2021高考数学一轮复习第12章选修4-4第2节参数方程教学案文北师大版

2021高考数学一轮复习第12章选修4-4第2节参数方程教学案文北师大版

第二节　参数方程 ‎[最新考纲]　1.了解参数方程，了解参数的意义.2.能选择适当的参数写出直线、圆和椭圆曲线的参数方程．‎ ‎(对应学生用书第208页)‎ ‎1．曲线的参数方程 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的函数并且对于t的每一个允许值，由这个方程组所确定的点M(x，y)都在这条曲线上，那么这个方程组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．‎ ‎2．常见曲线的参数方程和普通方程 点的 轨迹 普通方程 参数方程 直线 y－y0＝tan α(x－x0)‎ (t为参数)‎ 圆 x2＋y2＝r2‎ (θ为参数)‎ 椭圆 ＋＝1(a＞b＞0)‎ (φ为参数)‎ 直线参数方程的标准形式的应用 过点M0(x0，y0)，倾斜角为α的直线l的参数方程是若M1，M2是l上的两点，其对应参数分别为t1，t2，则 ‎①|M1M2|＝|t1－t2|.‎ ‎②若线段M1M2的中点M所对应的参数为t，则t＝，中点M到定点M0的距离|MM0|＝|t|＝.‎ ‎③若M0为线段M1M2的中点，则t1＋t2＝0.‎ ‎④|M0M1||M0M2|＝|t1t2|.‎ 一、思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)参数方程中的x，y都是参数t的函数． (　　)‎ - 8 -‎ ‎(2)过M0(x0，y0)，倾斜角为α的直线l的参数方程为(t为参数)．参数t的几何意义表示：直线l上以定点M0为起点，任一点M(x，y)为终点的有向线段的数量． (　　)‎ ‎(3)方程表示以点(0,1)为圆心，以2为半径的圆．‎ ‎ (　　)‎ ‎(4)已知椭圆的参数方程(t为参数)，点M在椭圆上，对应参数t＝，点O为原点，则直线OM的斜率为. (　　)‎ ‎[答案](1)√　(2)√　(3)√　(4)×‎ 二、教材改编 ‎1．曲线(θ为参数)的对称中心(　　)‎ A．在直线y＝2x上　 B．在直线y＝－2x上 C．在直线y＝x－1上 D．在直线y＝x＋1上 B　[由得 所以(x＋1)2＋(y－2)2＝1.‎ 曲线是以(－1,2)为圆心，1为半径的圆，‎ 所以对称中心为(－1,2)，在直线y＝－2x上．]‎ ‎2．直线l的参数方程为(t为参数)，则直线l的斜率为________．‎ ‎－3　[将直线l的参数方程化为普通方程为y－2＝－3(x－1)，因此直线l的斜率为－3.]‎ ‎3．曲线C的参数方程为(θ为参数)，则曲线C的普通方程为________．‎ y＝2－2x2(－1≤x≤1)　[由(θ为参数)消去参数θ，得y＝2－2x2(－1≤x≤1)．]‎ ‎4．在平面直角坐标系xOy中，若直线l：(t为参数)过椭圆C：(φ为参数)的右顶点，则a＝________.‎ ‎3　[直线l的普通方程为x－y－a＝0，椭圆C的普通方程为＋＝1，∴椭圆C的右顶点坐标为(3,0)，若直线l过(3,0)，则3－a＝0，∴a＝3.]‎ ‎(对应学生用书第209页)‎ ‎⊙考点1　参数方程与普通方程的互化 ‎　将参数方程化为普通方程的方法 将参数方程化为普通方程，需要根据参数方程的结构特征，选取适当的消参方法．常见的消参方法有：代入消参法、加减消参法、平方消参法等，对于含三角函数的参数方程，常利用同角三角函数关系式消参(如sin2θ＋cos2θ＝1等)．‎ ‎　将下列参数方程化为普通方程 - 8 -‎ ‎(1)(t为参数)．‎ ‎(2)(θ为参数)．‎ ‎(3)(t为参数)‎ ‎(4)(t为参数)．‎ ‎[解](1)由 得 ‎∴4x2－4y2＝(et＋e－t)2－(et－e－t)2＝4，‎ ‎∴x2－y2＝1.‎ ‎(2)由 得 ‎∴(2y)2＋x＝(sin θ＋cos θ)2＋(－1－sin 2θ)＝0，‎ ‎∴y2＝－，‎ 又－2≤－1－sin 2θ≤0，即－2≤x≤0，‎ ‎∴y2＝－(－2≤x≤0)．