高中数学第二章参数方程北师大版4-4
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§1 参数方程的概念1.理解参数方程的概念,了解参数方程的几何意义和物理意义. 2.能够根据问题的条件引进适当的参数,写出参数方程.3.理解参数方程与普通方程之间的联系和区别,掌握它们的互化法则.1.参数方程的概念一般地,在取定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标(x ,y )都是某个变数t 的函数⎩⎪⎨⎪⎧x =f t ,y =g t ,①并且对于t 取的每一个允许值,由方程组①所确定的点P (x ,y )都在这条曲线上,那么方程组①就叫作这条曲线的________,联系x ,y 之间关系的变数t 叫作______,简称____.相对于参数方程,我们把直接用坐标(x ,y )表示的曲线方程f (x ,y )=0叫作曲线的________.【做一做1-1】已知参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ∈[0,2π)).判断点A (1,3)和B (2,1)是否在方程的曲线上.【做一做1-2】P (x ,y )是曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =2+cos α,y =sin α(α为参数)上任意一点,则x -2+y +2的最大值为__________.2.参数的取值范围在参数方程中,应明确参数t 的取值范围.对于参数方程x =f (t ),y =g (t )来说,如果t 的取值范围不同,它们表示的曲线可能是不相同的.如果不明确写出其取值范围,那么参数的取值范围就理解为x =f (t )和y =g (t )这两个函数的自然定义域的____.参数方程不一定局限在平面直角坐标系当中,其他的坐标系也可以采用参数方程.【做一做2】化参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =-4t 2,y =t +1(t 为参数,t ≥0)为普通方程,并说明方程的曲线是什么图形.曲线的参数方程的特点剖析:曲线的普通方程直接地反映了一条曲线上的点的横、纵坐标之间的联系,而参数方程是通过参数反映坐标变量x ,y 间的间接联系.在具体问题中,参数可能有相应的几何意义,也可能没有什么明显的几何意义.曲线的参数方程常常是方程组的形式,任意给定一个参数的允许取值就可得到曲线上的一个对应点,反过来对于曲线上任一点也必然对应着其中的参数的相应的允许取值.在具体问题中,如果要求相应曲线的参数方程,首先就要注意参数的选取.一般来说,选择参数时应注意考虑以下两点:一是曲线上每一点的坐标(x ,y )都能由参数取某一值唯一地确定出来;二是参数与x ,y 之间的相互关系比较明显,容易列出方程.参数的选取应根据具体条件来考虑.可以是时间,也可以是线段的长度、方位角、旋转角,动直线的斜率、倾斜角、截距,动点的坐标等.有时为了便于列出方程,也可以选两个以上的参数,再设法消去其中的参数得到普通方程,或剩下一个参数得到参数方程.但这样做往往增加了变形与计算的麻烦,所以参数的个数一般应尽量少.答案:1.参数方程 参变数 参数 普通方程【做一做1-1】分析:把A ,B 两点的坐标分别代入方程验证即可. 解:把A ,B 两点的坐标分别代入方程, 得⎩⎨⎧1=2cos θ,3=2sin θ,① ⎩⎪⎨⎪⎧2=2cos θ,1=2sin θ,②在[0,2π)内,方程组①的解是θ=π3,而方程组②无解,故点A 在方程的曲线上,而点B 不在方程的曲线上.【做一做1-2】6 由题意,设d 2=(x -5)2+(y +4)2=(2+cos α-5)2+(sin α+4)2=8sin α-6cos α+26=10sin(α-φ)+26,其中φ为锐角,tan φ=34.∴d 2max =10+26=36,从而d max =6, 即x -2+y +2的最大值为6. 2.交集【做一做2】分析:把参数t 消掉,注意范围.解:⎩⎪⎨⎪⎧x =-4t 2,y =t +1消去t ,得x =-4(y -1)2(y ≥1).即(y -1)2=-14x (y ≥1).所以方程的曲线是顶点为(0,1),对称轴平行于x 轴,开口向左的抛物线的一部分.题型一 求曲线的参数方程【例1】如图,已知点P 是圆x 2+y 2=16上的一个动点,点A 是x 轴上的一个定点,坐标为(12,0),当点P 在圆上运动时,求线段PA 的中点M 的轨迹.分析:写出圆的参数方程,利用中点坐标公式得到点M 的参数方程,从而求出其轨迹. 反思:解答本题时,应先写出圆的参数方程,然后利用中点坐标公式求解,对轨迹的判断也要特别注意.题型二 参数方程的应用【例2】已知点P (x ,y )是曲线C :⎩⎨⎧x =3+cos θ,y =2+3sin θ上的任意一点,求3x +y 的取值范围.反思:利用参数方程求最值,可以把问题直接转化成三角函数问题,从而使整个运算过程得到了简化.题型三 易错题型【例3】将参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θ,y =sin 2θ(θ为参数)化为普通方程为 ( ).A .y =x -2B .y =x +2C .y =x -2(2≤x ≤3)D .y =x +2(0≤y ≤1)错解:将参数方程中sin 2θ消去,得y =x -2,故选A.错因分析:忽略了参数方程中0≤sin 2θ≤1的限制.反思:参数方程与普通方程互化时,要注意参数的取值范围. 答案:【例1】解:设点M 的坐标为(x ,y ),圆x 2+y 2=16的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =4sin θ.∴可设点P 坐标为(4cos θ,4sin θ).由中点坐标公式得,点M 的轨迹方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =6+2cos θ,y =2sin θ.∴点M 的轨迹是以(6,0)为圆心,2为半径的圆.【例2】解:设P (3+cos θ,2+3sin θ), 则3x +y =3(3+cos θ)+(2+3sin θ)=11+3cos θ+3sin θ=11+23sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3, ∴3x +y 的最大值为11+23,最小值为11-23,取值范围是[11-23,11+23]. 【例3】C 正解:消参得y =x -2,又∵0≤sin 2θ≤1,∴2≤2+sin 2θ≤3,即x ∈[2,3].∴普通方程为y =x -2(2≤x ≤3).故选C.1下列的点在曲线sin2,cos sin x y θθθ=⎧⎨=+⎩(θ为参数)上的是( ).A .1,2⎛ ⎝B .31,42⎛⎫- ⎪⎝⎭C .(-2,3)D .(12若点M(x ,y )在曲线13cos 13sin x y θθ=+⎧⎨=+⎩(θ为参数)上,则x 2+y 2的最大值与它的最小值的差为( ).A ..C .3把方程sin cos ,sin21x y θθθ=+⎧⎨=-⎩化为普通方程为__________.4一架救援飞机以100 m/s 的速度做水平直线飞行,在离灾区指定目标的水平距离还有1 000 m 时投放救灾物资(不计空气阻力,g =9.8 m/s 2),问此时飞机的飞行高度约是多少?(精确到1 m)答案:1.B 参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =sin 2θ=2sin θcos θ,y =cos θ+sin θ化为普通方程是y 2=1+x ,把A ,B ,C ,D 各项中点的坐标代入,验证等式是否成立即可.2.B x 2+y 2=(1+3cos θ)2+(1+3sin θ)2=11+62sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4,∴x 2+y 2的最大值为11+62,最小值为11-6 2.∴最大值与最小值的差为11+62-(11-62)=12 2.3.y =x 2-2(-2≤x ≤2) 将x =sin θ+cos θ两边平方,然后与y =sin 2θ-1相减,得y =x 2-2.又x =sin θ+cos θ=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4, ∴-2≤x ≤ 2.4.解:在时刻t 时飞机在水平方向的位移量x =100t .离地面高度y =0+12gt 2,即⎩⎪⎨⎪⎧x =100t , ①y =0+12gt 2. ②令1 000=100t ,得t =10,代入②得y =12×9.8×100=490.即此时飞机的飞行高度约是490 m.。
§2 直线和圆锥曲线的参数方程2.1 直线的参数方程1.掌握直线参数方程的标准形式,理解参数t 的几何意义.2.能依据直线的几何性质,写出它的两种形式的参数方程,体会参数的几何意义. 3.能利用直线的参数方程解决简单的实际问题.1.经过点P (x 0,y 0)、倾斜角是α的直线的参数方程经过点P (x 0,y 0)、倾斜角是α的直线的参数方程为________________.其中M (x ,y )为直线上的任意一点,参数t 的几何意义是______________,可以用有向线段PM →的数量来表示.【做一做1-1】经过点M (-2,3),倾斜角为3π4的直线l 的参数方程是__________.【做一做1-2】直线⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+t cos 30°,y =3-t sin 60°(t 为参数)的倾斜角α等于( ).A .30°B .60°C .-45°D .135°2.经过两个定点Q (x 1,y 1),P (x 2,y 2)(其中x 1≠x 2)的直线的参数方程 经过两个定点Q (x 1,y 1),P (x 2,y 2)(其中x 1≠x 2)的直线的参数方程为_________________.其中M (x ,y )为直线上的任意一点,参数λ的几何意义是动点M 分有向线段QP →的数量比QM MP.当______时,M 为内分点;当λ<0且λ≠-1时,M 为外分点; 当λ=0时,____________.直线的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1+λx 21+λ,y =y 1+λy21+λ(λ为参数,λ≠-1)可以表示点Q (x 1,y 1)(λ=0时),但不能表示点P (x 2,y 2).如果遇到与点P (x 2,y 2)有关的问题时,可对点P 进行单独检验.【做一做2】经过点Q (1,2),P (3,7)的直线的参数方程为( ).A .⎩⎪⎨⎪⎧ x =2+3λ1+λ,y =1+7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1)B .⎩⎪⎨⎪⎧ x =1+3λ1+λ,y =2+7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1)C .⎩⎪⎨⎪⎧ x =-1+3λ1+λ,y =-2+7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1)D .⎩⎪⎨⎪⎧x =1-3λ1+λ,y =2-7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1)由直线的参数方程求直线的倾斜角剖析:如果直线的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos θ,y =y 0+t sin θ(t 为参数)的形式,由方程直接可得出倾斜角,即方程中的角θ,例如,直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos 15°,y =1+t sin 15°,则直线的倾斜角为15°.