- 3.62 MB
- 2021-06-15 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
三 直线的参数方程
1.掌握直线的参数方程及参数的几何意义.
2.能用直线的参数方程解决简单问题.
1.直线的参数方程的标准形式
过定点 M0(x0,y0),倾斜角为α(α≠π
2
)的直线 l 的普通方程为 y-y0=(x-x0)tan
α,它的参数方程为____________,这种形式称为直线参数方程的标准形式.
其中参数 t 的几何意义是:________________,即|M0M|=|t|.
若______,则 0M M
的方向向上;
若______,则 0M M
的方向向下;
若______,则 M 与 M0 重合.
【做一做 1-1】 直线
x=-2- 2t,
y=3+ 2t
(t 为参数)上与点 P(-2,3)的距离等于 2的
点的坐标是( ).
A.(-4,5) B.(-3,4)
C.(-3,4)或(-1,2) D.(-4,5)或(0,1)
【做一做 1-2】 参数方程
x=t+1
t
,
y=2
(t 是参数)表示的曲线是( ).
A.一条直线 B.两条直线
C.一条射线 D.两条射线
2.根据直线的参数方程判断直线的倾斜角
根据参数方程判断倾斜角,首先要看参数方程的形式是不是标准形式,如果是标准形式,
根据方程就可以判断出倾斜角,例如
x=2+tcos 20°,
y=-4+tsin 20°
(t 为参数),可以直接判断出直
线的倾斜角是 20°.如果不是标准形式,就不能直接判断出倾斜角了,例如判断直线
x=tsin 20°+3,
y=-tcos 20°
(t 为参数)的倾斜角,有两种方法:
第一种方法:化为普通方程,求倾斜角.
把参数方程改写成
x-3=tsin 20°,
-y=tcos 20°,
消去 t,有 y=- x-3
tan 20°
,
即 y=(x-3)tan 110°,所以直线的倾斜角为 110°.
第二种方法:化参数方程为直线的标准参数方程
x=3+ -t cos 110°,
y= -t sin 110°.
令-t
=t′,则
x=3+t′cos 110°,
y=t′sin 110°,
所以直线的倾斜角为 110°.
【做一做 2-1】 直线
x=-2+tcos 60°,
y=3+tsin 60°
(t 为参数)的倾斜角α等于( ).
A.30° B.60° C.-45° D.135°
【做一做 2-2】 过点(5,-4),倾斜角α满足 tan α=-4
5
的直线 l 的参数方程是
( ).
A.
x=5+5t,
y=-4-9t
(t 为参数) B.
x=5-5t,
y=-4+4t
(t 为参数)
C.
x=5+5t,
y=-4+4t
(t 为参数) D.
x=5-5t,
y=-4-4t
(t 为参数)
3.直线的一般参数方程转化为标准参数方程的方法
给出直线的非标准式参数方程
x=x0+at,
y=y0+bt
(t 为参数),根据标准式的特点,参数 t
的系数应分别是倾斜角的正弦和余弦值,根据三角函数的性质知其平方和为 1,所以可以化
为
x=x0+ a
a2+b2
× a2+b2t,
y=y0+ b
a2+b2
× a2+b2t
(t 为参数),再进一步令 cos α= a
a2+b2
,sin α=
b
a2+b2
,根据直线倾斜角的范围让α在[0,π)范围内取值,并且把 a2+b2t 看成相应的参
数 t′,即得标准式的参数方程
x=x0+t′cos α,
y=y0+t′sin α
(t′为参数).
由转化的过程可以看出,在一般参数方程
x=x0+at,
y=y0+bt
(t 为参数)中, a2+b2t 具有
标准式参数方程中参数的几何意义.所以有些较简单的问题可以不必转化为标准形式,而直
接求出相应的 t,再乘 a2+b2即可继续使用标准形式中参数的几何意义.
【做一做 3】 写出直线 2x-y+1=0 的参数方程的标准形式,并求直线上的点 M(1,3)
到点 A(3,7),B(8,6)的距离.
