参数方程消参方法
消参、用参、设参

消参、用参、设参作者:宋振苏来源:《新高考·高二数学》2012年第05期参数方程是曲线的一种重要表达形式,运用参数方程不仅能更好地研究曲线的几何性质,而且能使曲线的几何性质更加形象、直观,因此学好参数方程对研究曲线的几何性质具有重要的意义.学习参数方程从易到难的三个层次分别是消参、用参、设参,这也是学习参数方程要达到的三种境界一、消参已知参数方程,要求消去参数将其化为普通方程,进而更好地研究参数方程所表示的曲线的几何性质.这是学习参数方程的最低层次.例1已知曲线C的参数方程为C:,(),求曲线C的长度.●分●析要求该曲线的长度,需知该曲线的形状,而该曲线是由参数方程的形式给出的,因此先要消去参数化为普通方程,再看其表示的是何种曲线,进而解决本题●解因,故曲线C的参数方程可化为,不难知道该普通方程所表示的图形是圆.但注意到,故该参数方程所表示的曲线是以坐标原点为圆心,2为半径的半圆(上半圆).所以其长度应是圆周长的一半,即曲线C的长度为.●点●评消参是学习参数方程的第一层次,也是最低层次,特别值得注意的是消去参数时一定要注意参数的取值范围,保持消参后的普通方程与原参数方程的等价性二、用参已知参数方程,如何灵活、正确地使用好参数,是学习参数方程的第二层次,有一定的难度.例2已知直线l的参数方程为l:,-(t为参数),曲线C的参数方程为C:,(),若直线l与曲线C交于两点M,N,求线段MN的长度.●分●析本题若直接消去参数将曲线C与直线l化归为普通方程,则过程较为繁冗,而且具有一定的难度.其实只要将曲线C化归为普通方程,再灵活运用直线l的参数方程,即可使本题简捷巧妙地获解●解将曲线C化为普通方程,可得(该曲线为椭圆),直接将直线l的参数方程代入,可得-6t+1=0,解之得或t=15.当时,x=2,y=0,即得直线l与曲线C的一个交点为M(2,0);当时,x=65,y=45,即得直线l与曲线C的另一个交点为,45.所以线段MN的长度.●点●评灵活借助直线的参数方程,巧妙将问题进行化归和转化,从而使得问题的解答简捷明快,发挥了参数方程的优势,体现了参数的功能与优越性三、设参如何依据题设条件设置参数,巧妙建立参数方程,进而将问题进行合理、有效地化归与转化,是学习参数方程的第三层次,也是学好参数方程的最高境界.图例3如图1,给定两个长度为1的平面向量和,它们的夹角为,点C在以O为圆心的圆弧AB上变动,若,其中x,∈R,则的最大值是 .●分●析不难看出点A,B,C都在半径为1的圆上,因此解答本题的关键是如何选择变量做为参数.这里可以通过建立以O为原点,OA为x轴的平面直角坐标系,设OC与OA的夹角为θ,借助圆的参数方程构建出关于θ的函数,再求其最大值●解建立以O为原点,OA为x轴的平面直角坐标系,设OC与OA的夹角为<θ<,则(1,0),B(,),C(,θ).由,得,θ,即x-,,可得,,所以,注意到0<θ<,故当时,取最大值●点●评本题通过建立平面直角坐标系,并选取OC与OA的夹角为参变量,借助圆的参数方程与向量的坐标形式建立目标函数,最终将问题化归为求给定区间上的三角函数的最大值问题.设置参数起到了简捷明快地解题的作用1. 已知曲线C的参数方程为-1t,y=3t+1t(t为参数,t≥1),求曲线C的普通方程2. 在平面直角坐标系xOy中,点P(x,y)是椭圆上的一个动点,求S=x+y的最大值.。
高中数学 第二讲《参数方程》全部教案 新人教A版选修4-4

曲线的参数方程教学目标:1.通过分析抛物运动中时间与运动物体位置的关系,写出抛物运动轨迹的参数方程,体会参数的意义。
2.分析圆的几何性质,选择适当的参数写出它的参数方程。
3.会进行参数方程和普通方程的互化。
教学重点:根据问题的条件引进适当的参数,写出参数方程,体会参数的意义。
参数方程和普通方程的互化。
教学难点:根据几何性质选取恰当的参数,建立曲线的参数方程。
参数方程和普通方程的等价互化。
教学过程一.参数方程的概念1.探究:(1)平抛运动: 为参数)t gt y tx (215001002⎪⎩⎪⎨⎧-== 练习:斜抛运动:为参数)t gt t v y t v x (21sin cos 200⎪⎩⎪⎨⎧-⋅=⋅=αα2.参数方程的概念 (见教科书第22页) 说明:(1)一般来说,参数的变化X 围是有限制的。
(2)参数是联系变量x ,y 的桥梁,可以有实际意义,也可无实际意义。
例1.(教科书第22页例1)已知曲线C 的参数方程是⎩⎨⎧+==1232t y tx (t 为参数) (1)判断点M 1(0,1),M 2(5,4)与曲线C 的位置关系; (2)已知点M 3(6,a )在曲线C 上,求a 的值。
)0,1()21,21()21,31()7,2()(2cos sin 2D C B A y x ,、,、,、的坐标是表示的曲线上的一个点为参数、方程θθθ⎩⎨⎧==A 、一个定点B 、一个椭圆C 、一条抛物线D 、一条直线二.圆的参数方程)(sin cos 为参数t t r y t r x ⎩⎨⎧==ωω)(sin cos 为参数θθθ⎩⎨⎧==r y r x说明:(1)随着选取的参数不同,参数方程形式也有不同,但表示的曲线是相同的。
(2)在建立曲线的参数方程时,要注明参数及参数的取值X 围。
例2.(教科书第24页例2)思考:你能回答教科书第25页的思考吗?三.参数方程和普通方程的互化1.阅读教科书第25页,明确参数方程和普通方程的互化的方法。
参数方程和普通方程的互化

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)普通方程化为参数方程,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 ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t )y =g (t )(t 为参数)就是曲线的参数方程.(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.1.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =cos 2θy =sin 2θ,(θ为参数)表示的曲线是( ) A .直线 B .圆 C .线段D .射线解析:选C.x =cos 2θ∈[0,1],y =sin 2θ∈[0,1],所以x +y =1,(x ,y ∈[0,1])为线段.2.能化为普通方程x 2+y -1=0的参数方程为( )A.⎩⎪⎨⎪⎧x =sin t y =cos 2tB.⎩⎪⎨⎪⎧x =tan φy =1-tan 2φC.⎩⎨⎧x =1-t y =tD.⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θy =sin 2θ 解析:选B.对A ,可化为x 2+y =1(y ∈[0,1]);对B ,可化为x 2+y -1=0;对C ,可化为x 2+y -1=0(x ≥0);对D ,可化为y 2=4x 2-4x 4.(x ∈[-1,1]).3.(1)参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2t y =t (t 为参数)化为普通方程为____________.(2)参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos θy =1-sin θ,(θ为参数)化为普通方程为____________.解析:(1)把t =12x 代入y =t 得y =12x .(2)参数方程变形为⎩⎪⎨⎪⎧x -1=cos θ,y -1=-sin θ,两式平方相加,得(x -1)2+(y -1)2=1. 答案:(1)y =12x (2)(x -1)2+(y -1)2=14.(1)若x =cos θ,θ为参数,则曲线x 2+(y +1)2=1的参数方程为____________. (2)若y =2t (t 为参数),则抛物线y 2=4x 的参数方程为____________. 解析:(1)把x =cos θ代入曲线x 2+(y +1)2=1,得cos 2θ+(y +1)2=1, 于是(y +1)2=1-cos 2θ=sin 2θ, 即y =-1±sin θ, 由于参数θ的任意性, 可取y =-1+sin θ, 因此,曲线x2+(y +1)2=1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θy =-1+sin θ,(θ为参数).(2)把y =2t 代入y 2=4x , 解得x =t 2, 所以抛物线y2=4x 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t 2y =2t (t 为参数).答案:(1)⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =-1+sin θ(θ为参数)(2)⎩⎪⎨⎪⎧x =t2y =2t (t 为参数)参数方程化普通方程将下列参数方程化为普通方程:(1)⎩⎨⎧x =t +1y =1-2t,(t 为参数); (2)⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos θy =4sin θ-1,(θ为参数);(3)⎩⎪⎨⎪⎧x =1+32t y =2-12t,(t 为参数); (4)⎩⎪⎨⎪⎧x =2t 1+t 2y =1-t 21+t 2,(t 为参数).[解] (1)由x =t +1≥1,有t =x -1, 代入y =1-2t , 得y =-2x +3(x ≥1).(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos θy =4sin θ-1得⎩⎪⎨⎪⎧cos θ=x5sin θ=y +14, ① ②①2+②2得x 225+(y +1)216=1.