参数方程1.参数方程的概念一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标,x y 都是某个变数t 的函数()()x f t y g t =⎧⎨=⎩①,并且对于t 的每一个允许值,由方程组①所确定的点(,)M x y 都在这条曲线上,那么方程①就叫做这条曲线的参数方程,联系变数,x y 的变数t 叫做参变数,简称参数,相对于参数方程而言,直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程.2.参数方程和普通方程的互化(1)曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式,一般地可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.(2)如果知道变数,x y 中的一个与参数t 的关系,例如()x f t =,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系()y g t =,那么()()x f t y g t =⎧⎨=⎩就是曲线的参数方程,在参数方程与普通方程的互化中,必须使,x y 的取值范围保持一致.注:普通方程化为参数方程,参数方程的形式不一定唯一。
应用参数方程解轨迹问题,关键在于适当地设参数,如果选用的参数不同,那么所求得的曲线的参数方程的形式也不同。
例5:将下列数方程化成普通方程.①22()2x t t y t ⎧=⎨=⎩为参数, ②2221()21x t t t y t ⎧=⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩为参数,③22211()21t x t t t y t ⎧-=⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩为参数, ④1()()1()x a t tt y b t t ⎧=+⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩为参数,⑤⎩⎨⎧+=+-=11mx y my x , ⑥)0,(.sin ,cos >>⎩⎨⎧==b a b y a x 为参数ααα , ⑦⎩⎨⎧==θθsin cos 2y x ()θ为参数, ⑧)(.cos21y ,cos x 为参数θθθ⎩⎨⎧+== 3.圆的参数设圆O 的半径为r ,点M 从初始位置0M 出发,按逆时针方向在圆O 上作匀速圆周运动,设(,)M x y ,则cos ()sin x r y r θθθ=⎧⎨=⎩为参数。
这就是圆心在原点O ,半径为r 的圆的参数方程,其中θ的几何意义是0OM 转过的角度。
圆心为(,)a b ,半径为r 的圆的普通方程是222()()x a y b r -+-=, 它的参数方程为:cos ()sin x a r y b r θθθ=+⎧⎨=+⎩为参数。
4.椭圆的参数方程以坐标原点O 为中心,焦点在x 轴上的椭圆的标准方程为22221(0),x y a b a b+=>>其参数方程为cos ()sin x a y b ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数,其中参数ϕ称为离心角;焦点在y 轴上的椭圆的标准方程是22221(0),y x a b a b +=>>其参数方程为cos (),sin x b y a ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数其中参数ϕ仍为离心角,通常规定参数ϕ的范围为ϕ∈[0,2π)。
注:椭圆的参数方程中,参数ϕ的几何意义为椭圆上任一点的离心角,要把它和这一点的旋转角α区分开来,除了在四个顶点处,离心角和旋转角数值可相等外(即在0到2π的范围内),在其他任何一点,两个角的数值都不相等。
但当02πα≤≤时,相应地也有02πϕ≤≤,在其他象限内类似。
5.双曲线的参数方程以坐标原点O 为中心,焦点在x 轴上的双曲线的标准议程为22221(0,0),x y a b a b-=>>其参数方程为sec ()tan x a y b ϕϕϕ=⎧⎨=⎩为参数,其中3[0,2),.22ππϕπϕϕ∈≠≠且 焦点在y 轴上的双曲线的标准方程是22221(0,0),y x a b a b-=>>其参数方程为cot ((0,2).csc x b e y a ϕϕϕπϕπϕ=⎧∈≠⎨=⎩为参数,其中且 以上参数ϕ都是双曲线上任意一点的离心角。
6.抛物线的参数方程以坐标原点为顶点,开口向右的抛物线22(0)y px p =>的参数方程为22().2x pt t y pt ⎧=⎨=⎩为参数 7.直线的参数方程经过点000(,)M x y ,倾斜角为()2παα≠的直线l 的普通方程是00tan (),y y x x α-=-而过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。
注:直线参数方程中参数的几何意义: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,其中t 表示直线l 上以定点0M 为起点,任一点(,)M x y 为终点的有向线段0M M 的数量,当点M 在0M 上方时,t >0;当点M 在0M 下方时,t <0;当点M 与0M 重合时,t =0。
我们也可以把参数t 理解为以0M 为原点,直线l 向上的方向为正方向的数轴上的点M 的坐标,其单位长度与原直角坐标系中的单位长度相同。
