参数方程
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基础梳理
1.参数方程的意义
在平面直角坐标系中,如果曲线上的任意一点的坐标x,y都是某个变量的函数 x=ft,y=ft,并且对于t的每个允许值,由方程组所确定的点M(x,y)都在这条曲线上,则该方程叫曲线的参数方程,联系变数x,y的变数t是参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程.
2.常见曲线的参数方程的一般形式
(1)经过点P0(x0,y0),倾斜角为α的直线的参数方程为 x=x0+tcos α,y=y0+tsin α(t为参数).
设P是直线上的任一点,则t表示有向线段P0P→的数量.
(2)圆的参数方程 x=rcos θ,y=rsin θ(θ为参数).
(3)圆锥曲线的参数方程
椭圆x2a2+y2b2=1的参数方程为 x=acos θ,y=bsin θ(θ为参数).
双曲线x2a2-y2b2=1的参数方程为 x=asec φ,y=tan φ(φ为参数).
抛物线y2=2px的参数方程为 x=2pt2,y=2pt(t为参数).
双基自测
1.若直线 x=1-2t,y=2+3t(t为实数)与直线4x+ky=1垂直,则常数k=________.
2.二次曲线 x=5cos θ,y=3sin θ(θ是参数)的左焦点的坐标是________.
解析 题中二次曲线的普通方程为x225+y29=1左焦点为(-4,0).答案 (-4,0)
3.(2011·广东)已知两曲线参数方程分别为 x=5cos θ,y=sin θ(0≤θ<π)和 x=54t2,y=t(t∈R),它们的交点坐标为________.
解析 由 x=5cos θ,y=sin θ(0≤θ<π)得,x25+y2=1(y≥0)由 x=54t2,y=t(t∈R)得,x=54y2,∴5y4+16y2-16=0.
解得:y2=45或y2=-4(舍去).
则x=54y2=1又θ≥0,得交点坐标为1,255.答案 1,255
考向一 参数方程与普通方程的互化
【例1】►把下列参数方程化为普通方程:
(1) x=3+cos θ,y=2-sin θ; (2) x=1+12t,y=5+32t.
[审题视点] (1)利用平方关系消参数θ;
(2)代入消元法消去t.
解 (1)由已知 cos θ=x-3,sin θ=2-y,由三角恒等式cos2 θ+sin2θ=1,
可知(x-3)2+(y-2)2=1,这就是它的普通方程.
(2)由已知t=2x-2,代入y=5+32t中,
得y=5+32(2x-2),即3x-y+5-3=0就是它的普通方程.
参数方程化为普通方程:化参数方程为普通方程的基本思路是消去参数,常用的消参方法有代入消去法、加减消去法、恒等式(三角的或代数的)消去法,参数方程通过代入消元或加减消元消去参数化为普通方程,不要忘了参数的范围. 【训练1】 (2010·陕西)参数方程 x=cos α,y=1+sin α(α为参数)化成普通方程为________.
解析 由 x=cos α,y=1+sin α,得 x=cos α, ①y-1=sin α, ②
①2+②2得:x2+(y-1)2=1.
答案 x2+(y-1)2=1
考向二 直线与圆的参数方程的应用
【例2】►已知圆C: x=1+cos θ,y=sin θ(θ为参数)和直线l: x=2+tcos α,y=3+tsin α(其中t为参数,α为直线l的倾斜角).
(1)当α=2π3时,求圆上的点到直线l距离的最小值;
(2)当直线l与圆C有公共点时,求α的取值范围.
[审题视点] (1)求圆心到直线l的距离,这个距离减去圆的半径即为所求;(2)把圆的参数方程化为直角坐标方程,将直线的参数方程代入得关于参数t的一元二次方程,这个方程的Δ≥0.
解 (1)当α=2π3时,直线l的直角坐标方程为3x+y-33=0,圆C的圆心坐标为(1,0),圆心到直线的距离d=232=3,圆的半径为1,故圆上的点到直线l距离的最小值为3-1.
(2)圆C的直角坐标方程为(x-1)2+y2=1,将直线l的参数方程代入圆C的直角坐标方程,得t2+2(cos α+3sin α)t+3=0,这个关于t的一元二次方程有解,故Δ=4(cos α+3sin α)2-12≥0,则sin2α+π6≥34,即sinα+π6≥32或sin
α+π6≤-32.又0≤α<π,故只能sinα+π6≥32,即π3≤α+π6≤2π3,即π6≤α≤π2.
如果问题中的方程都是参数方程,那就要至少把其中的一个化为直角坐标方程. 【训练2】 已知直线l的参数方程为 x=1+t,y=4-2t(参数t∈R),圆C的参数方程为 x=2cos θ+2,y=2sin θ(参数θ∈[0,2π]),求直线l被圆C所截得的弦长.
解 由 x=1+t,y=4-2t消参数后得普通方程为2x+y-6=0,
由 x=2cos θ+2,y=2sin θ消参数后得普通方程为(x-2)2+y2=4,显然圆心坐标为(2,0),半径为2.由于圆心到直线2x+y-6=0的距离为d=|2×2+0-6|22+1=255,
所以所求弦长为2 22-2552=855.