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人教版高中数学选修4-4课件:2.1曲线的参数方程 第二课时.2

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【解析】(1)选D.xy=1,x取非零实数,而A,B,C中的x的
范围不符合要求.
(2)①把y=sinθ代入方程,得到 于是x2=4(1-sin2θ)=4cos2θ,
x2 sin2 1, 4
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即x=±2|cosθ|,由于θ具有任意性,sinθ与cosθ的
t
2,(t为参数)化为普通方程为________.
【解析】消去y参 2数t 方程 x 中t2,的参数t,
得到普通方程为y2=4x. y 2t
答案:y2=4x
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【知识探究】 探究点 参数方程和普通方程的互化 1.同一曲线的参数方程是否唯一? 提示:求曲线的参数方程,关键是灵活确定参数,由于参 数不同,同一曲线的参数方程也会有差异,但是一定要 注意等价性.
(θ为参数)
x 2cos,
y 1 2பைடு நூலகம்in
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【解析】选D.圆x2+(y+1)2=2的圆心坐标为C(0,-1),半
径为
2
,所以它的参数方程为 x
2cos,
(θ为参
数).
y 1 2sin,
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2.参数方程
x
(为参数) .
(1)3x+4y=3cosθ+4sinθ+4=4+5sin(θ+φ),
其中 tan 且34φ, 的终边过点(4,3).
因为-5≤5sin(θ+φ)≤5,所以-1≤4+5sin(θ+φ)≤9,
所以3x+4y的最大值为9,最小值为-1.
人教版数学选修4-4课件1.3 简单曲线的极坐标方程

理得 sin
O∠MO AM=sin
∠1 OMA,
即 sin
ρ
34π=sin
1π4-θ,化简得 ρ(cos θ-sin
θ)=1,
经检验,点 A(1,0)也适合上述方程.则直线的极坐标方程为 ρ(cos θ-sin θ)=1.
方法二 先求过点 A 且倾斜角为π4的直线的直角坐标方程为 y-0=tan π4(x-1),
【例题 2】 求过点 A(1,0),且倾斜角为π4的直线的极坐标方程. 思维导引:作出图形,找出动点性质,运用正弦定理解三角形建立动点 M 的关系 式,从而建立动点(ρ,θ)的方程.也可先求出直角坐标方程,再转换成极坐标方程.
解析:方法一 由题意,设 M(ρ,θ)为直线上任意一点,则△OAM 中,由正弦定
的任意一点. • (2)由曲线上的点所合适的条件,列出曲线上
任意一点的极径ρ与极角θ之间的关系式. • (3)将(2)所得方程进行整理与化简,得出曲线
• 【例题4】 (202X·河南郑州高二检测)从极点 O作直线与另一直线l:ρcos θ=4相交于点M, 在OM上任取一点P,使OM·OP=12.
• (1)求点P的轨迹方程;
• (1)曲线C上点的坐标都是方程f(x,y)=0的解; • (2)以方程f(x,y)=0的解为坐标的点都在曲线
C上. • 满足以上两点则说曲线与方程建立了一一对
应的关系,方程是曲线的方程,曲线是方程 的曲线.
•要点二 曲线的极坐标方程
• 一般地,在极坐标系中,如果平面曲线C上 的任意一点的极坐标中至少有一个满足方程 f(ρ,θ)=0,并且坐标满足方程f(ρ,θ)=0的 点都在曲线C上,那么方程f(ρ,θ)=0叫做曲 线C的____极__坐_标__方_程______.
新人教B版高中数学选修4-4第2章参数方程2.1曲线的参数方程讲义

学习目标:1.了解曲线参数方程的有关概念.2.能进行参数方程和普通方程的互化.(重点)1.参数方程的概念定义:设在平面上取定了一个直角坐标系xOy ,把坐标x ,y 表示为第三个变量t 的函数⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t )y =g (t ),a ≤t ≤b .(*)如果对于t 的每一个值(a ≤t ≤b ),(*)式所确定的点M (x ,y )都在一条曲线上;而这条曲线上的任一点M (x ,y ),都可由t 的某个值通过(*)式得到,则称(*)式为该曲线的参数方程,其中变量t 称为参数.简单地说,若t 在a ≤t ≤b 内变动时,由(*)式确定的点M (x ,y )描出一条曲线,则称(*)式为该曲线的参数方程.2.参数方程与普通方程互化(1)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)如果知道变数x ,y 中的一个与参数t 的关系,例如x =f (t ),把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系y =g (t ),那么⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t )y =g (t )就是曲线的参数方程.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.思考1:曲线的参数方程中,参数是否一定具有某种实际意义?在圆的参数方程中,参数θ有什么实际意义?[提示] 联系x 、y 的参数t (θ,φ,…)可以是一个有物理意义或几何意义的变数,也可以是无实际意义的任意实数.圆的参数方程中,其中参数θ的几何意义是OM 0绕点O 逆时针旋转到OM 的位置时,OM 0转过的角度.思考2:普通方程化为参数方程,参数方程的形式是否惟一?[提示] 不一定惟一.普通方程化为参数方程,关键在于适当选择参数,如果选择的参数不同,那么所得的参数方程的形式也不同.1.将参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θy =sin 2θ(θ为参数)化为普通方程为( )A .y =x -2B .y =x +2C .y =x -2(2≤x ≤3)D .y =x +2(0≤y ≤1)[解析] 消去sin 2θ,得x =2+y , 又0≤sin 2θ≤1,∴2≤x ≤3.[答案] C2.把方程xy =1化为以t 为参数的参数方程是( ) A .⎩⎪⎨⎪⎧x =t 12y =t -12 B .⎩⎪⎨⎪⎧x =sin t y =1sin tC .⎩⎪⎨⎪⎧x =cos t y =1cos tD .⎩⎪⎨⎪⎧x =tan t y =1tan t[答案] D3.曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t 2y =t -1与x 轴交点的直角坐标是( )A .(0,1)B .(1,2)C .(2,0)D .(±2,0)[解析] 设与x 轴交点的直角坐标为(x ,y ),令y =0得t =1,代入x =1+t 2,得x =2, ∴曲线与x 轴的交点的直角坐标为(2,0). [答案] C4.曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =1-2ty =2+3t (t 为参数)与直线x +y =0的交点坐标是( )A .(5,-5)B .(7,-7)C .(-5,5)D .(-7,7)[解析] 将x =1-2t ,y =2+3t 代入x +y =0得t =-3,代入参数方程得x =7,y =-7. [答案]B⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θy =3sin θ(θ为参数,0≤θ<2π).判断点A (2,0),B (-3,32)是否在曲线C 上?若在曲线上,求出点对应的参数的值.[思路探究] 将点的坐标代入参数方程,判断参数是否有解. [解] 把点A (2,0)的坐标代入⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θy =3sin θ得cos θ=1且sin θ=0,由于0≤θ<2π,解之得θ=0,因此点A (2,0)在曲线C 上,对应参数θ=0,同理,把B (-3,32)代入参数方程,得⎩⎪⎨⎪⎧-3=2cos θ,32=3sin θ.∴⎩⎪⎨⎪⎧cos θ=-32,sin θ=12.又0≤θ<2π,∴θ=56π,所以点B (-3,32)在曲线C 上,对应θ=56π.对于曲线C 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t )y =g (t )(t 为参数),若点M (x 1,y 1)在曲线上,则⎩⎪⎨⎪⎧x 1=f (t )y 1=g (t )对应的参数t有解,否则无解,即参数t 不存在.1.已知曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1y =t 2-4(t 为参数)判断点A (3,0),B (-2,2)是否在曲线C 上?若在曲线上,求出点对应的参数的值.[解] 将点A (3,0)的坐标代入⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1y =t 2-4,得⎩⎪⎨⎪⎧t +1=3t 2-4=0,解之得t =2.所以点A (3,0)在曲线C 上,对应参数t =2.将点B (-2,2)的坐标代入⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1y =t 2-4,得⎩⎪⎨⎪⎧t +1=-2t 2-4=2,即⎩⎪⎨⎪⎧t =-3t 2=6,此方程组无解.所以点B (-2,2)不在曲线C 上.【例2】 在一次军事演习中,飞机要向假想敌军阵地进行投弹,投弹时,飞机离地面的距离h =490 m ,水平飞行的速度v =100 m/s.求炸弹投出后,弹道的参数方程.(不计空气阻力,重力加速度g =10 m/s 2)[思路探究] 这是物理学中的平抛运动,选择时间t 作参数,可将炸弹的水平方向和竖直方向的运动表示出来,从而建立弹道的参数方程.[解] 如图,从飞机投弹所在的位置向地面作垂线,垂足为O ,以垂线为y 轴,以O 为原点,建立平面直角坐标系.设P (x ,y )为炸弹在t s 后的坐标,则由题意可知⎩⎪⎨⎪⎧x =vt ,y =h -12gt 2.因为h =490 m ,v =100 m/s ,g =10 m/s 2,所以,炸弹投出后,弹道的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =100t ,y =490-5t 2(0≤t ≤72).1.本例选择时间t 为参数,很容易将炸弹的水平方向和竖直方向的运动表示出来,给建立弹道的参数方程带来了方便,可见合理地选择参数是建立参数方程的关键.2.求轨迹的参数方程的一般步骤是(1)建立适当的坐标系,设动点P (x ,y )为轨迹上任意一点.(2)根据题意选择与动点P 有直接联系的参数t .(3)根据轨迹条件求出x 和y 与参数t 之间的函数关系,从而得到轨迹的参数方程,求轨迹的参数方程时,参数选的不同,得到的参数方程也不同,但化成普通方程后却是一样的.2.设炮弹的发射角为α,发射的初速度为v 0,求弹道曲线的参数方程(不计空气阻力、风向等因素). [解] 取炮口为原点,水平方向为x 轴,建立坐标系如图所示,设炮弹发射后的位置在点M (x ,y ),又设炮弹发射后的时间t 为参数.