①设A 、B 是直线上任意两点,它们对应的参数分别为A B t t 、,则AB =A B t t -=②线段AB 的中点所对应的参数值等于2BA t t +. ②椭圆)(.3sin y ,5cos x 为参数θθθ⎩⎨⎧==的焦点坐标是_________________________.③双曲线)t (.t 1t y ,t 1t x 为参数⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+=的离心率是_________________________.15.曲线)(.sin y ,cos 1x 为参数θθθ⎩⎨⎧=+=上的点与定点A(-1,-1)距离的最小值是_____________. 16. 已知369y 4x 22=+,则y 32x -的最小值是_________________.17.点M (x,y )在椭圆14y 12x 22=+上,则点M 到直线04y x =-+的最大距离为________,此时,点M 的坐标是_____________.例1.讨论下列问题:1、已知一条直线上两点()111,y x M 、()222,y x M ,以分点M (x ,y )分21M M 所成的比λ为参数,写出参数方程。
2、直线⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=-=t y t x 211233(t 为参数)的倾斜角是3、方程⎩⎨⎧+=+-=ααsin 3cos 1t y t x (t 为非零常数,α为参数)表示的曲线是 ( )4、已知椭圆的参数方程是⎩⎨⎧==θθsin 4cos 5y x (θ为参数),则椭圆上一点 P (25,32-)的离心角可以是 A .3πB .32πC .34πD .35π 例2 把弹道曲线的参数方程⎪⎩⎪⎨⎧-⋅=⋅=,21sin ,cos 200gt t v y t v x αα )2()1(化成普通方程. 例4. 直线3x -2y +6=0,令y = tx +6(t 为参数).求直线的参数方程. 例5.已知圆锥曲线方程是⎩⎨⎧-+-=++=5sin 461cos 532ϕϕt y t x (1)若t 为参数,ϕ为常数,求该曲线的普通方程,并求出焦点到准线的距离; (2)若ϕ为参数,t 为常数,求这圆锥曲线的普通方程并求它的离心率。
例6. 在圆x 2+2x +y 2=0上求一点,使它到直线2x +3y -5=0的距离最大.例7. 在椭圆4x 2+9y 2=36上求一点P ,使它到直线x +2y +18=0的距离最短(或最长).例8.已知直线;l :⎩⎨⎧+=--=ty t x 4231与双曲线(y-2)2-x 2=1相交于A 、B 两点,P 点坐标P(-1,2)。
求:(1)|PA|.|PB|的值; (2)弦长|AB|; 弦AB 中点M 与点P 的距离。
例9.已知A (2,0),点B,C 在圆x 2+y 2=4上移动,且有π32=∠BAC 求ABC ∆重心G 的轨迹方程。
例10.已知椭圆183222=+y x 和圆x 2+(y-6)2=5,在椭圆上求一点P 1,在圆上求一点 P 2,使|P 1P 2|达到最大值,并求出此最大值。
例11.已知直线l 过定点P(-2,0),与抛物线C: x 2+ y-8=0相交于A 、B 两点。
(1)若P 为线段AB 的中点,求直线l 的方程;(2)若l 绕P 点转动,求AB 的中点M 的方程.例12.椭圆)0(12222>>=+b a by a x 上是否存在点P ,使得由P 点向圆x 2+y 2=b 2所引的两条切线互相垂直若存在,求出P 点的坐标;若不存在,说明理由。
四、全国历届高考试题选编:1.设b a b a b a +=+∈则,62,,22R 的最小值是( )A .22-B .335-C .-3D .27- 2.在极坐标系中,圆心在()2,π且过极点的圆的方程为( )A.ρθ=22cosB.ρθ=-22c o sC.ρθ=22sinD.ρθ=-22s i n 3.极坐标方程ρ=cos θ与ρcos θ= 12的图形是( )A. B. C. D.4.极坐标方程ρ2cos2θ=1所表示的曲线是( )A .两条相交直线B .圆C .椭圆D .双曲线5.在极坐标系中,直线l 的方程为ρsin θ=3,则点(2,π/6)到直线l 的距离为 .6.点)0,1(P 到曲线⎩⎨⎧==ty t x 22(其中参数R t ∈)上的点的最短距离为( )(A )0 (B )1 (C )2 (D )2错误!x0错误!x0错误!错误!7.在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为)(33R t ty t x ∈⎩⎨⎧-=+=参数,圆C 的参数方程为[])20(2sin 2cos 2πθθθ,参数∈⎩⎨⎧+==y x ,则圆C 的圆心坐标为 ,圆心到直线l 的距离为 .8. ⊙O 1和⊙O 2的极坐标方程分别为4cos 4sin ρθρθ==-,.(Ⅰ)把⊙O 1和⊙O 2化为直角坐标方程;(Ⅱ)求经过⊙O1,⊙O2交点的直线的直角坐标方程.五、模拟试题选编:1.在极坐标系中,已知点A (1,43π)和B )4,2(π,则A 、B 两点间的距离是 . 2. 将极坐标方程cos()4πρθ=-化为直角坐标方程是_____________.3.在极坐标系中,过圆4cos =ρθ的圆心,且垂直于极轴的直线的极坐标方程为 .4.在极坐标系中,圆2ρ=上的点到直线()6sin 3cos =+θθρ 的距离的最小值是 _____ .5.在极坐标系中,圆ρ=cos θ与直线ρcos θ=1的位置关系是 .6.椭圆⎩⎨⎧==θθsin 4cos 3y x 的离心率是_______.14.