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第二课时 参数方程
考试要求 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、
圆和椭圆的参数方程.
1.曲线的参数方程
一般地,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.
2.参数方程与普通方程的互化
通过消去参数从参数方程得到普通方程,如果知道变数x,y中的一个与参数t的
关系,例如x=f(t),把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系y=g(t),
那么就是曲线的参数方程.在参数方程与普通方程的互化中,必须使x,y的取值
范围保持一致.
3.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-y =tan α(x-x ) (t为参数)
0 0
圆 x2+y2=r2 (θ为参数)
椭圆 +=1(a>b>0) (φ为参数)
1.将参数方程化为普通方程时,要注意防止变量x和y取值范围的扩大或缩小,
必须根据参数的取值范围,确定函数f(t)和g(t)的值域,即x和y的取值范围.
2.直线的参数方程中,参数t的系数的平方和为1时,t才有几何意义且几何意义
为:|t|是直线上任一点M(x,y)到M (x ,y )的距离.
0 0 01.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)参数方程中的x,y都是参数t的函数.( )
(2)过M (x ,y ),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
0 0 0
表示:直线l上以定点M 为起点,任一点M(x,y)为终点的有向线段M0M的数量.
0
( )
(3)方程(θ为参数)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)×
解析 (4)当t=时,点M的坐标为(2cos ,4sin ),即M(1,2),∴OM的斜率k=
2.
2.(2019·北京卷)已知直线l的参数方程为 (t为参数),则点(1,0)到直线l的距离
是( )
A. B. C. D.
答案 D
解析 由题意可知直线l的普通方程为4x-3y+2=0,则点(1,0)到直线l的距
离d==.故选D.
3.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,
则常数a的值是________.
答案 3
解析 直线l的普通方程为x-y-a=0,椭圆C的普通方程为+=1,
所以椭圆C的右顶点坐标为(3,0),
若直线l过点(3,0),则3-a=0,所以a=3.
4.(2019·天津卷)设直线ax-y+2=0和圆(θ为参数)相切,则实数a=________.
答案
解析 圆的参数方程消去θ,得
(x-2)2+(y-1)2=4.
∴圆心(2,1),半径r=2.
又直线ax-y+2=0与圆相切.
∴d==2,解得a=.5.已知直线l的参数方程是(t为参数),若l与圆x2+y2-4x+3=0交于A,B两点,
且|AB|=,则直线l的斜率为________.
答案 ±
解析 由(t为参数),
得y=xtan α,
设k=tan α,得直线的方程为y=kx,
由x2+y2-4x+3=0,得(x-2)2+y2=1,圆心为(2,0),半径为1,
∴圆心到直线y=kx的距离为
==,
得k=±.
6.(易错题)设P(x,y)是曲线C:(θ为参数,θ∈[0,2π))上任意一点,则的最大值
为________.
答案
解析 由曲线C:(θ为参数),得(x+2)2+y2=1,表示圆心为(-2,0),半径为1
的圆,表示的是圆上的点和原点连线的斜率,
设=k,则原问题转化为y=kx和圆有交点的问题,
即圆心到直线的距离d≤r,所以≤1,解得-≤k≤,
所以的最大值为.
考点一 参数方程与普通方程的互化
1.下列参数方程与方程y2=x表示同一曲线的是( )
A. B.
C. D.
答案 D
解析 对于A,消去t后所得方程为x2=y,不符合y2=x;
对于B,消去t后所得方程为y2=x,但要求0≤x≤1,也不符合y2=x;
对于C,消去t得方程为y2=|x|,且要求y≥0,x∈R,也不符合y2=x;
对于D,x===tan2t=y2,符合y2=x.故选D.
2.把下列参数方程化为普通方程.
(1)(t为参数);(2)(θ为参数,θ∈[0,2π)).
解 (1)由已知得t=2x-2,代入y=5+t中得y=5+(2x-2).
即它的普通方程为x-y+5-=0.
(2)因为sin2θ+cos2θ=1,所以x2+y=1,即y=1-x2.
又因为|sin θ|≤1,所以其普通方程为y=1-x2(|x|≤1).
3.(2021·全国乙卷)在直角坐标系xOy中,⊙C的圆心为C(2,1),半径为1.
(1)写出⊙C的一个参数方程;
(2)过点F(4,1)作⊙C的两条切线.以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极
坐标系,求这两条切线的极坐标方程.
解 (1)由题意知⊙C的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=1,
则⊙C的参数方程为(α为参数).
(2)由题意可知,切线的斜率存在,设切线方程为 y-1=k(x-4),即kx-y+1-
4k=0,
所以=1,解得k=±,
则这两条切线方程分别为
y=x-+1,y=-x++1,
故这两条切线的极坐标方程分别为
ρsin θ=ρcos θ-+1,
ρsin θ=-ρcos θ++1.
感悟提升 1.化参数方程为普通方程的基本思路是消去参数,常用的消参方法有
代入消去法、加减消去法、恒等式(三角的或代数的)消去法.另外,消参时要注意
参数的范围.
