2016-2017学年高中数学人教A版选修4-4课件:2.1.1 参数方程的概念 圆的参数方程
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(2)要判断点是否在曲线上,只要将点的坐标代入曲线的普通方程检验即 可,若点的坐标是方程的解,则点在曲线上,否则,点不在曲线上.
第十页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【自主解答】
(1)将M(-3,4)的坐标代入曲线C的参数方程
x=1+2t, y=at2,
得
-3=1+2t, 4=at2,
消去参数t,得a=1.
第十八页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[再练一题] 2.若本例中的等边三角形变为等腰直角三角形,AC为斜边,腰为a,其余 条件不变,如何求顶点C在第一象限内的轨迹的参数方程?
第十九页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【解】 如图,设C点坐标为(x,y),∠ABO=θ,过点C作x轴的垂线段 CM,垂足为M.
图2-1-3 【思路探究】 引入参数 → 化为参数方程 → 设动点Mx,y 代―入 ―→法 求动点的参数方程 → 确定轨迹
第二十五页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【自主解答】 设动点M(x,y),
∵圆x2+y2=16的参数方程为xy= =44csions
θ, θ,
(θ为参数),
∴设点P(4cos θ,4sin θ),
顶点B在x轴的非负半轴上移动,求顶点C在第一象限内的轨迹的参数方程.
【思路探究】 先画出图形,选取角为参数,建立动点的坐标的三角函数 即可.
第十六页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【自主解答】 如图,设C点坐标为(x,y),∠ABO=θ,过点C作x轴的垂
线段CM,垂足为M. 则∠CBM=23π-θ,
第三页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
方程xy= =1si+n 2siθn θ (θ是参数)所表示曲线经过下列点中的(
)
A.(1,1)
B.32,12
C.32,3 2 Fra bibliotek【解析】
D.2+2 3,-12 将点的坐标代入方程:xy= =1si+n 2siθn θ ,解θ的值.若有解,则该
点在曲线上.
【答案】 C
,其实质就是
三角换元,利用了三角恒等式sin2 θ+cos2 θ=1.
2.圆的参数方程
x=x0+rcos y=y0+rsin
θ θ
(θ为参数)表示圆心为(x0,y0),半径为r的
圆.
第二十七页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[再练一题] 3.已知点M(x,y)是圆x2+y2+2x=0上的动点,若4x+3y-a≤0恒成立, 求实数a的取值范围.
由线段的中点坐标公式,得
x=4cos 2θ+12,
且y=4si2n θ,
∴点M的轨迹方程为xy= =22csions
θ+6, θ,
因此点M的轨迹是以点(6,0)为圆心,以2为半径的圆.
第二十六页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
1.引入参数,把圆的普通方程化为参数方程yx==44scions
θ, θ,
第二十九页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[构建·体系]
— 参数方程的概念
曲线的参数方程——
圆的参数方程
— ——
求曲线的参数方程 最大值、最小值问题
第三十页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
1.下列方程:(1)
x=m, y=m.
(m为参数)(2)
x=m, y=n.
数)(3)yx==21., (4)x+y=0中,参数方程的个数为(
[基础·初探] 教材整理1 参数方程的概念 阅读教材P21~P23“圆的参数方程”以上部分,完成下列问题. 一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x,y都是某个
x=ft, 变数t的函数 y=gt ①,并且对于t的每一个允许值,由方程组①所确定的点 M(x,y)都在这条曲线上,那么方程组①就叫做这条曲线的 参数方程 ,联系变 数x,y的变数t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 标间关系的方程叫做 普通方程 .
第二十二页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
探究2 如果在时刻t,点M转过的角度是θ,坐标是M(x,y),那么θ=ωt.设 |OM|=r,如何用r和θ表示x,y呢?
第二十三页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【提示】 由三角函数定义,有
cos ωt=xr,sin ωt=yr,
即xy==rrcsions
图2-1-1
第五页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
2.圆心为C(a,b),半径为r的圆的普通方程与参数方程:
普通方程
参数方程
(x-a)2+(y -b)2=r2
x= a+rcos θ y= b+rsin θ
(θ为参数)
第六页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
圆的参数方程为:yx==22s+in2θcos θ (θ为参数),则圆的圆心坐标为(
第三十三页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
4.已知xy= =tt+ 2 1 (t为参数),若y=1,则x=________.