如果不是上述形式,例如直线⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t sin 15°,y =1+t cos 15°(t 为参数)的倾斜角就不能直接判断了.第一种方法:把参数方程改写为⎩⎪⎨⎪⎧x -1=t sin 15°,y -1=t cos 15°,消去t ,有y -1=1tan 15°(x -1),即y -1=tan 75°(x -1),故倾斜角为75°.第二种方法:把原方程化为标准形式,即⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos75°,y =1+t sin 75°,可以看出直线的倾斜角为75°. 答案:1.⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数) 从点P 到M 的位移【做一做1-1】⎩⎪⎨⎪⎧x =-2-22t ,y =3+22t (t 为参数) 根据互化关系,参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+t cos 3π4,y =3+t sin 3π4(t 为参数),即⎩⎪⎨⎪⎧x =-2-22t ,y =3+22t (t 为参数).【做一做1-2】D 由参数方程知⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+32t ,y =3-32t ,两式相加,得直线的普通方程x +y =1,倾斜角为α,则tan α=-1,∴α=135°.2.⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1+λx 21+λ,y =y 1+λy21+λ(λ为参数,λ≠-1) λ>0 点M 与Q 重合【做一做2】B 设直线PQ 上动点M (x ,y ),参数λ=QMMP,则直线PQ 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+3λ1+λ,y =2+7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1).题型一 参数方程与普通方程互化【例1】把下面直线的参数方程化为普通方程式,普通方程化为参数方程. (1)化l 1:x +3y -1=0为参数方程;(2)化l 2:⎩⎨⎧x =-3+t ,y =1+3t(t 为参数)为普通方程.分析:利用直线方程转化公式求解.反思:在(1)(2)中t 的几何意义是不同的.在(1)中,t 的几何意义是有向线段M 0M →(其中M 0为(1,0),M (x ,y )为直线l 1上任意一点)的长.(2)中t 的几何意义是M 0M →(其中M 0为(-3,1),M (x ,y )为直线l 2上任意一点)长的一半.题型二 直线的参数方程与倾斜角【例2】直线⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t sin 20°,y =-t cos 20°(t 为参数)的倾斜角是( ).A .20°B .70°C .110°D .160°反思:只有在⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos θ,y =y 0+t sin θ(t 为参数)中,θ才表示直线的倾斜角.如果不是这种形式,则需要进行转化.题型三 直线参数方程的应用【例3】已知直线l :x +y -1=0与抛物线y =x 2交于A ,B 两点,求线段AB 的长和点M (-1,2)到A ,B 两点的距离之积.反思:本题涉及普通方程和参数方程的互化,在解题过程中,注意参数t 的几何意义的应用.答案:【例1】解:(1)令y =0,得x =1.∴直线l 1过定点(1,0),k =-13=-33.设倾斜角为α,则tan α=-33,α=5π6,cos α=-32,sin α=12.∴l 1参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-32t ,y =12t (t 为参数).(2)原方程可化为⎩⎨⎧ x +3=t ,y -1=3t ,①②把①代入②得y -1=3(x +3),即l 2普通方程为3x -y +33+1=0. 【例2】C 方法一:将原方程改写成 ⎩⎪⎨⎪⎧x -3=t sin 20°,-y =t cos 20°,消去t ,得y =tan 110°(x -3), 所以直线的倾斜角为110°.方法二:将原参数方程化为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+-t cos 110°,y =-t sin 110°,令-t =t ′,则⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t ′cos 110°,y =t ′sin 110°,所以直线的倾斜角为110°.【例3】解:∵l 过定点M ,且l 的倾斜角为3π4,所以它的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+t cos3π4,y =2+t sin 3π4(t 为参数).即⎩⎪⎨⎪⎧x =-1-22t ,y =2+22t (t 为参数).①把①代入抛物线方程,得t 2+2t -2=0.解得t 1=-2+102,t 2=-2-102.由参数t 的几何意义,得|AB |=|t 1-t 2|=10,|MA |·|MB |=|t 1t 2|=2.1已知直线l 的参数方程是1sin ,2cos x t y t θθ=+⎧⎨=+⎩(t 为参数),其中角θ的范围是π,π2⎛⎫⎪⎝⎭,则直线l 的倾斜角是( ).A .3π2θ- B .θ C .π2θ- D .π-θ 2直线2x -y +1=0的参数方程为( ).A .51,52535x t y t ⎧=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(t 为参数)B .15,35x t y t ⎧=+⎪⎨=+⎪⎩(t 为参数)C .2,32x t y t =+⎧⎨=+⎩(t 为参数)D .51,3533x t y t ⎧=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(t 为参数) 3一条直线的参数方程是124x ty t=-+⎧⎨=-⎩(t 为参数),则点(3,6)到这条直线的距离是__________.4已知两点A (2,1),B (-1,2)和直线l :x +2y -5=0.求过点A ,B 的直线的参数方程,并求它与直线l 的交点的坐标.答案:1.A 将原参数方程改写成⎩⎪⎨⎪⎧x -1=t sin θ,y +2=t cos θ,消去参数t ,得y +2=(x -1)tan ⎝⎛⎭⎪⎫3π2-θ,由θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π和倾斜角的范围可知直线l 的倾斜角为3π2-θ. 2.A 根据直线的普通方程可知斜率是2,设直线的倾斜角为α,则tan α=2,sin α=255,cos α=55,所以直线的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =1+55t ,y =3+255t (t 为参数).3.201717 根据参数方程可得4x +y +2=0,则d =|4×3+6+2|42+12=2017=201717. 4.解:设直线AB 上动点P (x ,y ),选取参数λ=APPB,则直线AB 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2-λ1+λ,y =1+2λ1+λ(λ为参数).①把①代入x +2y -5=0得λ=-12.把λ=-12代入①得⎩⎪⎨⎪⎧x =5,y =0,即交点坐标为(5,0).。
北师大版高中数学参数方程____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.了解直线参数方程,曲线参数方程的条件及参数的意义2.会选择适当的参数写出曲线的参数方程3.掌握参数方程化为普通方程几种基本方法4.了解圆锥曲线的参数方程及参数的意义5.利用圆锥曲线的参数方程来确定最值,解决有关点的轨迹问题一.参数方程的定义1.一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线C上任一点P的坐标x和y都可以表示为某个变量t的函数:()()x f ty g t=⎧⎨=⎩;反过来,对于t的每个允许值,由函数式()()x f ty g t=⎧⎨=⎩所确定的点P(x,y)都在曲线C上,那么方程()()x f ty g t=⎧⎨=⎩叫作曲线C的参数方程,变量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,参数方程可以转化为普通方程.2.关于参数的说明.参数方程中参数可以有物理意义、几何意义,也可以没有明显意义.3.曲线的参数方程可通过消去参数而得到普通方程;若知道变数x、y中的一个与参数t的关系,可把它代入普通方程,求另一变数与参数t的关系,则所得的()()x f ty g t=⎧⎨=⎩,就是参数方程.二.圆的参数方程点P 的横坐标x 、纵坐标y 都是t 的函数:cos sin x r ty r t=⎧⎨=⎩(t 为参数).我们把这个方程叫作以圆心为原点,半径为r 的圆的参数方程. 圆的圆心为O 1(a ,b),半径为r 的圆的参数方程为:cos sin x a r ty b r t =+⎧⎨=+⎩(t 为参数).三.椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的参数方程为cos sin x a y b θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数).规定θ的范围为θ∈[0,2π).这是中心在原点O 、焦点在x 轴上的椭圆参数方程.四.双曲线x 2a 2-y 2b 2=1的参数方程为tan x asec y b ϕϕ=⎧⎨=⎩(φ为参数).规定φ的范围为φ∈[0,2π),且φ≠π2,φ≠3π2.这是中心在原点,焦点在x 轴上的双曲线参数方程.五.曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt (t 为参数,t ∈R)其中p 为正的常数.这是焦点在x 轴正半轴上的抛物线参数方程.六.直线的参数方程1.过定点M 0(x 0,y 0)、倾斜角为α的直线l 的参数方程为00cos sin x x t y y t αα=+⎧⎨=+⎩(t 为参数),这一形式称为直线参数方程的标准形式,直线上的动点M 到定点M 0的距离等于参数t 的绝对值.当t >0时,M 0M →的方向向上;当t <0时,M 0M →的方向向下;当点M 与点M 0重合时,t =0.2.若直线的参数方程为一般形式为:⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at ,y =y 0+bt (t 为参数), 可把它化为标准形式:00cos sin t x t x y y αα=+⎧⎨='+'⎩(t′为参数).其中α是直线的倾斜角,tan α=ba ,此时参数t′才有如前所说的几何意义.类型一.参数方程与普通方程的互化例1:指出参数方程3cos 3sin x y θθ=⎧⎨=⎩⎝⎛⎭⎪⎫θ为参数,0<θ<π2表示什么曲线解析:由3cos 3sin x y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数)得x 2+y 2=9.又由0<θ<π2,得0<x <3,0<y <3,所以所求方程为x 2+y 2=9(0<x <3且0<y <3). 这是一段圆弧(圆x 2+y 2=9位于第一象限的部分). 答案:这是一段圆弧(圆x 2+y 2=9位于第一象限的部分).