一、曲线的参数方程

1．第二讲：曲线的参数方程参数方程的概念1．参数方程的概念(1)定义：一般地，在平面直角坐标系中，如果曲线上任意一点的坐标x ，y 都是某个变数t的函数：＝f （t ）＝g （t ）①，并且对于t 的每一个允许值，由方程组①所确定的点M (x ，y )都在这条曲线上，那么方程①就叫做这条曲线的参数方程，联系变数x ，y 的变数t 叫做参变数，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)参数的意义：参数是联系变数x ，y 的桥梁，可以是有物理意义或几何意义的变数，也可以是没有明显实际意义的变数．2．参数方程与普通方程的区别与联系(1)区别：普通方程F (x ，y )＝0，直接给出了曲线上点的坐标x ，y 之间的关系，它含有x ，y＝f （t ）＝g （t ）(t 为参数)间接给出了曲线上点的坐标x ，y 之间的关系，它含有三个变量t ，x ，y ，其中x 和y 都是参数t 的函数．(2)联系：普通方程中自变量有一个，而且给定其中任意一个变量的值，可以确定另一个变量的值；参数方程中自变量也只有一个，而且给定参数t 的一个值，就可以求出唯一对应的x ，y 的值．这两种方程之间可以进行互化，通过消去参数可以把参数方程化为普通方程，而通过引入参数，也可把普通方程化为参数方程．2．圆的参数方程1．圆心在坐标原点，半径为r 的圆的参数方程如图圆O 与x 轴正半轴交点M 0(r ，0)．(1)设M (x ，y )为圆O 上任一点，以OM 为终边的角设为θ，则以θ为参数的圆O的参数其中参数θ的几何意义是OM 0绕O 点逆时针旋转到OM 的位置时转过的角度．(2)设动点M 在圆上从M 0点开始逆时针旋转作匀速圆周运动，角速度为ω，则OM 0经过时间t 转过的角θ＝ωt ，则以t 为参数的圆O 其中参数t 的物理意义是质点做匀速圆周运动的时间．2．圆心为C (a ，b )，半径为r 的圆的参数方程圆心为(a ，b )，半径为r 的圆的参数方程可以看成将圆心在原点，半径为r 的圆通过坐3．参数方程和普通方程的互化曲线的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在同一平面直角坐标系中表示曲线的方程的两种不同形式，两种方程是等价的可以互相转化．(2)将曲线的参数方程化为普通方程，有利于识别曲线的类型．参数方程通过消去参数就可得到普通方程．(3)普通方程化参数方程，首先确定变数x ，y 中的一个与参数t 的关系，例如x ＝f (t )，其次将x ＝f (t )代入普通方程解出y ＝g (t )(4)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．二圆锥曲线的参数方程1．椭圆的参数方程椭圆的参数方程(1)中心在原点，焦点在x 轴上的椭圆x 2a 2＋y 2b 2＝1(a >b >0)φ是参数)，规定参数φ的取值范围是[0，2π)．(2)中心在原点，焦点在y 轴上的椭圆y 2a 2＋x 2b 2＝1(a >b >0)φ是参数)，规定参数φ的取值范围是[0，2π)．(3)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φ是参数)．2．双曲线的参数方程和抛物线的参数方程1．双曲线的参数方程(1)中心在原点，焦点在x 轴上的双曲线x 2a 2－y 2b 2＝1规定参数φ的取值范围为φ∈[0，2π)且φ≠π2，φ≠3π2．(2)中心在原点，焦点在y 轴上的双曲线y 2a 2－x 2b 2＝12．抛物线的参数方程(1)抛物线y 2＝2px (2)参数t 的几何意义是抛物线上除顶点外的任意一点与原点连线的斜率的倒数．三直线的参数方程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 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 ＝x 0＋t cos α＝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)＝x 0＋at ＝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．四渐开线与摆线（了解）1．渐开线的概念及参数方程(1)渐开线的产生过程及定义把一条没有弹性的细绳绕在一个圆盘上，在绳的外端系上一支铅笔，将绳子拉紧，保持绳子与圆相切，逐渐展开，铅笔画出的曲线叫做圆的渐开线，相应的定圆叫做渐开线的基圆．(2)圆的渐开线的参数方程以基圆圆心O 为原点，直线OA 为x 轴，建立如图所示的平面直角坐标系．设基圆的半径为r ，绳子外端M 的坐标为(x ，y )φ是参数)．这就是圆的渐开线的参数方程．2．摆线的概念及参数方程(1)摆线的产生过程及定义平面内，一个动圆沿着一条定直线无滑动地滚动时圆周上一个固定点所经过的轨迹，叫做平摆线，简称摆线，又叫旋轮线．(2)半径为r的圆所产生摆线的参数方程为φ是参数)．。

