人教版高中數學選修4 4知識點整理及重點題型梳理

2022-11-14 07:39:03 字數 5057 閱讀 5210

人教版高中數學選修4-4

知識點梳理

重點題型(常考知識點)鞏固練習

直線的引數方程

【學習目標】

1.能選擇適當的引數寫出直線的引數方程.

2. 會運用直線的引數方程解決有關問題。

【要點梳理】

要點一、直線的引數方程的標準形式

1. 直線引數方程的標準形式:

經過定點,傾斜角為的直線的引數方程為:

(為引數);

我們把這一形式稱為直線引數方程的標準形式。

2. 引數的幾何意義:

引數表示直線上以定點為起點,任意一點m(x,y)為終點的有向線段的長度再加上表示方向的正負號,也即,表示直線上任一點m到定點的距離。

當點在上方時,;

當點在下方時,;

當點與重合時,;

要點注釋:若直線的傾角時,直線的引數方程為.

要點二、直線的引數方程的一般形式

過定點p0(x0,y0)斜率k=tgα=的直線的引數方程是

(t為引數)

在一般式中,引數t不具備標準式中t的幾何意義。若a2+b2=1,則為標準式,此時,|t|表示直線上動點p到定點p0的距離;若a2+b2≠1,則動點p到定點p0的距離是|t|.

要點三、化直線引數方程的一般式為標準式

一般地,對於傾斜角為、過點m0()直線引數方程的一般式為,. (t為引數), 斜率為

(1) 當=1時,則t的幾何意義是有向線段的數量.

(2) 當≠1時,則t不具有上述的幾何意義.

可化為令t=

則可得到標準式 t的幾何意義是有向線段的數量.

要點四、直線引數方程的應用

1. 直線引數方程中引數的幾何意義幾種常見用法:

設過點p0(x0,y0),傾斜角為α的直線l的引數方程是

(t為引數)

若p1、p2是l上的兩點,它們所對應的引數分別為t1,t2,則

(1)p1、p2兩點的座標分別是:(x0+t1cosα,y0+t1sinα),(x0+t2cosα,y0+t2sinα);

(2)|p1p2|=|t1-t2|;

(3) 線段p1p2的中點p所對應的引數為t,則t=

中點p到定點p0的距離|pp0|=|t|=||

(4) 若p0為線段p1p2的中點,則t1+t2=0.

2. 用直線引數方程解直線與圓錐曲線相交的幾種題型:

(1)有關弦長最值題型

過定點的直線標準引數方程,當直線與曲線交於a、b兩點。則a、b兩點分別用參變數t1、t2表示。

一般情況a、b都在定點兩側,t1,t2符號相反,故|ab|=| t1- t2|,即可作分公式。且因正、余弦函式式最大(小)值較容易得出,因此型別題用直線標準引數方程來解,思路固定、解法步驟定型,計算量不大而受大家的青睞。

(2)有關相交弦中點、中點軌跡的題型

直線標準引數方程和曲線兩交點a(t1)、b(t2)的中點座標相應的引數;若定點恰為ab為中點,則t1+t2=0 . 這些引數值都很容易由韋達定理求出。因此有關直線與曲線相交,且與中點座標有關的問題,用直線標準引數方程解決較為容易得出結果。

(3)有關兩線段長的乘積(或比值)的題型

若f為定點,p、q為直線與曲線兩交點,且對應的引數分別為t1、t2. 則|fp|·|fq|=| t1·t2|,

由韋達定理極為容易得出其值。因此有關直線與曲線相交線段積(或商)的問題,用直線的標準引數方程

解決為好

【典型例題】

型別一、直線的引數方程

例1. (2016春福州校級期中)直線(t為引數)的傾斜角是( )

a. 20° b. 70° c. 110° d. 160°

【思路點撥】因為不是標準形式,不能直接判斷出傾斜角,有兩種方法:化為普通方程,化標準形式。

【答案】d

【解析】第一種方法:化為普通方程,求傾斜角.

把引數方程改寫成,

消去t,有,

即,所以直線的傾斜角為160°.

第二種方法:化引數方程為直線的標準引數方程,

所以直線的傾斜角為160°,選d.

【總結昇華】根據引數方程判斷傾斜角,首先要看引數方程的形式是不是標準形式,如果是標準形式,根據方程就可以判斷出傾斜角,例如(t為引數),可以直接判斷出直線的傾斜角是20°,但是如果不是標準形式,就不能直接判斷出傾斜角了。

舉一反三:

【變式1】 已知直線的引數方程為(t為引數),求直線的傾斜角.

【答案】 關鍵是將已知的引數方程化為的形式。

若化成另一種形式,

若2t為乙個引數,則,在內無解;

而化成時,則得.

故直線的傾斜角為.

【變式2】求直線的斜率。

【答案】

∴【變式3】為銳角,直線的傾斜角(    )。

a、 bc、 d、

【答案】,相除得,

∵,∴傾角為,選c。

【變式4】 已知直線的引數方程為,的引數方程為.試判斷與的位置關係.

【答案】

解法一:將直線化為普通方程,得y=2x+1,將化為普通方程,得.

因為,所以兩直線垂直.