练习1:指出参数方程315cos 215sin x y θθ=+⎧⎨=+⎩(θ为参数,0≤θ<2π).表示什么曲线解析:由参数方程315cos 215sin x y θθ=+⎧⎨=+⎩(θ为参数)得(x -3)2+(y -2)2=152,由0≤θ<2π知这是一个整圆弧.答案:一个整圆弧例2:设直线l 1的参数方程为1,13x t y t =+⎧⎨=+⎩(t 为参数),直线l 2的方程为y =3x +4,则l 1与l 2间的距离为______.解析:由条件知,l 1∥l 2,在l 1中令t=0,则得坐标为(1,1). 由点到直线距离公式得l 1与l 2距离为:5=练习2:若直线112,:2x t y l kt =-⎧⎨=+⎩(t 为参数)与直线l 2:,12x s y s =⎧⎨=-⎩(s 为参数)垂直,则k =______.解析:由l 1消去参数t 得,2,22k k y x =-++斜率为-.2k由l 2消去参数s 得,12y x =-,斜率为-2.∵两直线垂直,(2)()12k ∴-⋅-=-,得k =-1. 答案:-1类型二.曲线参数方程例3:已知点P (x , y )在曲线2cos ,sin x y θθ=-+⎧⎨=⎩(θ为参数)上,则yx 的取值范围为______.解析:曲线2cos ,sin x y θθ=-+⎧⎨=⎩(θ为参数)是以(-2,0)为圆心,以1为半径的圆,设y k x =,求yx 的取值范围,即求当直线y =kx 与圆有公共点时k 的取值范围,如图22-60结合圆的几何性质可得33k -≤≤故填[33-答案:[,]33-练习1:已知点A (1,0),P 是曲线2cos ,1cos 2x y θθ=⎧⎨=+⎩(θ∈R )上任一点,设P 到直线l :y =12-的距离为d ,则|PA|+d 的最小值是______.解析:y 21cos 22cos ,θθ=+=消去22(02)x y y θ=≤≤得 其图像是一段抛物线弧,如图22-61,1(0,)2F 是它的焦点,l 是准线,d =|PF|,当A ,P ,F 三点共线时,||PA d +最小,其值是||2AF =例4:已知θ为参数,则点(3,2)到方程cossinxyθθ=⎧⎨=⎩,的距离的最小值是______.解析:把cossinxyθθ=⎧⎨=⎩,化为普通方程为221,x y+=所以点(3,2)到方程cossinxyθθ=⎧⎨=⎩,的距离的最小1.1.练习1:已知圆C的参数方程为cos1,sinxyθθ=+⎧⎨=⎩(θ为参数),则点P(4,4)与圆C上的点的最远距离是______.解析:由cos1,sinxyθθ=+⎧⎨=⎩得22(1)1x y-+=,则点P(4,4)与圆C上的点的最远距离是16=答案:6例5:已知双曲线方程为x2-y2=1,M为双曲线上任意一点,点M到两条渐近线的距离分别为d1和d2,求证:d1与d2的乘积是常数.答案:设d1为点M到渐近线y=x的距离,d2为点M到渐近线y=-x的距离,因为点M在双曲线x2-y2=1,则可设点M坐标为(secα,tanα).d1=|sec α-tan α|2,d2=|sec α+tan α|2,d1·d2=|sec2α-tan2α|2=12,故d1与d2的乘积是常数.练习1:将参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x=a2⎝ ⎛⎭⎪⎫t+1t,y=b2⎝⎛⎭⎪⎫t-1t(t为参数,a>0,b>0)化为普通方程.解析:∵t+1t=2xa,t-1t=2yb,又⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t 2=t 2+1t 2+2=4x 2a 2,⎝ ⎛⎭⎪⎫t -1t 2=t 2+1t 2-2=4y 2b 2,∴⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫t -1t 2=4=4x 2a 2-4y 2b 2,即x 2a 2-y2b2=1. 答案:x 2a 2-y2b 2=1类型三.直线参数方程例6:曲线C 1:1cos ,sin ,x y θθ=+⎧⎨=⎩(θ为参数)上的点到曲线C 2:1,2112x t y t⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩(t 为参数)上的点的最短距离为______.解析:C 1:221cos ,(1)1;sin x x y y θθ=+⎧⇒-+=⎨=⎩则圆心坐标为(1,0).21,2:112x t C y t⎧=-⎪⎪⇒⎨⎪=-⎪⎩10.x y ++=由点到直线的距离公式得圆心到直线的距离为d=2=,所以要求的最短距离为d -1=1.答案:1练习1:直线⎩⎪⎨⎪⎧x =2+3t ,y =-1+t (t 为参数)上对应t =0,t =1两点间的距离是( )A .1 B.10 C .10 D .2 2解析:根据点到直线的距离公式可以得出结果. 答案:B类型四.曲线参数方程的应用例7:在直角坐标系xOy 中,直线l 的方程为x -y +4=0,曲线C 的参数方程为sin x y αα⎧=⎪⎨=⎪⎩(α为参数).(1)已知在极坐标(与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,且以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴)中,点P 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫4,π2,判断点P 与直线l 的位置关系;(2)设点Q 是曲线C 上的一个动点,求它到直线l 的距离的最小值.解析:(1)把极坐标系下的点P ⎝⎛⎭⎪⎫4,π2化为直角坐标,得P(0,4).因为点P 的直角坐标(0,4)满足直线l 的方程x -y +4=0,所以点P 在直线l 上. (2)因为点Q 在曲线C 上,故可设点Q 的坐标为(3cos α,sin α), 从而点Q 到直线l 的距离d =|3cos α-sin α+4|2=2cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π6+42=2cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π6+2 2.由此得,当cos⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=-1时,d 取得最小值,且最小值为 2.答案:(1)点P 在直线l 上. (2)最小值为 2.练习1:已知曲线C 的方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =12(e t +e -t )cos θ,y =12(e t-e-t)sin θ.当t 是非零常数,θ为参数时,C 是什么曲线?当θ为不等于k π2(k ∈Z)的常数,t 为参数时,C 是什么曲线?两曲线有何共同特征?答案:当θ为参数时,将原参数方程记为①, 将参数方程①化为 ⎩⎪⎨⎪⎧2x e t +e -t=cos θ,2y e t-e-t =sin θ,平方相加消去θ,得x2⎝ ⎛⎭⎪⎫e t +e -t 22+y2⎝ ⎛⎭⎪⎫e t -e -t 22=1.②∵(e t +e -t )2>(e t -e -t )2>0, ∴方程②表示的曲线为椭圆. 当t 为参数时,将方程①化为⎩⎪⎨⎪⎧2x cos θ=e t +e -t,2y sin θ=e t -e -t.平方相减,消去t ,得x 2cos 2θ-y2sin 2θ=1.③ ∴方程③表示的曲线为双曲线,即C 为双曲线.又在方程②中⎝ ⎛⎭⎪⎫e t +e -t22-⎝ ⎛⎭⎪⎫e t -e -t22=1,则c =1,椭圆②的焦点为(-1,0),(1,0).因此椭圆和双曲线有共同的焦点.类型五.极坐标与参数方程的综合应用例8:(2015·广东卷Ⅱ,数学文14)在平面直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.曲线C 1的极坐标方程为ρ(cos θ+sin θ)=-2,曲线C 2的参数方程为⎩⎨⎧x =t2y =22t(t 为参数),则C 1与C 2交点的直角坐标为________. 解析:曲线C 1的直角坐标方程为x +y =-2,曲线C 2的普通方程为y 2=8x ,由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =-2y 2=8x 得:⎩⎪⎨⎪⎧x =2y =-4,所以C 1与C 2交点的直角坐标为(2,-4). 答案:(2,-4)练习1:求圆3cos ρθ=被直线22,14x t y t =+⎧⎨=+⎩(t 是参数)截得的弦长.解析:将极坐标方程转化成直角坐标方程:223cos ,3,x y x ρθ=+=可得即2239()24x y -+=,22,14,x t y t =+⎧⎨=+⎩可得23,x y -=所以圆心到直线的距离0,d ==即直线经过圆心,所以直线截得的弦长为3.答案:31.将参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θ,y =sin 2θ(θ为参数)化为普通方程是( ) A .y =x -2 B .y =x +2C .y =x -2(2≤x≤3)D .y =x +2(0≤y≤1)答案:C 2.椭圆42cos 15sin x y θθ=+⎧⎨=+⎩(θ为参数)的焦距为( )A.21 B .221C.29D .229答案:B3.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =e t -e -t,y =e t +e -t(t 为参数)表示的曲线是( ) A .双曲线 B .双曲线的下支 C .双曲线的上支D .圆答案:C 4.双曲线23tan sec x y θθ=+⎧⎨=⎩,(θφ为参数)的渐近线方程为答案:y =±13(x -2)5.(2015·惠州市高三第二次调研考试)在直角坐标系xOy 中,直线l的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =4+t (t为参数).以原点O 为极点,以x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为ρ=42sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4,则直线l 和曲线C 的公共点有________个. 答案:16.若直线3x +4y +m =0与圆1cos ,2sin x y θθ=+⎧⎨=-+⎩(θ为参数),没有公共点,则实数m 的取值范围是______.答案:(,0)(10,)-∞+∞7.在直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.若极坐标方程为ρcos θ=4的直线与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t 2,y =t 3(t 为参数)相交于A ,B 两点,则|AB|=________. 答案:168.已知直线l :34120x y +-=与圆C :12cos ,22sin x y θθ=-+⎧⎨=+⎩(θ为参数),试判断它们的公共点的个数.答案:圆的方程可化为22(1)(2)4,x y ++-=其圆心为C (-1,2),半径为2. 由于圆心到直线l 的距离72,5d ==< 故直线l 与圆C 的公共点个数为2.9.求直线2,,x t y =+⎧⎪⎨=⎪⎩(t 为参数)被双曲线x 2-y 2=1截得的弦长答案:把直线2,x t y =+⎧⎪⎨=⎪⎩(t 为参数)化为普通方程为y =+把它代入双曲线方程并整理得,2212130,x x -+=设直线交双曲线于1122(,),(,)A x y B x y 两点, 则1212136,,2x x x x +=⋅=则直线被双曲线截得的弦长||AB ==_________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________基础巩固1.当参数θ变化时,动点P (2cos θ,3sin θ)所确定的曲线必过( ) A .点(2,3) B .点(2,0)C .点(1,3)D .点⎝⎛⎭⎪⎫0,π2答案:B2.双曲线6sec x y αα⎧=⎪⎨=⎪⎩(α为参数)的两焦点坐标是( )A .(0,-43),(0,43)B .(-43,0),(43,0)C .(0,-3),(0,3)D .(-3,0),(3,0)答案:A3.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =sin α2+cos α2,y =2+sin α(α为参数)的普通方程为( )A .y 2-x 2=1B .x 2-y 2=1C .y 2-x 2=1(|x |≤2) D .x 2-y 2=1(|x |≤2)答案:C4.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =cos 2θ,y =sin 2θ(θ为参数)表示的曲线是( ) A .直线 B .圆 C .线段 D .射线答案:C5.设O 是椭圆3cos 2sin x y αα=⎧⎨=⎩(α为参数)的中心,P 是椭圆上对应于α=π6的点,那么直线OP 的斜率为( )A.33B. 3C.332D.239答案:D6.将参数方程12cos 2sin x y θθ=+⎧⎨=⎩(θ为参数)化为普通方程是____________.答案:(x -1)2+y 2=47.点P(x ,y)在椭圆4x 2+y 2=4上,则x +y 的最大值为______,最小值为________. 答案: 5- 58.在平面直角坐标系中,已知直线l 与曲线C 的参数方程分别为l :⎩⎪⎨⎪⎧x =1+s ,y =1-s (s 为参数)和C :⎩⎪⎨⎪⎧x =t +2,y =t 2(t 为参数),若l 与C 相交于A 、B 两点,则|AB|=________. 答案:2能力提升9.点(2,33)对应曲线4cos 6sin x y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数)中参数θ的值为( )A .k π+π6(k∈Z)B .k π+π3(k∈Z)C .2k π+π6(k∈Z)D .2k π+π3(k∈Z)答案:D10.椭圆x 29+y24=1的点到直线x +2y -4=0的距离的最小值为( )A.55B. 5C.655D .0答案:A11.(2015·湛江市高三(上)调考)直线⎩⎪⎨⎪⎧x =2-12t ,y =-1+12t(t 为参数)被圆x 2+y 2=4截得的弦长为________.答案:1412.在平面直角坐标系xOy 中,若l :⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =t -a (t 为参数)过椭圆C :3cos 2sin x y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数)的右顶点,则常数a 的值为________.答案:313.(2015·惠州市高三第一次调研考试)已知在平面直角坐标系xOy 中圆C 的参数方程为:3cos 13sin x y θθ⎧=⎪⎨=+⎪⎩(θ为参数),以Ox 为极轴建立极坐标系,直线极坐标方程为:ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=0,则圆C 截直线所得弦长为________.解析:圆C 3cos 13sin x y θθ⎧=⎪⎨=+⎪⎩(θ为参数)表示的曲线是以点(3,1)为圆心,以3为半径的圆,将直线ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=0的方程化为3x -y =0,圆心(3,1)到直线3x -y =0的距离: d =|3×3-1|(3)+12=1,故圆C 截直线所得弦长为232-12=4 2.答案:4 214.(2014·辽宁卷)将圆x 2+y 2=1上每一点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的2倍,得曲线C.(1)写出C 的参数方程;(2)设直线l :2x +y -2=0与C 的交点为P 1,P 2,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求过线段P 1P 2的中点且与l 垂直的直线的极坐标方程.答案:(1)设(x 1,y 1)为圆上的点,经变换为C 上点(x ,y),依题意,得⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1,y =2y 1,由x 21+y 21=1得x 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y 22=1,即曲线C 的方程为x 2+y 24=1.故C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos t ,y =2sin t (t 为参数).(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 24=1,2x +y -2=0解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =2.不妨设P 1(1,0),P 2(0,2),则线段P 1P 2的中点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1,所求直线斜率为k =12,于是所求直线方程为y -1=12⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12,化为极坐标方程并整理得2ρcos θ-4ρsin θ=-3,即ρ=34sin θ-2cos θ.。
【综合评价】参数方程是以参变量为中介来表示曲线上的点的坐标的方程,是曲线在同一坐标系下的又一种表示形式.某些曲线上点的坐标,用普通方程描述它们之间的关系比较困难,甚至不可能,列出的方程既复杂又不易理解,而用参数方程来描述曲线上点的坐标的间接关系比较方便,学习参数方程有助于学生进一步体会数学方法的灵活多变,提高应用意识和实践能力.【学习目标】1.通过分析抛物运动中时间与运动物体位置的关系,写出抛物运动轨迹的参数方程,体会参数的意义.并掌握参数方程的概念.2.分析直线、圆和圆锥曲线的几何性质,选择适当的参数写出它们的参数方程.3.举例说明某些曲线用参数方程表示比用普通方程表示更方便,更能感受参数方程的优越性.4.借助教具或计算机软件,观察圆在直线上滚动时圆上定点的轨迹(平摆线)、直线在圆上滚动时直线上定点的轨迹(渐开线),了解平摆线和渐开线的生成过程,并能推导出它们的参数方程.5.通过阅读材料,了解其他摆线(变幅平摆线、变幅渐开线、外摆线、内摆线、环摆线)的生成过程;了解摆线在实际中应用的实例(例如,最速降线是平摆线,椭圆是特殊的内摆线——卡丹转盘,圆摆线齿轮与渐开线齿轮,收割机、翻土机等机械装置的摆线原理与设计,星形线与公共汽车门);了解摆线在刻画行星运动轨道中的作用.【学习计划】内容学习重点建议学习时间参数方程的概念参数方程的概念1课时直线和圆锥曲线的参数方程直线的参数,圆的参数方程,椭圆的参数方程,双曲线的参数方程5课时参数方程化成普通方程参数方程和普通方程的互化2课时平摆线和渐开线平摆线、渐开线2课时1.参数方程的概念(1)一般地,在取定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标(x,y)都是某个变数t的函数⎩⎨⎧x=f(t),y=g(t),①并且对于t取的每一个允许值,由方程组①所确定的点P(x,y)都在这条曲线上,那么方程组①就叫作这条曲线的参数方程,联系x,y之间关系的变数t叫作参变数,简称参数.相对于参数方程,我们把直接用坐标(x,y)表示的曲线方程f(x,y)=0叫作曲线的普通方程.(2)在参数方程中,应明确参数t的取值范围.对于参数方程x=f(t),y=g(t)来说,如果t的取值范围不同,它们表示的曲线可能是不相同的.如果不明确写出其取值范围,那么参数的取值范围就理解为x=f(t)和y=g(t)这两个函数的自然定义域的交集.2.参数方程和普通方程的互化(1)曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式.(2)在参数方程与普通方程的互化中,必须使x,y的取值范围保持一致.【思维导图】【知能要点】 1.参数方程的概念. 2.求曲线的参数方程. 3.参数方程和普通方程的互化.题型一 参数方程及其求法1.曲线的普通方程直接地反映了一条曲线上的点的横、纵坐标之间的联系,而参数方程是通过参数反映坐标变量x 、y 间的间接联系.在具体问题中的参数可能有相应的几何意义,也可能没有什么明显的几何意义.曲线的参数方程常常是方程组的形式,任意给定一个参数的允许取值就可得到曲线上的一个对应点,反过来对于曲线上任一点也必然对应着其中的参数的相应的允许取值.2.求曲线参数方程的主要步骤:第一步,画出轨迹草图,设M (x ,y )是轨迹上任意一点的坐标.画图时要注意根据几何条件选择点的位置,以利于发现变量之间的关系.第二步,选择适当的参数.参数的选择要考虑以下两点:一是曲线上每一点的坐标x ,y 与参数的关系比较明显,容易列出方程;二是x ,y 的值可以由参数惟一确定.第三步,根据已知条件、图形的几何性质、问题的物理意义等,建立点的坐标与参数的函数关系式,证明可以省略.【例1】 设质点沿以原点为圆心,半径为2的圆作匀角速度运动,角速度为π60rad/s.试以时间t 为参数,建立质点运动轨迹的参数方程. 解 如图所示,运动开始时质点位于点A 处,此时t =0,设动点M (x ,y )对应时刻t ,由图可知⎩⎨⎧x =2cos θ,y =2sin θ,又θ=π60t (t 的单位:S),故参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos π60t ,y =2sin π60t .【反思感悟】 以时间t 为参数,在图形中分别寻求动点M 的坐标和t 的关系.1.已知定直线l 和线外一定点O ,Q 为直线l 上一动点,△OQP 为正三角形(按逆时针方向转,如图所示),求点P 的轨迹方程. 解 以O 点为原点,过点O 且与l 垂直的直线为x 轴,过点O 与l 平行的直线为y 轴建立直角坐标系.设点O 到直线l 的距离为d (为定值,且d >0), 取∠xOQ =θ为参数, θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2, 设动点P (x ,y ).在Rt △OQN 中, ∵|OQ |=dcos θ,|OP |=|OQ |, ∠xOP =θ+π3, ∴x =|OP |cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3+θ=d cos θ·cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3+θ=⎝ ⎛⎭⎪⎫12-32tan θ·d , y =|OP |·sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3+θ=d cos θ·sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3+θ=⎝ ⎛⎭⎪⎫32+12tan θ·d . ∴点P 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =⎝ ⎛⎭⎪⎫12-32tan θd ,y =⎝ ⎛⎭⎪⎫32+12tan θd ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2<θ<π2. 题型二 参数方程和普通方程的互化参数方程化为普通方程,消去参数方程中的参数即可,通过曲线的普通方程来判断曲线的类型.由普通方程化为参数方程要选定恰当的参数,寻求曲线上任一点M 的坐标x ,y 和参数的关系,根据实际问题的要求,我们可以选择时间、角度、线段长度、直线的斜率、截距等作为参数.【例2】 已知某条曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =1+2t y =at 2(其中t 是参数,a ∈R ),点M (5,4)在该曲线上. (1)求常数a ;(2)求曲线C 的普通方程.分析 本题主要应根据曲线与方程之间的关系,可知点M (5,4)在该曲线上,则点M 的坐标应适合曲线C 的方程,从而可求得其中的待定系数,进而消去参数得到其普通方程.解 (1)由题意可知有⎩⎨⎧1+2t =5,at 2=4,故⎩⎨⎧t =2,a =1.∴a =1.(2)由已知及(1)可得,曲线C 的方程为⎩⎨⎧x =1+2t ,y =t 2.由第一个方程得t =x -12代入第二个方程,得 y =⎝⎛⎭⎪⎫x -122,即(x -1)2=4y 为所求. 【反思感悟】 参数方程化为普通方程时,求参数的表达式应从简单的有唯一结论的式子入手,易于代入消参.2.把下列参数方程化为普通方程.⎩⎨⎧x =3+cos θ,y =2-sin θ,解 由已知得⎩⎨⎧cos θ=x -3,sin θ=2-y .由三角恒等式sin 2θ+cos 2θ=1,可知(x -3)2+(y -2)2=1这就是所求的普通方程.【例3】 选取适当的参数,把普通方程x 216+y 29=1化为参数方程. 解 设x =4cos φ,代入椭圆方程,得16cos 2φ16+y 29=1.∴y 2=9(1-cos 2φ)=9sin 2φ,即y =±3sin φ.由参数φ的任意性可知y =3sin φ.故所求参数方程为⎩⎨⎧x =4cos φ,y =3sin φ(φ为参数).【反思感悟】 选取的参数不同,所得曲线的参数方程不同,注意普通方程和参数方程的等价性.3.选取适当参数,把直线方程y =2x +3化为参数方程.解 选t =x ,则y =2t +3,由此得直线的参数方程⎩⎨⎧x =t ,y =2t +3(t ∈R ).也可选t =x+1,则y =2t +1,参数方程为⎩⎨⎧x =t -1,y =2t +1.1.已知曲线C 的参数方程是:⎩⎨⎧x =3t ,y =2t 2+1(t 为参数).(1)判断点M 1(0,1),M 2(5,4)与曲线C 的位置关系; (2)已知点M 3(6,a )在曲线C 上,求a 的值.解 (1)把点M 1的坐标(0,1)代入方程组,得:⎩⎨⎧0=3t ,1=2t 2+1 解得:t =0.∴点M 1在曲线C 上.同理,可知点M 2不在曲线C 上. (2)∵点M 3(6,a )在曲线C 上,∴⎩⎨⎧6=3t ,a =2t 2+1,解得:t =2,a =9.∴a =9. 2.将下列曲线的参数方程化为普通方程,并指明曲线的类型. (1)⎩⎨⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数,a 、b 为常数,且a >b >0);(2)⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b tan φ (φ为参数,a 、b 为正常数); (3)⎩⎨⎧x =2pt 2,y =2pt (t 为参数,p 为正常数).解 (1)由cos 2θ+sin 2θ=1,得x 2a 2+y 2b 2=1 (a >b >0),它表示的曲线是椭圆.(2)由已知1cos φ=x a ,tan φ=yb ,由1cos 2φ=1+tan 2φ,有x 2a 2-y 2b 2=1,它表示的曲线是双曲线. (3)由已知t =y 2p ,代入x =2pt 2得y 24p 2·2p =x , 即y 2=2px 它表示的曲线是抛物线.3.两曲线的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos θ,y =4sin θ (θ为参数)和⎩⎨⎧x =-3t 2,y =-4t 2(t 为参数),求它们的交点坐标.解 将两曲线的参数方程化为普通方程, 得x 29+y 216=1,y =43x (x ≤0).联立解得它们的交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-322,-22. 4.△ABC 是圆x 2+y 2=r 2的内接三角形,已知A (r ,0)为定点,∠BAC =60°,求△ABC 的重心G 的轨迹方程.解 因为∠BAC =60°,所以∠BOC =120°,于是可设B (r cos θ,r sin θ),C (r cos(θ+120°),r sin(θ+120°)),重心坐标为(x ,y ), 则⎩⎪⎨⎪⎧x =r +r cos θ+r cos (θ+120°)3,y =r sin θ+r sin (θ+120°)3,消去θ得(3x -r )2+(3y )2=r 2,所以△ABC 重心G 的轨迹方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -r 32+y 2=r29 (0≤x ≤r 2).[P 28思考交流]把引例中求出的铅球运动轨迹的参数方程消去参数t 后,再将所得方程与原方程进行比较,体会参数方程的作用.答⎩⎨⎧x =v 0t cos α,y =h +v 0t sin α-12gt2其中v 0、α,h 和g 都是常数.这里的g 是重力加速度.h 是运动员出手时铅球的高度.消去参数t 整理得:y =-g2v 20cos 2αx 2+x ·tan x +h .参数方程的作用:当参数t 每取一个允许值,就可以相应地确定一个x 值和一个y 值.这样铅球的位置就相应的确定了.这样建立的t 与x ,y 之间的关系不仅方便,而且清晰地反映了变数的实际意义.如x =v 0t cos α反映了铅球飞行的水平距离. y =h +v 0t sin α-12gt 2反映了铅球的高度与飞行时间的关系.总之它是物理学中弹道曲线的方程. 【规律方法总结】1.求轨迹的参数方程,可以通过对具体问题的分析,选择恰当的参数,建立参数方程.2.曲线的参数方程和普通方程可以互化,两种方程具有等价性.3.曲线上点的坐标如果需要单独表示,使用参数方程比较方便.一、选择题1.下列各点在方程⎩⎨⎧x =sin θ,y =cos 2θ(θ是参数)所表示曲线上的点是( )A.(2,-7)B.⎝ ⎛⎭⎪⎫13,23 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12 D.(1,0)解析 由已知可得⎩⎪⎨⎪⎧x =sin θ,y =1-2sin 2θ,将选项代入上式即可.∴x =12时,y =12.故应选C. 答案 C2.将参数方程⎩⎨⎧x =2+sin 2 θ,y =sin 2 θ(θ为参数)化为普通方程为( )A.y =x -2B.y =x +2C.y =x -2 (2≤x ≤3)D.y =x +2 (0≤y ≤1)解析 将参数方程中的θ消去,得y =x -2.又x ∈[2,3],故选C. 答案 C3.曲线(x -1)2+y 2=4上的点可以表示为( ) A.(-1+cos θ,sin θ) B.(1+sin θ,cos θ) C.(-1+2cos θ,2sin θ)D.(1+2cos θ,2sin θ)解析 可设⎩⎪⎨⎪⎧x -1=2cos θ,y =2sin θ,∴⎩⎪⎨⎪⎧x =1+2cos θ,y =2sin θ,∴曲线x 的点可表示为(1+2cos θ,2sin θ). 答案 D4.直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =a +t ,y =b +t (t 为参数),l 上的点P 1对应的参数是t 1,则点P 1与P (a ,b )之间的距离为( ) A.|t 1| B.2|t 1| C.2|t 1|D.22|t 1|解析 点P 1对应的点的坐标为(a +t 1,b +t 1), ∴|PP 1|=(a +t 1-a )2+(b +t 1-b )2=2t 21=2|t 1|.答案 C5.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =t 2+2t +3y =t 2+2t +2表示的曲线是( )A.双曲线x 2-y 2=1B.双曲线x 2-y 2=1的右支C.双曲线x 2-y 2=1,但x ≥0,y ≥0D.以上结论都不对解析 平方相减得x 2-y 2=1,但x ≥2,y ≥1. 答案 D 二、填空题6.已知曲线⎩⎨⎧x =2sin θ+1,y =sin θ+3(θ为参数,0≤θ<2π).下列各点A (1,3),B (2,2),C (-3,5),其中在曲线上的点是________.解析 曲线方程可化为x -2y +5=0,将A ,B ,C 三点坐标代入曲线的参数方程可知只有A 符合. 答案 A7.物体从高处以初速度v 0(m/s)沿水平方向抛出,以抛出点为原点,水平直线为x 轴,物体所经路线的参数方程为________.解析 设物体抛出的时刻为0 s ,在时刻t s 时其坐标为M (x ,y ),由于物体作平抛运动,依题意,得⎩⎨⎧x =v 0t ,y =-12gt 2,这就是物体所经路线的参数方程. 答案 ⎩⎪⎨⎪⎧x =v 0t ,y =-12gt 2(t 为参数)8.以过点A (0,4)的直线的斜率k 为参数,将方程4x 2+y 2=16化成参数方程是__________.解析 设直线为y =kx +4,代入4x 2+y 2=16化简即可.答案⎩⎪⎨⎪⎧x =-8k 4+k 2,y =16-4k 24+k 29.将参数方程⎩⎨⎧x =sin θ+cos θy =sin θcos θ化成普通方程为__________. 解析 应用三角变形消去θ,同时注意到|x |≤ 2.答案 x 2=1+2y (|x |≤2)三、解答题10.已知曲线C :⎩⎨⎧x =cos θ,y =-1+sin θ,如果曲线C 与直线x +y +a =0有公共点,求实数a 的取值范围.解 ∵⎩⎨⎧x =cos θ,y =-1+sin θ,∴x 2+(y +1)2=1.圆与直线有公共点,d =|0-1+a |2≤1, 解得1-2≤a ≤1+ 2.11.已知圆的极坐标方程为ρ2-42ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4+6=0. (1)将极坐标方程化为普通方程,并选择恰当的参数写出它的参数方程;(2)若点P (x ,y )在该圆上,求x +y 的最大值和最小值.解 (1)由ρ2-42ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4+6=0得ρ2-4ρcos θ-4ρsin θ+6=0, 即x 2+y 2-4x -4y +6=0为所求,由圆的标准方程(x -2)2+(y -2)2=2,令x -2=2cos α,y -2=2sin α,得圆的参数方程为⎩⎨⎧x =2+2cos α,y =2+2sin α(α为参数). (2)由上述可知x +y =4+2(cos α+sin α)=4+2sin(α+π4),故x +y 的最大值为6,最小值为2.12.如图所示,OA 是圆C 的直径,且OA =2a ,射线OB 与圆交于Q 点,和经过A 点的切线交于B 点,已知动点P 满足PQ ⊥OA 于D ,PB ∥OA ,试求点P 的轨迹方程. 解 设点P 坐标为(x ,y ), 则B (2a ,y ),D (x ,0).在Rt △OAB 中,tan θ=AB OA ,∴AB =OA ·tan θ,即y =2a ·tan θ.在Rt △OAQ 中,cos θ=OQ OA ,∴OQ =OA ·cos θ,在Rt △OQD 中,cos θ=OD OQ ,∴OD =OQ ·cos θ,∴OD =OA ·cos 2θ,即x =2a · cos 2θ.即有⎩⎨⎧x =2a cos 2θ,y =2a tan θθ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2,化为普通方程为:xy 2+4a 2x =8a 3. 13.在长为a 的线段AB 上有一个动点E ,在AB 的同侧以AE 和EB 为斜边,分别作等腰直角三角形AEC 和EBD ,点P 是CD 的定比分点,且CP ∶PD =2∶1,求点P 的轨迹.解 建立如图所示坐标系(设C ,D 在x 轴上方).设E (t ,0)(t 为参数,t ∈[0,a ]),B (a ,0),则点C 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫t 2,t 2,点D 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫a +t 2,a -t 2. ∵CP ∶PD =2∶1,即λ=2.由定比分点公式,有⎩⎪⎨⎪⎧x =t 2+2·12(a +t )1+2=16(2a +3t ),y =t 2+2·12(a -t )1+2=16(2a -t )t ∈[0,a ],这就是点P 运动轨迹的参数方程.习题2-1 (第28页)1.解 以摩托车起飞点为原点,水平向前方向为x 轴正方向建立平面直角坐标系,则摩托车飞行轨迹的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =19t cos 12°,y =19t sin 12°-12gt 2(g 为重力加速度,时间t 为参数) 2.物体受三个力的作用;地球对物体的引力(重力)mg ;向上的支撑力F 1=mg cos θ;摩擦力F 2=mg sin θ.3.解 以炮弹的出发点为原点,水平向前方向为x 轴正方向建立平面直角坐标系,则炮弹的弹道轨迹的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =v 0t cos α,y =v 0t sin α-12gt 2(g 为重力加速度,时间t 为参数).。
高中数学学习材料唐玲出品2.2 圆的参数方程 2.3 椭圆的参数方程 2.4 双曲线的参数方程1.能依据圆锥曲线的几何性质,选择适当的参数,写出它们的参数方程. 2.能利用圆锥曲线的参数方程来解决简单的实际问题.1.圆的参数方程(1)圆x 2+y 2=r 2的参数方程是______________,参数α的几何意义是________________(O 为坐标原点,P 为圆上任意一点).(2)圆(x -a )2+(y -b )2=r 2的参数方程是__________________.参数α的几何意义是OP 与x 轴正方向的夹角(P 为圆上任意一点,O 为圆心).(3)圆的圆心在原点,半径为r ,它与x 轴负半轴的交点为A (-r,0),点P (x ,y )是圆周上任意不同于A 的一点,此时,圆的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =1-k 2r 1+k2,y =2kr1+k2(k 为参数).参数k 的几何意义是直线AP 的斜率.选取不同的参数,可以得到不同形式的圆的参数方程.其中(1)(2)两种形式可结合推导过程记忆,(3)了解就行.【做一做1-1】已知圆的方程为x 2+y 2=4x ,则它的参数方程是__________.【做一做1-2】直线3x -4y -9=0与圆⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ为参数)的位置关系是( ).A .相切B .相离C .直线过圆心D .相交但直线不过圆心 2.椭圆的参数方程(1)椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的参数方程是________________.参数φ的几何意义是以原点为圆心,a 为半径所作圆上一点和椭圆中心的连线与x 轴正半轴的夹角.(2)中心在点C (x 0,y 0),长轴平行于x 轴的椭圆的参数方程是__________________.参数φ的几何意义是以C 为圆心,以a 为半径所作圆上一点P 和椭圆中心C 的连线CP 与x轴正半轴的夹角.【做一做2-1】椭圆x 24+y 29=1的参数方程为__________.【做一做2-2】椭圆⎩⎨⎧x =32cos φ,y =23sin φ(φ为参数)的焦距是__________.3.双曲线的参数方程双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的参数方程是________________.【做一做3】已知某条曲线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =12⎝ ⎛⎭⎪⎫a +1a ,y =12⎝ ⎛⎭⎪⎫a -1a (a 为参数),则该曲线是( ).A .线段B .圆C .双曲线D .圆的一部分1.椭圆的参数方程中参数φ的几何意义剖析:从几何变换的角度看,通过伸缩变换,令⎩⎪⎨⎪⎧x ′=1ax ,y ′=1b y ,椭圆x 2a 2+y 2b2=1可以变成圆x ′2+y ′2=1.利用圆x ′2+y ′2=1的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x ′=cos φ,y ′=sin φ(φ是参数)可以得到椭圆x 2a 2+y 2b 2=1的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ(φ是参数).因此,参数φ的几何意义应是椭圆上任意一点M 所对应的圆的半径OA (或OB )的旋转角(称为离心角),而不是OM 的旋转角,如图.2.圆锥曲线的参数方程不是唯一的剖析:同一条圆锥曲线的参数方程形式是不唯一的.例如,椭圆x 2a 2+y 2b2=1的参数方程可以是⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ的形式,也可以是⎩⎪⎨⎪⎧x =a sin φ,y =b cos φ的形式,二者只是形式上不同而已,但实质上都是表示同一个椭圆.同样对于双曲线、抛物线也可以用其他形式的参数方程来表示,只是选取的参数不同,参数的几何意义也就不同.答案:1.(1)⎩⎪⎨⎪⎧x =r cos α,y =r sin α(α为参数) OP 与x 轴正方向的夹角(2)⎩⎪⎨⎪⎧x =a +r cos α,y =b +r sin α(α为参数)【做一做1-1】⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2cos θ,y =2sin θ(θ为参数,0≤θ<2π) x 2+y 2=4x 可化为(x-2)2+y 2=4,∴圆心为(2,0),半径r =2.∴参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2cos θ,y =2sin θ(θ为参数,0≤θ<2π).【做一做1-2】D 将圆的参数方程化为普通方程为x 2+y 2=4,所以圆心到直线3x -4y -9=0的距离d =|-9|32+42=95<2,∴直线与圆相交. 点(0,0)不在直线3x -4y -9=0上,故直线与圆相交但不过圆心.2.(1)⎩⎪⎨⎪⎧ x =a cos φ,y =b sin φ(φ为参数) (2)⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+a cos φ,y =y 0+b sin φ(φ为参数) 【做一做2-1】⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φ,y =3sin φ(φ为参数) 根据题意,a =2,b =3,∴参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φ,y =3sin φ(φ为参数).【做一做2-2】26 根据参数方程,可知a =32,b =23.∴c =322-232=18-12=6, ∴焦距为2c =2 6.3.⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b tan φ(φ为参数)【做一做3】C题型一 圆的参数方程的应用【例1】已知点P (x ,y )在圆x 2+y 2=1上,求x 2+2xy +3y 2的最大值和最小值. 分析:利用参数方程,转化成三角函数的问题来解决.反思:利用参数方程求最值问题是其常见的应用,求解时注意三角公式的应用. 题型二 椭圆的参数方程的应用【例2】在平面直角坐标系xOy 中,设P (x ,y )是椭圆x 23+y 2=1上一个动点,求x +y的最大值.分析:将普通方程化为参数方程,利用三角函数的相关知识求最值.反思:利用圆锥曲线的参数方程求最值问题,实质是利用三角函数求最值问题. 题型三 双曲线的参数方程的应用【例3】如图,设P 为等轴双曲线x 2-y 2=1上的一点,F 1,F 2是两个焦点,证明|PF 1|·|PF 2|=|OP |2.分析:设P ⎝⎛⎭⎪⎫1cos φ,tan φ,证明等式两边等于同一个式子即可.反思:利用圆锥曲线的参数方程证明恒等式,方法简单、明确,有利于掌握应用.答案:【例1】解:圆x 2+y 2=1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =sin α(α为参数).∴x 2+2xy +3y 2=cos 2α+2cos αsin α+3sin 2α =1+cos 2α2+sin 2α+3×1-cos 2α2=2+sin 2α-cos 2α=2+2sin(2α-π4).则当α=k π+3π8(k ∈Z )时,x 2+2xy +3y 2取最大值为2+2,当α=k π-π8(k ∈Z )时,x 2+2xy +3y 2取最小值为2- 2.【例2】解:椭圆方程x 23+y 2=1的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos θ,y =sin θ(θ为参数).设椭圆上任一点P (3cos θ,sin θ),则x +y =3cos θ+sin θ=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3. ∵sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3∈[-1,1], ∴当sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3=1时,x +y 取最大值2. 【例3】证明:设P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1cos φ,tan φ,∵F 1(-2,0),F 2(2,0),∴|PF 1|=⎝ ⎛⎭⎪⎫1cos φ+22+tan 2φ =2cos 2φ+22cos φ+1, |PF 2|=⎝ ⎛⎭⎪⎫1cos φ-22+tan 2φ =2cos 2φ-22cos φ+1. ∴|PF 1|·|PF 2|=⎝ ⎛⎭⎪⎫2cos 2φ+12-8cos 2φ=2cos 2φ-1. ∵|OP |2=1cos 2φ+tan 2φ=2cos 2φ-1,∴|PF 1|·|PF 2|=|OP |2.1如图,已知椭圆24x +y 2=1上任一点M (除短轴端点外)与短轴两端点B 1,B 2的连线分别交x 轴于P ,Q 两点,则|OP |·|OQ |的值是( ).A .1B .2C .3D .42点M 0(0,2)到双曲线x 2-y 2=1的最小距离(即双曲线上任一点M 与点M 0的距离的最小值)是( ).A .1B .2C .3D .3 3参数方程=4sin ,=5cos x y θθ⎧⎨⎩(θ为参数)表示的曲线为__________.4已知抛物线y 2=2Px ,过顶点的两条弦OA ⊥OB ,求以OA ,OB 为直径的两圆的另一交点Q 的轨迹.答案:1.D 设M (2cos φ,sin φ),B 1(0,-1),B 2(0,1).则MB 1的方程为y +1=sin φ+12cos φx ,令y =0,则x =2cos φsin φ+1,即|OP |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos φ1+sin φ.MB 2的方程为y -1=sin φ-12cos φx ,∴|OQ |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos φ1-sin φ.∴|OP |·|OQ |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos φ1+sin φ·⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos φ1-sin φ=4.2.C ∵双曲线方程为x 2-y 2=1,∴a =b =1. ∴双曲线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1cos θ,y =tan θ.设双曲线上一动点为M ⎝⎛⎭⎪⎫1cos θ,tan θ,则 |M 0M |2=1cos 2θ+(tan θ-2)2=(tan 2θ+1)+(tan 2θ-4tan θ+4)=2tan 2θ-4tan θ+5=2(tan θ-1)2+3.当tan θ=1时,|M 0M |2取最小值3, 此时有|M 0M |= 3.3.椭圆 参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =4sin θ,y =5cos θ(θ为参数)可化为⎩⎪⎨⎪⎧sin θ=x4,cos θ=y5(θ为参数)①②①2+②2,得x 216+y 225=1,所以曲线为椭圆.4.分析:用参数方程形式设出A ,B 的坐标,求出以OA ,OB 为直径的圆的方程,再求交点.解:设A (2pt 21,2pt 1),B (2pt 22,2pt 2),设Q (x ,y ),则以OA 为直径的圆的方程为x 2+y 2-2pt 21x -2pt 1y =0,以OB 为直径的圆的方程为x 2+y 2-2pt 22x -2pt 2y =0,即t 1,t 2为关于t 的方程2pxt 2+2pyt -x 2-y 2=0的两根.∴t 1t 2=-x 2+y22px.又OA ⊥OB ,∴t 1t 2=-1,x 2+y 2-2px =0(x ≠0).∴另一交点Q 的轨迹是以(p,0)为圆心,p 为半径的圆(除去原点(0,0)).。
§2 直线和圆锥曲线的参数方程2.1 直线的参数方程1.掌握直线参数方程的标准形式,理解参数t 的几何意义.2.能依据直线的几何性质,写出它的两种形式的参数方程,体会参数的几何意义. 3.能利用直线的参数方程解决简单的实际问题.1.经过点P (x 0,y 0)、倾斜角是α的直线的参数方程经过点P (x 0,y 0)、倾斜角是α的直线的参数方程为________________.其中M (x ,y )为直线上的任意一点,参数t 的几何意义是______________,可以用有向线段PM →的数量来表示.【做一做1-1】经过点M (-2,3),倾斜角为3π4的直线l 的参数方程是__________.【做一做1-2】直线⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+t cos 30°,y =3-t sin 60°(t 为参数)的倾斜角α等于( ).A .30°B .60°C .-45°D .135°2.经过两个定点Q (x 1,y 1),P (x 2,y 2)(其中x 1≠x 2)的直线的参数方程 经过两个定点Q (x 1,y 1),P (x 2,y 2)(其中x 1≠x 2)的直线的参数方程为_________________.其中M (x ,y )为直线上的任意一点,参数λ的几何意义是动点M 分有向线段QP →的数量比QM MP. 当______时,M 为内分点;当λ<0且λ≠-1时,M 为外分点; 当λ=0时,____________.直线的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1+λx 21+λ,y =y 1+λy21+λ(λ为参数,λ≠-1)可以表示点Q (x 1,y 1)(λ=0时),但不能表示点P (x 2,y 2).如果遇到与点P (x 2,y 2)有关的问题时,可对点P 进行单独检验.【做一做2】经过点Q (1,2),P (3,7)的直线的参数方程为( ).A .⎩⎪⎨⎪⎧ x =2+3λ1+λ,y =1+7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1)B .⎩⎪⎨⎪⎧ x =1+3λ1+λ,y =2+7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1)C .⎩⎪⎨⎪⎧ x =-1+3λ1+λ,y =-2+7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1)D .⎩⎪⎨⎪⎧x =1-3λ1+λ,y =2-7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1)由直线的参数方程求直线的倾斜角剖析:如果直线的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos θ,y =y 0+t sin θ(t 为参数)的形式,由方程直接可得出倾斜角,即方程中的角θ,例如,直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos 15°,y =1+t sin 15°,则直线的倾斜角为15°.如果不是上述形式,例如直线⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t sin 15°,y =1+t cos 15°(t 为参数)的倾斜角就不能直接判断了.第一种方法:把参数方程改写为⎩⎪⎨⎪⎧x -1=t sin 15°,y -1=t cos 15°,消去t ,有y -1=1tan 15°(x -1),即y -1=tan75°(x -1),故倾斜角为75°.第二种方法:把原方程化为标准形式,即⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos75°,y =1+t sin 75°,可以看出直线的倾斜角为75°. 答案:1.⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数) 从点P 到M 的位移【做一做1-1】⎩⎪⎨⎪⎧x =-2-22t ,y =3+22t (t 为参数) 根据互化关系,参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+t cos 3π4,y =3+t sin 3π4(t 为参数),即⎩⎪⎨⎪⎧x =-2-22t ,y =3+22t (t 为参数).【做一做1-2】D 由参数方程知⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+32t ,y =3-32t ,两式相加,得直线的普通方程x +y =1,倾斜角为α,则tan α=-1,∴α=135°.2.⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1+λx 21+λ,y =y 1+λy21+λ(λ为参数,λ≠-1) λ>0 点M 与Q 重合【做一做2】B 设直线PQ 上动点M (x ,y ),参数λ=QMMP,则直线PQ 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+3λ1+λ,y =2+7λ1+λ(λ为参数,λ≠-1).题型一参数方程与普通方程互化【例1】把下面直线的参数方程化为普通方程式,普通方程化为参数方程. (1)化l 1:x +3y -1=0为参数方程;(2)化l 2:⎩⎨⎧x =-3+t ,y =1+3t(t 为参数)为普通方程.分析:利用直线方程转化公式求解.反思:在(1)(2)中t 的几何意义是不同的.在(1)中,t 的几何意义是有向线段M 0M →(其中M 0为(1,0),M (x ,y )为直线l 1上任意一点)的长.(2)中t 的几何意义是M 0M →(其中M 0为(-3,1),M (x ,y )为直线l 2上任意一点)长的一半.题型二直线的参数方程与倾斜角【例2】直线⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t sin 20°,y =-t cos 20°(t 为参数)的倾斜角是( ).A .20°B .70°C .110°D .160°反思:只有在⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos θ,y =y 0+t sin θ(t 为参数)中,θ才表示直线的倾斜角.如果不是这种形式,则需要进行转化.题型三直线参数方程的应用【例3】已知直线l :x +y -1=0与抛物线y =x 2交于A ,B 两点,求线段AB 的长和点M (-1,2)到A ,B 两点的距离之积.反思:本题涉及普通方程和参数方程的互化,在解题过程中,注意参数t 的几何意义的应用.答案:【例1】解:(1)令y =0,得x =1.∴直线l 1过定点(1,0),k =-13=-33.设倾斜角为α,则tan α=-33,α=5π6,cos α=-32,sin α=12.∴l 1参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-32t ,y =12t (t 为参数).(2)原方程可化为⎩⎨⎧ x +3=t ,y -1=3t ,①②把①代入②得y -1=3(x +3),即l 2普通方程为3x -y +33+1=0. 【例2】C 方法一:将原方程改写成⎩⎪⎨⎪⎧x -3=t sin 20°,-y =t cos 20°,消去t ,得y =tan110°(x -3),所以直线的倾斜角为110°.方法二:将原参数方程化为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+-t cos 110°,y =-t sin 110°,令-t =t ′,则⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t ′cos 110°,y =t ′sin 110°,所以直线的倾斜角为110°.【例3】解:∵l 过定点M ,且l 的倾斜角为3π4,所以它的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+t cos 3π4,y =2+t sin 3π4(t 为参数).即⎩⎪⎨⎪⎧x =-1-22t ,y =2+22t (t 为参数).①把①代入抛物线方程,得t 2+2t -2=0.解得t 1=-2+102,t 2=-2-102.由参数t 的几何意义,得|AB |=|t 1-t 2|=10,|MA |·|MB |=|t 1t 2|=2.1已知直线l的参数方程是1sin,2cosx ty tθθ=+⎧⎨=+⎩(t为参数),其中角θ的范围是π,π2⎛⎫⎪⎝⎭,则直线l的倾斜角是( ).A.3π2θ-B.θC.π2θ-D.π-θ2直线2x-y+1=0的参数方程为( ).A.1,35xy⎧=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(t为参数)B.1,3xy⎧=+⎪⎨=⎪⎩(t为参数)C.2,32x ty t=+⎧⎨=+⎩(t为参数)D.1,33xy t⎧=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(t为参数)3一条直线的参数方程是124x ty t=-+⎧⎨=-⎩(t为参数),则点(3,6)到这条直线的距离是__________.4已知两点A(2,1),B(-1,2)和直线l:x+2y-5=0.求过点A,B的直线的参数方程,并求它与直线l的交点的坐标.答案:1.A 将原参数方程改写成⎩⎪⎨⎪⎧x -1=t sin θ,y +2=t cos θ,消去参数t ,得y +2=(x -1)tan ⎝⎛⎭⎪⎫3π2-θ,由θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π和倾斜角的范围可知直线l 的倾斜角为3π2-θ. 2.A 根据直线的普通方程可知斜率是2,设直线的倾斜角为α,则tan α=2,sin α=255,cos α=55,所以直线的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =1+55t ,y =3+255t (t 为参数).3.201717 根据参数方程可得4x +y +2=0,则d =|4×3+6+2|42+12=2017=201717. 4.解:设直线AB 上动点P (x ,y ),选取参数λ=APPB,则直线AB 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2-λ1+λ,y =1+2λ1+λ(λ为参数).①把①代入x +2y -5=0得λ=-12.把λ=-12代入①得⎩⎪⎨⎪⎧x =5,y =0,即交点坐标为(5,0).。
