張漢宇
坐標(biāo)系與參數(shù)方程是解析幾何初步,平面向量、三角函數(shù)等內(nèi)容的綜合應(yīng)用和進一步深化.它是代數(shù)與幾何相結(jié)合的橋梁.《普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱(新課標(biāo)版)》對坐標(biāo)系與參數(shù)方程的要求:①理解坐標(biāo)系的作用,了解在平面直角坐標(biāo)系伸縮變換作用下平面圖形的變化情況;② 了解極坐標(biāo)的基本概念,會在極坐標(biāo)中用極坐標(biāo)刻畫點的位置,能進行極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)的互化;③能在極坐標(biāo)中給出簡單圖形表示的極坐標(biāo)方程;④了解參數(shù)方程,了解參數(shù)的意義;⑤能選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)寫出直線、圓和圓錐曲線的參數(shù)方程.
坐標(biāo)系與參數(shù)方程是近幾年高考的選做題之一.主要以填空題,解答題的形式出現(xiàn),有時也會以選擇題的形式出現(xiàn).筆者以研究高考試題來認(rèn)識教學(xué)內(nèi)容,把握重點和教學(xué)要求是一線教師提高教學(xué)水平的關(guān)鍵.本文對高考坐標(biāo)系與參數(shù)方程的常見題型進行分類,并對各類試題的解法進行總結(jié),為現(xiàn)行的高中數(shù)學(xué)教學(xué)提供參考.
題型1參數(shù)方程與直角坐標(biāo)方程的轉(zhuǎn)化
例1(2011年江蘇)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,求過橢圓x=5cosφ,
y=3sinφ (φ為參數(shù))的右焦點,且與直線x=4-2t,
y=3-t (t為參數(shù))平行的直線的普通方程.
解析由題設(shè)知,橢圓的長半軸長a=5,短半軸長b=3,從而c=a2-b2=4,所以右焦點為(4,0).將已知直線的參數(shù)方程化為普通方程:x-2y+2=0.故所求直線的斜率為12,因此其方程為y=12(x-4),即x-2y-4=0.
點評此題為獨立的參數(shù)方程轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)方程的試題,消去參數(shù)方程中的參數(shù)即可,但應(yīng)注意直角坐標(biāo)方程中變量x,y,t的取值范圍應(yīng)結(jié)合參數(shù)方程的特點來考慮.消去參數(shù)的方法有:①代入消去法,由其中一個方程解出t,代入另一個方程;②由兩個方程相加減(平方加或減)或乘除消去參數(shù)t;③換元法,通過三角或代數(shù)換元消去t.
題型2極坐標(biāo)方程與直角坐標(biāo)方程的相互轉(zhuǎn)化
例2(2011年北京)在極坐標(biāo)系中,圓ρ=-2sinθ的圓心的極坐標(biāo)是
A.(1,π2)B.(1,-π2)C.(1,0)D.(1,π)
解析把圓的極坐標(biāo)方程化為直角坐標(biāo)方程為x2+y2+2y=0,得圓心的直角坐標(biāo)為(0,-1),故極坐標(biāo)為(1,-π2).
點評極坐標(biāo)方程與直角坐標(biāo)方程的互化,首先應(yīng)掌握互化的條件:極點與直角坐標(biāo)系的原點重合,極軸與x軸正方向重合;其次是掌握互化公式;最后,應(yīng)該熟悉簡單曲線的極坐標(biāo)方程.
題型3動點軌跡的參數(shù)方程
例3(2013年課標(biāo)全國Ⅱ)已知動點P、Q都在曲線x=2cost,
y=2sint (t為參數(shù))上,對應(yīng)參數(shù)分別為t=α與t=2α(0<α<2π),M為PQ的中點.
(1)求M的軌跡的參數(shù)方程;
(2)將M到坐標(biāo)原點的距離d表示為α的函數(shù),并判斷M的軌跡是否過坐標(biāo)原點.
解析(1)依題意有P(2cosα,2sinα),Q(2cos2α,2sin2α),因此M(cosα+cos2α,sinα+sin2α).M的軌跡的參數(shù)方程為x=cosα+cos2α,
y=sinα+sin2α (α為參數(shù),0<α<2π).
(2)M點到坐標(biāo)原點的距離d=x2+y2=2+2cosα (0<α<2π).當(dāng)α=π時,d=0,故M的軌跡過坐標(biāo)原點.
點評解決這類問題可以利用以下幾種方法,方法一,按照動點軌跡的一般步驟建系設(shè)點,列出幾何等式,坐標(biāo)代換,化簡整理;若動點的運動規(guī)律滿足某種曲線的定義,則可利用曲線的定義直接寫出動點的軌跡方程;方法三,若動點M(x,y)依賴于已知曲線上的動點P而運動,則可將轉(zhuǎn)化后的動點P的坐標(biāo)代入已知曲線方程式滿足的幾何條件,進而求出動點P的軌跡方程.
題型4根據(jù)軌跡的參數(shù)方程求坐標(biāo)
例4(2011年廣東)已知兩曲線參數(shù)方程分別為x=5cosθ,
y=sinθ (0≤θ<π)和x=54t2,
y=t (t∈R),它們的交點坐標(biāo)為.
解析消去參數(shù)θ得曲線方程x25+y2=1 (0≤y≤1),表示橢圓的一部分.消去參數(shù)t得曲線方程y2=45x,表示拋物線,可得兩曲線有一個交點,聯(lián)立兩方程,解得交點坐標(biāo)為(1,255).
點評根據(jù)軌跡的參數(shù)方程求點的坐標(biāo)問題,可以分為兩種方法,方法一,將參數(shù)方程化為直角坐標(biāo)方程,在直角坐標(biāo)系下描繪圖形,最終得到點的坐標(biāo);方法二,將軌跡的參數(shù)方程在極坐標(biāo)系上表示出來,然后就能得到點的坐標(biāo).
題型5由極坐標(biāo)方程或參數(shù)方程求兩點的距離
例5(2013年北京)在極坐標(biāo)系中,點(2,π6)到直線ρsinθ=2的距離等于.
解析由極坐標(biāo)方程與直角坐標(biāo)方程的互化關(guān)系可知,在極坐標(biāo)系中,點(2,π6)對應(yīng)的直角坐標(biāo)為(3,1),直線ρsinθ=2對應(yīng)的直角坐標(biāo)方程為y=2,所以點到直線的距離為1.
點評此題的方法是將極坐標(biāo)方程化為直角坐標(biāo)方程,確定點的直角坐標(biāo)后即可求兩點間的距離.在極坐標(biāo)方程中求兩點間距離的方法,通常還采用余弦定理,相當(dāng)于知道三角形兩邊的長度和其所夾的角,求第三邊.
題型6求未知參數(shù)
例6(2013年湖南)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,若直線l:x=t,
y=t-a (t為參數(shù))過橢圓C:x=3cosφ,
y=2sinφ (t為參數(shù))的
求數(shù)列通項公式的常用方法