教学过程
一、复习预习
(1)回顾上节课极坐标以及参数的概念,让学生回答上节课所讲相关知识点,考查学生对上次课的掌握程度,找出遗漏部分并做相应的总结; (2)借助上节课和本节课联系,举实例情景引入新课程
二、知识讲解
1、曲线的参数方程的定义:
在取定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标y x 、都是某个变数t 的函数,即 ??
?==)()
(t f y t f x 并且对于t 每一个允许值,由方程组所确定的点()y x M ,都在这条曲线上,那
么方程组就叫做这条曲线的参数方程,联系y x 、之间关系的变数叫做参变数,简称参数。 2、常见曲线的参数方程如下:
(1)过定点()00,y x ,倾角为α
的直线:??
?+=+=α
α
sin cos 00t y y t x x (t 为参数)
其中参数t 是以定点
()00,y x P 为起点,对应于t 点()y x M ,为终点的有向线段PM 的数量,
又称为点P 与点M 间的有向距离。 根据t 的几何意义,有以下结论:
①设B A ,是直线上任意两点,它们对应的参数分别为B A t t ,,则
AB
=
A
B t t -=
B A A B t t t t ?--4)(2。
②线段AB 的中点所对应的参数值等于2B
A t t +。
(2)中心在()00,y x ,半径等于r 的圆:)(sin cos 0
0为参数θθθ
??
?+=+=r y y r x x 。
(3)中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的椭圆: )(s i n c o s 为参数θθθ
??
?==b y a x (或 ???==θθsin cos a y b x )。
中心在点
),(00y x 焦点在平行于
x
轴的直线上的椭圆的参数方程
为参数)ααα(.sin ,
cos 00??
?+=+=b y y a x x 。
(4)中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的双曲线:
)(tan sec 为参数θθθ
??
?==b y a x (或 ???==θθec a y b x s tan )。
(5)顶点在原点,焦点在x 轴正半轴上的抛物线:
)0(222
>?
?
?==p t pt y pt x 为参数, 。
考点/易错点1
参数方程与普通方程的互相转化;
考点/易错点2
参数方程与直角坐标的相互转化;
考点/易错点3
利用参数方程求值域;参数方程的几何意义;
三、例题精析
【例题1】
【题干】已知方程122
22=++m y m x 表示焦点在x 轴上的椭圆,则m 的取值范围是
( )
A. 12-<>m m 或
B. 2->m
C. 21<<-m
D. 12-2-<<>m m 或
【答案】D
【解析】由题意知???>++>0
222m m
m 解得:12-2-<<>m m 或
【例题2】
【题干】在极坐标系中,已知圆C 的圆心坐标)
3
,
2(π
C ,半径5=R ,求圆C 的极坐标方
程。 【答案】
1)3
cos(42=--
-π
θρρ
【解析】将圆
)
3,
2(π
C 化为直角坐标为)3,
1(,半径5=R ,
故圆C 的方程为
5)3()1(2
2=-+-y x 。 再将C 化成极坐标方程,得
5)3cos ()1cos (2
2=-+-θρθρ 化简,得
1)3
cos(42=--
-π
θρρ此即为所求的圆C 的方程。
【例题3】
【题干】已知圆锥曲线)(sin 22cos 3为参数θθθ
???==y x 和定点
)33,0(A ,21,F F 是圆锥曲线的左右焦点。
(1)求经过点2F 且垂直于直线1AF 的直线l 的参数方程;
(2)以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求直线2AF 的极坐标方程。 【答案】)(23211为参数t t y t x ????
??
?
=-=;1cos sin 3=+θρθρ
【解析】(1)圆锥曲线)(sin 22cos 3为参数θθθ???==y x 化为普通方程1
892
2=+y x ,所以)0,1(1-F ,
)0,1(2F ,则直线1AF 的斜率
33
=
k
于是经过点2F 且垂直于直线1AF 的直线l 的斜率3/
-=k ,直线l 的倾斜角为?120,所以
直线l 的参数方程为,即)(23211为参数t t y t x ????
??
?
=-=
(2)直线2AF 的斜率
33
1-
=k ,倾斜角为?150,
设),(θρP 是直线2AF 上任一点,则)150sin(1
30cos θρ
-?=
?