(3)由⎩⎪⎨⎪⎧x =1+32t y =2-12t 得⎩⎪⎨⎪⎧x -1=32t y -2=-12t , ① ②②÷①得y -2x -1=-33,所以y -2=-33(x -1)(x ≠1), 所以3x +3y -6-3=0,又当t =0时x =1,y =2也适合,故普通方程为3x +3y -6-3=0. (4)由⎩⎪⎨⎪⎧x =2t 1+t 2y =1-t 21+t 2,得⎩⎪⎨⎪⎧x 2=4t 2(1+t 2)2y 2=1+t 4-2t 2(1+t 2)2,① ② ①+②得x 2+y 2=1.(1)消参的三种方法①利用解方程的技巧求出参数的表示式,然后运用代入消元法或加减消元法消去参数; ②利用三角恒等式借助sin 2θ+cos 2θ=1等消去参数;③根据参数方程本身的结构特征,选用一些灵活的方法(例如借助⎝ ⎛⎭⎪⎫2t 1+t 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 21+t 22=1,⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫t -1t 2=4等)从整体上消去参数. (2)化参数方程为普通方程应注意的问题将参数方程化为普通方程时,要注意防止变量x 和y 的取值范围的扩大或缩小,必须根据参数的取值范围,确定函数f (t )和g (t )的值域,即x 和y 的取值范围.1.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θy =-1+cos 2θ,(θ为参数)化为普通方程是( )A .2x -y +4=0B .2x +y -4=0C .2x -y +4=0,x ∈[2,3]D .2x +y -4=0,x ∈[2,3]解析:选D.由x =2+sin 2θ,则x ∈[2,3],sin 2θ=x -2,y =-1+1-2sin 2θ=-2sin 2θ=-2x +4,即2x +y -4=0,故化为普通方程为2x +y -4=0,x ∈[2,3].2.化参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =a 2⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t y =b 2⎝ ⎛⎭⎪⎫t -1t ,(a ,b 为大于0的常数,t 为参数)为普通方程.解:因为x =a 2⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t ,当t >0时,x ∈[a ,+∞),当t <0时,x ∈(-∞,-a ].由x =a 2⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t 两边平方可得x 2=a 24⎝⎛⎭⎪⎫t 2+2+1t 2,①由y =b 2⎝ ⎛⎭⎪⎫t -1t 两边平方可得y 2=b 24⎝⎛⎭⎪⎫t 2-2+1t 2,②①×1a 2-②×1b 2并化简,得x 2a 2-y 2b2=1(a ,b 为大于0的常数).所以普通方程为x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0).普通方程化参数方程根据所给条件,把曲线的普通方程化为参数方程. (1)(x -1)23+(y -2)25=1,x =3cos θ+1.(θ为参数)(2)x 2-y +x -1=0,x =t +1.(t 为参数)[解] (1)将x =3cos θ+1代入(x -1)23+(y -2)25=1得y =2+5sin θ.所以⎩⎨⎧x =3cos θ+1,y =5sin θ+2.(θ为参数)这就是所求的参数方程.(2)将x =t +1代入x 2-y +x -1=0得:y =x 2+x -1=(t +1)2+t +1-1=t 2+3t +1,所以⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =t 2+3t +1.(t 为参数)这就是所求的参数方程.化普通方程为参数方程的方法及注意事项(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.根据所给条件,求方程4x 2+y 2=16的参数方程.(1)设y =4sin θ,θ为参数;(2)若令y =t (t 为参数),如何求曲线的参数方程?若令x =2t (t 为参数),如何求曲线的参数方程?解:(1)把y =4sin θ代入方程,得到4x 2+16sin 2 θ=16,于是4x 2=16-16sin 2θ=16cos 2θ,所以x =±2cos θ.所以4x 2+y 2=16的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =4sin θ或⎩⎪⎨⎪⎧x =-2cos θ,y =4sin θ(θ为参数).(2)将y =t 代入椭圆方程4x 2+y 2=16,得4x 2+t 2=16,则x 2=16-t24.所以x =±16-t 22.因此,椭圆4x 2+y 2=16的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =16-t 22y =t ,或⎩⎪⎨⎪⎧x =-16-t 22y =t,(t 为参数).同理将x =2t 代入椭圆4x 2+y 2=16,得椭圆的参数方程为⎩⎨⎧x =2t y =41-t 2,或⎩⎨⎧x =2t ,y =-41-t2(t 为参数).参数方程与普通方程互化的应用已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =-4+cos t y =3+sin t,(t 为参数),C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =8cos θy =3sin θ,(θ为参数).(1)化C 1,C 2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线? (2)若C 1上的点P 对应的参数t =π2,Q 为C 2上的动点,求PQ 中点M 到直线C 3:⎩⎪⎨⎪⎧x =3+2t ,y =-2+t(t 为参数)距离的最小值及此时Q 点的坐标.[解] (1)由C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =-4+cos ty =3+sin t ,(t 为参数),则⎩⎪⎨⎪⎧cos t =x +4,sin t =y -3,由sin 2t +cos 2t =1得(x +4)2+(y -3)2=1,即曲线C 1的普通方程.C 1表示的是圆心为(-4,3),半径为1的圆.由C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =8cos θ,y =3sin θ(θ为参数),则⎩⎪⎨⎪⎧cos θ=x 8,sin θ=y3,由cos 2θ+sin 2θ=1得x 264+y 29=1,即曲线C 2的普通方程.C 2表示的是中心在坐标原点,焦点在x 轴上,长半轴长为8,短半轴长为3的椭圆.(2)当t =π2时,P (-4,4),Q (8cos θ,3sin θ),故M ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2+4cos θ,2+32sin θ, C 3为直线x -2y -7=0.则点M 到直线C 3的距离d =55|4cos θ-3sin θ-13|=55|5cos(θ+φ)-13|, 其中cos φ=45,sin φ=35,所以当cos(θ+φ)=1时,d 取得最小值855.此时cos θ=45,sin θ=-35,所以Q 点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫325,-95.(1)在利用参数方程与普通方程互化的过程中,若化参数方程为普通方程,则既要掌握几种常见的消参方法,又要注明未知数的取值范围;若化普通方程为参数方程,则既要根据选取参数的条件,把变量x ,y 表示为关于参数的函数,又要注明参数及其取值范围,做到规范答题.(2)在解题过程中,当一种方程形式不利于解题时就应设法转化为另一种形式,这是解决此类问题的基本思想在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+12t ,y =32t(t 为参数).以原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,⊙C 的极坐标方程为ρ=23sin θ.(1)写出⊙C 的直角坐标方程;(2)P 为直线l 上一动点,当P 到圆心C 的距离最小时,求P 的直角坐标. 解:(1)由ρ=23sin θ,得ρ2=23ρsin θ, 从而有x 2+y 2=23y ,所以x 2+(y -3)2=3. (2)设P ⎝ ⎛⎭⎪⎫3+12t ,32t ,又C (0,3),则|PC |=⎝ ⎛⎭⎪⎫3+12t 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫32t -32=t 2+12, 故当t =0时,|PC |取得最小值, 此时,点P 的直角坐标为(3,0).1.参数方程和普通方程的互化参数方程化为普通方程,可通过代入消元法和三角恒等式消参法消去参数方程中的参数,通过曲线的普通方程来判断曲线的类型.由普通方程化为参数方程要选定恰当的参数,寻求曲线上任一点M 的坐标x ,y 和参数的关系,根据实际问题的要求,我们可以选择时间、角度、线段长度、直线的斜率、截距等作为参数.2.同一道题参数的选择往往不是唯一的,适当地选择参数,可以简化解题的过程,降低计算量,提高准确率.求轨迹方程与求轨迹有所不同,求轨迹方程只需求出方程即可,而求轨迹往往是先求出轨迹方程,然后根据轨迹方程指明轨迹是什么图形.3.参数方程与普通方程的等价性把参数方程化为普通方程后,很容易改变了变量的取值范围,从而使得两种方程所表示的曲线不一致,因此我们要注意参数方程与普通方程的等价性.1.曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =|sin θ|,y =cos θ(θ为参数)的方程等价于( )A .x =1-y 2B .y =1-x 2C .y =±1-x 2D .x 2+y 2=1解析:选A.由x =|sin θ|得0≤x ≤1;由y =cos θ得-1≤y ≤1.故选A. 2.方程⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1t y =2表示的曲线是( ) A .一条直线 B .两条射线 C .一条线段D .抛物线的一部分解析:选B.因为t >0时x ≥2,t <0时x ≤-2. 所以普通方程为y =2,x ∈(-∞,-2]∪[2,+∞), 它表示的图形是两条射线.3.若y =tx (t 为参数),则圆x 2+y 2-4y =0的参数方程为( )A.⎩⎪⎨⎪⎧x =4t1+t2y =4t 21+t2(t 为参数)B .⎩⎪⎨⎪⎧x =2t1+t2y =4t 21+t2(t 为参数)C.⎩⎪⎨⎪⎧x =4t 1+t 2y =8t 1+t2(t 为参数)D .⎩⎪⎨⎪⎧x =2t1+t 2y =4t 1+t2(t 为参数)解析:选A.因为y =tx ,代入x 2+y 2-4y =0, 得x 2+(tx )2-4tx =0. 当t =0时,x =0,且y =0,即⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =0.当t ≠0时,x =4t1+t2.而y =tx ,即y =4t21+t 2,得⎩⎪⎨⎪⎧x =4t 1+t 2y =4t21+t2(t 为参数).综上知,所求圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4t 1+t2y =4t 21+t2(t 为参数).4.已知某条曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+2t ,y =at 2(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.解:(1)由题意,可知⎩⎪⎨⎪⎧1+2t =5,at 2=4,故⎩⎪⎨⎪⎧t =2,a =1,所以a =1.(2)由已知及(1)可得,曲线C 的方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+2t ,y =t2,由第一个方程,得t =x -12,代入第二个方程,得y =⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122,即(x -1)2=4y 为所求.[A 基础达标]1.与参数方程⎩⎨⎧x =ty =21-t,(t 为参数)等价的普通方程为( )A .x 2+y 24=1B .x 2+y 24=1(0≤x ≤1)C .x 2+y 24=1(0≤y ≤2)D .x 2+y 24=1(0≤x ≤1,0≤y ≤2)解析:选D.方程⎩⎨⎧x =t ,y =21-t ,变形为⎩⎪⎨⎪⎧x =t y 2=1-t ,两式平方相加,得x 2+y 24=1,由式子t ,21-t 有意义,得0≤t ≤1,所以0≤x ≤1,0≤y ≤2,故选D.2.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上解析:选B.将⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ(θ为参数)化为普通方程为(x +1)2+(y -2)2=1,其表示以(-1,2)为圆心,1为半径的圆,其对称中心即圆心,显然(-1,2)在直线y =-2x 上,故选B.3.已知直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =-2-t (t 为参数)与圆C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ+1,y =2sin θ(θ为参数),则直线l 的倾斜角及圆心C 的直角坐标分别是( )A.π4,(1,0) B .π4,(-1,0) C.3π4,(1,0) D .3π4,(-1,0) 解析:选C.直线消去参数得直线方程为y =-x ,所以斜率k =-1即倾斜角为3π4.圆的标准方程为(x -1)2+y 2=4,圆心坐标为(1,0).4.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t 21+t2,y =2t1+t2(t 为参数)化为普通方程为( )A .x 2+y 2=1B .x 2+y 2=1去掉(0,1)点 C .x 2+y 2=1去掉(1,0)点 D .x 2+y 2=1去掉(-1,0)点解:选D.x 2+y 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 21+t 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫2t 1+t 22=1,又因为x =-1时,1-t 2=-(1+t 2)不成立,故去掉点(-1,0).5.参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =⎪⎪⎪⎪⎪⎪cos θ2+sin θ2,y =12(1+sin θ).(0≤θ<2π)表示的是( )A .双曲线的一支,这支过点⎝ ⎛⎭⎪⎫1,12B .抛物线的一部分,这部分过点⎝ ⎛⎭⎪⎫1,12 C .双曲线的一支,这支过点⎝ ⎛⎭⎪⎫1,-12 D .抛物线的一部分,这部分过点⎝⎛⎭⎪⎫1,-12解析:选B.因为x =⎪⎪⎪⎪⎪⎪2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ2+π4,故x ∈[0,2],又y =12(1+sin θ),故y ∈[0,1].因为x 2=1+sin θ,所以sin θ=x 2-1, 代入y =12(1+sin θ)中得y =12x 2,即x 2=2y ,(0≤x ≤2,0≤y ≤1)表示抛物线的一部分, 又2×12=1,故过点⎝ ⎛⎭⎪⎫1,12. 6.圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3sin θ+4cos θy =4sin θ-3cos θ,(θ为参数),则此圆的半径为________.解析:两式平方相加,得x 2+y 2=9sin 2θ+16cos 2θ+24sin θcos θ+16sin 2θ+9cos 2θ-24sin θcos θ=9+16=25.所以圆的半径r =5. 答案:57.过原点作倾斜角为θ的直线与圆⎩⎪⎨⎪⎧x =4+2cos α,y =2sin α相切,则θ=________.解析:直线为y =x tan θ,圆为(x -4)2+y 2=4,直线与圆相切时,易知tan θ=±33,所以θ=π6或5π6.答案:π6或5π68.在直角坐标系xOy 中,已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =1-2t (t 为参数)与曲线C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =a sin θy =3cos θ(θ为参数,a >0)有一个公共点在x 轴上,则a =________.解析:曲线C 1的普通方程为2x +y =3,曲线C 2的普通方程为x 2a 2+y 29=1,直线2x +y =3与x 轴的交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,0,故曲线x 2a 2+y 29=1也经过这个点,代入解得a =32(舍去-32). 答案:329.在平面直角坐标系中,以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知直线l 上两点M ,N 的极坐标分别为(2,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫233,π2,圆C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2+2cos θ,y =-3+2sin θ(θ为参数). (1)设P 为线段MN 的中点,求直线OP 的平面直角坐标方程; (2)判断直线l 与圆C 的位置关系.解:(1)由题意知,M ,N 的平面直角坐标分别为(2,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫0,233.又P 为线段MN 的中点,从而点P 的平面直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫1,33,故直线OP 的平面直角坐标方程为y =33x . (2)因为直线l 上两点M ,N 的平面直角坐标分别为(2,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫0,233,所以直线l 的平面直角坐标方程为x +3y -2=0.又圆C 的圆心坐标为(2,-3),半径为r =2,圆心到直线l 的距离d =|2-3-2|2=32<r ,故直线l 与圆C 相交.10.已知曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4+5cos t ,y =5+5sin 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 2的极坐标方程为ρ=2sin θ.(1)把C 1的参数方程化为极坐标方程;(2)求C 1与C 2交点的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π). 