2018-2019学年高中数学人教A版选修4-4学案:第二讲二1.椭圆的参数方程-含答案
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二第一课时椭圆的参数方程[课时作业][A组基础巩固]1.椭圆错误!(θ为参数),若θ∈[0,2π],则椭圆上的点(-a,0)对应的θ=() A.πB。
错误!C.2π D.3 2π解析:∵点(-a,0)中x=-a,∴-a=a cos θ,∴cos θ=-1,∴θ=π。
答案:A2.椭圆{x=5cos θ,,y=4sin θ(θ为参数)的离心率为()A.错误!B.错误!C。
错误! D.错误!解析:椭圆方程为错误!+错误!=1,可知a=5,b=4,∴c=错误!=3,∴e=错误!=错误!.答案:B3.椭圆{x=4+5cos φ,,y=3sin φ(φ为参数)的焦点坐标为( )A.(0,0),(0,-8)B.(0,0),(-8,0)C.(0,0),(0,8)D.(0,0),(8,0)解析:椭圆中心(4,0),a=5,b=3,c=4,故焦点坐标为(0,0)(8,0),应选D.答案:D4.已知椭圆的参数方程错误!(t为参数),点M在椭圆上,对应参数t=错误!,点O为原点,则直线OM的倾斜角α为()A.错误!B。
错误!C。
错误!D。
错误!解析:M点的坐标为(2,2错误!),tan α=错误!,α=错误!.答案:A5.若P(x,y)是椭圆2x2+3y2=12上的一个动点,则x+错误!y的最大值为()A.2错误!B.4C.错误!+错误!D.2错误!解析:椭圆为x26+错误!=1,设P(错误!cos θ,2sin θ),x+错误!y=错误!cos θ+错误!sinθ=2错误!sin错误!≤2错误!。
2.圆的参数方程[对应学生用书P17]圆的参数方程(1)在t 时刻,圆周上某点M 转过的角度是θ,点M 的坐标是(x ,y ),那么θ=ωt (ω为角速度).设|OM |=r ,那么由三角函数定义,有cosωt =x r,sinωt =y r,即圆心在原点O ,半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧ x =rcosωt y =rsinωt(t 为参数).其中参数t 的物理意义是:质点做匀速圆周运动的时间.(2)若取θ为参数,因为θ=ωt ,于是圆心在原点O ,半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =rcos θy =rsin θ(θ为参数).其中参数θ的几何意义是:OM 0(M 0为t =0时的位置)绕点O 逆时针旋转到OM 的位置时,OM 0转过的角度.(3)若圆心在点M 0(x 0,y 0),半径为R ,则圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x0+Rcos θy =y0+Rsin θ(0≤θ<2π).[对应学生用书P17][例1] 圆(x -r )2+y 2=r 2(r >0),点M 在圆上,O 为原点,以∠MOx =φ为参数,求圆的参数方程.[思路点拨] 根据圆的特点,结合参数方程概念求解. [解] 如图所示,设圆心为O ′,连O ′M ,∵O ′为圆心, ∴∠MO ′x =2φ. ∴⎩⎪⎨⎪⎧x =r +rcos 2φ,y =rsin 2φ.(1)确定圆的参数方程,必须根据题目所给条件,否则,就会出现错误,如本题容易把参数方程写成⎩⎪⎨⎪⎧x =r +rcos φ,y =rsin φ.(2)由于选取的参数不同,圆有不同的参数方程.1.已知圆的方程为x 2+y 2=2x ,写出它的参数方程. 解:x 2+y 2=2x 的标准方程为(x -1)2+y 2=1, 设x -1=cos θ,y =sin θ,则 参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos θ,y =sin θ(0≤θ<2π).2.已知点P (2,0),点Q 是圆⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θy =sin θ上一动点,求PQ 中点的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线.解:设中点M (x ,y ).则⎩⎪⎨⎪⎧x =2+cos θ2,y =0+sin θ2,即⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12cos θ,y =12sin θ,(θ为参数)这就是所求的轨迹方程.它是以(1,0)为圆心,以12为半径的圆.[例2] 若x ,y 满足(x -1)2+(y +2)2=4,求2x +y 的最值.[思路点拨] (x -1)2+(y +2)2=4表示圆,可考虑利用圆的参数方程将求2x +y 的最值转化为求三角函数最值问题.[解] 令x -1=2cos θ,y +2=2sin θ,则有 x =2cos θ+1,y =2sin θ-2, 故2x +y =4cos θ+2+2sin θ-2. =4cos θ+2sin θ=25sin(θ+φ). ∴-25≤2x +y ≤25.即2x +y 的最大值为25,最小值为-25.圆的参数方程突出了工具性作用,应用时,把圆上的点的坐标设为参数方程形式,将问题转化为三角函数问题,利用三角函数知识解决问题.3.已知圆C ⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =-1+sin θ与直线x +y +a =0有公共点,求实数a 的取值范围.解:法一:∵⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =-1+sin θ消去θ,得x 2+(y +1)2=1.∴圆C 的圆心为(0,-1),半径为1. ∴圆心到直线的距离d =|0-1+a|2≤1.解得1-2≤a ≤1+2.法二:将圆C 的方程代入直线方程,得 cos θ-1+sin θ+a =0, 即a =1-(sin θ+cos θ)=1-2sin(θ+π4).∵-1≤sin(θ+π4)≤1,∴1-2≤a ≤1+2.[对应学生用书P19]一、选择题1.圆的参数方程为:⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2cos θ,y =2sin θ(θ为参数).则圆的圆心坐标为( )A .(0,2)B .(0,-2)C .(-2,0)D .(2,0)解析:将⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2cos θ,y =2sin θ化为(x -2)2+y 2=4,其圆心坐标为(2,0).答案:D2.直线:x +y =1与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ为参数)的公共点有( )A .0个B .1个C .2个D .3个解析:将⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ化为x 2+y 2=4,它表示以(0,0)为圆心,2为半径的圆,由于12=22<2=r ,故直线与圆相交,有两个公共点. 答案:C3.直线:3x -4y -9=0与圆:⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θy =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解析:圆心坐标为(0,0),半径为2,显然直线不过圆心,又圆心到直线距离d =95<2,故选D.答案:D4.P (x ,y )是曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =2+cos α,y =sin α(α为参数)上任意一点,则(x -5)2+(y +4)2的最大值为( )A .36B .6C .26D .25解析:设P (2+cos α,sin α),代入得: (2+cos α-5)2+(sin α+4)2 =25+sin 2α+cos 2α-6cos α+8sin α =26+10sin(α-φ).∴最大值为36.答案:A 二、填空题5.x =1与圆x 2+y 2=4的交点坐标是________. 解析:圆x 2+y 2=4的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ,令2cos θ=1得cos θ=12,∴sin θ=±32.∴交点坐标为(1,3)和(1,-3).答案:(1,3);(1,-3)6.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos φ+4sin φ,y =4cos φ-3sin φ表示的图形是________.解析:x 2+y 2=(3cos φ+4sin φ)2+(4cos φ-3sin φ)2=25.∴表示圆. 答案:圆7.设Q (x 1,y 1)是单位圆x 2+y 2=1上一个动点,则动点P (x 21-y 21,x 1y 1)的轨迹方程是________.解析:设x 1=cos θ,y 1=sin θ,P (x ,y ). 则⎩⎪⎨⎪⎧x =x21-y21=cos 2θ,y =x1y1=12sin 2θ.即⎩⎪⎨⎪⎧x =cos 2θ,y =12sin 2θ,为所求.答案:⎩⎪⎨⎪⎧x =cos 2θy =12sin 2θ三、解答题8.P 是以原点为圆心,r =2的圆上的任意一点,Q (6,0),M 是PQ 中点 ①画图并写出⊙O 的参数方程;②当点P 在圆上运动时,求点M 的轨迹的参数方程. 