14 抛物线的参数方程(教师版)
14. 抛物线的参数方程
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学习目标:1. 了解椭圆的参数方程的推导过程及参数的意义; 2. 掌握椭圆的参数方程,并能解决一些简单的问题. 学习重点:椭圆参数方程的应用,
学习难点:椭圆参数方程中参数的意义. 学习过程:
一、课前准备:
阅读教材P 33-P 34的内容,理解抛物线的参数方程的推导过程,并复习以下问题: 1. 将下列参数方程化为普通方程:
(1)⎨
⎧x =2-t ⎩y =t +t -3
2
(t 为参数),答:y =x 2-5x -3;
⎧x =2m 2
(2)⎨(m 为参数),答:y 2=8x .
⎩y =4m
2.将下列普通方程化为参数方程:
⎧x =t -1⎪t 1
(1)y =2x 2,其中x =t -(t 为参数),答:⎨;
t 2
⎪y =2t 2+2-4
t ⎩
⎧x =t
⎪
(2)3y 2=4x ,其中x =t (t ≥0为参数),答:⎨.
⎪y =±⎩
二、新课导学: (一)新知:
抛物线的参数方程的推导过程:
如图:设M (x , y ) 为抛物线上除顶点外的任意一点,以射线O M 为终边的角记为α,当α在(-
ππ
2, 2
) 内变化时,
点M 在抛物线上运动,并且对于α的每一个值,在抛物线上都有唯一的M 点与对应. 因此,可以取α为参数探求抛物线的参数方程.
根据三角函数的定义得,tan α=联立y =2px ,得
2
y x
,即y =x tan α,
2p ⎧x =2⎪⎪tan α
(α为参数),这为抛物线的不含顶点的参数方程,但方程的形式不够简洁, ⎨
2p ⎪y =
⎪tan α⎩
⎧x =2pt 2设t =,t ∈(-∞, 0) (0,+∞) ,则⎨(t 为参数 ),
tan αy =2pt ⎩
当t =0时,由参数方程得,正好为顶点O (0,0) ,因此当t ∈(-∞, +∞) 时,上式为
1
y =2px 的参数方程.
2
注意:参数t 的几何意义为:表示抛物线上除顶点外的任意一点与原点连线的斜率的倒数.
2
动动手:(1)选择适当的参数t ,建立抛物线x =2py 的参数方程.
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π2) (
【解析】如图,α∈(0,得,t =tan α=
y x
π2
, π) ,根据三角函数的定
2
义
,即y =xt ,联立x =2py ,得
⎧x =2pt
(t 为参数). ⎨2
y =2pt ⎩
(2)可选择M 到准线的距离t 为参数,y 2=2px 的数方程是怎样的?
p
【解析】如图,|MA |=t ,则x =t -,代入抛物线方
2程,得y =,所以,抛物线的参数方程为 ⎧
⎪x =t -
2(t 为参数). ⎨
⎪y =⎩
(二)典型例题:
p
参
【例1】A 、B 是抛物线y 2=2x 上异于顶点的两动点,
且O A ⊥O B ,O M ⊥A B 并与A B 相交于M ,求点M 的轨迹方程.
22
【解析】方法一 :设M (x , y ) ,A (2t 1, 2t 1) ,B (2t 2, 2t 2) (t 1≠t 2, 且t 1⋅t 2≠0) .
由OA ⊥OB ,所以OA ⋅OB =0,
22(2t 1t 2) +2t 1t 2=0,t 1t 2=-1………① 又OM ⊥AB ,所以OM ⋅AB =0,
22
2x (t 2-t 1) +2(t 2-t 1) =0.
y
所以x (t 1+t 2) +y =0,t 1+t 2=-(x ≠0) ……………②
x
22又AM =(x -2t 1, y -2t 1) ,M B =(2t 2-x , 2t 2-y ) 且A ,
M ,B 共线.
