆中,1,2='='c a ,
3='b ,故C 的轨迹方程为)2,0(13
42
2-≠<=+x x y x .
【变式】解:设动圆的半径为R ,由两圆外切的条件可得:
,。
。
∴动圆圆心P 的轨迹是以M 1、M 2为焦点的双曲线的右支,c=4,a=2,b 2
=12。
故所求轨迹方程为
2:一动圆与圆O :12
2
=+y x 外切,而与圆C :0862
2
=+-+x y x 内切,那么动圆的圆心M 的轨迹是: A :抛物线B :圆 C :椭圆 D :双曲线一支
【解答】令动圆半径为R ,则有?
??-=+=1||1
||R MC R MO ,则|MO|-|MC|=2,满足双曲线定义。故选D 。
二:用直译法求曲线轨迹方程
例3: 一条线段AB 的长等于2a ,两个端点A 和B 分别在x 轴和y 轴上滑动,求AB 中点P 的轨迹方程?
解 设M 点的坐标为),(y x 由平几的中线定理:在直角三角形AOB 中,OM=
,22
1
21a a AB =?= 22222,a y x a y x =+=+∴
C
B y
x
O A
M 点的轨迹是以O 为圆心,a 为半径的圆周. 【点评】此题中找到了OM=
AB 2
1
这一等量关系是此题成功的关键所在。一般直译法有下列几种情况: 1)代入题设中的已知等量关系:若动点的规律由题设中的已知等量关系明显给出,则采用直接将数量关系代数化的方法求其轨迹。
2)列出符合题设条件的等式:有时题中无坐标系,需选定适当位置的坐标系,再根据题设条件列出等式,得出其轨迹方程。
3)运用有关公式:有时要运用符合题设的有关公式,使其公式中含有动点坐标,并作相应的恒等变换即得其轨迹方程。
4)借助平几中的有关定理和性质:有时动点规律的数量关系不明显,这时可借助平面几何中的有关定理、性质、勾股定理、垂径定理、中线定理、连心线的性质等等,从而分析出其数量的关系,这种借助几何定理的方法是求动点轨迹的重要方法.
【变式2】: 动点P (x,y )到两定点A (-3,0)和B (3,0)的距离的比等于2(即2|
||
|=PB PA ),求动点P 的轨迹方程?
【解答】∵|P A |=2222)3(||,)3(y x PB y x +-=
++
代入
2|||
|=PB PA 得22222
2224)3(4)3(2)3()3(y x y x y x y x +-=++?=+-++ 化简得(x -5)2+y 2=16,轨迹是以(5,0)为圆心,4为半径的圆.
三:用参数法求曲线轨迹方程
此类方法主要在于设置合适的参数,求出参数方程,最后消参,化为普通方程。注意参数的取值范围。 例4. 【解析】
分析1:从运动的角度观察发现,点M 的运动是由直线l 1引发的,可设出l 1的斜率k 作为参数,建立动点M 坐标(x ,y )满足的参数方程。
解法1:设M (x ,y ),设直线l 1的方程为y -4=k (x -2),(k ≠0) )2(1
4221--
=-⊥x k
y l ,l l 的方程为则直线由 ,,A x l )0k 42(1-∴的坐标为轴交点与 ,k
,B y l )2
40(2+的坐标为轴交点与
∵M 为AB 的中点,
)(1222421242为参数k k k y k
k x ????
????
?
+=+
=-=-=∴ 消去k ,得x +2y -5=0。
另外,当k =0时,AB 中点为M (1,2),满足上述轨迹方程; 当k 不存在时,AB 中点为M (1,2),也满足上述轨迹方程。 综上所述,M 的轨迹方程为x +2y -5=0。
分析2:解法1中在利用k 1k 2=-1时,需注意k 1、k 2是否存在,故而分情形讨论,能否避开讨论呢?只需利用△PAB 为直角三角形的几何特性: ||2
1
||AB MP =
解法2:设M (x ,y ),连结MP ,则A (2x ,0),B (0,2y ), ∵l 1⊥l 2,∴△PAB 为直角三角形 ||2
1
||AB MP ,=由直角三角形的性质 222
2
)2()2(·2
1
)4()2(y x y x +=
-+-∴ 化简,得x +2y -5=0,此即M 的轨迹方程。
分析3::设M (x ,y ),由已知l 1⊥l 2,联想到两直线垂直的充要条件:k 1k 2=-1,即可列出轨迹方程,关键是如何用M 点坐标表示A 、B 两点坐标。事实上,由M 为AB 的中点,易找出它们的坐标之间的联系。
解法3:设M (x ,y ),∵M 为AB 中点,∴A (2x ,0),B (0,2y )。 又l 1,l 2过点P (2,4),且l 1⊥l 2 ∴PA ⊥PB ,从而k PA ·k PB =-1,
02242204--=
--=
y
,k x k PB PA 而 05212
24·224=-+-=--∴
y x y
x ,化简,得 注意到l 1⊥x 轴时,l 2⊥y 轴,此时A (2,0),B (0,4) 中点M (1,2),经检验,它也满足方程x +2y -5=0 综上可知,点M 的轨迹方程为x +2y -5=0。 【点评】
1) 解法1用了参数法,消参时应注意取值范围。解法2,3为直译法,运用了k PA ·k PB =-1,||2
1
||AB MP =
这些等量关系。。
用参数法求解时,一般参数可选用具有某种物理或几何意义的量,如时间,速度,距离,角度,有向线段的数量,直线的斜率,点的横,纵坐标等。也可以没有具体的意义,选定参变量还要特别注意它的取值范围对动点坐标取值范围的影响
例5: 解:设),(y x M ,直线OA 的斜率为)0(≠k k ,则直线OB 的斜率为k
1
-
.直线OA 的方程为kx y =,由???==px y kx y 22解得???
