高考数学大一轮复习 坐标系和参数方程 第2节 参数方程学案 理 新人教B版

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高考数学一轮总复习 第12章 坐标系与参数方程 第2节 参数方程课件 理 新人教版

高考数学一轮总复习 第12章 坐标系与参数方程 第2节 参数方程课件 理 新人教版

答案:(-1,1)
3.在平面直角坐标系 xOy 中,过椭圆xy==2c3ossinθ, θ (θ 为参数) 的右焦点,且与直线xy==34--t2t, (t 为参数)平行的直线截 椭圆所得的弦长为________.
解析
1.在参数方程与普通方程的互化中,必须使 x,y 的取值范围保 持一致.否则不等价.
x=cos α, y=m+sin α
(α 为 参 数 ) , 直 线
l
的参数方程为
x=1+ 55t,
y=4+2
5
5 t
(t 为参数),
(1)求曲线 C 与直线 l 的普通方程;
(2)若直线 l 与曲线 C 相交于 P,Q 两点,且|PQ|=455,
求实数 m 的值.
解析
[谨记通法] 参数方程化为普通方程,主要用“消元法”消参,常 用代入法、加减消元法、利用三角恒等式消元等.在参数 方程化为普通方程时,要注意保持同解变形.
解析:由xy==1-+2s+incθos θ,
得cos sin
θ=x+2, θ=y-1,
∴(x+2)2+(y-1)2=1,
∴圆心坐标为(-2,1),
故圆心到直线 x-y-1=0 的距离 d= 42=2 2,
∴直线上的点到圆上的点的最近距离是 d-r=2 2-1.
答案:2 2-1
2.直线xy==b4t+at, (t 为参数)与圆yx==2+3sin3θcos θ, (θ 为 参数)相切,则切线的倾斜角为________. 解析:直线的普通方程为 bx-ay-4b=0,圆的普通方程为 (x-2)2+y2=3,因为直线与圆相切,则圆心(2,0)到直线的距 离为 3,从而有 3=|2b-aa2·+0-b24b|,即 3a2+3b2=4b2,所 以 b=± 3a,而直线的倾斜角 α 的正切值 tan α=ba,所以 tan α=± 3,因此切线的倾斜角π3或23π. 答案:π3或23π

高三数学(理)人教版一轮训练:第十二篇第2节参数方程

高三数学(理)人教版一轮训练:第十二篇第2节参数方程

第2节参数方程【选题明细表】·广东省潮州二模)在直角坐标系xOy中,以原点O为极点,x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系.已知点R的极坐标为(2,),曲线C的参数方程为(θ为参数)(1)求点R的直角坐标;化曲线C的参数方程为普通方程;(2)设P为曲线C上一动点,以PR为对角线的矩形PQRS的一边垂直于极轴,求矩形PQRS周长的最小值,及此时P点的直角坐标.解:(1)点R的极坐标转化成直角坐标为R(2,2).由消参数θ,得曲线C的普通方程为+y2=1.(2)设P(cos θ,sin θ)根据题意,得到Q(2,sin θ),则|PQ|=2-cos θ,|QR|=2-sin θ,所以矩形PQRS的周长为:2(|PQ|+|QR|)=8-4sin(θ+).由0≤θ<2π知当θ=时,sin(θ+)=1,所以矩形的最小周长为4,点P(,).C:(θ为参数)和直线l:(其中t为参数,α为直线l的倾斜角).(1)当α=时,求圆上的点到直线l距离的最小值;(2)当直线l与圆C有公共点时,求α的取值范围.解:(1)当α=时,直线l的直角坐标方程为x+y-3=0,圆C的圆心坐标为(1,0),圆心到直线的距离d==,圆的半径为1,故圆上的点到直线l距离的最小值为-1.(2)圆C的直角坐标方程为(x-1)2+y2=1,将直线l的参数方程代入圆C的直角坐标方程,得t2+2(cos α+sin α)t+3=0,这个关于t的一元二次方程有解,故Δ=4(cos α+sin α)2-12≥0,则sin2(α+)≥,即sin(α+)≥或sin(α+)≤-.又0≤α<π,故只能sin(α+)≥,即≤α+≤,即≤α≤.故α的范围是[,].·河南六市联考)在平面直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为(t为参数),以O为极点,x轴的正半轴为极轴,取相同的单位长度建立极坐标系,曲线C的极坐标方程为ρ=4cos θ.(1)求曲线C的直角坐标方程及直线l的普通方程;(2)将曲线C上的所有点的横坐标缩短为原来的,再将所得到的曲线向左平移1个单位,得到曲线C1,求曲线C1上的点到直线l的距离的最小值.解:(1)曲线C的直角坐标方程为x2+y2=4x,即(x-2)2+y2=4,直线l的普通方程为x-y+2=0.(2)将曲线C上的所有点的横坐标缩短为原来的,得(2x-2)2+y2=4,即(x-1)2+=1,再将所得曲线向左平移1个单位,得曲线C1:x2+=1,则曲线C1的参数方程为(θ为参数).设曲线C1上任一点P(cos θ,2sin θ),则点P到直线l的距离d==≥(其中tan =-0,所以点P到直线l的距离的最小值为.·云南曲靖一中等多校联考)在平面直角坐标系xOy中,以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知曲线C的极坐标方程ρ=2sin(θ+).倾斜角为,且经过定点P(0,1)的直线l与曲线C交于M,N两点.(1)写出直线l的参数方程的标准形式,并求曲线C的直角坐标方程;(2)求+的值.解:(1)由倾斜角为,且经过定点P(0,1)的直线l的参数方程为: (t为参数)化为(t为参数)曲线C的极坐标方程ρ=2sin(θ+),即ρ2=2ρ×(sin θ+cos θ),可得直角坐标方程:x2+y2=2x+2y.(2)把直线l的参数方程(t为参数)代入圆C的方程为:t2-t-1=0,t1+t2=1,t1t2=-1.所以+=+====.。

