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1、此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习交流用44.3 直线的参数方程【学习目标】1能选择适当的参数写出直线的参数方程2.会运用直线的参数方程解决有关问题。【要点梳理】要点一、直线的参数方程的标准形式1.直线参数方程的标准形式:经过定点000(,)Mxy,倾斜角为的直线l的参数方程为:00cossinxxtyyt(t为参数);我们把这一形式称为直线参数方程的标准形式。2.参数t的几何意义:参数t表示直线l上以定点0M为起点,任意一点 M(x,y)为终点的有向线段的长度再加上表示方向的正负号,也即0|M Mtuuuuuu r,|t表示直线上任一点M到定点0M的距离。当点M在0M上方时,0
2、t;当点M在0M下方时,0t;当点M与0M重合时,0t;要点注释:若直线l的倾角0时,直线l的参数方程为00yytxx.要点二、直线的参数方程的一般形式过定点 P0(x0,y0)斜率 k=tg=ab的直线的参数方程是btyyatxx00(t为参数)在一般式中,参数t 不具备标准式中t 的几何意义。若a2+b2=1,则为标准式,此时,t 表示直线上动点P到定点P0的距离;若a2+b21,则动点 P 到定点 P0的距离是22ba t.要点三、化直线参数方程的一般式为标准式一般地,对于倾斜角为、过点M0(00,yx)直线l参数方程的一般式为,.btyyatxx00(t 为参数),斜率为abtgk(1
3、)当22ba1 时,则 t 的几何意义是有向线段MM0的数量.(2)当22ba1 时,则 t 不具有上述的几何意义.btyyatxx00可化为)()(2222022220tbababyytbabaaxx令 t=tba22则可得到标准式tbabyytbaaxx220220 t的几何意义是有向线段MM0的数量.要点四、直线参数方程的应用1.直线参数方程中参数的几何意义几种常见用法:设过点 P0(x0,y0),倾斜角为的直线l 的参数方程是atyyatxxsincos00(t 为参数)若 P1、P2是 l 上的两点,它们所对应的参数分别为t1,t2,则(1)P1、P2两点的坐标分别是:(x0+t1c
4、os,y0+t1sin),(x0+t2cos,y0+t2sin);(2)P1P2=t1-t2;(3)线段 P1P2的中点 P所对应的参数为t,则 t=221tt中点 P 到定点 P0的距离 PP0=t=221tt(4)若 P0为线段 P1P2的中点,则t1+t2=0.2.用直线参数方程解直线与圆锥曲线相交的几种题型:(1)有关弦长最值题型过定点的直线标准参数方程,当直线与曲线交于A、B两点。则A、B两点分别用参变量t1、t2 表示。一般情况A、B都在定点两侧,t1,t2 符号相反,故|AB|=|t1-t2|,即可作分公式。且因正、余弦函数式最大(小)值较容易得出,因此类型题用直线标准参数方程来
5、解,思路固定、解法步骤定型,计算量不大而受大家的青睐。(2)有关相交弦中点、中点轨迹的题型直线标准参数方程和曲线两交点A(t1)、B(t2)的中点坐标相应的参数12=2ttt中;若定点恰为AB为中点,则t1+t2=0.这些参数值都很容易由韦达定理求出。因此有关直线与曲线相交,且与中点坐标有关的问题,用直线标准参数方程解决较为容易得出结果。(3)有关两线段长的乘积(或比值)的题型若 F 为定点,P、Q为直线与曲线两交点,且对应的参数分别为t1、t2.则|FP|FQ|=|t1 t2|,由韦达定理极为容易得出其值。因此有关直线与曲线相交线段积(或商)的问题,用直线的标准参数方程学习资料总结-名师归纳
6、欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 1 页,共 9 页 -此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习交流用解决为好【典型例题】类型一、直线的参数方程例 1.(2016 春福州校级期中)直线-cos203sin 20 xtyt(t 为参数)的倾斜角是()A 20B.70C.110D.160【思路点拨】因为不是标准形式,不能直接判断出倾斜角,有两种方法:化为普通方程,化标准形式。【答案】D【解析】第一种方法:化为普通方程,求倾斜角把参数方程改写成-cos20-3sin20 xtyt,消去 t,有-3-tan20=tan160yxx,即tan160+3yx,所以直线的倾斜角为160第二种方法:化
7、参数方程为直线的标准参数方程cos1603sin160 xtyt,所以直线的倾斜角为160,选 D【总结升华】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2cos204sin 20 xtyt(t 为参数),可以直接判断出直线的倾斜角是20,但是如果不是标准形式,就不能直接判断出倾斜角了。举一反三:【变式 1】已知直线l的参数方程为232xtyt(t 为参数),求直线l的倾斜角【答案】关键是将已知的参数方程化为0cos0sinxxtyyt的形式。若化成另一种形式32(2)212(2)2xtyt,若 2t 为一个参数,则3cos21
8、sin2,在0,)内无解;而化成32(2)212(2)2xtyt时,则3cos21sin2得56故直线l的倾斜角为56【变式 2】求直线34()45xttyt为参数的斜率。【答案】3434()4545xtxttytyt为参数455344ytkxt【变式 3】为锐角,直线31cos()232sin()2xtyt的倾斜角()。A、B、2 C、2 D、23【答案】31cos()232sin()2xtyt,相除得23tan()tan()122yx,),2(2,倾角为2,选 C。【变式 4】已知直线1l的参数方程为1214xtyt,2l的参数方程为1252xtyt试判断1l与2l的位置关系【答案】解法一
9、:将直线1l化为普通方程,得y=2x+1,将2l化为普通方程,得122yx因为121212kk,所以两直线垂直解法二:由参数方程可知1l的方向向量是a1=(2,4),2l的方向向量是a2=(2,1),又 22+4(1)=0,12ll即两条直线垂直学习资料总结-名师归纳欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 2 页,共 9 页 -此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习交流用例 2设直线的参数方程为53104xtyt(1)求直线的直角坐标方程;(2)化参数方程为标准形式【思路点拨】在直线的参数方程的标准形式中参数t 的系数具有明确的意义,分别是直线的倾斜角的正、余弦值,且y 值中t 的系数一定
10、为正【解析】(1)把53xt代入 y 的表达式,得4(5)103xy,化简得 4x+3y 50=0所以直线的直角坐标方程为4x+3y50=0(2)把方程变形为22222222335345(5)53444103410(5)534xttytt,令 u=5t,则方程变为3554105xuyu记3cos5,4sin5,直线参数方程的标准形式是:5cos10sinxuyu【总结升华】已知直线的参数方程为00 xxatyybt(t 为参数),由直线的参数方程的标准形式00cossinxxtyyt可知参数t 前的系数分别是其倾斜角的余弦值和正弦值,二者的平方和为1,故可将原式转化为2202222022axx
11、ab tabbyyab tab再令22cosaab,22sinbab,由直线倾斜角的范围,使在0,)范围内取值,并且把22ab t看成标准方程中的参数t,即得标准式的参数方程为00cossinxxtyyt(t 为参数)由上述过程可知,一般参数方程中的22ab t具有标准形式参数方程中参数t 的几何意义。举一反三:【变式1】写出经过点M0(2,3),倾斜角为43的直线l的标准参数方程,并且求出直线l上与点M0相距为2的点的坐标.【答案】直线l的标准参数方程为43sin343cos2tytx即tytx223222(t 为参数)(1)设直线l上与已知点M0相距为 2 的点为 M 点,且 M 点对应的
12、参数为t,则|M0M|t|=2,t=2 将 t 的值代入(1)式当 t=2 时,M 点在M0点的上方,其坐标为(22,32);当 t=-2 时,M 点在M0点的下方,其坐标为(22,32).【变式 2】直线的参数方程 t331ytx能否化为标准形式?【答案】是可以的,只需作参数t 的代换.(构造勾股数,实现标准化)t331ytx)3(1()3(133)3(1()3(11122222222tytx令 t=t22)3(1得到直线l参数方程的标准形式t233211ytxt 的几何意义是有向线段MM0的数量.【变式 3】化直线1l的普通方程13yx 0 为参数方程,并说明参数的几何意义,说明 t的几何