则∠CBM=π2-θ,
∴yx==aascionsπ2θ-+θac,osπ2-θ,
即xy= =aaccooss
θ+asin θ
θ,
θ为参数,0≤θ≤π2为所求.
第二十页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[探究共研型]
圆的参数方程
探究1 当物体绕定轴作匀速转动时,物体中各个点都作匀速圆周运动(图 2-1-2).那么,怎样刻画运动中点的位置呢?
ωt, ωt.
(t为参数)
考虑到θ=ωt,也可以取θ为参数,于是有
x=rcos θ, y=rsin θ.
(θ为参数)
第二十四页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
如图2-1-3,已知点P是圆x2+y2=16上的一个动点,定点A(12,0), 当点P在圆上运动时,求线段PA的中点M的轨迹.
【导学号:91060015】
)
A.(0,2)
B.(0,-2)
C.(-2,0)
D.(2,0)
【解析】 圆的普通方程为(x-2)2+y2=4, 故圆心坐标为(2,0).
【答案】 D
第七页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[质疑·手记] 预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流: 疑问 1: _____________________________________________________ 解惑: _______________________________________________________ 疑问 2: _____________________________________________________ 解惑: _______________________________________________________ 疑问 3: ______________________________________________________ 解惑: _______________________________________________________
阶
阶
段
段
一
三
一 曲线的参数方程
第1课时 参数方程的概念 圆的参数方程 学
阶 段 二
业 分 层 测
评
第一页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
1.了解曲线的参数方程的概念与特点. 2.理解圆的参数方程的形式和特点.(重点) 3.运用圆的参数方程解决最大值、最小值问题.(难点、易错点)
第二页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
第十二页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
(2)对于曲线C的参数方程
x=ft y=gt
(t为参数),若点M(x1,y1)在曲线上,则
x1=ft y1=gt
对应的参数t有解,否则参数t不存在.
第十三页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[再练一题]
1.已知曲线C的参数方程为yx==32scions
θ θ
同理,把B-
3,32代入参数方程,得
- 3=2cos θ, 32=3sin θ,
cos ∴
θ=-
23,
sin θ=12.
又0≤θ<2π,∴θ=56π,所以点B- 3,32在曲线C上,对应θ=56π.
第十五页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
求曲线的参数方程 已知边长为a的等边三角形ABC的顶点A在y轴的非负半轴上移动,
图2-1-2
第二十一页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【提示】 如图,设圆O的半径是r,点M从初始位 置M0(t=0时的位置)出发,按逆时针方向在圆O上作匀速 圆周运动,点M绕点O转动的角速度为ω.以圆心O为原 点,OM0所在的直线为x轴,建立直角坐标系.显然,点 M的位置由时刻t惟一确定,因此可以取t为参数.
第八页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
参数方程的概念
[小组合作型]
已知曲线C的参数方程是
x=1+2t y=at2
(t为参数,a∈R),点M(-3,4)
在曲线C上.
(1)求常数a的值;
(2)判断点P(1,0),Q(3,-1)是否在曲线C上?
第九页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【思路探究】 (1)将点M的横坐标和纵坐标分别代入参数方程中的x,y, 消去参数t,求a即可;
∴曲线与x轴的交点的直角坐标为(2,0). 【答案】 C
第三十二页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
3.参数方程x=t+1t (t为参数)表示的曲线是(
)
y=2
A.两条直线
B.一条射线
C.两条射线
D.双曲线
【解析】
当t>0时
x≥2, y=2,
是一条射线;当t<0时,
x≤-2, y=2,
也是一条
射线,故选C. 【答案】 C
∴yx==aascions23θπ+-aθco,s23π-θ,
即yx==aassiinnθθ++π6π3,
θ为参数,0≤θ≤π2为所求.
第十七页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
求曲线的参数方程的方法步骤: (1)建立适当的直角坐标系,设曲线上任一点M的坐标; (2)写出适合条件的点M的集合; (3)用坐标表示集合,列出方程; (4)化简方程为最简形式; (5)证明以化简后的方程的解为坐标的点都是曲线上的点(此步骤可以省 略,但一定要注意所求的方程中所表示的点是否都表示曲线上的点,要注意那 些特殊的点).
第二十八页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【解】 由x2+y2+2x=0,得(x+1)2+y2=1,又点M在圆上, ∴x=-1+cos θ,且y=sin θ, 因此4x+3y=4(-1+cos θ)+3sin θ =-4+5sin(θ+φ)≤-4+5=1.(φ由tan φ=43确定) ∴4x+3y的最大值为1. 若4x+3y-a≤0恒成立,则a≥(4x+3y)max, 故实数a的取值范围是[1,+∞).