解:①如图所示,⊙O 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ.②设M (x ,y ),P (2cos θ,2sin θ), 因Q (6,0),∴M 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =6+2cos θ2,y =2sin θ2,即⎩⎪⎨⎪⎧x =3+cos θ,y =sin θ.9.(新课标全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,半圆C 的极坐标方程为ρ=2cos θ,θ∈⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤0,π2.(1)求C 的参数方程;(2)设点D 在C 上,C 在D 处的切线与直线l :y =3x +2垂直,根据(1)中你得到的参数方程,确定D 的坐标.解:(1)C 的普通方程为(x -1)2+y 2=1(0≤y ≤1).可得C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos t ,y =sin t(t 为参数,0≤t ≤π).(2)设D (1+cos t ,sin t ).由(1)知C 是以G (1,0)为圆心,1为半径的上半圆.因为C 在点D 处的切线与l 垂直,所以直线GD 与l 的斜率相同,tan t =3,t =π3.故D 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1+cos π3,sin π3,即⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫32,32. 10.已知直线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =1+tcos α,y =tsin α(t 为参数),圆C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数).(1)当α=π3时,求C 1与C 2的交点坐标;(2)过坐标原点O 作C 1的垂线,垂足为A ,P 为OA 的中点.当α变化时,求P 点轨迹的参数方程,并指出它是什么曲线.解:(1)当α=π3时,C 1的普通方程为y =3(x -1),C 2的普通方程为x 2+y 2=1. 联立方程组错误!解得C 1与C 2的交点为(1,0),⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12,-32. (2)C 1的普通方程为x sin α-y cos α-sin α=0. A 点坐标为(sin 2α,-cos αsin α), 故当α变化时,P 点轨迹的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =12sin2α,y =-12sin αcos α,(α为参数).P 点轨迹的普通方程为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫x -142+y 2=116.故P 点轨迹是圆心为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫14,0,半径为14的圆.。
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X 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 tx (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⎩⎨⎧==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 t r 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X 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。
第3课时 参数方程和普通方程的互化[核心必知]参数方程和普通方程的互化(1)将曲线的参数方程化为普通方程,有利于识别曲线类型,曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式,一般地,可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.(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.[问题思考]1.将参数方程化为普通方程的实质是什么?提示:将参数方程化为普通方程的实质是消参法的应用. 2.将普通方程化为参数方程时,所得到的参数方程是唯一的吗?提示:同一个普通方程,选取的参数不同,所得到的参数方程也不同,所以在写参数方程时,必须注明参数是哪一个.根据所给条件,把曲线的普通方程化为参数方程.(1)(x -1)23+(y -2)25=1,x =3cos θ+1.(θ为参数)(2)x 2-y +x -1=0,x =t +1.(t 为参数)[精讲详析] 本题考查化普通方程为参数方程的方法,解答本题只需将已知的变量x 代入方程,求出y 即可.(1)将x =3cos θ+1代入(x -1)23+(y -2)25=1得:y =2+5sin θ.∴⎩⎨⎧x =3cos θ+1,y =5sin θ+2.(θ为参数) 这就是所求的参数方程.(2)将x =t +1代入x 2-y +x -1=0得: y =x 2+x -1=(t +1)2+t +1-1 =t 2+3t +1∴⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =t 2+3t +1.(t 为参数) 这就是所求的参数方程.(1)求曲线的参数方程,首先要注意参数的选取,一般来说,选择参数时应注意以下两点: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 的相互关系比较明显,容易引出方程.(2)选取参数后,要特别注意参数的取值范围,它将决定参数方程是否与普通方程等价.1.把方程xy =1化为以t 为参数的参数方程是( ) A.⎩⎨⎧x =t 12,y =t -12 B.⎩⎪⎨⎪⎧x =sin t ,y =1sin t C.⎩⎪⎨⎪⎧x =cos t ,y =1cos t D.⎩⎪⎨⎪⎧x =tan t ,y =1tan t 解析:选D 由xy =1得x ∈(-∞,0)∪(0,+∞),而A 中x ∈[0,+∞),B 中x ∈[-1,1],C 中x ∈[-1,1],只有D 选项中x 、y 的取值范围与方程xy =1中x 、y 的取值范围相对应.分别在下列两种情况下,把参数方程⎩⎨⎧x =12(e t +e-t)cos θ,y =12(e t-e-t)sin θ化为普通方程:(1)θ为参数,t 为常数; (2)t 为参数,θ为常数.[精讲详析] 本题考查化参数方程为普通方程的方法,解答本题需要分清谁为参数,谁为常数,然后想办法消掉参数.(1)当t =0时,y =0,x =cos θ,即|x |≤1,且y =0; 当t ≠0时,cos θ=x 12(e t +e -t ),sin θ=y12(e t -e -t ),而sin 2θ+cos 2θ=1, 即x 214(e t +e -t )2+y 214(e t -e -t )2=1.(2)当θ=k π,k ∈Z 时,y =0,x =±12(e t +e -t ),即|x |≥1,且y =0;当θ=k π+π2,k ∈Z 时,x =0,y =±12(e t -e -t ),即x =0;当θ≠k π2,k ∈Z 时,得⎩⎨⎧e t +e -t =2x cos θ,e t -e -t =2y sin θ,即⎩⎨⎧2e t =2x cos θ+2y sin θ,2e -t =2x cos θ-2y sin θ.得2e t ·2e -t =(2x cos θ+2y sin θ)(2x cos θ-2y sin θ),即x 2cos 2θ-y 2sin 2θ=1.(1)将参数方程化为普通方程时,消去参数的常用方法有:①代入法.先由一个方程求出参数的表达式(用直角坐标变量表示),再代入另一个方程.②利用代数或三角函数中的恒等式消去参数.例如对于参数方程⎩⎨⎧x =a ⎝⎛⎭⎫t +1t cos θ,y =a ⎝⎛⎭⎫t -1t sin θ,如果t 是常数,θ是参数,那么可以利用公式sin 2θ+cos 2θ=1消参;如果θ是常数,t 是参数,那么可以利用⎝⎛⎭⎫t +1t 2-⎝⎛⎭⎫t -1t 2=4消参.(2)一般来说,如果消去曲线的参数方程中的参数,就可以得到曲线的普通方程,但要注意,这种消参的过程要求不减少也不增加曲线上的点,即要求参数方程和消去参数后的普通方程是等价的.2.已知某曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+2t ,y =at 2(其中t 是参数,a ∈R ),点M (3,1)在该曲线上.(1)求常数a ;(2)求曲线C 的普通方程.解:(1)由题意可知有⎩⎪⎨⎪⎧1+2t =3at 2=1,故⎩⎪⎨⎪⎧t =1,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 -12)2,即(x -1)2=4y 为所求.