内容正文:
第二讲 参数方程
菜 单
A·数学·选修4-4——坐标系与参数方程
第二讲 参数方程
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A·数学·选修4-4——坐标系与参数方程
本讲主要介绍参数方程的概念,以及常用曲线的参数方程和它们的应用.
(1)曲线参数方程的定义:一般地,在给定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x、y都是某个变量t的函数:
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=f(t),y=φ(t))) (*)
并且对于t的每一个允许值,由方程(*)所确定的点M(x,y)都在这条曲线上,那么方程(*)就叫做这条曲线的参数方程,联系x,y之间关系的变数叫做参变数,简称参数.参数方程的参数可以是有物理、几何意义的变数,也可以是没有明显意义的变数.
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(2)参数方程和普通方程的互化:相对于参数方程来说,直接给出曲线上点的坐标关系的方程,叫做曲线的普通方程.参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式,它们都是表示曲线上点的坐标之间关系的.一般情况下,我们可以通过消去参数方程的参数,得出直接表示x、y之间关系的普通方程;也可以选择一个参数将普通方程变成参数方程的形式.在互化中,必须保持互化前后的等价性,如果在互化后某个变量的范围扩大了(也缩小了),则必须注明,
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将扩大(或缩小)的部分去掉(或补上).由于选取参数不同,同一曲线的参数方程也不一样.因此,一般曲线的参数方程不惟一.另外,不是所有的参数方程都能用初等方法化为普通方程的.
化参数方程为普通方程,常用的方法有:代入法、三角恒等式消参数法、代数恒等式消参数法等.
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(3)常见曲线的参数方程
①圆的参数方程:
x2+y2=r2⇔eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=rcos θ,y=rsin θ))(θ为参数)
(x-x0)2+(y-y0)2=r2⇔
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②椭圆的参数方程:
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③双曲线的参数方程:
④抛物线y2=2px(p>0)的参数方程为:
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⑤过定点M0(x0,y0),倾斜角为α的直线参数方程为:
参数t有明显的几何意义,t表示直线上有向线段的数量,即M0M=t,(其中M(x,y)是直线上任意一点),当M点在M0上方时,t>0;点M与M0重合时,t=0;点M在M0点下方时,t<0.如果直线与x轴平行或是x轴,则当点M在M0点右方时,t>0.已知P1、P2两点都在直线上,对应的参数分别为t1和t2,则|P1P2|=|t1-t2|.P1P2中点对应的t值为t=eq \f(1,2)(t1+t2).
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⑥过定点M(x0,y0),斜率为k=eq \f(b,a)的直线的参数方程为:
参数t不再是有向线段的数量,a、b可看做质点做匀速直线运动的水平、竖直分速度,t为运动时间.t<0时,可看成质点到达M0点之间的时间.若P1、P2两点对应t1、t2两值,则.显然⑤中的参数方程是这里参数方程的特例(即a=cos α,b=sin α).
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⑦摆线的参数方程和圆的渐开线的参数方程.
圆的渐开线的参数方程:
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=a(cos t+tsin t),y=a(sin t-tcos t)))(t为参数)
摆线的参数方程:
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=a(t-sin t),y=a(1-cos t)))(t为参数)
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专题一 参数方程的问题
参数方程是用第三个变量(即参数),分别表示曲线上任一点M的坐标x、y的另一种曲线方程的形式,它体现了x、y之间的一种关系,这种关系借助于中间桥梁——参数.参数有时有其物理、几何等意义,在解决问题时,要注意参数的取值范围.
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在求轨迹方程问题时,参数的选择十分重要,参数必须与曲线上每一点都有密切关系,其次是能用参数较简捷地表示出