直线的参数方程
【学习目标】
1.能选择适当的参数写出直线的参数方程.
2. 会运用直线的参数方程解决有关问题。
【要点梳理】
要点一、直线的参数方程的标准形式
1. 直线参数方程的标准形式:
经过定点000(,)M x y ,倾斜角为α的直线l 的参数方程为:
00cos sin x x t y y t αα=+⎧⎨=+⎩
(t 为参数); 我们把这一形式称为直线参数方程的标准形式。
2. 参数t 的几何意义:
参数t 表示直线l 上以定点0M 为起点,任意一点M(x,y)为终点的有向线段的长度再加上表示方向的正负号,也即0||||M M t =,||t 表示直线上任一点M 到定点0M 的距离。
当点M 在0M 上方时,0t >;
当点M 在0M 下方时,0t <;
当点M 与0M 重合时,0t =;
要点注释:若直线l 的倾角0α=时,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧=+=0
0y y t x x .
要点二、直线的参数方程的一般形式
过定点P 0(x 0,y 0)斜率k=tg α=a b 的直线的参数方程是 ⎩⎨⎧+=+=bt
y y at x x 00(t 为参数) 在一般式中,参数t 不具备标准式中t 的几何意义。
若a 2+b 2=1,则为标准式,此时,|t |表示直线上动点P 到定点P 0的距离;若a 2+b 2≠1,则动点P 到定点P 0的距离是22b a +|t |.
要点三、化直线参数方程的一般式为标准式
一般地,对于倾斜角为α、过点M 0(00,y x )直线l 参数方程的一般式为,.
⎩
⎨⎧+=+=bt y y at x x 00 (t 为参数), 斜率为a b tg k ==α (1) 当2
2b a +=1时,则t 的几何意义是有向线段M M 0的数量.
(2) 当22b a +≠1时,则t 不具有上述的几何意义.
⎩⎨⎧+=+=bt y y at x x 00可化为⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧+++=+++=)()(2222022220t b a b a b y y t b a b a a x x 令t '=t b a 22+ 则可得到标准式⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧'++='++=t b a b y y t b a a x x 220220 t '的几何意义是有向线段M M 0的数量. 要点四、直线参数方程的应用
1. 直线参数方程中参数的几何意义几种常见用法:
设过点P 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程是
⎩⎨⎧+=+=a
t y y a t x x sin cos 00 (t 为参数)
若P 1、P 2是l 上的两点,它们所对应的参数分别为t 1,t 2,则
(1)P 1、P 2两点的坐标分别是:(x 0+t 1cos α,y 0+t 1sin α),(x 0+t 2cos α,y 0+t 2sin α);
(2)|P 1P 2|=|t 1-t 2|;
(3) 线段P 1P 2的中点P 所对应的参数为t ,则t=2
21t t + 中点P 到定点P 0的距离|PP 0|=|t |=|
2
21t t +| (4) 若P 0为线段P 1P 2的中点,则t 1+t 2=0. 2. 用直线参数方程解直线与圆锥曲线相交的几种题型:
(1)有关弦长最值题型
过定点的直线标准参数方程,当直线与曲线交于A 、B 两点。
则A 、B 两点分别用参变量t1、t2表示。
一般情况A 、B 都在定点两侧,t1,t2符号相反,故|AB|=| t1- t2|,即可作分公式。
且因正、余弦函数式最大(小)值较容易得出,因此类型题用直线标准参数方程来解,思路固定、解法步骤定型,计算量不大而受大家的青睐。
(2)有关相交弦中点、中点轨迹的题型
直线标准参数方程和曲线两交点A(t1)、B(t2)的中点坐标相应的参数12=2
t t t +中;若定点恰为AB 为中点,则t1+t2=0 . 这些参数值都很容易由韦达定理求出。
因此有关直线与曲线相交,且与中点坐标有关的问题,用直线标准参数方程解决较为容易得出结果。
(3)有关两线段长的乘积(或比值)的题型
若F 为定点,P 、Q 为直线与曲线两交点,且对应的参数分别为t1、t2. 则|FP|·|FQ|=| t1·t2|, 由韦达定理极为容易得出其值。
因此有关直线与曲线相交线段积(或商)的问题,用直线的标准参数方程
解决为好
【典型例题】
类型一、直线的参数方程
例1. (2016春 福州校级期中)直线-cos 203sin 20x t y t =︒⎧⎨=+︒⎩
(t 为参数)的倾斜角是( ) A . 20° B. 70° C. 110° D. 160°
举一反三:
【变式1】 已知直线l
的参数方程为22x y t
⎧=-+⎪⎨=-⎪⎩(t 为参数),求直线l 的倾斜角. 【变式2】求直线34()45x t t y t =+⎧⎨=-⎩
为参数的斜率。
【变式3】α为锐角,直线31cos()232sin()2
x t y t απαπ⎧=++⎪⎪⎨⎪=++⎪⎩的倾斜角( )。
A 、α
B 、2π-α
C 、2π+α
D 、π+α2
3 【变式4】 已知直线1l 的参数方程为1214x t y t =-+⎧⎨=-+⎩,2l 的参数方程为1252
x t y t =+⎧⎪⎨=--⎪⎩.试判断1l 与2l 的位置关系.