由匀速直线运动和竖直上抛运动的位移公式,得x =OQ =|OP |cos α=v 0t cos α.y =QM =QP -MP =v 0t sin α-12gt 2.即得弹道曲线的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =v 0t cos α,y =v 0t sin α-12gt 2.【例3】 在方程⎩⎪⎨⎪⎧x =a +t cos θy =b +t sin θ,(a ,b 为正常数)中,(1)当t 为参数,θ为常数时,方程表示何种曲线? (2)当t 为常数,θ为参数时,方程表示何种曲线?[思路探究] (1)运用加减消元法,消t ;(2)利用平方关系sin 2θ+cos 2θ=1消参数,化成普通方程,进而判定曲线形状.[解] 方程⎩⎪⎨⎪⎧x =a +t cos θ, ①y =b +t sin θ, ②(a ,b 是正常数),(1)①×sin θ-②×cos θ得x sin θ-y cos θ-a sin θ+b cos θ=0.∵cos θ、sin θ不同时为零, ∴方程表示一条直线. (2)(ⅰ)当t 为非零常数时,原方程组为⎩⎪⎨⎪⎧x -at=cos θ, ③y -bt =sin θ. ④③2+④2得(x -a )2t 2+(y -b )2t2=1, 即(x -a )2+(y -b )2=t 2,它表示一个圆. (ⅱ)当t =0时,表示点(a ,b ).1.将参数方程化为普通方程,消参数常用代入法与加减消元法,第(2)问中利用了三角恒等变换消去参数.2.把参数方程化为普通方程时,要注意哪一个量是参数,并且要注意参数的取值对普通方程中x 及y 的取值范围的影响.本题启示我们,形式相同的方程,由于选择参数的不同,可表示不同的曲线.3.若将题目中的条件,改为“以过点A (0,4)的直线的斜率为参数,试求方程4x 2+y 2=16的参数方程”.[解] 设M (x ,y )是曲线4x 2+y 2=16上异于A (0,4)的任意一点. 则y -4x=k (x ≠0), ∴y =kx +4(k ≠0).将y =kx +4代入4x 2+y 2=16,得x [(4+k 2)x +8k ]=0,∴⎩⎪⎨⎪⎧x =0y =-4或⎩⎪⎨⎪⎧x =-8k4+k 2y =-4k 2+164+k2(k ≠0,k 为参数).因此所求的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-8k4+k2y =-4k 2+164+k2(k ≠0)和⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =-4.(教材P34习题2-1T4)设曲线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-2t y =-1-4t ,把它化为普通方程,说明它表示什么曲线.化下列曲线的参数方程为普通方程,并指出它是什么曲线.⎩⎨⎧x =1-2ty =3-4t(t 是参数).[命题意图] 本题以化参数方程为普通方程为载体,考查运算求解能力. [解] ∵x =1-2t ,∴t =1-x2,① ∴x ≤1,将①代入y =3-4t 得2x -y +1=0(x ≤1),表示一条射线.。
最新人教版高中数学选修4-4《曲线的参数方程》教材梳理

庖丁巧解牛知识·巧学一、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x 、y 都是某个变数t 的函数,即⎩⎨⎧==)(),(t g y t f x (*).并且对于t 的每一个允许值,由方程组(*)所确定的点M(x,y)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x 、y 之间关系的变数t 叫做参变数,简称参数.相对于参数方程来说,以前所学习过的关于x 、y 的直角坐标方程,叫做曲线的普通方程.在求曲线的方程时,一般需要建立曲线上动点P (x ,y )的坐标x,y 之间满足的等量关系F (x ,y )=0,这样得到的方程F (x ,y )=0就是曲线的普通方程;而有时要想得到联系x,y 的方程F (x ,y )=0是比较困难的,于是可以通过引入某个中间变量t ,使之与曲线上动点P 的坐标x,y 间接地联系起来,此时可得到方程组⎩⎨⎧==)(),(t g y t f x 即点P 的运动通过变量t的变化进行描述.若对t 的每一个值,由方程组确定的点(x ,y )都在曲线C 上;反之,对于曲线C 上的每一个点(x ,y ),其中x,y 都是t 的函数,则把方程组⎩⎨⎧==)(),(t g y t f x 叫做曲线C 的参数方程,其中的t 称为参数.在具体问题中的参数可能有相应的几何意义,也可能没有什么明显的几何意义.疑点突破 参数的选取应根据具体条件来考虑.但有时出于题目需要,也可以选两个或两个以上的参数,然后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,因此参数的选取一般应尽量少.一般说来,选择参数时应注意考虑以下两点:一是曲线上每一点的坐标(x,y)都不可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,容易列出方程.深化升华 参数法在求曲线的轨迹方程时是一种常用的甚至是简捷的解题方法.参数的思想方法就是在运动变化的哲学思想指导下的函数的思想方法,因此也可认为引入参数就是引入函数的自变量.二、圆的参数方程1.圆心在原点、半径为r 的圆的参数方程:⎩⎨⎧==θθsin ,cos r y r x (θ为参数). 2.圆心为O 1(a,b),半径为r 的圆的参数方程:⎩⎨⎧+=+=θθsin ,cos r b y r a x (θ为参数). 参数θ的几何意义是:以x 轴正半轴为始边,以OP 为终边的角(其中O 为坐标原点,P 为圆上一动点).圆的参数方程还可以表示为x=⎩⎨⎧+=+=θθcos ,sin r b y r a x (θ为参数). 方法归纳 有时从参数方程看不出它是否表示圆,可通过消去参数转化为普通方程判断其是否表示圆.三、参数方程和普通方程的互化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,即选定合适的参数t ,先确定一个关系x=f(t)〔或y=φ(t)〕,再代入普通方程F (x ,y )=0,求得另一关系y=φ(t)〔或x=f(t)〕.一般地,常选择的参数有角、有向线段的数量、斜率,某一点的横坐标(或纵坐标).误区警示 在将曲线的参数方程化为普通方程时,不仅仅是要把其中的参数消去,还要注意其中的x 、y 的取值范围,即在消去参数的过程中一定要注意普通方程与参数方程的等价性.四、参数方程与普通方程的区别与联系最明显的区别是其方程形式上的区别;更大的区别是普通方程反映了曲线上任一点坐标x,y 的直接关系,而参数方程则反映了x,y 的间接关系.曲线的参数方程常常是方程组的形式,任意给定一个参数的允许的取值就可得到曲线上的一个对应点,反过来对于曲线上任意一个点也必然对应着其中的参数的相应的允许取值.尽管参数方程与普通方程有很大的区别,但它们之间又有着密切的联系,这种联系表现在两方面:(1)这两种方程都是同一曲线的不同的代数表现形式,是同一事物的两个方面;(2)这两种方程之间可以进行互化,通过消参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.需要注意的是,在将两种方程互化的过程中,要注意两种方程(在表示同一曲线时)的等价性,即注意参数的取值范围对x,y 的取值范围的影响. 联想发散 需注意的是,不是所有的参数方程都可以化为普通方程,有些虽然可以化为普通方程,但是普通方程非常复杂,不便于对其性质的研究,如圆的渐开线和摆线的参数方程,一般都是研究其参数方程.问题·探究问题1 曲线的参数方程和普通方程既有各自的优点也有各自的缺点.为了利用各自的优点,有时候需要把参数方程转化为普通方程,有时候需要把普通方程转化为参数方程.那么,如何把一个参数方程化为普通方程,把一个普通方程化为参数方程呢?在普通方程与参数方程互化的过程中,又需要注意哪些问题呢?探究:把参数方程化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参法、加减消参法、恒等式(三角的或代数的)消参法;把普通方程化为参数方程的基本思路是引入参数,是消参的逆过程,即选定合适的参数t ,先确定一个关系x=f(t)〔或y=φ(t)〕,再代入普通方程F (x ,y )=0,求得另一关系y=φ(t)〔或x=f(t)〕.一般地,常选择的参数有角、有向线段的数量、斜率,某一点的横坐标(或纵坐标).在将曲线的参数方程化为普通方程时,不仅仅是要把其中的参数消去,还要注意其中的x 、y 的取值范围,如⎩⎨⎧==ty t x sin ,cos 2(t 为参数),通过消参数得到方程y 2=-(x-1),而事实上由x=cos 2t 可知0≤x≤1,而由y 2=-(x-1)可知其中x≤1,显然两个范围不同,即两个方程所表示的曲线就不是同一条曲线,可以说y 2=-(x-1)就不是⎩⎨⎧==t y t x sin ,cos 2的普通方程.故在消去参数的过程中一定要注意普通方程与参数方程的等价性,即它们二者要表示同一曲线.问题2 圆是我们最常见的曲线,利用圆的参数方程可以解决许多与圆有关的问题.那么,你能推导出圆的参数方程吗?其形式是否唯一呢?参数的意思是什么?探究:利用换元即可得到相应圆的参数方程.例如:圆(x-a)2+(y-b)2=r 2(r>0),可以先将该方程化为(22)()(rb y r a x -+-=1, 然后令⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=-)(c o s s i n ),(sin cos θθθθrb y r a x (其中θ为参数).于是就得到该圆的参数方程为⎩⎨⎧++=++=)cos (sin ),sin (cos θθθθr b r b y r a r a x 或或(其中θ为参数).由此可见,对于圆的参数方程来说,也有多种不同的表现形式,有些参数方程有时也许一下子看不出是否表示圆,这时可考虑通过消去参数转化为普通方程从而达到目的(对于其他曲线必要时也可类似考虑).这里参数θ的几何意义是:以x 轴正半轴为始边,以OP 为终边的角(O 为坐标原点,P 为圆上一动点). 典题·热题例1已知某条曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧=+=2,21aty t x (其中t 是参数,a ∈R ),点M(5,4)在该曲线上. (1)求常数a ;(2)求曲线C 的普通方程.思路分析:根据曲线与方程之间的关系,可知点M(5,4)在该曲线上.由点M 的坐标适合曲线C 的方程,从而可求得其中的待定系数,进而消去参数得到其普通方程.解:(1)由题意可知有⎩⎨⎧==⎩⎨⎧==+,1,2,4,5212a t at t 故 ∴a=1.(2)由已知及(1),可得曲线C 的方程为⎩⎨⎧=+=.,212t y t x . 由第一个方程,得t=21-x .代入第二个方程,得y=(21-x )2, ∴(x-1)2=4y 为所求.深化升华 把参数方程化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参法、加减消参法、恒等式(三角的或代数的)消参法等,在消参过程中一定要注意其等价性.例2已知圆x 2+y 2=1,点A(1,0),△ABC 内接于该圆,且∠BAC=60°,当B 、C 在圆上运动时,求BC 的中点的轨迹方程.思路分析:本题是比较典型的使用曲线的参数方程来解决相关问题的题目,涉及到多个点的坐标.解:如图2-1-1所示,M 为BC 的中点,由∠BAC=60°,得∠BOC=2×60°=120°(弦所对的圆心角等于它所对的圆周角的2倍). 