高中数学第2章圆锥曲线2.2.22.32.4双曲线的参数方程学案北师大版选修4-1.pdf
精品教案可编辑2.2 圆的参数方程2.3 椭圆的参数方程2.4 双曲线的参数方程1.了解圆锥曲线参数方程的推导过程.2.掌握圆和圆锥曲线的参数方程.(易错易混点)3.能用圆、椭圆参数方程解决有关问题.(难点)基础初探 教材整理1 圆的参数方程1.标准圆的参数方程已知一个圆的圆心在原点，半径为r，设点P(x，y)是圆周上任意一点，连结OP，令OP与x轴正方向的夹角为，则唯一地确定了点P在圆周上的位置.作PMOx，垂足为M，显然，POM(如图 2-2-3).则在Rt POM中有OMOPcos，MPOPsin，图 2-2-3即xrcos，yrsin(为参数).这就是圆心在原点，半径为r的圆的参数方程.参数的几何意义是OP与x轴正方向的夹角.2.一般圆的参数方程精品教案可编辑以(a，b)为圆心，r为半径的圆，普通方程为(xa)2(yb)2r2，它的参数方程为xarcos，ybrsin(为参数，a，b是常数).填空：(1)圆心为(2,1)，半径为2 的圆的参数方程是_.(2)在圆x 1cos ysin(为参数)中，圆的圆心是_，半径是 _.(3)圆x1cos，y1sin(为参数)上的点到O(0,0)的距离的最大值是_，最小值是_.【解析】(1)x22cos，y12sin(为参数).(2)由圆的参数方程知圆心为(1,0)，半径为1.(3)由圆的参数方程知圆心为(1,1)，半径为1.圆心到原点的距离为2，最大值为21，最小值为21.【答案】(1)x22cos，y12sin(为参数)(2)(1,0)1(3)21 2 1教材整理2 椭圆与双曲线的参数方程1.椭圆的参数方程(1)椭圆的中心在原点精品教案可编辑标准方程为x2a2y2b21，其参数方程为xacos，ybsin(为参数).参数的几何意义是以a为半径所作圆上一点和椭圆中心的连线与x轴正半轴的夹角.(2)椭圆方程不是标准形式其方程也可表示为参数方程的形式，如xx02a2yy02b21(ab0)，参数方程可表示为xx0acos，yy0bsin(为参数).2.双曲线的参数方程当以F1，F2所在的直线为x轴，以线段F1F2的垂直平分线为y轴建立直角坐标系，双曲线的普通方程为x2a2y2b21(a0，b0).此时参数方程为xacos，ybtan(为参数).其中 0,2)且2，32.判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)椭圆参数方程中，参数的几何意义是椭圆上任一点的离心角.()(2)在椭圆上任一点处，离心角和旋转角数值都相等.()(3)在双曲线参数方程中，参数的范围为0,2).()【解析】(1)椭圆中，参数的几何意义就是离心角.(2)在四个顶点处是相同的，在其他任一点处，离心角和旋转角在数值上都不相等.(3)双曲线中，参数的范围是 0,2)且2，32.【答案】(1)(2)(3)精品教案可编辑质疑手记 预习完成后，请将你的疑问记录，并与“小伙伴们”探讨交流：疑问 1：解惑：疑问 2：解惑：疑问 3：解惑：小组合作型 求圆的参数方程圆(xr)2y2r2(r0)，点M在圆上，O为原点，以MOx为参数，求圆的参数方程.【精彩点拨】根据圆的特点，结合参数方程概念求解.【自主解答】如图所示，设圆心为O，连结OM，O为圆心，MOx2，xrrcos 2，yrsin 2.1.确定圆的参数方程，必须根据题目所给条件，否则，就会出现错误，如本题容易把参数方程写成xrrcos，yrsin.精品教案可编辑2.由于选取的参数不同，圆有不同的参数方程.再练一题 1.已知点P(2,0)，点Q是圆xcos，ysin 上一动点，求PQ中点的轨迹方程，并说明轨迹是什么曲线.【解】设中点M(x，y).则x2cos 2，y0sin 2，即x112cos，y12sin(为参数)，这就是所求的轨迹方程.它是以(1,0)为圆心，以12为半径的圆.