知識點01 曲線的方程與方程的曲線的定義
一般地,在平面直角坐標系中,如果曲線C與方程F(x,y)=0之間具有如下關(guān)系:
1.曲線C上的點的坐標都是方程F(x,y)=0的解;
2.以方程F(x,y)=0的解為坐標的點都在曲線C上.
則稱曲線C為方程F(x,y)=0的曲線,方程F(x,y)=0為曲線C的方程.
【即學即練1】(21-22高二·全國·課后作業(yè))已知坐標滿足方程Fx,y=0的點都在曲線C上,下列命題正確的是( )
A.曲線C上的點的坐標都滿足方程Fx,y=0
B.不在曲線C上的點的坐標都不滿足方程Fx,y=0
C.坐標不滿足方程Fx,y=0的點都不在曲線C上
D.曲線C是坐標滿足方程Fx,y=0的點的軌跡
【即學即練2】(24-25高二上·全國·課堂例題)分析下列曲線上的點與相應(yīng)方程的關(guān)系:
(1)與兩坐標軸的距離之積等于5的點與方程xy=5之間的關(guān)系;
(2)第二、四象限兩軸夾角平分線上的點與方程x+y=0之間的關(guān)系.
知識點02兩曲線的交點
己知兩條曲線C1和C2的方程分別為F(x,y)=0,G(x,y)=0,求兩條曲線C1和C2的交點坐標,只要聯(lián)立兩個方程得方程組F(x,y)=0G(x,y)=0,求方程組的實數(shù)解就可以得到.
【即學即練3】(20-21高二·全國·課后作業(yè))曲線x2+y2+2x=0與曲線y+x=0的交點個數(shù)是 .
【即學即練4】(23-24高三上·青海西寧·期中)已知A-1,0,B1,0,C為平面內(nèi)的一個動點,且滿足|AC|:|BC|=2,則點C的軌跡方程為 .
知識點03 點的軌跡方程
曲線一般都可以看成動點依某種條件運動的軌跡,曲線的方程也常稱為滿足某種條件的點的軌跡方程.
【即學即練5】(24-25高二上·全國·課后作業(yè))等腰三角形ABC底邊兩端點分別為A(-3,0),B3,0,頂點C的軌跡是( )
A.一條直線B.一條直線去掉一點C.一個點D.兩個點
【即學即練6】(21-22高二·全國·課后作業(yè))判斷直線2x+5y-15=0與曲線y=-10x是否相交,如果相交,求出交點的坐標.
難點:數(shù)形結(jié)合的運用
示例1:(24-25高三上·江蘇蘇州·開學考試)在平面直角坐標系xOy中,曲線E:x2+y23=8x2y2的圖象是四葉草曲線,設(shè)Px0,y0為E上任意一點,且滿足P∈{x0,y0|x0∈Z或y0∈Z},則任取一點P,該點為格點(橫、縱坐標均為整數(shù))的概率為 .
【題型1:曲線方程的概念】
例1.(23-24高二上·上海·期末)已知坐標滿足方程Fx,y=0的點都在曲線C上,則下列命題中正確的是( )
A.曲線C上的點的坐標都適合方程Fx,y=0
B.不在曲線C上的點的坐標必不適合方程Fx,y=0
C.凡坐標不適合方程Fx,y=0的點都不在曲線C上
D.不在曲線C上的點的坐標有些適合方程Fx,y=0
變式1.(21-22高二上·貴州遵義·期末)設(shè)方程x+2y-1x2+y2-2x+2=0表示的曲線是( )
A.一個圓和一條直線B.一個圓和一條射線
C.一個圓D.一條直線
變式2.(18-19高二上·安徽蕪湖·期末)下列各組方程中,表示相同曲線的一組方程是( )
A.y=x與y2=xB.y=x與xy=1
C.y2-x2=0與y=xD.y=lgx2與y=2lgx
變式3.(2014高三·全國·專題練習)方程x-1=1-(y-1)2表示的曲線是( )
A.—個圓B.兩個圓
C.一個半圓D.兩個半圓
變式4.(多選)(22-23高三上·江蘇·階段練習)已知曲線C:x2-y2-xy=1,則( )
A.曲線C關(guān)于坐標原點對稱B.曲線C關(guān)于y軸對稱
C.x≤-255或x≥255D.x2-2xy+y2≥45
變式5.(20-21高二上·上海徐匯·期末)已知曲線Γ:Fx,y=0對坐標平面上任意一點Px,y,定義FP=Fx,y.若兩點P,Q滿足FP?FQ<0,稱點P,Q在曲線Γ兩側(cè).記到點0,1與到x軸距離和為5的點的軌跡為曲線C,曲線Γ:Fx,y=x2+y2-y-a=0,若曲線C上總存在兩點M,N在曲線Γ兩側(cè),則實數(shù)a的取值范圍是
變式6.(22-23高三·全國·課后作業(yè))方程xx2+y2-1=0表示的曲線是 .