在△BOC 中,OB=OC=1,所以OM=21.所以点M 的轨迹方程为x 2+y 2=41.图2-1-1 图2-1-2又因为x≥41时,如图2-1-2. 虽然∠BOC=120°,但∠BAC=21(360°-120°)=120°≠60°, 所以点M 的轨迹方程为x 2+y 2=41(x<41),如图2-1-2. 误区警示 本题主要容易忽视隐含的范围x<41,忽视了这个范围则本题的解答就不严谨,并且很多资料上的答案也都没有这个范围,像这样的求轨迹的问题一定要注意这一点. 例3已知实数x 、y 满足(x-1)2+(y-2)2=25,求x 2+y 2的最大值与最小值.思路分析:这样的题目可考虑数形结合,把满足(x-1)2+(y-2)2=25的x 、y 视为圆(x-1)2+(y-2)2=25上的动点,待求的x 2+y 2可视为该圆的点与原点之间的距离的平方,结合图形易知结果或考虑利用圆的参数方程来求解.解:实数x 、y 满足(x-1)2+(y-2)2=25视为圆(x-1)2+(y-2)2=25上的点,于是可利用圆的参数方程来求解,设⎩⎨⎧+=+=,sin 52,cos 51θθy x 代入x 2+y 2=(1+5cosθ)2+(2+5sinθ)2=30+(10cosθ+20sinθ)=30+105cos(θ+α),从而可知所求代数式的最大值与最小值分别为30+105,30-105.深化升华 本题中出现了圆的方程,像这样的问题,题目本身是以代数题的形式出现,而实际上在考虑相关问题时常常应该和图形联系起来,这样对于问题的解决常能事半功倍. 例4圆M 的方程为x 2+y 2-4Rxcosα-4Rysinα+3R 2=0(R>0).(1)求该圆圆心M 的坐标以及圆M 的半径;(2)当R 固定,α变化时,求圆心M 的轨迹,并证明此时不论α取什么值,所有的圆M 都外切于一个定圆.思路分析:本题中所给的圆方程中的变数有多个,此时要结合题意分清究竟哪个是真正在变,而像这样的具体题目尤其容易犯弄不清真正的参数的错误.解:(1)由题意得圆M 的方程为(x-2Rcosα)2+(y-2Rsinα)2=R 2,故圆心为M(2Rcosα,2Rsinα),半径为R.(2)当α变化时,圆心M 的轨迹方程为⎩⎨⎧==ααsin 2,cos 2R y R x (其中α为参数).两式平方相加,得x 2+y 2=4R 2.所以圆心M 的轨迹是圆心在原点,半径为2R 的圆. 由于22)sin 2()cos 2(ααR R +=2R=3R-R ,22)sin 2()cos 2(ααR R +=2R=R+R,所以所有的圆M 都和定圆x 2+y 2=R 2外切,和定圆x 2+y 2=9R 2内切.。
人教课标版高中数学选修4-4:《曲线的参数方程》教案-新版

第二讲 参数方程 2.1 曲线的参数方程一、教学目标 (一)核心素养通过这节课学习,了解参数方程的概念、体会参数的意义,会进行参数方程和普通方程的互化,在直观想象、数学抽象中感受不同参数方程的特点. (二)学习目标1.通过实例,了解参数方程的含义,体会参数的意义.2.能求解圆的参数方程并用圆的参数解决有关问题,了解圆的参数方程中参数的意义. 3.掌握基本的参数方程与普通方程的互化,,感受集合语言的意义和作用. (三)学习重点 1.参数方程的概念. 2.圆的参数方程及其应用. 3.参数方程与普通方程的互化. (四)学习难点1.参数方程与普通方程的互化的等价转化.2.根据几何性质选取恰当的参数,建立曲线的参数方程. 二、教学设计 (一)课前设计 1.预习任务(1)读一读:阅读教材第21页至第26页,填空:一般的,在平面直角坐标系中,如果曲线上的任意一点的坐标y x ,都是某个变数t 的函数:⎩⎨⎧==)()(t g y t f x ①且对于t 的每一个允许值,由方程组①确定的点)(y x M ,都在这条曲线上,那么方程组①叫做这条曲线的参数方程,联系变数y x ,的变数t 叫参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点坐标y x ,之间关系的方程0)(=y x f ,叫普通方程.(2)想一想:参数方程与普通方程如何转化?一般地,可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.反之,如果知道变数y x ,中的一个与参数t 的关系,例如)(t f x =,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系)(x g y =,那么就是曲线的参数方程.(3)写一写:圆的一般参数方程是什么?①圆心在原点,半径为r 的圆的参数方程为(θ为参数);②圆心在),(b a ,半径为r 的圆的参数方程为(θ为参数).2.预习自测(1)方程⎩⎨⎧x =1+sin θy =sin 2θ(θ是参数)所表示曲线经过下列点中的( )A.(1,1)B.)21,23( C.)23,23(D.)21,232(-+ 【知识点】参数方程的定义【解题过程】将选项中的点一一代入曲线的参数方程中,显然选项C 满足题意 【思路点拨】根据参数方程的定义求解 【答案】C .(2)下列方程:①⎩⎨⎧ x =m ,y =m .(m 为参数) ②⎩⎨⎧ x =m ,y =n .(m ,n 为参数) ③⎩⎨⎧x =1,y =2.④x +y =0中,参数方程的个数为( )A .1B .2C .3D .4 【知识点】参数方程的定义【解题过程】根据参数方程的定义,只有①是参数方程 【思路点拨】由参数方程的定义求解 【答案】A(3)参数方程⎩⎨⎧x =cos α,y =1+sin α(α为参数)化成普通方程为_______________.【知识点】参数方程与普通方程互化【解题过程】由⎩⎨⎧x =cos α,y =1+sin α变形整理得1sin ,cos -==y x αα,两式分别平方相加得1)1(22=-+y x【思路点拨】利用三角恒等变换消去参数 【答案】1)1(22=-+y x .(4)P (x ,y )是曲线⎩⎨⎧x =2+cos αy =sin α(α为参数)上任意一点,则P 到直线x -y +4=0的距离的最小值是________.【知识点】参数方程的应用【解题过程】由P 在曲线⎩⎨⎧x =2+cos αy =sin α上可得P 的坐标为(2+cos α,sin α),由点到直线的距离公式得d =|cos α-sin α+6|2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4+62,当cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=-1时,d 最小,d min =-2+62=-1+3 2.【思路点拨】根据参数方程的应用得到点设置,再转化为三角函数的最值问题求解 【答案】-1+3 2 (二)课堂设计 1.问题探究探究一 结合实例,认识参数方程★ ●活动① 归纳提炼概念在过去的学习中,我们已经掌握了一些求曲线方程的方法,但在求某些曲线方程时,直接确定曲线上点的坐标y x ,的关系并不容易,我们先看下来的例子:一架救援飞机在离灾区底面500m 高处以100m/s 的速度作水平直线飞行.为使投放的救援物质准确落于灾区指定的地面飞行员应如何确定投放时机?(不计空气阻力,重力加速度2/8.9s m g =)设飞机在点A 将物质投出机舱,在过飞机航线且垂直于底面的平面上建立如右图的平面直角坐标系,其中x 轴为该平面与地面的交线,y 轴经过A 点.记物质从被投出到落地这段时间内的运动曲线为C ,)(y x M ,为C 上任意点,设t 时刻时,x 表示物质的水平位移,y 表示物质距地面的高度.由物理知识,物资投出机舱后,沿Ox 方向以s m /100的速度作匀速直线运动,沿Oy 反方向作自由落体运动,即:221500100gt y t x ⎪⎩⎪⎨⎧-== 令s t y 10.10,0≈=,代入t x 100=,解得m x 1010≈.所以,飞行员在离救援点的水平距离约为m 1010时投放物资,,可以使其准确落在指定地点.由上可知:在t 的取值范围内,给定t 的一个值,就可以惟一确定y x ,的值,反之也成立. 一般的,在平面直角坐标系中,如果曲线上的任意一点的坐标y x ,都是某个变数t 的函数:⎩⎨⎧==)()(t g y t f x ①且对于t 的每一个允许值,由方程组①确定的点)(y x M ,都在这条曲线上,那么方程组①叫做这条曲线的参数方程,联系变数y x ,的变数t 叫参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点坐标y x ,之间关系的方程0)(=y x f ,叫普通方程.参数是联系变数y x ,的桥梁,可以是一个有物理意义或几何意义,也可以没有明显实际意义的变数.【设计意图】从生活实例到数学问题,从特殊到一般,体会概念的提炼、抽象过程. ●活动② 巩固基础,检查反馈例1 已知曲线C 的参数方程是⎩⎨⎧+==)(1232为参数t t y tx(1)判断点)4,5(),1,0(21M M 与曲线C 的位置关系; (2)已知点),6(a M 在曲线C 上,求a 的值. 【知识点】参数方程.【解题过程】(1)把点1M 的坐标)1,0(代入方程组,解得0=t ,所以1M 在曲线C .把点2M 的坐标)4,5(代入方程组,得⎩⎨⎧+==124352t t ,无解,所以2M 不在曲线C . (2)因为点),6(a M 在曲线C 上,所以⎩⎨⎧+==12362t a t,解得9,2==a t 【思路点拨】根据参数方程与曲线的关系来求解.【答案】(1) 1M 在曲线C ,2M 不在曲线C ; (2) 9=a .同类训练 已知某条曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧∈=+=),(212R a t at y tx 为参数且点)4,3(-M 在该曲线上. (1)求常数a 的值;(2)判断点P (1,0),Q (3,-1)是否在曲线C 上?【知识点】参数方程.【解题过程】(1)将M (-3,4)的坐标代入曲线C 的参数方程⎩⎨⎧ x =1+2t ,y =at 2,得⎩⎨⎧-3=1+2t ,4=at 2,消去参数t ,得a =1.(2)由上述可得,曲线C 的参数方程是⎩⎨⎧x =1+2t ,y =t 2,把点P 的坐标(1,0)代入方程组,解得t =0,因此P 在曲线C 上,把点Q 的坐标(3,-1)代入方程组,得到⎩⎨⎧3=1+2t ,-1=t 2,这个方程组无解,因此点Q 不在曲线C 上. 【思路点拨】根据参数方程和曲线的关系来求解.【答案】(1)1=a ; (2) P 在曲线C 上,点Q 不在曲线C 上. 【设计意图】巩固基础,加深理解与应用. 探究二 探究圆的参数方程 ●活动① 互动交流、初步实践结合以上参数方程的定义,你能的得到圆的参数方程吗?先看下面例子当物体绕定轴作匀速转动时,物体中各个点都作匀速圆周运动(如右图).那么,怎样刻画运动中点的位置呢?如图1,设圆O 的半径是r ,点M 从初始位置M 0(t =0时的位置)出发,按逆时针方向在圆O 上作匀速圆周运动,点M 绕点O 转动的角速度为ω.以圆心O 为原点,OM 0所在的直线为x 轴,建立直角坐标系.显然,点M 的位置由时刻t 惟一确定,因此可以取t 为参数.【设计意图】通过现实问题的求解,加深对参数方程中参数的意义的理解.●活动② 建立模型,加深认识如果在时刻t ,点M 转过的角度是θ,坐标是M (x ,y ),那么θ=ωt .设|OM |=r ,如何用r 和θ表示x ,y 呢?由三角函数定义,有cos ωt =x r ,sin ωt =yr , 即⎩⎨⎧x =r cos ωt ,y =r sin ωt .