解:(1)将⎩⎪⎨⎪⎧x =4+5cos t ,y =5+5sin t消去参数t ,化为普通方程(x -4)2+(y -5)2=25,即C 1:x 2+y 2-8x -10y +16=0.将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入x 2+y 2-8x -10y +16=0得 ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0.所以C 1的极坐标方程为ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0. (2)C 2的普通方程为x 2+y 2-2y =0.由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-8x -10y +16=0,x 2+y 2-2y =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =1或⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =2. 所以C 1与C 2交点的极坐标分别为(2,π4),(2,π2).[B 能力提升]11.已知在平面直角坐标系xOy 中圆C 的参数方程为:⎩⎨⎧x =3+3cos θ,y =1+3sin θ(θ为参数),以Ox 为极轴建立极坐标系,直线的极坐标方程为:ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=0,则圆C 截直线所得弦长为( )A. 2 B .2 2 C .3 2D .4 2解析:选D.圆C 的参数方程为⎩⎨⎧x =3+3cos θy =1+3sin θ,圆心为(3,1),半径为3,直线普通方程为32x -12y =0,即3x -y =0,圆心C (3,1)到直线3x -y =0的距离为d =|(3)2-1|3+1=1,所以圆C 截直线所得弦长|AB |=2r 2-d 2=232-12=4 2.12.在极坐标系中,圆C 1的方程为ρ=42cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4,以极点为坐标原点,极轴为x轴的正半轴建立平面直角坐标系,圆C 2的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+a cos θ,y =-1+a sin θ(θ为参数),若圆C 1与C 2相切,则实数a =________.解析:圆C 1的直角坐标方程为x 2+y 2=4x +4y ,其标准方程为(x -2)2+(y -2)2=8,圆心为(2,2),半径长为22,圆C 2的圆心坐标为(-1,-1),半径长为|a |,由于圆C 1与圆C 2相切,则|C 1C 2|=22+|a |=32或|C 1C 2| =|a |-22=32⇒a =±2或a =±5 2.答案:±2或±5 213.化参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1ty =t -1t (t 为参数)为普通方程,并求出该曲线上一点P ,使它到y =2x +1的距离为最小,并求此最小距离.解:化参数方程为普通方程为x 2-y 2=4.设P (t +1t ,t -1t ),则点P 到直线2x -y +1=0的距离d =|t +3t +1|5.(1)当t >0时,d ≥23+15.(2)当t <0时,因为-t -3t≥23,所以t +3t+1≤-23+1.所以|t +3t +1|≥23-1,所以d ≥23-15.因为23+15>23-15,所以d 的最小值为23-15,即215-55,此时点P 的坐标为(-433,-233).14.(选做题)已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),曲线C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =22t -2,y =22t (t为参数).(1)指出C 1,C 2各是什么曲线,并说明C 1与C 2的公共点的个数;(2)若把C 1,C 2上各点的纵坐标都压缩为原来的一半,分别得到曲线C 1′,C 2′,写出C 1′,C 2′的参数方程.C 1′与C 2′公共点的个数和C 1与C 2公共点的个数是否相同?说明你的理由.解:(1)C 1是圆,C 2是直线.C 1的普通方程为x 2+y 2=1,圆心C 1(0,0),半径r =1.C 2的普通方程为x -y +2=0.因为圆心C 1到直线x -y +2=0的距离为1,所以C 1与C 2只有一个公共点.(2)压缩后的参数方程分别为C 1′:⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =12sin θ(θ为参数),C 2′:⎩⎪⎨⎪⎧x =22t -2,y =24t(t 为参数),化为普通方程为C 1′:x 2+4y 2=1,C 2′:y =12x +22,联立消元得2x 2+22x +1=0,其判别式Δ=(22)2-4×2×1=0,所以压缩后的直线C2′与椭圆C1′仍然只有一个公共点,和C1与C2公共点的个数相同.。
数学学案:参数方程化成普通方程

§3参数方程化成普通方程1.掌握将参数方程化成普通方程的两种常用的消去参数的方法:代数法和三角恒等式法.2.选取适当的参数,能将普通方程化为参数方程.一、代数法消去参数1.代入法从参数方程中选出一个方程,解出参数,然后把参数的表达式代入另一个方程,消去参数,得到曲线的______.我们通常把这种方法称为代入法.2.代数运算法通过代数方法,如乘、除、乘方等把参数方程中的方程适当地变形,然后把参数方程中的两个方程进行______,消去参数.【做一做1】将参数方程错误!(t为参数)化为普通方程为__________.二、利用三角恒等式消去参数如果参数方程中的x,y都表示为参数的三角函数,那么可以考虑用______消去参数.常用的三角恒等式有:sin2θ+c O s2θ=1,错误!-tan2θ=1,(sin θ+c O s θ)2-2sin θc O s θ=1等.将参数方程化为普通方程时,要注意两个方面:(1)根据参数满足的条件,明确x,y的取值范围;(2)消去参数后,普通方程和参数方程中的变量x和y的取值范围要保持一致.【做一做2-1】将参数方程错误!(θ为参数)化为普通方程为__________.【做一做2-2】将参数方程错误!化为普通方程为__________.1.曲线参数方程与普通方程互化的意义剖析:在数学中有时需要把曲线的参数方程转化为普通方程,而有时又需要将普通方程转化为参数方程,这都是基于对曲线的更好的研究.有时要直接建立曲线的普通方程很困难;有时要直接建立曲线的参数方程又不容易,故在数学中常常把问题进行相互转化从而把问题更好地解决.曲线的参数方程与相应的普通方程是同一曲线方程的两种不同表现形式,在具体问题中采用哪种方程形式能更好地研究相应的曲线的性质就可以灵活地选用相应曲线的对应方程形式.2.将参数方程化为普通方程时,消去参数的常用方法剖析: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.例如对于参数方程错误!如果t是常数,θ是参数,那么可以利用公式sin2θ+c O s2θ=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.答案:一、1.普通方程2.代数运算【做一做1】2x-y-4=0(x≥0)将x=t代入y=2错误!-4得y =2x-4。
参数方程消参法

参数⽅程消参法前⾔消参的常⽤⽅法有:代⼊消参法,加减消参法,乘除消参法,平⽅消参法[或变形后平⽅消参],组合消参法等。
其实说穿了,就是采⽤⼀级运算[加减]或⼆级运算[乘除]或三级运算[乘⽅开⽅]或其组合使⽤;⽅法例说代⼊消参法引例如,直线x =1+t ①y =2−t ②(t 为参数),将t =x −1代⼊②,得到y =2−(x −1),即x +y −3=0,代⼊消参完成。
加减消参法依上例,两式相加,得到x +y −3=0,加减消参完成。
乘除消参法引例1如,x =tcos θ①y =tsin θ②(t 为参数) ,针对要作分母的cos θ分类讨论如下:当cos θ=0时,直线为x =0;当cos θ≠0时,由②①,两式相除得到y =tan θ⋅x引例2如,y =k (x −2)y =1k (x +2)(k 为参数)两式相乘,消去参数k ,得到y 2=x 2−4(y ≠0),平⽅消参法引例如,圆的参数⽅法x =1+2cos θ①y =2+2sin θ②(θ为参数),先变形为x −1=2cos θ①y −2=2sin θ②(θ为参数),①②两式同时平⽅,再相加,得到(x −1)2+(y −2)2=4,到此平⽅消参完成。
组合法引例如,曲线的参数⽅程为x =2s 2①y =2√2s ②(s 为参数),法1,使⽤代⼊消参法,由②得到s =y 2√2,代⼊①整理得到,y 2=4x ;法2,平⽅法+除法消参法,由②2①,整理得到,y 2=4x ;再如曲线的参数⽅程为x =t −1t ①y =t +1t ②(t 为参数),分析:给①式平⽅得到,x 2=t 2+1t 2−2③,给②式平⽅得到,y 2=t 2+1t 2+2④,④−③,得到y 2−x 2=4,消参完成,本题使⽤了平⽅消参法和加减消参法。
消参关系式① t ⋅1t=1;② (t +1t )2−(t −1t )2=4;③ (2t1+t 2)2+(1−t 21+t 2)2=1;④ (e t +e −t )2−(e t −e −t )2=4;注意事项参数⽅程消参以后需要特别注意的是,消参前后的表达式要等价,这⼀点常常与我们学习的函数的值域有关。
参数方程

(1)|AB|=|t1-t2|; (2)|MA|·|MB|=|t1·t2|.