已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =-4+cos t ,y =3+sin t (t 为参数),C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =8cos θ,y =3sin θ(θ为参数).(1)化C 1,C 2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线;(2)若C 1上的点P 对应的参数为t =π2,Q 为C 2上的动点,求PQ 中点M 到直线x -2y-7=0距离的最小值.[精讲详析] 本题考查化参数方程为普通方程的方法以及点到直线的距离的求法.解答本题需要先把题目条件中的参数方程转化为普通方程,然后根据普通方程解决问题.(1)C 1:(x +4)2+(y -3)2=1,C 2:x 264+y 29=1.C 1为圆心是(-4,3),半径是1的圆.C 2为中心是坐标原点,焦点在x 轴上,长半轴长是8,短半轴长是3的椭圆. (2)当t =π2时,P (-4,4),Q (8cos θ,3sin θ),故M (-2+4cos θ,2+32sin θ).M到C 3的距离d =55|4cos θ-3sin θ-13|=55|5sin (φ-θ)-13|(φ为锐角且tan φ=43). 从而当sin (φ-θ)=1时,d 取得最小值855.(1)将参数方程转化为我们所熟悉的普通方程是解决问题的关键. (2)将所求的问题用恰当的参数表示,是解决此类问题的转折点.3.已知方程y 2-6y sin θ-2x -9cos 2θ+8cos θ+9=0,(0≤θ<2π). (1)试证:不论θ如何变化,方程都表示顶点在同一椭圆上的抛物线; (2)θ为何值时,该抛物线在直线x =14上截得的弦最长,并求出此弦长.解:(1)证明:将方程y 2-6y sin θ-2x -9cos 2θ+8cos θ+9=0可配方为(y -3sin θ)2=2(x -4cos θ)∴图象为抛物线设其顶点为(x ,y ),则有⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =3sin θ,消去θ得顶点轨迹是椭圆x 216+y 29=1.(2)联立⎩⎪⎨⎪⎧x =14,y 2-6y sin θ-2x -9cos 2θ+8cos θ+9=0, 消去x ,得y 2-6y sin θ+9sin 2θ+8cos θ-28=0. 弦长|AB |=|y 1-y 2|=47-2cos θ, 当cos θ=-1,即θ=π时,弦长最大为12.曲线的参数方程化为普通方程是解决参数方程问题的根本方法,也是高考命题的重点内容,它体现了转化与化归的数学思想.湖北高考中,以射线(极坐标方程)与曲线(参数方程)相交为背景设置问题,是高考命题的一个新亮点.[考题印证](湖北高考)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.已知射线θ=π4与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =(t -1)2,(t 为参数)相交于A ,B 两点,则线段AB 的中点的直角坐标为________.[命题立意] 本题主要考查参数方程与普通方程的互化,射线的极坐标方程及联立方程解方程组的解题思想.[解析] 记A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),将θ=π4,转化为直角坐标方程为y =x (x ≥0),曲线为y =(x -2)2,联立上述两个方程得x 2-5x +4=0,所以x 1+x 2=5,故线段AB 的中点坐标为(52,52). 答案:(52,52)一、选择题1.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 -2 B .y =x +2 C .y =x -2(2≤x ≤3) D .y =x +2(0≤y ≤1)解析:选C 化为普通方程:y =x -2,但是x ∈[2,3],y ∈[0,1].2.下列在曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =sin 2θ,y =cos θ+sin θ(θ为参数)上的点是( )A.⎝⎛⎭⎫12,-2B.⎝⎛⎭⎫-34,12 C .(2,3) D .(1,3)解析:选B 化为普通方程:y 2=1+x (-1≤x ≤1), 当x =-34时,y =±12.3.曲线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3t 2+2,y =t 2-1(t 是参数),则曲线是( ) A .线段 B .双曲线的一支C .圆D .射线解析:选D 消去参数得:x -3y -5=0,且x ≥2,故是射线.4.与参数方程为⎩⎨⎧x =t ,y =21-t(t 为参数)等价的普通方程为 ( )A .x 2+y 24=1B .x 2+y 24=1(0≤x ≤1)C .x 2+y 24=1(0≤y ≤2)D .x 2+y 24=1(0≤x ≤1,0≤y ≤2)解析:选D x 2=t ,y 24=1-t =1-x 2,x 2+y 24=1,而由⎩⎪⎨⎪⎧t ≥01-t ≥0得0≤t ≤1,从而0≤x ≤1,0≤y ≤2.二、填空题5.曲线的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =1-1t ,y =1-t 2(t 为参数,t ≠0),则它的普通方程为________.解析:1-x =1t ,t =11-x ,而y =1-t 2,即y =1-(11-x )2=x (x -2)(x -1)2(x ≠1).答案:y =x (x -2)(x -1)2(x ≠1)6.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =e t +e -t,y =2(e t-e -t )(t 为参数)的普通方程为________. 解析:⎩⎪⎨⎪⎧x =e t+e -t,y 2=e t -e -t ,⇒⎩⎨⎧x +y2=2e t,x -y 2=2e -t ,⇒(x +y 2)(x -y2)=4.答案:x 24-y 216=1(x ≥2)7.若点(x ,y )在圆⎩⎪⎨⎪⎧x =3+2cos θ,y =-4+2sin θ(θ为参数)上,则x 2+y 2的最小值是________.解析:法一:由题可知,x 2+y 2=(3+2cos θ)2+(-4+2sin θ)2=29+12cos θ- 16sin θ=29+20cos (θ+φ)(tan φ=43),当cos (θ+φ)=-1时最小,因此可得最小值为9.法二:将原式转化为普通方程(x -3)2+(y +4)2=4,它表示圆.令t =x 2+y 2,则t 可看做圆上的点到点(0,0)的距离的平方,圆外一点与圆上点的最近距离为该点与圆心的距离减去半径,t min =()(0-3)2+(0+4)2-22=9,所以x 2+y 2的最小值为9. 答案:98.点(x ,y )是曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+cos θ,y =sin θ(θ为参数,0≤θ<2π)上任意一点,则yx 的取值范围是________.解析:曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+cos θ,y =sin θ是以(-2,0)为圆心,1为半径的圆,即(x +2)2+y 2=1.设yx =k , ∴y =kx .当直线y =kx 与圆相切时,k 取得最小值与最大值. ∴|-2k |k 2+1=1,k 2=13.∴y x 的范围为⎣⎡⎦⎤-33,33. 答案:⎣⎡⎦⎤-33,33 三、解答题9.化下列参数方程为普通方程.(1)⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t 1+t,y =2t1+t(t ∈R 且t ≠-1);(2)⎩⎨⎧x =tan θ+1tan θ,y =1cos θ+1sin θ⎝⎛⎭⎫θ≠k π,k π+π2,k ∈Z . 解:(1)变形为⎩⎨⎧x =-1+21+t,y =2-21+t.∴x ≠-1,y ≠2,∴x +y =1(x ≠-1).(2)⎩⎪⎨⎪⎧x =1sin θcos θ, ①y =sin θ+cos θsin θ·cos θ. ②②式平方结合①得y 2=x 2+2x , 又x =tan θ+1tan θ知|x |≥2,所以方程为(x +1)2-y 2=1(|x |≥2).10.求直线x +y =2被圆⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =3sin α(α为参数)截得的弦长.解:将圆⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =3sin α化为普通方程为x 2+y 2=9.圆心O 到直线的距离d =22=2,∴弦长L =2R 2-d 2=29-2=27.所以直线x +y =2被圆⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =3sin α截得的弦长为27.11.已知曲线C 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =1+sin θ(θ为参数),直线l 的方程是4x +3y -8=0.(1)将曲线C 的参数方程化为普通方程;(2)设直线l 与x 轴的交点是M ,N 是曲线C 上一动点,求|MN |的最大值. 解:(1)曲线C 的普通方程为x 2+(y -1)2=1. (2)在方程4x +3y -8=0中, 令y =0,得x =2,即M 点的坐标为(2,0).又曲线C 为圆,圆C 的圆心坐标为(0,1),半径r =1,则|MC |= 5.所以|MN |≤|MC |+r =5+1. 即|MN |的最大值为5+1.。
