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8.2椭圆的几何性质(5)
——椭圆的参数方程(教案)
齐鲁石化五中翟慎佳2002.10.25
一.目的要求:
1•了解椭圆参数方程,了解系数a b、「含义。
2. 进一点完善对椭圆的认识,并使学生熟悉的掌握坐标法。
3. 培养理解能力、知识应用能力。
二.教学目标:
1. 知识目标:学习椭圆的参数方程。
了解它的建立过程,理解它与普通方
程的相互联系;对椭圆有一个较全面的了解。
2. 能力目标:巩固坐标法,能对简单方程进行两种形式的互化;能运用参
数方程解决相关问题。
3. 德育目标:通过对椭圆多角度、多层次的认识,经历从感性认识到理性
认识的上升过程,培养学生辩证唯物主义观点。
三.重点难点:
1. 重点:由方程研究曲线的方法;椭圆参数方程及其应用。
2. 难点:椭圆参数方程的推导及应用。
四.教学方法:
引导启发,计算机辅助,讲练结合。
五.教学过程:
(一)引言(意义)
人们对事物的认识是不断加深、层层推进的,对椭圆的认识也遵循这一规律。
本节课学习椭圆的参数方程及其简单应用,进一步完善对椭圆认识。
(二)预备知识(复习相关)
1. 求曲线方程常用哪几种方法?
答:直接法,待定系数法,转换法〈代入法〉,参数法。
2. 举例:含参数的方程与参数方程
2
“ x = 2t
例如:y =kx+1 (k 参数)含参方程'而I 十1 (t 参数) 3 •直线及圆的参数方程?各系数意义?
(三)推导椭圆参数方程
1. 提出问题(教科书例5)
例题.如图,以原点为圆心,分别以 a b (a>b>0)为半径作两个圆。
点B 是大圆半径OA 与小圆的交点,过点 A 作AN _0x ,垂足为N ,过 点B 作BM _AN ,垂足为M 。
求当半径0A 绕点0旋转时点M 的轨迹 的参数方程。
2. 分析问题
本题是由给定条件求轨迹的问 题,但动点较多,不易把握。
故采用 间接法 --- 参数法。
引导学生阅读题目,回答问题: (1) 动点M 是怎样产生的?
M 与A 、B 的坐标有何联系? (2) 如何设出恰当参数?
设/ AOX=:为参数较恰当。
3. 解决问题(板演)
解:设点M 的坐标(x,y ),是以Ox 为始边,OA 为终边的正角,
取为参数,那么 x=ON=|OA|cos 「, y=NM=|OB|sin 「即
4. 更进一步(板演:化普通方程)
-=cos®
分别将方程组①的两个方程变形,得t a
两式平方后相加,
'=si n®
是参数方程。
J
5
*實
x = a cos®
y =bsin
①引为点M 的轨迹参数方程,「为参数。
消去参数得方程
2
x
2
a
.b
由此可知,点M的轨迹是椭圆,方程①是椭圆的参数方程。
「为参数, 为离心角,常数a b分别是椭圆长半轴和短半轴长。
5.加深理解
x — a cos^P
(1)椭圆参数方程丿—h®为参数),参数有明显几何意义。
y = bsi n®
离心角「与/ MOX一般不同。
参数方程提供了设点的方法。
(2)椭圆参数方程与普通方程可互相转化。
“设参―消参”。
2 2
(3)椭圆的参数方程也可由笃,每 / (a>b>0)三角换元直接得出,
a b
即令△ - cos「,y=s in「。
双曲线也有类似换元。
a b
(4)可仿P95例3,将圆压缩或拉伸的办法求到椭圆参数方程
(四)参数方程的应用(例题分析)
例1.参数方程普通方程互化(1)丿xtcosT (2) %2+差=1
y=5si n 日16
例2.练习:参数方程普通方程互化(1) x—COst(2) —+ ^ = 1
_y = 10si nt 6 9
例3.在椭圆x2 8y^8上求点P,使P到L : x-y+4=0的距离最小。
分析1:(目标函数法)设P(x,y)为椭圆上任一点,由x2 8y^8得
x = ±v^-8y2,贝U P 至U L 的距离 d =1±、8_8》_八4|
J2
再想办法求最值,但太繁不可取。
分析2:(几何法)把直线L平移到L1与椭圆相切,
此时切点P为所求的点。
即设L1: x-y+m=0.