参数方程
1.曲线的参数方程
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
x=ft,
函数
并且对于 t 的每一个允许值,由这个方程组所确定的点 M(x,y)都在这条
y=gt
曲线上,那么这个方程组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.
49
y=2-2t
(1)写出曲线 C 的参数方程,直线 l 的普通方程;
(2)过曲线 C 上任意一点 P 作与 l 夹角为 30°的直线,交 l 于点 A,求|PA|的最大值与最小
值.
[规律方法] 1.解决直线与圆的参数方程的应用问题时,一般是先化为普通方程,再根
据直线与圆的位置关系来解决问题.
x=x0+at, 2.对于形如
通方程中 x 及 y 的取值范围的影响,要保持同解变形.
x=t,
[变式训练 1] 在平面直角坐标系 xOy 中,若直线 l:
(t 为参数)过椭圆 C:
y=t-a
x=3cos φ, (φ为参数)的右顶点,求常数 a 的值.
y=2sin φ
参数方程的应用
已知曲线 C:x2+y2=1,直线 l: x=2+t, (t 为参数).
2.参数方程与普通方程的互化
通过消去参数从参数方程得到普通方程,如果知道变数 x,y 中的一个与参数 t 的关系,
x=ft,
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
就
y=gt
高考数学(理)总复习讲义: 参数方程

第二节参数方程1.曲线的参数方程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,由这个方程组所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么这个方程组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F (x ,y )=0叫做普通方程. 2.参数方程和普通方程的互化(1)参数方程化普通方程:利用两个方程相加、减、乘、除或者代入法消去参数. (2)普通方程化参数方程:如果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 ),则得曲线的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t ).参数方程与普通方程互化的注意点(1)在参数方程与普通方程的互化中,一定要注意变量的范围以及转化的等价性. (2)普通方程化为参数方程,参数方程的形式不唯一,即如果选用的参数不同,那么所求得的曲线的参数方程的形式也不同.3.直线、圆与椭圆的普通方程和参数方程轨迹 普通方程 参数方程直线y -y 0=tan α(x -x 0)⎝⎛⎭⎫α≠π2,点斜式⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数) 圆(x -a )2+(y -b )2=r 2 ⎩⎪⎨⎪⎧ x =a +r cos θ,y =b +r sin θ(θ为参数) 椭圆 x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0) ⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ(φ为参数) [熟记常用结论]经过点P (x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).若A ,B 为直线l 上的两点,其对应的参数分别为t 1,t 2,线段AB 的中点为M ,点M 所对应的参数为t 0,则以下结论在解题中经常用到:(1)t 0=t 1+t 22; (2)|PM |=|t 0|=⎪⎪⎪⎪t 1+t 22; (3)|AB |=|t 2-t 1|; (4)|PA |·|PB |=|t 1·t 2|.[小题查验基础]一、判断题(对的打“√”,错的打“×”)(1)参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t )中的x ,y 都是参数t 的函数.( )(2)过M 0(x 0,y 0),倾斜角为α⎝⎛⎭⎫α≠π2的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).参数t 的几何意义表示:直线l 上以定点M 0为起点,任一点M (x ,y )为终点的有向线段M 0M 的数量.( )(3)方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =1+2sin θ(θ为参数)表示以点(0,1)为圆心,以2为半径的圆.( )(4)已知椭圆的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos t ,y =4sin t (t 为参数),点M 在椭圆上,对应参数t =π3,点O为原点,则直线OM 的斜率为 3.( )答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)× 二、选填题1.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上解析:选B 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.2.若直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2t ,y =1-4t (t 为参数)与曲线C :⎩⎨⎧x =5cos θ,y =m +5sin θ(θ为参数)相切,则实数m 的值为( )A.-4或6B.-6或4C.-1或9D.-9或1解析:选A 由⎩⎪⎨⎪⎧x =2t ,y =1-4t (t 为参数),得直线l :2x +y -1=0,由⎩⎨⎧x =5cos θ,y =m +5sin θ(θ为参数),得曲线C :x 2+(y -m )2=5,因为直线l 与曲线C 相切,所以圆心到直线的距离等于半径,即|m -1|22+12=5,解得m =-4或m =6.故选A.3.在平面直角坐标系中,若曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2+22t ,y =1+22t (t 为参数),则其普通方程为____________.解析:依题意,消去参数可得x -2=y -1,即x -y -1=0. 答案:x -y -1=04.已知两曲线的参数方程分别为⎩⎨⎧x =5cos θ,y =sin θ(0≤θ<π)和⎩⎪⎨⎪⎧x =54t 2,y =t(t ∈R ),则它们的交点坐标为________.解析:消去参数θ得普通方程为x 25+y 2=1(0≤y ≤1),表示椭圆的一部分.消去参数t 得普通方程为y 2=45x ,表示抛物线,联立两方程,可知两曲线有一个交点,解得交点坐标为⎝⎛⎭⎫1,255.答案:⎝⎛⎭⎫1,255 5.曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =sin θ,y =cos 2θ+1(θ为参数),则曲线C 的普通方程为____________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x =sin θ,y =cos 2θ+1(θ为参数)消去参数θ,得y =2-2x 2(-1≤x ≤1).答案:y =2-2x 2(-1≤x ≤1)考点一 参数方程与普通方程的互化 [基础自学过关][题组练透]1.已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧ x =a -2t ,y =-4t (t 为参数),圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =4sin θ(θ为参数).(1)求直线l 和圆C 的普通方程;(2)若直线l 与圆C 有公共点,求实数a 的取值范围. 解:(1)直线l 的普通方程为2x -y -2a =0, 圆C 的普通方程为x 2+y 2=16. (2)因为直线l 与圆C 有公共点,故圆C 的圆心到直线l 的距离d =|-2a |5≤4,解得-25≤a ≤2 5.即实数a 的取值范围为[-25,2 5 ].2.在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-8+t ,y =t2(t 为参数),曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2s 2,y =22s(s 为参数),设P 为曲线C 上的动点,求点P 到直线l 的距离的最小值.解:直线l 的普通方程为x -2y +8=0. 因为点P 在曲线C 上,设P (2s 2,22s ), 从而点P 到直线l 的距离d =|2s 2-42s +8|12+(-2)2=2(s -2)2+45,当s =2时,d min =455. 因此当点P 的坐标为(4,4)时,曲线C 上的点P 到直线l 的距离取到最小值455.[名师微点]将参数方程化为普通方程消参的3种方法(1)利用解方程的技巧求出参数的表达式,然后代入消去参数. (2)利用三角恒等式消去参数.(3)根据参数方程本身的结构特征,灵活的选用一些方法从整体上消去参数.[提醒] 将参数方程化为普通方程时,要注意防止变量x 和y 取值范围的扩大或缩小,必须根据参数的取值范围,确定函数f (t )和g (t )的值域,即x 和y 的取值范围.考点二 参数方程的应用 [师生共研过关][典例精析](2018·全国卷Ⅲ)在平面直角坐标系xOy 中,⊙O 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),过点(0,-2)且倾斜角为α的直线l 与⊙O 交于A ,B 两点.