高考数学一轮复习 选修4-4 坐标系与参数方程 第2讲 参数方程教学案 理 北师大版-北师大版高三选

高考数学一轮复习 选修4-4 坐标系与参数方程 第2讲 参数方程教学案 理 北师大版-北师大版高三选

第2讲 参数方程一、知识梳理1.参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,从参数方程得到普通方程.(2)如果知道变数x ,y 中的一个与参数t 的关系,例如x =f (t ),把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系y =g (t ),那么⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t )就是曲线的参数方程,在参数方程与普通方程的互化中,必须使x ,y 的取值X 围保持一致.2.直线、圆和圆锥曲线的参数方程名称普通方程参数方程直线 y -y 0=k (x -x 0)⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos αy =y 0+t sin α (t 为参数)圆 (x -x 0)2+(y -y 0)2=R 2⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+R cos θy =y 0+R sin θ (θ为参数且0≤θ<2π)椭圆x 2a 2+y2b 2=1(a >b >0) ⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos t y =b sin t (t 为参数且0≤t <2π)抛物线 y 2=2px (p >0)⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2y =2pt (t 为参数) 1.直线参数方程的三个应用及一个易错点(1)三个应用:已知直线l 经过点M 0(x 0,y 0),倾斜角为α,点M (x ,y )为l 上任意一点,则直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).①若M 1,M 2是直线l 上的两个点,对应的参数分别为t 1,t 2,则|M 0M 1→| |M 0M 2→|=|t 1t 2|,|M 1M 2→|=|t 2-t 1|=(t 2+t 1)2-4t 1t 2;②若线段M 1M 2的中点为M 3,点M 1,M 2,M 3对应的参数分别为t 1,t 2,t 3,则t 3=t 1+t 22;③若直线l 上的线段M 1M 2的中点为M 0(x 0,y 0),则t 1+t 2=0,t 1t 2<0.(2)一个易错点:在使用直线参数方程的几何意义时,要注意参数前面的系数应该是该直线倾斜角的正余弦值.否则参数不具备该几何含义.2.掌握圆的参数方程的两种应用(1)解决与圆上的动点有关的距离取值X 围以及最大值和最小值问题,通常可以转化为点与圆、直线与圆的位置关系.(2)求距离的问题,通过设圆的参数方程,就转化为求三角函数的值域问题. 二、教材衍化1.曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ(θ为参数)的对称中心( )A .在直线y =2x 上B .在直线y =-2x 上C .在直线y =x -1上D .在直线y =x +1上解析:选B.由⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ,得⎩⎪⎨⎪⎧cos θ=x +1,sin θ=y -2.所以(x +1)2+(y -2)2=1.曲线是以(-1,2)为圆心,1为半径的圆,所以对称中心为(-1,2),在直线y =-2x 上.2.在平面直角坐标系xOy 中,若直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =t -a (t 为参数)过椭圆C :⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos φ,y =2sin φ(φ为参数)的右顶点,则常数a 的值为________.解析:直线l 的普通方程为x -y -a =0, 椭圆C 的普通方程为x 29+y 24=1,所以椭圆C 的右顶点坐标为(3,0),若直线l 过点(3,0), 则3-a =0,所以a =3. 答案:3一、思考辨析判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t )中的x ,y 都是参数t 的函数.( )(2)过M 0(x 0,y 0),倾斜角为α⎝ ⎛⎭⎪⎫α≠π2的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).参数t 的几何意义表示:直线l 上以定点M 0为起点,任一点M (x ,y )为终点的有向线段M 0M 的数量.( )(3)方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =1+2sin θ(θ为参数)表示以点(0,1)为圆心,以2为半径的圆.( )(4)已知椭圆的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos t ,y =4sin t(t 为参数),点M 在椭圆上,对应参数t =π3,点O 为原点,则直线OM 的斜率为 3.( )答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)× 二、易错纠偏常见误区|K(1)不注意互化的等价性致误; (2)直线参数方程中参数t 的几何意义不清致误; (3)交点坐标计算出错致错. 