4.4參數方程
第一課時 參數方程的意義
[教學目的]
一、情景引入與學生活動:1、斜上拋運動的方程:
2、平拋運動的方程:
這些方程有什么共同點?
二、歸結:
1、定義:一般地,在平面直角坐標系內,曲線C上任意一點P(x,y)可以表示為某個變量t 的函數;反之,對于t的每個允許值,
所確定的點P(x,y)在曲線C上,則
稱曲線C的方程,變量t叫參變數,簡稱參數
2、典型例題
例1、若是曲線C的參數方程,f(t)、g(t)分別是偶函數、奇函數,則曲線C一定關于________對稱?
解:(x,y)∈C,
t使
∵f(-t)=x,g(-t)=-g(t)=-y∴(x,-y)∈C,于是曲線C關于x軸對稱
例2、以O為圓心,分別以a,b為半徑(a>b>0)作兩個圓,自O作一射線分別交兩圓于M、N兩點,MT⊥OX于T,NP⊥MP于P,求點P的軌跡方程
解:設P(x,y),∠TOM=θ,則x=OT=OMcosθ=acosθ,y=SN=ONsinθ=bsinθ,所以軌跡的參數方程為
說明:消去θ得,表明是一個橢圓,所以橢圓的參數方程為
,θ為參數,稱離心角,注意θ不是直線OP的傾斜角
練習1:對于橢圓,θ為參數,(1)求θ=
時點的坐標及該點與原點連線的斜率
(2)若直線OP的傾率為,P在橢圓上,求點P的坐標。(3)點(x,y)在橢圓上,求4x+4y的范圍
例3、已知圓O:x2+y2=r2(r>0),LM為平行于直徑AB的半弦,BL∩OM=P,選擇適當的參數,求點P的參數方程
解:設OM的斜率為k,P(x,y),則y=kx,又M(,L(0,
),直線LB:
與y=kx聯立得
,k為參數
思考:求一條曲線的參數方程時,常見的參數有哪些?
(幾何參數:角、斜率、坐標;物理參數:時間、路程等)
[情況反饋]
第二課時 參數方程與普通方程的互化
[教學目的]
[教學重點、難點] 參數方程與普通方程的互化中等價轉化問題
[教學過程]
二、問題說明:
例1、將下列以t為參數參數方程化成普通方程,并說明曲線的形狀
(1)(p>0) (2)
(t∈
) (3)
解:(1)將t=代入x的表達式得x=2p(
)2
y2=2px,表示的是以(
,0)為焦點以x=-
為準線的拋物線
說明1:將參數方程化成普通方程,關鍵在于消去參數,此過程稱消參,以上通過一個式子解出參數再代入另一式子的方法稱代入法
說明2:對于拋物線y2=2px上任意一點P(x,y),直線OP的斜率為k,則y=2p,x=2p
,所以這里參數t的幾何意義是拋物線上的點與原點連線斜率的倒數
(2)將x=sint代入y的解析式得到y=1-x2,注意-1≤x≤1,從而方程為y=1-x2 (-1≤x≤1),表示圖形為拋物線的一段
說明:參數方程化成普通方程,變量的范圍不應有絲毫變化;轉化后如果是函數,可以只注定義域,否則都加注,不注意味著式子有意義的一切值
(3)ab≠0時,=
,
=
,兩式平方相減得
表示雙曲線
ab=0時,有a=0或b=0
a=0,b≠0時,方程為x=0,表示一條直線
a≠0,b=0時,方程為y=0(x≥2或x≤-2),表示兩條射線
a=b=0時,方程為x=y=0表示坐標原點
練習:將下列參數方程化成普通方程
(1) (t為參數) (x2+y2-2x=0)
(2),θ為參數,
(x2=y+1(|y|≤1))
(3), θ為參數
(點(±1,0))
例2、寫出過P(x0,y0),傾斜角為α的直線的參數方程
解:設P(x,y)是直線上任意一點,有向線段P0P的數量為t,則x-x0=tcosα,y-y0=tsinα,所以參數方程為,t為參數,t的幾何意義是定點P0到動點P的數量
思考:直線l上有兩點P1、P2,對應的參數分別為t1,t2,則|P1P2|=________(|t2-t1|)
練習:求經過點P(1,-5),傾斜角為的直線的參數方程,并求此直線與直線x-y-2
=0的交點到P的距離(教材54頁第6題)
例3、選擇適當的參數,寫出方程(x-a)2+(y-b)2=r2的參數方程,其中r>0
解:,α為參數,幾何意義旋轉角
說明:參數不同,曲線的形狀也不一定相同,同一曲線,由于參數不同方程也不盡相同;所以寫參數方程時,一定要注明誰是參數
三、小結:1、參數方程通過代入和消元法消參可以化成普通方程,注意變形的等價性(范圍不能變更);普通方程化成參數方程要設參
2、拋物線、直線、圓參數方程及其幾何意義
3、不作特殊申明,曲線方程要寫成普通方程,因為參數方程不惟一
[補充習題]求教材習題第六題中原點到直線的距離
[情況反饋]
第三課時 參數方程的應用
[教學目標]
[教學難點、重點]參數方程的應用
[教學過程]
一、總結:1、參數方程的意義
2、常見的參數方程:直線、圓、橢圓、拋物線,指出圓與橢圓參數方程可以按代換方法得到
二、例題與練習
例1、已知M是橢圓(a>b>0)上在第一象限的點,A(a,0)和B(0,b)是橢圓的兩個頂點,O為原點,求四邊形MAOB面積的最大值(教材例1)
解:設M(acosθ,bsinθ),0<θ<,S四邊形MAOB=S△MAO+S△MOB=
OAyM+
OBxM=
ab(sinθ+cosθ)
=,當θ=
時,四邊形MAOB面積的最大值為
練習:求橢圓內接矩形面積的最大值(可以用普通方程和參數方程兩個比較進行)
例2、OA是圓C的直徑,OA=2a,射線OB與圓交于Q點,和經過A點的切線交于B點,作PQ⊥OA,PB∥OA,求點P的軌跡方程
解:[方法一]設P(x,y)是軌跡上任意一點,取∠DOQ=θ,由已知
x=OD=OQ.cosθ=OA.cosθ=2acos2θ,y=AB=OA.tanθ=
,化為普通方程為y2=
-1)
[方法二]設軌跡上一點為P(x,y),設直線OB的方程為y=kx,則圓C:x2+y2-2ax=0,可以解得B(,
),從而P(
,2ak), 所求的參數方程為
,化為普通方程為y2=
-1)
例3、如圖是用鼻壩進行挑流的示意圖。已知水庫的水位與鼻壩的落差為9米,鼻壩的鼻壩坎角為300,鼻壩下游的基底比鼻壩低18米,求挑出水流的軌跡方程,并計算挑出的水流與鼻壩壩基的水平距離
解:建立如圖直角坐標系,設軌跡上任意一點為P(x,y),鼻壩出口書的水流速度為v==
設時間t為參數,則
,即y=
,x∈[0,18
],y=-18,得x=18
答:水流與鼻壩壩基的水平距離為18
[補充習題]
三、作業:教材P56----5,7,11,12
1、直線,t為參數被圓x2+y2=4截得的弦長為____________
2、若3x2+2y2=6x,則x2+y2的最大值為___________,最小值為_______________
3、橢圓,(θ為參數)上的點到直線x+y-13=0的最斷距離為__________
4、過拋物線y2=2px(p>0)的頂點作兩條互相垂直的弦OA、OB,求線段AB中點M的軌跡方程
[補充習題答案]
1、
2、4,0
3、4
4、y2=px-2p2
[情況反饋]
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