数学人教B版 (2019)2.4 曲线与方程图文课件ppt
展开1.了解曲线上的点与方程的解之间的一一对应关系.
2.初步学会“曲线的方程”与“方程的曲线”的概念.
3.初步掌握根据已知条件求曲线方程的方法.
同学们,上一章我们学习了坐标平面上的直线,我们通过二元一次方程可以定量计算直线的倾斜角、距离、夹角等数量问题,也可以通过二元一次方程组判断直线的平行、垂直,这一切都源于二元一次方程与直线的对应,这种对应就是直线上的点都是二元一次方程的解,以二元一次方程的解为坐标的点都在直线上,这实际上就是曲线与方程的对应关系,今天我们对曲线与方程进一步拓展.
曲线的方程与方程的曲线
问题 请同学们举出我们所学习过的曲线与方程的关系.
提示 一次函数:二元一次方程⇔直线;二次函数:二元二次方程⇔抛物线;幂函数、三角函数、对数函数、指数函数等都可以用方程f(x)-y=0表示.包括我们学习过的几何图形中的点、线、圆,也都可以用二元的方程来表示.
在平面直角坐标系中,如果曲线C与方程F(x,y)=0之间具有如下关系:(1)曲线C上的 都是方程F(x,y)=0的解;(2)以方程F(x,y)=0的解为坐标的点都在 上,则称曲线C为_____ ,方程F(x,y)=0为 .
F(x,y)=0的曲线
(1)(多选)命题“曲线C上的点的坐标都是方程F(x,y)=0的解”是真命题,则下列命题中不正确的是A.方程F(x,y)=0的曲线是CB.方程F(x,y)=0的曲线不一定是曲线CC.F(x,y)=0是曲线C的方程D.以方程F(x,y)=0的解为坐标的点都在曲线C上
“曲线C上的点的坐标都是方程F(x,y)=0的解”,但“以方程F(x,y)=0的解为坐标的点”不一定在曲线C上,故A,C,D都不正确,B正确.
(2)在平面直角坐标系中,方程|x|·y=1表示的曲线是
由题意知x≠0,则方程|x|·y=1,
(3)已知方程x2+(y-1)2=10.①判断点P(1,-2),Q( ,3)是否在此方程表示的曲线上;
∴P(1,-2)在方程x2+(y-1)2=10表示的曲线上,
②若点 在此方程表示的曲线上,求m的值.
(1)曲线上的点的坐标都是这个方程的解,即直观地说“点不比解多”,称为纯粹性.(2)以这个方程的解为坐标的点都在曲线上,即直观地说“解不比点多”,称为完备性,只有点和解一一对应,才能说曲线是方程的曲线,方程是曲线的方程.
(1)“点M在曲线y2=4x上”是“点M的坐标满足方程y=-2 ”的A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
(2)方程x=表示的图形是A.两个半圆 B.两个圆C.圆 D.半圆
平方得x2+y2=1(x≥0),对应的曲线为半圆.
(3)若方程x2+k2y2-3x-ky-4=0的曲线过点P(2,1),则k=________.
由定义知,方程的曲线上的点的坐标一定满足曲线的方程,即点P(2,1)满足方程x2+k2y2-3x-ky-4=0,即4+k2-6-k-4=0,即k2-k-6=0,解得k=3或k=-2.
求动点M轨迹方程的一般步骤:(1)设动点M的坐标为(x,y)(如果没有平面直角坐标系,需先建立);(2)写出M满足的 ,并将该 用M的 表示出来;(3) 所得方程是否为M的轨迹方程.
设圆(x-1)2+y2=1的圆心为C,过坐标原点O作圆C的弦OA,求OA的中点B的轨迹方程.
方法一 (直接法)设点B的坐标为(x,y)(x≠0),连接BC(图略).由题意,得|OB|2+|BC|2=|OC|2,即x2+y2+[(x-1)2+y2]=1,
方法二 (定义法)设点B的坐标为(x,y)(x≠0),连接BC(图略).由圆的性质,知BC⊥OA,记OC的中点为M,
方法三 (代入法、相关点法)设点A的坐标为(x1,y1),点B的坐标为(x,y)(x≠0).
所以(2x-1)2+(2y)2=1,
求曲线方程的方法(1)直接法:当所求动点满足的条件简单明确时,直接按“建系设点、列出条件、代入坐标、整理化简、限制说明”五个基本步骤求轨迹方程.(2)代入法(相关点法):当题目中有多个动点时,将其他动点的坐标用所求动点的坐标来表示,再代入到其他动点满足的条件或轨迹方程中,整理即得所求动点的轨迹方程.