1.若曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos 2θ,y =sin 2θ(θ为参数),则曲线C 上的点的轨迹是( )A .直线x +2y -2=0B .以(2,0)为端点的射线C .圆(x -1)2+y 2=1D .以(2,0)和(0,1)为端点的线段解析:选D.将曲线C 的参数方程化为普通方程得x +2y -2=0(0≤x ≤2,0≤y ≤1).故选D.2.已知直线⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at ,y =y 0+bt (t 为参数)上两点A ,B 对应的参数值是t 1,t 2,则|AB |=( )A .|t 1+t 2|B .|t 1-t 2| C.a 2+b 2|t 1-t 2|D .|t 1-t 2|a 2+b 2解析:选 C.依题意,A (x 0+at 1,y 0+bt 1),B (x 0+at 2,y 0+bt 2),则|AB |=[x 0+at 1-(x 0+at 2)]2+[y 0+bt 1-(y 0+bt 2)]2=a 2+b 2|t 1-t 2|.故选C.3.在平面直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.曲线C 1的极坐标方程为ρ(cos θ+sin θ)=-2,曲线C 2的参数方程为⎩⎨⎧x =t 2,y =22t(t 为参数),则C 1与C 2交点的直角坐标为________.解析:由ρ(cos θ+sin θ)=-2,得x +y =-2 ①.又⎩⎨⎧x =t 2,y =22t ,消去t ,得y 2=8x ②. 联立①②得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =-4,即交点坐标为(2,-4).答案:(2,-4)参数方程与普通方程的互化(自主练透) 1.将下列参数方程化为普通方程.(1)⎩⎪⎨⎪⎧x =1t,y =1tt 2-1(t 为参数); (2)⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θ,y =-1+cos 2θ(θ为参数). 解:(1)由t 2-1≥0⇒t ≥1或t ≤-1 ⇒0<x ≤1或-1≤x <0.由⎩⎪⎨⎪⎧x =1t①,y =1t t 2-1②,①式代入②式得x 2+y 2=1.其中⎩⎪⎨⎪⎧0<x ≤1,0≤y <1或⎩⎪⎨⎪⎧-1≤x <0,-1<y ≤0.(2)由x =2+sin 2θ,0≤sin 2θ≤1 ⇒2≤2+sin 2θ≤3⇒2≤x ≤3,⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θ,y =-1+cos 2θ⇒⎩⎪⎨⎪⎧x -2=sin 2θ,y =-1+1-2sin 2θ⇒ ⎩⎪⎨⎪⎧x -2=sin 2θ,y =-2sin 2θ⇒2x +y -4=0(2≤x ≤3). 2.已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =-4+cos t ,y =3+sin t(t 为参数),曲线C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =8cos θ,y =3sin θ(θ为参数).化C 1,C 2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线.解:曲线C 1:(x +4)2+(y -3)2=1,曲线C 2:x 264+y 29=1,所以曲线C 1是以(-4,3)为圆心,1为半径的圆;曲线C 2是中心为坐标原点,焦点在x 轴上,长半轴长是8,短半轴长是3的椭圆.将参数方程化为普通方程的方法(1)将参数方程化为普通方程,需要根据参数方程的结构特征,选取适当的消参方法.常见的消参方法有:代入消参法、加减消参法、平方消参法等.对于含三角函数的参数方程,常利用同角三角函数关系式消参,如sin 2θ+cos 2θ=1等.(2)将参数方程化为普通方程时,要注意两种方程的等价性,不要增解.参数方程的应用(师生共研)(2020·某某某某模拟)在直角坐标系xOy 中,圆O 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =4+t (t 为参数).(1)若直线l 与圆O 相交于A ,B 两点,求弦长|AB |,若点P (2,4),求|PA |·|PB |的值; (2)以该直角坐标系的原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,圆C 的极坐标方程为ρ=2cos θ+23sin θ,圆O 和圆C 的交点为P ,Q ,求弦PQ 所在直线的直角坐标方程.【解】 (1)由直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =4+t (t 为参数),消去参数t 可得x -y +2=0,即直线l 的普通方程为x -y +2=0.圆O的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ为参数),根据sin 2θ+cos 2θ=1消去参数θ,可得x 2+y 2=4,所以圆心O 到直线l 的距离d =22=2,故弦长|AB |=2r 2-d 2=2 2.把直线l 的参数方程标准化可得⎩⎪⎨⎪⎧x =2+22t ,y =4+22t ,将其代入圆O 的方程x 2+y 2=4得t 2+62t +16=0,设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2, 所以|PA |·|PB |=|t 1t 2|=16.