(1)求α的取值范围;(2)求AB 中点P 的轨迹的参数方程. [解] (1)⊙O 的直角坐标方程为x 2+y 2=1. 当α=π2时,l 与⊙O 交于两点.当α≠π2时,记tan α=k ,则l 的方程为y =kx - 2.l 与⊙O 交于两点需满足21+k 2<1, 解得k <-1或k >1, 即α∈⎝⎛⎭⎫π2,3π4或α∈⎝⎛⎭⎫π4,π2. 综上,α的取值范围是⎝⎛⎭⎫π4,3π4.(2)l 的参数方程为⎩⎨⎧x =t cos α,y =-2+t sin α⎝⎛⎭⎫t 为参数,π4<α<3π4.设A ,B ,P 对应的参数分别为t A ,t B ,t P ,则t P =t A +t B2,且t A ,t B 满足t 2-22t sin α+1=0.于是t A +t B =22sin α,t P =2sin α.又点P 的坐标(x ,y )满足⎩⎨⎧x =t P cos α,y =-2+t P sin α,所以点P 的轨迹的参数方程是⎩⎨⎧x =22sin 2α,y =-22-22cos 2α⎝⎛⎭⎫α为参数,π4<α<3π4.[解题技法]一般地,如果题目中涉及圆、椭圆上的动点或求最值范围问题时可考虑用参数方程,设曲线上点的坐标,将问题转化为三角恒等变换问题解决,使解题过程简单明了.[过关训练]已知曲线C :x 24+y 29=1,直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =2-2t (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 上任意一点P 作与l 夹角为30°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 =2cos θ,y =3sin θ(θ为参数).直线l 的普通方程为2x +y -6=0.(2)曲线C 上任意一点P (2cos θ,3sin θ)到l 的距离为 d =55|4cos θ+3sin θ-6|. 则|PA |=d sin 30°=255|5sin(θ+α)-6|,其中α为锐角,且tan α=43.当sin(θ+α)=-1时,|PA |取得最大值,最大值为2255.当sin(θ+α)=1时,|PA |取得最小值,最小值为255.考点三 参数方程与极坐标方程的综合应用 [师生共研过关][典例精析](2019·柳州模拟)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =2sin α(α为参数),以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线D 的极坐标方程为ρ=4sin ⎝⎛⎭⎫θ-π6. (1)求曲线C 的极坐标方程以及曲线D 的直角坐标方程;(2)若过点A ⎝⎛⎭⎫22,π4(极坐标)且倾斜角为π3的直线l 与曲线C 交于M ,N 两点,弦MN 的中点为P ,求|AP ||AM |·|AN |的值.[解] (1)由题意可得曲线C 的普通方程为x 29+y 24=1,将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入曲线C 的普通方程可得,曲线C 的极坐标方程为ρ2cos 2θ9+ρ2sin 2 θ4=1,即ρ2=364+5sin 2θ.因为曲线D 的极坐标方程为ρ=4sin ⎝⎛⎭⎫θ-π6, 所以ρ2=4ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π6=4ρ⎝⎛⎭⎫32sin θ-12cos θ, 又ρ2=x 2+y 2,x =ρcos θ,y =ρsin θ, 所以x 2+y 2=23y -2x ,所以曲线C 的极坐标方程为ρ2=364+5sin 2θ,曲线D 的直角坐标方程为x 2+y 2+2x -23y =0.(2)由点A ⎝⎛⎭⎫22,π4,得⎩⎨⎧x =22cos π4=2,y =22sin π4=2,所以A (2,2).因为直线l 过点A (2,2)且倾斜角为π3,所以直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =2+t cos π3,y =2+t sin π3(t 为参数),代入x 29+y 24=1可得,314t 2+(8+183)t +16=0, 设M ,N 对应的参数分别为t 1,t 2, 则t 1+t 2=-32+72331,t 1t 2=6431,所以|AP ||AM |·|AN |=⎪⎪⎪⎪t 1+t 22|t 1t 2|=4+9316.[解题技法]参数方程与极坐标方程综合问题的解题策略(1)涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程.(2)数形结合的应用,即充分利用参数方程中参数的几何意义,或者利用ρ和θ的几何意义,直接求解,能达到化繁为简的解题目的.[过关训练](2018·合肥质检)在平面直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C 的极坐标方程为ρ=22cos ⎝⎛⎭⎫π4-θ. (1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)已知直线l 过点 P (1,0)且与曲线C 交于A ,B 两点,若|PA |+|PB |=5,求直线l 的倾斜角α.解:(1)由ρ=22cos ⎝⎛⎭⎫π4-θ=2(cos θ+sin θ)⇒ρ2=2(ρcos θ+ρsin θ)⇒x 2+y 2=2x +2y ⇒(x -1)2+(y -1)2=2,故曲线C 的直角坐标方程为(x -1)2+(y -1)2=2.(2)由条件可设直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos α,y =t sin α(t 为参数),代入圆的方程,有t 2-2t sin α-1=0,设点A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=2sin α, t 1t 2=-1,|PA |+|PB |=|AB |=|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2=4sin 2α+4=5,解得sin α=12或sin α=-12(舍去),故α=π6或5π6.[课时跟踪检测]1.设直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t cos α,y =4+t sin α(t 为参数,α为倾斜角),圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+2cos θ,y =-1+2sin θ(θ为参数). (1)若直线l 经过圆C 的圆心,求直线l 的斜率;(2)若直线l 与圆C 交于两个不同的点,求直线l 的斜率的取值范围. 解:(1)由已知得直线l 经过的定点是P (3,4),而圆C 的圆心是C (1,-1), 所以,当直线l 经过圆C 的圆心时,直线l 的斜率k =52.(2)由圆C 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1+2cos θ,y =-1+2sin θ(θ为参数),得圆C 的圆心是C (1,-1),半径为2.由直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t cos α,y =4+t sin α(t 为参数,α为倾斜角),得直线l 的普通方程为y -4=k (x -3)(斜率存在), 即kx -y +4-3k =0.当直线l 与圆C 交于两个不同的点时,圆心到直线的距离小于圆的半径, 即|5-2k |k 2+1<2,解得k >2120.即直线l 的斜率的取值范围为⎝⎛⎭⎫2120,+∞. 2.(2018·全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =4sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数).(1)求C 和l 的直角坐标方程;(2)若曲线C 截直线l 所得线段的中点坐标为(1,2),求l 的斜率.解:(1)曲线C 的直角坐标方程为x 24+y 216=1.当cos α≠0时,l 的直角坐标方程为y =tanα·x +2-tan α;当cos α=0时,l 的直角坐标方程为x =1.(2)将l 的参数方程代入C 的直角坐标方程,整理得关于t 的方程(1+3cos 2α)t 2+4(2cos α+sin α)t -8=0.①因为曲线C 截直线l 所得线段的中点(1,2)在C 内, 所以①有两个解,设为t 1,t 2,则t 1+t 2=0. 又由①得t 1+t 2=-4(2cos α+sin α)1+3cos 2α,故2cos α+sin α=0,于是直线l 的斜率k =tan α=-2.3.(2019·沈阳模拟)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =-2+22t ,y =22t(t为参数).以坐标原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为ρsin 2θ=2a cos θ(a >0).(1)求曲线C 的直角坐标方程,直线l 的普通方程;(2)设直线l 与曲线C 交于M ,N 两点,点P (-2,0),若|PM |,|MN |,|PN |成等比数列,求实数a 的值.解:(1)由ρsin 2θ=2a cos θ(a >0)两边同乘以ρ得, 曲线C 的直角坐标方程为y 2=2ax (a >0).由直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =-2+22t ,y =22t(t 为参数),消去t ,得直线l 的普通方程为x -y +2=0.