2
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x
"x — y + m = 0 2
2
x +8y =8
整理得 9y 2-2my+m 2-8=0.
2
2
由厶=4m -4 • 9(m -8)=0 得 m=± 3. 如图可知m=3时最小.可计算平行 线间的距离,
分析3:(参数法)设P ( 2j 2cos^,si n 护),则有
d 」2 2cos n 4|」3sin C j)41,其中 tav2・.2 42 <2
-■
2
当 时,d 有最小值——,
2 2
2 ,' 2
1
8 1
贝U cos - -sin
, sin = cos
即 P (-,-) 3
3 3 3
方法小结:(1)本题运用参数方程比普通方程简单
(2)当直接设点的坐标不易求解时,可尝试建立参数方程
2
例4. P(x,y)为椭圆— y 2 =1上任一点,求2x+y 的最大值。
4
x = 4 coset
例5.设椭圆丿x 42os ®是参数)上一点P ,使0P 与x 轴正向所成
y = 2^3si n^
角/ POX= —,求P 点坐标。
3
分析:本题容易产生错误:认为:,代入椭圆参数方程
3
x=2,y=3,从而 P (2, 3)。
事实上,若注意P 对应参数〉与/ POX 关系,可避免此误< 解:设P ( 4COSG , 2^3si n a ),由P 与x 轴正向所成的角为 工,
3
24
231
诗,此时 P (-
3,1)
y
L i
兀2^3 si n^
tan
3 4 cos : 即tan〉=2. 而sin : >0,cos: >0,
(四) 教学小结:
1 •坐标法推导出椭圆的参数方程,学习了 a b 、「的几何意义 2•通过学习,完善了对椭圆的认识。
椭圆的两个定义及两种方程都是 等
价的。
3 •参数方程在解决轨迹问题与极值问题时是有效的。
4 •通过学习增强运用参数解题的意识。
(五) 补充练习
1•点P 在椭圆7x 2+4y 2=28上,则点P 到直线3x-3y-16=0的距离的最大值 为( )
“ 12、13 f 1613 小 24、13
28 13
A . B. C.
D.
13
13
13
13
2
2. P 是椭圆—
2
y 2 = 1上任意一点, F 1、F 2是两个焦点,且满足 PF 1 _ PF 2
的点P 有( )
A . 1个 B.2个
C.3个
D.4个
2 2
3.已知直线y=kx-1与椭圆—厶
=1相切,则
k,a 之间关系式为 ( )
4 a
2 2 2 2
A . a+4k =-1 B. 4k -a=1 C.a-4k =1 D.a+4k =1
2
4. _________________________________________________ 点P (0, 1 )
至9椭圆 匚+y 2
=1上点最大距离是 ___________________________
2
5 .设a 为大于0的常数,椭圆x 2-2ax+a 2y 2=0的长轴长是短轴长的2倍,则
a 的值为
1 — 1
A . - B. 、2 C. 2 或一 D. 2 2 2
2
2
X 2
2
6 .已知点P 在圆x +(y-4) =1上移动,点Q 在椭圆— y =1上移动, 求|PQ 的最大值
<5
cos 二=- 5
2^5
sin := 一
P 点坐标为
45
2
7•求椭圆—y2=1上的点到直线x-y+6=0的距离的最小值3
(参考答案:1.C 2.B 3.D 4. 2 5.C 6. 4
提示7 •设点(j3cosT,si),则 d =
兀-—
当sin( ) = -1时,d最小值=2 . 2)
3 Ji 齐
|2si n(—) 6|
3。