例2.设直线的参数方程为53104x t y t =+⎧⎨=-⎩
. (1)求直线的直角坐标方程;
(2)化参数方程为标准形式.
【变式1】写出经过点M 0(-2,3),倾斜角为
43π的直线l 的标准参数方程,并且求出直线l 上与点M 0相距为2的点的坐标.
【变式2】直线的参数方程⎩
⎨
⎧+=+= t 331y t x 能否化为标准形式?
【变式3】化直线1l 的普通方程13-+y x =0为参数方程,并说明参数的几何意义,说明∣t ∣的 几何意义.
类型二、直线的标准参数方程的初步应用
例3. 设直线1l 过点A (2,-4),倾斜角为56π.
(1)求1l 的参数方程;
(2)设直线2:10l x y -+=,2l 与1l 的交点为B ,求点B 与点A 的距离.
举一反三:
【变式1】已知直线113:()24x t l t y t
=+⎧⎨=-⎩为参数与直线2:245l x y -=相交于点B ,又点(1,2)A , 则AB =_______________。
【变式2】已知直线l 1过点P (2,0),斜率为
3
4. (1)求直线l 1的参数方程;
(2)若直线l 2的方程为x +y +5=0,且满足l 1∩l 2=Q ,求|PQ |的值.
【变式3】求点A (−1,−2)关于直线l :2x −3y +1 =0的对称点A ' 的坐标。
【变式4】 已知直线l 过点P (3,2),且与x 轴和y 轴的正半轴分别交于A 、B 两点,求|PA|·|PB|的值为最小时的直线l 的方程.
类型三、直线参数方程在圆锥曲线中的应用
例4. 经过点33,2A ⎛
⎫-- ⎪⎝⎭
,倾斜角为α的直线l 与圆x 2+y 2=25相交于B 、C 两点. (1)求弦BC 的长;
(2)当A 恰为BC 的中点时,求直线BC 的方程;
(3)当|BC|=8时,求直线BC 的方程;
(4)当α变化时,求动弦BC 的中点M 的轨迹方程.
举一反三:
【变式1
】直线112()x t t y ⎧=+⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩为参数和圆2216x y +=交于,A B 两点,则AB 的中点坐标为
( ) A .(3,3)- B
.( C
.3)- D
.(3,
【变式2
】求直线2x t y =+⎧⎪⎨=⎪⎩(t 为参数)被双曲线221x y -=截得的弦长。
【变式3】过点P (-3,0)且倾斜角为30°的直线和曲线1,()1x t t t y t t ⎧=+⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩
为参数相交于A 、B 两点,求线段AB 的长.
例5(2016 鞍山一模)直角坐标系xOy 中,以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的方程为ρ=4cosθ,直线l 的方程为(t 为参数),直线l 与曲线C 的公共点为T .
(1)求点T 的极坐标;
(2)过点T 作直线l 1,若l 1被曲线C 截得的线段长为2,求直线l 1的极坐标方程.
举一反三:
【变式1】已知直线l 经过点(1,1)P ,倾斜角6πα=
,
(1)写出直线l 的参数方程。
(2)设l 与圆422=+y x 相交与两点,A B ,求点P 到,A B 两点的距离之积。
【变式2】(2016 杭锦后旗校级二模)在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为(t 为参数).在极坐标系 (与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,且以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴)中,圆C 的方程为ρ=4cosθ.
(Ⅰ)求圆C 的直角坐标方程;
(Ⅱ)设圆C 与直线l 交于点A 、B ,若点P 的坐标为(2,1),求|PA|+|PB|.。