????==k
p
y k p
x 222,即)2,2(2k p k p A ,同理可得)2,2(2pk pk B -. 由中点坐标公式,得???????
-=+=pk k
p
y pk k p
x 22,消去k ,得)2(2p x p y -=,此即点M 的轨迹方程.
【变式】过圆O :x 2 +y 2= 4 外一点A (4,0),作圆的割线,求割线被圆截得的弦BC 的中点M 的轨迹。 解法一:“几何法”
设点M 的坐标为(x,y ),因为点M 是弦BC 的中点,所以OM ⊥BC,
所以|OM | 2+|MA|2 =|OA| 2
, 即(x 2 +y 2)+(x -4)2 +y 2 =16 化简得:(x -2)2+ y 2 =4................................①
由方程 ① 与方程x 2 +y 2= 4得两圆的交点的横坐标为1,所以点M 的轨迹方程为 (x -2)2+ y 2 =4 (0≤x <1)。所以M 的轨迹是以(2,0)为圆心, 2为半径的圆在圆O 内的部分。 解法二:“参数法”
设点M 的坐标为(x,y ),B (x 1,y 1),C (x 2,y 2)直线AB 的方程为y=k(x -4), 由直线与圆的方程得(1+k 2)x 2 -8k 2x +16k 2-4=0...........(*),
由点M 为BC 的中点,所以x=2221142k k x x +=+...............(1) , 又OM ⊥BC ,所以k=x
y
.................(2)由方程(1)(2)
消去k 得(x -2)2+ y 2 =4,又由方程(*)的△≥0得k 2 ≤
3
1
,所以x <1. 所以点M 的轨迹方程为(x -2)2+ y 2 =4 (0≤x <1)所以M 的轨迹是以(2,0)为圆心, 2为半径的圆在圆O 内的部分。
四:用代入法等其它方法求轨迹方程
例6. 的的中点求线段为定点上的动点是椭圆点M AB ,a ,
,A b
y a x B )02(122
22=+ 轨迹方程。
分析:题中涉及了三个点A 、B 、M ,其中A 为定点,而B 、M 为动点,且点B 的运动是有规律的,显然M 的运动是由B 的运动而引发的,可见M 、B 为相关点,故采用相关点法求动点M 的轨迹方程。 【解析】设动点M 的坐标为(x ,y ),而设B 点坐标为(x 0,y 0) 则由M 为线段AB 中点,可得
???=-=???????
?=+=+y y a x x y y x a
x 2222
02
2000
0 即点B 坐标可表为(2x -2a ,2y ) 上在椭圆点又1)(22
2200=+b
y a x ,y x B ,b y a a x b y a x 1)2()22(1
2
2
2222
022
0=+-=+∴从而有
14)(422
2
2=+-b
y a a x M ,的轨迹方程为得动点整理 【点评】代入法的关键在于找到动点和其相关点坐标间的等量关系 例7 如图,从双曲线1:2
2
=-y x C 上一点Q 引直线
y
Q
O
x
N P
2:=+y x l 的垂线,垂足为N ,求线段QN 的中点P 的轨迹方程.
解:设),(),(11y x ,Q y x P ,则)2,2(11y y x x N --. N 在直线l 上,
.22211=-+-∴y y x x ① 又l PN ⊥得
,11
1
=--x x y y 即011=-+-x y y x .②
联解①②得???
????-+=-+=22
322311
x y y y x x .又点Q 在双曲线C 上,1)223()223(22=-+--+∴x y y x ,化简整理得:01222222=-+--y x y x ,此即动点P 的轨迹方程.