在极坐标系中,曲线sin a ρθ=与θρcos a =(a>0,0,0ρθπ>≤<)的交点的极坐标为14.在极坐标系中,过点4π⎛⎫⎪⎝⎭作圆4sin ρθ=的切线,则切线的极坐标方程是 .14.极坐标方程cos ρθ=和参数方程123x ty t =--⎧⎨=+⎩(t 为参数)所表示的图形分别是下列图形中的(依次..填写序号) ** .①直线;②圆;③抛物线;④椭圆;⑤双曲线. 【答案】②;①.1.若直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+3t ,y =2-4t.(t 为参数),则直线l 的倾斜角的余弦值为(B)A .-45B .-35C .35D .452.已知动圆方程x 2+y 2-xsin2θ+22·ysin(θ+π4)=0 (θ为参数),那么圆心的轨迹是(D)A .椭圆B .椭圆的一部分C .抛物线D .抛物线的一部分 3.在极坐标系中,点(2,π3)到圆ρ=2cosθ的圆心的距离为( D)A .24.在极坐标方程中,曲线C 的方程是ρ=4sinθ,过点(4,π6)作曲线C 的切线,则切线长为( C )A .4 C .2 2 D .235.若直线l :y =kx 与曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+cosθy =sinθ(θ为参数)有唯一的公共点,则实数k =( C )A .33B .-33C .±33D .36.如果曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =a +2cosθy =a +2sinθ(θ为参数)上有且仅有两个点到原点的距离为2,则实数a 的取值范围是( C )A .(-22,0)B .(0,22)C .(-22,0)∪(0,22)D .(1,22) 7.在极坐标系中,直线l 1的极坐标方程为ρ(2cosθ+sinθ)=2,直线l 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-2t y =2+kt (t 为参数),若直线l 1与直线l 2垂直,则k =________.-18.已知定点A(1,0),F 是曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =2cosθy =1+cos2θ(θ∈R)的焦点,则|AF|=9.在平面直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C 的极坐标方程为ρcos(θ-π3)=1,M 、N 分别为曲线C 与x 轴、y 轴的交点,则MN 的中点的极坐标为10.(10分)已知曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =3cosθy =2sinθ,直线l :ρ(cosθ-2sinθ)=12.(1)将直线l 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)设点P 在曲线C 上,求点P 到直线l 的距离的最小值.11.(15分)在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-22ty =5+22t(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=25sinθ.(1)求圆C 的直角坐标方程;x 2+(y -5)2=5.(2)设圆C 与直线l 交于点A ,B.若点P 的坐标为(3,5),求|PA|+|PB|. 3 2. 12.在直角坐标系xOy 中,直线l 的方程为x -y +4=0,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cosαy =sinα(α为参数).(1)已知在极坐标系(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,点P 的极坐标为(4,π2),判断点P 与直线l 的位置关系;P 在直线l(2)设点Q 是曲线C 上的一个动点,求它到直线l 的距离的最小值.2 13.在直角坐标系中,直线l 的参数方程为1cos 0,,sin 22x t t y t αππαπα=-+⎧⎛⎫⎡⎫⎛⎫∈⎨⎪ ⎪ ⎪⎢= ⎣⎭⎝⎭⎝⎭⎩为参数,,以原点为极点,以x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为4πρθ⎛⎫=+⎪⎝⎭.(1)求直线l 的普通方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)若曲线C 和直线l 交于,A B 两点,且AB =tan α的值.14.已知曲线C 的极坐标方程为: 22cos 4sin 10ρρθρθ-++=,以极点为原点,极轴为x 轴的正半轴建立平面直角坐标系,直线 l 经过点P (-1,1)且倾斜角为 23π (I)写出直线 l 的参数方程和曲线C 的普通方程;(Ⅱ)设直线 l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求 PA PB ⋅的值15.C 的参数方程1cos ()sin x y ϕϕϕ=+⎧⎨=⎩为参数,以O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,(1)求圆C 的极坐标方程,(2)射线:4OM πθ=与圆C 的交点为,O P 两点,求点P 的极坐标。