答案:1.
x=x0+tcos α,
y=y0+tsin α
(t 为参数) |t|是直线上任一点 M(x,y)到 M0(x0,y0)
的距离 t>0 t<0 t=0
【做一做 1-1】 C
【做一做 1-2】 D y=2 表示一条平行于 x 轴的直线.
①当 t>0 时 x=t+1
t
≥2 t·1
t
=2;
②当 t<0 时 x=t+1
t
≤-2 t·1
t
=-2,
即 x≥2 或 x≤-2,所以表示两条射线.
【做一做 2-1】 B
【做一做 2-2】 B
【做一做 3】 解:根据直线的普通方程可知斜率是 2,设直线的倾斜角为α,则 tan
α=2,sin α=2 5
5
,cos α= 5
5
,所以直线的参数方程是
x=1+ 5
5
t,
y=3+2 5
5
t
(t 为参数).经
验证易知,点 A(3,7)恰好在直线上,所以由 1+ 5
5
t=3 得 t=2 5,即点 M 到点 A 的距离
是 2 5.而点 B(8,6)不在直线上,所以不能使用参数 t 的几何意义,根据两点之间的距离公
式得 1-8 2+ 3-6 2= 58.
综上,点 M(1,3)到点 A(3,7)的距离为 2 5,到点 B(8,6)的距离为 58.
1.直线的参数方程
剖析:首先,参数 t 可以理解为直线 l 上有向线段M0M→的数量.参数 t 的几何意义可以
与数轴上点 A 的坐标 a 的意义作类比,即 a=±|OA|,当 A 在 O 的右侧时取“+”;当 A 在
O 的左侧时取“-”,所以,数轴上点 A 的坐标就是有向线段OA→的数量.同样,当点 M 在 M0
的上方时,t>0;当点 M 在 M0 的下方时,t<0;当点 M 与点 M0 重合时,t=0.
其次,如果把直线的普通方程 y-y0=tan α(x-x0)写为 y-y0
sin α
= x-x0
cos α
,令上述比例
式的比值为 t,即 y-y0
sin α
= x-x0
cos α
=t,由此即得直线的参数方程.
另外,在得到直线的参数方程后,应当注意α,x0,y0 都是常数,t 是参数.
2.直线的参数方程的其他形式
剖析:对于同一直线的普通方程选取的参数不同,会得到不同的参数方程.例如,对于
直线普通方程 y=2x+1,如果令 x=t,可得到参数方程
x=t,
y=2t+1
(t 为参数);如果令 x
=t
2
,可得到参数方程
x=t
2
,
y=t+1
(t 为参数).这样的参数方程中的 t 不具有一定的几何意
义,但是在实际应用中有时能够简化某些运算.例如,动点 M 做匀速直线运动,它在 x 轴和
y 轴方向的分速度分别为 9 和 12,点 M 从 A 点(1,1)开始运动,求点 M 的轨迹的参数方程.点
M 的轨迹的参数方程可以直接写为
x=1+9t,
y=1+12t
(t 为参数).
3.根据直线的参数方程,判断直线的平行和垂直
剖析:对于直线参数方程的标准形式,容易看出直线的倾斜角及斜率,直接根据倾斜角
或斜率关系来判断直线的平行和垂直.
如果直线的参数方程是一般形式,例如:直线 l1 的方程为
x=x1+a1t,
y=y1+b1t
(t 为参数),
直线 l2 的方程为
x=x2+a2t,
y=y2+b2t
(t 为参数).若 l1 与 l2 平行时,它们的斜率存在的话应是
相等的,即b1
a1
=b2
a2
⇒a1b2-a2b1=0;斜率不存在时有 a1=a2=0,则必有 l1∥l2.故得到一般性
结论:不重合的两条直线 l1 与 l2 平行时,有 a1b2-a2b1=0,反之也成立,即不重合的直线
l1∥l2⇔a1b2-a2b1=0.若 l1 与 l2 垂直,斜率存在时有b1
a1
·b2
a2
=-1⇒a1a2+b1b2=0,易知斜率
不存在时,直线 l1 与 l2 的系数也满足 a1a2+b1b2=0.故直线 l1⊥l2⇔a1a2+b1b2=0.