13、意义.【答案】令y=0,得x1,直线1l过定点(1,0).k31=33设倾斜角为,tg=33,=65,cos=23,sin=211l的参数方程为tytx21231(t 为参数)t 是直线1l上定点 M0(1,0)到 t 对应的点M(yx,)的有向线段MM0的数量.由(2)21(1)231tytx(1)、(2)两式平方相加,得222)1(tyxt22)1(yx t是定点M0(1,0)到 t 对应的点M(yx,)的有向线段MM0的长.学习资料总结-名师归纳欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 3 页,共 9 页 -此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习交流用类型二、直线的标准参数方程的初步应
14、用例 3 设直线1l过点 A(2,4),倾斜角为56(1)求1l的参数方程;(2)设直线2:10lxy,2l与1l的交点为 B,求点 B 与点 A 的距离【思路点拨】(2)中,若使用直线的普通方程利用两点间的距离公式求M点的坐标较麻烦,而使用直线的参数方程,充分利用参数t 的几何意义求较容易.【解析】(1)直线的参数方程为52cos654sin6xtyt,即322142xtyt(t 为参数)(2)如图所示,B点在1l上,只要求出B 点对应的参数值t,则|t|就是 B 到 A 的距离把1l的参数方程代入2l的方程中,得31241022tt,3172t,147(31)31t由 t 为正值,知|7(
15、31)AB【总结升华】(1)求直线上某一定点到直线与曲线交点的距离时,通常要使用参数的几何意义,宜用参数方程的标准形式而对于某些比较简单的直线问题,比如求直线和坐标轴或者与某条直线的交点时宜用直线的普通方程(2)本类题常见错误是转化参数方程时不注意题目内容,随便取一个定点举一反三:【变式 1】已知直线113:()24xtltyt为参数与直线2:245lxy相交于点B,又点(1,2)A,则AB_。【答案】52。将1324xtyt代入245xy得12t,则5(,0)2B,而(1,2)A,得52AB【变式 2】已知直线l1过点 P(2,0),斜率为34(1)求直线 l1的参数方程;(2)若直线 l2
16、的方程为x y50,且满足 l1 l2Q,求|PQ|的值【答案】(1)设直线的倾斜角为,由题意知tan 34,所以 sin 54,cos 53,故 l1的参数方程为tytx54532(t 为参数)(2)将tytx54532代入 l2的方程得:253t54t50,解得 t 5,即 Q(1,4),所以|PQ|5【变式 3】求点 A(-1,-2)关于直线l:2x-3 y+1=0的对称点A 的坐标。【答案】由条件,设直线AA 的参数方程为x=-1-213t,y=-2+313t(t 是参数),A 到直线 l 的距离 d=513,t=AA=1013,代入直线的参数方程得A(-3313,413)。【变式 4
17、】已知直线l过点 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【答案】设直线的倾斜角为,则它的参数方程为3cos2sinxtyt(t 为参数)由 A、B分别是 x 轴、y 轴上的点知yA=0,xB=0,0=2+t sin,即2|sinPAt;0=3+t cos,即3|cosPBt故2312|sincossin 2PAPB90180,当 2=270,即=135时,|PA|PB|有最小值学习资料总结-名师归纳欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 4 页,共 9 页 -此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习交流用直线方程为23222
18、2xtyt(t 为参数),化为普通方程为x+y5=0类型三、直线参数方程在圆锥曲线中的应用例 4.经过点33,2A,倾斜角为的直线l与圆 x2+y2=25 相交于 B、C两点(1)求弦 BC的长;(2)当 A 恰为 BC的中点时,求直线BC的方程;(3)当|BC|=8 时,求直线BC的方程;(4)当变化时,求动弦BC的中点 M 的轨迹方程【思路点拨】本题可以使用直线的普通方程来解,也可以使用参数方程来解,但是使用普通方程解,运算较为麻烦如果设出直线的倾斜角,写出直线的参数方程求解,就可以把问题转化为三角函数的最小值问题,便于计算【解析】取AP=t 为参数(P为l上的动点),则l的参数方程为3c
