1.引數方程的概念
一般地,在平面直角座標系中,如果曲線上任意一點的座標x,y都是某個變數t的函式①,並且對於t的每乙個允許值,由方程組①所確定的點m(x,y)都在這條曲線上,那麼方程①就叫做這條曲線的引數方程,聯絡變數x,y的變數t叫做參變數,簡稱引數,相對於引數方程而言,直接給出點的座標間關係的方程叫做普通方程.
2.引數方程和普通方程的互化
(1)曲線的引數方程和普通方程是曲線方程的不同形式,一般地可以通過消去引數而從引數方程得到普通方程.
(2)如果知道變數x,y中的乙個與引數t的關係,例如x=f(t),把它代入普通方程,求出另乙個變數與引數的關係y=g(t),那麼就是曲線的引數方程,在引數方程與普通方程的互化中,必須使x,y的取值範圍保持一致.
3.圓的引數方程
如圖所示,設圓o的半徑為r,點m從初始位置m0出發,按逆時針方向在圓o上作勻速圓周運動,設m(x,y),則
(θ為引數).
這就是圓心在原點o,半徑為r的圓的引數方程,其中θ的幾何意義是om0繞點o逆時針旋轉到om的位置時,om0轉過的角度.
圓心為(a,b),半徑為r的圓的普通方程是
(x-a)2+(y-b)2=r2,
它的引數方程為: (θ為引數).
4.橢圓的引數方程
以座標原點o為中心,焦點在x軸上的橢圓的標準方程為+=1(a>b>0),其引數方程為(φ為引數),其中引數φ稱為離心角;焦點在y軸上的橢圓的標準方程是+=1(a>b>0),其引數方程為(φ為引數),其中引數φ仍為離心角,通常規定引數φ的範圍為φ∈[0,2π).
5.雙曲線的引數方程
以座標原點o為中心,焦點在x軸上的雙曲線的標準方程為-=1(a>0,b>0),其引數方程為(φ為引數),其中φ∈[0,2π)且φ≠,φ≠π.
焦點在y軸上的雙曲線的標準方程是-=1(a>0,b>0),其引數方程為(φ為引數,其中φ∈(0,2π)且φ≠π.
以上引數φ都是雙曲線上任意一點的離心角.
6.拋物線的引數方程
以座標原點為頂點,開口向右的拋物線y2=2px(p>0)的引數方程為(t為引數),引數t為任意實數,它表示拋物線上除頂點外的任意一點與原點連線的斜率的倒數.頂點在座標原點,開口向上的拋物線x2=2py(p>0)的引數方程是(t為引數).
7.直線的引數方程
經過點m0(x0,y0),傾斜角為α(α≠)的直線l的普通方程是y-y0=tan_α(x-x0),而過m0(x0,y0),傾斜角為α的直線l的引數方程為(t為引數).
1.引數方程為(0≤t≤5)的曲線為________.
解析:化為普通方程為x=3(y+1)+2即x-3y-5=0,
由於x=3t2+2∈[2,77],
故曲線為線段.
答案:線段
2.將下列引數方程化為普通方程
(1) (θ為引數);
(2) (t為引數).
解析:(1)
(x+1)2+(y-2)2=9.
(2)x=t2=
∴y2==x2+=1.
3.動圓x2+y2-2tx+ty=0(t為引數),則圓心的軌跡為________.
解析:圓心軌跡,即y=-x.
答案:直線x+2y=0
4.已知⊙o的方程為x2+y2=1,則⊙o上的點到直線(t為引數)的距離最大值為________.
解析:直線的普通方程為3x+4y-10=0,圓心o(0,0)到該直線的距離為=2,故圓o上的點到直線的距離最大值為2+1=3.
答案:3
5.已知曲線(θ為引數,0≤θ≤π)上一點p,原點為o,直線po的傾斜角為,則p點座標是________.
解析:曲線,(0≤θ≤π)對應的普通方程為+=1(y≥0).
直線po的方程為y=x代入+=1得x=,y=.
答案: 已知曲線c1: (t為引數),曲線c2: (θ為引數).
(1)化c1,c2的方程為普通方程,並說明它們分別表示什麼曲線;
(2)若c1上的點p對應的引數為t=,q為c2上的動點,求pq中點m到直線c3: (t為引數)距離的最小值.
【解析】 (1)c1:(x+4)2+(y-3)2=1,c2:+=1.
c1為圓心是(-4,3),半徑為1的圓.
c2為中心是座標原點,焦點在x軸上,長半軸長是8,短半軸長是3的橢圓.
