已知圆C:(x-1)2+y2=1,过原点O作圆的任一弦,求弦的中点的轨迹方程.

问题描述:

已知圆C:(x-1)2+y2=1,过原点O作圆的任一弦,求弦的中点的轨迹方程.

(一)直接法:设OQ为过O的任一条弦P(x,y)是其中点,圆心C(1,0)
则CP⊥OQ,则

CP
OQ
=0
∴(x-1,y)(x,y)=0,即(x−
1
2
)2+y2
1
4
(0<x≤1)

(二)定义法:∵∠OPC=90°,动点P在以M(
1
2
,0)
为圆心,OC为直径的圆上,
∴所求点的轨迹方程为(x−
1
2
)2+y2
1
4
(0<x≤1)

(三)参数法:设动弦PQ的方程为y=kx,由
y=kx
(x−1)2+y2=1

得:(1+k2)x2-2x=0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),
PQ的中点为(x,y),则:x=
x1+x2
2
1
1+k2
y=kx=
k
1+k2

消去k得(x−
1
2
)2+y2
1
4
(0<x≤1)

答案解析:方法一:设出P(x,y)将位置关系CP⊥OQ转化为内积为0,用坐标表示向量,整理即得轨迹方程.
方法二:注意到:∵∠OPC=90°,动点P在以M(
1
2
,0)
为圆心,OC为直径的圆上,故可以求出圆心与半径,写出圆的标准方程.
方法三:动弦PQ的方程为y=kx,与圆的方程联立,利用中点坐标公式与根系关系求出中点坐标的用参数k表示的参数方程,消去参数k得到点P的轨迹方程.
考试点:中点坐标公式;轨迹方程.
知识点:考查求轨迹方程的方法,同一个位置关系,因为着手的角度的不同,转化出了三个不同的方向,请读者认真体会这三种情况的同与不同.