2.2 常见曲线的参数方程 第一节 圆锥曲线的参数方程一椭圆的参数方程1、中心在坐标原点，焦点在x 轴上，标准方程是22221(0)x y a b a b+=>>的椭圆的参数方程为cos (sin x a y b ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数）同样，中心在坐标原点，焦点在y 轴上，标准方程是22221(0)y x a b a b+=>>的椭圆的参数方程为cos (sin x b y a ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数）2、椭圆参数方程的推导如图，以原点O 为圆心，,()a b a b o >>为半径分别作两个同心圆，设A 为大圆上的任一点，连接OA ，与小圆交于点B ，过点,A B 分别作x 轴，y 轴的垂线，两垂线交于点M 。

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 都在角ϕ的终边上，由三角函数的定义有cos cos ,sin sin x OA a y OB b ϕϕϕϕ==== 3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cos (sin x a y b ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数）这是中心在原点O ，焦点在x 轴上的椭圆的参数方程。

3、椭圆的参数方程中参数ϕ的意义 圆的参数方程cos (sin x r y r θθθ=⎧⎨=⎩为参数）中的参数θ是动点(,)M x y 的旋转角，但在椭圆的参数方程cos (sin x a y b ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数）中的参数ϕ不是动点(,)M x y 的旋转角，它是动点(,)M x y 所对应的圆的半径OA （或OB ）的旋转角，称为点M 的离心角，不是OM 的旋转角，通常规定[)0,2ϕπ∈ 4、椭圆参数方程与普通方程的互化可以借助同角三角函数的平方关系将普通方程和参数方程互化。

①由椭圆的参数方程cos (sin x a y b ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数，0)a b >>，易得cos ,sin x ya b ϕϕ==，可以利用平方关系将参数方程中的参数ϕ化去得到普通方程22221(0)x y a b a b+=>>②在椭圆的普通方程22221(0)x y a b a b +=>>中，令cos ,sin x ya bϕϕ==，从而将普通方程化为参数方程cos (sin x a y b ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数，0)a b >>注：①椭圆中参数的取值范围：由普通方程可知椭圆的范围是：,a x a b y b -≤≤-≤≤，结合三角函数的有界性可知参数[)0,2ϕπ∈②对于不同的参数，椭圆的参数方程也有不同的呈现形式。

曲线与曲面的参数方程与切线法向量曲面与曲线的参数方程与切线法向量在数学中，曲线和曲面是两个基本的概念。

曲线可以用参数方程来表示，而曲面也可以通过参数方程进行描述。

此外，在研究曲线和曲面的性质时，切线和法向量是非常重要的工具。

本文将探讨曲线和曲面的参数方程以及切线法向量的概念和应用。

一、曲线的参数方程曲线可以用参数方程来表示，其中曲线上的点坐标是参数的函数。

通常用参数t表示曲线上的点，并用x(t)和y(t)表示点的横纵坐标。

因此，曲线的参数方程可以表示为：x = x(t)y = y(t)比如，考虑一条单位圆的曲线，它可以由以下参数方程给出：x = cos(t)y = sin(t)其中t的取值范围是0到2π。

