椭圆的参数方程
π
6, π6 -12gt2
(g
=
9.8
m/s2)
(1)求炮弹从发射到落地所需的时间; (2)求炮弹在运动中达到的最大高度.
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解 (1)令 y=20tsin π6 -12gt2=0,即 4.9t2-10t=0.解得 t =0 或 t≈2. 所以炮弹从发射到落地所需时间约为 2 秒. (2)由 y=10t-4.9t2, 得 y=-4.9t2-14090t=-4.9t-54092+24590.
所以当 t=5409时,ymax=24590≈5.1. 所以炮弹在运动中达到的最大高度为 5.1 米.
4 .已知双曲线方程为x2-y2=1,M为双曲线上任意一点,M 点到两条渐近线的距离分别为d1和d2,求证:d1与d2的乘 积是常数.
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证明 设d1为M点到渐近线y=x的距离,d2为M点到渐近 线y=-x的距离, 因为M点在双曲线x2-y2=1上,则可设M点坐标为
(2)设椭圆 C 上的动点 P 的坐标为(2cos θ, 3sin θ),
线段 F1P 的中点坐标为(x,y),
则 x=2cos 2θ-1,y= 3sin2θ+0, 所以 x+12=cos θ, 2y3=sin θ.
消去 θ,得x+122+43y2=1,这就是线段 F1P 的中点的轨迹 方程.
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2.已知双曲线xa22-by22=1 (a>0,b>0)的动弦 BC 平行于虚轴, M,N 是双曲线的左、右顶点,求直线 MB,CN 的交点 P 的轨迹方程.
解 设点 Bcosa φ,btan θ,则 Ccosa φ,-btan θ,
2.3 椭圆的参数方程 2.4 双曲线的参数方程
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1. 椭圆的参数方程
(1)椭圆xa22+by22=1
的参数方程为
x=acos φ, __y_=__b_s_in___φ__ (φ 为参数),
参数的几何意义是以___a_为__半__径__所__作___圆__上__一__点__和__椭___圆__中__心_ _的__连__线___与__x_轴__正__半__轴___的__夹__角___.
(2)若x+y+a≥0恒成立,求实数a的取值范围.
解 (1)设圆的参数方程为xy==1co+s sθin ,θ,
2x+y=2cos θ+sin θ+1= 5sin(θ+φ)+1,
∴- 5+1≤2x+y≤ 5+1.
(2)x+y+a=cos θ+sin θ+1+a≥0. ∴a≥-(cos θ+sin θ)-1=- 2sinθ+π4 -1,
参照求圆的参数方程
x=(11-+kk22)r,
(k
为参数)的方法,
y=12+krk2
给出椭圆另一种形式的参数方程(如图).
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x2 y2 答 设椭圆的方程为a2+b2=1 其中 a>b>0,则点 A 的
坐标为(-a,0),设 AP 的斜率为 k. 直线 AP 的方程为 y=k(x+a)
∴a≥ 2-1.
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2.点 P 在椭圆1x62+y92=1 上,求点 P 到直线 3x-4y=24 的最 大距离和最小距离.
解 设 P(4cos θ,3sin θ),
则
d=|12cos
θ-12sin
5
θ-24|
.
即 d=12 2cosθ5+π4 -24,
又 M(-a,0),N(a,0).
∴直线 MB 的方程为 y=cobstaanφ+θa(x+a)
直线 CN 的方程为 y=-cosbataφn-θa(x-a).
将以上两式相乘,得点 P 的轨迹方程为xa22+by22=1.
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题型三 参数方程的应用
若曲线的参数方程xy==22pptt2, (t 为参数),由于xy=1t ,因此 t
的几何意义是曲线上的点(除顶点外)与曲线的顶点连线的斜 率的倒数.
【例3】 设飞机以匀速v=150 m/s做水平飞行,若在飞行高度h
=588 m处投弹(假设炸弹的初速度等于飞机的速度).
(1)求炸弹离开飞机后的轨迹方程;
(2)试问飞机在离目标多远(水平距离)处投弹才能命中目
标.
分析 这是物理学中的平抛运动,选择合理的参变量将炸
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【反思感悟】 本题的解法体现了椭圆的参数方程对于解 决相关问题的优越性.运用参数方程显得很简单,运算更 简便.
