高中数学选修4—4(坐标系与参数方程)知识点总结.pdf

坐标系与参数方程坐标系与参数方程 知识点知识点1平面直角坐标系中的坐标伸缩变换设点 P(x,y)是平面直角坐标系中的任意一点,在变换的作用下,点 P(x,y)对应到点,称为平面直角坐标系中的坐标(0):(0)xxyy AA(,)P x y伸缩变换,简称伸缩变换.2.极坐标系的概念(1)极坐标系如图所示,在平面内取一个定点,叫做极点,自极点引一条射线,叫做极轴;再选定一个长度单位,一个角度单位(通常取弧度)及其正OOOx方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.注注:极坐标系以角这一平面图形为几何背景,而平面直角坐标系以互相垂直的两条数轴为几何背景;平面直角坐标系内的点与坐标能建立一一对应的关系,而极坐标系则不可.但极坐标系和平面直角坐标系都是平面坐标系.(2)极坐标：设 M 是平面内一点,极点与点 M 的距离|OM|叫做点 M 的极径,记为;以极轴为始边,射线为终边的角叫做点 M 的极角,记OOxOMxOM为.有序数对叫做点 M 的极坐标,记作.(,)(,)M 一般地,不作特殊说明时,我们认为可取任意实数.0,特别地,当点在极点时,它的极坐标为(0,)(R).和直角坐标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示.M如果规定,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标表示;同时,极坐标表示的点也是唯一确定的.0,02(,)(,)3.极坐标和直角坐标的互化(1)互化背景:把直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位,如图所示:(2)互化公式:设是坐标平面内任意一点,它的直角坐标是,极坐标是(),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:M(,)x y(,)0点M直角坐标(,)x y极坐标(,)互化公式cossinxy222tan(0)xyyxx在一般情况下,由确定角时,可根据点所在的象限最小正角.tanM4.常见曲线的极坐标方程曲线图形极坐标方程圆心在极点,半径为的圆r(02)r圆心为,半径(,0)r为的圆r2 cos()22r圆心为,半(,)2r径为的圆r2 sin(0)r过极点,倾斜角为的直线(1)()()RR 或(2)(0)(0)和过点,与极轴(,0)a垂直的直线cos()22a过点,与极(,)2a轴平行的直线sin(0)a注注:由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一,即都表示同一点的坐标,这与点的直角坐标的唯一性明(,),(,2),(,),(,),显不同.所以对于曲线上的点的极坐标的多种表示形式,只要求至少有一个能满足极坐标方程即可.例如对于极坐标方程点可以表示为,(,)4 4M 等多种形式,其中,只有的极坐标满足方程.5(,2)(,2),4 44 444 或或(-)(,)4 4 二、参数方程二、参数方程1.1.参数方程的概念参数方程的概念一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标都是某个变数 的函数,并且对于 的每一个允许值,由方程组所确定的,x yt()()xf tyg tt点都在这条曲线上,那么方程就叫做这条曲线的参数方程,联系变数的变数 叫做参变数,简称参数,相对于参数方程而言,直接给出点的坐(,)M x y,x yt标间关系的方程叫做普通方程.2.2.参数方程和普通方程的互化参数方程和普通方程的互化(1)曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式,一般地可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.(2)如果知道变数中的一个与参数 的关系,例如,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系,那么就是曲线,x yt()xf t()yg t()()xf tyg t的参数方程,在参数方程与普通方程的互化中,必须使的取值范围保持一致.,x y注：注：普通方程化为参数方程，参数方程的形式不一定唯一。应用参数方程解轨迹问题，关键在于适当地设参数，如果选用的参数不同，那么所求得的曲线的参数方程的形式也不同。3 3圆的参数圆的参数如图所示，设圆的半径为，点从初始位置出发，按逆时针方向在圆上作匀速圆周运动，设，则。OrM0MO(,)M x ycos()sinxryr为参数这就是圆心在原点，半径为的圆的参数方程，其中的几何意义是转过的角度。Or0OM圆心为，半径为的圆的普通方程是，(,)a br222()()xaybr它的参数方程为：。cos()sinxarybr为参数4 4椭圆的参数方程椭圆的参数方程以坐标原点为中心，焦点在轴上的椭圆的标准方程为其参数方程为，其中参数称为离心角；Ox22221(0),xyababcos()sinxayb为参数焦点在轴上的椭圆的标准方程是其参数方程为其中参数仍为离心角，通常规定参数的范围为y22221(0),yxababcos(),sinxbya为参数0，2）。注：注：椭圆的参数方程中，参数的几何意义为椭圆上任一点的离心角，要把它和这一点的旋转角区分开来，除了在四个顶点处，离心角和旋转角数值可相等外（即在到的范围内），在其他任何一点，两个角的数值都不相等。但当时，相应地也有，在其他象限内类似。0202025双曲线的参数方程双曲线的参数方程以坐标原点为中心，焦点在轴上的双曲线的标准议程为其参数方程为，其中Ox22221(0,0),xyababsec()tanxayb为参数30,2),.22且焦点在轴上的双曲线的标准方程是其参数方程为y22221(0,0),yxababcot(0,2).cscxbeya为参数，其中且以上参数都是双曲线上任意一点的离心角。6抛物线的参数方程抛物线的参数方程以坐标原点为顶点，开口向右的抛物线的参数方程为22(0)ypx p22().2xpttypt 为参数7直线的参数方程直线的参数方程经过点，倾斜角为的直线 的普通方程是而过，倾斜角为的直线 的参数方程为000(,)Mxy()2 l00tan(),yyxx000(,)Mxyl。00cossinxxtyyt()t为参数注：注：直线参数方程中参数的几何意义：过定点，倾斜角为的直线 的参数方程为，其中 表示直线 上以000(,)Mxyl00cossinxxtyyt()t为参数tl定点为起点，任一点为终点的有向线段的数量，当点在上方时，0；当点在下方时，0；当点与重合0M(,)M x y0M M M0MtM0MtM0M时，=0。我们也可以把参数理解为以为原点，直线 向上的方向为正方向的数轴上的点的坐标，其单位长度与原直角坐标系中的单位长度相tt0MlM同。