坐标系与参数方程的“三生三试”

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  一、参数方程的“一生一试”
  参数方程的“一生一试”即题目里面已知条件是参数方程,由参数方程直接对准问题的导向生成相应的表达式一试即可解决,可称为直译型题。有时可生成极坐标方程或者普通方程一试便可。
  例1(2013年高考新课标II卷)(23)已知动点P、Q都在曲线 ( 为参数)上,对应参数分别为 与 ,M为PQ的中点.(1)求M的轨迹的参数方程;(2)将M到坐標原点的距离d表示为 的函数,并判断M的轨迹是否过坐标原点.
  分析:此题是直译型题,根据题目的已知条件翻译成数学表达式,外加简单运算即可。
  解:(1)依题意有 ,点M
  M的轨迹的参数方程为 ( 为参数,
  (2)M点到坐标原点的距离d= = 当 时,d=0,故M的轨迹过坐标原点。
  二、极坐标方程的“一生一试”
  极坐标方程的“一生一试”即题目里面已知条件是极坐标方程,由极坐标方程直接生成参数方程或者普通方程一试便解决。
  例2(2014年高考新课标II卷)23. 在直角坐标系 中,以坐标原点为极点,x轴为极轴建立极坐标系,半圆C的极坐标方程为 , .(1)求C的参数方程;(2)设点D在C上,C在D处的切线与直线 垂直,根据(I)中你得到的参数方程,确定D的坐标.
  分析:就是利用极坐标方程生成普通方程(为桥梁)再生成参数方程便可解决问题。
  解:(1)C的普通方程为 可得C的参数方程为 ( 为参数, )
  (2)设 由(I)知C是以 为圆心,1为半径的上半圆,因为C在点D处的切线与 垂直,所以直线GD与 的斜率相同。
  故D的直角坐标为 ,即
  三、普通方程的的“一生一试”
  普通方程的“一生一试”即题目里面已知条件是普通方程,由普通方程直接生成参数方程或极坐标方程一试就可解决。
  例3(2014年高考辽宁卷)23.将圆 上每一点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的2倍,得曲线C.(1)写出C的参数方程;(2)设直线 与C的交点为 ,以坐标原点为极点,x轴正半轴为极坐标建立极坐标系,求过线段 的中点且与 垂直的直线的极坐标方程.
  分析:(1)首先生成C的普通方程,利用三角代换即可;(2)先生成直线的普通方程再生成极坐标方程,利用 即可。
  解:(I)设 为圆上的点,在已知变换下变为C上点 ,依题意,得
  由 得 ,即曲线C的方程为 故C的参数方程为 ( 为参数)
  (2)由 与 解得: ,或
  不妨设 ,则线段 的中点坐标 ,所求直线斜率: ,于是所求直线方程为 ,化为极坐标方程,并整理得 ,即
  四、坐标系与参数方程的“三生三试”
  题目已知条件里面是参数方程、极坐标方程、普通方程至少占两种,这种情况下就是互相生成或者说相互转化,根据相应的运算性质或者几何意义试试即可解决。有趣的是2015、2016、2017年的考题已知条件都是参数方程和极坐标方程的表达式,所以可以猜测2018出题导向,也是有可能命中考题的。
  例6(2017年高考新课标III卷)22.在直角坐标系 中,直线 的参数方程为 ( 为参数),直线 的参数方程为 ( 为参数),设 与 的交点为P,当 变化时,P的轨迹为曲线C.(1)写出C的普通方程:(2)以坐标原点为极点, 轴正半轴为极轴建立极坐标系,设 : , M为 与C的交点,求M的极径.
  分析:(1) 与 的参数方程生成普通方程联立即可解决;(2)将C的普通方程转化为极坐标方程后与 的极坐标方程联立即可。
  解:(1)消去参数 得 的普通方程 ;消去参数 得 的普通方程 设 ,由题设得 消去 得
  所以C的普通方程为
  (2)C的极坐标方程为
  联立 得 故 ,从而
  代入 得 ,所以交点M的极径为
  参数方程在高中的主要用途是处理动点的问题,比较常用的是代换椭圆和圆的方程,一般用在选做题上,所以一般都是比较简单的。值得注意的是,如果遇到动点问题,当你想不到什么方法好时,可以考虑用参数方程。用参数方程求最值、距离、轨迹方程等,首先设参数,其次消参数,最后得问题答案。当然参数方程解决数学问题是有针对性的,并不是一切数学问题都能用参数方程来解决,也并不是所有问题解决起来都简便。不过高中阶段参数方程局限于椭圆和圆,双曲线或其他方程的参数方程比较复杂,通常不要求掌握,所以用途不太广泛。它是一种解题的新思路、新方法,有时候可能会是一个不错的选择。
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