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高考数学参数方程和普通方程的互化练习

2014-5-11 0:12:50下载本试卷

【参数方程和普通方程的互化】

例1 求曲线为参数)与曲线为参数)的交点.

   解:把代入

   得:两式平方相加可得

   ∴ 舍去)

   于是即所求二曲线的交点是(,-).

   说明:在求由参数方程所确定的两曲线的交点时,最好由参数方程组求解,如果化为普通方程求交点时要注意等价性.如该例若化为普通方程求解时要注意点(-)是增解.

例2化直线的普通方程为参数方程(其中倾斜角满足

解法一:因,故

。取为参数,则得所求参数方程

  解法二:如图,)为直线上的定点,为直线上的动点.因动点M与的数量一一对应(当M在的向上方向或正右方时,;当M在的下方或正左方时,;当M与重合时,),故取为参数.

过点M作y轴的平行线,过点轴的平行线,两直线相交于点Q(如图).则有

为所求的参数方程。

   说明:①在解法二中,不必限定,即不必限定.由此可知,无论中任意值时,所得方程都是经过),倾斜角为的直线的参数方程.可称它是直线参数方程的“点角式”或“标准式”.

   ②要充分理解解法二所示的参数的几何意义,这对解决某些问题较为方便.

③如果取为参数,则得直线参数方程

   一般地,直线的参数方程的一般形式是

    (为参数)

但只有当且仅当,且时,这个一般式才是标准式,参数才具有上述的几何意义.

例3 求椭圆的参数方程.

   分析一:把对比,不难发现,可设,也可设

解法一:设为参数),则

   故

   因此,所得参数方程是

  (Ⅰ)或 (Ⅱ)

   由于曲线(Ⅱ)上的点(),就是曲线(Ⅰ)上的点(),所以曲线(Ⅱ)上的点都是曲线(Ⅰ)上的点.

显然.椭圆的参数方程是

分析二:借助于椭圆的辅助圆,可明确椭圆参数方程中的几何意义.

解法二:以原点O为圆心,为半径作圆,如图.设以轴正半轴为始边,以动半径OA为终边的变角为,过点A作轴于N,交椭圆于M,取为参数,则点M()的横坐标(以下同解法一).

   由解法二知,参数是点M所对应的圆半径OA的转角,而不是OM的转角,因而称为椭圆的离角.(如果以O为圆心,为半径作圆,过M作,交圆于B,由可知也是半径OB的转角).

   例4  用圆上任一点的半径与x轴正方向的夹角为参数,把圆化为参数方程。

分析:由圆的性质及三角函数的定义可把圆上任意一点化为的参数形式。

解:如图所示,圆方程化为,设圆与x轴正半轴交于A为圆上任一点,过P轴于BOPx轴正半轴所成角为,则:

∴此圆的参数方程为

例5 设为参数)把普通方程化为以为参数的参数方程。

解:把代入原方程,得

解得 

∴参数方程为 (为参数)

表示的是同一曲线,所以它们是等价的,可以省略一个。

∴所求参数方程

例6 化双曲线为参数方程。

解:设,代入为,得

的参数方程为为参数,

这是同学中较为常见的解法,这种解法是错误的,那么错在哪里呢?请你找出来。

错误在于,双曲线x的取值范围是不等于零的一切实数,错解中得到的参数方程中x的取值范围仅仅,故错解中得到的参数方程只表示双曲线上一部分,不符合普通方程与参数方程的等价性要求,普通方程化为参数方程时关键是选择适当的参数,注意使所得参数方程与原普通方程中变量x、y的允许值范围要保持一致。

下面给出正确解法:设,代入

的参数方程为:为参数,

例7 化参数方程

为参数)为普通方程。

分析一:用代入消元法,从已知方程中解出参数,代入后消去参数。

解法一:∵

 即

将它代入(1),并化简得

分析二:用整体消参法。注意表达式的分母相同,而分子的平方和恰为原来相同的分母。

解法二:

又∵  ∴

于是得所求普通方程为

分析三:因为,所以。从表达式可联想万能公式。于是可用三角变换,然后利用三角公式再消参。

解法三:∵

∴ 可令

又∵

于是得

得 

,(

,∴

∴普通方程是

说明:解法一是用代入法消参,解法二是整体消参法,解法三是运用万能公式,三角变换消参,三种解法中都应注意的限制条件,使参数方程化为普通方程时保持等价性。

例8将下列参数方程(其中为参数)化为普通方程。

(1)  (2)  (3)