2.2.1 椭圆的参数方程学案【学习目标】:1. 知识与技能:了解椭圆的参数方程及参数的的意义2. 过程与方法:能选取适当的参数,求简单曲线的参数方程3. 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【学习重点】:椭圆参数方程的定义和方法【学习方法】:分组讨论学习法、探究式;【学习过程】:一、课前准备复习1:圆的参数方程及参数的几何意义是什么?圆x 2+y 2=r 2(r>0)的参数方程:圆(x-a)2+(y-b)2=r 2的参数方程:其中参数的几何意义为:复习2:圆的参数方程是怎样推导出来的呢?二、新课导学学习探究探究任务一:圆的参数方程问题1:你能仿此推导出椭圆的参数方程吗?问题2:你能仿此推导出椭圆 的参数方程吗?提问3:把下列普通方程化为参数方程,把参数方程化为普通方程.194)1(22=+y x 116)2(22=+y x【典型例题】12222=+a y b x 为参数)ϕϕϕ(sin 5cos 3)3(⎩⎨⎧==y x 为参数)ϕϕϕ(sin 10cos 8)4(⎩⎨⎧==y x【例1】:如下图,以原点为圆心,分别以a ,b (a >b >0)为半径作两个圆,点B 是大圆半径OA 与小圆的交点,过点A 作AN ⊥ox ,垂足为N ,过点B 作BM ⊥AN ,垂足为M ,求当半径OA 绕点O 旋转时点M 的轨迹参数方程.反思: 椭圆 的参数方程为的几何意义是什么?知识点小结:1.在椭圆的参数方程中,常数a 、b 分别是椭圆的 和 . (其中a>b )2.ϕ称为离心角,规定参数ϕ的取值范围是3. 当焦点在X 轴时椭圆的参数方程为: 当焦点在Y 轴时椭圆的参数方程为: 知识归纳名称参数方程各元素的几何意义圆椭圆)0(12222>>=+b a b ya x 其中为参数)(sin cos ϕϕϕ⎩⎨⎧==b y a x ϕ,,b a【例2】:设P 是椭圆223641y x +=在第一象限部分的弧AB 上的一点,求使四边形OAPB 的面积最大的点P 的坐标。
高中数学 2.2.1椭圆的参数方程练习 新人教A 版选修4-4►预习梳理1.平面上点P 到定点F 1、F 2距离之和等于|F 1F 2|,则点P 的轨迹是____________;到定点F 1、F 2距离之和大于|F 1F 2|,则点P 的轨迹是__________;到定点F 1、F 2距离之和小于|F 1F 2|,则点P 的轨迹________.2.椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的参数方程为________________________(θ为参数).规定θ的范围为θ∈[0,2π).这是中心在________、焦点在________上的椭圆参数方程.►预习思考椭圆x 29+y 24=1的参数方程为______________________________., 预习梳理1.线段F 1F 2 椭圆 不存在2.⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ 原点O x 轴预习思考⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =2sin θ(θ为参数)一层练习1.椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数),若θ∈[0,2π),则椭圆上的点(-a ,0)对应的θ=( )A .π B.π2C .2π D.3π21.A2.椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =4+2cos θ,y =1+5sin θ(θ为参数)的焦距为( )A.21 B .221 C.29 D .229 2.B3.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,π23.B4.二次曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos θ,y =3sin θ(θ为参数)的左焦点的坐标是________.4.(-4,0)5.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________. 5. 5 - 5 二层练习6.点(2,33)对应曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =6sin θ(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)6.D7.设O 是椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos φ,y =2sin φ(φ为参数)的中心,P 是椭圆上对应于φ=π6的点,那么直线OP 的斜率为( )A.33 B. 3 C.332 D.2397.D8.椭圆x 29+y 24=1的点到直线x +2y -4=0的距离的最小值为( )A.55 B. 5 C.655D .08.A9.曲线⎩⎨⎧x =4cos θ,y =23sin θ(θ为参数)上一点P 到点A (-2,0),B (2,0)的距离之和为________.9.8三层练习10.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 :⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos φ,y =2sin φ(φ为参数)的右顶点,则常数a 的值为________.10.311.直角坐标系xOy 中,已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =1-2t (t 为参数)与曲线C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =a sin θ,y =3cos θ (θ为参数,a >0)有一个公共点在x 轴上,则a =________.11.3212.在直角坐标系xOy 中,椭圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ(φ为参数,a >b >0).在极坐标系(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,直线l 与圆O 的极坐标方程分别为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=22m (m 为非零常数)与ρ=b .若直线l 经过椭圆C 的焦点,且与圆O 相切,则椭圆C 的离心率为________.12.6313.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⎩⎨⎧x = 3 cos α,y =sin α(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.13.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 2.14.(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.14.解析:(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.1.对椭圆的普通方程x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)(焦点在x 轴上)在解题时可利用参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ(φ为参数)来寻求解决方案. 2.可利用椭圆的参数方程来解决最值、有关轨迹等问题. 3.要针对解题时的不同情况合理选择椭圆的方程形式.。
《椭圆的参数方程》
赵县实验中学 赵连霞
学习了椭圆的参数方程,能够更好的利用椭圆的性质,而且为解决最值问题提供更好的方法 【知识与能力目标】
了解椭圆的参数方程及参数的意义,并能利用参数方程来求最值、轨迹问题;
【过程与方法目标】
通过椭圆参数方程的推导过程,培养学生数形结合思想,化归思想,以及分
析问题和解决问题的能力。
【情感态度价值观目标】
通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。
【教学重点】
椭圆的参数方程
【教学难点】
椭圆参数方程中参数的理解.
1.复习椭圆的普通方程
2.了解椭圆规的使用
第一课时 椭圆的参数方程
一.复习引入: 1.焦点在x 轴上的椭圆的标准方程:22
221(0)x y a b a b
+=>> 2.焦点在y 轴上的椭圆的标准方程:22
221(0)y x a b a b
+=>> 3.问题、如下图,以原点O 为圆心,分别以a ,b (a >b >0)为半径作两个圆。
设A 为大圆上的任意一点,连接OA,与小圆交于点B 。
过点A 作AN ⊥ox ,垂足为N ,过点B 作BM ⊥AN ,垂足为M ,求当半径OA 绕点O 旋转时点M 的轨迹
参数方程.
