湘教版（2019）选择性必修 第一册2.7 用坐标方法解决几何问题图文ppt课件

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1.理解坐标法的意义,并会用坐标法研究问题;2.掌握用解析法处理平面几何问题的方法.
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探究点一 用坐标方法解决几何问题
【例1】 已知△ABC是直角三角形,斜边BC的中点为M,建立适当的平面直角坐标系,证明:|AM|= |BC|.分析根据题目所给几何图形的特征,建立平面直角坐标系,利用两点间的距离公式证明.
证明以Rt△ABC的直角边AB,AC所在直线为坐标轴建立如图所示的平面直角坐标系.设B,C两点的坐标分别为(b,0),(0,c).因为点M是BC的中点,
变式探究本例中条件不变,试证明:|AB|2+|AC|2=|BC|2.
证明如图所示,以Rt△ABC的直角边AB,AC所在直线为坐标轴建立平面直角坐标系.设B,C两点的坐标分别为(b,0),(0,c),由两点间距离公式得|AB|2=(b-0)2+(0-0)2=b2,|AC|2=(0-0)2+(0-c)2=c2,|BC|2=(b-0)2+(0-c)2=b2+c2,所以|AB|2+|AC|2=|BC|2.
规律方法　建立平面直角坐标系的常见技巧(1)要使尽可能多的已知点、直线落在坐标轴上;(2)如果图形中有互相垂直的两条直线,那么考虑将其作为坐标轴;(3)考虑图形的对称性,可将图形的对称中心作为原点,将图形的对称轴作为坐标轴.[提醒]对于同一个问题,建立不同的平面直角坐标系虽然相关点的坐标不同,但是最后结果是一样的.
探究点二 构造圆的方程解题
【例2】 如图所示,一隧道内设双行线公路,其截面由一段圆弧和一个长方形构成.已知隧道总宽度AD为 m,行车道总宽度BC为 m,侧墙EA,FD高为2 m,弧顶高MN为5 m.(1)建立平面直角坐标系,求圆弧所在的圆的方程;(2)为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上的高度之差至少要有0.5 m.请计算车辆通过隧道的限制高度是多少.
分析根据题目特征,建立平面直角坐标系,求出圆弧所在的方程,根据方程特征求解.
解得b=-3,r2=36.故圆的方程为x2+(y+3)2=36.
(2)设限高为h,作CP⊥AD,交圆弧于点P,则|CP|=h+0.5.将P的横坐标x= 代入圆的方程,得( )2+(y+3)2=36,解得y=2或y=-8(舍去),所以h=|CP|-0.5=(y+|DF|)-0.5=(2+2)-0.5=3.5 m.
规律方法　解决直线与圆的实际应用题的步骤
变式训练1如图为一座圆拱桥的截面图,当水面在某位置时,拱顶离水面2 m,水面宽12 m,当水面下降1 m后,水面宽为多少?
解 以圆拱桥顶为坐标原点,以过圆拱顶点的竖直直线为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.
设圆心为C,圆的方程设为x2+(y+r)2=r2(r>0),水面所在弦的端点为A,B,则A(6,-2).将A(6,-2)代入圆的方程,解得r=10.则圆的方程为x2+(y+10)2=100.当水面下降1 m后,设点A'(x0,-3)(x0>0),将A'(x0,-3)代入圆的方程,解得x0= .
探究点三 与圆有关的轨迹问题
【例3】 设定点M(-3,4),动点N在圆x2+y2=4上运动,以OM,ON为两边作平行四边形MONP,求点P的轨迹方程.分析 设出点P的坐标,利用MONP为平行四边形,建立点P与点N之间的坐标关系,结合点N的坐标满足圆的方程,求得点P的轨迹方程.
规律方法　求与圆有关的轨迹问题常用的方法:(1)直接法:根据题目的条件,建立适当的平面直角坐标系,设出动点坐标,并找出动点坐标所满足的关系式.(2)定义法:当列出的关系式符合圆的定义时,可利用定义写出动点的轨迹方程.(3)相关点法:若动点P(x,y)随着圆上的另一动点Q(x1,y1)运动而运动,且x1,y1可用x,y表示,则可将Q点的坐标代入已知圆的方程,即可得动点P的轨迹方程.
变式训练2已知M(-2,0),N(2,0),则以MN为斜边的直角三角形的直角顶点P的轨迹方程是(　　)A.x2+y2=4B.x2-y2=4C.x2+y2=4(x≠±2)D.x2-y2=4(x≠±2)
解析 设P(x,y).由题可得|PM|2+|PN|2=|MN|2,
整理得x2+y2=4.因为M,N,P三点构成三角形,则x≠±2.所以直角顶点P的轨迹方程是x2+y2=4(x≠±2).故选C.
1.方法归纳:建立平面直角坐标系,利用坐标法求解平面几何问题、实际问题中与圆有关的问题;根据动点满足的条件,利用定义法、相关点法等求动点的轨迹与轨迹方程.2.注意事项:建立直角坐标系时应在利于解题的原则下建立适当的直角坐标系;求解动点的轨迹问题应明确轨迹与轨迹方程的区别,以及轨迹中不符合题意的点要舍去.
1.平面上到P(-2,1)的距离等于2的轨迹方程为(　　)A.(x+2)2+(y-1)2=2B.(x-2)2+(y+1)2=2C.(x+2)2+(y-1)2=4D.(x-2)2+(y+1)2=4
解析 到点P(-2,1)的距离等于2的动点N(x,y)的轨迹方程为
整理得(x+2)2+(y-1)2=4,故选C.
2.点O(0,0),A(1,-2),动点P满足|PA|=3|PO|,则点P满足的方程是(　　)A.8x2+8y2+2x-4y-5=0B.8x2+8y2-2x-4y-5=0C.8x2+8y2-2x+4y-5=0D.8x2+8y2+2x+4y-5=0
解析 设动点P(x,y),满足|PA|=3|PO|,即|PA|2=9|PO|2.又由O(0,0),A(1,-2)得(x-1)2+(y+2)2=9(x2+y2),整理得8x2+8y2+2x-4y-5=0.故选A.
3.平面上到两定点A(-1,1),B(3,4)距离的平方和为100的点的轨迹是(　　)A.直线B.线段C.圆D.圆的一部分
解析 设动点的坐标为P(x,y),则|PA|2+|PB|2=100,即(x+1)2+(y-1)2+(x-3)2+(y-4)2=100,整理得x2+y2-2x-5y- =0.故所求点的轨迹是圆.
4.如图所示,已知BD是△ABC边AC上的中线,建立适当的平面直角坐标系.证明:|AB|2+|BC|2- |AC|2=2|BD|2.