(t 为参数) 考虑到θ=ωt ,也可以取θ为参数,于是有 ⎩⎨⎧x =r cos θ,y =r sin θ.(θ为参数) 这就得到了以原点为圆心,半径为r 的圆参数方程.其中θ的几何意义是OM 0绕点O 逆时针旋转到OM 的位置时,OM 0转过的角度.【设计意图】通过对问题的求解,得出圆的参数方程,同时为求圆的标准方程的参数方程作铺垫.●活动③ 归纳梳理、灵活应用若圆的圆心坐标为),(b a ,半径为r 的圆的参数方程是什么呢?此时圆的标准方程为:222)()(r b y a x =-+-,由1cos sin 22=+αα,故令θθsin ,cos =-=-rby r a x ,整理得:图2-1-2)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧+=+=r b y r a x 一般地,同一条曲线,可以选取不同的变数为参数,另外,要注明参数及参数的取值范围. 【设计意图】由特殊到一般,体会培养学生数学抽象、归类整理意识. 探究三 探究参数方程和普通方程的互化★▲ ●活动① 归纳梳理、体会内在联系我们除了用普通方程表示曲线外,还可以用参数方程表示曲线,它们是同一曲线的两种不同的表达形式.但由参数方程直接判断曲线的类型不太容易,例如⎩⎨⎧=+=θθsin 3cos y x 为何曲线?这就需要我们转化为普通再判断,那么两者如何转化?由⎩⎨⎧=+=θθsin 3cos y x 得⎩⎨⎧=-=yx θθsin 3cos , 所以1)3(22=+-y x ,表示以)0,3(为圆心,半径为1的圆. 一般地,可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.反之,如果知道变数y x ,中的一个与参数t 的关系,例如)(t f x =,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系)(x g y =,那么就是曲线的参数方程.在参数方程与普通方程的互化中,必须使y x ,的取值范围保持一致,即等价转化.【设计意图】通过实例体会参数方程与普通方程的互化,培养学生数学抽象意识. ●活动② 巩固基础,检查反馈例2 如图,已知点P 是圆x 2+y 2=16上的一个动点,定点A (12,0),当点P 在圆上运动时,求线段P A 的中点M 的轨迹.【知识点】圆的参数方程、点的轨迹方程. 【数学思想】数形结合 【解题过程】设动点M (x ,y ),∵圆x 2+y 2=16的参数方程为⎩⎨⎧x =4cos θ,y =4sin θ,(θ为参数),∴设点P (4cos θ,4sin θ), 由线段的中点坐标公式,得x =4cos θ+122,且y =4sin θ2,∴点M 的轨迹方程为⎩⎨⎧x =2cos θ+6,y =2sin θ,转化为普通方程得4)6(22=--y x因此点M 的轨迹是以点(6,0)为圆心,以2为半径的圆.【思路点拨】借助于圆的参数方程来得到点的轨迹方程,即代入法. 【答案】点M 的轨迹是以点(6,0)为圆心,以2为半径的圆.同类训练 将例1中的定点A 的坐标改为)0,4(,其它条件不变,求线段P A 的中点M 的轨迹 【知识点】圆的参数方程、点的轨迹方程. 【解题过程】设动点M (x ,y ),∵圆x 2+y 2=16的参数方程为⎩⎨⎧x =4cos θ,y =4sin θ,(θ为参数),∴设点P (4cos θ,4sin θ), 由线段的中点坐标公式,得24cos 4+=θx ,且y =4sin θ2, ∴点M 的轨迹方程为2cos 22sin x y θθ=+⎧⎨=⎩,转化为普通方程得4)2(22=--y x因此点M 的轨迹是以点(6,0)为圆心,以2为半径的圆.【思路点拨】借助于圆的参数方程来得到点的轨迹方程,即代入法. 【答案】点M 的轨迹是以点(2,0)为圆心,以2为半径的圆. 【设计意图】巩固检查参数方程与曲线的关系.例3 把下列参数方程化为普通方程,并说明它们各表示什么曲线?(1)⎩⎨⎧-=+=)(211为参数t ty t x (2)⎩⎨⎧+=+=)(2sin 1cos sin 为参数θθθθy x 【知识点】参数方程化为普通方程.【解题过程】(1)由11≥+=t x ,有1-=x t ,代入t y 21-=,得到32+-=x y .又因为11≥+=t x ,所以与参数方程等价的普通方程是)1(32≥+-=x x y ,即以)1,1(为端点的一条射线(包括端点).(2)把θθcos sin +=x 平方后减去θ2sin 1+=y ,得到 y x =2,又因为)4sin(2cos sin πθθθ+=+=x ,所以]2,2[-∈x ,即与参数方程等价的普通方程是y x =2,]2,2[-∈x ,即开口向上的抛物线的一部分.【思路点拨】先由一个方程求出参数的表达式,再代入另一个方程,或者利用三角恒等变换消去参数.【答案】(1))1(32≥+-=x x y ;(2)y x =2,]2,2[-∈x . 同类训练 化下列曲线的参数方程为普通方程,并指出它是什么曲线. (1)⎩⎨⎧x =1+2t ,y =3-4t (t 为参数);(2)⎩⎨⎧x =cos θ+sin θ,y =sin θcos θ(θ为参数).【知识点】参数方程化为普通方程. 【解题过程】(1)∵x =1+2t ,∴2t =x -1. ∵-4t =-2x +2,∴y =3-4t =3-2x +2. 即y =-2x +5(x ≥1),它表示一条射线. (2)∵x =cos θ+sin θ=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4,∴x ∈[-2,2]. x 2=1+2sin θcos θ,将sin θcos θ=y 代入,得x 2=1+2y .∴普通方程为y =12x 2-12()-2≤x ≤2,它是抛物线的一部分.【思路点拨】先由一个方程求出参数的表达式,再代入另一个方程,或者利用三角恒等变换消去参数.【设计意图】巩固检查参数方程与普通方程的互化. ●活动③ 强化提升、灵活应用例4 若x ,y 满足(x -1)2+(y +2)2=4,求2x +y 的最值. 【知识点】参数方程的应用、三角函数.【数学思想】转化与化归思想.【解题过程】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 ≤2 5.即2x +y 的最大值为25,最小值为-2 5.【思路点拨】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. 【答案】2x +y 的最大值为25,最小值为-2 5.同类训练 已知点M (x ,y )是圆x 2+y 2+2x =0上的动点,若4x +3y -a ≤0恒成立,求实数a 的取值范围.【知识点】参数方程的应用、三角函数.. 【数学思想】转化化归思想.【解题过程】由x 2+y 2+2x =0,得(x +1)2+y 2=1,又点M 在圆上, ∴x =-1+cos θ,且y =sin θ, 因此4x +3y =4(-1+cos θ)+3sin θ=-4+5sin(θ+φ)≤-4+5=1.(φ由tan φ=43确定) ∴4x +3y 的最大值为1.若4x +3y -a ≤0恒成立,则a ≥(4x +3y )max , 故实数a 的取值范围是[1,+∞).【思路点拨】考虑利用圆的参数方程将恒成立问题转化为最值,在利用求三角函数最值问题. 【答案】[1,+∞).【设计意图】熟练利用参数方程求解某些最值问题. 3.课堂总结 知识梳理(1)一般的,在平面直角坐标系中,如果曲线上的任意一点的坐标y x ,都是某个变数t 的函数:⎩⎨⎧==)()(t g y t f x ①且对于t 的每一个允许值,由方程组①确定的点)(y x M ,都在这条曲线上,那么方程组①叫做这条曲线的参数方程,联系变数y x ,的变数t 叫参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点坐标y x ,之间关系的方程0)(=y x f ,叫普通方程.(2)一般地,可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.反之,如果知道变数y x ,中的一个与参数t 的关系,例如)(t f x =,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系)(x g y =,那么就是曲线的参数方程.(3)①圆心在原点,半径为r 的圆的参数方程为⎩⎨⎧x =r cos θ,y =r sin θ.)(为参数θ; ②圆心在),(b a ,半径为r 的圆的参数方程为)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧+=+=r b y r a x . 重难点归纳(1)参数t (也可用其它小写字母表示)是联系变数y x ,的桥梁,它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;参数方程和普通方程都是在直角坐标系之下同一曲线的两种不同表的形式.(2)参数方程和普通方程互化时,一定使y x ,的取值范围保持一致,即等价转化.(三)课后作业基础型 自主突破1.下列方程中能表示曲线参数方程的是( )A.032=-+t y xB.⎩⎨⎧+==t x y ty x 232C.⎩⎨⎧+=-=2342u y t xD.⎩⎨⎧+=+=ky k x 2335 【知识点】参数方程的含义.【解题过程】A 是含参数的方程,B 中的y x ,并不都由参数t 确定,C 中的y x ,不是由同一个参数确定,D 正确.【思路点拨】根据参数方程的含义进行判断.【答案】D2.曲线⎩⎨⎧x =1+t 2y =t -1)(为参数t 与x 轴交点的直角坐标是( ) A .(0,1) B .(1,2) C .(2,0) D .(±2,0)【知识点】曲线与参数方程.【解题过程】设与x 轴交点的直角坐标为(x ,y ),令y =0得t =1,代入x =1+t 2,得x =2, ∴曲线与x 轴的交点的直角坐标为(2,0).【思路点拨】根据曲线与参数方程的关系判断.【答案】C3.曲线⎩⎨⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ(θ为参数)的对称中心( ) A.在直线y =2x 上 B.在直线y =-2x 上 C.在直线y =x -1上 D.在直线y =x +1上【知识点】圆的参数方程.【解题过程】由⎩⎨⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ,得⎩⎨⎧cos θ=x +1,sin θ=y -2.所以(x +1)2+(y -2)2=1.曲线是以(-1,2)为圆心,1为半径的圆,所以对称中心为(-1,2),在直线y =-2x 上.故选B .【思路点拨】将圆的参数方程化为圆的标准方程.【答案】B4.若x ,y 满足x 2+y 2=1,则x +3y 的最大值为( )A .1B .2C .3D .4【知识点】参数方程的应用.【解题过程】由于圆x 2+y 2=1的参数方程为⎩⎨⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),则x +3y =3sin θ+cos θ=2sin )6(πθ+,故x +3y 的最大值为2.故选B. 【思路点拨】利用三角代换求解.【答案】B .5.圆心在点(-1,2),半径为5的圆的参数方程为________.【知识点】普通方程化为参数方程.【解题过程】因为是圆心在点(-1,2),半径为5的圆,所以参数方程为)(sin 52cos 51为参数θθθ⎩⎨⎧+=+-=y x . 【思路点拨】根据三角代换公式来求解.【答案】)(sin 52cos 51为参数θθθ⎩⎨⎧+=+-=y x .6.