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高考数学必做百题第72题(理科2017版)

  2016-10-05 20:36:20  

 072.已知直角三角形$ABC$的斜边为$AB$,且$A\left( -1,0 \right)$,$B\left( 3,0 \right)$。求:

(1)直角顶点$C$的轨迹方程;
(2)直角边$BC$中点$M$的轨迹方程。
解:(1)解法1::设顶点$C\left( x,y \right)$,
∵直角三角形$ABC$的斜边为$AB$,
∴$AC\bot BC$,且$A,B,C$三点不共线,
∴$x\ne 3,\ x\ne -1$。
又∵${{k}_{AC}}=\dfrac{y}{x+1}$,${{k}_{BC}}=\dfrac{y}{x-3}$,且${{k}_{AC}}\cdot {{k}_{BC}}=-1$,
∴$\dfrac{y}{x+1}\cdot \dfrac{y}{x-3}=-1$,即${{x}^{2}}+{{y}^{2}}-2x-3=0$。
∴直角顶点$C$的轨迹方程为
${{x}^{2}}+{{y}^{2}}-2x-3=0 (x\ne 3,\ x\ne -1)$。
解法2:设$AB$中点为$D$,由中点坐标公式得$D\left( 1,0 \right)$,
∵直角三角形$ABC$的斜边为$AB$,
∴$\left| CD \right|=\dfrac{1}{2}\left| AB \right|=2$,
由圆的定义知,动点$C$的轨迹是以$D\left( 1,0 \right)$为圆心,2为半径长的圆(由于$A,B,C$三点不共线,应除去与$x$轴的交点)。
∴直角顶点$C$的轨迹方程为(应用圆的定义法)
${{\left( x-1 \right)}^{2}}+{{y}^{2}}=4 (x\ne 3,\ x\ne -1)$。
(2)设点$M\left( x,y \right)$,点$C\left( {{x}_{0}},{{y}_{0}} \right)$,
∵$M$是线段$BC$的中点,且$B\left( 3,0 \right)$,
∴由中点坐标公式得$\left\{ \begin{matrix}   x=\dfrac{{{x}_{0}}+3}{2}  \\   y=\dfrac{{{y}_{0}}+0}{2}  \\\end{matrix} \right. (x\ne 3,\ x\ne -1)$
于是$\left\{ \begin{matrix}   {{x}_{0}}=2x-3  \\   {{y}_{0}}=2y\quad \   \\\end{matrix} \right.$。
∵点$C\left( {{x}_{0}},{{y}_{0}} \right)$在圆${{\left( x-1 \right)}^{2}}+{{y}^{2}}=4 (x\ne 3,\ x\ne -1)$上,
∴${{\left( {{x}_{0}}-1 \right)}^{2}}+y_{0}^{2}=4$,
将${{x}_{0}},{{y}_{0}}$代入得 ${{\left( 2x-4 \right)}^{2}}+\left( 2y \right)_{{}}^{2}=4$,
即${{\left( x-2 \right)}^{2}}+y_{{}}^{2}=1 (x\ne 3,\ x\ne -1)$。
∴动点$M$的轨迹方程为(代入法求轨迹方程)


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