所以?=-?30sin )150sin(θρ
所以直线2AF 的极坐标方程为1cos sin 3=+θρθρ
四、课堂运用
【基础】
1.【题干】极坐标方程
5
2
sin 42
=θ
ρ表示的曲线是( )
圆 B 、椭圆 C 、双曲线的一支 D 抛物线 【答案】D
【解析】由
5cos 222cos 142
sin 42
=-=-=θρρθ
ρ
θ
ρ,化为直角坐标系方程为
5
222
2=-+x y x ,化简得
425
52+
=x y ,即该方程表示抛物线,故选D 。
2.【题干】极坐标方程02cos =θρ表示的曲线为( )
A .极点
B .极轴
C .一条直线
D .两条相交直线 【答案】D
【解析】02cos =θρ ,
y
x y x y x -==∴=-∴=-∴=-∴或0
s i n c o s 0)s i n (c o s 2222222
22θρθρθθρ
3.【题干】已知曲线2C 的极坐标方程为θθρsin 6cos 2+=。将曲线2C 的极坐标方程转化
为直角坐标方程。
【答案】
()()10312
2=-+-y x 【解析】 θθρsin 6cos 2+=
θρθ
ρρs i n 6c o s 22
+=∴ θρθ
ρρs i n ,c o s ,2
22==+=y x y x y x y x 622
2+=+∴,即()()10312
2=-+-y x
∴曲线2C 的普通方程为
()()10312
2=-+-y x 4.【题干】在极坐标系下,已知圆θθρsin cos :+=O 和直线:l 22
)4
sin(=
-πθρ。
(1)求圆O 和直线l 的直角坐标方程;
(2)当),0(πθ∈时,求直线l 于圆O 公共点的极坐标。
【答案】02
2=--+y x y x ,01=+-y x ;
)2,1(π
【解析】(1)圆θθρsin cos :+=O ,即θρθρρsin cos 2
+=
圆O 的直角坐标方程为:y x y x +=+22,即
02
2=--+y x y x 直线:
l 22
)4
sin(=
-
π
θρ,即1cos sin =-θρθ
ρ则直线的直角坐标方程为:1=-x y ,
即01=+-y x 。
(2)由???=+-=--+01022y x y x y x 得?
?
?==10y x 故直线l 与圆O 公共点的一个极坐标为
)
2,1(π
。 【巩固】
1. 【题干】1
O Θ和2
O Θ的极坐标方程分别为θρcos 4=,θρsin 4-=.
(I)把1
O Θ和2
O Θ的极坐标方程化为直角坐标方程;
(II)求经过1
O Θ、2
O Θ交点的直线的直角坐标方程.
【答案】0422=-+x y x ,
0422=++y y x ;x y -=。 【解析】以极点为原点,极轴为x 轴正半轴,建立平面直角坐标系,两坐标系中取相同的长度单位.
(I)θρcos =x ,θρsin =y ,由θρcos 4=得θρρcos 42=.所以x y x 42
2=+. 即
042
2=-+x y x 为1
O Θ的直角坐标方程. 同理
0422=++y y x 为2
O Θ的直角坐标方程. (II)由???=++=-+040
42
222y y x x y x 解得???==0011y x ,???-==2222y x
即1
O Θ,2
O Θ交于点)0,0(和)2,2(-.过交点的直线的直角坐标方程为x y -=。
2. 【题干】在直角坐标系xoy 中,以o 为极点,x 正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极
坐标方程为
1
)3cos(=-
π
θρ,N M ,分别为C 与x 轴,y 轴的交点。
(1)写出C 的直角坐标方程,并求N M ,的极坐标;
(2)设MN 的中点为P ,求直线OP 的极坐标方程。
【答案】)0,2(M ,
)332,
0(;),(,+∞-∞∈=ρρπ
θ
【解析】(1)由
得1)3cos(=-
π
θρ 1)sin 23cos 21(=+θθρ
从而C 的直角坐标方程为
)2
,332(3322)0,2(202
3123
21π
ρπ
θρθN M y x y x ,所以时,,所以时,即=
=
===+=+
(2)M 点的直角坐标为)0,2(M
N 点的直角坐标为
)33
2,
0(
所以P 点的直角坐标为),6
,332(),33.
1(π点的极坐标为则P 所以直线OP 的极坐标方程为).,(,+∞-∞∈=ρρ
πθ
3. 【题干】在极坐标系中,O 为极点,半径为2的圆C 的圆心的极坐标为)3,2(π
.在以极
点为原点,以极轴为x 轴正半轴建立的直角坐标系中,直线l 的参数方程为
)(232,211为参数t t y t x ????
??
?
+-=+=,直线l 与圆C 相交于B A 、两点,已知定点)2,1(-M , 则
=
?MB MA 。
【答案】
3
4321+==t t MB MA
【解析】圆C 的圆心的极坐标为?
??
??3,2π,从而圆C 的圆心直角坐标为()
3,1,
∴圆C 的圆心直角坐标方程为4)3()1(2
2=-+-y x ,
把直线l 的参数方程??????
?
+-=+=t y t x 232,211代入圆的直角坐标
4)3()1(22=-+-y x
可得:()
03433322
=+++-t t ,由直线l 的参数方程中的参数t 的几何属性有
3
4321+==t t MB MA 。
【拔高】
1. 【题干】已知圆锥曲线)(sin 22cos 3为参数θθθ
???==y x 和定点)33,0(A ,21,F F 是圆锥曲线
的左右焦点。 (1)求经过点
2F 且垂直于直线1AF 的直线l 的参数方程;
(2)以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求直线2AF 的极坐标方程。 【答案】)(23211为参数t t y t x ????