解法二:由引數方程可知的方向向量是a1=(2,4),的方向向量是a2=(2,-1),又2×2+4×(-1)=0, ∴.

即兩條直線垂直.

【直線的引數方程406451例題1】

例2.設直線的引數方程為.

(1)求直線的直角座標方程;

(2)化引數方程為標準形式.

【思路點撥】

在直線的引數方程的標準形式中引數t的係數具有明確的意義,分別是直線的傾斜角的正、余弦值,且y值中t的係數一定為正.

【解析】(1)把代入y的表示式,

得,化簡得4x+3y-50=0.

所以直線的直角座標方程為4x+3y-50=0.

(2)把方程變形為

,令u=-5t,則方程變為.

記,,∴直線引數方程的標準形式是:

【總結昇華】

已知直線的引數方程為(t為引數),由直線的引數方程的標準形式可知引數t前的係數分別是其傾斜角的余弦值和正弦值,二者的平方和為1,故可將原式轉化為再令,,由直線傾斜角的範圍,使在[0,π)範圍內取值,並且把看成標準方程中的引數t,即得標準式的引數方程為(t為引數).由上述過程可知,一般引數方程中的具有標準形式引數方程中引數t的幾何意義。

舉一反三:

【變式1】寫出經過點m0(-2,3),傾斜角為的直線的標準引數方程,並且求出直線上與點m0相距為2的點的座標.

【答案】直線的標準引數方程為即(t為引數)(1)

設直線上與已知點m0相距為2的點為m點,且m點對應的引數為t,

則| m0m|=|t| =2, ∴t=±2 將t的值代入(1)式

當t=2時,m點在 m0點的上方,其座標為(-2-,3+);

當t=-2時,m點在 m0點的下方,其座標為(-2+,3-).

【變式2】直線的引數方程能否化為標準形式?

【答案】 是可以的,只需作引數t的代換.(構造勾股數,實現標準化)

令t=得到直線引數方程的標準形式 t的幾何意義是有向線段的數量.

【變式3】化直線的普通方程=0為引數方程,並說明引數的幾何意義,說明∣t∣的

幾何意義.

【答案】令y=0,得=1,∴直線過定點(1,0). k=-=-

設傾斜角為,tg=-,= , cos =-, sin=

的引數方程為 (t為引數)

t是直線上定點m0(1,0)到t對應的點m()的有向線段的數量.由 (1)、(2)兩式平方相加,得

∣t∣=∣t∣是定點m0(1,0)到t對應的點m()的有向線段的長.

型別二、直線的標準引數方程的初步應用

例3. 設直線過點a(2,-4),傾斜角為.

(1)求的引數方程;

(2)設直線,與的交點為b,求點b與點a的距離.

【思路點撥】(2)中,若使用直線的普通方程利用兩點間的距離公式求m點的座標較麻煩,而使用直線的引數方程,充分利用引數t的幾何意義求較容易.

【解析】(1)直線的引數方程為, 即(t為引數).

(2)如圖所示,b點在上,只要求出b點對應的引數值t,則|t|就是b到a的距離.

把的引數方程代入的方程中,

得,∴,∴.

由t為正值,知.

【總結昇華】

(1)求直線上某一定點到直線與曲線交點的距離時,通常要使用引數的幾何意義,宜用引數方程的標準形式.而對於某些比較簡單的直線問題,比如求直線和座標軸或者與某條直線的交點時宜用直線的普通方程.

(2)本類題常見錯誤是轉化引數方程時不注意題目內容,隨便取乙個定點.

舉一反三:

【變式1】已知直線與直線相交於點,又點,

則【答案】。 將代入得,則,而,得

【變式2】已知直線l1過點p(2,0),斜率為.

(1)求直線l1的引數方程;

(2)若直線l2的方程為x+y+5=0,且滿足l1∩l2=q,求|pq|的值.

【答案】(1) 設直線的傾斜角為α,由題意知tan α=,

所以sin α=,cos α=,故l1的引數方程為(t為引數).

(2)將代入l2的方程得:2+t+t+5=0,解得t=-5,即q(-1,-4),所以|pq|=5.

【變式3】求點a(1,2)關於直線l:2x 3y +1 =0的對稱點a' 的座標。

【答案】

由條件,設直線aa' 的引數方程為 (t是引數),

∵a到直線l的距離d =, ∴ t = aa' =,

代入直線的引數方程得a' (,)。

【變式4】 已知直線過點p(3,2),且與x軸和y軸的正半軸分別交於a、b兩點,求|pa|·|pb|的值為最小時的直線的方程.

【答案】設直線的傾斜角為,

則它的引數方程為(t為引數).

由a、b分別是x軸、y軸上的點知ya=0,xb=0,

∴0=2+t sin,即;

0=3+t cos,即.

故.∵90°<<180°,

∴當2=270°,即=135°時,|pa|·|pb|有最小值.

∴直線方程為(t為引數),

化為普通方程為x+y-5=0.

型別三、直線引數方程在圓錐曲線中的應用

例4. 經過點,傾斜角為的直線與圓x2+y2=25相交於b、c兩點.

高中數學選修4 4知識點歸納

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