解析高中数学轨迹方程的常用解法
高中数学教学的过程中曲线的轨迹方程问题是解析结合的重要问题,对符合一定条件的动点轨迹方程进行求解。从本质上来讲,需要对题设中的几何条件进行利用,促使其关系的转化。此种类型的问题不仅仅需要学生掌握相关知识的定义、性质等基础知识,同时需要学生具有一定的推理和运算能力,灵活的运用数学思想。因此,在对高中数学轨迹方程进行求解的过程中存在很多方式,在此对其常用解法进行分析。
一、借助直接法求解数学轨迹方程
在解题的过程中,对平面几何和解析几何的知识进行利用,对其图形的性质进行分析,对动点的规律以及满足的条件进行寻找,使用坐标对等式进行代替,化简得出相应的曲线方程,求解出动点的轨迹方程,此种方式叫做直接法。直接法求解的过程中,需要按照一定的步骤进行,促进问题的有效解决。例题:已知圆C1的方程为x2+(y-2)2=1,定直线l的方程为y=-1,动圆C和圆C1外切,并且和直线l相切。(1)求解动圆圆心C的轨迹M的方程。(2)直线l’和轨迹M相切与第一象限的点P,过点P作直线l’的垂线恰好经过点A(0,6)并且和轨迹M相较于点Q,Q和P不是同一个点,求解直线PQ的方程和弦|PQ|的长。
解析:(1)设动圆圆心C的坐标是(x,y),动圆半径为R,所以|CC1|==R+1,并且|y+1|=R,所以=|y+1|+1。因为圆C1在直线l的上方,所以动圆C的圆心应当在直线l的上方,所以y+1>0,所以=y+2,整理可以得出x2=8y,就是动圆C圆心的轨迹方程。
问题(2)主要是考察直线和抛物线的相关内容,根据题目中的已知,进行假设,求解出直线的方程以及P点的坐标,最终对答案进行求解。