(θ为参数,0≤θ<2π).
判断点A(2,0),B -
3,32 是否在曲线C上?若在曲线上,求出点对应的参
数的值.
第十四页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【解】
把点A(2,0)的坐标代入yx==32scions
θ, θ,
得cos θ=1且sin θ=0,
由于0≤θ<2π,解之得θ=0,
因此点A(2,0)在曲线C上,对应参数θ=0.
)
A.1
B.2
C.3
D.4
【解析】 由参数方程的概念知xy= =mm 是参数方程,故选A.
(m,n为参
【答案】 A
第三十一页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
2.曲线xy= =1t-+1t2 与x轴交点的直角坐标是(
)
A.(0,1)
B.(1,2)
C.(2,0)
D.(±2,0)
【解析】 设与x轴交点的直角坐标为(x,y),令y=0得t=1,代入x=1+ t2,得x=2,
(2)由上述可得,曲线C的参数方程是xy= =1t2+,2t,
把点P的坐标(1,0)代入方程组,解得t=0,因此P在曲线C上,把点Q的坐标
(3,-1)代入方程组,得到
3=1+2t, -1=t2,
这个方程组无解,因此点Q不在曲线C
上.
第十一页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
点与曲线的位置关系: 满足某种约束条件的动点的轨迹形成曲线,点与曲线的位置关系有两种: 点在曲线上、点不在曲线上. (1)对于曲线C的普通方程f(x,y)=0,若点M(x1,y1)在曲线上,则点M(x1, y1)的坐标是方程f(x,y)=0的解,即有f(x1,y1)=0,若点N(x2,y2)不在曲线上, 则点N(x2,y2)的坐标不是方程f(x,y)=0的解,即有f(x2,y2)≠0.
第四页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
教材整理2 圆的参数方程 阅读教材P23~P24“思考”及以上部分,完成下列问题. 1.如图2-1-1,设圆O的半径为r,点M从初始位置M0(t=0时的位置)出发, 按逆时针方向在圆O上作匀速圆周运动,设M(x,y),点M转
x=r·cos θ 过的角度是θ,则y=r·sin θ (θ为参数),这就是圆心在原点, 半径为r的圆的参数方程.
第十页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【自主解答】
(1)将M(-3,4)的坐标代入曲线C的参数方程
x=1+2t, y=at2,
得
-3=1+2t, 4=at2,
消去参数t,得a=1.
第十八页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[再练一题] 2.若本例中的等边三角形变为等腰直角三角形,AC为斜边,腰为a,其余 条件不变,如何求顶点C在第一象限内的轨迹的参数方程?
第十九页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【解】 如图,设C点坐标为(x,y),∠ABO=θ,过点C作x轴的垂线段 CM,垂足为M.
图2-1-3 【思路探究】 引入参数 → 化为参数方程 → 设动点Mx,y 代―入 ―→法 求动点的参数方程 → 确定轨迹
第二十五页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【自主解答】 设动点M(x,y),
∵圆x2+y2=16的参数方程为xy= =44csions
θ, θ,
(θ为参数),
∴设点P(4cos θ,4sin θ),
顶点B在x轴的非负半轴上移动,求顶点C在第一象限内的轨迹的参数方程.
【思路探究】 先画出图形,选取角为参数,建立动点的坐标的三角函数 即可.
第十六页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【自主解答】 如图,设C点坐标为(x,y),∠ABO=θ,过点C作x轴的垂
线段CM,垂足为M. 则∠CBM=23π-θ,
第三页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
方程xy= =1si+n 2siθn θ (θ是参数)所表示曲线经过下列点中的(
)
A.(1,1)
B.32,12
C.32,3 2 Fra bibliotek【解析】
D.2+2 3,-12 将点的坐标代入方程:xy= =1si+n 2siθn θ ,解θ的值.若有解,则该
点在曲线上.
【答案】 C
,其实质就是
三角换元,利用了三角恒等式sin2 θ+cos2 θ=1.
2.圆的参数方程
x=x0+rcos y=y0+rsin
θ θ
(θ为参数)表示圆心为(x0,y0),半径为r的
圆.
第二十七页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[再练一题] 3.已知点M(x,y)是圆x2+y2+2x=0上的动点,若4x+3y-a≤0恒成立, 求实数a的取值范围.
