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2019高考数学选考系列:参数方程

来源:年旅网
 参数方程

【考点梳理】

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的函数

x=f

y=g

t,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.

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,例

x=f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

y=gt,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.

3.常见曲线的参数方程和普通方程 点的轨迹 直线 普通方程 参数方程 x=x0+tcos α,y=y0+tsin αx=rcos θ,y=rsin θx=acos φ,y=bsin φy-y0=tan α(x-x0) 圆 x2+y2=r2 x2y2+=1(a>b>0) a2b2椭圆 【考点突破】 (t为参数) (θ为参数) (φ为参数) 考点一、参数方程与普通方程的互化

x=-4+cos t,x=8cos θ,

【例1】已知曲线C1: (t为参数),C2:(θ为参数).

y=3+sin ty=3sin θ

(1)化C1,C2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线;

π

(2)若C1上的点P对应的参数为t=,Q为C2上的动点,求PQ的中点M到直线C3:

2

x=3+2t,(t为参数)距离的最小值. y=-2+t

[解析] (1)由C1消去参数t,得曲线C1的普通方程为(x+4)+(y-3)=1. 同理曲线C2的普通方程为+=1.

9

22

x2y2

C1表示圆心是(-4,3),半径是1的圆,C2表示中心是坐标原点,焦点在x轴上,长半轴

长是8,短半轴长是3的椭圆.

π

(2)当t=时,P(-4,4),又Q(8cos θ,3sin θ),

23故M-2+4cos θ,2+sin θ, 2又C3的普通方程为x-2y-7=0, 则M到直线C3的距离d==

55

|4cos θ-3sin θ-13|=|3sin θ-4cos θ+13| 55

4585|5(sin θ-φ)+13|其中φ满足tan φ=,所以d的最小值为.

355

【类题通法】

1.将参数方程化为普通方程,消参数常用代入法、加减消元法、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,要保持同解变形. 【对点训练】

x=3cos θ,

的参数方程为(θ为参数),直线

y=sin θ

在直角坐标系xOy中,曲线Cx=a+4t,

程为(t为参数).

y=1-t

l的参数方

(1)若a=-1,求C与l的交点坐标; (2)若C上的点到l距离的最大值为17,求a.

[解析] (1)a=-1时,直线l的普通方程为x+4y-3=0. 曲线C的标准方程是+y=1,

9

x2

2

2

联立方程x2

+y=1,9

x+4y-3=0,

21

x=-,25x=3,解得或

y=024

y=25.2124则C与l交点坐标是(3,0)和-,.

2525

(2)直线l的普通方程是x+4y-4-a=0. 设曲线C上点P(3cos θ,sin θ).

|3cos θ+4sin θ-4-a||5sin(θ+φ)-4-a|3

则P到l距离d==,其中tan φ=. 41717又点C到直线l距离的最大值为17. ∴|5sin(θ+φ)-4-a|的最大值为17. 若a≥0,则-5-4-a=-17,∴a=8. 若a<0,则5-4-a=17,∴a=-16. 综上,实数a的值为a=-16或a=8.

考点二、参数方程的应用

x=2cos θ,

【例2】在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为(θ为参数),直线

y=2+2sin θ

2

x=1-t,2

l的参数方程为(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

2y=2t标系.

(1)写出直线l的普通方程以及曲线C的极坐标方程;

(2)若直线l与曲线C的两个交点分别为M,N,直线l与x轴的交点为P,求|PM|·|PN|的值.

2

x=1-t,2

[解析] (1)直线l的参数方程为(t为参数),

2y=2t

消去参数t,得x+y-1=0.

x=2cos θ,

曲线C的参数方程为(θ为参数),

y=2+2sin θ

利用平方关系,得x+(y-2)=4,则x+y-4y=0.

令ρ=x+y,y=ρsin θ,代入得C的极坐标方程为ρ=4sin θ. (2)在直线x+y-1=0中,令y=0,得点P(1,0). 把直线l的参数方程代入圆C的方程得t-32t+1=0, ∴t1+t2=32,t1t2=1.

由直线参数方程的几何意义,|PM|·|PN|=|t1·t2|=1. 【类题通法】

x=x0+tcos α,

过定点P0(x0,y0),倾斜角为α的直线参数方程的标准形式为(t为参数),

y=y0+tsin α

2

2

2

2

2222

t的几何意义是P0P的数量,即|t|表示P0到P2

2

x=x0+at,

的距离,t有正负之分.对于形如(ty=y0+bt

为参数),当a+b≠1时,应先化为标准形式后才能利用t的几何意题. 【对点训练】

在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为

x=5cos α,

(α为参数).以坐标原点

y=sin α

4

πO为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为ρcosθ+=2.l与C交于A,B两点.

(1)求曲线C的普通方程及直线l的直角坐标方程; (2)设点P(0,-2),求|PA|+|PB|的值. [解析] (1)由曲线C:得普通方程+y=1.

5

x=5cos α,

(α为参数)消去α,

y=sin α

x2

2

π因为直线l的极坐标方程为ρcosθ+=2,即ρcos θ-ρsin θ=2, 4所以直线l的直角坐标方程为x-y-2=0.

2

x=t,2

(2)点P(0,-2)在l上,则l的参数方程为(t为参数),

2

y=-2+t2代入+y=1整理得3t-102t+15=0,

5

102

由题意可得|PA|+|PB|=|t1|+|t2|=|t1+t2|=.

3

考点三、参数方程与极坐标方程的综合应用

x=2+t,

【例3】在直角坐标系xOy中,直线l1的参数方程为(t为参数),直线l2的参数

y=kt

x2

22

x=-2+m,

方程为m(m为参数).设l1与l2的交点为P,当k变化时,P的轨迹为曲线C.

y=k(1)写出C的普通方程;

(2)以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,设l3:ρ(cos θ+sin θ)-2=0,M为与C的交点,求M的极径.

x=2+t,[解析] (1)由l1:(t为参数)消去t,

y=kt

化为l1的普通方程y=k(x-2),① 同理得直线l2的普通方程为x+2=ky,② 联立①,②消去k,得x-y=4(y≠0). 所以C的普通方程为x-y=4(y≠0). (2)将直线l3化为普通方程为x+y=2,

2

22

2

32x=,

2x+y=2,联立得

x-y=42

y=-,2

2

2

182222

∴ρ=x+y=+=5,∴与C的交点M的极径为5.

44【类题通法】

1.参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,可化繁为简. 【对点训练】

x=2+2cos θ,

y=2sin θ

已知曲线C的参数方程为(θ为参数),以坐标原点O为极点,x轴的正

π半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为ρsinθ+=4.

6

(1)写出曲线C的极坐标方程和直线l的普通方程;

π11π

(2)若射线θ=与曲线C交于O,A两点,与直线l交于B点,射线θ=与曲线C36交于O,P两点,求△PAB的面积.

x=2+2cos θ,

[解析] (1)由(θ为参数),消去θ.

y=2sin θ

普通方程为(x-2)+y=4.

从而曲线C的极坐标方程为ρ-4ρcos θ=0,即ρ=4cos θ,

π31因为直线l的极坐标方程为ρsinθ+=4,即ρsin θ+ρcos θ=4,

622∴直线l的直角坐标方程为x+3y-8=0.

2

22

ππ(2)依题意,A,B两点的极坐标分别为2,,4,, 33

11π11π联立射线θ=与曲线C的极坐标方程得P点极坐标为23,, 66∴|AB|=2,

1ππ∴S△PAB=×2×23sin+=23.

236

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