高二数学直线的参数方程
- 格式:pdf
- 大小:1.06 MB
- 文档页数:8
直线的参数方程及应用一、直线的参数方程1.定义:若α为直线l 的倾斜角,则称(cos ,sin )e =rαα为直线l 的(一个)方向向量.2.求证:若,P Q 为直线l 上任意两点,(cos ,sin )e =rαα为l 的方向向量,则有//PQ e u u u r r .证明:3.设直线l 过点000(,)M x y 的倾斜角为α,求它的一个参数方程. 归纳小结二、弦长公式、线段中点参数值 例1 已知直线:10l x y +-=与抛物线2y x =交于,A B 两点,求线段AB 的长和点(1,2)M -到,A B 两点的距离之积.例2 经过点(2,1)M 作直线l ,交椭圆221164x y +=于,A B 两点.如果点M 恰好为线段AB 的中点,求直线l 的方程.练习1.设直线l 经过点0(1,5)M ,倾斜角为π.(1)求直线l 的参数方程;(2)求直线l 和直线0x y --=的交点到点0M 的距离;(3)求直线l 和圆2216x y +=的两个交点到点0M 的距离的和与积.2.已知经过点(2,0)P ,斜率为43的直线l 和抛物线22y x =相交于,A B 两点,设线段AB 的中点为M .求点M 的坐标.3.经过点(2,1)M 作直线l 交双曲线221x y -=于,A B 两点,如果点M 为线段AB 的中点,求直线AB 的方程.4.经过抛物线22(0)y px p =>外的一点(2,4)A --且倾斜角为45︒的直线l 与抛物线分别相交于12,M M .如果1||AM ,12||M M ,2||AM 成等比数列,求p 的值.5.已知曲线14cos ,:3sin .x t C y t =-+⎧⎨=+⎩(t 为参数),曲线28cos ,:3sin .x C y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数).(1)化1C 、2C 的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线;(2)若1C 上的点P 对应的参数为2t π=,Q 为2C 上的动点,求PQ 中点M 到直线332,:2.x t C y t =+⎧⎨=-+⎩(t 为参数)距离的最小值. 解:练习:1.直线l 的方程为12,2 3.x t y t =+⎧⎨=-⎩(t 为参数),则l 上任一点到点(1,2)的距离是A .tB .||t C|t D|t2.直线sin 203,cos 20.x t y t =-+⎧⎨=⎩o o(t 为参数)的倾斜角是 A .20o B .70o C .110o D .160o 3.已知直线00cos ,sin .x x t y y t αα=+⎧⎨=+⎩(t 为参数)上的点A 、B 所对应的参数分别为1t 、2t ,点P 分AB 所成的比为λ,则点所对应的参数是A .122t t + B .121t t λ++ C .121t t λλ++ D .211t t λλ++ 4.直线3490x y --=与圆2cos ,2sin .x y θθ=⎧⎨=⎩的位置关系是A .相交但直线不过圆心B .相交且直线过圆心C .相切D .相离5.下列参数方程都表示过点0(1,5)M ,斜率为2的直线,其中有一个方程的参数的绝对值表示动点M 和0M 的距离,这个参数方程是A .1,52.x t y t =+⎧⎨=+⎩ B.1,5.x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩C.1,5x y ⎧=⎪⎨⎪=⎩D .11,25.x t y t ⎧=+⎪⎨⎪=+⎩6.直线3cos ,2sin .x a y a θθ=+⎧⎨=-+⎩(a 为参数)与直线2sin ,3cos .x b y b θθ=--⎧⎨=-⎩(b 是参数)的位置关系为 CA .关于y 轴对称B .关于原点对称C .关于直线y x =对称D .互相垂直 7.曲线C 的参数方程为2cos ,sin .x y θθ=-+⎧⎨=⎩(θ为参数,02θπ≤≤),则yx 的取值范围是A.[B.(,)-∞+∞U C.[D.(,)-∞+∞U 8. 参数方程2cos ,2sin .x y θθ=-⎧⎨=⎩(22ππθ-≤≤)所表示的曲线是 .9.直线2,3.x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩(t 为参数)上到点(2,3)M -M 下方的点的坐标是 .10.点(1,5)-与两直线1,5x t y =+⎧⎪⎨=-⎪⎩(t是参数)及0x y --=的交点的距离是 .11.两圆32cos ,42sin .x y θθ=+⎧⎨=+⎩(θ是参数)与3cos ,3sin .x y θθ=⎧⎨=⎩(θ是参数)的位置关系是 .12.已知直线l 经过点(1,0)P ,倾斜角为6πα=.(1)写出直线l 的参数方程;(2)设直线l 与椭圆2244x y +=相交于两点A 、B ,求点P 到A 、B 两点的距离之积. B.