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参数方程与极坐标(精华版)

参数方程与极坐标参数方程知识回顾:一、定义:在取定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x 、y 都是某个参数t 的函数,即 ⎩⎨⎧==)()(t f y t f x ,其中,t 为参数,并且对于t 每一个允许值,由方程组所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么方程组就叫做这条曲线的参数方程,联系x 、y 之间关系的变数t 叫做参变数,简称参数. 二、二次曲线的参数方程 1、圆的参数方程:中心在(x 0,y 0),半径等于r 的圆:θθsin cos 00r y y r x x +=+= (θ为参数,θ的几何意义为圆心角),特殊地,当圆心是原点时,θθsin cos r y r x ==注意:参数方程没有直接体现曲线上点的横纵坐标之间的关系,而是分别体现了点的横纵坐标与参数间的关系。

Eg1:已知点P (x ,y )是圆x 2+y 2-6x-4y+12=0上的动点,求:(1)x 2+y 2的最值;(2)x+y 的最值;(3)点P 到直线x+y-1=0的距离d 的最值。

Eg2:将下列参数方程化为普通方程(1) x=2+3cos θ (2) x=sin θ (3) x=t+t1y=3sin θ y=cos θ y=t 2+21t总结:参数方程化为普通方程步骤:(1)消参(2)求定义域 2、椭圆的参数方程:中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆:θθsin cos b y a x == (θ为参数,θ的几何意义是离心角,如图角AON 是离心角)注意:离心率和离心角没关系,如图,分别以椭圆的长轴和短轴为半径画两个同心圆,M 点的轨迹是椭圆,中心在(x 0,y 0)椭圆的参数方程:θθsin cos 00b y y a x x +=+=Eg :求椭圆203622y x +=1上的点到M (2,0)的最小值。

3、双曲线的参数方程:中心在原点,焦点在x 轴上的双曲线: θθtan sec b y a x == (θ为参数,代表离心角),中心在(x 0,y 0),焦点在x 轴上的双曲线: θθtan sec 00b y y a x x +=+=4、抛物线的参数方程:顶点在原点,焦点在x 轴正半轴上的抛物线:pt y pt x 222== (t 为参数,p >0,t 的几何意义为过圆点的直线的斜率的倒数)直线方程与抛物线方程联立即可得到。

三、一次曲线(直线)的参数方程过定点P 0(x 0,y 0),倾角为α的直线, P 是直线上任意一点,设P 0P=t ,P 0P 叫点P 到定点P 0的有向距离,在P 0两侧t 的符号相反,直线的参数方程 ααsin cos 00t y y t x x +=+= (t 为参数,t 的几何意义为有向距离)说明:①t 的符号相对于点P 0,正负在P 0点两侧②|P 0P |=|t | 直线参数方程的变式:bty y at x x +=+=00,但此时t 的几何意义不是有向距离,只有当t 前面系数的平方和是1时,几何意义才是有向距离,所以,将上式进行整理,得)()(2222022220t b a b a by y t b a b a a x x +++=+++=,让t b a 22+作为t ,则此时t 的几何意义是有向距离。

Eg :求直线 x=-1+3ty=2-4t ,求其倾斜角. 极坐标知识回顾:一、定义:在平面内取一个定点O ,叫做极点,引一条射线Ox ,叫做极轴,再选一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向)。

对于平面内的任意一点M ,用ρ表示线段OM 的长度,θ表示从Ox 到OM 的角,ρ叫做点M 的极径,θ叫做点M 的极角,有序数对(ρ, θ)就叫做点M 的极坐标。

这样建立的坐标系叫做极坐标系。

练习:在同一直角坐标系中,画出以下四个点 A (1,4π)B (2,23π)C (3,-4π)思考:上述点关于极轴以及极点的对称点说明:(1)极坐标有四个要素:①极点;②极轴;③长度单位,即极径;④角度单位及它的方向,即极角.(2)在极坐标系下,一对有序实数ρ、θ对应唯一点P(ρ,θ),但平面内任一个点P 的极坐标不唯一,因为θ具有周期.(3)如无特殊要求,则极径取正值.直角坐标与极坐标的互化: 直角坐标(x ,y )→极坐标(ρ,θ)图1ρ=22yx+tanθ=xy极坐标(ρ,θ)→直角坐标(x,y)x=ρθcosy=ρθsin练习1:将下列直角坐标化为极坐标A(1,-1) B(1,π)练习2:将下列极坐标化为直角坐标A(2,32π) B(1,2)练习3:分别求下列条件中AB中点的极坐标(1)(4,3π)(6,-32π);(2)(4,3π)(6,32π)二、直线的极坐标方程⑴ϕθ=或ϕθ=+π⑵ρa=⑶ρ=⑷θρsina=⑸θρsina-=三、圆的极坐标方程ϕθ=θρcosa=Oθρcosa-=θρsina=图4θρsina-=图5⑴a =ρ ⑵θρcos 2a = ⑶θρcos 2a -=⑷θρsin 2a = ⑸ θρsin 2a -=四、圆锥曲线统一方程(椭圆、抛物线、双曲线)设OA =Pe MNMO =,e p =+θρρcos ⇒θρcos 1e ep-=其中,当0<e<1为椭圆,e=1为抛物线,当e>1为双曲线考点一:直线参数方程中参数的意义. 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。