设以Ox 为始边,OA 为终边的角为ϕ,点M 的坐标
是(x, y)。
那么点A 的横坐标为x ,点B 的纵坐标为y 。
由于点A,B 均在角ϕ的终边上,由三角函数的定义有
||cos cos x OA a ϕϕ==,
||sin cos y OB b ϕϕ==。
当半径OA 绕点O 旋转一周时,就得到了点M 的轨迹,它的参数方程是。
二 圆锥曲线的参数方程1.理解椭圆的参数方程及其应用.(重点) 2.了解双曲线、抛物线的参数方程.3.能够利用圆锥曲线的参数方程解决最值、有关点的轨迹问题.(难点、易错点)[基础·初探]教材整理1 椭圆的参数方程阅读教材P 27~P 29“思考”及以上部分,完成下列问题.普通方程参数方程x 2a 2+y2b 2=1(a >b >0) ⎩⎪⎨⎪⎧ x =a cos φy =b sin φ(φ为参数)y 2a 2+x2b 2=1(a >b >0) ⎩⎪⎨⎪⎧x =b cos φy =a sin φ(φ为参数)椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos φy =5sin φ(φ为参数)的离心率为( )A.45 B.35 C.34D.15【解析】 由椭圆方程知a =5,b =4,∴c 2=9,c =3,e =35.【答案】 B教材整理2 双曲线的参数方程 阅读教材P 29~P 32,完成下列问题.普通方程参数方程x 2a 2-y2b 2=1(a >0,b >0) ⎩⎪⎨⎪⎧x =a sec φy =b tan φ(φ为参数)下列双曲线中,与双曲线⎩⎨⎧x =3sec θ,y =tan θ(θ为参数)的离心率和渐近线都相同的是( )A.y 23-x 29=1B.y 23-x 29=-1 C.y 23-x 2=1 D.y 23-x 2=-1 【解析】 由x =3sec θ得, x 2=3cos 2θ=3sin 2θ+cos 2θcos 2θ=3tan 2θ+3, 又∵y =tan θ,∴x 2=3y 2+3,即x 23-y 2=1.经验证可知,选项B 合适. 【答案】 B教材整理3 抛物线的参数方程阅读教材P 33~P 34“习题”以上部分,完成下列问题. 1.抛物线y2=2px 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2y =2pt(t 为参数).2.参数t 表示抛物线上除顶点外的任意一点与原点连线的斜率的倒数.若点P (3,m )在以点F 为焦点的抛物线⎩⎪⎨⎪⎧x =4t2y =4t (t 为参数)上,则|PF |=________.【解析】 抛物线为y 2=4x ,准线为x =-1, |PF |等于点P (3,m )到准线x =-1的距离,即为4. 【答案】 4[质疑·手记]预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流:疑问1: 解惑:疑问2: 解惑: 疑问3: 解惑:椭圆的参数方程及应用将参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos θ,y =3sin θ(θ为参数)化为普通方程,并判断方程表示曲线的焦点坐标.【思路探究】 根据同角三角函数的平方关系,消去参数,化为普通方程,进而研究曲线形状和几何性质.【自主解答】 由⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos θy =3sin θ得⎩⎪⎨⎪⎧cos θ=x5,sin θ=y3,两式平方相加,得x 252+y 232=1.∴a =5,b =3,c =4.因此方程表示焦点在x 轴上的椭圆,焦点坐标为F 1(4,0)和F 2(-4,0).椭圆的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ,(θ为参数,a ,b 为常数,且a >b >0)中,常数a ,b分别是椭圆的长半轴长和短半轴长,焦点在长轴上.[再练一题]1.若本例的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =5sin θ,(θ为参数),则如何求椭圆的普通方程和焦点坐标?【解】 将⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =5sin θ,化为⎩⎪⎨⎪⎧x3=cos θ,y5=sin θ,两式平方相加,得x 232+y 252=1.其中a =5,b =3,c =4.所以方程的曲线表示焦点在y 轴上的椭圆,焦点坐标为F 1(0,-4)与F 2(0,4).双曲线参数方程的应用求证:双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)上任意一点到两渐近线的距离的乘积是一个定值.【思路探究】 设出双曲线上任一点的坐标,可利用双曲线的参数方程简化运算.【自主解答】 由双曲线x 2a 2-y 2b2=1,得两条渐近线的方程是:bx +ay =0,bx -ay =0, 设双曲线上任一点的坐标为(a sec φ,b tan φ), 它到两渐近线的距离分别是d 1和d 2, 则d 1·d 2=|ab sec φ+ab tan φ|b 2+a 2·|ab sec φ-ab tan φ|b 2+-a 2=|a 2b2sec 2 φ-tan 2 φ|a 2+b 2=a 2b2a 2+b2(定值).在研究有关圆锥曲线的最值和定值问题时,使用曲线的参数方程非常简捷方便,其中点到直线的距离公式对参数形式的点的坐标仍适用,另外本题要注意公式sec 2φ-tan 2φ=1的应用.[再练一题]2.如图221,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.图221【证明】 设P (sec φ,tan φ), ∵F 1(-2,0),F 2(2,0), ∴|PF 1|=sec φ+22+tan 2φ=2sec 2φ+22sec φ+1,|PF 2|=sec φ-22+tan 2φ=2sec 2φ-22sec φ+1,|PF 1|·|PF 2|=2sec 2φ+12-8sec 2φ=2sec 2φ-1.∵|OP |2=sec 2φ+tan 2φ=2sec 2φ-1, ∴|PF 1|·|PF 2|=|OP |2.抛物线的参数方程设抛物线y 2=2px 的准线为l ,焦点为F ,顶点为O ,P 为抛物线上任一点,PQ ⊥l于Q ,求QF 与OP 的交点M 的轨迹方程.【导学号:91060021】【思路探究】 解答本题只要解两条直线方程组成的方程组得到交点的参数方程,然后化为普通方程即可.【自主解答】 设P 点的坐标为(2pt 2,2pt )(t 为参数), 当t ≠0时,直线OP 的方程为y =1tx ,QF 的方程为y =-2t ⎝⎛⎭⎪⎫x -p 2,它们的交点M (x ,y )由方程组 ⎩⎪⎨⎪⎧y =1t x y =-2t ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2确定,两式相乘,消去t ,得y 2=-2x ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -p 2,∴点M 的轨迹方程为2x 2-px +y 2=0(x ≠0). 当t =0时,M (0,0)满足题意,且适合方程2x 2-px +y 2=0. 故所求的轨迹方程为2x 2-px +y 2=0.1.抛物线y2=2px (p >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt(t 为参数),参数t 为任意实数,它表示抛物线上除顶点外的任意一点与原点连线的斜率的倒数.2.用参数法求动点的轨迹方程,其基本思想是选取适当的参数作为中间变量,使动点的坐标分别与参数有关,从而得到动点的参数方程,然后再消去参数,化为普通方程.[再练一题]3.已知抛物线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt(t 为参数),其中p >0,焦点为F ,准线为l .过抛物线上一点M 作l 的垂线,垂足为E ,若|EF |=|MF |,点M 的横坐标是3,则p =________.【解析】 根据抛物线的参数方程可知抛物线的标准方程是y 2=2px ,所以y 2M =6p ,所以E ⎝ ⎛⎭⎪⎫-p 2,±6p ,F ⎝ ⎛⎭⎪⎫p 2,0,所以p2+3=p 2+6p ,所以p 2+4p -12=0,解得p =2(负值舍去).【答案】 2[构建·体系]圆锥曲线的参数方程—⎪⎪⎪—椭圆的参数方程—双曲线的参数方程—抛物线的参数方程1.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =2sin θ(θ为参数)化为普通方程为( )A .x 2+y 24=1 B .x 2+y 22=1C .y 2+x 24=1D .y 2+x 24=1【解析】 易知cos θ=x ,sin θ=y2,∴x 2+y 24=1,故选A.