19、os3sin2xtyt,代入 x2+y2=25,整理得2553(2cossin)04tt=9(2cos+sin)2+550 恒成立方程必有相异两实根t1、t2,且 t1+t2=3(2cos+sin),12554tt(1)2212121 2|()49(2cossin)55BCttttt t(2)A 为 BC中点,t1+t2=0,即 2cos+sin=0,tan=2 故直线 BC的方程为32(3)2yx,即 4x+2y+15=0(3)2|9(2cossin)558BC,(2cos+sin)2=1,cos=0 或3tan4直线 BC的方程是 x=3 或 3x+4y+15=0(4)BC的中点 M 对应
20、的参数是123(2cossin)22ttt,点 M 的轨迹方程为33sin(2cossin)233sin(2cossin)22xy(0),331cos2sin 2222331sin 2cos2422xy2233452416xy即点 M 的轨迹是以33,24为圆心,以3 54为半径的圆【总结升华】利用直线的参数方程可以研究直线与圆的位置关系,求直线方程、求弦长、求动点轨迹等问题,也十分方便举一反三:【变式 1】直线112()33 32xttyt为参数和圆2216xy交于,A B两点,则AB的中点坐标为()A(3,3)B(3,3)C(3,3)D(3,3)【答案】D 2213(1)(3 3)1622
21、tt,得2880tt,12128,42tttt中点为11432333 342xxyy【变式 2】求直线23xtyt(t为参数)被双曲线221xy截得的弦长。【答案】把直线参数方程化为标准参数方程为参数)(23212ttytx学习资料总结-名师归纳欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 5 页,共 9 页 -此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习交流用12321212222ttyx,得:代入0642tt整理,得:,则,设其二根为21tt642121tttt,10240644422122121ttttttAB从而弦长为【变式3】过点 P(3,0)且倾斜角为30的直线和曲线1,()1xtttyt
22、t为参数相交于A、B 两点,求线段AB的长【答案】直线的参数方程为332(12xssys为参数)曲线1(1xtttytt为参数)可以化为224xy将直线的参数方程代入上式,得26 3100ss设 A、B对应的参数分别为12ss,12126 310sss s,AB212121 2()4ssssss2 17例 5(2016 鞍山一模)直角坐标系xOy 中,以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的方程为=4cos,直线 l 的方程为(t 为参数),直线 l 与曲线 C 的公共点为T(1)求点 T 的极坐标;(2)过点 T 作直线 l1,若 l1被曲线 C 截得的线段长为2,求直线l
23、1的极坐标方程【解析】(1)曲线 C 的直角坐标方程为x24x+y2=0将代入上式并整理得解得点 T 的坐标为其极坐标为(5 分)(2)设直线 l的方程为由()得曲线C 是以(2,0)为圆心的圆,且圆心到直线l的距离为则,解得 k=0,或直线 l的方程为,或其极坐标方程为(R)举一反三:【变式 1】已知直线l经过点(1,1)P,倾斜角6,(1)写出直线l的参数方程。(2)设l与圆422yx相交与两点,A B,求点P到,A B两点的距离之积。【答案】(1)直线的参数方程为1cos61sin6xtyt,即312112xtyt(2)把直线312112xtyt代入422yx得22231(1)(1)4,
24、(31)2022tttt1 22t t,则点P到,A B两点的距离之积为2【变式 2】(2016 杭锦后旗校级二模)在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为(t 为参数)在极坐标系(与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,且以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴)中,圆C 的方程为=4cos()求圆C 的直角坐标方程;()设圆C 与直线 l 交于点 A、B,若点 P 的坐标为(2,1),求|PA|+|PB|【解析】(I)=4cos,2=4 cos,圆 C 的直角坐标方程为x2+y2=4x,即(x2)2+y2=4(II)设点 A、B 对应的参数分别为t1,t2,将代入(x2)2+y2=4 整理