通过改变t的取值，我们可以获得圆上的各个点。

二、曲面的参数方程曲面可以由两个参数来表示，通常用u和v表示曲面上的点的参数。

曲面上的点坐标同样可以表示为参数的函数，用x(u, v)，y(u, v)，z(u, v)表示。

因此，曲面的参数方程可以表示为：x = x(u, v)y = y(u, v)z = z(u, v)例如，一个球体的曲面可以由以下参数方程给出：x = R * sin(u) * cos(v)y = R * sin(u) * sin(v)z = R * cos(u)其中R表示球的半径，u的取值范围是0到π，v的取值范围是0到2π。

通过改变u和v的取值，我们可以获得球体上的各个点。

三、曲线的切线和法向量曲线的切线向量表示曲线上某一点的切线方向。

对于参数方程x =x(t)，y = y(t)，曲线上某一点的切线向量可以通过求导得到：dx/dt = x'(t)dy/dt = y'(t)其中x'(t)和y'(t)分别表示x和y关于t的导数。

切线向量的方向是曲线在该点的切线方向。

曲线上某一点的法向量垂直于切线向量，表示曲线在该点的法向量。

对于参数方程x = x(t)，y = y(t)，曲线上某一点的法向量可以通过对切线向量的导数再求导得到：d²x/dt² = x''(t)d²y/dt² = y''(t)其中x''(t)和y''(t)分别表示x'(t)和y'(t)关于t的导数。

曲线的参数方程编稿：赵雷审稿：李霞【学习目标】1. 了解参数方程，了解参数的意义。

2. 能利用参数法求简单曲线的参数方程。

3. 掌握参数方程与普通方程的互化。

4. 能选择适当的参数写出圆和圆锥曲线的参数方程【要点梳理】要点一、参数方程的概念一般地，在平面直角坐标系中，如果曲线上任意一点的坐标yx,都是某个变数t的函数，即()...........()x f ty g t=⎧⎨=⎩①，并且对于t的每一个允许值，方程组①所确定的点(,)M x y都在这条曲线上，那么方程组①就叫做这条曲线的参数方程，联系yx,间的关系的变数t叫做参变数（简称参数）.相对于参数方程来说，直接给出曲线上点的坐标关系的方程(,)0F x y=，叫做曲线的普通方程。

要点诠释：（1）参数是联系变数x，y的桥梁，可以是一个有物理意义或几何意义的变数，也可以是没有明显实际意义的变数．（2）一条曲线是用直角坐标方程还是用参数方程来表示，要根据具体情况确定．（3）曲线的普通方程直接地反映了一条曲线上的点的横、纵坐标之间的关系，而参数方程是通过参数反映坐标变量x、y间的间接联系。

要点二、求曲线的参数方程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，以便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）都能由参数取某一值唯一地确定出来；例如，在研究运动问题时，通常选时间为参数；在研究旋转问题时，通常选旋转角为参数．此外，离某一定点的有向距离、直线的倾斜角、斜率、截距等也常常被选为参数．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，所以参数个数一般应尽量少．二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；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．要点诠释：普通方程化为参数方程时，（1）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．（2）参数的选取不同，得到的参数方程是不同的． 要点三、参数方程与普通方程的互化 1、参数方程化为普通方程（1）把参数方程化为普通方程的基本思想是消去参数，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1cos 1sin x a t t y a t t θθ⎧⎛⎫=+ ⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪=- ⎪⎪⎝⎭⎩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，那么适当变形后可以利用(m+n)2－(m －n)2=4mn 消参．③其他方法：加减消参法、乘除消参法、平方和（差）消参法、混合消参法等. 要点诠释：注意：一般来说，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、普通方程化为参数方程（1）把曲线C 的普通方程(,)0F x y =化为参数方程的基本思路是引入参数，即选定合适的参数t ，先确定一个关系式()x f t =，再代入普通方程求得另一个关系式()y g t =。