化一般参数方程00,.x x at y y bt =+⎧⎨=+⎩为标准参数方程【巩固与应用】例 将下列直线的一般参数方程化成标准参数方程形式:(1) 42,3.x t y t =+⎧⎨=+⎩(t 为参数) (2)4,3.x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数) (3)00,.x x at y y bt =+⎧⎨=+⎩ (t 为参数)结果(1) 43x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t '为参数) (2) 4,3.x y ⎧'=⎪⎪⎨⎪'=⎪⎩(2t t '=为参数) (3)令00cos ,sin x x t y y t =+⋅⎧⎨=+⋅⎩ϕλϕλ则cos ,sin .a b ⋅=⎧⎨⋅=⎩ϕλϕλ于是22222(cos )(sin )a b ⋅+⋅==+ϕλϕλλ,取λ则cos ϕ,sin ϕ,t ',于是得直线的标准参数方程为00x x y y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t '为参数).例求直线14,:3.x l y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数)与直线2:20l x y +-=的交点到定点(4,3)的距离 题型三:参数方程00,.x x at y y bt =+⎧⎨=+⎩中参数t 具有几何意义的条件【巩固与应用】例4 求直线l :12,2.x t y ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数)被曲线cos ,.x y ϕϕ=⎧⎪⎨=⎪⎩(ϕ为参数)所截得的弦长.编排本题意图:通过两种解法说明“非标准参数方程中,只要参数t 系数平方和为1,则参数t 就有几何意义”这个事实.解一:消参得直线与椭圆的普通方程分别为:y 2213y x +=,联立消元,整理得 20x x -=,于是两交点为(0,A ,(1,0)B ,故||2AB =.解二:椭圆的普通方程为:2213y x +=,将直线参数方程代入并整理得,2680t t -+=,解得12t =或24t =,故12|||||24|2AB t t =-=-=.。
直线的参数方程1.直线的参数方程经过点M 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos αy =y 0+t sin α(t 为参数).2.直线的参数方程中参数t 的几何意义(1)参数t 的绝对值表示参数t 所对应的点M 到定点M 0的距离.(2)当M 0M →与e (直线的单位方向向量)同向时,t 取正数.当M 0M →与e 反向时,t 取负数,当M 与M 0重合时,t =0.3.直线参数方程的其他形式对于同一条直线的普通方程,选取的参数不同,会得到不同的参数方程.我们把过点M 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线,选取参数t =M 0M 得到的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos αy =y 0+t sin α(t 为参数)称为直线参数方程的标准形式,此时的参数t 有明确的几何意义.一般地,过点M 0(x 0,y 0),斜率k =ba (a ,b 为常数)的直线,参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at y =y 0+bt (t为参数),称为直线参数方程的一般形式,此时的参数t 不具有标准式中参数的几何意义.1.已知直线l 的方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t sin 25°,y =2+t cos 25°(t 为参数),则直线l 的倾斜角为( )A .65°B .25°C .155°D .115°解析:选D.方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t sin 25°,y =2+t cos 25°(t 为参数),化为标准形式⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos 115°,y =2+t sin 115°(t为参数),倾斜角为115°.故选D.2.已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-1-22t ,y =2+22t (t 为参数),则直线l 的斜率为( )A .1B .-1 C.22D .-22解析:选B.直线l 的普通方程为x +y -1=0,斜率为-1.故选B.3.以t 为参数的方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1-12t ,y =-2+32t表示( )A .过点(1,-2)且倾斜角为π3的直线B .过点(-1,2)且倾斜角为π3的直线C .过点(1,-2)且倾斜角为2π3的直线D .过点(-1,2)且倾斜角为2π3的直线解析:选C.化参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1-12t ,y =-2+32t (t 为参数)为普通方程得y +2=-3(x -1).直线过定点(1,-2),斜率为-3,倾斜角为2π3,故选C.4.过抛物线y 2=4x 的焦点F 作倾斜角为π3的弦AB ,则弦AB 的长是________.解析:由已知焦点F (1,0),又倾斜角为π3,cos π3=12,sin π3=32.