【答案】 A2.方程⎩⎪⎨⎪⎧x cos θ=a ,y =b cos θ(θ为参数,ab ≠0)表示的曲线是( )【导学号:91060022】A .圆B .椭圆C .双曲线D .双曲线的一部分【解析】 由x cos θ=a ,∴cos θ=ax, 代入y =b cos θ,得xy =ab ,又由y =b cos θ知,y ∈[-|b |,|b |], ∴曲线应为双曲线的一部分. 【答案】 D3.圆锥曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t 2,y =2t (t 为参数)的焦点坐标是________.【解析】 将参数方程化为普通方程为y 2=4x ,表示开口向右,焦点在x 轴正半轴上的抛物线,由2p =4⇒p =2,则焦点坐标为(1,0).【答案】 (1,0) 4.在直角坐标系xOy中,已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =1-2t(t 为参数)与曲线C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =a sin θ,y =3cos θ(θ为参数,a >0)有一个公共点在x 轴上,则a =________.【解析】 ∵⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =1-2t ,消去参数t 得2x +y -3=0.又⎩⎪⎨⎪⎧x =a sin θ,y =3cos θ,消去参数θ得x 2a 2+y 29=1.方程2x +y -3=0中,令y =0得x =32,将⎝ ⎛⎭⎪⎫32,0代入x 2a 2+y 29=1,得94a 2=1. 又a >0,∴a =32.【答案】 325.已知两曲线参数方程分别为⎩⎨⎧x =5cos θ,y =sin θ(0≤θ<π)和⎩⎪⎨⎪⎧x =54t 2,y =t(t ∈R ),求它们的交点坐标.【解】 将⎩⎨⎧x =5cos θ,y =sin θ(0≤θ<π)化为普通方程得:x 25+y 2=1(0≤y ≤1,x ≠-5),将x =54t 2,y =t 代入得:516t 4+t 2-1=0,解得t 2=45,∴t =255(y =t ≥0),x =54t 2=54×45=1,∴交点坐标为⎝⎛⎭⎪⎫1,255.我还有这些不足:(1) (2) 我的课下提升方案:(1) (2)学业分层测评(七) (建议用时:45分钟)[学业达标]一、选择题1.曲线C :⎩⎨⎧x =3cos φ,y =5sin φ(φ为参数)的离心率为( )A.23B.35C.32D.53【解析】 由题设,得x 29+y 25=1,∴a 2=9,b 2=5,c 2=4,因此e =c a =23.【答案】 A 2.已知曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θy =4sin θ(θ为参数,0≤θ≤π)上一点P ,原点为O ,直线PO 的倾斜角为π4,则P 点坐标是( )A .(3,4) B.⎝⎛⎭⎪⎫322,22 C .(-3,-4) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫125,125 【解析】 因为y -0x -0=43tan θ=tan π4=1,所以tan θ=34,所以cos θ=45,sin θ=35,代入得P 点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫125,125.【答案】 D3.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =sin α2+cos α2,y =2+sin α(α为参数)的普通方程是( )A .y 2-x 2=1 B .x 2-y 2=1C .y 2-x 2=1(1≤y ≤3) D .y 2-x 2=1(|x |≤2)【解析】 因为x 2=1+sin α, 所以sin α=x 2-1.又因为y 2=2+sin α=2+(x 2-1), 所以y 2-x 2=1.∵-1≤sin α≤1,y =2+sin α, ∴1≤y ≤3,∴普通方程为y 2-x 2=1,y ∈[1,3]. 【答案】 C4.点P (1,0)到曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t2y =2t (参数t ∈R )上的点的最短距离为( )A .0B .1 C. 2D .2【解析】 d 2=(x -1)2+y 2=(t 2-1)2+4t 2=(t 2+1)2, 由t 2≥0得d 2≥1,故d min =1. 【答案】 B5.方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2t-2-ty =2t +2-t(t 为参数)表示的曲线是( )【导学号:91060023】A .双曲线B .双曲线的上支C .双曲线的下支D .圆【解析】 将参数方程的两个等式两边分别平方,再相减,得:x 2-y 2=(2t -2-t )2-(2t +2-t )2=-4,即y 2-x 2=4.又注意到2t>0,2t+2-t≥22t ·2-t=2,得y ≥2. 可见与以上参数方程等价的普通方程为:y 2-x 2=4(y ≥2).显然它表示焦点在y 轴上,以原点为中心的双曲线的上支. 【答案】 B 二、填空题6.已知椭圆的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos t y =4sin t(t 为参数),点M 在椭圆上,对应参数t =π3,点O 为原点,则直线OM 的斜率为________.【解析】 由⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos π3=1,y =4sin π3=23,得点M 的坐标为(1,23) 直线OM 的斜率k =231=2 3.【答案】 2 37.设曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =t 2(t 为参数),若以直角坐标系的原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,则曲线C 的极坐标方程为________.【解析】 ⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =t2化为普通方程为y =x 2,由于ρcos θ=x ,ρsin θ=y ,所以化为极坐标方程为ρsin θ=ρ2cos 2θ,即ρcos 2θ-sin θ=0.【答案】 ρcos 2θ-sin θ=08.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1和C 2的参数方程分别为⎩⎨⎧x =t ,y =t (t 为参数)和⎩⎨⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ为参数),则曲线C 1与C 2的交点坐标为________.【解析】 由⎩⎨⎧x =t ,y =t ,得y =x ,又由⎩⎨⎧x =2cos θ,y =2sin θ,得x 2+y 2=2.由⎩⎨⎧y =x ,x 2+y 2=2,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1,即曲线C 1与C 2的交点坐标为(1,1). 【答案】 (1,1) 三、解答题9.如图222所示,连接原点O 和抛物线y =12x 2上的动点M ,延长OM 到点P ,使|OM |=|MP |,求P 点的轨迹方程,并说明是什么曲线?图222【解】 抛物线标准方程为x2=2y ,其参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2t ,y =2t 2,得M (2t,2t 2).设P (x ,y ),则M 是OP 中点.∴⎩⎪⎨⎪⎧2t =x +02,2t 2=y +02,∴⎩⎪⎨⎪⎧x =4t y =4t2(t 为参数),消去t 得y =14x 2,是以y 轴对称轴,焦点为(0,1)的抛物线.10.已知直线l 的极坐标方程是ρcos θ+ρsin θ-1=0.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x 轴的正半轴,建立平面直角坐标系,椭圆C 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θy =sin θ(θ为参数),求直线l 和椭圆C 相交所成弦的弦长.【解】 由题意知直线和椭圆方程可化为:x +y -1=0,① x 24+y 2=1,②①②联立,消去y 得:5x 2-8x =0, 解得x 1=0,x 2=85.