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淺談曲線方程的求法

解析幾何在高中數(shù)學(xué)中既是重點,又是難點,每年高考所占分值較大,綜合性強,學(xué)生理解和運用時困難較大,特別是對基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說困難更大。因此,有必要從曲線與方程概念的理解入手,掌握求曲線方程的基本思路和基本方法,從而起到事半功倍的效果。為此淺議如下:

一、曲線與方程

曲線與方程的概念,包括兩方面的含義:

(1)曲線上的點的坐標(biāo)都是這個方程的解,直觀地說“點不比解多”,也可以說曲線上沒有坐標(biāo)不滿足方程的點,稱為純粹性。

(2)以這個方程的解為坐標(biāo)的點都在曲線上,直觀地說“解不比點多”,即適合條件的點都在曲線上而毫無遺漏,稱為完備性,只有點和解一一對應(yīng),才能說曲線是方程的曲線,方程是曲線的方程。

例1:以線段AB為斜邊的直角三角形的頂點C的軌跡是以AB為直徑的圓。

這個答案是錯誤的,因為不具有純粹性,也就是說圖形包含有不符合條件的A、B兩點(為什么),所以正確答案是以AB為直徑的圓且直徑AB兩端點A、B除外(如圖所示)。

例2:一動點M到y(tǒng)軸的四倍與它到A(1,-3)的距離平方相等,則動點M的軌跡是:以(3,-3)為圓心,半徑為的圓。

這個答案錯誤,因為設(shè)M(x,y),則4|x|=(x-1)2+(y+3)2。

當(dāng)x≥0時,方程可化為(x-3)2+(y+3)2=8;當(dāng)x< 0時,方程可化為(x+1)2+(y+3)2=0。

所以動點M的軌跡 是以(3,-3)以為圓心,半徑為的圓,與點(-1,-3)所組成。

注意:不能把點(-1,-3)遺漏,若遺漏則不具備完備性,解答將是錯誤的。

正是由于曲線與方程有兩方面的含義,它溝通了數(shù)學(xué)內(nèi)數(shù)與形、代數(shù)與幾何最基本的聯(lián)系,形成了一門學(xué)科――解析幾何,從而用代數(shù)的方法去研究幾何圖形的性質(zhì),這就是解析幾何的基本思想。

求曲線的方程是解析幾何的首要問題,有了曲線的方程,才能利用方程研究曲線的性質(zhì),求曲線的方程可以是曲線的普通方程,也可以是它的參數(shù)方程,參數(shù)方程中消去參數(shù)就得到了普通方程,選擇哪種形式的方程解題,要根據(jù)具體條件和要解決的問題而定。

二、建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系求軌跡方程

我們知道,一條曲線在不同的坐標(biāo)系下方程不同,因此要適當(dāng)?shù)亟ㄏ,以便簡化方程,進而便于研究曲線的性質(zhì)。

怎樣才是適當(dāng)呢?一般地,若所求的曲線關(guān)于某直線成軸對稱,常選取對稱軸為坐標(biāo)軸,若所求的曲線關(guān)于某點成中心對稱,選取該點為坐標(biāo)原點,這樣求得的曲線方程較為簡單。

三、求軌跡方程的基本方法、思路

軌跡是動點M按照一定的規(guī)律,即按軌跡條件運動形成的圖形,這個軌跡條件一旦用動點M的坐標(biāo)(x,y),用x,y的關(guān)系式表示出來,即f(x,y)=0,軌跡方程f(x,y)=0就產(chǎn)生出來,因此求軌跡的基本思路是:

這里所謂的“坐標(biāo)化”就是把軌跡條件中各種數(shù)量用動點M的坐標(biāo)(x,y)表示出來,軌跡條件可表現(xiàn)為不同的形式,其中使它轉(zhuǎn)化為有利于坐標(biāo)化的形式正是困難所在。同時還要注意一個最常用、最基礎(chǔ)的公式,即|P1P2|=, 務(wù)必記好用好。

四、求曲線方程的幾種基本方法解法舉例

例1:(1)和坐標(biāo)軸都相切的圓的圓心M的軌跡是什么?

(2)圓心在直線5x-3y=8上,且圓與坐標(biāo)軸相切,求此圓的方程式。

解:(1)如圖所示,設(shè)M(x,y),則M∈P={M||MA|=|MB|},其中A,B分別是點M到x軸、y軸的垂足。

又∵|MA|=|y|,|MB|=|x|

∴|y|=|x| 即y2=x2

∴y=±x

又∵圓心M不能與原點重合(為什么)

∴圓心M的軌跡方程是y=±x(x≠0)

點M的軌跡是直線y=x和直線y=-x且原點除外

(2)分析:由(1)可知所求圓的圓心是在直線y=x與直線5x-3y=8交點和直線y=-x與直線5x-3y=8的交點

動點M是依賴于某一變量t(或)表示動點M的坐標(biāo)(x,y)得到M點的參數(shù)方程,同時要注意參數(shù)范圍和消參的等價性。

 

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