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选做专题(一)——常见的参数方程

选做专题(一)常见的参数方程【要点梳理】(1)直线的参数方程若直线过(x 0,y 0),α为直线的倾斜角,则直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数),其中参数t 的几何意义是直线上定点P 0到动点P 的有向线段P 0P 的数量,若动点P 在定点P 0的上方,则t >0;若动点P 在定点P 0的下方,则t <0;若动点P 与定点P 0重合,则t =0.定点P 0到动点P 的距离是|P 0P |=|t |. (2)圆的参数方程若圆心在点M 0(x 0,y 0),半径为r ,则圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数).(3)椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数).(4)双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b tan θ(θ为参数).(5)抛物线y 2=2px (p >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt (t 为参数).【利用直线参数方程中参数的几何意义求解问题】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)|P A |·|PB |=|t 1·t 2|.注意:直线的参数方程中,参数t 的系数的平方和为1时,t 才有几何意义,其几何意义为:|t |是直线上任一点M (x ,y )到M 0(x 0,y 0)的距离,即|M 0M |=|t |.1.(2014·江苏,21C ,10分,易)在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1-22t ,y =2+22t (t 为参数),直线l 与抛物线y 2=4x 相交于A ,B 两点,求线段AB 的长.2.(2015·湖南)已知直线l :⎩⎨⎧x =5+32t ,y =3+12t(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 的极坐标方程为ρ=2cos θ.(1)将曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)设点M 的直角坐标为(5,3),直线l 与曲线C 的交点为A ,B ,求|MA |·|MB |的值.3.(2016·东北三校联考)已知在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+4cos θy =2+4sin θ(θ为参数),直线l 经过定点P (3,5),倾斜角为π3.(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的标准方程;(2)设直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求|P A |·|PB |的值.4.(2016·山西忻州一模)在直角坐标平面内,直线l 过点P (1,1),且倾斜角α=π4.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,已知圆C 的极坐标方程为ρ=4sin θ.(1)求圆C 的直角坐标方程;(2)设直线l 与圆C 交于A ,B 两点,求|P A |·|PB |的值.5.(2016·贵州六校联考)在直角坐标系中,以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C :ρsin 2θ=2a cos θ(a >0),过点P (-2,-4)的直线l :⎩⎨⎧x =-2+22t ,y =-4+22t(t 为参数)与曲线C 相交于M ,N 两点.(1)求曲线C 的直角坐标方程和直线l 的普通方程; (2)若|PM |,|MN |,|PN |成等比数列,求实数a 的值.6.(2014·安徽)以平面直角坐标系的原点为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,两种坐标系中取相同的长度单位.已知直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =t -3(t 为参数),圆C 的极坐标方程是ρ=4cos θ,求直线l 被圆C 截得的弦长.7.(2015·湖北,16,中)在直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知直线l 的极坐标方程为ρ(sin θ-3cos θ)=0,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =t -1t ,y =t +1t(t 为参数),l 与C 相交于A ,B 两点,求|AB |.8.(2014·福建)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.9.(2014·课标Ⅰ)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|P A |的最大值与最小值.选做专题(一)常见的参数方程答案解析【要点梳理】(1)直线的参数方程若直线过(x 0,y 0),α为直线的倾斜角,则直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数),其中参数t 的几何意义是直线上定点P 0到动点P 的有向线段P 0P 的数量,若动点P 在定点P 0的上方,则t >0;若动点P 在定点P 0的下方,则t <0;若动点P 与定点P 0重合,则t =0.定点P 0到动点P 的距离是|P 0P |=|t |. (2)圆的参数方程若圆心在点M 0(x 0,y 0),半径为r ,则圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数).(3)椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数).(4)双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b tan θ(θ为参数).(5)抛物线y 2=2px (p >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt(t 为参数).【利用直线参数方程中参数的几何意义求解问题】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)|P A |·|PB |=|t 1·t 2|.注意:直线的参数方程中,参数t 的系数的平方和为1时,t 才有几何意义,其几何意义为:|t |是直线上任一点M (x ,y )到M 0(x 0,y 0)的距离,即|M 0M |=|t |.1.(2014·江苏,21C ,10分,易)在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1-22t ,y =2+22t(t 为参数),直线l 与抛物线y 2=4x 相交于A ,B 两点,求线段AB 的长.