周志峰
一、問題提出
關于點的軌跡方程,之前已有大量的文章進行了分析與總結,求軌跡方程的方法一般可分為直譯法、定義法、相關點法、參數(shù)法、交軌法等,不同的方法適用不同的題型,但值得指出的是參數(shù)法有其特殊的優(yōu)越性,在高考中相關點法的應用比較頻繁,但相關點發(fā)必須要找到所求點與相關點的代數(shù)關系,這需要學生有很強的數(shù)學能力,殊不知相關點法的題往往可用參數(shù)法來完成,從這個意義上說參數(shù)法應用更廣泛.
在江蘇省,參數(shù)法的學習是在選修4—4中,屬于理科生的選學部分,對于文科生就失去了這一機會,因此在高考中文科生做法較為單一,失分情況也較多,適當普及參數(shù)法,在求軌跡方程時有一定的積極意義.
二、例題剖析
題1? 已知在平面直角坐標系中的一個橢圓,它的中心在原點,左焦點為,右頂點為,設.
解(1)因為,所以,所以橢圓方程為.
(2)法一:設M點坐標為.
M為PA的中點,A點坐標為.
P點坐標為.
由于P點在橢圓上,將點P坐標代入橢圓方程得.
此方程即為點M的軌跡方程.
法二:
橢圓的參數(shù)方程為.endprint
設,則.
消去參數(shù)可得:.
法一為相關點法,在這題中點M之所以有軌跡產(chǎn)生,實質是由于點P是有軌跡的,利用相關點P的軌跡,依托M與P的關系,帶出點M的軌跡方程.
法二則為參數(shù)方程法,設橢圓離心角為參加,建立起所求點分別與參數(shù)的關系進而得到所求點兩坐標之間的關系,消參成為關鍵的一步.
在本題中兩種方法似乎看不出優(yōu)越性,不妨再看題2.
題2?? 已知拋物線,A、B為拋物線上兩點,且OAOB,求AB中點M的軌跡方程.
分析:此題用相關點法做的困難在于很難用點A與點B的坐標來表示點M的坐標,這樣也就很難利用相關點A和點B 的軌跡來求出點M的軌跡方程。下面用參數(shù)方程來解決.
設,顯然OA與OB斜率都存在,不妨設直線OA的斜率為,則OB的斜率為,故直線OA方程為,代入拋物線方程得,得到:.
同理可得:,從而有,消參可得:.endprint
此題明顯用參數(shù)方程較為簡單,但是參數(shù)的選取是一個難點,對于參數(shù)的選取標準為所有條件都能用同一個參數(shù)表示,在這一題中抓住垂直關系,故所取參數(shù)為直線的斜率.
在《數(shù)學通訊》中曾有一文用幾何法來證明直線過定點,下面利用參數(shù)方程法來證明此結論.
由于,.
所以,又直線AB過點.
所以直線AB的方程為:.
整理得:.
由得任意性得:.當或時,AB軸.則直線OA:;直線OB:.代入拋物線,得.故.從而直線AB方程為,同樣過點.endprint
綜上直線AB過定點.利用參數(shù)法還可以得到另外兩個結論。結論1:.結論2:.
下面利用剛才通過參數(shù)方程得到的結論做一個簡單的應用.
三、應用??
設點A和點B為拋物線上任意一點,且,,求點M的軌跡方程.
解:設AB與軸交點為N,則,易知點M位于以ON為直徑的圓周上,故點M的軌跡方程為.
有時我們不見得會記得AB過定點這樣一個結論,在這樣的情況下,同樣可以仿照前面設直線AB斜率為為參數(shù),得到,.
則點M位于以OB為直徑的圓上,圓心為,半徑.
所以圓方程為:.
整理得*.endprint
又因為,所以,可得代入*得
,整理得.
即,此為點M的軌跡方程.
四、簡析
軌跡方程是指求動點坐標之間的等量關系,由于某些問題中之間的等量關系比較難以直接發(fā)現(xiàn),所以就出現(xiàn)了參數(shù)法求軌跡方程,也就是分別尋找與另外一個變量t之間的關系,即,再消去t就得到之間的軌跡方程,其間有幾個問題需要注意:
(1)參數(shù)法是求軌跡方程的重要方法,其關鍵在于選擇恰當?shù)膮?shù),一般來說,選參數(shù)的原則是:動點的變化隨參數(shù)的變化而變化,即參數(shù)要能反映動點的變化特征;參數(shù)要與題設的已知量有著密切的聯(lián)系
(2)注意參數(shù)t的取值范圍。由于有些曲線的方程中有一定的取值范圍,所以在設
參數(shù)時要特別注意參變量的取值范圍.
(3)求軌跡方程最后都要將參數(shù)方程化為普通方程,所以掌握適當?shù)南麉⒓记梢彩潜仨?/p>
要突破的一個難點.
參數(shù)方法最大的優(yōu)點是設立較少的參變量就可得到點坐標之間的關系。高考中很多題目如果選擇參數(shù)恰當?shù)脑挘灰靡粋€參數(shù)便可,而如果選用其他方法則要引入多個變量,其運算與解題思路對學生來說是一個巨大的挑戰(zhàn),這也從另一面體現(xiàn)了參數(shù)法的優(yōu)點.
參考文獻:
[1] 謝豐牧.淺議軌跡及參數(shù)法求軌跡方程[J].科教導刊,2011(15)
[2] 楊躍.軌跡方程的幾種常用求法[J].讀與算,2012(1)
[3] 馮作維.軌跡問題方法談[J].理科考試研究(高中),2012(3)endprint