(2)圆C 的极坐标方程为ρ=2cos θ+23sin θ,利用ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x ,ρsin θ=y ,可得圆C 的普通方程为x 2+y 2=2x +23y .因为圆O 的直角坐标方程为x 2+y 2=4,所以弦PQ 所在直线的直角坐标方程为4=2x +23y ,即x +3y -2=0.(1)解决与圆、圆锥曲线的参数方程有关的综合问题时,要注意普通方程与参数方程的互化公式,主要是通过互化解决与圆、圆锥曲线上与动点有关的问题,如最值、X 围等.(2)根据直线的参数方程的标准式中t 的几何意义,有如下常用结论: 过定点M 0的直线与圆锥曲线相交,交点为M 1,M 2,所对应的参数分别为t 1,t 2. ①弦长l =|t 1-t 2|; ②弦M 1M 2的中点⇒t 1+t 2=0; ③|M 0M 1||M 0M 2|=|t 1t 2|.1.(2020·日照模拟)在平面直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3,直线l 过点P (0,-3)且倾斜角为π3.(1)求曲线C 的直角坐标方程和直线l 的参数方程;(2)设直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,求|PA |+|PB |的值.解:(1)曲线C :ρ=4cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3⇒ρ=4cos θcos π3+4sin θsin π3, 所以ρ2=2ρcos θ+23ρsin θ, 即x 2+y 2=2x +23y ,得曲线C 的直角坐标方程为(x -1)2+(y -3)2=4. 直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =12t ,y =-3+32t (t 为参数).(2)将⎩⎪⎨⎪⎧x =12t ,y =-3+32t (t为参数)代入曲线C 的直角坐标方程,得⎝ ⎛⎭⎪⎫12t -12+⎝ ⎛⎭⎪⎫32t -232=4, 整理得t 2-7t +9=0,设点A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=7,t 1t 2=9,所以t 1>0,t 2>0,所以|PA |+|PB |=t 1+t 2=7.2.在直角坐标系xOy 中,曲线C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a +4t ,y =1-t (t 为参数).(1)若a =-1,求C 与l 的交点坐标; (2)若C 上的点到l 距离的最大值为17,求a . 解:(1)曲线C 的普通方程为x 29+y 2=1.当a =-1时,直线l 的普通方程为x +4y -3=0.由⎩⎪⎨⎪⎧x +4y -3=0,x 29+y 2=1, 解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =-2125,y =2425.从而C 与l 的交点坐标为(3,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫-2125,2425. (2)直线l 的普通方程为x +4y -a -4=0,故C 上的点(3cos θ,sin θ)到l 的距离为d =|3cos θ+4sin θ-a -4|17=|5sin (θ+φ)-a -4|17,φ满足tan φ=34.当-a -4≤0,即a ≥-4时,d 的最大值为a +917.由题设得a +917=17,所以a =8;当-a -4>0,即a <-4时,d 的最大值为-a +117,由题设得-a +117=17,所以a =-16.综上,a =8或a =-16.参数方程与极坐标方程的综合应用(师生共研)(2020·某某模拟)在平面直角坐标系xOy 中,设倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =3+t cos α,y =2+t sin α(α为参数).在以坐标原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴建立的极坐标系中,曲线C 的极坐标方程为ρ=21+3cos 2θ,直线l 与曲线C 相交于不同的两点A ,B .(1)若α=π6,求直线l 的普通方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)若|OP |为|PA |与|PB |的等比中项,其中P (3,2),求直线l 的斜率. 【解】 (1)因为α=π6,所以直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+32t ,y =2+12t (t 为参数).消t 可得直线l 的普通方程为x -3y +3=0. 因为曲线C 的极坐标方程ρ=21+3cos 2θ可化为ρ2(1+3cos 2θ)=4,所以曲线C 的直角坐标方程为4x 2+y 2=4.(2)设直线l 上两点A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2, 将⎩⎨⎧x =3+t cos α,y =2+t sin α代入曲线C 的直角坐标方程4x 2+y 2=4可得4(3+t cos α)2+(2+t sin α)2=4,化简得(4cos 2α+sin 2α)t 2+(83cos α+4sin α)t +12=0, 因为|PA |·|PB |=|t 1t 2|=124cos 2α+sin 2α,|OP |2=7, 所以124cos 2α+sin 2α=7,解得tan 2α=165. 