解:将直线l 的参数方程⎩⎨⎧x =1-22t ,y =2+22t代入抛物线方程y 2=4x ,得⎝⎛⎭⎫2+22t 2=4⎝⎛⎭⎫1-22t , 解得t 1=0,t 2=-8 2. 所以AB =|t 1-t 2|=8 2.2.(2015·湖南)已知直线l :⎩⎨⎧x =5+32t ,y =3+12t(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 的极坐标方程为ρ=2cos θ.(1)将曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)设点M 的直角坐标为(5,3),直线l 与曲线C 的交点为A ,B ,求|MA |·|MB |的值. 解:(1)ρ=2cos θ等价于ρ2=2ρcos θ.① 将ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x 代入①, 即得曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2-2x =0.②(2)将⎩⎨⎧x =5+32t ,y =3+12t 代入②,得t 2+53t +18=0.设这个方程的两个实根分别为t 1,t 2,则由参数t 的几何意义即知, |MA |·|MB |=|t 1t 2|=18.3.(2016·东北三校联考)已知在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+4cos θy =2+4sin θ(θ为参数),直线l 经过定点P (3,5),倾斜角为π3.(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的标准方程;(2)设直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求|P A |·|PB |的值.解:(1)曲线C 的标准方程为(x -1)2+(y -2)2=16, 直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =3+12t ,y =5+32t(t 为参数).(2)将直线l 的参数方程代入圆C 的标准方程可得t 2+(2+33)t -3=0, 设t 1,t 2是方程的两个根,则t 1t 2=-3,所以|PA |·|PB |=|t 1||t 2|=|t 1t 2|=3.4.(2016·山西忻州一模)在直角坐标平面内,直线l 过点P (1,1),且倾斜角α=π4.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,已知圆C 的极坐标方程为ρ=4sin θ.(1)求圆C 的直角坐标方程;(2)设直线l 与圆C 交于A ,B 两点,求|P A |·|PB |的值.解:(1)∵ρ=4sin θ,∴ρ2=4ρsin θ,则x 2+y 2-4y =0,即圆C 的直角坐标方程为x 2+y 2-4y =0.(2)由题意,得直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1+22t ,y =1+22t(t 为参数).将该方程代入圆C 的方程x 2+y 2-4y =0,得⎝⎛⎭⎫1+22t 2+⎝⎛⎭⎫1+22t 2-4⎝⎛⎭⎫1+22t =0,即t 2=2,∴t 1=2,t 2=- 2. 即|PA |·|PB |=|t 1t 2|=2.5.(2016·贵州六校联考)在直角坐标系中,以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C :ρsin 2θ=2a cos θ(a >0),过点P (-2,-4)的直线l :⎩⎨⎧x =-2+22t ,y =-4+22t(t 为参数)与曲线C 相交于M ,N 两点.(2)若|PM |,|MN |,|PN |成等比数列,求实数a 的值.解:(1)把⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入ρsin 2θ=2a cos θ,得y 2=2ax (a >0),由⎩⎨⎧x =-2+22t ,y =-4+22t (t 为参数),消去t 得x -y -2=0,∴曲线C 的直角坐标方程和直线l 的普通方程分别是y 2=2ax (a >0),x -y -2=0.(2)将⎩⎨⎧x =-2+22t ,y =-4+22t (t 为参数)代入y 2=2ax ,整理得t 2-22(4+a )t +8(4+a )=0.设t 1,t 2是该方程的两根,则t 1+t 2=22(4+a ),t 1·t 2=8(4+a ),∵|MN |2=|PM |·|PN |,∴(t 1-t 2)2=(t 1+t 2)2-4t 1·t 2=t 1·t 2, ∴8(4+a )2-4×8(4+a )=8(4+a ),∴a =1.6.(2014·安徽)以平面直角坐标系的原点为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,两种坐标系中取相同的长度单位.已知直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =t -3(t 为参数),圆C 的极坐标方程是ρ=4cos θ,则直线l 被圆C 截得的弦长为( ) A.14 B .214 C. 2 D .22【答案】D 知,直线l 的直角坐标方程为x -y -4=0,圆C 的直角坐标方程为x 2+y 2=4x ,即(x -2)2+y 2=4.∵圆心(2,0)到直线x -y -4=0的距离为d =|2-0-4|12+(-1)2=2,∴弦长为24-(2)2=2 2. 7.(2015·湖北,16,中)在直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知直线l 的极坐标方程为ρ(sin θ-3cos θ)=0,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =t -1t ,y =t +1t(t 为参数),l 与C 相交于A ,B 两点,则|AB |=________.【解析】 由题可知直线l 为y =3x .① 又∵⎩⎨⎧x =t -1t,y =t +1t ,∴⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2t ,y -x =2t .∴y 2-x 2=4.②联立①②得8x 2=4,x =±22.∴A ,B 两点坐标为⎝⎛⎭⎫22,322, ⎝⎛⎭⎫-22,-322, ∴||AB =(2)2+(32)2=20=2 5.8.(2014·福建)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 5.9.(2014·课标Ⅰ)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|P A |的最大值与最小值.【解析】 (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.。

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