◇ 金玉明
直線的方程有點斜式、斜截式、兩點式、截距式、一般式等多種形式,直線的參數(shù)方程是同一坐標(biāo)系中直線方程的另外一種表示形式,其本質(zhì)是借助參數(shù)變量來表示直線上的點.參數(shù)方程的引入為解析幾何問題的求解又提供了一種重要的途徑.本文就直線參數(shù)方程學(xué)習(xí)中的關(guān)鍵點及其應(yīng)用進(jìn)行例析,以供學(xué)生學(xué)習(xí)參考.
設(shè)直線l過點M0(x0,y0),傾斜角為
直線l上任一點M(x,y)到M0(x0,y0)的距離為|t|,若M在M0上方,則t>0;若M在M0下方,則t<0;若M與M0重合,則t=0.因此點M(x,y)的坐標(biāo)可表示為這就是直線l的參數(shù)方程,其中t為參數(shù).應(yīng)用參數(shù)方程中參數(shù)t的幾何意義可簡捷處理直線與曲線相交問題中的弦長、弦的中點等問題.
例1在直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線C:y2=2px(p>0),過點(-2,-4)且斜率為1的直線l.設(shè)曲線C與直線l交于M1,M2,若求p.
設(shè)直線l參數(shù)方程為為參數(shù)),設(shè)M1,M2的參數(shù)分別為t1,t2,將l的參數(shù)方程代入C:y2=2px,得0,Δ>0,所以
假設(shè)直線l與曲線y=f(x)交于兩個點M1,M2,對應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2,M0(x0,y0)為直線l上一定點,則
直線l的參數(shù)方程為 參 數(shù)),(x0,y0)為直線l所過的定點.若a2+b2=1,則為參數(shù)方程的標(biāo)準(zhǔn)形式,否則為一般形式,一般方程中的參數(shù),不具有t的幾何意義.欲應(yīng)用參數(shù)t的幾何意義進(jìn)行解題,需將一般方程化為標(biāo)準(zhǔn)形式.
例2直線l的參數(shù)方程為為參數(shù)),直線l與圓C:(x+3)2+(y-1)2=6交于點A,B,求|AB|的值.
將直線l的一般參數(shù)方程為參數(shù))化為標(biāo)準(zhǔn)方程,得為參數(shù)).將
本題求解中若直接將l的參數(shù)方程為參數(shù))代入圓C:(x+3)2+(y-1)2=6的方程求解,則會得出錯誤結(jié)論.一般方程為參數(shù))化為標(biāo)準(zhǔn)方程得
本題的求解也可將直線的參數(shù)方程化為普通方程,利用平面幾何知識求解.
直線的參數(shù)方程與普通方程之間的轉(zhuǎn)化具有相互性,解題中并不局限于一定要將參數(shù)方程化為普通方程,也可根據(jù)題目條件,將普通方程化為參數(shù)方程,再利用參數(shù)的幾何意義往往可使解題過程化繁為簡.
例3已知曲線C1的方程為x2+y2=1(y≥0),曲線C2的方程為x2+y2+2y=0.若P是C1上任意一點,過點P的直線l交C2于點M,N,求|PM|·|PN|的取值范圍.
方法1設(shè)P(x0,y0),M(x1,y1),N(x2,y2).若l的斜率不存在,則
若l的斜率存在,設(shè)l方程為y=k(x-x0)+y0,與C2的方程聯(lián)立得
消去y得kx0)2-1=0.由根與系數(shù)的關(guān)系得
所以
方法2設(shè)P(x0,y0),l的傾斜角為θ,則l的參數(shù)方程為為參數(shù)).設(shè)M,N對應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2,將代入C2的方程得
由參數(shù)t的幾何意義得所以
方法1直接利用曲線的直角坐標(biāo)方程進(jìn)行求解,思路直觀,學(xué)生容易想到,但涉及的計算量較大.方法2借助直線的參數(shù)方程及參數(shù)的幾何意義進(jìn)行求解,計算簡捷.
總之,直線的參數(shù)方程是直線方程的重要組成部分,參數(shù)方程的應(yīng)用不僅提升了學(xué)生的解題能力,通過對題目條件的分析、構(gòu)造參數(shù)模型,還培養(yǎng)了學(xué)生數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng),從而提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力,增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識.