(2)将⎩⎨⎧x =-2+22t ,y =22t代入y 2=2ax ,得t 2-22at +8a =0,由Δ>0得a >4,设M ,N 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=22a ,t 1t 2=8a , ∵|PM |,|MN |,|PN |成等比数列,∴|t 1-t 2|2=|t 1t 2|,∴(22a )2-4×8a =8a ,∴a =5.4.(2019·青岛调研)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos α,y =sin α(α为参数).以坐标原点为极点,以x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=2 2. (1)写出C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)设点P 在C 1上,点Q 在C 2上,求|P Q |的最小值及此时P 的直角坐标. 解:(1)C 1的普通方程为x 23+y 2=1,C 2的直角坐标方程为x +y -4=0.(2)由题意,可设点P 的直角坐标为(3cos α,sin α).因为C 2是直线,所以|P Q |的最小值即为P 到C 2的距离d (α)的最小值,d (α)=|3cos α+sin α-4|2=2⎪⎪⎪⎪sin ⎝⎛⎭⎫α+π3-2. 当且仅当α=2k π+π6(k ∈Z)时,d (α)取得最小值,最小值为2,此时P 的直角坐标为⎝⎛⎭⎫32,12. 5.(2018·辽宁五校联合体模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos α,y =sin α(α为参数).在以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ=sin θ.(1)求C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)若射线l :y =kx (x ≥0)分别交C 1,C 2于A ,B 两点(A ,B 异于原点),当k ∈(1,3]时,求|OA |·|OB |的取值范围.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos α,y =sin α,可得(x -1)2+y 2=cos 2α+sin 2α=1,即C 1的普通方程为(x -1)2+y 2=1.方程ρcos 2θ=sin θ可化为ρ2cos 2θ=ρsin θ (*),将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入(*)式,可得x 2=y , 所以C 2的直角坐标方程为x 2=y . (2)因为A ,B 异于原点,所以联立⎩⎪⎨⎪⎧(x -1)2+y 2=1,y =kx ,可得A ⎝⎛⎭⎫2k 2+1,2k k 2+1;联立⎩⎪⎨⎪⎧y =kx ,y =x 2,可得B (k ,k 2). 故|OA |·|OB |=1+k 2·2k 2+1·1+k 2·|k |=2|k |.又k ∈(1,3],所以|OA |·|OB |∈(2,23].6.(2019·惠州调研)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2-35t ,y =-2+45t (t 为参数).以坐标原点为极点,以x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos θ=tan θ.(1)求曲线C 1的普通方程与曲线C 2的直角坐标方程;(2)若C 1与C 2交于A ,B 两点,点P 的极坐标为⎝⎛⎭⎫22,-π4,求1|PA |+1|PB |的值. 解:(1)由曲线C 1的参数方程消去参数t 可得,曲线C 1的普通方程为4x +3y -2=0. 由x =ρcos θ,y =ρsin θ可得,曲线C 2的直角坐标方程为y =x 2.(2)由点P 的极坐标为⎝⎛⎭⎫22,-π4,可得点P 的直角坐标为(2,-2),∴点P 在曲线C 1上.将曲线C 1的参数方程⎩⎨⎧x =2-35t ,y =-2+45t (t 为参数)代入y =x 2,得9t 2-80t +150=0,设t 1,t 2是点A ,B 对应的参数, 则t 1+t 2=809,t 1t 2=503>0.∴1|PA |+1|PB |=|PA |+|PB ||PA |·|PB |=|t 1+t 2||t 1t 2|=815. 7.在平面直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎫2,π4,直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π4=a ,且l 过点A ,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =3sin α(α为参数).(1)求曲线C 1上的点到直线l 的距离的最大值;(2)过点B (-1,1)且与直线l 平行的直线l 1与曲线C 1交于M ,N 两点,求|BM |·|BN |的值. 解:(1)由直线l 过点A ,得2cos ⎝⎛⎭⎫π4-π4=a ,故a =2,则易得直线l 的直角坐标方程为x +y -2=0.由点到直线的距离公式,得曲线C 1上的点到直线l 的距离d =|2cos α+3sin α-2|2=|7sin (α+φ)-2|2,⎝⎛⎭⎫其中tan φ=233,∴d max =7+22=14+222.即曲线C 1上的点到直线l 的距离的最大值为14+222. (2)由(1)知直线l 的倾斜角为3π4, 则直线l 1的参数方程为⎩⎨⎧x =-1+t cos 3π4,y =1+t sin 3π4(t 为参数).易知曲线C 1的普通方程为x 24+y 23=1.把直线l 1的参数方程代入曲线C 1的普通方程, 得72t 2+72t -5=0, 设M ,N 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1t 2=-107, 根据参数t 的几何意义可知|BM |·|BN |=|t 1t 2|=107. 8.(2019·郑州模拟)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =3-32t ,y =m +12t (t为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,圆C 的极坐标方程为ρ=8cos ⎝⎛⎭⎫θ-π6,直线l 与圆C 交于A ,B 两点. (1)若OA ⊥OB ,求直线l 的普通方程;(2)设P (3,1)是直线l 上的点,若|AB |=λ|PC |,求λ的值.解:(1)消去参数t ,得直线l 的普通方程为x +3y =3+3m ,将圆C 的极坐标方程ρ=8cos ⎝⎛⎭⎫θ-π6的两边同时乘ρ, 得ρ2=43ρcos θ+4ρsin θ,则圆C 的直角坐标方程为(x -23)2+(y -2)2=16,所以圆C 的圆心C (23,2),半径为4,且经过原点O ,数形结合得,若OA ⊥OB ,则直线l 经过圆心C ,即23+3×2=3+3m ,解得m =3, 即直线l 的普通方程为x +3y -43=0. (2)由P (3,1)是直线l 上的点,得m =1,此时直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =3-32t ,y =1+12t (t 为参数),代入到圆C 的方程(x -23)2+(y -2)2=16中,得t 2+2t -12=0,设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2, 则t 1+t 2=-2,t 1t 2=-12,所以|AB |=|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2=4+48=213, 又|PC |=2,|AB |=λ|PC |,所以λ=13.。
参数方程和普通方程的互化

吗?
提示:同一个普通方程,选取的参数不同,所得到的参数
方程也不同,所以在写参数方程时,必须注明参数是哪一
个.
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淳朴 团结 勤奋 向上
我的疑惑 ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________
[考题印证]
(2013·湖北高考)在直角坐标系 xOy 中,以原点 O 为极点,x
轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知射线θ=π与曲线 4
x=t+1, y= t-1 2,
(t 为参数)相交于 A,B 两点,则线段 AB 的中点的
直角坐标为________.
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,(其中 t 是参数,a∈
R),点 M(3,1)在该曲线上.(1)求常数 a;(2)求曲线 C 的普通 方程.
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解:(1)由题意可知有
1+2t=3 at2=1
,
故ta==11,, ∴a=1.
(2)由已知及(1)可得,曲线 C 的方程为xy==t12+. 2t,
(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.
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[小问题·大思维]
1.将参数方程化为普通方程的实质是什么?
提示:将参数方程化为普通方程的实质是消参法的应用.
