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参数方程 教案

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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=--

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=--

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

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

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

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

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

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

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.

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

,1),(2

1,0,=≥+±==∈=-y x e e x y Z k k t t 且即时,πθ

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

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。

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