(3)参数法:选取适当的参数,分别用参数表示动点坐标中的x,y,得出轨迹的参数方程,消去参数,即得其一般方程.(4)定义法:若能确定动点的轨迹满足某已知曲线的定义,则可由曲线的定义直接写出曲线方程.
已知Rt△ABC的斜边为AB,且A(-1,0),B(3,0).求:(1)直角顶点C的轨迹方程;
方法一 设C(x,y),因为A,B,C三点不共线,所以y≠0.因为AC⊥BC,且BC,AC斜率均存在,所以kAC·kBC=-1,
化简得x2+y2-2x-3=0.因此,直角顶点C的轨迹方程为x2+y2-2x-3=0(y≠0).
方法二 设AB的中点为D,由中点坐标公式得D(1,0),
由圆的定义知,动点C的轨迹是以D(1,0)为圆心,2为半径的圆(由于A,B,C三点不共线,所以应除去与x轴的交点).所以直角顶点C的轨迹方程为(x-1)2+y2=4(y≠0).
(2)直角边BC的中点M的轨迹方程.
设M(x,y),C(x0,y0),因为B(3,0),M是线段BC的中点,
所以x0=2x-3,y0=2y.由(1)知,点C的轨迹方程为(x-1)2+y2=4(y≠0),将x0=2x-3,y0=2y代入得(2x-4)2+(2y)2=4,即(x-2)2+y2=1.因此动点M的轨迹方程为(x-2)2+y2=1(y≠0).
根据方程研究曲线的性质
已知两曲线的方程为C1:2x-5y+5=0,C2:y=- ,判断两曲线有无交点.若有交点,求出交点;若无交点,请说明理由.
由①②消去y,得2x2+5x+50=0, ③Δ=25-4×2×50<0,因此方程③无实数解,从而方程组无实数解,
结合曲线方程的定义,两曲线的交点的坐标即为两曲线的方程构成的方程组的解,所以可以把求两曲线的交点坐标的问题转化为解方程组的问题,把讨论交点的个数问题转化为讨论方程组解的个数问题.如果只涉及曲线的一部分,常用到数形结合.
已知直线l:y=x+b与曲线C:y= 有两个公共点,求实数b的取值范围.
消去x,得2y2-2by+b2-1=0(y≥0).(*)l与曲线C有两个公共点,等价于方程(*)有两个不相等的非负实数解,
当直线l与半圆相切时,圆心(0,0)到y=x+b的距离d=1,
当直线l过点(-1,0)时,b=1,
1.知识清单: (1)曲线的方程与方程的曲线的定义. (2)曲线的交点. (3)求曲线的方程(动点的轨迹方程).2.方法归纳:数形结合、分类讨论.3.常见误区:动点的轨迹与动点的轨迹方程是不同的,易忽视,求得方程后 易漏掉检验.
1.方程y=3x-2(x≥1)表示的曲线为A.一条直线 B.一条射线C.一条线段 D.不能确定
方程y=3x-2表示的曲线是一条直线,当x≥1时,它表示一条射线.
2.方程x2+y2=1(xy<0)表示的曲线是
∵xy<0,当x>0时,y<0,曲线应在第四象限;当x<0时,y>0,曲线应在第二象限,且与坐标轴均无交点.
3.曲线y= 与xy=2的交点是A.(1,1)B.(2,2)C.直角坐标系内的任意一点D.不存在
4.若动点P在y=2x2+1上移动,则点P与点Q(0,-1)连线的中点的轨迹方程为________.
设PQ的中点为M(x,y),且P(x0,y0),
即2y+1=8x2+1,即y=4x2为所求的轨迹方程.
1.“曲线C上的点的坐标都是方程F(x,y)=0的解”是“曲线C的方程是F(x,y)=0”的A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
结合曲线方程的定义易得.
2.方程|x|-|y|=0表示的图形是
由|x|-|y|=0知y=±x,即表示第一、三象限角平分线或第二、四象限角平分线.
以AB的中点为原点,以AB所在的直线为x轴建立平面直角坐标系,则A(-2,0),B(2,0).设P(x,y),
3.平面内有两定点A,B,且|AB|=4,动点P满足| |=4,则点P的轨迹是A.线段 B.半圆 C.圆 D.直线
4.与点A(-1,0)和点B(1,0)的连线的斜率之积为-1的动点P的轨迹方程是A.x2+y2=1 B.x2+y2=1(x≠±1)C.y= D.x2+y2=9(x≠0)
整理得x2+y2=1,又kPA,kPB存在,所以x≠±1.所以所求轨迹方程为x2+y2=1(x≠±1).
