2017-2018学年北师大版选修4-4 2.4平摆线和渐开线 学案
2017-2018学年北师大版选修4-4 2.4平摆线和渐开线 学案第2页

无滑动地滚动"的意思.如图所示,假设圆周上定点M的起始位置是圆与定直线的切点O,圆保持与定直线相切向右滚动,点M就绕圆心B作圆周运动.如果点M绕圆心B转过φ弧度后,圆与直线相切于A,那么线段OA的长等于\s\up8(︵(︵)的弧长,即OA=rφ;点M绕圆心B运动一周回到切点的位置E,那么OE的长恰等于圆周长.这就是所谓"无滑动地滚动"的意思.

从上述分析可以看到,在圆周沿定直线无滑动滚动的过程中,圆周上定点M的位置可以有圆心角φ惟一确定,因此以φ为参数是非常自然的.

摆线的参数方程也不能化为普通方程.

【例1】 已知一个圆的摆线过一定点(1,0),请写出该摆线的参数方程.

解 根据圆的摆线的参数方程的表达式

(φ为参数)可知,只需求出其中的r,也就是说,摆线的参数方程由圆的半径唯一来确定,因此只需把点(1,0)代入参数方程求出r值再代入参数方程的表达式.

令r(1-cos φ)=0可得cos φ=1,

所以φ=2kπ (k∈Z)代入可得x=r(2kπ-sin 2kπ)=1.

所以r=.又根据实际情况可知r是圆的半径,

故r>0.

所以,应有k>0且k∈Z,即k∈N+.

所以,所求摆线的参数方程是 (φ为参数) (其中k∈N+).

【反思感悟】 本题易错点是误把点(1,0)中的1或0当成φ的值,代入参数方程中求出x和y的值,再计算r的值;或者在求出cos φ=1时,直接得出φ=0,从而导致答案不全面.