第一節 與一條直線保持固定距離的點的軌跡方程
與一條直線保持固定距離的點的軌跡方程

例題:在直角坐標平面上,點 \(\displaystyle{ P }\) 移動時,始終保持與直線 \(\displaystyle{L:y=x+1 }\) 距離 \(\displaystyle{ 2 }\) 單位, 求 \(\displaystyle{ P }\) 點的軌跡方程。

根據 \(\displaystyle{ P }\) 點的軌跡特徵及幾何特征,求得軌跡方程。

解:根據提供的條件可知,\(\displaystyle{ P }\) 點的軌跡是兩條與已知直線 \(\displaystyle{ L }\) 平行且相距 \(\displaystyle{ 2 }\) 單位的直線,如圖所示,三條直線與 \(\displaystyle{y }\) 軸的交點為分別記為 \(\displaystyle{ B }\),\(\displaystyle{ A }\),\(\displaystyle{ C }\)。

兩條直線記為 \(\displaystyle{{{L}_{1}} }\) 和 \(\displaystyle{{{L}_{2}} }\),假設它們的 \(\displaystyle{ y }\) 軸截距分別為 \(\displaystyle{ b }\) 和 \(\displaystyle{ c }\)

則直線 \(\displaystyle{ {{L}_{1}} }\) 和 \(\displaystyle{ {{L}_{2}} }\) 的方程分別為:\(\displaystyle{{{L}_{1}}:y=x+b }\) 和 \(\displaystyle{{{L}_{2}}:y=x+c }\)

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\(\displaystyle{ \because }\) 直線 \(\displaystyle{ L }\) 的的斜率為 \(\displaystyle{ 1 }\)

\(\displaystyle{\therefore L }\) 的傾角 \(\displaystyle{\theta ={{45}^{\circ }} }\)

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\(\displaystyle{ \because }\) 點 \(\displaystyle{ B }\) 到 \(\displaystyle{ L }\) 的距離為 \(\displaystyle{ 2 }\)

\(\displaystyle{\therefore AB=\frac{2}{\sin {{45}^{\circ }} }=2\sqrt{2} }\)

\(\displaystyle{ \therefore AB=b-1=2\sqrt{2} }\)

\(\displaystyle{ \therefore b=2\sqrt{2}+1 }\)

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同理:\(\displaystyle{\because }\) 點 \(\displaystyle{ C }\) 到 \(\displaystyle{ L }\) 的距離為 \(\displaystyle{ 2 }\)

\(\displaystyle{\therefore AC=\frac{2}{\sin {{45}^{\circ }} }=2\sqrt{2} }\)

\(\displaystyle{ \therefore AC=1-c=2\sqrt{2} }\)

\(\displaystyle{ \therefore c=1-2\sqrt{2} }\)

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\(\displaystyle{\therefore P }\) 點的軌跡方程是直線 \(\displaystyle{ {{L}_{1}}:y=x+1+2\sqrt{2} }\) 和直線 \(\displaystyle{ {{L}_{2}}:y=x+1-2\sqrt{2} }\)

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\(P\) 點的軌跡方程
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