【变式】如图所示,已知P (4,0)是圆x 2+y 2=36内的一点,A 、B 是圆上两动点,且满足∠APB =90°,求矩形
APBQ 的顶点Q 的轨迹方程 【解析】: 设AB 的中点为R ,坐标为(x ,y ),则在Rt △ABP 中,|AR |=|PR | 又因为R
是弦AB 的中点,依垂径定理 在Rt △OAR 中,|AR |2=|AO |2-|OR |2=36-(x 2+y 2) 又|AR |=|PR |=22)4(y x +-
所以有(x -4)2+y 2=36-(x 2+y 2),即x 2+y 2-4x -10=0
因此点R 在一个圆上,而当R 在此圆上运动时,Q 点即在所求的轨迹上运动
设Q (x ,y ),R (x 1,y 1),因为R 是PQ 的中点,所以x 1=
2
,241+=
+y y x , 代入方程x 2+y 2-4x -10=0,得2
4
4)2()24(22+?
-++x y x -10=0 整理得 x 2+y 2=56,这就是所求的轨迹方程
用交轨法求轨迹方程 22
221x y a b
-=
例9解:设),(y x P 及),(),,(1111y x N y x M -,又)0,(),0,(21a A a A -,可得 直线M A 1的方程为)(11a x a x y y ++=
①;直线N A 2的方程为)(11
a x a
x y y -+-=②. ①×②得)(2
22
21212
a x a
x y y ---=③. 又,1221221=-b y a x )(2122221x a a b y -=-∴,代入③得)(22222a x a b y --=,化简得122
22=+b
y a x ,此即点P 的轨迹方程. 当b a =时,点P 的轨迹是以原点为圆心、a 为半径的圆;当b
a ≠时,点P 的轨迹是椭圆.
六、用点差法求轨迹方程
B Q R
A
P
o
y
x
例10.分析:此题中四问都跟弦中点有关,因此可考虑设弦端坐标的方法.
解:设弦两端点分别为()11y x M ,,()22y x N ,,线段MN 的中点()y x R ,,则
??????
?=+=+=+=+④
,③,②,①,y y y x x x y x y x 2222222
1212
22
22121
①-②得()()()()022*******=-++-+y y y y x x x x .
由题意知
21x x ≠,则上式两端同除以21x x -,有
()()022*******=-+++x x y y y y x x ,
将③④代入得022
12
1
=--+x x y y y x .⑤
(1)将21=
x ,2
1
=y 代入⑤,得212121
-=--x x y y ,故所求直线方程为: 0342=-+y x . ⑥ 将⑥代入椭圆方程222
2
=+y x 得041662
=-
-y y ,04
1
6436>??-=?符合题意,0342=-+y x 为所求. (2)将
22
12
1=--x x y y 代入⑤得所求轨迹方程为: 04=+y x .(椭圆内部分)
(3)将2
12121--=--x y x x y y 代入⑤得所求轨迹方程为: 02222
2=--+y x y x .(椭圆内部分)
课后作业:
【正确解答】ABC 为三角形,故A ,B ,C 不能三点共线。轨迹方程里应除去点)0,5).(0,5(-,即轨迹方程为
)5(116
252
2±≠=+x y x 2.两条直线01=--my x 与01=-+y mx 的交点的轨迹方程是 . 【解答】:直接消去参数m 即得(交轨法):02
2
=--+y x y x
3:已知圆的方程为(x-1)2+y 2=1,过原点O 作圆的弦0A ,则弦的中点M 的轨迹方程是 . 【解答】:令M 点的坐标为(),y x ,则A 的坐标为(2)2,y x ,代入圆的方程里面得:)0(4
1
)2
1(2
2≠=
+-x y x 4:当参数m 随意变化时,则抛物线()
yx m x m =+++-2
2
211的顶点的轨迹方程为 【分析】:把所求轨迹上的动点坐标x ,y 分别用已有的参数m 来表示,然后消去参数m ,便可得到动点的轨
迹方程。【解答】:抛物线方程可化为x m y m ++?? ???=++??
?