解:(1)∵

)为所求。

(2)由,得

将它代入,并化简得

另解:∵

并整理得

(3)∵

∴所求普通方程为

说明:(1)小题是用三角公式变形后用代入法消参,(2)是用代入(消元)法消参变形后整体消参,(3)小题是通过代数变换法消参。但都应特别注意等价性。

例9 对于方程ab为常数)

(1)当t为常数,为参数时,方程表示何种曲线;

(2)当t为参数,为常数时,方程表示何种曲线

解:(1)当t为常数,原方程可变形为

  两式平方相加得

这是以(ab)为圆心,为半径的圆。

(2)当为常数时,

由第一式得代入第二式得

这是过点(ab),斜率为的一条直线

小结:同一参数方程,由于参数不同,所表示的曲线也不同,消去参数化为普通方程后,曲线的类型也就显现出来。

例10 已知直线过点P(2,0),斜率为。直线和抛物线相交于A、B两点,线段AB的中点为M。求:

(1)线段PM的长

(2)M点的坐标;

(3)线段AB的长

解:如图。

(1)由直线过点P(2,0),斜率为。设其倾斜角为,则有

可得直线的标准参数方程为:

(其中为参数)

设直线上两点A、B分别对应参数

由方程组:

消去可得:

由M为AB的中点,

(2)设M点对应参数为,则有

∴ M点坐标为:

∴M点坐标为(

(3)由

分别代入

可得

点拨:利用直线的标准参数方程中参数的几何含义,在解决诸如直线上的两点距离、某两点的中点以及与此相关的一些问题时,显得很方便和简捷。

例11 已知椭圆上的一个点P(),求的最值。

解:设椭圆的参数方程为:

为参数,

  

  ,(其中

的最大值是,最小值是-

   点拨:这个题虽然很简单,但它说明了一个道理:曲线的参数方程不仅表示了曲线,同时也表示了曲线上的点的坐标.当曲线的参数方程表示曲线上的点的坐标时,实际上起到了消元的作用,即用一个参数表示了*  、,因此,在求某些几何量的最值时,参数方程可以起到一元化即消元的作用.

例12 过点M(2,1)作曲线为参数)的弦AB,若MAB的三等分点,求AB直线方程。

解:设AB的方程为t为参数),将xy代入曲线为参数)即

整理、化简得

      ①

       ②

∵点MAB的内部    ∴

将①、②代入上式有

解得

AB的方程为

小结:本题是首先设出过定点的参数方程,然后和椭圆方程联立,再利用韦达定理及直线参数方程中t的意义,求得斜率,用点斜式写出直线方程。

例13  圆O内一定点A,过A任作两互相垂直的弦,求证这两弦长的平方和为定值。

证明:以圆心O为原点,OA所在的直线为x轴建立直角坐标系,

设圆的方程,过定点互相垂直的两弦PQ、RS的方程分别为

分别代入圆方程,得,其二根为

,其二根为,故有

∴两弦平方和为定值

小结:涉及圆的弦长问题,可利用直线参数方程来解。

例14 已知是抛物线的一动弦,O为原点。当恒为直角时,如图求弦的中点P的轨迹方程。

分析 点P是的中点,点P的坐标的坐标相关,如果选取作为参数,则要列出有关的五个方程,最后消去参数就可以得到P点的轨迹方程。

解 设P(),),

∵P是的中点

 

在抛物

又∵恒为直角,即

由③×④:

由③+④:

把①、②式代入得:

∴ P点的轨迹方程是

   说明 此题的解法是利用参数求点的轨迹方程,参数的个数可以是一个,也可以是几个,所列出的参数与点的坐标之间的方程的个数要比参数个数多一个,最后消去参数,得出轨迹方程.解决这类问题的关键是如何选取参数.此题还有一种选取参数的方法.

设直线的斜率为,根据

的方程是

的方程是

解得

解得

,根据P是的中点

(1)

(2)

把(1)代入:

∴P点的轨迹方程是: