4.4参数方程
第一课时 参数方程的意义
[教学目的]
一、情景引入与学生活动:1、斜上抛运动的方程:
2、平抛运动的方程:
这些方程有什么共同点?
二、归结:
1、定义:一般地,在平面直角坐标系内,曲线C上任意一点P(x,y)可以表示为某个变量t 的函数;反之,对于t的每个允许值,所确定的点P(x,y)在曲线C上,则称曲线C的方程,变量t叫参变数,简称参数
2、典型例题
例1、若是曲线C的参数方程,f(t)、g(t)分别是偶函数、奇函数,则曲线C一定关于________对称?
解:(x,y)∈C,t使 ∵f(-t)=x,g(-t)=-g(t)=-y∴(x,-y)∈C,于是曲线C关于x轴对称
例2、以O为圆心,分别以a,b为半径(a>b>0)作两个圆,自O作一射线分别交两圆于M、N两点,MT⊥OX于T,NP⊥MP于P,求点P的轨迹方程
解:设P(x,y),∠TOM=θ,则x=OT=OMcosθ=acosθ,y=SN=ONsinθ=bsinθ,所以轨迹的参数方程为
说明:消去θ得,表明是一个椭圆,所以椭圆的参数方程为,θ为参数,称离心角,注意θ不是直线OP的倾斜角
练习1:对于椭圆,θ为参数,(1)求θ=时点的坐标及该点与原点连线的斜率
(2)若直线OP的倾率为,P在椭圆上,求点P的坐标。(3)点(x,y)在椭圆上,求4x+4y的范围
例3、已知圆O:x2+y2=r2(r>0),LM为平行于直径AB的半弦,BL∩OM=P,选择适当的参数,求点P的参数方程
解:设OM的斜率为k,P(x,y),则y=kx,又M(,L(0, ),直线LB:与y=kx联立得,k为参数
思考:求一条曲线的参数方程时,常见的参数有哪些?
(几何参数:角、斜率、坐标;物理参数:时间、路程等)
[情况反馈]
第二课时 参数方程与普通方程的互化
[教学目的]
[教学重点、难点] 参数方程与普通方程的互化中等价转化问题
[教学过程]
二、问题说明:
例1、将下列以t为参数参数方程化成普通方程,并说明曲线的形状
(1)(p>0) (2)(t∈) (3)
解:(1)将t=代入x的表达式得x=2p()2y2=2px,表示的是以(,0)为焦点以x=-为准线的抛物线
说明1:将参数方程化成普通方程,关键在于消去参数,此过程称消参,以上通过一个式子解出参数再代入另一式子的方法称代入法
说明2:对于抛物线y2=2px上任意一点P(x,y),直线OP的斜率为k,则y=2p,x=2p,所以这里参数t的几何意义是抛物线上的点与原点连线斜率的倒数
(2)将x=sint代入y的解析式得到y=1-x2,注意-1≤x≤1,从而方程为y=1-x2 (-1≤x≤1),表示图形为抛物线的一段
说明:参数方程化成普通方程,变量的范围不应有丝毫变化;转化后如果是函数,可以只注定义域,否则都加注,不注意味着式子有意义的一切值
(3)ab≠0时,=,=,两式平方相减得表示双曲线
ab=0时,有a=0或b=0
a=0,b≠0时,方程为x=0,表示一条直线
a≠0,b=0时,方程为y=0(x≥2或x≤-2),表示两条射线
a=b=0时,方程为x=y=0表示坐标原点
练习:将下列参数方程化成普通方程
(1) (t为参数) (x2+y2-2x=0)
(2),θ为参数, (x2=y+1(|y|≤1))
(3), θ为参数 (点(±1,0))
例2、写出过P(x0,y0),倾斜角为α的直线的参数方程
解:设P(x,y)是直线上任意一点,有向线段P0P的数量为t,则x-x0=tcosα,y-y0=tsinα,所以参数方程为,t为参数,t的几何意义是定点P0到动点P的数量
思考:直线l上有两点P1、P2,对应的参数分别为t1,t2,则|P1P2|=________(|t2-t1|)
练习:求经过点P(1,-5),倾斜角为的直线的参数方程,并求此直线与直线x-y-2=0的交点到P的距离(教材54页第6题)
例3、选择适当的参数,写出方程(x-a)2+(y-b)2=r2的参数方程,其中r>0
解:,α为参数,几何意义旋转角
说明:参数不同,曲线的形状也不一定相同,同一曲线,由于参数不同方程也不尽相同;所以写参数方程时,一定要注明谁是参数
三、小结:1、参数方程通过代入和消元法消参可以化成普通方程,注意变形的等价性(范围不能变更);普通方程化成参数方程要设参
2、抛物线、直线、圆参数方程及其几何意义
3、不作特殊申明,曲线方程要写成普通方程,因为参数方程不惟一
[补充习题]求教材习题第六题中原点到直线的距离
[情况反馈]
第三课时 参数方程的应用
[教学目标]
[教学难点、重点]参数方程的应用
[教学过程]
一、总结:1、参数方程的意义
2、常见的参数方程:直线、圆、椭圆、抛物线,指出圆与椭圆参数方程可以按代换方法得到
二、例题与练习
例1、已知M是椭圆(a>b>0)上在第一象限的点,A(a,0)和B(0,b)是椭圆的两个顶点,O为原点,求四边形MAOB面积的最大值(教材例1)
解:设M(acosθ,bsinθ),0<θ<,S四边形MAOB=S△MAO+S△MOB=OAyM+OBxM=ab(sinθ+cosθ)
=,当θ=时,四边形MAOB面积的最大值为
练习:求椭圆内接矩形面积的最大值(可以用普通方程和参数方程两个比较进行)
例2、OA是圆C的直径,OA=2a,射线OB与圆交于Q点,和经过A点的切线交于B点,作PQ⊥OA,PB∥OA,求点P的轨迹方程
解:[方法一]设P(x,y)是轨迹上任意一点,取∠DOQ=θ,由已知
x=OD=OQ.cosθ=OA.cosθ=2acos2θ,y=AB=OA.tanθ=
,化为普通方程为y2=
[方法二]设轨迹上一点为P(x,y),设直线OB的方程为y=kx,则圆C:x2+y2-2ax=0,可以解得B(
例3、如图是用鼻坝进行挑流的示意图。已知水库的水位与鼻坝的落差为9米,鼻坝的鼻坝坎角为300,鼻坝下游的基底比鼻坝低18米,求挑出水流的轨迹方程,并计算挑出的水流与鼻坝坝基的水平距离
解:建立如图直角坐标系,设轨迹上任意一点为P(x,y),鼻坝出口书的水流速度为v==设时间t为参数,则,即y=,x∈[0,18],y=-18,得x=18
答:水流与鼻坝坝基的水平距离为18
[补充习题]
三、作业:教材P56----5,7,11,12
1、直线,t为参数被圆x2+y2=4截得的弦长为____________
2、若3x2+2y2=6x,则x2+y2的最大值为___________,最小值为_______________
3、椭圆,(θ为参数)上的点到直线x+y-13=0的最断距离为__________
4、过抛物线y2=2px(p>0)的顶点作两条互相垂直的弦OA、OB,求线段AB中点M的轨迹方程
[补充习题答案]
1、
2、4,0
3、4
4、y2=px-2p2
[情况反馈]