2.普通方程化为参数方程时,先分清普通方程所表示的曲线类型,结合常见曲线
的参数方程直接写出.
考点二 参数方程的应用
例1 (2022·兰州模拟)在平面直角坐标系xOy中,曲线C 的参数方程为(t为参数),
1
以坐标原点O为极点,x轴非负半轴为极轴建立极坐标系,曲线 C 的极坐标方
2
程为cos=0.
(1)求曲线C 的普通方程和C 的直角坐标方程;
1 2
(2)已知点P(3,),曲线C 和C 相交于A,B两个不同的点,求||PA|-|PB||的值.
1 2解 (1)将的参数t消去得曲线C 的普通方程为x2-=1.
1
∵cos=0,∴ρcos θ-ρsin θ=0,
由可得曲线C 的直角坐标方程为x-y=0.
2
(2)由题意得点P(3,)在曲线C 上,曲线C 的参数方程可表示为(t′为参数),
2 2
将上述参数方程代入x2-=1得
11t′2+44t′+4×29=0,①
Δ>0,设t′ ,t′ 为方程①的两根,
1 2
则t′ +t′ =-4,t′ t′ =,
1 2 1 2
∴(|PA|-|PB|)2=(|PA|+|PB|)2-4|PA||PB|=(t′ +t′ )2-4t′ t′ =,
1 2 1 2
∴||PA|-|PB||=.
感悟提升 1.在与直线、圆、椭圆有关的题目中,参数方程的使用会使问题的解
决事半功倍,尤其是求取值范围和最值问题,可将参数方程代入相关曲线的普通
方程中,根据参数的取值条件求解.
2.过定点P (x ,y ),倾斜角为α的直线参数方程的标准形式为(t为参数),t的几
0 0 0
何意义是P0P的数量,即|t|表示P 到P的距离,t有正负之分.对于形如(t为参数),
0
当a2+b2≠1时,应先化为标准形式后才能利用t的几何意义解题.
训练1 (2022·晋中模拟)在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为(t∈R,t为参
数,α∈).以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,半圆C的极
坐标方程为ρ=2sin θ,θ∈.
(1)求半圆C的参数方程和直线l的普通方程;
(2)直线l与x轴交于点A,与y轴交于点B,点D在半圆C上,且直线CD的倾
斜角是直线l的倾斜角的2倍,△ABD的面积为1+,求α的值.
解 (1)由ρ=2sin θ,得ρ2=2ρsin θ,
将x2+y2=ρ2,y=ρsin θ代入,得半圆C的直角坐标方程为x2+y2=2y,
∵θ∈,
∴y=ρsin θ=2sin2θ∈(1,2],x=ρcos θ=2sin θ·cos θ=sin 2θ∈(-1,1),
∴半圆C的直角坐标方程为x2+(y-1)2=1(10),
∴曲线C 的普通方程为-=1(y≥2).
1
曲线C :ρsin-2=0,
2
化简,得ρsin θ-ρcos θ-4=0,
又x=ρcos θ,y=ρsin θ,∴y-x-4=0,
∴曲线C 的直角坐标方程为x-y+4=0.
2
(2)设曲线C 的参数方程为
2
(t′为参数).
代入曲线C 的方程得
1
-4=8,
即3t′2-20t′+40=0.
Δ=320>0.设方程的两个实数根为t ,t ,
1 2
则t +t =,t t =,
1 2 1 2
∴===
===,
∴-=或-.
5.(2022·陕西部分学校联考)在直角坐标系xOy中,曲线C 的参数方程为(φ为参
1
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,曲线 C 的极坐
2
标方程为ρcos θ+2=0.
(1)求曲线C 的极坐标方程并判断C ,C 的位置关系;
1 1 2
(2)设直线θ=α分别与曲线C 交于A,B两点,与曲线 C 交于P点,若|AB|=3|
1 2
OA|,求|OP|的值.
解 (1)曲线C :
1
①2+②2得(x-3)2+y2=5,
即x2+y2-6x+4=0,
将x2+y2=ρ2,x=ρcos θ代入上式,得曲线C 的极坐标方程为ρ2-6ρcos θ+4=
1
0.
由得ρ2+16=0,此方程无解.
所以C ,C 相离.
1 2
(2)由得ρ2-6ρcos α+4=0,
因为直线θ=α与曲线C 有两个交点A,B,
1
所以Δ=36cos2α-16>0,得cos α>.
设方程ρ2-6ρcos α+4=0的两根分别为ρ ,ρ ,
1 2
则
因为|AB|=3|OA|,
所以|OB|=4|OA|,即ρ =4ρ ,⑤
2 1
由③④⑤解得ρ =1,ρ =4,cos α=,满足Δ>0,
1 2
由得ρ==-,
所以|OP|=|ρ|=.
6.(2022·贵阳适应性测试)在平面直角坐标系 xOy 中,曲线 C 的参数方程为
1
(0