ρθa=ρa x O M图1θρcos 2a =ρθa x O M 图2ρθθρcos 2a -=a xO M 图3ρθθρsin 2a =a xO M 图4ρθθρsin 2a -=ax O 图5解:(1)直线的参数方程为1cos 61sin 6x t y t ππ⎧=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩,即1112x y t ⎧=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(2)把直线12112x y t ⎧=+⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩代入422=+y x 得2221(1)(1)4,1)2022t t t +++=+-= 122t t =-,则点P 到,A B 两点的距离之积为22.过点2P 作倾斜角为α的直线与曲线22121x y +=交于点,M N ,求PM PN ⋅的值及相应的α的值。

解:设直线为cos ()2sin x t t y t αα⎧=+⎪⎨⎪=⎩为参数,代入曲线并整理得223(1sin ))02t t αα+++= 则122321sin PM PN t t α⋅==+所以当2sin 1α=时,即2πα=,PM PN ⋅的最小值为34,此时2πα=。

3.直线12()2x tt y t=+⎧⎨=+⎩为参数被圆229x y +=截得的弦长为 .【解析】:11221x x t y t y ⎧=+⎪=+⎧⎪⇒⎨⎨=+⎩⎪=+⎪⎩,把直线122x t y t =+⎧⎨=+⎩代入 229x y +=得222(12)(2)9,5840t t t t +++=+-=12125t t -===12t -=4.直线12()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________ 解:221(1)()1622t t ++-=,得2880t t --=,12128,42t tt t ++==中点为114324x x y y ⎧=+⨯⎪=⎧⎪⎪⇒⎨⎨=⎪⎩⎪=-⎪⎩考点二:用极坐标方程、参数方程研究有关的位置关系的判定 1.直线cos sin x t y t θθ=⎧⎨=⎩与圆42cos 2sin x y αα=+⎧⎨=⎩相切,则θ=_______________。

2.在极坐标系中,已知圆θρcos 2=与直线0sin 4cos 3=++a θρθρ相切,求实数a 的值。

考点三:用极坐标方程、参数方程研究有关的交点问题1.在极坐标系()()πθθρ20,,<≤中,曲线θρsin 2= 与1cos -=θρ 的交点的极坐标为______.2.已知两曲线参数方程分别为(0)sin x y θθπθ⎧=⎪⎨=⎪⎩≤<和25()4x t t R y t⎧=⎪∈⎨⎪=⎩,它们的交点极坐标为 .考点四:用极坐标方程、参数方程研究有关的距离问题一、1.求直线11:()5x tl t y =+⎧⎪⎨=-+⎪⎩为参数和直线2:0l x y --=的交点P 的坐标,及点P 与(1,5)Q -的距离。

2.已知直线113:()24x tl 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 =_______。

3.直线22()112x t t y t =-⎪⎪⎨⎪=-+⎪⎩为参数被圆224x y +=截得的弦长为______________。

二、距离最大最小问题4.在椭圆2211612x y +=上找一点,使这一点到直线2120x y --=的距离的最小值。

解:设椭圆的参数方程为4cos x y θθ=⎧⎪⎨=⎪⎩,d =3)33θθθθ=-=+- 当cos()13πθ+=时,min 5d =,此时所求点为(2,3)-。

5.点P 在椭圆221169x y +=上,求点P 到直线3424x y -=的最大距离和最小距离。

解:设(4cos ,3sin )P θθ,则12cos 12sin 245d θθ--=即d =,当cos()14πθ+=-时,max 12(25d =;当cos()14πθ+=时,min 12(25d =。

考点五:极坐标方程与参数方程混合1. 在直角坐标系xoy 中,直线l的参数方程为3,22x y ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(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ρθ=。

(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,求|PA|+|PB|。

【解析】(Ⅰ)由ρθ=得220,x y +-=即22( 5.x y +=(Ⅱ)将l 的参数方程代入圆C的直角坐标方程,得22(3)()522-+=,即240,t -+=由于24420∆=-⨯=>,故可设12,t t 是上述方程的两实根,所以12124t t l P t t ⎧+=⎪⎨=⎪⎩又直线过点故由上式及t 的几何意义得:|PA|+|PB|=12|t |+|t |=12t +t=2. 在直角坐标系xoy 中,曲线1C 的参数方程为2cos (22sin x y ααα=⎧⎨=+⎩为参数),M 为1C 上的动点,P 点满足2OP OM =,点P 的轨迹为曲线2C . (I )求2C 的方程;(II )在以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线3πθ=与1C 的异于极点的交点为A ,与2C 的异于极点的交点为B ,求|AB|.解:(I )设P(x ,y),则由条件知M(2,2YX ).由于M 点在C 1上,所以⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==ααsin 222,cos 22y x 即 ⎭⎬⎫⎩⎨⎧+==ααsin 44cos 4y x从而2C 的参数方程为4cos 44sin x y αα=⎧⎨=+⎩(α为参数)(Ⅱ)曲线1C 的极坐标方程为4sin ρθ=,曲线2C 的极坐标方程为8sin ρθ=。

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