第二章 参数方程曲线的参数方程教学目标:1.通过分析抛物运动中时间与运动物体位置的关系,写出抛物运动轨迹的参数方程,体会参数的意义。
2.分析圆的几何性质,选择适当的参数写出它的参数方程。
3.会进行参数方程和普通方程的互化。
教学重点:根据问题的条件引进适当的参数,写出参数方程,体会参数的意义。
参数方程和普通方程的互化。
教学难点:根据几何性质选取恰当的参数,建立曲线的参数方程。
参数方程和普通方程的等价互化。
教学过程一.参数方程的概念1.探究:(1)平抛运动: 为参数)t gt y tx (215001002⎪⎩⎪⎨⎧-== 练习:斜抛运动:为参数)t gt t v y t v x (21sin cos 200⎪⎩⎪⎨⎧-⋅=⋅=αα2.参数方程的概念 (见教科书第22页) 说明:(1)一般来说,参数的变化范围是有限制的。
(2)参数是联系变量x ,y 的桥梁,可以有实际意义,也可无实际意义。
例1.(教科书第22页例1)已知曲线C 的参数方程是⎩⎨⎧+==1232t y t x (t 为参数)(1)判断点M 1(0,1),M 2(5,4)与曲线C 的位置关系;(2)已知点M 3(6,a )在曲线C 上,求a 的值。
)0,1(21,21()21,31()7,2()(2cos sin 2D C B A y x ,、,、,、的坐标是表示的曲线上的一个点为参数、方程θθθ⎩⎨⎧==轨迹是所表示的一族圆的圆心为参数、由方程)(04543222t t ty tx y x =-+--+A 、一个定点B 、一个椭圆C 、一条抛物线D 、一条直线二.圆的参数方程)(sin cos 为参数t tr y t r x ⎩⎨⎧==ωω)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧==r y r x说明:(1)随着选取的参数不同,参数方程形式也有不同,但表示的曲线是相同的。
(2)在建立曲线的参数方程时,要注明参数及参数的取值范围。
例2.(教科书第24页例2)思考:你能回答教科书第25页的思考吗?三.参数方程和普通方程的互化1.阅读教科书第25页,明确参数方程和普通方程的互化的方法。
注意,在参数方程和普通方程的互化中,必须使x ,y 的取值范围保持一致。
例3.(教科书第25页例3)例4.(教科书第26页例4)2.你能回答教科书第26页的思考吗?四.课堂练习(教科书第26页习题)五.巩固与反思1.本节学习的数学知识 2.本节学习的数学方法 巩固与提高1.与普通方程xy=1表示相同曲线的参数方程(t 为参数)是(D )A .⎩⎨⎧==-22t y t x B . ⎩⎨⎧==t y t x csc sin C .⎪⎩⎪⎨⎧==t y tx 1 D .⎩⎨⎧==t y t x cot tan 2.下列哪个点在曲线)(2cos sin 为参数θθθ⎩⎨⎧==y x 上(C )。
半径,并化为普通方程所表示圆的圆心坐标、为参数、指出参数方程)(sin 235cos 22ααα+=-=⎩⎨⎧y xA .(2,7)B .)32,31(C .)21,21( D .(1,0)3.曲线)(sin 2cos 12为参数θθθ⎩⎨⎧=+=y x 的轨迹是(D ) A .一条直线 B .一条射线 C .一个圆 D .一条线段 4.方程)(cos 2为参数θθ⎩⎨⎧==y x 表示的曲线是(D )A .余弦曲线B .与x 轴平行的线段C .直线D .与y 轴平行的线段5.曲线)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧==y x 上的点到两坐标轴的距离之和的最大值是(D ) A .21 B .22 C .1 D .2 6.方程04524222=-+--+t ty tx y x (t 为参数)所表示的一族圆的圆心轨迹是(D ) A .一个定点 B .一个椭圆 C .一条抛物线 D .一条直线7.直线)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧==t y t x 与圆)(sin 2cos 24为参数ϕϕϕ⎩⎨⎧=+=y x 相切,那么直线的倾斜角为(A ) A .6π或65π B .4π或43π C .3π或32π D .6π-或65π- 8.曲线y y x 222=+的一个参数方程为)(sin 1cos 为参数θθθ⎩⎨⎧+==y x 。
9.曲线)(11为参数t t t y t t x ⎪⎩⎪⎨⎧-=+=的普通方程为422=-y x 。
10.已知)(sin cos 2为参数θθθ⎩⎨⎧=+=y x ,则22)4()5(++-y x 的最大值是6。
11.设飞机以匀速v=150m/s 作水平飞行,若在飞行高度h=588m 处投弹(设投弹的初速度等于飞机的速度,且不计空气阻力)。
(1)求炸弹离开飞机后的轨迹方程;(2)试问飞机在离目标多远(水平距离)处投弹才能命中目标。
解:(1))(9.45881502为参数t t y tx ⎩⎨⎧-==。
(2)1643m 。
12.火炮以α为发射角,0v 为初速度发射,求炮弹的轨迹方程。
解:)(21sin cos 200为参数t gt t y y t v x ⎪⎩⎪⎨⎧-⋅=⋅=αα。
13.动点M 从起点M 0(1,2)出发作等速直线运动,它在x 轴与y 轴方向上的分速度分别为6和8,求点M 的轨迹的参数方程。
解:)(8261为时间参数t ty t x ⎩⎨⎧+=+=。
14.求直线为参数)t ty t x (11⎩⎨⎧-=+=与圆422=+y x 的交点坐标。
解:把直线的参数方程代入圆的方程,得(1+t)2+(1-t)2=4,得t=±1,分别代入直线方程,得交点为(0,2)和(2,0)。
圆的参数方程的应用教学目标:知识与技能:利用圆的几何性质求最值(数形结合) 过程与方法:能选取适当的参数,求圆的参数方程情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。
教学重点:会用圆的参数方程求最值。
教学难点:选择圆的参数方程求最值问题. 授课类型:复习课教学模式:启发、诱导发现教学. 教学过程: 一、最值问题1.已知P (x,y )圆C :x 2+y 2-6x -4y+12=0上的点。
(1)求x y的最小值与最大值(2)求x -y 的最大值与最小值2.圆x 2+y 2=1上的点到直线3x+4y-25=0的距离最小值是 ; 2/.圆(x-1)2+(y+2)2=4上的点到直线2x-y+1=0的最短距离是_______;3. 过点(2,1)的直线中,被圆x 2+y 2-2x+4y=0截得的弦:为最长的直线方程是_________;为最短的直线方程是__________;4.若实数x,y 满足x 2+y 2-2x+4y=0,则x-2y 的最大值为 ;二、参数法求轨迹1)一动点在圆x 2+y 2=1上移动,求它与定点(3,0)连线的中点的轨迹方程2)已知点A(2,0),P 是x 2+y 2=1上任一点,AOP ∠的平分线交PA 于Q 点,求Q 点的轨迹.C.参数法解题思想:将要求点的坐标x,y 分别用同一个参数来表示例题:1)点P(m,n)在圆x 2+y 2=1上运动,求点Q(m+n,2mn)的轨迹方程2)方程x 2+y 2-2(m+3)x+2(1-4m 2)y+16m 4+9=0.若该方程表示一个圆,求m 的取值范围和圆心的轨迹方程。
三、小结:本节学习内容要求掌握 1.用圆的参数方程求最值; 2.用参数法求轨迹方程,消参。
四、作业:圆锥曲线的参数方程教学目的:知识与技能:了解圆锥曲线的参数方程及参数的意义 过程与方法:能选取适当的参数,求简单曲线的参数方程情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。
教学重点:圆锥曲线参数方程的定义及方法教学难点:选择适当的参数写出曲线的参数方程. 授课类型:新授课教学模式:启发、诱导发现教学. 教学过程: 一、复习引入:1.写出圆方程的标准式和对应的参数方程。
(1)圆222r y x =+参数方程⎩⎨⎧==θθsin cos r y r x (θ为参数)(2)圆22020)\()(r y y x x =+-参数方程为:⎩⎨⎧+=+=θθsin cos 00r y y r x x (θ为参数)2.写出椭圆、双曲线和抛物线的标准方程。
3.能模仿圆参数方程的推导,写出圆锥曲线的参数方程吗? 二、讲解新课:1.椭圆的推导:椭圆12222=+b y a x 参数方程 ⎩⎨⎧==θθsin cos b y a x (θ为参数)2.双曲线的参数方程:双曲线12222=-b y a x 参数方程 ⎩⎨⎧==θθtan sec b y a x (θ为参数) 3.抛物线的参数方程:抛物线Px y 22=参数方程⎩⎨⎧==Pty Pt x 222(t 为参数)1、 关于参数几点说明:(1) 参数方程中参数可以是有物理意义,几何意义,也可以没有明显意义。
(2) 同一曲线选取的参数不同,曲线的参数方程形式也不一样 (3) 在实际问题中要确定参数的取值范围 2、 参数方程的意义:参数方程是曲线点的位置的另一种表示形式,它借助于中间变量把曲线上的动点的两个坐标间接地联系起来,参数方程与变通方程同等地描述,了解曲线,参数方程实际上是一个方程组,其中x ,y 分别为曲线上点M 的横坐标和纵坐标。
3、 参数方程求法(1)建立直角坐标系,设曲线上任一点P 坐标为),(y x(2)选取适当的参数(3)根据已知条件和图形的几何性质,物理意义,建立点P 坐标与参数的函数式 (4)证明这个参数方程就是所由于的曲线的方程 4、 关于参数方程中参数的选取选取参数的原则是曲线上任一点坐标当参数的关系比较明显关系相对简单。
与运动有关的问题选取时间t 做参数 与旋转的有关问题选取角θ做参数或选取有向线段的数量、长度、直线的倾斜斜角、斜率等。
二、典型例题:例1.设炮弹发射角为α,发射速度为0v ,(1)求子弹弹道曲线的参数方程(不计空气阻力) (2)若s m V o /100=,6πα=,当炮弹发出2秒时,① 求炮弹高度 ② 求出炮弹的射程例2.求椭圆的参数方程(见教材P.40)椭圆12222=+b y a x 参数方程 ⎩⎨⎧==θθsin cos b y a x (θ为参数)变式训练1. 已知椭圆⎩⎨⎧==θθsin 2cos 3y x (θ为参数)求 (1)6πθ=时对应的点P 的坐标(2)直线OP 的倾斜角变式训练2 A 点椭圆长轴一个端点,若椭圆上存在一点P ,使∠OPA=90°,其中O 为椭圆中心,求椭圆离心率e 的取值范围。
例3.把圆0622=-+x y x 化为参数方程(1) 用圆上任一点过原点的弦和x 轴正半轴夹角θ为参数 (2) 用圆中过原点的弦长t 为参数三、巩固与练习四、小 结:本节课学习了以下内容:1.选择适当的参数表示曲线的方程的方法; 2.体会参数的意义五、课后作业:教材P34习题2.2圆锥曲线参数方程的应用教学目的:知识与技能:利用圆锥曲线的参数方程来确定最值,解决有关点的轨迹问题 过程与方法:选择适当的参数方程求最值。