由线段的中点坐标公式,得
x=4cos 2θ+12,
且y=4si2n θ,
∴点M的轨迹方程为xy= =22csions
θ+6, θ,
因此点M的轨迹是以点(6,0)为圆心,以2为半径的圆.
第二十六页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
1.引入参数,把圆的普通方程化为参数方程yx==44scions
θ, θ,
第二十九页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[构建·体系]
— 参数方程的概念
曲线的参数方程——
圆的参数方程
— ——
求曲线的参数方程 最大值、最小值问题
第三十页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
1.下列方程:(1)
x=m, y=m.
(m为参数)(2)
x=m, y=n.
数)(3)yx==21., (4)x+y=0中,参数方程的个数为(
[基础·初探] 教材整理1 参数方程的概念 阅读教材P21~P23“圆的参数方程”以上部分,完成下列问题. 一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x,y都是某个
x=ft, 变数t的函数 y=gt ①,并且对于t的每一个允许值,由方程组①所确定的点 M(x,y)都在这条曲线上,那么方程组①就叫做这条曲线的 参数方程 ,联系变 数x,y的变数t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 标间关系的方程叫做 普通方程 .
第二十二页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
探究2 如果在时刻t,点M转过的角度是θ,坐标是M(x,y),那么θ=ωt.设 |OM|=r,如何用r和θ表示x,y呢?
第二十三页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【提示】 由三角函数定义,有
cos ωt=xr,sin ωt=yr,
即xy==rrcsions
图2-1-1
第五页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
2.圆心为C(a,b),半径为r的圆的普通方程与参数方程:
普通方程
参数方程
(x-a)2+(y -b)2=r2
x= a+rcos θ y= b+rsin θ
(θ为参数)
第六页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
圆的参数方程为:yx==22s+in2θcos θ (θ为参数),则圆的圆心坐标为(
第三十三页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
4.已知xy= =tt+ 2 1 (t为参数),若y=1,则x=________.
则∠CBM=π2-θ,
∴yx==aascionsπ2θ-+θac,osπ2-θ,
即xy= =aaccooss
θ+asin θ
θ,
θ为参数,0≤θ≤π2为所求.
第二十页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[探究共研型]
圆的参数方程
探究1 当物体绕定轴作匀速转动时,物体中各个点都作匀速圆周运动(图 2-1-2).那么,怎样刻画运动中点的位置呢?
ωt, ωt.
(t为参数)
考虑到θ=ωt,也可以取θ为参数,于是有
x=rcos θ, y=rsin θ.
(θ为参数)
第二十四页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
如图2-1-3,已知点P是圆x2+y2=16上的一个动点,定点A(12,0), 当点P在圆上运动时,求线段PA的中点M的轨迹.
【导学号:91060015】
)
A.(0,2)
B.(0,-2)
C.(-2,0)
D.(2,0)
【解析】 圆的普通方程为(x-2)2+y2=4, 故圆心坐标为(2,0).
【答案】 D
第七页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[质疑·手记] 预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流: 疑问 1: _____________________________________________________ 解惑: _______________________________________________________ 疑问 2: _____________________________________________________ 解惑: _______________________________________________________ 疑问 3: ______________________________________________________ 解惑: _______________________________________________________
阶
阶
段
段
一
三
一 曲线的参数方程
第1课时 参数方程的概念 圆的参数方程 学
阶 段 二
业 分 层 测
评
第一页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
1.了解曲线的参数方程的概念与特点. 2.理解圆的参数方程的形式和特点.(重点) 3.运用圆的参数方程解决最大值、最小值问题.(难点、易错点)
第二页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
第十二页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
(2)对于曲线C的参数方程
x=ft y=gt
(t为参数),若点M(x1,y1)在曲线上,则
x1=ft y1=gt
对应的参数t有解,否则参数t不存在.
第十三页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
[再练一题]
1.已知曲线C的参数方程为yx==32scions
θ θ
同理,把B-
3,32代入参数方程,得
- 3=2cos θ, 32=3sin θ,
cos ∴
θ=-
23,
sin θ=12.
又0≤θ<2π,∴θ=56π,所以点B- 3,32在曲线C上,对应θ=56π.