设直线与椭圆交于A 、B 两点,则A 、B 两点直角坐标分别为(0,1),⎝ ⎛⎭⎪⎫85,-35,则|AB |=⎝ ⎛⎭⎪⎫-35-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫852=825,故所求的弦长为825.[能力提升]1.P 为双曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =4sec θ,y =3tan θ(θ为参数)上任意一点,F 1,F 2为其两个焦点,则△F 1PF 2重心的轨迹方程是( )A .9x 2-16y 2=16(y ≠0) B .9x 2+16y 2=16(y ≠0) C .9x 2-16y 2=1(y ≠0) D .9x 2+16y 2=1(y ≠0)【解析】 由题意知a =4,b =3,可得c =5, 故F 1(-5,0),F 2(5,0),设P (4sec θ,3tan θ),重心M (x ,y ),则x =-5+5+4sec θ3=43sec θ,y =0+0+3tan θ3=tan θ.从而有9x 2-16y 2=16(y ≠0). 【答案】 A2.若曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =sin 2θ,y =cos θ-1(θ为参数)与直线x =m 相交于不同两点,则m 的取值范围是( )A .RB .(0,+∞)C .(0,1)D .[0,1)【解析】 将曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =sin 2θ,y =cos θ-1化为普通方程得(y +1)2=-(x -1)(0≤x ≤1).它是抛物线的一部分,如图所示,由数形结合知0≤m <1.【答案】 D3.对任意实数,直线y =x +b 与椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θy =4sin θ(0≤θ≤2π),恒有公共点,则b 的取值范围是________.【解析】 将(2cos θ,4sin θ)代入y =x +b 得: 4sin θ=2cos θ+b .∵恒有公共点,∴以上方程有解.令f (θ)=4sin θ-2cos θ=25sin(θ+φ)⎝ ⎛⎭⎪⎫tan φ=12,∴-25≤f (θ)≤25, ∴-25≤b ≤2 5. 【答案】 [-25,25]4.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⎩⎨⎧x =3cos αy =sin α(α为参数).(1)已知在极坐标系(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】 (1)把极坐标系下的点P ⎝⎛⎭⎪⎫4,π2化为直角坐标,得点(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 的距离为d =|3cos α-sin α+4|2=2cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π6+42=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6+22,由此得,当cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=-1时,d 取得最小值,且最小值为 2.。
椭圆的参数方程教学设计一、基本说明1、教学内容所属模块:选修4-42、年级:高三3、所用教材出版单位:人民教育出版社(A版)4、所属的章节:第二讲第二节第1课时5、学时数:45 分钟二、教学设计(一)、内容分析1、内容来源普通高中课程标准试验教科书人民教育出版社A版数学选修4-4第二讲第三课时:椭圆的参数方程2、地位与作用参数方程是以参变量为中介来表示曲线上点的坐标的方程,是曲线在同一坐标系下的另一种表示形式。
本节知识以学生学习和了解了椭圆的普通方程和圆的参数方程为载体,从另一个角度认识椭圆。
在建立椭圆方程过程中,展示引进参数的意义和作用。
以及根据椭圆的特点,选取适当的方程表示形式,体现解决有关椭圆问题中数学方法的灵活性,拓展学生的思路,开阔学生的视野。
(二)、教学目标1、知识与技能:(1)理解椭圆的参数方程及其参数的几何意义。
(2)引导学生体验构造参数法的应用思想,探讨如何运用参数方程在解决与椭圆有关问题。
(3)会根据条件构造参数方程实现问题的转化,达到解题的目的。
2、过程和方法:(1)通过以熟悉的椭圆为载体,进一步学习建立参数方程的基本步骤,加深对参数方程的理解,同时引导学生从不同角度认识椭圆的几何性质,体会参数对研究曲线问题的作用。
(2)通过利用信息技术从参数连续变化而形成椭圆的过程中认识参数的几何意义。
3、情感、态度和价值:通过师生共同探究进一步学习建立参数方程的基本步骤,加深对参数方程的理解,体会参数法的应用。
同时引导学生从不同角度认识椭圆的几何性质。
以及用参数方程解决某些曲线问题的过程中分享体会类比思想、数形结合的思想、构造转化思想。
培养学生用“联系”的观点看问题,进一步增强“代数”与“几何”的联系,培养学生学好数学的信心。
(三)、教学重点、难点重点:椭圆的参数方程及其参数的几何意义难点:巧用椭圆的参数方程解题(四)、学情分析:“坐标法”是现代数学最重要的基本思想之一。
坐标系是联系几何与代数的桥梁,是数形结合的有力工具。
1.椭圆的参数方程[对应学生用书P22] 椭圆的参数方程(1)中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆x 2a 2+y 2b 2=1的参数方程是⎩⎨⎧x =a cos φy =b sin φ(φ是参数),规定参数φ的取值范围是[0,2π).(2)中心在(h ,k )的椭圆普通方程为(x -h )2a 2+(y -k )2b 2=1,则其参数方程为⎩⎨⎧x =h +a cos φy =k +b sin φ(φ是参数).[对应学生用书P22][例1] 已知实数x ,y 满足x 225+y 216=1,求目标函数z =x -2y 的最大值与最小值.[思路点拨] 将椭圆上的点的坐标设成参数方程的形式,将问题转化成三角函数求最值问题.[解] 椭圆x 225+y 216=1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos φ,y =4sin φ(φ为参数). 代入目标函数得 z =5cos φ-8sin φ=52+82cos(φ+φ0)=89cos(φ+φ0)(tan φ0=85).所以目标函数z min =-89,z max =89.利用椭圆的参数方程,求目标函数的最大(小)值,通常是利用辅助角公式转化为三角函数求解.1.已知椭圆x 225+y 216=1,点A 的坐标为(3,0).在椭圆上找一点P ,使点P 与点A 的距离最大.解:椭圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos θy =4sin θ(θ为参数).设P (5cos θ,4sin θ),则 |P A |=(5cos θ-3)2+(4sin θ)2=9cos 2θ-30cos θ+25=(3cos θ-5)2=|3cos θ-5|≤8,当cos θ=-1时,|P A |最大.此时,sin θ=0,点P 的坐标为(-5,0).[例2] 已知A ,B 分别是椭圆x 236+y 29=1的右顶点和上顶点,动点C 在该椭圆上运动,求△ABC 的重心G 的轨迹方程.[思路点拨] 由条件可知,A ,B 两点坐标已知,点C 在椭圆上,故可设出点P 坐标的椭圆参数方程形式,由三角形重心坐标公式求解.[解] 由题意知A (6,0)、B (0,3).由于动点C 在椭圆上运动,故可设动点C 的坐标为(6cos θ,3sin θ),点G 的坐标设为(x ,y ),由三角形重心的坐标公式可得⎩⎨⎧x =6+0+6cos θ3,y =0+3+3sin θ3,即⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2cos θ,y =1+sin θ.消去参数θ得到(x -2)24+(y -1)2=1.本题的解法体现了椭圆的参数方程对于解决相关问题的优越性,运用参数方程显得很简单,运算更简便.2.已知椭圆方程是x 216+y 29=1,点A (6,6),P 是椭圆上一动点,求线段P A 中点Q 的轨迹方程.解:设P (4cos θ,3sin θ),Q (x ,y ),则有⎩⎨⎧x =4cos θ+62,y =3sin θ+62,即⎩⎨⎧x =2cos θ+3,y =32sin θ+3.(θ为参数)∴9(x -3)2+16(y -3)2=36,即为所求.3.设F 1、F 2分别为椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右两个焦点. (1)若椭圆C 上的点A (1,32)到F 1,F 2的距离之和等于4,写出椭圆C 的方程和焦点坐标;(2)设点P 是(1)中所得椭圆上的动点,求线段F 1P 的中点的轨迹方程. 解:(1)由椭圆上点A 到F 1,F 2的距离之和是4, 得2a =4,即a =2. 又点A (1,32)在椭圆上, 因此14+(32)2b 2=1,得b 2=3,于是c 2=a 2-b 2=1,所以椭圆C 的方程为x 24+y 23=1, 焦点坐标为F 1(-1,0),F 2(1,0).(2)设椭圆C 上的动点P 的坐标为(2cos θ,3sin θ),线段F 1P 的中点坐标为(x ,y ),则x =2cos θ-12,y =3sin θ+02,所以x +12=cos θ,2y3=sin θ.消去θ,得(x +12)2+4y 23=1. 即为线段F 1P 中点的轨迹方程.[例3] 已知椭圆x 24+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,求证:|OP |·|OQ |为定值.[思路点拨] 利用参数方程,设出点M 的坐标,并由此得到直线MB 1,MB 2的方程,从而得到P 、Q 两点坐标,求出|OP |,|OQ |,再求|OP |·|OQ |的值.[证明] 设M (2cos φ,sin φ),φ为参数,B 1(0,-1),B 2(0,1). 则MB 1的方程:y +1=sin φ+12cos φ·x ,令y =0,则x =2cos φsin φ+1,即|OP |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos φ1+sin φ. MB 2的方程:y -1=sin φ-12cos φx , 令y =0,则x =2cos φ1-sin φ.∴|OQ |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos φ1-sin φ. ∴|OP |·|OQ |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos φ1+sin φ×⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos φ1-sin φ=4. 即|OP |·|OQ |=4为定值.利用参数方程证明定值(或恒成立)问题,首先是用参数把要证明的定值(或恒成立的式子)表示出来,然后利用条件消去参数,得到一个与参数无关的定值即可.4.曲线⎩⎨⎧x =a cos θ,y =b sin θ(a >b >0)上一点M 与两焦点F 1、F 2所成角为∠F 1MF 2=α.求证:△F 1MF 2的面积为b 2tan α2. 证明:∵M 在椭圆上,∴由椭圆的定义,得: |MF 1|+|MF 2|=2a ,两边平方, 得|MF 1|2+|MF 2|2+2|MF 1|·|MF 2|=4a 2.在△F 1MF 2中,由余弦定理,得|MF 1|2+|MF 2|2-2|MF 1||MF 2|cos α=|F 1F 2|2=4c 2. 由两式,得|MF 1||MF 2|=b 2cos 2α2.故S △F 1MF 2=12|MF 1||MF 2|sin α=b 2tan α2.[对应学生用书P24]一、选择题1.椭圆⎩⎨⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数),若θ∈[0,2π],则椭圆上的点(-a,0)对应的θ=( )A .π B.π2 C .2πD.32π解析:∵点(-a,0)中x =-a ,∴-a =a cos θ,∴cos θ=-1,∴θ=π. 答案:A2.把椭圆的普通方程9x 2+4y 2=36化为参数方程是( ) A.⎩⎨⎧x =3cos φ,y =2sin φ(φ为参数) B.⎩⎨⎧x =2cos φ,y =3sin φ(φ为参数) C.⎩⎨⎧x =9cos φ,y =4sin φ(φ为参数) D.⎩⎨⎧x =4cos φ,y =9sin φ(φ为参数) 解析:把椭圆的普通方程9x 2+4y 2=36化为x 24+y 29=1,则b =2,a =3,其参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φ,y =3sin φ(φ为参数).答案:B3.已知椭圆的参数方程⎩⎨⎧x =2cos t ,y =4sin t (t 为参数),点M 在椭圆上,对应参数t =π3,点O 为原点,则直线OM 的斜率为( )A. 3 B .-33 C .2 3D .-2 3解析:点M 的坐标为(1,23), ∴k OM =2 3. 答案:C4.两条曲线的参数方程分别是⎩⎨⎧ x =cos 2θ-1,y =2+sin 2θ(θ为参数)和⎩⎨⎧x =3cos t ,y =2sin t(t 为参数),则其交点个数为( )A .0B .1C .0或1D .2解析:由⎩⎨⎧x =cos 2θ-1,y =2+sin 2θ,得x +y -1=0(-1≤x ≤0, 1≤y ≤2),由⎩⎨⎧x =3cos t ,y =2sin t 得x 29+y 24=1.如图所示,可知两曲线交点有1个.答案:B 二、填空题5.椭圆⎩⎨⎧x =5cos θ,y =4sin θ(θ为参数)的离心率为________解析:椭圆方程为x 225+y 216=1,可知a =5,b =4,∴c =a 2-b 2=3,∴e =c a =35.答案:356.实数x ,y 满足3x 2+4y 2=12,则2x +3y 的最大值是________. 解析:因为实数x ,y 满足3x 2+4y 2=12, 所以设x =2cos α,y =3sin α,则 2x +3y =4cos α+3sin α=5sin(α+φ), 其中sin φ=45,cos φ=35.当sin(α+φ)=1时,2x +3y 有最大值为5. 答案:57.(湖南高考)在直角坐标系xOy 中,已知曲线C 1:⎩⎨⎧x =t +1,y =1-2t ,(t 为参数)与曲线C 2:⎩⎨⎧x =a sin θ,y =3cos θ,(θ为参数,a >0)有一个公共点在x 轴上,则a =________.解析:曲线C 1的普通方程为2x +y =3,曲线C 2的普通方程为x 2a 2+y 29=1,直线2x +y =3与x 轴的交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,0,故曲线x 2a 2+y 29=1也经过这个点,代入解得a =32⎝ ⎛⎭⎪⎫舍去-32.答案:32 三、解答题8.已知两曲线参数方程分别为⎩⎨⎧x =5cos θ,y =sin θ(0≤θ<π)和⎩⎪⎨⎪⎧x =54t 2,y =t(t ∈R ),求它们的交点坐标.解:将⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos θy =sin θ(0≤θ<π)化为普通方程得:x 25+y 2=1(0≤y ≤1,x ≠-5),将x =54t 2,y =t 代入得:516t 4+t 2-1=0, 解得t 2=45,∴t =255(∵y =t ≥0),x =54t 2=54·45=1, ∴交点坐标为(1,255).9.对于椭圆⎩⎨⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数),如果把横坐标缩短为原来的1a 倍,再把纵坐标缩短为原来的1b 倍即得到圆心在原点,半径为1的圆的参数方程⎩⎨⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数).那么,若把圆看成椭圆的特殊情况,试讨论圆的离心率,并进一步探讨椭圆的离心率与椭圆形状的关系.解:设圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =r cos θ,y =r sin θ(θ为参数),如果将该圆看成椭圆,那么在椭圆中对应的数值分别为a =b =r , 所以c =a 2-b 2=0,则离心率e =ca =0.即把圆看成椭圆,其离心率为0,而椭圆的离心率的范围是(0,1),可见椭圆的离心率越小即越接近于0,形状就越接近于圆,离心率越大,椭圆越扁.10.椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与x 轴正向交于点A ,若这个椭圆上总存在点P ,使OP ⊥AP (O 为原点),求离心率e 的取值范围.解:设椭圆的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数)(a >b >0),则椭圆上的点P (a cos θ,b sin θ),A (a,0).∵OP ⊥AP ,∴b sin θa cos θ·b sin θa cos θ-a =-1,即(a 2-b 2)cos 2θ-a 2cos θ+b 2=0. 解得cos θ=b 2a 2-b 2或cos θ=1(舍去).∵a >b ,-1≤cos θ≤1,∴0<b 2a 2-b 2≤1.把b 2=a 2-c 2代入得0<a 2-c2c 2≤1.即0<1e 2-1≤1,解得22≤e <1. 故离心率e 的取值范围为⎣⎢⎡⎭⎪⎫22,1.。