所以弦AB 所在直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =32t (t 为参数),代入抛物线的方程y 2=4x ,得⎝ ⎛⎭⎪⎫32t 2=4⎝ ⎛⎭⎪⎫1+12t .整理得3t 2-8t -16=0.设方程两根分别为t 1,t 2,则有⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=83,t 1·t 2=-163.由参数t 的几何意义得|AB |=|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫832+643=163.答案:163根据直线的参数方程求直线的倾斜角、斜率已知直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t sin αy =-2+t cos α,(t 为参数),其中实数α的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π.求直线l 的倾斜角. [解] 设直线l 的倾斜角为θ,则由题意知tan θ=cos αsin α=1tan α=tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2-α,所以θ=3π2-α.所以直线l 的倾斜角为3π2-α.由直线的参数方程求倾斜角与斜率的方法已知直线l 的参数方程(1)若是标准式⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos αy =y 0+t sin α(t 为参数),则可直接得出倾斜角即方程中的α,否则需化成标准式再求α.(2)若是一般式⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at y =y 0+bt ,则当a ≠0时,斜率k =b a ,再由tan α=ba 及0≤α<π求出α,当a =0时,显然直线与x 轴垂直,倾斜角为α=π2.(3)若是其他形式,则通过消参化成普通方程,再求斜率及倾斜角.1.若直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+12t y =3-32t,(t为参数),则此直线的斜率为( )A. 3 B .- 3 C .33D .-33解析:选B.直线的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =3+12t y =3-32t,(t为参数)可化为标准形式⎩⎪⎨⎪⎧x =3+⎝ ⎛⎭⎪⎫-12(-t )y =3+32(-t ),(-t 为参数). 所以直线的斜率为- 3.2.若直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2-3ty =1+t ,(t 为参数),求直线的斜率.解:法一:把直线的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2-3ty =1+t ,消去参数t 得x +3y -5=0, 所以其斜率k =-13.法二:由⎩⎪⎨⎪⎧x =2-3t y =1+t ,得⎩⎪⎨⎪⎧x -2=-3ty -1=t ,所以k =y -1x -2=t -3t =-13. 直线参数方程中参数几何意义的应用已知过点M (2,-1)的直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2-t2,y =-1+t2(t 为参数),与圆x 2+y 2=4交于A ,B 两点,求|AB |及|AM |·|BM |.[解] l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2-22⎝ ⎛⎭⎪⎫t 2,y =-1+22⎝ ⎛⎭⎪⎫t 2(t 为参数).令t ′=t2,则有⎩⎪⎨⎪⎧x =2-22t ′,y =-1+22t ′(t ′为参数).其中t ′是点M (2,-1)到直线l 上的一点P (x ,y )的有向线段的数量,代入圆的方程x 2+y 2=4,化简得t ′2-32t ′+1=0.因为Δ>0,可设t 1′,t 2′是方程的两根,由根与系数的关系得t 1′+t 2′=32,t 1′t 2′=1.由参数t ′的几何意义得|MA |=|t 1′|,|MB |=|t 2′|,所以|MA |·|MB |=|t 1′·t 2′|=1,|AB |=|t 1′-t 2′|=(t 1′+t 2′)2-4t 1′t 2′=14.(1)在直线参数方程的标准形式下,直线上两点之间的距离可用|t 1-t 2|来求.本题易错的地方是:将题目所给参数方程直接代入圆的方程求解,忽视了参数t 的几何意义.(2)根据直线的参数方程的标准式中t 的几何意义,有如下常用结论: ①直线与圆锥曲线相交,交点对应的参数分别为t 1,t 2,则弦长l =|t 1-t 2|; ②定点M 0是弦M 1M 2的中点⇒t 1+t 2=0;③设弦M 1M 2中点为M ,则点M 对应的参数值t M =t 1+t 22(由此可求|M 1M 2|及中点坐标).在极坐标系中,已知圆心C ⎝⎛⎭⎪⎫3,π6,半径r =1.