??
?
=-=
【解析】(1)圆锥曲线)(sin 22cos 3为参数θθθ
???==y x 化为普通方程1
8922=+y x ,所以)0,1(1-F ,
)0,1(2F ,则直线1AF 的斜率
33
=
k
于是经过点
2F 且垂直于直线1AF 的直线l 的斜率3/-=k ,直线l 的倾斜角为?120,所以
直线l 的参数方程为,即)(23211为参数t t y t x ????
??
?
=-=
直线2AF 的斜率
33
1-
=k ,倾斜角为?150,
设),(θρP 是直线2AF 上任一点,则)150sin(1
30cos θρ
-?=
?
所以?=-?30sin )150sin(θρ
所以直线2AF 的极坐标方程为1cos sin 3=+θρθρ
2. 【题干】在平面直角坐标系xOy 中,曲线1C 的参数方程为)(sin cos 为参数???
??
?==y x ,曲线
2C 的参数方程为),0(sin cos 为参数???
>>??
?==b a b y a x ,在以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴
的极坐标系中,射线αθ=:l 与1C ,2C 各有一个交点.当0=α时,这两个交点间的距离
为2,当
2π
α=
时,这两个交点重合.
(1)分别说明
1C ,2C 是什么曲线,并求出a 与b 的值;
(2)设当4π
α=
时,l 与1C ,2C 的交点分别为11,B A ,当
4π
α-
=时,l 与1C ,2C 的交点
分别为
2A ,2B ,求四边形1221B B A A 的面积.
【答案】1C 是圆,2C 是椭圆,3=a ,1=b ;
52
2))(22(//=
-+x x x x 【解析】(1)
1C 是圆,2C 是椭圆.
当0=α时,射线l 与1C ,2C 的交点的直角坐标分别为)0,(),0,1(a ,因为这两点间的距
离为2,所以3=a
当
2π
α=
时,射线l 与1C ,2C 的交点的直角坐标分别为),0(),1,0(b ,因为这两点重合,
所以1=b
(2)1C ,2C 的普通方程分别为12
2=+y x 和1922
=+y x
当
4π
α=
时,射线l 与1C 交点1A 的横坐标为
22
=
x ,与2C 交点1B 的横坐标为
10103/=
x
当
4π
α-
=时,射线l 与1C ,2C 的交点22,B A 分别与11,B A 关于x 轴对称,因此,
四边形1221B B A A 为梯形.
故四边形1221B B A A 的面积为
52
2))(22(//=
-+x x x x 3. 【题干】已知极坐标系的极点O 与直角坐标系的原点重合,极轴与x 轴的正半轴重合,
曲线C1:与曲线C2:(t ∈R )交于A 、B 两点.求证:OA ⊥OB .
【答案】
【解析】证:曲线1C 的直角坐标方程4=-y x ,曲线2C 的直角坐标方程是抛物线x y 42=, 设()11,y x A ,()22,y x B ,将这两个方程联立,消去x , 得4,16016421212=+-=?=--y y y y y y
()()()0164244212121212121=+++=+++=+∴y y y y y y y y y y x x
OB OA OB OA ⊥∴=*∴,0.
课程小结
1、 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。
2、化普通方程为参数方程的基本思路是引入参数,即选择合适的参数t 。
课后作业
【基础】
1. 【题干】椭圆???+-=+=?
?
sin 51cos 33y x 的两个焦点坐标是( )。
【答案】()3,3,()5,3-
【解析】先将椭圆方程化为普通方程,得:
()()125
1932
2=++-y x 。
然后由平移公式??
?-'=+'=1
3
y y x x 。 及在新系中焦点()4,0±可得答案()3,3,()5,3-
2.【题干】极坐标方程12cos 2=θρ所表示的曲线是( )
A 、两条相交直线
B 、圆
C 、椭圆
D 、双曲线 【答案】D
【解析】将极坐标方程12cos 2=θρ化为普通方程为122=-y x 它表示双曲线。
3. 【题干】在极坐标系中,圆心在
(
)
π,2且过极点的圆的方程为( )
A 、θρcos 22=
B 、θρcos 22-=
C 、θρsin 22=
D 、θρsin 22-= 【答案】B
【解析】先求出普通方程,再转化为极坐标方程。
4. 【题干】已知曲线1C 的参数方程为)(sin 10cos 102为参数θθ
θ
????