曲线的参数方程曲线的参数方程是数学中一种描述曲线形状的方法，通过给定参数的取值范围，我们可以得到曲线上的每一个点。

本文将详细介绍曲线的参数方程及其应用。

一、什么是曲线的参数方程曲线的参数方程是将曲线上的每个点的坐标表示为参数的函数形式。

以二维曲线为例，通常用参数 t 表示，曲线上的点的坐标可以表示为(x(t), y(t))。

其中，x(t) 和 y(t) 分别是参数 t 的函数。

通过给定参数 t 的取值范围，我们可以得到曲线上的所有点。

参数方程有许多种形式，常见的有直角坐标形式、极坐标形式和常数值形式等。

根据具体应用需求和曲线形状特点选择合适的参数方程形式。

二、直角坐标形式的参数方程直角坐标形式的参数方程将曲线上的点的坐标表示为直角坐标系中的 x 和 y 坐标分量的函数。

举个例子，我们考虑平面直线的参数方程。

假设直线通过点(x1, y1) 和 (x2, y2)，则直线上坐标为 (x, y) 的点可以表示为：x(t) = x1 + (x2 - x1) * ty(t) = y1 + (y2 - y1) * t其中 t 的取值范围为 [0, 1]，表示直线上的比例位置。

三、极坐标形式的参数方程极坐标形式的参数方程将曲线上的点的坐标表示为极坐标系中的极径和极角的函数。

以一个圆为例，其极坐标形式的参数方程为：r(t) = Rθ(t) = t * 2π其中 R 是圆的半径，t 的取值范围为 [0, 1]。

四、常见曲线的参数方程1. 直线：直线的参数方程可以使用直角坐标形式，通过给定两个端点的坐标实现参数化表达。

2. 圆：圆的参数方程可以使用极坐标形式，通过给定圆心和半径实现参数化表达。

3. 抛物线：抛物线的参数方程可以使用直角坐标形式，通过给定焦点、准线和离心率实现参数化表达。

4. 椭圆：椭圆的参数方程可以使用极坐标形式或直角坐标形式，通过给定焦点、离心率和长短轴实现参数化表达。

5. 双曲线：双曲线的参数方程可以使用极坐标形式或直角坐标形式，通过给定焦点、离心率和长短轴实现参数化表达。

空间曲线的参数方程空间曲线是指在三维坐标系中的曲线，可以用数学方程进行描述和表示。

其中，参数方程是一种常用的描述空间曲线的方式。

空间曲线的参数方程可以表示为：x = x(t)y = y(t)z = z(t)其中，x、y、z是曲线上某一点的坐标，t是参数，用来表示曲线上的某个点。

参数方程可以用来描述各种不同形状的空间曲线，比如直线、抛物线、圆等。

通过适当选择参数的取值范围，可以得到曲线上的各个点。

以直线为例，假设直线过点A(x1, y1, z1)和点B(x2, y2, z2)。

我们可以通过参数方程来描述该直线：x = x1 + (x2 - x1)ty = y1 + (y2 - y1)tz = z1 + (z2 - z1)t其中，t的取值范围可以是[0, 1]，代表直线上从点A到点B的过程。

类似地，我们可以通过参数方程来描述其他形状的曲线。

比如，对于抛物线可以使用以下参数方程：x = aty = bt^2z = ct^3其中，a、b、c是常数，决定了抛物线的形状。

对于圆，可以使用以下参数方程来描述：x = rcos(t)y = rsin(t)z = h其中，r是半径，h是圆心在z轴上的高度，t是参数，取值范围通常是[0, 2π]，代表圆的一周。

通过参数方程，我们可以简洁地描述空间曲线的各个点，同时可以方便地进行计算和绘制。

总结起来，空间曲线的参数方程是一种有效的描述曲线的方式，可以用来描述各种不同形状的曲线。

通过适当选择参数的取值范围，可以得到曲线上的各个点。

参数方程具有简洁、灵活和易于计算的优势，可以方便地用于数学建模和图形绘制等领域。

通过以上的介绍，希望对空间曲线的参数方程有更深入的理解。

在实际应用中，可以根据具体的情况选择不同的参数方程，来描述和表示相应的曲线。