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1.设 F1、F2 分别为椭圆 C:xa22+by22=1 (a>b>0)的左、右焦点. (1)若椭圆 C 上的点 A1,32到 F1、F2 距离之和等于 4,写 出椭圆 C 的方程和焦点坐标;
φ, φ 中的参数
φ
是椭圆
上点 M 的离心角.
2.椭
圆
(x-m)2 a2
+
(y-n)2 b2
=
1
(a>b>0) 的 参 数 方 程 为
x=m+acos y=n+bsin
φ, φ (φ
为参数).
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【例1】已知 A、B 分别是椭圆3x62+y92=1 的右顶点和上顶点,动点 C 在该椭圆 上运动,求△ABC 的重心 G 的轨迹的 普通方程.
弹(看作质点)的水平方向和竖直方向的运动表示出来.
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解 (1)如图所示,A为投弹点,坐标为 (0,588),B为目标,坐标为(x0, 0).记炸弹飞行的时间为t,在A点t=0. 设M(x,y)为飞行曲线上的任一点,它 对应时刻t,炸弹初速度v0=150 m/s, 用物理学知识,分别计算水平、竖直 方向的路程,得
即飞机在离目标约1 643 m(水平距离)处投弹才能击中目 标. 【反思感悟】 准确把握题意,分析物理学中运动过程, 选择适当的坐标系及变量,将物理问题转化为数学问 题.利用抛物线的参数方程解决.
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3.若不计空气阻力,炮弹运行轨道是抛物线,测得我炮位A 与炮击目标B在同一水平线上,水平距离为6 000米,炮弹 运行的最大高度为1 200米,求炮弹的发射角α和发射初速 度v0(重力加速度g=9.8米/秒).
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解 在以 A 为原点,直线 AB 为 x 轴的直角坐标系中,弹道方
x=v0tcos α, 程是y=v0tsin α-12gt2(t 为参数)
它经过最高点(3 000,1 200)和点 B(6 000,0)的时间分别为 t0
3 000=v0t0cos α, 和 2t0,代入参数方程得1 200=v0t0sin α-12gt20,
y=k(x+a),
由xa22+yb22=1,
可得直线 AP 与椭圆的交点的横坐
标,x1=-a,x2=abb22+-aa23kk22.
直线 AP 与椭圆交点的纵坐标为 y1=0,y2=b22+aba22kk2
x=v0t, y=588-12gt2
(g=9.8 m/s2),即xy==518580-t,4.9t2,
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这是炸弹飞行曲线的参数方程. (2)炸弹飞行到地面目标B处的时间t0满足方程y=0, 即 588-4.9t2=0,解得 t0=2 30. 由此得 x0=150×2 30=300 30≈1 643 (m).
1 cos
α,tan
α
.d1
=
1 cos
α-tan
α
2
,
d2
=
1 cos
α+tan
α,
2
d1·d2=cos12α-2 tan2α=12,
故 d1 与 d2 的乘积是常数.
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[P36 思考交流]
(2)设P是(1)中椭圆上的动点,求线段F1P的中点的轨迹方 程. 解 (1)由椭圆上点A到F1、F2的距离之和是4, 得2a=4,即a=2.
又点 A1,32在椭圆上,
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因此14+32b22=1,得 b2=3, 于是 c2=a2-b2=1,所以椭圆 C 的方程为x42+y32=1, 焦点坐标为 F1(-1,0),F2(1,0).
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题型二 双曲线的参数方程
与椭圆类似,双曲线的参数方程x=cosa φ, (φ 为参数)中 y=btan φ
φ 的几何意义也是双曲线上一点 M 的离心角. 【例2】直线 AB 过双曲线xa22-by22=1 的中心 O,与双曲线交于
A,B 两点,P 是双曲线上的任意一点.求证:直线 PA, PB 的斜率的乘积为定值.
(2)中心在
C(x0,y0)的椭圆的参数方程是xy==yx00++bascions
φ, φ
(φ 为参数).
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2.双曲线的参数方程 中心在原点,焦点在 x 轴上的双曲线xa22-by22=1 的参数方程
x=cosa φ (φ 为参数) 为___y= ___b_ta_n___φ_________ ,规定 φ 的取值范围为 φ__∈__[_0_,__2_π__)_且_____φ_≠__π2__,__φ_≠__32_π____.