设y =tx (t 为参数),则圆x 2+y 2-4y =0的参数方程是_________.【知识点】普通方程与参数方程互化.【解题过程】把y =tx 代入x 2+y 2-4y =0得x =4t 1+t 2,y =4t 21+t 2, ∴参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧ x =4t 1+t 2,y =4t 21+t 2(t 为参数).【思路点拨】利用代入法求解.【答案】⎩⎪⎨⎪⎧ x =4t 1+t 2,y =4t 21+t 2(t 为参数) 能力型 师生共研7.将参数方程⎩⎨⎧x =2+sin 2θy =sin 2θ(θ为参数)化为普通方程为( ) A .y =x -2 B .y =x +2C .y =x -2(2≤x ≤3)D .y =x +2(0≤y ≤1)【知识点】参数方程化为普通方程.【解题过程】消去sin 2θ,得x =2+y ,又0≤sin 2θ≤1,∴2≤x ≤3.【思路点拨】注意三角函数的有界性,参数方程的等价转化.【答案】C8.已知曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos θy =3sin θ(θ为参数,0≤θ<2π). 判断点A (2,0),B )23,3(-是否在曲线C 上?若在曲线上,求出点对应的参数的值. 【知识点】曲线与参数方程.【解题过程】把点A (2,0)的坐标代入⎩⎨⎧x =2cos θ,y =3sin θ,得cos θ=1且sin θ=0,由于0≤θ<2π,解之得θ=0,因此点A (2,0)在曲线C 上,对应参数θ=0.同理,把B )23,3(-代入参数方程,得 ⎩⎪⎨⎪⎧ 3=2cos θ,32=3sin θ,∴⎩⎪⎨⎪⎧ cos θ=-32,sin θ=12.又0≤θ<2π,∴θ=56π,所以点B )23,3(-在曲线C 上,对应θ=56π. 【思路点拨】利用曲线与参数方程的关系求解.【答案】A ,B 是在曲线C 上,A ,B 对应的参数的值分别为θ=0、θ=56π.探究型 多维突破9.在平面直角坐标系xOy 中,动圆x 2+y 2-8x cos θ-6y sin θ+7cos 2θ+8=0(θ∈R )的圆心为P (x ,y ),求2x -y 的取值范围.【知识点】参数方程的应用.【解题过程】由题设得⎩⎨⎧ x =4cos θ,y =3sin θ,(θ为参数,θ∈R ). 于是2x -y =8cos θ-3sin θ=73sin(θ+φ),⎝ ⎛⎭⎪⎫φ由tan φ=-83确定所以-73≤2x -y ≤73. 所以2x -y 的取值范围是[-73,73].【思路点拨】利用参数方程,转化为三角函数的最值来求解.【答案】[-73,73].10.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =4cos θy =4sin θ(θ为参数,且0≤θ<2π),点M 是曲线C 1上的动点.(1)求线段OM 的中点P 的轨迹的直角坐标方程;(2)以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,若直线l 的极坐标方程为ρcos θ-ρsin θ+1=0(ρ>0),求点P 到直线l 距离的最大值.【知识点】参数方程、极坐标、点到直线的距离.【解题过程】(1)曲线C 1上的动点M 的坐标为(4cos θ,4sin θ),坐标原点O (0,0),设P 的坐标为(x ,y ),则由中点坐标公式得x =12(0+4cos θ)=2cos θ,y =12(0+4sin θ)=2sin θ,所以点P 的坐标为(2cos θ,2sin θ),因此点P 的轨迹的参数方程为⎩⎨⎧ x =2cos θy =2sin θ(θ为参数,且0≤θ<2π), 消去参数θ,得点P 轨迹的直角坐标方程为x 2+y 2=4.(2)由直角坐标与极坐标关系得直线l 的直角坐标方程为x -y +1=0.又由(1)知,点P 的轨迹为圆心在原点,半径为2的圆,因为原点(0,0)到直线x -y +1=0的距离为|0-0+1|12+(-1)2=12=22, 所以点P 到直线l 距离的最大值为2+22.【思路点拨】普通方程侧重于判断曲线的形状,参数方程侧重于表示曲线上的点.【答案】(1)P 轨迹的直角坐标方程为x 2+y 2=4;(2)2+22. 自助餐1.下列点在方程)(2cos sin 2为参数θθθ⎩⎨⎧==y x 所表示的曲线上的是( ) A.)7,2( B.)32,31( C.)21,21( D.)1,1(- 【知识点】曲线与参数方程.【解题过程】选D.由方程(θ为参数),令1sin 2==θx ,得Z k k ∈+=,2ππθ12cos -==θy .【思路点拨】利用曲线点的与参数方程的关系求解.【答案】D2.把方程xy =1化为以t 为参数的参数方程是( )A.⎩⎪⎨⎪⎧ x =t 12y =t -12B.⎩⎪⎨⎪⎧ x =sin t y =1sin tC.⎩⎪⎨⎪⎧ x =cos t ,y =1cos tD.⎩⎪⎨⎪⎧ x =tan t ,y =1tan t【知识点】普通方程与参数方程互化.【解题过程】A 显然代入不成立,B,C 选项中1≤x ,不成立,D 选项满足要求.【思路点拨】把选项的参数方程转化为普通方程,注意等价转化.【答案】D3.圆的参数方程为⎩⎨⎧x =2+4cos θ,y =-3+4sin θ(0≤θ<2π),若圆上一点P 对应参数θ=43π,则P 点的坐标是________.【知识点】曲线与参数方程.【解题过程】将θ=43π代入参数方程中,解得33,0-==y x ,所以)33,0(-P .【思路点拨】利用曲线上的点与参数方程的关系.【答案】(0,-33).4.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y x 的取值范围是________.【知识点】圆的参数方程、直线斜率.【数学思想】数形结合思想【解题过程】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y x =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. 【思路点拨】利用数形结合的思想求解.【答案】 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤-33,33. 5.根据所给条件,把曲线的普通方程化为参数方程:(1)012=---y x y ,设t t y ,1-=为参数;(2)14922=+y x ,设θθ,cos 3=x 为参数. 【知识点】普通方程与参数方程互化.【解题过程】(1)将,1-=t y 代入方程012=---y x y ,解得132+-=t t x ,所以参数方程为⎩⎨⎧-=+-=)(1132为参数t t y t t x (2)将,cos 3θ=x 代入方程14922=+y x θsin 2±=y ,由于参数θ的任意性,可取θsin 2=y ,所以参数方程为)(sin 2cos 3为参数θθθ⎩⎨⎧==y x .【思路点拨】普通方程化为参数方程,注意等价转化.【答案】(1)⎩⎨⎧-=+-=)(1132为参数t t y t t x ;(2))(sin 2cos 3为参数θθθ⎩⎨⎧==y x 6.在方程⎩⎨⎧ x =a +t cos θ,y =b +t sin θ(a ,b 为正常数)中, (1)当t 为参数,θ为常数时,方程表示何种曲线?(2)当t 为常数,θ为参数时,方程表示何种曲线?【知识点】参数方程的含义.【数学思想】分类讨论的思想.【解题过程】(1)方程⎩⎨⎧ x =a +t cos θ, ①y =b +t sin θ, ②(a ,b 是正常数), (1)①×sin θ-②×cos θ得 x sin θ-y cos θ-a sin θ+b cos θ=0.∵cos θ、sin θ不同时为零,∴方程表示一条直线.(2)(ⅰ)当t 为非零常数时,原方程组为⎩⎪⎨⎪⎧ x -a t =cos θ,③y -b t =sin θ. ④③2+④2得x -a 2t 2+y -b2t 2=1,即(x -a )2+(y -b )2=t 2,它表示一个圆.(ⅱ)当t =0时,表示点(a ,b ).【思路点拨】(1)运用加减消元法,消t ;(2)当t =0时,方程表示一个点,当t 为非零常数时,利用平方关系消参数θ,化成普通方程,进而判定曲线形状.【答案】(1)方程表示一条直线;(2)(ⅰ)当t为非零常数时,它表示一个圆,(ⅱ)当t=0时,表示点(a,b).。
高中数学人教版选修4-4 第二讲 2.3曲线的参数方程(椭圆的参数方程)

【板书设计】课题:曲线的参数方程(椭圆的参数方程)
基础测试1.2.3.
巩固练习1.2.
课堂
小结
本节课学习了以下内容:利用圆锥曲线的参数方程来确定最值
【布置作业】教材46页2,3题
教学反思
亮点:
不足及改进措施:
备课组长:
教务处(教学部):
课题:曲线的参数方程(双曲线,抛物线的参数方程)
教学
目标
知识与技能:利用圆锥曲线的参数方程来确定最值,解决有关点的轨迹问题。
过程与方法:引导学生独立思考并回答问题。
情感与价值观:通过启发学生回顾已学过的知识点,培养学生回顾复习能力。
授1课时
【课 题】课题:曲线的参数方程(椭圆的参数方程)
【授课时间】2021年 月 日 班级:高三()班
【教学目标】利用圆锥曲线的参数方程来确定最值,解决有关点的轨迹问题。
【教学重点】利用圆锥曲线的参数方程来确定最值。
【教学难点】利用圆锥曲线的参数方程来确定最值。
【课 型】新授课
【教学用具】班班通
【教学方法】讲解结合法
【教学过程】
初次备课
二次备课
二、预习检测:
化下列曲线的参数方程为普通方程,并指出它是什么曲线。
(1) (t是参数)
(2) ( 是参数)
(3) (t是参数)
三、新课引入
通过参数 简明地表示曲线上任一点坐标将解析几何中以计算问题化为三角问题,从而运用三角性质及变换公式帮助求解诸如最值,参数取值范围等问题。
四、新课讲授:
例1.求椭圆的内接矩形面积的最大值。
(组织学生复习的基础上独立完成此题)
例2.AB为过椭圆 中心的弦, , 为焦点,求△ABF1面积的最大值。
人教A版高中数学选修4-4课件 2.1曲线的参数方程课件4
x=v0tcosα, 即得弹道曲线的参数方程为:y=v0tsinα-12gt2 (t为参数).
【例4】 设P(x,y)是圆x2+y2=2y上的动点, (1)求2x+y的取值范围; (2)若x+y+c≥0恒成立,求实数c的取值范围.
∴-12≤x≤12. ∵sinθ+cosθ= 2sin(θ+π4)∈[- 2, 2], ∴- 2≤y≤ 2. 故所求的普通方程为 y2=2(x+12)(-12≤x≤12,- 2≤y≤ 2). 其图形是抛物线的一部分. 如图①所示.
(2)由x2+y2=(1t )2+(1t t2-1)2=1. 又x=1t ≠0,xy=1t t2-1≥0, 故所求的普通方程为x2+y2=1(0<x≤1,0≤y<1或-1≤x<0, -1<y≤0).
一条直线对吗?这是不对的.因为在参数方程
x=cos2θ, y=sin2θ
中,
x,y的取值范围是[0,1],所以
x=cos2θ, y=sin2θ
表示的是一条线段x+y
=1(0≤x≤1),而不是直线x+y=1.
4.求曲线的参数方程的方法 (1)如果已知曲线的普通方程,根据所选参数可利用代入法确 定其参数方程. (2)求动点的轨迹的参数方程时,应先根据题意选择适当的参 数,再利用已知条件求参数方程.
变式训练1 已知曲线C的参数方程是xy==1a+t2 2t, (t为参数, a∈R),点M(-3,4)在曲线C上.
(1)求常数a的值; (2)判断点P(1,0),Q(3,-1)是否在曲线C上.
解
(1)将M(-3,4)的坐标代入曲线C的参数方程
x=1+2t, y=at2
人教课标版高中数学选修4-4:《曲线的参数方程》教案-新版
第二讲 参数方程 2.1 曲线的参数方程一、教学目标 (一)核心素养通过这节课学习,了解参数方程的概念、体会参数的意义,会进行参数方程和普通方程的互化,在直观想象、数学抽象中感受不同参数方程的特点. (二)学习目标1.通过实例,了解参数方程的含义,体会参数的意义.2.能求解圆的参数方程并用圆的参数解决有关问题,了解圆的参数方程中参数的意义. 3.掌握基本的参数方程与普通方程的互化,,感受集合语言的意义和作用. (三)学习重点 1.参数方程的概念. 2.圆的参数方程及其应用. 3.参数方程与普通方程的互化. (四)学习难点1.参数方程与普通方程的互化的等价转化.2.根据几何性质选取恰当的参数,建立曲线的参数方程. 二、教学设计 (一)课前设计 1.预习任务(1)读一读:阅读教材第21页至第26页,填空:一般的,在平面直角坐标系中,如果曲线上的任意一点的坐标y x ,都是某个变数t 的函数:⎩⎨⎧==)()(t g y t f x ①且对于t 的每一个允许值,由方程组①确定的点)(y x M ,都在这条曲线上,那么方程组①叫做这条曲线的参数方程,联系变数y x ,的变数t 叫参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点坐标y x ,之间关系的方程0)(=y x f ,叫普通方程.(2)想一想:参数方程与普通方程如何转化?一般地,可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.反之,如果知道变数y x ,中的一个与参数t 的关系,例如)(t f x =,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系)(x g y =,那么就是曲线的参数方程.(3)写一写:圆的一般参数方程是什么?①圆心在原点,半径为r 的圆的参数方程为(θ为参数);②圆心在),(b a ,半径为r 的圆的参数方程为(θ为参数).2.预习自测(1)方程⎩⎨⎧x =1+sin θy =sin 2θ(θ是参数)所表示曲线经过下列点中的( )A.(1,1)B.)21,23( C.)23,23(D.)21,232(-+ 【知识点】参数方程的定义【解题过程】将选项中的点一一代入曲线的参数方程中,显然选项C 满足题意 【思路点拨】根据参数方程的定义求解 【答案】C .(2)下列方程:①⎩⎨⎧ x =m ,y =m .(m 为参数) ②⎩⎨⎧ x =m ,y =n .(m ,n 为参数) ③⎩⎨⎧x =1,y =2.④x +y =0中,参数方程的个数为( )A .1B .2C .3D .4 【知识点】参数方程的定义【解题过程】根据参数方程的定义,只有①是参数方程 【思路点拨】由参数方程的定义求解 【答案】A(3)参数方程⎩⎨⎧x =cos α,y =1+sin α(α为参数)化成普通方程为_______________.【知识点】参数方程与普通方程互化【解题过程】由⎩⎨⎧x =cos α,y =1+sin α变形整理得1sin ,cos -==y x αα,两式分别平方相加得1)1(22=-+y x【思路点拨】利用三角恒等变换消去参数 【答案】1)1(22=-+y x .(4)P (x ,y )是曲线⎩⎨⎧x =2+cos αy =sin α(α为参数)上任意一点,则P 到直线x -y +4=0的距离的最小值是________.【知识点】参数方程的应用【解题过程】由P 在曲线⎩⎨⎧x =2+cos αy =sin α上可得P 的坐标为(2+cos α,sin α),由点到直线的距离公式得d =|cos α-sin α+6|2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4+62,当cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=-1时,d 最小,d min =-2+62=-1+3 2.【思路点拨】根据参数方程的应用得到点设置,再转化为三角函数的最值问题求解 【答案】-1+3 2 (二)课堂设计 1.问题探究探究一 结合实例,认识参数方程★ ●活动① 归纳提炼概念在过去的学习中,我们已经掌握了一些求曲线方程的方法,但在求某些曲线方程时,直接确定曲线上点的坐标y x ,的关系并不容易,我们先看下来的例子:一架救援飞机在离灾区底面500m 高处以100m/s 的速度作水平直线飞行.为使投放的救援物质准确落于灾区指定的地面飞行员应如何确定投放时机?(不计空气阻力,重力加速度2/8.9s m g =)设飞机在点A 将物质投出机舱,在过飞机航线且垂直于底面的平面上建立如右图的平面直角坐标系,其中x 轴为该平面与地面的交线,y 轴经过A 点.记物质从被投出到落地这段时间内的运动曲线为C ,)(y x M ,为C 上任意点,设t 时刻时,x 表示物质的水平位移,y 表示物质距地面的高度.由物理知识,物资投出机舱后,沿Ox 方向以s m /100的速度作匀速直线运动,沿Oy 反方向作自由落体运动,即:221500100gt y t x ⎪⎩⎪⎨⎧-== 令s t y 10.10,0≈=,代入t x 100=,解得m x 1010≈.所以,飞行员在离救援点的水平距离约为m 1010时投放物资,,可以使其准确落在指定地点.由上可知:在t 的取值范围内,给定t 的一个值,就可以惟一确定y x ,的值,反之也成立. 一般的,在平面直角坐标系中,如果曲线上的任意一点的坐标y x ,都是某个变数t 的函数:⎩⎨⎧==)()(t g y t f x ①且对于t 的每一个允许值,由方程组①确定的点)(y x M ,都在这条曲线上,那么方程组①叫做这条曲线的参数方程,联系变数y x ,的变数t 叫参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点坐标y x ,之间关系的方程0)(=y x f ,叫普通方程.参数是联系变数y x ,的桥梁,可以是一个有物理意义或几何意义,也可以没有明显实际意义的变数.【设计意图】从生活实例到数学问题,从特殊到一般,体会概念的提炼、抽象过程. ●活动② 巩固基础,检查反馈例1 已知曲线C 的参数方程是⎩⎨⎧+==)(1232为参数t t y tx(1)判断点)4,5(),1,0(21M M 与曲线C 的位置关系; (2)已知点),6(a M 在曲线C 上,求a 的值. 【知识点】参数方程.【解题过程】(1)把点1M 的坐标)1,0(代入方程组,解得0=t ,所以1M 在曲线C .把点2M 的坐标)4,5(代入方程组,得⎩⎨⎧+==124352t t ,无解,所以2M 不在曲线C . (2)因为点),6(a M 在曲线C 上,所以⎩⎨⎧+==12362t a t,解得9,2==a t 【思路点拨】根据参数方程与曲线的关系来求解.【答案】(1) 1M 在曲线C ,2M 不在曲线C ; (2) 9=a .同类训练 已知某条曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧∈=+=),(212R a t at y tx 为参数且点)4,3(-M 在该曲线上. (1)求常数a 的值;(2)判断点P (1,0),Q (3,-1)是否在曲线C 上?【知识点】参数方程.【解题过程】(1)将M (-3,4)的坐标代入曲线C 的参数方程⎩⎨⎧ x =1+2t ,y =at 2,得⎩⎨⎧-3=1+2t ,4=at 2,消去参数t ,得a =1.(2)由上述可得,曲线C 的参数方程是⎩⎨⎧x =1+2t ,y =t 2,把点P 的坐标(1,0)代入方程组,解得t =0,因此P 在曲线C 上,把点Q 的坐标(3,-1)代入方程组,得到⎩⎨⎧3=1+2t ,-1=t 2,这个方程组无解,因此点Q 不在曲线C 上. 【思路点拨】根据参数方程和曲线的关系来求解.【答案】(1)1=a ; (2) P 在曲线C 上,点Q 不在曲线C 上. 【设计意图】巩固基础,加深理解与应用. 探究二 探究圆的参数方程 ●活动① 互动交流、初步实践结合以上参数方程的定义,你能的得到圆的参数方程吗?先看下面例子当物体绕定轴作匀速转动时,物体中各个点都作匀速圆周运动(如右图).那么,怎样刻画运动中点的位置呢?如图1,设圆O 的半径是r ,点M 从初始位置M 0(t =0时的位置)出发,按逆时针方向在圆O 上作匀速圆周运动,点M 绕点O 转动的角速度为ω.以圆心O 为原点,OM 0所在的直线为x 轴,建立直角坐标系.显然,点M 的位置由时刻t 惟一确定,因此可以取t 为参数.【设计意图】通过现实问题的求解,加深对参数方程中参数的意义的理解.●活动② 建立模型,加深认识如果在时刻t ,点M 转过的角度是θ,坐标是M (x ,y ),那么θ=ωt .设|OM |=r ,如何用r 和θ表示x ,y 呢?由三角函数定义,有cos ωt =x r ,sin ωt =yr , 即⎩⎨⎧x =r cos ωt ,y =r sin ωt .(t 为参数) 考虑到θ=ωt ,也可以取θ为参数,于是有 ⎩⎨⎧x =r cos θ,y =r sin θ.(θ为参数) 这就得到了以原点为圆心,半径为r 的圆参数方程.其中θ的几何意义是OM 0绕点O 逆时针旋转到OM 的位置时,OM 0转过的角度.【设计意图】通过对问题的求解,得出圆的参数方程,同时为求圆的标准方程的参数方程作铺垫.●活动③ 归纳梳理、灵活应用若圆的圆心坐标为),(b a ,半径为r 的圆的参数方程是什么呢?此时圆的标准方程为:222)()(r b y a x =-+-,由1cos sin 22=+αα,故令θθsin ,cos =-=-rby r a x ,整理得:图2-1-2)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧+=+=r b y r a x 一般地,同一条曲线,可以选取不同的变数为参数,另外,要注明参数及参数的取值范围. 【设计意图】由特殊到一般,体会培养学生数学抽象、归类整理意识. 探究三 探究参数方程和普通方程的互化★▲ ●活动① 归纳梳理、体会内在联系我们除了用普通方程表示曲线外,还可以用参数方程表示曲线,它们是同一曲线的两种不同的表达形式.但由参数方程直接判断曲线的类型不太容易,例如⎩⎨⎧=+=θθsin 3cos y x 为何曲线?这就需要我们转化为普通再判断,那么两者如何转化?由⎩⎨⎧=+=θθsin 3cos y x 得⎩⎨⎧=-=yx θθsin 3cos , 所以1)3(22=+-y x ,表示以)0,3(为圆心,半径为1的圆. 一般地,可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.反之,如果知道变数y x ,中的一个与参数t 的关系,例如)(t f x =,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系)(x g y =,那么就是曲线的参数方程.在参数方程与普通方程的互化中,必须使y x ,的取值范围保持一致,即等价转化.【设计意图】通过实例体会参数方程与普通方程的互化,培养学生数学抽象意识. ●活动② 巩固基础,检查反馈例2 如图,已知点P 是圆x 2+y 2=16上的一个动点,定点A (12,0),当点P 在圆上运动时,求线段P A 的中点M 的轨迹.【知识点】圆的参数方程、点的轨迹方程. 【数学思想】数形结合 【解题过程】设动点M (x ,y ),∵圆x 2+y 2=16的参数方程为⎩⎨⎧x =4cos θ,y =4sin θ,(θ为参数),∴设点P (4cos θ,4sin θ), 由线段的中点坐标公式,得x =4cos θ+122,且y =4sin θ2,∴点M 的轨迹方程为⎩⎨⎧x =2cos θ+6,y =2sin θ,转化为普通方程得4)6(22=--y x因此点M 的轨迹是以点(6,0)为圆心,以2为半径的圆.【思路点拨】借助于圆的参数方程来得到点的轨迹方程,即代入法. 【答案】点M 的轨迹是以点(6,0)为圆心,以2为半径的圆.同类训练 将例1中的定点A 的坐标改为)0,4(,其它条件不变,求线段P A 的中点M 的轨迹 【知识点】圆的参数方程、点的轨迹方程. 【解题过程】设动点M (x ,y ),∵圆x 2+y 2=16的参数方程为⎩⎨⎧x =4cos θ,y =4sin θ,(θ为参数),∴设点P (4cos θ,4sin θ), 由线段的中点坐标公式,得24cos 4+=θx ,且y =4sin θ2, ∴点M 的轨迹方程为2cos 22sin x y θθ=+⎧⎨=⎩,转化为普通方程得4)2(22=--y x因此点M 的轨迹是以点(6,0)为圆心,以2为半径的圆.