‎ ‎(3)∵x＝，‎ y＝＝ ‎＝4－3×＝4－3x，‎ 又x＝＝ ‎＝2－∈[0,2)，∴x∈[0,2)，‎ ‎∴所求的普通方程为3x＋y－4＝0(0≤x＜2)．‎ ‎(4)∵－1＜≤1，即－1＜x≤1，‎ 且x2＋＝＋＝1.‎ ‎∴普通方程为x2＋＝1(x≠－1)．‎ ‎　将参数方程化为普通方程时，要注意两种方程的等价性，防止增解．‎ ‎⊙考点2　参数方程的应用 ‎1．应用直线参数方程的注意点 - 8 -‎ 在使用直线参数方程的几何意义时，要注意参数前面的系数应该是该直线倾斜角的正、余弦值(即系数平方和等于1)，否则参数不具备该几何含义．‎ ‎2．圆和圆锥曲线参数方程的应用 有关圆或圆锥曲线上的动点距离的最大值、最小值以及取值范围的问题，通常利用它们的参数方程转化为三角函数的最大值、最小值求解，掌握参数方程与普通方程互化的规律是解此类题的关键．‎ ‎　(2019·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy中，曲线C的参数方程为(t为参数)．以坐标原点O为极点，x轴的正半轴为极轴建立极坐标系，直线l的极坐标方程为2ρcos θ＋ρsin θ＋11＝0.‎ ‎(1)求C和l的直角坐标方程；‎ ‎(2)求C上的点到l距离的最小值．‎ ‎[解](1)因为－1＜≤1，且x2＋＝＋＝1，所以C的直角坐标方程为x2＋＝1(x≠－1)．‎ l的直角坐标方程为2x＋y＋11＝0.‎ ‎(2)由(1)可设C的参数方程为(α为参数，－π＜α＜π)．‎ C上的点到l的距离为 ＝.‎ 当α＝－时，4cos＋11取得最小值7，‎ 故C上的点到l距离的最小值为.‎ ‎　求椭圆上的点到直线的距离的最值问题，常用三角代换法求解．‎ ‎[教师备选例题]‎ ‎　在直角坐标系xOy中，设倾斜角为α的直线l的参数方程为(t为参数)，直线l与曲线C：(θ为参数)相交于不同的两点A，B.‎ ‎(1)若α＝，求线段AB的中点的直角坐标；‎ ‎(2)若直线l的斜率为2，且过已知点P(3,0)，求|PA|·|PB|的值．‎ ‎[解](1)由曲线C：(θ为参数)，‎ 可得曲线C的普通方程是x2－y2＝1.‎ 当α＝时，直线l的参数方程为(t为参数)，‎ 代入曲线C的普通方程，得t2－6t－16＝0，‎ - 8 -‎ 得t1＋t2＝6，所以线段AB的中点对应的t＝＝3，‎ 故线段AB的中点的直角坐标为.‎ ‎(2)将直线l的参数方程代入曲线C的普通方程，化简得(cos2α－sin2α)t2＋6cos αt＋8＝0，‎ 则|PA|·|PB|＝|t1t2|＝ ‎＝，‎ 由已知得tan α＝2，故|PA|·|PB|＝.‎ ‎　在平面直角坐标系xOy中，圆C的参数方程为(θ为参数)，直线l经过点P(1,2)，倾斜角α＝.‎ ‎(1)写出圆C的普通方程和直线l的参数方程；‎ ‎(2)设直线l与圆C相交于A，B两点，求|PA|·|PB|的值．‎ ‎[解](1)由消去θ，‎ 得圆C的普通方程为x2＋y2＝16.‎ 又直线l过点P(1,2)且倾斜角α＝，‎ 所以l的参数方程为即(t为参数)．‎ ‎(2)把直线l的参数方程 代入x2＋y2＝16，‎ 得＋＝16，t2＋(＋2)t－11＝0，‎ 所以t1t2＝－11，‎ 由参数方程的几何意义，|PA|·|PB|＝|t1t2|＝11.‎ ‎⊙考点3　极坐标、参数方程的综合应用 ‎　处理极坐标、参数方程综合问题的方法 ‎(1)涉及参数方程和极坐标方程的综合题，求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解．当然，还要结合题目本身特点，确定选择何种方程．‎ ‎(2)数形结合的应用，即充分利用参数方程中参数的几何意义，或者利用ρ和θ的几何意义，直接求解，能达到化繁为简的解题目的．‎ ‎　已知直线l的参数方程为(t为参数)，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，曲线C的极坐标方程为ρ＝4cos θ.‎ - 8 -‎ ‎(1)求直线l的普通方程和曲线C的直角坐标方程；‎ ‎(2)若l与C交于A，B两点，设M(1,2)，求＋的值．‎ ‎[解](1)由得消去参数t得3(x－1)＝y－2，‎ 即3x－y－1＝0，所以直线l的普通方程为3x－y－1＝0.‎ 由ρ＝4cos θ，得ρ2＝4ρcos θ，‎ 化为直角坐标方程得x2＋y2＝4x，即x2＋y2－4x＝0，‎ 所以曲线C的直角坐标方程为x2＋y2－4x＝0.‎ ‎(2)把x＝1＋t，y＝2＋3t代入x2＋y2－4x＝0，‎ 得(1＋t)2＋(2＋3t)2－4(1＋t)＝0，整理得10t2＋10t＋1＝0，‎ Δ＝102－4×10＞0，设方程10t2＋10t＋1＝0的两个根分别为t1，t2，‎ 则t1＋t2＝－1，t1t2＝，显然t1＜0，t2＜0，‎ 因为直线l的参数方程为 即 所以＋＝＋＝－＝－＝－＝.‎ ‎　解答本例第(2)问时，易误认为|MA|＝|t1|，|MB|＝|t2|，导致解题错误．应把直线的参数方程化为标准的参数方程，然后再求解．‎ ‎[教师备选例题]‎ ‎　在直角坐标系xOy中，圆C的方程为(x＋6)2＋y2＝25.‎ ‎(1)以坐标原点为极点，x轴正半轴为极轴建立极坐标系，求C的极坐标方程；‎ ‎(2)直线l的参数方程是(t为参数)，l与C交于A，B两点，|AB|＝，求l的斜率．‎ ‎[解](1)由x＝ρcos θ，y＝ρsin θ可得圆C的极坐标方程为ρ2＋12ρcos θ＋11＝0.‎ ‎(2)法一：由直线l的参数方程(t为参数)，消去参数t得y＝x·tan α.‎ 设直线l的斜率为k，则直线l的方程为kx－y＝0.‎ 由圆C的方程(x＋6)2＋y2＝25知，圆心坐标为(－6,0)，半径为5.‎ ‎　又|AB|＝，由垂径定理及点到直线的距离公式得＝，即＝，‎ 整理得k2＝，解得k＝±，‎ - 8 -‎ 即l的斜率为±.‎ 法二：在(1)中建立的极坐标系中，直线l的极坐标方程为θ＝α(ρ∈R)．‎ 设A，B所对应的极径分别为ρ1，ρ2，将l的极坐标方程代入C的极坐标方程得ρ2＋12ρcos α＋11＝0，‎ 于是ρ1＋ρ2＝－12cos α，ρ1ρ2＝11.‎ ‎|AB|＝|ρ1－ρ2|＝ ‎＝.‎ 由|AB|＝得cos2α＝，tan α＝±.‎ 所以l的斜率为或－.‎ ‎　1.(2019·衡水模拟)在直角坐标系xOy中，直线l的参数方程为(t为参数)．以坐标原点为极点，x轴正半轴为极轴建立极坐标系，曲线C的极坐标方程为ρ2－2ρcos θ＝3.‎ ‎(1)求曲线C的直角坐标方程，并说明它为何种曲线；‎ ‎(2)设点P的坐标为(3,3)，直线l交曲线C于A，B两点，求|PA|＋|PB|的最大值．‎ ‎[解](1)将代入ρ2－2ρcos θ＝3中得x2＋y2－2x＝3，‎ 即(x－1)2＋y2＝4，曲线C是一个以(1,0)为圆心，2为半径的圆．‎ ‎(2)由直线l的参数方程，知其过定点P(3,3)，由于直线l与曲线C相交，由图像知其倾斜角α为锐角．‎ 联立与(x－1)2＋y2＝4，整理得到关于t的二次方程t2＋(4cos α＋6sin α)t＋9＝0.‎ 由Δ＞0知(4cos α＋6sin α)2－36＞0，则4cos α＋6sin α＞6或4cos α＋6sin α＜－6(舍)．‎ 又由于点A，B均在点P的下方，由参数t的几何意义，知 ‎|PA|＋|PB|＝－(t1＋t2)＝4cos α＋6sin α＝2sin(α＋φ)∈(6,2].‎ 所以|PA|＋|PB|的最大值为2.‎ ‎2．(2019·汕头模拟)在直角坐标系xOy中，曲线C的参数方程为(α为参数，a＞0)．以坐标原点为极点，x轴正半轴为极轴建立极坐标系，已知直线l的极坐标方程为ρcos＝2.‎ ‎(1)求曲线C的普通方程和直线l的直角坐标方程；‎ - 8 -‎ ‎(2)设P是曲线C上的一个动点，若点P到直线l的距离的最大值为3，求a的值．‎ ‎[解](1)依题意得曲线C的普通方程为＋＝1，‎ 因为ρcos＝2，所以ρcos θ＋ρsin θ＝4，‎ 因为x＝ρcos θ，y＝ρsin θ，‎ 所以直线l的直角坐标方程为x＋y＝4，即x＋y－4＝0，‎ ‎(2)设点P(acos α，asin α)，则点P到直线l的距离 d＝ ‎＝，‎ 因为a＞0，所以当sin＝－1时，dmax＝＝3，‎ 所以a＝1.‎ - 8 -‎