(1)求圆的直角坐标方程;(2)若直线⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+32t ,y =12t(t 为参数)与圆交于A ,B 两点,求弦AB 的长.解:(1)由已知得圆心C ⎝ ⎛⎭⎪⎫332,32,半径为1,圆的方程为⎝⎛⎭⎪⎫x -3322+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -322=1,即x 2+y 2-33x -3y +8=0.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+32t ,y =12t (t 为参数)得直线的直角坐标方程x -3y +1=0,圆心到直线的距离d =⎪⎪⎪⎪⎪⎪332-332+12=12,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫|AB |22+d 2=1,解得|AB |= 3. 直线参数方程的综合应用已知直线l 过定点P (3,2)且与x 轴和y 轴的正半轴分别交于A ,B 两点,求|PA |·|PB |的值为最小时的直线l 的方程.[解] 设直线的倾斜角为α,则它的方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数).由A ,B 是坐标轴上的点知y A =0,x B =0,所以0=2+t sin α, 即|PA |=|t |=2sin α,0=3+t cos α,即|PB |=|t |=-3cos α,故|PA |·|PB |=2sin α·⎝ ⎛⎭⎪⎫-3cos α=-12sin 2α. 因为90°<α<180°,所以当2α=270°,即α=135°时, |PA |·|PB |有最小值.所以直线方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-22t ,y =2+22t (t 为参数),化为普通方程为x +y -5=0.利用直线的参数方程,可以求一些距离问题,特别是求直线上某一定点与曲线交点距离时使用参数的几何意义更为方便.在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-22t ,y =5+22t (t 为参数).在极坐标系(与直角坐标系xOy 取相同长度单位,且以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴)中,圆C 的方程为ρ=25sin θ.(1)求圆C 的直角坐标方程;(2)设圆C 与直线l 交于点A ,B .若点P 的坐标为(3,5),求|PA |+|PB |. 解:(1)由ρ=25sin θ,得ρ2=25ρsin θ. 所以x 2+y 2-25y =0,即x 2+(y -5)2=5. (2)法一:直线l 的普通方程为y =-x +3+5,与圆C :x 2+(y -5)2=5联立,消去y ,得x 2-3x +2=0,解之得⎩⎨⎧x =1y =2+5或⎩⎨⎧x =2,y =1+ 5.不妨设A (1,2+5),B (2,1+5). 又点P 的坐标为(3,5), 故|PA |+|PB |=8+2=3 2.法二:将l 的参数方程代入x 2+(y -5)2=5,得⎝⎛⎭⎪⎫3-22t 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫22t 2=5,即t 2-32t +4=0,① 由于Δ=(32)2-4×4=2>0. 故可设t 1,t 2是①式的两个实根. 所以t 1+t 2=32,且t 1t 2=4. 所以t 1>0,t 2>0.又直线l 过点P (3,5),所以由t 的几何意义,得|PA |+|PB |=|t 1|+|t 2|=3 2.1.对直线参数方程标准形式中参数t 的理解从参数方程推导的过程中可知参数t 应理解为直线l 上有向线段M 0M →的数量,它的几何意义可以与数轴上点A 的坐标的几何意义作类比,|t |=|M 0M →|代表有向线段M 0M →的长度.另外,将直线的点斜式方程y -y 0=k (x -x 0)改写成y -y 0sin α=x -x 0cos α,其中k =tan α,α为直线倾斜角,则t =y -y 0sin α=x -x 0cos α,则有⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos αy =y 0+t sin α,从中不难看出直线的普通方程(点斜式)与参数方程(标准式)的联系.2.化直线的参数方程一般式⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at y =y 0+bt (t 为参数)为标准式⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos αy =y 0+t sin α(t 为参数),由⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+aty =y 0+bt 变形为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+a a 2+b 2·a 2+b 2ty =y 0+b a 2+b2·a 2+b 2t,令cos α=aa 2+b2,sin α=b a 2+b2,t ′=a 2+b 2 t ,则可得标准式⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t ′cos αy =y 0+t ′sin α(t ′为参数),其中α为直线的倾斜角,k =tan α=ba 为直线的斜率.1.