變式7.(24-25高二上·全國·課前預習)判斷下列命題是否正確.
(1)以坐標原點為圓心,r為半徑的圓的方程是y=r2-x2;
(2)過點A2,0平行于y軸的直線l的方程為x=2.
【方法技巧與總結(jié)】
從集合的意義上來理解曲線和方程的概念
如果把直角坐標平面內(nèi)曲線上的點所組成的集合記作A,方程F(x,y)=0的解所對應(yīng)的集合記作B,那么曲線和方程之間的兩個關(guān)系:①曲線上的點的坐標都是這個方程的解;②以這個方程的解為坐標的點都是曲線上的點,反映在集合A和B之間的關(guān)系上,就是A?B且B?A,即A=B.
從集合相等的意義上來理解上述兩條規(guī)定的必要性,有助于掌握曲線和方程的概念.
【題型2:由方程研究曲線的性質(zhì)】
例2.已知曲線C的方程為x2+y2+xy=2022,則曲線C關(guān)于( )對稱
A.x軸B.y軸C.原點D.直線y=x
變式1.已知曲線C方程為x2+y2+xy=2023,則曲線C關(guān)于( )
A.x軸對稱B.y軸對稱C.原點對稱D.y=x對稱
變式2.關(guān)于方程x2+xy+2y2=4所表示的曲線,下列說法正確的是( )
A.關(guān)于x軸對稱B.關(guān)于y軸對稱C.關(guān)于y=x對稱D.關(guān)于原點中心對稱
變式3.兩個曲線方程C1:x+y=1,C2:x4+y4=1,我們可以推斷出它們的性質(zhì),其中錯誤的是( )
A.曲線C1關(guān)于y=x對稱
B.曲線C2關(guān)于原點對稱
C.曲線C2與坐標軸在第一象限圍成的圖形面積S10),則下列結(jié)論正確的是( ).
A.曲線C關(guān)于(a,b)對稱
B.x2+y2的最小值為a2b2a2+b2
C.曲線C的周長為2(a+b)
D.曲線C圍成的圖形面積為2ab
變式7.設(shè)曲線C的方程為:F(x,y)=0,一般有如下規(guī)律:
①如果以-y代替y,方程保持不變,那么曲線關(guān)于 對稱;
②如果以-x代替x,方程保持不變,那么曲線關(guān)于 對稱;
③如果同時以-x代替x,以-y代替y,方程保持不變,那么曲線關(guān)于 對稱.
例:曲線C的方程為:|x||y|=1,則曲線C關(guān)于 對稱.
【方法技巧與總結(jié)】
求曲線方程的步驟
1.建系:建立適當?shù)淖鴺讼?用有序?qū)崝?shù)對(x,y)表示曲線上任意一點M的坐標
2.寫集合:寫出適合條件p的點M的集合:P={M|p(M)}
3.列方程:用坐標表示條件p(M),列出方程f(x,y)=0
4.化簡:化方程f(x,y)=0為最簡形式
5.證明:說明以化簡后的方程的解為坐標的點都在曲線上
【題型3:曲線交點問題】
例3.作為平面直角坐標系的發(fā)明者,法國數(shù)學家笛卡爾也研究了不少優(yōu)美的曲線,如笛卡爾葉形線,其在平面直角坐標系xOy下的一般方程為x3 + y3-3axy = 0.某同學對a = 1情形下的笛卡爾葉形線的性質(zhì)進行了探究,得到了下列結(jié)論,其中錯誤的是( )
A.曲線不經(jīng)過第三象限B.曲線關(guān)于直線y = x對稱
C.曲線與直線x + y =-1有公共點D.曲線與直線x + y =-1沒有公共點
變式1.曲線y=1-x2和y=-x+2公共點的個數(shù)為( )
A.3B.2C.1D.0
變式2.(多選)作為平面直角坐標系的發(fā)明者,法國數(shù)學家笛卡爾也研究了不少優(yōu)美的曲線,如笛卡爾葉形線,其在平面直角坐標系xOy下的一般方程為x3+y3-3axy=0.某同學對a=1情形下的笛卡爾葉形線的性質(zhì)進行了探究,得到了下列結(jié)論,其中正確的是( )
A.曲線不經(jīng)過第三象限
B.曲線關(guān)于直線y=x對稱
C.曲線與直線x+y=-1有公共點
D.曲線與直線x+y=-1沒有公共點
變式3.(多選)給定下列四條曲線中,與直線x+y-5=0僅有一個公共點的曲線是( )
A.y2=-45xB.x22-y22=1C.x2+y2=52D.x29+y24=1
變式4.曲線x24+ay2=1上存在四個點A, B, C, D滿足四邊形ABCD是正方形,則實數(shù)a的取值范圍是 .
變式5.關(guān)于曲線C:1x2+1y2=1,有如下結(jié)論:
①曲線C關(guān)于原點對稱; ②曲線C關(guān)于直線x±y=0對稱;
③曲線C是封閉圖形,且封閉圖形的面積大于2π;
④曲線C不是封閉圖形,且它與圓x2+y2=2無公共點;
其中所有正確結(jié)論的序號為 .
變式6.直線2x+5y-15=0與曲線y=-10x交點的坐標為 .
變式7.已知曲線C1的方程是x2-y=0,曲線C2的方程是y=x,判斷C1與C2是否有交點,如果有,求出交點坐標;如果沒有,說明理由.
【題型4:軌跡方程問題】
例4.(24-25高三上·河北張家口·開學考試)已知M?N兩點坐標分別-2,0,2,0.直線MK?NK相交于點K,且它們的斜率之和是3,則點K的軌跡方程為( )
A.3x2-2xy-12=0x≠±2B.3y2-2yx-12=0x≠±2
C.x24+y23=1x≠±2D.x23-y24=1x≠±2
變式1.(24-25高二上·全國·課后作業(yè))已知直線l1:5x-2y+3m3m+1=0和直線l2:2x+6y-3m9m+20=0,則兩直線l1,l2交點的軌跡方程是 .
變式2.(23-24高二下·全國·隨堂練習)當點P在圓x2+y2=1上運動時,連接點P與定點Q4,0,求線段PQ的中點M的軌跡方程.
變式3.(24-25高二上·全國·課堂例題)動點M在曲線x2+y2=1上移動,點M和定點B3,0連線的中點為P,求點P的軌跡方程.
變式4.(24-25高二上·全國·課后作業(yè))已知過原點的動直線l與圓C1:x2+y2-6x+5=0.
(1)求直線l與圓相交時,它的斜率k的取值范圍;
(2)當l與圓相交于不同的兩點A,B時,求線段AB的中點M的軌跡方程.
變式5.(24-25高二上·全國·課堂例題)在等腰△ABC中,若一腰的兩個端點分別為A4,2,B-2,0,A為頂點,求另一腰的一個端點C的軌跡方程.
變式6.(24-25高二上·全國·課后作業(yè))設(shè)橢圓方程為x2+y24=1,過點M0,1的直線l交橢圓于點A,B,O為坐標原點,點P為線段AB的中點,當l繞點M旋轉(zhuǎn)時,求動點P的軌跡方程.
變式7.(23-24高二上·江蘇南京·階段練習)①過點C2,0,②圓G恒被直線mx-y-m=0m∈R平分,③與y軸相切;在以上三個條件中任選一個,補充在下面問題中,并解答.
已知圓G經(jīng)過點A0,0,B1,1,且_____.
(1)求圓G的一般方程:
(2)設(shè)D6,5,P是圓G上的動點,求線段DP的中點M的軌跡方程,并說明表示何曲線?注:如果選擇多個條件分別解答,則按第一個解答計分.
【方法技巧與總結(jié)】
1.直接法
當動點直接與已知條件發(fā)生聯(lián)系時,在設(shè)出曲線上動點的坐標為(x,y)后,可根據(jù)題設(shè)條件將普通語言運用基本公式(如兩點間距離公式、點到直線的距離公式、斜率公式、面積公式等)變換成表示動點坐標(x,y)間的關(guān)系式(等式)的數(shù)學語言,從而得到軌跡方程.這種求軌跡方程的方法稱為直接法.直接法求軌跡方程經(jīng)常要聯(lián)系平面圖形的性質(zhì).
2.定義法
若動點運動的幾何條件滿足某種已知曲線的定義,可以設(shè)出其標準方程,然后用待定系數(shù)法求解,這種求軌跡方程的方法稱為定義法.利用定義法求軌跡方程要善于抓住曲線的定義特征.
3.代入法
若所求軌跡上的動點P(x,y)與另一個已知曲線C:F(x,y)=0上的動點Q (x1, y1)存在著某種聯(lián)系,可把點Q的坐標用點P的坐標表示出來,然后代入已知曲線C的方程F(x,y)=0,化簡即得所求軌跡方程,這種求軌跡方程的方法稱為代入法(又稱相關(guān)點法).
4.參數(shù)法
如果所求軌跡的動點P(x,y)的坐標之間的關(guān)系不易找到,也沒有相關(guān)信息可用時,可先考慮將x,y用一個或幾個參數(shù)來表示,消去參數(shù)得軌跡方程,此法稱為參數(shù)法.參數(shù)法中常選變角、變斜率等為參數(shù).
注意:①參數(shù)的取值范圍影響著方程中x和y的取值范圍. ②化簡方程前后要注意等價性.
一、單選題
1.(24-25高二上·全國·隨堂練習)方程x2+xy=x的曲線是( )
A.一個點B.一個點和一條直線
C.一條直線D.兩條直線
2.(22-23高二·全國·課后作業(yè))到x軸距離與到y(tǒng)軸距離之比等于2的點的軌跡方程為( )
A.y=2xx≠0B.y=±2xx≠0C.x=2yx≠0D.x=±2yx≠0
3.(21-22高二·全國·課后作業(yè))若曲線C的方程是Fx,y=0,則曲線C關(guān)于x軸對稱的曲線方程是( )
A.F-x,y=0B.Fx,-y=0
C.F-x,-y=0D.Fy,x=0
4.(21-22高二下·河南鄭州·期中)將曲線Fx,y=0上的點的橫坐標縮短為原來的12倍,縱坐標伸長為原來的3倍,得到的曲線方程為( )
A.Fx2,3y=0B.F2x,y3=0
C.Fx2,y3=0D.F2x,3y=0
5.(21-22高二·全國·課后作業(yè))若曲線C的方程為x2-xy+y-5=0,則下列各點中,在曲線C上的點是( )
A.(-1,2);B.(1,-2);C.(2,-3);D.(3,6).
