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赢在微点 匠心筑梦
轻松课堂 数学 选修4-4
第二讲 参数方程
四 渐开线与摆线
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课时练13 渐开线与摆线
►►见学生用书P033
课堂轻松练知识点·微过关
课后巩固45分钟跟踪练·微提升
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作业目标
学法指导
1.了解圆的渐开线的参数方程。
2.了解摆线的生成过程及它的参数方程。
3.学习用向量知识推导运动轨迹曲线的方法和步骤。
1.圆的渐开线的参数方程中,字母r表示基圆的半径,字母φ是指绳子外端运动时绳子上的定点M相对于圆心的张角。
2.由圆的摆线的参数方程的形式可知,只要确定了摆线生成圆的半径,就能确定摆线的参数方程。
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课堂轻松练
知识点·微过关
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知识点1 圆的渐开线的参数方程
1.半径为2的基圆的渐开线的参数方程为________。
答案 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=2cosφ+φsinφ,,y=2sinφ-φcosφ))(φ为参数)
解析 参数方程为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=2cosφ+φsinφ,,y=2sinφ-φcosφ))(φ为参数)。
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2.给出圆的渐开线的参数方程eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=3cosφ+3φsinφ,,y=3sinφ-3φcosφ))(φ为参数)。根据参数方程可以看出该渐开线的基圆的半径是________,当参数φ取eq \f(π,2)时,对应的曲线上的点的坐标是________。
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答案 3 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2),3))
解析 根据一般情况下基圆半径为a的渐开线的参数方程为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=acosφ+φsinφ,,y=asinφ-φcosφ))(φ为参数)进行对照可求a的值,然后把φ=eq \f(π,2)代入方程得对应的点的坐标。所给的圆的渐开线的参数方程可化为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=3cosφ+φsinφ,,y=3sinφ-φcosφ))(φ为参数),
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所以基圆半径为3。然后把φ=eq \f(π,2)代入方程可得
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(cos\f(π,2)+\f(π,2)sin\f(π,2))),,y=3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(sin\f(π,2)-\f(π,2)cos\f(π,2))),))即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=\f(3π,2),,y=3。))
所以当参数φ取eq \f(π,2)时,对应的曲线上的点的坐标是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2),3))。
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知识点2 圆的摆线的参数方程
3.已知一个圆的摆线过一定点(2,0),请写出该圆的半径最大时该摆线的参数方程。
解 由摆线的图形知,圆的半径最大时,定点(2,0)就是(2πr,0)(如图所示)。
∴2πr=2,∴r=eq \f(1,π)。
代入,得圆的摆线的参数方程为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=\f(1,π)φ-sinφ,y=\f(1,π)1-cosφ))(φ为参数)。
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知识点3 渐开线、摆线参数方程的应用
4.已知圆的直径为2,其渐开线的参数方程对应的曲线上的A,B两点所对应的参数分别是eq \f(π,3)和eq \f(π,2),求A,B两点间的距离。
解 根据条件可知圆的半径是1,所以对应的渐开线的参数方程是eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=cosφ+φsinφ,,y=sinφ-φcosφ))(φ为参数)。分别把φ=eq \f(π,3)和φ=