(2)當t=時,p(-4,4)、q(8cos θ,3sin θ),
故m.c3為直線x-2y-7=0,
m到c3的距離d=|4cos θ-3sin θ-13|.
從而當cos θ=,sin θ=-時,d取得最小值.
【點評】 若曲線的引數方程與三角函式有關,常利用三角恒等變換消去引數,本題中將c1和c2的引數方程化為普通方程時利用了cos2 θ+sin2 θ=1.
1.將下列引數方程化為普通方程,並說明方程表示的曲線.
(1) (t為引數);
(2) (t為引數,0≤t≤π);
(3) (θ為引數);
【解析】 (1)由已知t=,代入y=4t中,得4x+3y-4=0,它就是所求的普通方程,它表示的是一條直線.
(2)∵0≤t≤π,
∴-3≤x≤5,-2≤y≤2,
(x-1)2+(y+2)2=16cos2 t+16sin2 t=16.
∴(x-1)2+(y+2)2=16(-3≤x≤5,-2≤y≤2),
它表示的曲線是以(1,-2)為圓心,半徑為4的上半圓.
(3)由y=-1+cos 2θ可得y=-2sin2 θ,把sin2 θ=x-2代入y=-2sin2 θ可得y=-2(x-2),即2x+y-4=0,
又∵2≤x=2+ sin2 θ≤3,
∴所求的方程是2x+y-4=0(2≤x≤3),它表示的是一條線段.
在平面直角座標系xoy中,直線l的引數方程為(引數t∈r),圓c的引數方程為(引數θ∈[0,2π]),則圓c的圓心座標為________,圓心到直線l的距離為________.
【解析】 ∵圓c的引數方程為
∴圓心座標為(0,2),
又∵化為普通方程為x+y-6=0,
∴圓心到直線的距離d==2.
【答案】 (0,2) 2
【點評】 熟悉圓與直線以及常用的圓錐曲線的引數方程,這是對引數方程的基本要求.而通過轉化為普通方程來解決問題,這是高考的基本要求,也是今後高考命題的方向.
2.設曲線c的引數方程為(θ為引數),直線l的方程為x-3y+2=0,則曲線c上到直線l距離為的點的個數為________.
解析:∵曲線c的方程為(θ為引數),
∴(x-2)2+(y+1)2=9,而l為x-3y+2=0,
∴圓心(2,-1)到l的距離d===.
又∵<3,>3,
∴有2個點.
答案:2個
在平面直角座標系xoy中,設p(x,y)是橢圓+y2=1上的乙個動點,求s=x+y的最大值.
【解析】 由於橢圓+y2=1的引數方程為(φ為引數),故可設動點p的座標為(cos φ,sin φ),其中0≤φ<2π.
因此,s=x+y=cos φ+sin φ
=2·=2sin.
所以當φ=時,s取得最大值2.
【點評】 橢圓+=1(a>b>0)上的點可設為(acos θ,bsin θ)(θ∈r或0≤θ<2π),用來研究與橢圓上的點有關的最值問題非常方便,另外,拋物線y2=2px(p>0)上的點常設為(2pt2,2pt)(t為引數).
3.(2023年江蘇)在平面直角座標系xoy中,求過橢圓
(φ為引數)的右焦點,且與直線(t為引數)平行的直線的普通方程.
解析:由題設知,橢圓的長半軸長a=5,短半軸長b=3,從而c==4,所以右焦點為(4,0).將已知直線的引數方程化為普遍方程:x-2y+2=0.
故所求直線的斜率為,因此其方程為y=(x-4),即x-2y-4=0.
直線l過點m0(1,5),傾斜角是,且與直線x-y-2=0交於m,求|mm0|的長.
【解析】 直線l的引數方程為
即代入直線x-y-2=0.
1+-5-t-2=0,
∴t=-10-6.
由t的幾何意義知,
∴|mm0|=|t|=10+6.
【點評】 過點m0(x0,y0)的直線引數方程一般可表示為:
但此方程中引數t沒有直接反映直線上兩點m0、m間的距離,只有將方程化為:後,引數t才有幾何意義,且|t|=|m0m|,這一點在研究直線上的距離、曲線的弦長問題時易忽略.
4.已知直線l過點p(2,0),斜率為,直線l和拋物線y2=2x相交於a、b兩點,設線段ab的中點為m,求:
(1)p、m兩點間的距離|pm|;
選修4 4座標系與引數方程
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選修4 4座標系與引數方程 知識點總結
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12 2座標系與引數方程
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