6.(2022高三·全國·專題練習)已知點A(1,0),直線l:y=2x-4,點R是直線l上的一點,若RA=AP,則點P的軌跡方程為( )
A.y=-2xB.y=2xC.y=2x-8D.y=2x+4
7.(21-22高二上·貴州·階段練習)已知點A-4,0,B-1,0,動點M(x,y)滿足|MA|=2|MB|,則動點M軌跡方程為( )
A.x2+y2=4B.x24+y2=1C.x2-y23=1D.y2=4x
8.(20-21高二·全國·課后作業(yè))平面直角坐標平面內(nèi)到兩坐標軸距離之差等于1的點的軌跡方程是( )
A.x-y=1B.x-y=1
C.x-y=1D.x±y=1
二、多選題
9.(23-24高二上·江蘇常州·階段練習)若曲線E是由方程x-1=1-y2和y-1=1-x2共同構(gòu)成,則下列結(jié)論不正確的是( )
A.曲線E圍成的圖形面積為π+4
B.若點x0,y0在曲線E上,則x0的取值區(qū)間是-2,2
C.若E與直線y=x+m有公共點,則-4≤m≤4
D.若圓x2+y2=r2(r>0)能覆蓋曲線E,則r的最小值為2
10.(22-23高二下·湖北·期中)在平面直角坐標系xOy中,已知定點A0,1,B3,1,動點P滿足PA=2PB,記動點P的軌跡為曲線C,直線l:kx-y+2-3k=0(k∈R),則下列結(jié)論中正確的是( )
A.曲線C的方程為(x-4)2+(y-1)2=4B.直線l與曲線C的位置關(guān)系無法確定
C.若直線l與曲線C相交,其弦長為4,則k=-2D.BP的最大值為3
11.(22-23高二上·湖南長沙·期末)法國數(shù)學家笛卡爾開創(chuàng)了解析幾何思想方法的先河.他研究了許多優(yōu)美的曲線,在平面直角坐標系中,方程x3+y3=3axy所表示的曲線稱為笛卡爾葉形線.當a=1時,笛卡爾葉形線具有的性質(zhì)是( )
A.經(jīng)過第三象限B.關(guān)于直線y=x對稱
C.與直線x+y+1=0有公共點D.與直線x+y+1=0沒有公共點
三、填空題
12.(24-25高二上·全國·課后作業(yè))方程1-x=1-y表示的曲線的形狀是 .
13.(24-25高二·上?!るS堂練習)過點-3,0,且與圓x-32+y2=4外切的動圓圓心P的軌跡方程為 .
14.(2024·湖南益陽·模擬預測)在平面直角坐標系中,已知點F1-1,0,F21,0,若P為平面上的一個動點且PF1=2PF2,則點P運動所形成的曲線的方程為 .
四、解答題
15.(2023高二上·全國·專題練習)已知點P是曲線y=x2+1上任意一點,A2,0,連接PA并延長至Q,使得AQ=2PA,求動點Q的軌跡方程.
16.(23-24高二下·浙江·開學考試)如圖,已知等腰三角形ABC中,AB=AC,D是AC的中點,且B0,0,D3,0.
(1)求點A的軌跡T的方程;
(2)設(shè)AC所在直線與軌跡T的另一個交點為E,當△ABD面積最大且A在第一象限時,求AE.
17.(23-24高二上·浙江金華·階段練習)在平面直角坐標系中,O是坐標原點,點A1,1,動點P滿足PA=2PO.
(1)求動點P的軌跡C的方程;
(2)直線l:y=kx+1與軌跡C交于E,F(xiàn)兩點,若△OEF的面積為354,求直線l的方程.
18.(23-24高二下·河北保定·開學考試)已知圓M:x2+(y-2)2=r2(r>0)被x軸分成兩段弧,弧長之比為3:1.
(1)求r;
(2)若動點P到坐標原點O的距離等于5,Q為圓M上一動點,求PQ的取值范圍.
19.(23-24高二上·北京西城·期末)已知⊙C經(jīng)過點A1,3和B5,1,且圓心C在直線x-y+1=0上.
(1)求⊙C的方程;
(2)設(shè)動直線l與⊙C相切于點M,點N8,0.若點P在直線l上,且PM=PN,求動點P的軌跡方程.
課程標準
學習目標
了解曲線與方程的對應(yīng)關(guān)系,領(lǐng)會“曲線的方程與方程的曲線”的概念.
熟悉求曲線方程的步驟以及利用方程研究曲線的性質(zhì).
3.掌握求動點軌跡方程的方法
1.重點:曲線與方程的概念;求動點的軌跡方程
2.難點:分析、判斷曲線與方程的關(guān)系;求動點的軌跡方程

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2.4 曲線與方程

版本: 人教B版 (2019)

年級: 選擇性必修 第一冊

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