25、得,即 t1,t2异号|PA|+|PB|=|t1|+|t2|=|t1t2|=学习资料总结-名师归纳欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 6 页,共 9 页 -此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习交流用【变式 3】设 M、N是抛物线 y2=2px(p0)的对称轴上的相异两点,且|OM|=|ON|(O为坐标轴原点),过M、N作两条相互平行的直线,分别交抛物线于P1、P2两点和 Q1、Q2两点.求证:|MP1|MP2|=|NQ1|NQ2|【答案】设点M、N的坐标为 M(a,0),N(-a,0)(a0),两平行线P1P2,Q1Q2的倾角为,则直线 P1P2的标准参数方程为cos()sinxat
26、tyt为参数代入抛物线方程y2=2px,得 t2sin2-2ptcos -2pa=0 由 t 的几何意义得同理 Q1Q2的参数方程为cos()sinxaty为参数得121222sinpaNQNQg|MP1|MP2|=|NQ1|NQ2|【巩固练习】一、选择题1下列可以作为直线2xy+1=0 的参数方程的是()A13xtyt(t 为参数)B152xtyt(t 为参数)C132xtyt(t 为参数)D525555xtyt(t 为参数)2.(2016 春吉安期末)在平面直角坐标系xOy 中,若直线l1:x-2y-1=0 和直线 l2:2-1xatyt(t 为参数)平行,则常数 a 的值为()A.4 B
27、.0 C.2 D.-4 3曲线25()12xttyt为参数与坐标轴的交点是()A21(0,)(,0)52、B11(0,)(,0)52、C(0,4)(8,0)、D 5(0,)(8,0)9、4直线的参数方程为7cos276sin1tytx(t 为参数),则它的倾角为().A145 B76 C 7 D1495直线231xtyt(t 为参数)上对应t=0,t=1 两点间的距离是()A1 B10 C10 D2 26直线tytx32(t为参数)上与点A(2,3)的距离等于1 的点的坐标是()A(1,2)或(3,4)B(2 2,32)或(2 2,32)C(2 22,322)或(2 22,322)D(0,1)
28、或(4,5)7(2016 春沈阳校级期末)直线2-1+1xtyt(t 为参数)被圆 x2+y2=9 截得的弦长等于()A.125B.12 55C.925D.9 105二、填空题8.直线3()14xattyt为参数过定点 _.9.直线22()32xttyt为参数上与点(2,3)A的距离等于2的点的坐标是 _.10 直线1l的参数方程为1sin71cos7xtyt,直线2l的极坐标方程为cos24,则1l与2l的夹角为 _11(2015 湖北模拟)在直角坐标系中,参数方程为(t 为参数)的直线l,被以原点为极点、x 轴的正半轴为极轴、极坐标方程为=2cos 的曲线 C 所截,则截得的弦长是三、解答
29、题学习资料总结-名师归纳欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 7 页,共 9 页 -此文档来源于网络,如有侵权请联系网站删除只供学习交流用12.已知直线l过点 M0(1,3),倾斜角为3,判断方程tytx233211(t 为参数)和方程 t331ytx(t 为参数)是否为直线l的参数方程?如果是直线l的参数方程,指出方程中的参数t 是否具有标准形式中参数t 的几何意义.13.已知直线l经过点 P(1,33),倾斜角为3,(1)求直线l与直线l:32xy的交点 Q与 P点的距离|PQ|;(2)求直线l和圆22yx16 的两个交点A,B与 P点的距离之积.14.设抛物线过两点A(1,6)和 B(1,2
30、),对称轴与x轴平行,开口向右,直线 y=2x+7 被抛物线截得的线段长是410,求抛物线方程.15.(2015 锦州一模)已知直线l 经过点 P(1,1),倾斜角,(1)写出直线l 的参数方程;(2)设 l 与圆 x2+y2=4 相交于两点A,B,求点 P到 A,B 两点的距离之积【答案与解析】1【答案】C【解析】题目所给的直线的斜率为2,选项 A 中直线斜率为1,选项D 中直线斜率为12,所以可以排除A、D两项;B、C 两若中直线斜率均为2,但 B项中直线的普通方程为2xy+3=0,故选 C。2.【答案】A【解析】直线l2的普通方程为2x-ay-a=0,因为直线l1的斜率为11k=2,直线