题型一 求经过点 P(x0,y0),倾斜角是α的直线的参数方程
【例 1】 已知直线 l 过点 P(3,4),且它的倾斜角θ=120°.
(1)写出直线 l 的参数方程;
(2)求直线 l 与直线 x-y+1=0 的交点.
分析:根据直线过点(3,4)及直线的倾斜角θ=120°,得该直线的参数方程,然后与 x
-y+1=0 联立可求得交点.
反思:由直线上一定点和直线的倾斜角,可确定直线的方程.
题型二 求经过两个定点 P(x1,y1),Q(x2,y2)(其中 x1≠x2)的直线的参数方程
【例 2】 已知两点 A(1,3),B(3,1)和直线 l:y=x,求过点 A,B 的直线的参数方程,
并求它与直线 l 的交点 M 分 AB 的比.
分析:由已知直线过两定点,代入公式
x=x1+λx2
1+λ
,
y=y1+λy2
1+λ
(λ为参数,λ≠-1),可
得直线的参数方程,然后再求与直线 y=x 的交点.
题型三 直线的参数方程的应用
【例 3】 已知直线 l 过定点 P(3,2)且与 x 轴和 y 轴的正半轴分别交于 A,B 两点,求
|PA|·|PB|的值为最小时的直线 l 的方程.
分析:本题可用直线的普通方程求解,但运算较麻烦,如果用直线的参数方程来解就可
以把问题转化为三角函数的最小值问题,便于计算.
题型四 易错辨析
【例 4】 已知过点 M(2,-1)的直线 l:
x=2-t
2
,
y=-1+t
2
(t 为参数),与圆 x2+y2=4
交于 A,B 两点,求|AB|及|AM|·|BM|.
错解:把直线方程代入圆的方程,化简得 t2-6t+2=0.设 A,B 两点对应的参数分别为
t1,t2,那么 t1+t2=6,t1·t2=2,由于|MA|=|t1|,|MB|=|t2|,从而|MA|·|MB|=|t1·t2|
=2,|AB|=|t2-t1|= t1+t2
2-4t1t2= 62-4×2=2 7.
答案:【例 1】 解:(1)直线 l 的参数方程为
x=3+tcos 120°,
y=4+tsin 120°
(t 为参数),
即
x=3-1
2
t,
y=4+ 3
2
t
(t 为参数).
(2)把
x=3-1
2
t,
y=4+ 3
2
t
代入 x-y+1=0,
得 3-1
2
t-4- 3
2
t+1=0,解得 t=0.
把 t=0 代入
x=3-1
2
t,
y=4+ 3
2
t,
得两直线的交点为(3,4).
【例 2】 解:设直线 AB 上一动点 P(x,y),选取参数λ=AP
PB
,则直线 AB 的参数方程
为
x=1+3λ
1+λ
,
y=3+λ
1+λ
(λ为参数).①
把①代入 y=x,得1+3λ
1+λ
=3+λ
1+λ
,解得λ=1,所以 M 分 AB 的比:AM
MB
=1.
【例 3】 解:设直线的倾斜角为α,则它的方程为
x=3+tcos α,
y=2+tsin α
(t 为参数).由
A,B 是坐标轴上的点知 yA=0,xB=0,∴0=2+tsin α,即|PA|=|t|= 2
sin α
,0=3+tcos
α,即|PB|=|t|=- 3
cos α
,故|PA|·|PB|= 2
sin α
·(- 3
cos α
)=- 12
sin 2α
.
∵90°<α<180°,
∴当 2α=270°,即α=135°时,|PA|·|PB|有最小值.
∴直线方程为
x=3- 2
2
t,
y=2+ 2
2
t
(t 为参数),化为普通方程为 x+y-5=0.
【例 4】 错因分析:直线 l 的方程中,参数 t 的意义与直线参数方程的标准形式中
参数 t 的意义是不同的,后者是有向线段MP→的数量,而前者则不同,错解中把两者等同起来,
错用了参数的几何意义.