?=+-=y x ,将曲线1C 的参数
方程转化为普通方程。
【答案】
10)2(2
2=++y x 【解析】解析:由?????=+-=θθ
sin 10cos 102y x 得
10)2(22=++y x ∴曲线1C 的普通方程为
10)2(22=++y x 【巩固】
1. 【题干】方程)(2
22
2为参数t y x t
t t t ??
???+=-=--表示的曲线是( )
双曲线 B 、双曲线上的一支 C 、双曲线的下支 D 、圆 【答案】B
【解析】注意到t
2与t
-2互为倒数,故将参数方程的两个等式两边分别平分,再相减,即可
消去含t 的项。故4)22()22(2222-=+--=---t t t t y x ,既有
42
2=-x y 。又因为2,222222≥=≥+--y t t t t 即。可见方程为2,422≥=-y x y 。故选B 。 2.
【
题
干
】
在
平
面
直
角
坐
标
系
xOy
中,动圆
)(08cos 7sin 6cos 8222R y x y x ∈=++--+θθθθ的圆心为()y x p ,,求y x -2的取值范围。
【答案】73273≤-≤-y x
【解析】由题意
)(sin 3cos 4R y x ∈?
?
?==θθθθ
为参数,于是
()ψθθθ+=-=-c
o s 73sin 3cos 82y x ,所以
73273≤-≤-y x ;
3. 【题干】.求直线)
(351:1为参数t t
y t
x l ???+-=+=和直线032:2=--y x l 的交点P 的坐标,
及点P 与)5,1(-Q 的距离。 【答案】34
【解析】将??
?+-=+=t
y t
x 351代入032:2=--y x l 得32=t ,
得)1,321(+P ,而)5,1(-Q ,得346)32(22=+=PQ
【拔高】
1. 【题干】在极坐标系中,O 为极点,半径为2的圆C 的圆心的极坐标为)
3,2(π
.在以极
点为原点,以极轴为x 轴正半轴建立的直角坐标系中,直线l 的参数方程为
)(232,211为参数t t y t x ????
??
?
+-=+= ,直线l 与圆C 相交于B A 、两点,已知定点)2,1(-M , 则
=
?MB MA .
【答案】
3
4321+==t t MB MA
【解析】解析:圆C 的圆心的极坐标为?
?? ??3,2π,从而圆C 的圆心直角坐标为()
3,1,
∴圆C 的圆心直角坐标方程为
4)3()1(2
2=-+-y x , 把直线l 的参数方程???
???
?
+-=+=t y t x 232,211代入圆的直角坐标4)3()1(22=-+-y x 可得:()
03433322
=+++-t t ,由直线l 的参数方程中的参数t 的几何属性有
3
4321+==t t MB MA 。
2. 【题干】分别在下列两种情况下,把参数方程??????
?
-=+=--θθsin )(21cos )(21t t t t e e y e e x 化为普通方程:
(1)θ为参数,t 为常数;(2)t 为参数,θ为常数;
【答案】1
)(4
1)(4
122
2
2
=-+
+--t t
t t
e e y e e x ;1sin cos 2
2
22=-θθy x 。
【解析】(1)当t=0时,θcos ,0==x y ,即
,1=≤y x 且;
当0≠t 时,
)(21cos t t
e e x -+=
θ,
)(21sin t t
e e x --=
θ
而12
2=+y x ,即1
)(4
1)(4
122
22
=-+
+--t t
t t
e e y e e x
当
,1),(2
1,0,=≥+±==∈=-y x e e x y Z k k t t 且即时,πθ
当
0),(21
,0,2=-±==∈+
=-x e e y x Z k k t t 即时,π
πθ
当时,Z k k ∈≠,2πθ得???
????=-=+--θθsin 2cos 2y e e x e e t t t t ,即??????
?-=+=-θθθθsin 2cos 22sin 2cos 22y x e y x e t t
)sin 2cos 2)(sin 2cos 2(22θθθθy x y x e e t
t
-+=?-得1sin cos 2
2
22=-θθy x 。
3. 【题干】过点
)0,210(
P 作倾斜角为α的直线与曲线
1122
2=+y x 交于点,M N , 求
PN
PM 的值及相应的α的值;
【答案】3
4;
2πα=
【解析】解:设直线为
)(sin cos 2
10
为参数t t y t x ??
???=+=
αα,代入曲线并整理得
023cos 10)sin 1(22=+
++t t αα, 则
α221sin 123+=
=t t PN PM
所以当1sin 2
=α时,即
2π
α=
,PN PM 的最小值为3
4,此时2πα=
。
课后评价(在各自的系统上进行布置,不在教学案中体现)
包含:
1.课后作业学生完成情况
2.本节课主要内容概括
3.本节课学生学习态度
4.学生知识掌握情况和存在的问题(通过课堂反馈题进行分析)
语言真诚、体现学生实际情况,并且语言风格以鼓励为主,语气温和,体现教师的专业性与爱心。