2.将普通方程化为参数方程时,所得到的参数方程是唯一的
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参数方程的消参方法1、参数方程化为普通方程的过程就是消参过程常见方法有三种: (1)代入法:利用解方程的技巧求出参数t ,然后代入消去参数。
(2)三角法:利用三角恒等式消去参数(3)整体消元法:根据参数方程本身的结构特征,从整体上消去。
化参数方程为普通方程为0),(=y x F :在消参过程中注意变量x 、y 取值范围的一致性,必须根据参数的取值范围,确定)(t f 和)(t g 值域得x 、y 的取值范围。
2、常见曲线的参数方程(1)过定点),(00y x P 倾斜角为α的直线的参数方程 ⎩⎨⎧+=+=ααsin cos 00t y y t x x (t 为参数) (2)圆222r y x =+参数方程⎩⎨⎧==θθsin cos r y r x (θ为参数)(3)圆22200()()x x y y r -+-=参数方程为:⎩⎨⎧+=+=θθsin cos 00r y y r x x (θ为参数)(4)椭圆12222=+by a x 参数方程⎩⎨⎧==θθsin cos b y a x (θ为参数) (5)抛物线Px y 22=参数方程⎩⎨⎧==Pt y Pt x 222(t 为参数)7.已知:直线l 过点)0,2(P ,斜率为34,直线l 和抛物线x y 22=相交于B A ,两点,设线段AB 的中点为M ,求(1)M P ,两点间的距离。
(2)M 点的坐标。
(3)线段AB 的长AB 。
解:由34tan =α得:53cos ,54sin ==αα,所以直线的参数方程为()为参数t t y t x ⎪⎩⎪⎨⎧=+=54532,代入x y 22=化简得:045625162=--t t ,425,8152121-==+t t t t(1)415221=+=t t PM (2)⎪⎩⎪⎨⎧=⨯==⨯+=341554417415532y x 所以⎪⎭⎫ ⎝⎛3,417M(3)()8655421221=-+=t t t t AB10 (1) 写出经过点)5,1(0M ,倾斜角是3/π的直线l 的参数方程;(2) 利用这个参数方程,求这条直线l 与直线032=--y x 的交点到点M 0的距离。
(3) 求这条直线l 和圆1622=+y x 的两个交点到点M 0的距离的和与积。
解:(1)()为参数t t y t x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=235211 (2)3610+(3)把()为参数t t y t x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=235211代入1622=+y x 化简得:()0103512=+++t t ()3103642122121+=-+=-t t t t t t ,1021=t t1. 设是椭圆上的一个动点,则的最大值是,最小值是。
P x y x y 2312222+=+分析一:注意到变量(x ,y )的几何意义,故研究二元函数x+2y 的最值时,可转化为几何问题。
若设x+2y=t ,则方程x+2y=t 表示一组直线(t 取不同的值,方程表示不同的直线),显然(x ,y )既满足2x 2+3y 2=12,又满足x+2y=t ,故点(x ,y )是方程组的公共解。
依题意,可知直线与椭圆总有公共点。
从而转化为研究消元后的一元二次方程的判别式。
231222022x y x y t x y t +=+=⎧⎨⎩+=≥∆ 解法一:令,,还满足,故x y t y +=+=23122x y 2x 2方程组有公共解,消去x y tx y x +=+=⎧⎨⎩2231222()得的一元二次方程:y y t y t 118212022-⋅+-= ()由解得:∆=-⨯⨯-≥-≤≤644112*********t t t ∴+-x y 22222的最大值为,最小值为分析二:由于研究二元函数x+2y 相对困难,因此有必要消元,但由x ,y 满足的方程2x 2+3y 2=12表出x 或y ,会出现无理式,这对进一步求函数最值依然不够简洁,能否有其他途径把二元函数x+2y 转化为一元函数呢?方法是利用椭圆的参数方程代入中,即可转化为以xy x y x y 22641622+=⇔==⎧⎨⎩+cos sin θθ θ为变量的一元函数。
解法二:由椭圆的方程,可设,2x +3y =12x =622cos sin θθy =2 ()代入,得:x y x y ++=+⋅=+2262222cos sin sin θθθϕ ()其中,由于,所以的最小值为,最大值为tg x y x y ϕθϕ=-≤+≤-≤+≤∴+-64112222222222sin [注]以上两种解法都是通过引入新的变量来转化问题,解法一是通过引入t ,而把x+2y 几何化为直线的纵截距的最值问题;解法二则是利用椭圆的参数方程,设出点P 的坐()标(,),代入中,转化为一元函数求其最值,这两种解法不妨都622cos sin θθθx y f +称为“参数法”。
2. 求椭圆x y P 2294110+=上一点与定点(,)之间距离的最小值 2. 解:(先设出点P 的坐标,建立有关距离的函数关系)()()()()设,,则到定点(,)的距离为P P d 321031205655351652222cos sin cos sin cos cos cos θθθθθθθθ=-+-=-+=-⎛⎝ ⎫⎭⎪+当时,取最小值cos )θθ=(35455d 5.设直线 022:=-+y x l ,交椭圆149:22=+y x C 于A 、B 两点,在椭圆C 上找一点P ,使ABP ∆面积最大。
解:设椭圆的参数方程为()为参数θθθ⎩⎨⎧==sin 2cos 3y x ,则()θθsin 2,cos 3P ,到直线022:=-+y x l 的距离为:()52sin 552sin 4cos 3-+=-+=ϕθθθd ,当()1sin -=+ϕθ,即23πϕθ=+时,此时⎪⎩⎪⎨⎧-==-==58sin 259cos 3θθy x ,所以⎪⎭⎫ ⎝⎛58,59P3.已知实数y x ,满足()()252122=-+-y x ,求y x y x ++2,22的最值。
解:设圆的参数方程为()为参数θθθ⎩⎨⎧+=+=sin 52cos 51y x⑴()()()φθθθ++=+++=+sin 51030sin 52cos 512222y x ,最大值与最小值分别是51030,51030-+⑵()ϕθθθ++=+++=+sin 154sin 52)cos 51(22y x ,最大值与最小值分别是19与-11。
11 求经过点(1,1),倾斜角为135°的直线截椭圆1422=+y x 所得的弦长。
解:直线的参数方程为()为参数t t y t x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=-=221221代入1422=+y x 化简得022652=++t t()52442122121=-+=-t t t t t t 8. 直线(为参数)被双曲线上截得的弦长为。
x ty tt x y =+=⎧⎨⎩-=23122分析与解:方法之一可把直线的参数方程化为普通方程,与双曲线方程联立,消元,再结合韦达 ()()定理,利用弦长公式可求得弦长;若不把参数方程化为普通方程,又怎样求弦长呢?注意到直线参数方程不是标准形式,故上述方程中的不具有显而易见的几何意义,因此有必要先将其化为标准形式:AB k x x x x t y y t t =+-=+=+⎧⎨⎩1212200cos sin αα为参数)( 23 212t t y t x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+= 1 23 21212222=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-t t y x ,得:代入 06 4 2=--t t 整理,得: ,则,设其二根为 21t t 6 4 2121-=⋅=+t t t t ,()()10240644 4 22122121==--=-+=-=t t t t t t AB 从而弦长为17.已知点()1,2M 和双曲线1222=-y x ,求以()1,2M 为中点的双曲线右支的弦AB 所在的直线l 的方程。
解:设所求的直线l 的方程为:()为参数θθθ⎩⎨⎧+=+=sin 1cos 2t y t x 代入1222=-y x 化简得:()025sin cos 4sin 21cos 222=+-+⎪⎭⎫⎝⎛-θθθθt t ,0sin 21cos cos 4sin 2221=--=+∴θθθt t4tan ==∴θk ,所求的直线l 的方程为:094=-+y x12.已知双曲线G 的中心在原点,它的渐近线方程是x y 21±=.过点()4,0P -作斜率为14的直线l ,使得l 和G 交于,A B 两点,和y 轴交于点C ,并且点P 在线段AB 上,又满足2PA PB PC ⋅=.求双曲线G 的方程;解:由双曲线G 渐近线方程是x y 21±=,可设双曲线G 的方程为:224x y m -=. 把直线l 的参数方程方程)(1711744为参数t t y t x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=代入双曲线方程,整理得016173217122=-+-m t t ,设B A ,对应的参数为21,t t ,()0161712417322>-⨯⨯-=∆m 得346<m 由韦达定理:()m t t -=16121721,()16121721-=⋅=⋅∴m t t PB PA令01744=+-t ,得17=t ,17=∴PC ,由2PA PB PC ⋅=得()17161217=-m ,28=m所以,双曲线的方程为221287x y -=.19.从椭圆14922=+y x 上任一点向短轴的两端点分别引直线,求这两条直线在x 轴上截距的乘积。
解 化方程为参数方程:⎩⎨⎧==θθsin 2cos 3y x (θ为参数)设P 为椭圆上任一点,则P(3cosθ,2sinθ)。
于是,直线BP 的方程为:θθθθcos 3cos 3sin 22sin 2--=--x y 直线AP 的方程为:θθθθcos 3cos 3sin 22sin 2--=---x y 令y=0代入AP ,BP,的方程,分别得它们在x 轴上的截距为θθsin 1cos 3-,θθsin 1cos 3+故截距之积为:9sin 1cos 3sin 1cos 3=-•-θθθθ。