31、 l2的斜率为22k=a,所以12=2a,解得 a=4,故选 A。3【答案】B 【解析】当0 x时,25t,而12yt,即15y,得与y轴的交点为1(0,)5;当0y时,12t,而25xt,即12x,得与x轴的交点为1(,0)24【答案】D;【解析】由题)72tan(7cot76sin7cos12tanxy,因0,故914,应选.5【答案】B 【解析】因为题目所给方程不是参数方程的标准形式,参数 t 不个有几何意义,故不能直接由10=1 来求距离,应将t=0,t=1分别代入方程得到两点坐标(2,1)和(5,0),由两点间距离公式来求出距离,即22(25)(10)10。6【答案】C 【解析】由(
32、t)2(t)212,t227【答案】B【解析】直线的普通方程为x-2y+3=0,圆的圆心为(0,0),半径为 r=3,所以圆心到直线的距离33 5d=55,弦长为2212 52 r-d=5,故选 B。8【答案】(3,1);【解析】143yxa,(1)4120yax对于任何a都成立,则3,1xy且9【答案】(3,4),或(1,2);【解析】222212(2)(2)(2),22tttt10【答案】328【解析】直线1l的参数方程可化为591cos1()cos1414591sin1()sin1414xttytt。其倾斜角为914。直线2l的倾斜角为34。1l与2l的夹角为93314428。11.【答
33、案】【解析】由题意知,直线l 的倾斜角为30,并过点 A(2,0);曲线 C 是以(1,0)为圆心、半径为1 的圆,且圆 C 也过点 A(2,0);设直线l 与圆 C 的另一个交点为B,在 RtOAB 中,12.【解析】由于以上两个参数方程消去参数后,均可以得到直线l的的普通方程0333yx,所以,以上两个方程都是直线l的参数方程,其中tytx233211 cos=21,sin=23,是标准形式,参数t 是有向线段MM0的数量.,而方程 t331ytx是非标准形式,参数t 不具有上述的几何意义.学习资料总结-名师归纳欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 8 页,共 9 页 -此文档来源于网络,如有
34、侵权请联系网站删除只供学习交流用13.【解析】(1)直线l经过点 P(1,33),倾斜角为3,直线l的标准参数方程为3sin333cos1tytx,即tytx2333211(t 为参数)代入直线l:32xy得032)2333()211(tt整理,解得t=4+23 t=4+23即为直线l与直线l的交点 Q所对应的参数值,根据参数t 的几何意义可知:|t|=|PQ|,|PQ|=4+23.(2)把直线l的标准参数方程为tytx2333211(t 为参数)代入圆的方程22yx16,得16)2333()211(22tt,整理得:t28t+12=0,=82-4 120,设此二次方程的两个根为t1、t2 则
35、 t1t2=12 根据参数 t 的几何意义,t1、t2 分别为直线和圆22yx16 的两个交点A,B 所对应的参数值,则|t1|=|PA|,|t2|=|PB|,所以|PA|PB|=|t1 t2|=12 14.【解析】由题意,得抛物线的对称轴方程为y=2.设抛物线顶点坐标为(a,2)方程为(y 2)2=2P(x a)(P0)点 B(1,2)在抛物线上,(22)2=2P(1a)aP=8P 代入得(y 2)2=2Px2P+16 将直线方程y=2x+7化为标准的参数方程tg=2,为锐角,cos=51,sin=52得tytx525511(t 为参数)直线与抛物线相交于A,B,将代入并化简得:75212542tPt0,由=355)6(42P0,可设方程的两根为t1、t2,又|AB|=t 2t 1222114)(tttt41043544)212(52P=(410)2化简,得(6 P)2=100 P=16 或 P=-4(舍去)所求的抛物线方程为(y 2)2=32x48 15.【解析】(1)直线的参数方程为,即(2)把直线代入 x2+y2=4,得,t1t2=2,则点 P 到 A,B 两点的距离之积为2学习资料总结-名师归纳欢迎下载-欢迎下载 名师归纳-第 9 页,共 9 页 -
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