直线⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos αy =-2+t sin α,(α为参数,0≤α<π)必过点( )A .(1,-2)B .(-1,2)C .(-2,1)D .(2,-1)解析:选A.由参数方程可知该直线是过定点(1,-2),倾斜角为α的直线.2.已知直线l 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =1+3ty =2-4t ,(t 为参数)与直线l 2:2x -4y =5相交于点B ,且点A (1,2),则|AB |=________.解析:将⎩⎪⎨⎪⎧x =1+3t y =2-4t,代入2x -4y =5,得t =12,则B ⎝ ⎛⎭⎪⎫52,0.而A (1,2),得|AB |=52.答案:523.已知曲线C 的极坐标方程为ρ=1,以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x 轴正半轴,建立平面直角坐标系,直线l的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+4ty =3t ,(t 为参数),则直线l与曲线C 相交所截得的弦长为________.解析:曲线C的直角坐标方程为x 2+y 2=1,将⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+4ty =3t ,代入x 2+y 2=1中得25t 2-8t =0,解得t 1=0,t 2=825.故直线l 与曲线C 相交所截得的弦长l =42+32·|t 2-t 1|=5×825=85.答案:85[A 基础达标]1.直线⎩⎪⎨⎪⎧x =2+3ty =-1+t ,(t 为参数)上对应t =0,t =1两点间的距离是( )A .1B .10C .10D .2 2解析:选B.将t =0,t =1代入参数方程可得两点坐标为(2,-1)和(5,0), 所以d =(2-5)2+(-1-0)2=10.2.若⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0-3λ,y =y 0+4λ(λ为参数)与⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数)表示同一条直线,则λ与t 的关系是( )A .λ=5tB .λ=-5tC .t =5λD .t =-5λ解析:选C.由x -x 0,得-3λ=t cos α,由y -y 0,得4λ=t sin α,消去α的三角函数,得25λ2=t 2,得t =±5λ,借助于直线的斜率,可排除t =-5λ,所以t =5λ.3.经过点M (1,5)且倾斜角为π3的直线,以定点M 到动点P 的位移t 为参数的参数方程是( )A.⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =5-32t(t 为参数)B .⎩⎪⎨⎪⎧x =1-12t ,y =5+32t (t 为参数)C.⎩⎪⎨⎪⎧x =1-12t ,y =5-32t(t 为参数)D .⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =5+32t(t 为参数)解析:选D.该直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos π3,y =5+t sin π3(t 为参数),即⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =5+32t(t 为参数),选D.4.若直线⎩⎪⎨⎪⎧x =-2t ,y =-12+at (t 为参数)与直线⎩⎪⎨⎪⎧x =1-s ,y =1+s (s 为参数)互相垂直,那么a 的值等于( )A .1B .-13C .-23D .-2解析:选D.直线⎩⎪⎨⎪⎧x =-2t ,y =-12+at (t 为参数)的斜率为y +12x =-a2,直线⎩⎪⎨⎪⎧x =1-s ,y =1+s (s 为参数)的斜率为y -1x -1=-1,由两直线垂直得-a2×(-1)=-1得a =-2.故选D. 5.对于参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t cos 30°y =2+t sin 30°和⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos 30°y =2-t sin 30°,下列结论正确的是( )A .是倾斜角为30°的两平行直线B .是倾斜角为150°的两重合直线C .是两条垂直相交于点(1,2)的直线D .是两条不垂直相交于点(1,2)的直线 解析:选B.因为参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t cos 30°,y =2+t sin 30°可化为标准形式⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos 150°,y =2+t sin 150°,所以其倾斜角为150°.