椭圆的参数方程及其应用如图2-2-4所示，已知点M是椭圆x2a2y2b21(ab0)上在第一象限的点，A(a,0)和B(0，b)是椭圆的两个顶点，O为原点，求四边形MAOB的面积的最大值.图 2-2-4【精彩点拨】本题可利用椭圆的参数方程，把面积的最大值问题转化为三角函数的最值问题求解.精品教案可编辑【自主解答】M是椭圆x2a2y2b21(ab0)上在第一象限的点，由椭圆x2a2y2b21 的参数方程为xacos，ybsin(为参数)，故可设M(acos，bsin)，其中 02，因此，S四边形MAOBSMAOSMOB12OAyM12OBxM12ab(sin cos)22absin4.所以，当4时，四边形MAOB面积的最大值为22ab.本题将不规则四边形的面积转化为两个三角形的面积之和，这是解题的突破口和关键，用椭圆的参数方程，将面积表示为参数的三角函数求最大值，思路顺畅，解法简捷，充分体现了椭圆的参数方程在解决与椭圆上点有关最值问题时的优越性.再练一题 2.椭圆x2a2y2b21(ab0)与x轴的正向交于点A，若这个椭圆上存在点P，使OPAP，(O为原点)，求离心率e的范围.【导学号：12990024】【解】设椭圆的参数方程是xacos，ybsin(ab0)，精品教案可编辑则椭圆上的点P(acos，bsin)，A(a,0).OPPA，bsin acos bsin acos a 1，即(a2b2)cos2a2cos b2 0，解得 cos 1(舍去)或 cos b2a2b2.1 cos 1，1b2a2b2 1.又椭圆离心率0e1.从而22e1.双曲线的参数方程及其应用如图 2-2-5所示，设P为等轴双曲线x2y21 上的一点，F1，F2是两个焦点，证明：|PF1|PF2|OP|2.图 2-2-5【精彩点拨】将双曲线方程化为参数方程x1cos，ytan，再利用三角运算进行证明.【自主解答】因为双曲线的方程为x2y21，所以设P1cos，tan.F1(2，0)，F2(2，0)，精品教案可编辑|PF1|1cos 22tan22cos222cos 1，|PF2|1cos22tan22cos222cos 1，|PF1|PF2|2cos2128cos22cos2 1.|OP|21cos2tan22cos21，|PF1|PF2|OP|2.1.与双曲线上点有关的问题，常利用其参数方程转化为三角的计算与证明问题.2.对由参数方程给出的双曲线确定其几何性质问题，常将其化为普通方程后，再求解.再练一题 3.求证：双曲线x2a2y2b21(a0，b0)上任意一点到两渐近线的距离的乘积是一个定值.【证明】由双曲线x2a2y2b21，得两条渐近线的方程是：bxay0，bxay0，设双曲线上任一点的坐标为(asec，btan)，它到两渐近线的距离分别是d1和d2，则d1d2|absec abtan|b2a2|absec abtan|b2a2精品教案可编辑|a2b2sec2tan2|a2b2a2b2a2b2(定值).探究共研型 圆的参数方程的应用探究 1 给定参数方程xarcos，ybrsin，其中a，b是常数.(1)如果r是常数，是参数，那么参数方程表示的曲线是什么？(2)如果是常数，r是参数，那么参数方程表示的曲线是什么？【提示】(1)参数方程表示的曲线是以(a，b)为圆心，r为半径的圆(r 0).(2)参数方程表示的曲线是过(a，b)点，且倾斜角为的直线.探究 2 圆的参数方程中，参数有什么实际意义？【提示】在圆的参数方程中，设点M绕点O转动的角速度为(为常数)，转动的某一时刻为t，因此取时刻t为参数可得圆的参数方程为：xrcos t，yrsin t(t为参数)，此时参数t表示时间.若以OM转过的角度(M0OM)为参数，可得圆的参数方程为xrcos，yrsin(为参数)，此时具有明显的几何意义.探究 3 利用圆的参数方程表示其上任意点坐标时有什么优越性？【提示】将其横纵坐标只用一个参数(角)来表示，可将与点的坐标有关的问题转化为三角问题求解.设方程x1cos，y3sin(为参数)表示的曲线为C.