【思路点拨】借助于圆的参数方程来得到点的轨迹方程,即代入法. 【答案】点M 的轨迹是以点(2,0)为圆心,以2为半径的圆. 【设计意图】巩固检查参数方程与曲线的关系.例3 把下列参数方程化为普通方程,并说明它们各表示什么曲线?(1)⎩⎨⎧-=+=)(211为参数t ty t x (2)⎩⎨⎧+=+=)(2sin 1cos sin 为参数θθθθy x 【知识点】参数方程化为普通方程.【解题过程】(1)由11≥+=t x ,有1-=x t ,代入t y 21-=,得到32+-=x y .又因为11≥+=t x ,所以与参数方程等价的普通方程是)1(32≥+-=x x y ,即以)1,1(为端点的一条射线(包括端点).(2)把θθcos sin +=x 平方后减去θ2sin 1+=y ,得到 y x =2,又因为)4sin(2cos sin πθθθ+=+=x ,所以]2,2[-∈x ,即与参数方程等价的普通方程是y x =2,]2,2[-∈x ,即开口向上的抛物线的一部分.【思路点拨】先由一个方程求出参数的表达式,再代入另一个方程,或者利用三角恒等变换消去参数.【答案】(1))1(32≥+-=x x y ;(2)y x =2,]2,2[-∈x . 同类训练 化下列曲线的参数方程为普通方程,并指出它是什么曲线. (1)⎩⎨⎧x =1+2t ,y =3-4t (t 为参数);(2)⎩⎨⎧x =cos θ+sin θ,y =sin θcos θ(θ为参数).【知识点】参数方程化为普通方程. 【解题过程】(1)∵x =1+2t ,∴2t =x -1. ∵-4t =-2x +2,∴y =3-4t =3-2x +2. 即y =-2x +5(x ≥1),它表示一条射线. (2)∵x =cos θ+sin θ=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4,∴x ∈[-2,2]. x 2=1+2sin θcos θ,将sin θcos θ=y 代入,得x 2=1+2y .∴普通方程为y =12x 2-12()-2≤x ≤2,它是抛物线的一部分.【思路点拨】先由一个方程求出参数的表达式,再代入另一个方程,或者利用三角恒等变换消去参数.【设计意图】巩固检查参数方程与普通方程的互化. ●活动③ 强化提升、灵活应用例4 若x ,y 满足(x -1)2+(y +2)2=4,求2x +y 的最值. 【知识点】参数方程的应用、三角函数.【数学思想】转化与化归思想.【解题过程】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 ≤2 5.即2x +y 的最大值为25,最小值为-2 5.【思路点拨】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. 【答案】2x +y 的最大值为25,最小值为-2 5.同类训练 已知点M (x ,y )是圆x 2+y 2+2x =0上的动点,若4x +3y -a ≤0恒成立,求实数a 的取值范围.【知识点】参数方程的应用、三角函数.. 【数学思想】转化化归思想.【解题过程】由x 2+y 2+2x =0,得(x +1)2+y 2=1,又点M 在圆上, ∴x =-1+cos θ,且y =sin θ, 因此4x +3y =4(-1+cos θ)+3sin θ=-4+5sin(θ+φ)≤-4+5=1.(φ由tan φ=43确定) ∴4x +3y 的最大值为1.若4x +3y -a ≤0恒成立,则a ≥(4x +3y )max , 故实数a 的取值范围是[1,+∞).【思路点拨】考虑利用圆的参数方程将恒成立问题转化为最值,在利用求三角函数最值问题. 【答案】[1,+∞).【设计意图】熟练利用参数方程求解某些最值问题. 3.课堂总结 知识梳理(1)一般的,在平面直角坐标系中,如果曲线上的任意一点的坐标y x ,都是某个变数t 的函数:⎩⎨⎧==)()(t g y t f x ①且对于t 的每一个允许值,由方程组①确定的点)(y x M ,都在这条曲线上,那么方程组①叫做这条曲线的参数方程,联系变数y x ,的变数t 叫参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点坐标y x ,之间关系的方程0)(=y x f ,叫普通方程.(2)一般地,可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.反之,如果知道变数y x ,中的一个与参数t 的关系,例如)(t f x =,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系)(x g y =,那么就是曲线的参数方程.(3)①圆心在原点,半径为r 的圆的参数方程为⎩⎨⎧x =r cos θ,y =r sin θ.)(为参数θ; ②圆心在),(b a ,半径为r 的圆的参数方程为)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧+=+=r b y r a x . 重难点归纳(1)参数t (也可用其它小写字母表示)是联系变数y x ,的桥梁,它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;参数方程和普通方程都是在直角坐标系之下同一曲线的两种不同表的形式.(2)参数方程和普通方程互化时,一定使y x ,的取值范围保持一致,即等价转化.(三)课后作业基础型 自主突破1.下列方程中能表示曲线参数方程的是( )A.032=-+t y xB.⎩⎨⎧+==t x y ty x 232C.⎩⎨⎧+=-=2342u y t xD.⎩⎨⎧+=+=ky k x 2335 【知识点】参数方程的含义.【解题过程】A 是含参数的方程,B 中的y x ,并不都由参数t 确定,C 中的y x ,不是由同一个参数确定,D 正确.【思路点拨】根据参数方程的含义进行判断.【答案】D2.曲线⎩⎨⎧x =1+t 2y =t -1)(为参数t 与x 轴交点的直角坐标是( ) A .(0,1) B .(1,2) C .(2,0) D .(±2,0)【知识点】曲线与参数方程.【解题过程】设与x 轴交点的直角坐标为(x ,y ),令y =0得t =1,代入x =1+t 2,得x =2, ∴曲线与x 轴的交点的直角坐标为(2,0).【思路点拨】根据曲线与参数方程的关系判断.【答案】C3.曲线⎩⎨⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ(θ为参数)的对称中心( ) A.在直线y =2x 上 B.在直线y =-2x 上 C.在直线y =x -1上 D.在直线y =x +1上【知识点】圆的参数方程.【解题过程】由⎩⎨⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ,得⎩⎨⎧cos θ=x +1,sin θ=y -2.所以(x +1)2+(y -2)2=1.曲线是以(-1,2)为圆心,1为半径的圆,所以对称中心为(-1,2),在直线y =-2x 上.故选B .【思路点拨】将圆的参数方程化为圆的标准方程.【答案】B4.若x ,y 满足x 2+y 2=1,则x +3y 的最大值为( )A .1B .2C .3D .4【知识点】参数方程的应用.【解题过程】由于圆x 2+y 2=1的参数方程为⎩⎨⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),则x +3y =3sin θ+cos θ=2sin )6(πθ+,故x +3y 的最大值为2.故选B. 【思路点拨】利用三角代换求解.【答案】B .5.圆心在点(-1,2),半径为5的圆的参数方程为________.【知识点】普通方程化为参数方程.【解题过程】因为是圆心在点(-1,2),半径为5的圆,所以参数方程为)(sin 52cos 51为参数θθθ⎩⎨⎧+=+-=y x . 【思路点拨】根据三角代换公式来求解.【答案】)(sin 52cos 51为参数θθθ⎩⎨⎧+=+-=y x .6.设y =tx (t 为参数),则圆x 2+y 2-4y =0的参数方程是_________.【知识点】普通方程与参数方程互化.【解题过程】把y =tx 代入x 2+y 2-4y =0得x =4t 1+t 2,y =4t 21+t 2, ∴参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧ x =4t 1+t 2,y =4t 21+t 2(t 为参数).【思路点拨】利用代入法求解.【答案】⎩⎪⎨⎪⎧ x =4t 1+t 2,y =4t 21+t 2(t 为参数) 能力型 师生共研7.将参数方程⎩⎨⎧x =2+sin 2θy =sin 2θ(θ为参数)化为普通方程为( ) A .y =x -2 B .y =x +2C .y =x -2(2≤x ≤3)D .y =x +2(0≤y ≤1)【知识点】参数方程化为普通方程.【解题过程】消去sin 2θ,得x =2+y ,又0≤sin 2θ≤1,∴2≤x ≤3.【思路点拨】注意三角函数的有界性,参数方程的等价转化.【答案】C8.已知曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos θy =3sin θ(θ为参数,0≤θ<2π). 判断点A (2,0),B )23,3(-是否在曲线C 上?若在曲线上,求出点对应的参数的值. 【知识点】曲线与参数方程.【解题过程】把点A (2,0)的坐标代入⎩⎨⎧x =2cos θ,y =3sin θ,得cos θ=1且sin θ=0,由于0≤θ<2π,解之得θ=0,因此点A (2,0)在曲线C 上,对应参数θ=0.同理,把B )23,3(-代入参数方程,得 ⎩⎪⎨⎪⎧ 3=2cos θ,32=3sin θ,∴⎩⎪⎨⎪⎧ cos θ=-32,sin θ=12.又0≤θ<2π,∴θ=56π,所以点B )23,3(-在曲线C 上,对应θ=56π. 【思路点拨】利用曲线与参数方程的关系求解.【答案】A ,B 是在曲线C 上,A ,B 对应的参数的值分别为θ=0、θ=56π.探究型 多维突破9.在平面直角坐标系xOy 中,动圆x 2+y 2-8x cos θ-6y sin θ+7cos 2θ+8=0(θ∈R )的圆心为P (x ,y ),求2x -y 的取值范围.【知识点】参数方程的应用.【解题过程】由题设得⎩⎨⎧ x =4cos θ,y =3sin θ,(θ为参数,θ∈R ). 于是2x -y =8cos θ-3sin θ=73sin(θ+φ),⎝ ⎛⎭⎪⎫φ由tan φ=-83确定所以-73≤2x -y ≤73. 所以2x -y 的取值范围是[-73,73].【思路点拨】利用参数方程,转化为三角函数的最值来求解.【答案】[-73,73].10.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =4cos θy =4sin θ(θ为参数,且0≤θ<2π),点M 是曲线C 1上的动点.(1)求线段OM 的中点P 的轨迹的直角坐标方程;(2)以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,若直线l 的极坐标方程为ρcos θ-ρsin θ+1=0(ρ>0),求点P 到直线l 距离的最大值.【知识点】参数方程、极坐标、点到直线的距离.【解题过程】(1)曲线C 1上的动点M 的坐标为(4cos θ,4sin θ),坐标原点O (0,0),设P 的坐标为(x ,y ),则由中点坐标公式得x =12(0+4cos θ)=2cos θ,y =12(0+4sin θ)=2sin θ,所以点P 的坐标为(2cos θ,2sin θ),因此点P 的轨迹的参数方程为⎩⎨⎧ x =2cos θy =2sin θ(θ为参数,且0≤θ<2π), 消去参数θ,得点P 轨迹的直角坐标方程为x 2+y 2=4.(2)由直角坐标与极坐标关系得直线l 的直角坐标方程为x -y +1=0.又由(1)知,点P 的轨迹为圆心在原点,半径为2的圆,因为原点(0,0)到直线x -y +1=0的距离为|0-0+1|12+(-1)2=12=22, 所以点P 到直线l 距离的最大值为2+22.【思路点拨】普通方程侧重于判断曲线的形状,参数方程侧重于表示曲线上的点.【答案】(1)P 轨迹的直角坐标方程为x 2+y 2=4;(2)2+22. 自助餐1.