5.(多选)若曲线C的方程为y=2x-1(1
7.点A(1,-2)在曲线x2-2xy+ay+5=0上,则a=_____.
由题意可知点(1,-2)是方程x2-2xy+ay+5=0的一组解,即1+4-2a+5=0,解得a=5.
8.已知定点A(0,1),直线l1:y=-1,记过点A且与直线l1相切的圆的圆心为点C.则动点C的轨迹方程为__________.
设动点C(x,y),根据题意可知,点C到点A的距离与到直线l1:y=-1的距离相等,
9.已知曲线C的方程为x= ,说明曲线C是什么样的曲线,并求该曲线与y轴围成的图形的面积.
∴所求图形的面积为2π.
10.如图,过点P(2,4)作两条互相垂直的直线l1,l2,若l1交x轴于A点,l2交y轴于B点,求线段AB的中点M的轨迹方程.
设点M的坐标为(x,y).∵M为线段AB的中点,∴点A的坐标为(2x,0),点B的坐标为(0,2y).∵l1⊥l2,且l1,l2过点P(2,4),∴PA⊥PB,kPA·kPB=-1.
整理,得x+2y-5=0(x≠1).∵当x=1时,A,B的坐标分别为(2,0),(0,4),∴线段AB的中点坐标是(1,2),它满足方程x+2y-5=0.综上所述,点M的轨迹方程是x+2y-5=0.
11.方程(x-y)2+(xy-1)2=0表示的是A.两条直线 B.一条直线和一条双曲线C.两个点 D.圆
方程(x-y)2+(xy-1)2=0,
故方程表示两个点(-1,-1),(1,1).
12.已知y=a|x|和y=x+a(a>0)所确定的两条曲线有两个交点,则a的取值范围是A.a>1 B.01 D.a∈∅
∵a>0,∴y=a|x|和y=x+a(a>0)的图像大致如图,要使y=a|x|和y=x+a(a>0)所确定的两条曲线有两个交点,则要求y=a|x|在y轴右侧的斜率大于y=x+a的斜率,∴a>1.
13.笛卡尔、牛顿都研究过方程(x-1)(x-2)(x-3)=xy,关于这个方程的曲线有下列说法:①该曲线关于y轴对称;②该曲线关于原点对称;③该曲线不经过第三象限;④该曲线上有且只有三个点的横、纵坐标都是整数.其中正确的是A.②③ B.①④ C.③ D.③④
以-x代x,得到(x+1)(x+2)(x+3)=xy,方程改变,不关于y轴对称;以-x代x,-y代y,得到(x+1)(x+2)(x+3)=-xy,方程改变,不关于原点对称;当x<0,y<0时,(x-1)(x-2)(x-3)<0,xy>0,显然方程不成立,∴该曲线不经过第三象限;令x=-1,易得y=24,即(-1,24)适合题意,同理可得(1,0),(2,0),(3,0)适合题意,∴该曲线上有且只有三个点的横、纵坐标都是整数是错误的.
14.给出下列说法:①方程 =1表示斜率为1,在y轴上的截距为-2的直线;②到x轴距离为2的点的轨迹方程为y=-2;③方程(x2-4)2+(y2-4)2=0表示四个点.其中正确说法的序号是________.
对于①,方程 =1表示斜率为1,在y轴上的截距为-2的直线(除掉点(2,0)),所以①错误;对于②,到x轴距离为2的点的轨迹方程为y=-2或y=2,所以②错误;对于③,方程(x2-4)2+(y2-4)2=0表示点(-2,2),(-2,-2),(2,-2),(2,2)四个点,所以③正确.
15.直线l:y=k(x-5)(k≠0)与圆O:x2+y2=16相交于A,B两点,O为圆心,当k变化时,则弦AB的中点M的轨迹方程为_______________________.
设M(x,y),易知直线恒过定点P(5,0),再由OM⊥MP,得|OP|2=|OM|2+|MP|2,∴x2+y2+(x-5)2+y2=25,
∵点M应在圆内,∴所求的轨迹为圆内的部分.
16.过点M(1,2)的直线与曲线y= (a≠0)有两个不同的交点,且这两个交点的纵坐标之和为a,求a的取值范围.
当过M点的直线斜率为零或斜率不存在时,不可能与曲线有两个公共点.故设直线方程为y-2=k(x-1)(k≠0),
消去x,得y2-(2-k)y-ka=0.①当此方程有两个不同的根,即方程组有两个不同的解时,直线与曲线有两个不同的交点.
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