精品教案可编辑(1)判断C与直线x3y20 的位置关系；(2)求曲线C上的动点到原点O的距离的最小值；(3)点P为曲线C上的动点，当|OP|最小时(O为坐标原点)，求点P的坐标；(4)点M是曲线C上的动点，求其与点Q(1，3)连线中点的轨迹.【精彩点拨】本题考查圆的参数方程的应用，以及运算和转化与化归能力.(1)利用圆心到直线的距离与半径的关系判断.(2)设P的坐标表示出|OP|，利用三角函数知识求最值.(3)利用(2)取最小值的条件即可.(4)设出点M的坐标，进而表示出MQ中点坐标，即得轨迹的参数方程.【自主解答】(1)曲线C是以(1，3)为圆心，半径为1 的圆，则圆心(1，3)到直线x3y20 的距离为|1332|12321，故直线和圆相切.(2)设圆上的点P(1cos，3sin)(02 ).|OP|1cos 23sin 254cos 3，当43时，|OP|min1.(3)由(2)知，43，x1 cos 4312，y3sin 4332，P12，32.(4)设MQ的中点为(x，y).M(1 cos，3 sin)，Q(1，3)，精品教案可编辑x1cos 1212cos，y33sin 212sin(为参数).所以中点轨迹是以原点为圆心，12为半径的圆.1.与圆的参数方程有关的问题求解时，可直接利用参数方程求解，也可转化为普通方程问题求解.2.与圆上点有关的距离最值问题，需建立目标函数求解时，常利用圆的参数方程，将圆上的点用角表示，从而将待求最值，转化为三角函数的最值问题求解，但要注意参数的取值范围.再练一题 4.如图 2-2-6，设矩形ABCD的顶点C的坐标为(4,4)，点A在圆x2y29(x 0，y 0)上移动，且AB，AD两边分别平行于x轴，y轴.求矩形ABCD面积的最小值及对应点A的坐标.图 2-2-6【解】设A(3cos，3sin)(0 90 )，则|AB|43cos，|AD|43sin，S|AB|AD|(43cos)(43sin)16 12(cos sin)9cos sin.精品教案可编辑令tcos sin(1t2)，则 2cos sin t21.S16 12t92(t2 1)92t212t23292t43272，t43时，矩形ABCD的面积S取得最小值72.此时cos sin 43，cos sin 718，解得cos 426，sin 4?26.对应点A的坐标为222，222或222，222.构建体系 1.圆的参数方程为：x22cos，y2sin(为参数)，则圆的圆心坐标为()【导学号：12990025】精品教案可编辑A.(0,2)B.(0，2)C.(2,0)D.(2,0)【解析】由圆的参数方程知，圆心为(2,0).【答案】D2.圆心在点(1,2)，半径为5 的圆的参数方程为()A.x5cos，y52sin(0 2)B.x2 5cos，y 15sin(0 2)C.x 15cos，y25sin(0)D.x 15cos，y25sin(0 2)【解析】圆心在点C(a，b)，半径为r的圆的参数方程为xarcos，ybrsin(0,2).故圆心在点(1,2)，半径为5 的圆的参数方程为x 15cos，y25sin(0 2 ).【答案】D3.曲线C：x3cos，y5sin(为参数)的离心率为 _.【解析】由曲线C的参数方程可以看出a3，b5，得a2 9，b25，?c24，所以eca23.【答案】234.双曲线C：x3sec，y4tan(为参数)的焦点坐标为 _.精品教案可编辑【解析】曲线C的普通方程为x29y2161，得焦点坐标为F1(5,0)，F2(5,0).【答案】(5,0)，(5,0)5.能否在椭圆x216y2121 上找一点，使这一点到直线x2y12 0 的距离最小.【解】设椭圆的参数方程为x4cos ，y23sin(是参数，0 2).则d|4cos 43sin 12|54552cos33，当 cos31 时，即53时，dmin455，此时对应的点为(2，3).我还有这些不足：(1)(2)我的课下提升方案：(1)(2)