正解:l 的参数方程为
x=2- 2
2
t
2 ,
y=-1+ 2
2
t
2
(t 为参数).
令 t′= t
2
,则有
x=2- 2
2
t′,
y=-1+ 2
2
t′
(t′是参数).
其中 t′是点 M(2,-1)到直线 l 上的一点 P(x,y)的有向线段的数量,代入圆的方程
x2+y2=4,化简得 t′2-3 2t′+1=0.∵Δ>0,可设 t1′,t2′是方程的两根,由根与系
数关系得 t1′+t2′=3 2,t1′t2′=1.由参数 t′的几何意义得|MA|=|t1′|,|MB|=
|t2′| , ∴ |MA|·|MB| = |t1′·t2′| = 1 , |AB| = |t1′ - t2′| =
t1′+t2′ 2-4t1′t2′= 14.
1 直线 2 cos50 ,
3 sin 40
x t
y t
(t 为参数)的倾斜角α等于( ).
A.40° B.50° C.-45° D.135°
2 若 0
0
3 ,
4
x x
y y
(λ为参数)与 0
0
cos ,
sin
x x t
y y t
(t 为参数)表示同一条直线,则λ与
t 的关系是( ).
A.λ=5t B.λ=-5t
C.t=5λ D.t=-5λ
3 直线
12 ,2
112
x t
y t
(t 为参数)被圆 x2+y2=4 截得的弦长为( ).
A. 14 B. 13 C. 2 3 D.3
4 已知 P1,P2 是直线
11 ,2
32 2
x t
y t
(t 为参数)上的两点,它们所对应的参数分别为 t1,
t2,则线段 P1P2 的中点到点 P(1,-2)的距离是( ).
A. 1 2
2
t t B. 1 2
2
t t C. 1 2
2
t t D. 2
2
tl t
5 已知直线 l 的方程为 3x-4y+1=0,点 P(1,1)在直线 l 上,写出直线 l 的参数方程,
并求点 P 到点 M(5,4)和点 N(-2,6)的距离.
答案:1.D 根据 tan α= sin 40
cos50
=-1,因此倾斜角为 135°.
2.C 由 x-x0,得-3λ=tcos α,由 y-y0,得 4λ=tsin α,消去α的三角函数,
得 25λ2=t2,得 t=±5λ,借助于直线的斜率,可排除 t=-5λ,所以 t=5λ.
3.A 直线为 x+y-1=0,圆心到直线的距离 d= 1 2
22
,所以弦长的一半为
2 22 142 2 2
,即弦长为 14 .
4.B 由 t 的几何意义可知,P1P2 的中点对应的参数为 1 2
2
t t ,P 对应的参数为 t=0,
∴它到点 P 的距离为 1 2
2
t t .
5.解:由直线方程 3x-4y+1=0 可知,直线的斜率为 3
4
,设直线的倾斜角为α,
则 tan α= 3
4
,sin α= 3
5
,cos α= 4
5
.
又点 P(1,1)在直线 l 上.
所以直线 l 的参数方程为
41 ,5
31 5
x t
y t
(t 为参数).
因为 3×5-4×4+1=0,所以点 M 在直线 l 上.由 1+ 4
5
t=5,得 t=5,即点 P 到点
M 的距离为 5.
因 为 点 N 不 在 直 线 l 上 , 故 根 据 两 点 之 间 的 距 离 公 式 , 可 得 |PN| =
2 2(1 2) (1 6) 34 .
相关文档
- 高中数学必修3同步练习:习题课2021-06-156页
- 2020高中数学 第一章12021-06-157页
- 高中数学必修2同步练习:直线与平面2021-06-155页
- 2020高中数学 课时分层作业13 演绎2021-06-155页
- 2020年高中数学第四章导数在研究函2021-06-152页
- 高中数学选修1-1课时提升作业(十一)22021-06-1510页
- 高中数学必修5教案:2_1数列的概念2021-06-1519页
- 2020_2021学年新教材高中数学第1章2021-06-155页
- 高中数学选修2-2课堂达标效果检测 2021-06-152页
- 人教版高中数学选修1-1课件:1_1《命2021-06-1512页