同理,参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos 30°,y =2-t sin 30°,可化为标准形式⎩⎪⎨⎪⎧x =1+(-t )cos 150°,y =2+(-t )sin 150°,所以其倾斜角也为150°.又因为两直线都过点(1,2),故两直线重合.6.若直线⎩⎪⎨⎪⎧x =1-2ty =2+3t ,(t 为参数)与直线4x +ky =1垂直,则常数k =________.解析:由直线的参数方程可得直线的斜率为-32,由题意得直线4x +ky =1的斜率为-4k ,故-32×⎝ ⎛⎭⎪⎫-4k =-1,解得k =-6.答案:-67.已知直线l 的斜率k =-1,经过点M 0(2,-1).点M 在直线上,以M 0M →的数量t 为参数,则直线l 的参数方程为____________.解析:因为直线的斜率为-1, 所以直线的倾斜角α=135°. 所以cos α=-22,sin α=22. 所以直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2-22t y =-1+22t ,(t 为参数).答案:⎩⎪⎨⎪⎧x =2-22t y =-1+22t ,(t 为参数)8.已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+t ,y =1+t (t 为参数),以坐标原点为极点,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ρ2cos 2θ=4⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ>0,3π4<θ<5π4,则直线l 与曲线C 的交点的极坐标为________.解析:直线l 的普通方程为y =x +2,曲线C 的直角坐标方程为x 2-y 2=4(x ≤-2),故直线l 与曲线C 的交点为(-2,0),对应极坐标为(2,π).答案:(2,π)9.已知曲线C :ρ=2cos θ,直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2-t ,y =32+34t ,(t 为参数).(1)写出曲线C 的参数方程,直线l 的普通方程;(2)过曲线C 上任一点P 作与l 夹角为45°的直线,交l 于点A ,求|PA |的最大值与最小值.解:(1)曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos α,y =sin α,(α是参数).直线l 的普通方程为3x +4y -12=0.(2)曲线C 上任意一点P (1+cos α,sin α)到l 的距离为d =15|3cos α+4sin α-9|,则|PA |=d sin 45°=2⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin(α+φ)-95,且tan φ=34. 当sin(α+φ)=-1时,|PA |取得最大值1425; 当sin(α+φ)=1时,|PA |取得最小值425. 10.(2016·高考全国卷甲)在直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为(x +6)2+y 2=25.(1)以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求C 的极坐标方程;(2)直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数),l 与C 交于A ,B 两点,|AB |=10,求l 的斜率.解:(1)由x =ρcos θ,y =ρsin θ可得圆C 的极坐标方程为ρ2+12ρcos θ+11=0.(2)在(1)中建立的极坐标系中,直线l 的极坐标方程为θ=α(ρ∈R).设A ,B 所对应的极径分别为ρ1,ρ2,将l 的极坐标方程代入C 的极坐标方程得ρ2+12ρcos α+11=0.于是ρ1+ρ2=-12cos α,ρ1ρ2=11.|AB |=|ρ1-ρ2|=(ρ1+ρ2)2-4ρ1ρ2=144cos 2α-44. 由|AB |=10得cos 2α=38,tan α=±153. 所以l 的斜率为153或-153. [B 能力提升]11.在平面直角坐标系xOy 中,若直线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( )A .1B .2C .3D .4 解析:选C.直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =t -a消去参数t 后得y =x -a . 椭圆C :⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos φ,y =2sin φ消去参数φ后得x 29+y 24=1. 又椭圆C 的右顶点为(3,0),代入y =x -a 得a =3.12.给出两条直线l 1和l 2,斜率存在且不为0,如果满足斜率互为相反数,且在y 轴上的截距相等,那么直线l 1和l 2叫做“孪生直线”.