第十五页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
求曲线的参数方程 已知边长为a的等边三角形ABC的顶点A在y轴的非负半轴上移动,
图2-1-2
第二十一页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【提示】 如图,设圆O的半径是r,点M从初始位 置M0(t=0时的位置)出发,按逆时针方向在圆O上作匀速 圆周运动,点M绕点O转动的角速度为ω.以圆心O为原 点,OM0所在的直线为x轴,建立直角坐标系.显然,点 M的位置由时刻t惟一确定,因此可以取t为参数.
第八页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
参数方程的概念
[小组合作型]
已知曲线C的参数方程是
x=1+2t y=at2
(t为参数,a∈R),点M(-3,4)
在曲线C上.
(1)求常数a的值;
(2)判断点P(1,0),Q(3,-1)是否在曲线C上?
第九页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【思路探究】 (1)将点M的横坐标和纵坐标分别代入参数方程中的x,y, 消去参数t,求a即可;
∴曲线与x轴的交点的直角坐标为(2,0). 【答案】 C
第三十二页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
3.参数方程x=t+1t (t为参数)表示的曲线是(
)
y=2
A.两条直线
B.一条射线
C.两条射线
D.双曲线
【解析】
当t>0时
x≥2, y=2,
是一条射线;当t<0时,
x≤-2, y=2,
也是一条
射线,故选C. 【答案】 C
∴yx==aascions23θπ+-aθco,s23π-θ,
即yx==aassiinnθθ++π6π3,
θ为参数,0≤θ≤π2为所求.
第十七页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
求曲线的参数方程的方法步骤: (1)建立适当的直角坐标系,设曲线上任一点M的坐标; (2)写出适合条件的点M的集合; (3)用坐标表示集合,列出方程; (4)化简方程为最简形式; (5)证明以化简后的方程的解为坐标的点都是曲线上的点(此步骤可以省 略,但一定要注意所求的方程中所表示的点是否都表示曲线上的点,要注意那 些特殊的点).
第二十八页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【解】 由x2+y2+2x=0,得(x+1)2+y2=1,又点M在圆上, ∴x=-1+cos θ,且y=sin θ, 因此4x+3y=4(-1+cos θ)+3sin θ =-4+5sin(θ+φ)≤-4+5=1.(φ由tan φ=43确定) ∴4x+3y的最大值为1. 若4x+3y-a≤0恒成立,则a≥(4x+3y)max, 故实数a的取值范围是[1,+∞).
(θ为参数,0≤θ<2π).
判断点A(2,0),B -
3,32 是否在曲线C上?若在曲线上,求出点对应的参
数的值.
第十四页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
【解】
把点A(2,0)的坐标代入yx==32scions
θ, θ,
得cos θ=1且sin θ=0,
由于0≤θ<2π,解之得θ=0,
因此点A(2,0)在曲线C上,对应参数θ=0.
)
A.1
B.2
C.3
D.4
【解析】 由参数方程的概念知xy= =mm 是参数方程,故选A.
(m,n为参
【答案】 A
第三十一页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
2.曲线xy= =1t-+1t2 与x轴交点的直角坐标是(
)
A.(0,1)
B.(1,2)
C.(2,0)
D.(±2,0)
【解析】 设与x轴交点的直角坐标为(x,y),令y=0得t=1,代入x=1+ t2,得x=2,
(2)由上述可得,曲线C的参数方程是xy= =1t2+,2t,
把点P的坐标(1,0)代入方程组,解得t=0,因此P在曲线C上,把点Q的坐标
(3,-1)代入方程组,得到
3=1+2t, -1=t2,
这个方程组无解,因此点Q不在曲线C
上.
第十一页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
点与曲线的位置关系: 满足某种约束条件的动点的轨迹形成曲线,点与曲线的位置关系有两种: 点在曲线上、点不在曲线上. (1)对于曲线C的普通方程f(x,y)=0,若点M(x1,y1)在曲线上,则点M(x1, y1)的坐标是方程f(x,y)=0的解,即有f(x1,y1)=0,若点N(x2,y2)不在曲线上, 则点N(x2,y2)的坐标不是方程f(x,y)=0的解,即有f(x2,y2)≠0.
第四页,编辑于星期五:十六点 四十七分。
教材整理2 圆的参数方程 阅读教材P23~P24“思考”及以上部分,完成下列问题. 1.如图2-1-1,设圆O的半径为r,点M从初始位置M0(t=0时的位置)出发, 按逆时针方向在圆O上作匀速圆周运动,设M(x,y),点M转
x=r·cos θ 过的角度是θ,则y=r·sin θ (θ为参数),这就是圆心在原点, 半径为r的圆的参数方程.