??12
542
它的顶点坐标为x m y m =--=--1
254,消去参数m 得:y x =-34
故所求动点的轨迹方程为4430
x y --=。 5:点M 到点F (4,0)的距离比它到直线x +=50
的距离小1,则点M 的轨迹方程为 【分析】:点M 到点F (4,0)的距离比它到直线x +=50
的距离小1,意味着点M 到点F (4,0)的距离与它到直线x +=40的距离相等。由抛物线标准方程可写出点M 的轨迹方程。 【解答】:依题意,点M 到点F (4,0)的距离与它到直线x =-4的距离相等。则点M 的轨迹是以F (4,0)为焦点、x =-4
为准线的抛物线。故所求轨迹方程为y x 2
16=。 6:求与两定点()()
O O A 1
030,、,距离的比为1:2的点的轨迹方程为_________ 【分析】:设动点为P ,由题意
P O P A
=
1
2
,则依照点P 在运动中所遵循的条件,可列出等量关系式。 【解答】:设()
P x
y ,是所求轨迹上一点,依题意得P O P A
=
12
由两点间距离公式得:
()x y x y 22
22
312
+-+=
化简得:x y x 22
230++-= 7抛物线x y 42
=的通径(过焦点且垂直于对称轴的弦)与抛物线交于A 、B 两点,动点C 在抛物线上,求△ABC 重心P 的轨迹方程。
【分析】:抛物线x y 42
=的焦点为()01,F 。设△ABC 重心P 的坐标为()x y ,,点C 的坐标为()x y 11,。其
中11≠x
【解答】:因点()
P x
y ,是重心,则由分点坐标公式得:3
3211y
y x x =+=,即y y x x 32311=-=, 由点()
Cx y 11,在抛物线x y 42=上,得:12
14x y =
将y y x x 32311=-=,代入并化简,得:??
?
??-=
32342
x y ()1≠x
9.已知动点P 到定点F (1,0)和直线x=3的距离之和等于4,求点P 的轨迹方程。
【解答】:设点P 的坐标为(x ,y ),则由题意可得。
(1)当x ≤3
时,方程变为1)1(,43)1(2222+=+-=-++-x y x x y x ,化简得)30(42
≤≤=x x y 。 (2)当x>3时,方程变为x y x x y x -=+-=-++-7)1(,43)1(2222,化简得。
故所求的点P 的轨迹方程是
或
10.过原点作直线l 和抛物线642
+-=x x y 交于A 、B 两点,求线段AB 的中点M 的轨迹方程。 【解答】:由题意分析知直线l 的斜率一定存在,设直线l 的方程y=kx 。把它代入抛物线方程
,得
。因为直线和抛物线相交,所以△>0,解得(,426)(426,)k ∈-∞--?-++∞。
设A (),B (),M (x ,y ),由韦达定理得。
由消去k 得。又
,所以),6()6,(+∞?--∞∈x 。
∴点M 的轨迹方程为),6()6,(,422
+∞?--∞∈-=x x x y
10、解:如图,设M ( x , y )、P ( x 1 , y 1 )。
由于OM 平分∠AOP , 故M 分AP 的比为:
λ =
||||
||||
AM OA MP OP == 3 由定比分点公式,得11
3303,1313
x y x y ++=
=++, 即1143()3443x x y y
?
=-????=??
,由于x 1 2 + y 1 2 = 1,故 22434[()]()1343x y -+=,即 22
39()416x y -+=。
故所求轨迹是以3
(,0)4为圆心,以
3
4
为半径的圆。
11、解: (1) (用交轨法)
过A以m 为方向向量的直线方程为:a
y a x λ
+=
.......①
过B以n 为方向向量的直线方程为:2y a ax λ-=......②
由①②消去λ得:22
2112
y x a
-=.P的轨迹为双曲线........6分 (2)联立方程
22
2211y x a
x y ?-=???+=?
消去y 得
222(12)210a x x a --+-=...................8分
依题意有21200a ?-≠??>?,即222
12044(12)(1)0
a a a ?-≠?--->?∴62
022a a <<≠且 又22
2
221
12321223
a c c
e e a a a a +
=
===+>≠且.............12分 12、
解:(1)、设直线l 的方程为(2)y k x =+, 代入2
2
1x y -=得2
2
2
2
(1)4410k x k x k ----=,
当1k ≠±时,设11(,)A x y ,22(,)B x y ,则2122
41k x x k +=-,212241
1k x x k +=-
2121222
44(2)(2)411k k k
y y k x k x k k k
+=+++=+=-- 设(,)P x y ,由OP OA OB =+,则
2121222
44(,)(,)(,)11k k x y x x y y k k =++=--∴224141k x k
k
y k ?=??-??=?-?
,解之得x k y = (0)k ≠ 再将x k y =代入2
41k y k =-得22
(2)4x y +-=……………………(1) 当0k =时,满足(1
)式;
当斜率不存在是,易知(4,0)P -满足(1)式,故所求轨迹方程为22
(2)4x y +-=,其轨迹为双曲线; 当1k =±时,l 与双曲线只有一个交点,不满足题意。
(2)
||||OP AB =,所以平行四边形OAPB 为矩形,OAPB 为矩形的充要条件是0OA OB =,即12120x x y y +=。
当k 不存在时,A 、B 坐标分别为(2,3)-,(2,3)--,不满足上式。
又2
12121212(2)()x x y y x x k x x +=+++22222
22
(1)(41)244011
k k k k k k k ++=-+=-- 化简得:22
1
01
k k +=-,此方程无实数解,故不存直线l 使OAPB 为矩形。