22
∴(x -2t 1)(2t 2-y ) =(y -2t 1)(2t 2-x ) ,即y (t 1+t 2) -2t 1t 2-x =0……③
由①,②代入③,得到 x +y -2x =0(x ≠0) ,这就是所求M 点的轨迹方程. 方法二:设A (
y 12
2
22
, y 1)(y 1≠0) ,B (
y 12
2
y 22
2
, y 2)(y 2≠0) ,
因为O A ⊥O B ,所以⋅
y 22
2
+y 1y 2=0,y 1y 2=-4,
2y 1+y 2
(x -
y 12
2
直线A B 的方程为:y -y 1=
) ,即y =
2y 1+y 2
(x -2) ,
所以直线A B 过定点C (2p , 0)
又O M ⊥A B ,所以点M 的轨迹是以O C 为直径的圆,则M 的轨迹方程为
(x -p ) +y =p (y ≠0) .
2
2
2
⎧x =2pt 2
动动手:已知O 是坐标原点,A 、B 是抛物线⎨(t 为参数)上异于顶点的两动点,
⎩y =2pt
且O A ⊥O B ,求AB 中点M 的轨迹方程.
【解析】设A (2pt 1, 2pt 1) ,B (2pt 2, 2pt 2) ,由O A ⊥O B ,得t 1t 2=-1,
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22
22
⎧2pt 1+2pt 222
=p (t 1+t 2) ⎪x =
⎪2 又中点M (x , y ) 由⎨,结合t 1t 2=-1, ⎪y =2pt 1+2pt 2=p (t +t )
12
⎪2⎩
得点M 的方程为:y 2=p (x -2p ) .
三、总结提升:
1. 弄清抛物线参数方程中参数的几何意义,特别是参数t 对应的角的取值范围,会将抛物线的参数方程与普通方程互化.
2. 抛物线y 2=2px (p >0) 上任意一点可以设为M (2pt 2, 2pt ) . 3. 在求轨迹方程时,可以考虑用参数的方式设出动点的坐标. 四、反馈练习:
⎧x =4t 2
(t 为参数) 上,则P F 等于( C ) 1. 若点P (3,m ) 在以点F 为焦点的抛物线⎨
⎩y =4t
A .2 B .3 C .4 D .5 ⎧x =2m
2. 抛物线⎨(m 为参数)的焦点坐标是 ( B ) 2
y =-m ⎩
A .(-1, 0) B .(0,-1) C .(0,-2) D .(-2, 0) ⎧x =2pt 2
(t 为参数, p 为正常数) 上的两点M , N 对应的参数分别为t 1和t 2,3. 已知曲线⎨
y =2pt ⎩
且t 1+t 2=0,那么M N = ( C )
A .p t 1 B .2p t 1 C .4p t 1 D .8p t 1
⎧x =2pt 2
M 2所对应的参数分别是t 1、4. 若曲线⎨(t 为参数)上异于原点的不同的两点M 1、
⎩y =2pt
t 2,求M 1M 2所在直线的斜率.
【解析】由于M 1、M 2所对应的参数分别是t 1、t 2,,所以可设两点M 1、M 2坐标分别为
M 1(2pt 1, 2pt 1), M 2(2pt 2, 2pt 2) ,
2
2
所以,k M
1M
2
=
2pt 1-2pt 22pt -2pt
2
1
22
=
1t 1+t 2
.
2
5. A 、B 是抛物线y =2x 上异于顶点的两动点,且O A ⊥O B ,点A 、B 在什么位置时,
∆A O B 的面积最小?最小值是多少?
22
【解析】设A (2t 1, 2t 1) ,B (2t 2, 2t 2) (t 1≠t 2, 且t 1⋅t 2≠0) ,
则|OA |=2|t 1||O B |=2|t 2|, 因为O A ⊥O B ,所以t 1t 2=-1, 所以S ∆AOB =2|t 1t 2|
五、学后反思:
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==≥4,
当且仅当t 1=-t 2时,即A 、B 关于x 轴对称时∆A O B 面积最小,最小面积为4.
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