下列点在方程)(2cos sin 2为参数θθθ⎩⎨⎧==y x 所表示的曲线上的是( ) A.)7,2( B.)32,31( C.)21,21( D.)1,1(- 【知识点】曲线与参数方程.【解题过程】选D.由方程(θ为参数),令1sin 2==θx ,得Z k k ∈+=,2ππθ12cos -==θy .【思路点拨】利用曲线点的与参数方程的关系求解.【答案】D2.把方程xy =1化为以t 为参数的参数方程是( )A.⎩⎪⎨⎪⎧ x =t 12y =t -12B.⎩⎪⎨⎪⎧ x =sin t y =1sin tC.⎩⎪⎨⎪⎧ x =cos t ,y =1cos tD.⎩⎪⎨⎪⎧ x =tan t ,y =1tan t【知识点】普通方程与参数方程互化.【解题过程】A 显然代入不成立,B,C 选项中1≤x ,不成立,D 选项满足要求.【思路点拨】把选项的参数方程转化为普通方程,注意等价转化.【答案】D3.圆的参数方程为⎩⎨⎧x =2+4cos θ,y =-3+4sin θ(0≤θ<2π),若圆上一点P 对应参数θ=43π,则P 点的坐标是________.【知识点】曲线与参数方程.【解题过程】将θ=43π代入参数方程中,解得33,0-==y x ,所以)33,0(-P .【思路点拨】利用曲线上的点与参数方程的关系.【答案】(0,-33).4.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y x 的取值范围是________.【知识点】圆的参数方程、直线斜率.【数学思想】数形结合思想【解题过程】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y x =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. 【思路点拨】利用数形结合的思想求解.【答案】 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤-33,33. 5.根据所给条件,把曲线的普通方程化为参数方程:(1)012=---y x y ,设t t y ,1-=为参数;(2)14922=+y x ,设θθ,cos 3=x 为参数. 【知识点】普通方程与参数方程互化.【解题过程】(1)将,1-=t y 代入方程012=---y x y ,解得132+-=t t x ,所以参数方程为⎩⎨⎧-=+-=)(1132为参数t t y t t x (2)将,cos 3θ=x 代入方程14922=+y x θsin 2±=y ,由于参数θ的任意性,可取θsin 2=y ,所以参数方程为)(sin 2cos 3为参数θθθ⎩⎨⎧==y x .【思路点拨】普通方程化为参数方程,注意等价转化.【答案】(1)⎩⎨⎧-=+-=)(1132为参数t t y t t x ;(2))(sin 2cos 3为参数θθθ⎩⎨⎧==y x 6.在方程⎩⎨⎧ x =a +t cos θ,y =b +t sin θ(a ,b 为正常数)中, (1)当t 为参数,θ为常数时,方程表示何种曲线?(2)当t 为常数,θ为参数时,方程表示何种曲线?【知识点】参数方程的含义.【数学思想】分类讨论的思想.【解题过程】(1)方程⎩⎨⎧ x =a +t cos θ, ①y =b +t sin θ, ②(a ,b 是正常数), (1)①×sin θ-②×cos θ得 x sin θ-y cos θ-a sin θ+b cos θ=0.∵cos θ、sin θ不同时为零,∴方程表示一条直线.(2)(ⅰ)当t 为非零常数时,原方程组为⎩⎪⎨⎪⎧ x -a t =cos θ,③y -b t =sin θ. ④③2+④2得x -a 2t 2+y -b2t 2=1,即(x -a )2+(y -b )2=t 2,它表示一个圆.(ⅱ)当t =0时,表示点(a ,b ).【思路点拨】(1)运用加减消元法,消t ;(2)当t =0时,方程表示一个点,当t 为非零常数时,利用平方关系消参数θ,化成普通方程,进而判定曲线形状.【答案】(1)方程表示一条直线;(2)(ⅰ)当t为非零常数时,它表示一个圆,(ⅱ)当t=0时,表示点(a,b).。
人教版数学选修4-4课件 2.2 圆锥曲线的参数方程
为( B )
A.0
B.1
C. 2
D.2
解析:因为点
P(1,0)
到
曲
线
x=t2, y=2t
(t ∈ R) 上 的 点 之 间 的 距 离 为
d=
x-12+y-02= t2-12+2t2=t2+1≥1,故选 B.
•考点四 利用参数法求轨迹方程
• 在求曲线的轨迹和研究曲线及方程的相关问 题时,需要引入一个中间变量即参数,然后 消去参数得普通方程.这种方法是参数法, 而涉及曲线上的点的坐标时,可根据曲线的 参数方程表示点的坐标.
即xy00==22tt,2. 又|OM|=|MP|,∴xy==22xy00==44tt,2 , 消去参数 t 得 y=14x2, 即 P 点轨迹方程为 y=14x2⇒x2=4y,它表示抛物线.
【变式 3】 点 P(1,0)到曲线xy==t22t, (其中 t 是参数,且 t∈R)上的点的最小距离
解析:(1)由 C1 的参数方程yx==21s+in3αcos α,
得x-3 1=cos α, 2y=sin α,
平方消去 α 得曲
线 C1 的普通方程为x-912+y42=1. (2)设 M(1+3cos α,2sin α),曲线 C 的直角坐标方程为 2x+3y-2=0,
d=|2+6cos
α+6sin 13
α-2|=6
1326cosα-π4∈0,6 1326.
•考点二 双曲线参数方程的应用
• 双曲线参数方程的应用技巧 • 先设出双曲线上的点P的参数形式,利用斜
率公式或点到直线的距离公式等转化为三角 函数问题,再用三角知识去处理.
参数方程
x=__a_c_o_s__φ__ y=__b_s_i_n__φ__
数学人教A版选修4-4学案:预习导航第一讲三 简单曲线的极坐标方程含解析
预习导航1.圆的极坐标方程(1)曲线C的极坐标方程:一般地,在极坐标系中,如果平面曲线C上任意一点的极坐标中至少有一个满足方程f(ρ,θ)=0,并且坐标适合方程f(ρ,θ)=0的点都在曲线C上,那么方程f(ρ,θ)=0叫做曲线C的极坐标方程.名师点拨(1)平面上点的极坐标的表示形式不唯一.(2)我们遇到的极坐标方程多是ρ=ρ(θ)的形式,即ρ为θ的一个函数.(3)由极坐标系中点的对称性可得到极坐标方程ρ=ρ(θ)的图形的对称性:若ρ(θ)=ρ(-θ),则相应图形关于极轴对称;若ρ(θ)=ρ(π-θ),则图形关于过极点且垂直于极轴的直线对称;若ρ(θ)=ρ(π+θ),则图形关于极点O对称.(2)圆经过极点O,圆心坐标是C(a,0)(a>0),则圆的极坐标方程是ρ=2a cos_θ。
2.直线的极坐标方程直线l经过极点,极轴与直线l的夹角是α,则直线l的极坐标方程为θ=α(ρ∈R).名师点拨求平面曲线的极坐标方程,就是要找极径ρ和极角θ之间的关系,常用解三角形(正弦定理、余弦定理)的知识、利用三角形的面积相等等来建立ρ,θ之间的关系.思考1 曲线与方程在直角坐标系与极坐标系中的区别是什么?提示:(1)在平面直角坐标系内,一条曲线如果有方程,那么曲线和它的方程是一一对应的(解集完全相同且互相可以推导的等价方程,只看作一个方程).可是在极坐标系内,虽然是一个方程只能与一条曲线对应,但一条曲线却可以与多个方程对应,所以曲线和它的方程不是一一对应的.(2)在平面直角坐标系内,曲线上每一点的坐标一定适合它的方程,可是在极坐标系内,曲线上一点的所有坐标不一定都适合方程.例如给定曲线ρ=θ,设点P的一个极坐标为错误!,那么点P适合方程ρ=θ,从而是曲线上的一个点,但点P的另一个极坐标错误!就不适合方程ρ=θ了.所以在极坐标系内,确定某一个点P是否在某一曲线C上,只需判断点P的极坐标中是否有一种形式适合曲线C的方程即可.思考2 怎样求极坐标方程,步骤是什么?提示:(1)建立适当的极坐标系,设P(ρ,θ)是曲线上任意一点.(2)由曲线上的点所适合的条件,列出曲线上任意一点的极径ρ和极角θ之间的关系式.(3)将列出的关系式进行整理,化简,得出曲线的极坐标方程.。
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请沿着以下脉络预习: 曲线的参数方程—参数方程的概念—圆的参数方程—参数方程与普通方程的互化
1.参数方程的概念
一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x ,y 都是某个变数t 的函数⎩⎪⎨⎪⎧
x =f (t ),y =g (t ),(*)并且对于t 的每一个允许值,由方程组(*)所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么方程(*)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.圆的参数方程
(1)如果在时刻t ,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cos ωt =x r ,sin ωt =y r
,即圆心在原点O ,半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧
x =r cos ωt ,y =r sin ωt (t 为参数),其中参数t 的物理意义是质点作匀速圆周运动的时刻.
(2)若取θ=ωt 为参数,于是圆心在原点O ,半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧
x =r cos θ,y =r sin θ(θ为参数),其中参数θ的几何意义是OM 0(M 0为t =0时点M 的位置)绕点O 逆时针旋转到OM 的位置时,OM 0转过的角度.
3.参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曲线方程的不同表示形式.
(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.
1.下列方程可以作为x 轴的参数方程的是( ).
A .⎩⎪⎨⎪⎧
x =t 2+1y =0 B .⎩⎪⎨⎪⎧ x =0y =3t +1 C .⎩⎪⎨⎪⎧ x =1+sin θy =0 D .⎩⎪⎨⎪⎧
x =4t +1y =0 答案:D
解析:因为x 轴上的点的纵坐标为0,横坐标可以为任意实数,故选D .
2.已知曲线的方程为⎩⎪⎨⎪⎧
x =2t +1,y =t +1(t 为参数),则下列点中在曲线上的是( ). A .(1,1) B .(2,2)
C .(2,3)
D .(1,2)
答案:A
解析:代入验证知,选A ,此时t =0.
3.下列参数方程(t 为参数)与普通方程x 2-y =0表示同一曲线的方程是( ).
A .⎩⎪⎨⎪⎧ x =|t |y =t
B .⎩⎪⎨⎪⎧
x =cos t y =cos 2t C .⎩⎪⎨⎪⎧ x =tan t y =1+cos 2t 1-cos 2t D .⎩⎪⎨⎪⎧ x =tan t y =1-cos 2t 1+cos 2t
答案:D
解析:A 显然错误,B 中x ∈[-1,1]与原题中x 的范围不同,C 可化为y -1x 2=0,故选D .
4.⎩⎪⎨⎪⎧
x =sin t ,y =1+cos 2t (t 为参数)化成普通方程为________. 答案:2x 2+y -2=0,x ∈[-1,1]
解析:∵y =1+cos 2t =2cos 2t =2(1-sin 2t )=2(1-x 2),
∴2x 2+y -2=0,且x =sin t ∈[-1,1].
5.已知曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧
x =t 2+1,y =2t (t 为参数) (1)判断点A (1,0),B (5,4),E (3,2)与曲线C 的位置关系;
(2)若点F (10,a )在曲线C 上,求实数a 的值.
解:(1)把点A (1,0)的坐标代入方程组,解得t =0,
所以点A (1,0)在曲线上.
把点B (5,4)的坐标代入方程组,解得t =2,
所以点B (5,4)也在曲线上.
把点E (3,2)的坐标代入方程组,得到⎩⎪⎨⎪⎧
3=t 2+1,2=2t , 即⎩⎨⎧
t =±2,t =1.
故方程组无解,所以点E 不在曲线上.
(2)因为点F (10,a )在曲线C 上,
所以⎩⎪⎨⎪⎧
10=t 2+1,a =2t , 解得⎩⎪⎨⎪⎧ t =3,a =6或⎩⎪⎨⎪⎧
t =-3,a =-6. 所以a =±6.。