题目内容
（2013•闸北区二模）和平面解析几何的观点相同，在空间中，空间曲面可以看作是适合某种条件的动点的轨迹．在空间直角坐标系O-xyz中，空间曲面的方程是一个三元方程F（x，y，z）=0．
设F1、F2为空间中的两个定点，|F1F2|=2c＞0，我们将曲面Γ定义为满足|PF1|+|PF2|=2a（a＞c）的动点P的轨迹．
（1）试建立一个适当的空间直角坐标系O-xyz，求曲面Γ的方程；
（2）指出和证明曲面Γ的对称性，并画出曲面Γ的直观图．
设F1、F2为空间中的两个定点，|F1F2|=2c＞0，我们将曲面Γ定义为满足|PF1|+|PF2|=2a（a＞c）的动点P的轨迹．
（1）试建立一个适当的空间直角坐标系O-xyz，求曲面Γ的方程；
（2）指出和证明曲面Γ的对称性，并画出曲面Γ的直观图．
分析：（1）以直线F1F2为x轴，线段F1F2的垂直平分线为x轴，以与xoy平面垂直的直线为z轴，建立空间直角坐标系如图．设P的坐标为（x，y，z），根据两点间的距离公式，以a、c为参数建立关于x、y、z的等式，再移项、平方，化简整理得二次方程为
+
+
=1，即为所求曲面Γ的方程；
（2）根据空间关于原点、坐标轴和坐标平面对称的公式，分别对（1）求出的方程加以验证，可得曲面Γ是关于原点对称、关于三条坐标轴对称，也关于三个坐标平面对称的图形．因此不难作出它的直观图，如图所示．
| x2 |
| a2-c2 |
| y2 |
| a2 |
| z2 |
| a2-c2 |
（2）根据空间关于原点、坐标轴和坐标平面对称的公式，分别对（1）求出的方程加以验证，可得曲面Γ是关于原点对称、关于三条坐标轴对称，也关于三个坐标平面对称的图形．因此不难作出它的直观图，如图所示．
解答：解：（1）以两个定点F1，F2的中点为坐标原点O，以F1，F2所在的直线为y轴，以线段F1F2的垂直平分线为x轴，
以与xoy平面垂直的直线为z轴，建立空间直角坐标系O-xyz，如图所示
则F1（0，c，0），F2（0，-c，0），设P的坐标为（x，y，z），可得
|F1F2|=2c＞0，|
|+|
|=2a(a＞c)，
∴
+
=2a，
移项得
=2a-
两边平方，得∴a
=a2-cy，
两边平方，整理得
+
+
=1
令
=b，得
+
+
=1．①
因此，可得曲面Γ的方程为
+
+
=1．
（2）对称性：
由于点（x，y，z）关于坐标原点O的对称点（-x，-y，-z）也满足方程①，
说明曲面Γ关于坐标原点O对称；
由于点（x，y，z）关于x轴的对称点（x，-y，-z）也满足方程①，
说明曲面Γ关于x轴对称；同理，曲面Γ关于y轴对称；关于z轴对称．
由于点（x，y，z）关于xOy平面的对称点（x，y，-z）也满足方程①，
说明曲面Γ关于xOy平面对称；同理，曲面Γ关于xOz平面对称；关于yOz平面对称．
由以上的讨论，可得曲面Γ的直观图如右图所示．
以与xoy平面垂直的直线为z轴，建立空间直角坐标系O-xyz，如图所示
则F1（0，c，0），F2（0，-c，0），设P的坐标为（x，y，z），可得
|F1F2|=2c＞0，|
| PF1 |
| PF2 |
∴
| x2+(y+c)2+z2 |
| x2+(y-c)2+z2 |
移项得
| x2+(y+c)2+z2 |
| x2+(y-c)2+z2 |
两边平方，得∴a
| x2+(y-c)2+z2 |
两边平方，整理得
| x2 |
| a2-c2 |
| y2 |
| a2 |
| z2 |
| a2-c2 |
令
| a2-c2 |
| x2 |
| b2 |
| y2 |
| a2 |
| z2 |
| b2 |
因此，可得曲面Γ的方程为
| x2 |
| b2 |
| y2 |
| a2 |
| z2 |
| b2 |
（2）对称性：
由于点（x，y，z）关于坐标原点O的对称点（-x，-y，-z）也满足方程①，
说明曲面Γ关于坐标原点O对称；
由于点（x，y，z）关于x轴的对称点（x，-y，-z）也满足方程①，
说明曲面Γ关于x轴对称；同理，曲面Γ关于y轴对称；关于z轴对称．
由于点（x，y，z）关于xOy平面的对称点（x，y，-z）也满足方程①，
说明曲面Γ关于xOy平面对称；同理，曲面Γ关于xOz平面对称；关于yOz平面对称．
由以上的讨论，可得曲面Γ的直观图如右图所示．
点评：本题给出空间满足到两个定点距离之和为定值的点，求该点的轨迹．着重考查了椭圆的定义、轨迹方程求法和曲线与方程的性质等知识，属于中档题．
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