现在给出4条直线的参数方程如下:l 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2t ,y =-4-2t (t 为参数); l 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =3-22t ,y =4-22t (t 为参数); l 3:⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t ,y =1-t (t 为参数); l 4:⎩⎪⎨⎪⎧x =6+22t ,y =8+22t (t 为参数). 其中能构成“孪生直线”的是________.解析:根据条件,两条直线构成“孪生直线”意味着它们的斜率存在且不为0,且互为相反数,且在y 轴上的截距相等,也就是在y 轴上交于同一点.对于本题,首先可以判断出其斜率分别为-1,1,-1,1,斜率互为相反数条件很明显.再判断在y 轴上的截距,令x =0得出相应的t 值,代入y 可得只有直线l 3和直线l 4在y 轴上的截距相等,而其斜率又恰好互为相反数,可以构成“孪生直线”.答案:直线l 3和直线l 413.在直角坐标系中,以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C :ρsin 2θ=2a cos θ(a >0),过点P (-2,-4)的直线l 的参数方程为:⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+22t y =-4+22t ,(t 为参数),直线l 与曲线C 分别交于M ,N 两点.(1)写出曲线C 的直角坐标方程和直线l 的普通方程;(2)若|PM |,|MN |,|PN |成等比数列,求a 的值.解:(1)曲线的极坐标方程变为ρ2sin 2θ=2aρcos θ,化为直角坐标方程为y 2=2ax ;直线⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+22t y =-4+22t ,(t 为参数)化为普通方程为y =x -2. (2)将⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+22t y =-4+22t ,代入y 2=2ax 得 t 2-22(4+a )t +8(4+a )=0.则有t 1+t 2=22(4+a ),t 1t 2=8(4+a ),因为|MN |2=|PM |·|PN |,所以(t 1-t 2)2=t 1·t 2,即(t 1+t 2)2-4t 1t 2=t 1t 2,(t 1+t 2)2-5t 1t 2=0,故8(4+a )2-40(4+a )=0,解得a =1或a =-4(舍去).故所求a 的值为1.14.(选做题)以直角坐标系原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位,已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =12+t cos αy =t sin α,(t 为参数,0<α<π),曲线C的极坐标方程ρ=2cos θsin 2θ. (1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)设直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,当α变化时,求|AB |的最小值.解:(1)由ρ=2cos θsin 2θ得ρ2sin 2θ=2ρcos θ,所以曲线C 的直角坐标方程为y 2=2x . (2)将直线l 的参数方程代入y 2=2x ,得t 2sin 2α-2t cos α-1=0,设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=2cos αsin 2α,t 1·t 2=-1sin 2α, 所以|AB |=|t 1-t 2| =(t 1+t 2)2-4t 1t 2 =4cos 2αsin 4α+4sin 2α=2sin 2α, 当α=π2时,|AB |取得最小值2.。
直线的参数方程
直线的参数方程:
1、定义:直线的参数方程是一种表示直线的数学表达式,它是由一个普通方程式参数化而来,能够用简单的数学公式描述一条直线。
2、形式:直线的普通方程式为Ax+By+C=0,参数方程式表示为
\begin{cases}x=at+b\\y=ct+d\end{cases},其中a,b,c,d是常数,这条线的开始点和终止点分别是A(b,d),B(a+b,c+d),这条线的斜率为
m=\frac{c}{a}。
3、应用:直线的参数方程式可以用来解决一些数学的实际问题,如确定直线的斜率、表示直线空间平面内的位置关系以及描述两点之间的距离、判断两点间的方位以及计算直线上任意一点到直线两端点的距离等等。
4、解法:可以通过以下方法求解参数方程式:
(1)找出直线上的两点A、B;
(2)计算出直线的斜率m=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1};
(3)把斜率带入参数方程式,求出a和c的值,即:a=m, c=-m;(4)用A点求出b和d的值,即:b= x_1, d= y_1;
(5)完成求解。