因为Δ=(83cos α+4sin α)2-48(4cos 2α+sin 2α)>0 即2sin α(23cos α-sin α)>0,可知tan α>0, 解得tan α=455,所以直线l 的斜率为455.(1)涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程.(2)数形结合的应用,即充分利用参数方程中参数的几何意义,或者利用ρ和θ的几何意义,直接求解,能达到化繁为简的解题目的.1.(2020·某某省第五次测评)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1:⎩⎨⎧x =5cos α,y =2+5sin α(α为参数).以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2:ρ2=4ρcos θ-3.(1)求C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)若曲线C 1与C 2交于A ,B 两点,A ,B 的中点为M ,点P (0,-1),求|PM |·|AB |的值. 解:(1)曲线C 1的普通方程为x 2+(y -2)2=5.由ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x ,得曲线C 2的直角坐标方程为x 2+y 2-4x +3=0. (2)将两圆的方程x 2+(y -2)2=5与x 2+y 2-4x +3=0作差得直线AB 的方程为x -y -1=0.点P (0,-1)在直线AB 上,设直线AB 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =22t ,y =-1+22t (t 为参数),代入x 2+y 2-4x +3=0化简得t 2-32t +4=0,所以t 1+t 2=32,t 1t 2=4. 因为点M 对应的参数为t 1+t 22=322,所以|PM |·|AB |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪t 1+t 22·|t 1-t 2|=322×(t 1+t 2)2-4t 1t 2=322×18-4×4=3.2.(2019·高考全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t21+t2,y =4t 1+t2(t为参数).以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为2ρcos θ+3ρsin θ+11=0.(1)求C 和l 的直角坐标方程; (2)求C 上的点到l 距离的最小值. 解:(1)因为-1<1-t21+t2≤1,且x 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y 22=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 21+t 22+4t 2(1+t 2)2=1, 所以C 的直角坐标方程为x 2+y 24=1(x ≠-1).l 的直角坐标方程为2x +3y +11=0.(2)由(1)可设C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =2sin α(α为参数,-π<α<π).C 上的点到l 的距离为|2cos α+23sin α+11|7=4cos ⎝⎛⎭⎪⎫α-π3+117.当α=-2π3时,4cos ⎝⎛⎭⎪⎫α-π3+11取得最小值7,故C 上的点到l 距离的最小值为7.[基础题组练]1.(2020·某某某某模拟)在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =-12t ,y =3+32t (t 为参数).以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为ρ=4sin(θ+π3).(1)求曲线C 的直角坐标方程.(2)设点M 的直角坐标为(0,3),直线l 与曲线C 的交点为A ,B ,求|MA |+|MB |的值. 解:(1)把ρ=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π3,展开得ρ=2sin θ+23cos θ,两边同乘ρ得ρ2=2ρsin θ+23ρcos θ ①.将ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x ,ρsin θ=y 代入①, 即得曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2-23x -2y =0 ②. (2)将⎩⎪⎨⎪⎧x =-12t ,y =3+32t 代入②式,得t 2+33t +3=0,点M 的直角坐标为(0,3).设这个方程的两个实数根分别为t 1,t 2, 则t 1+t 2=-33,t 1·t 2=3, 所以t 1<0,t 2<0.则由参数t 的几何意义即得|MA |+|MB |=|t 1+t 2|=3 3.2.(2020·某某模拟)在直角坐标系中,圆C 的参数方程为:⎩⎨⎧x =1+2cos α,y =3+2sin α(α为参数),以坐标原点为极点,以x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,且长度单位相同.(1)求圆C 的极坐标方程;(2)若直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos φ,y =t sin φ(t 为参数)被圆C 截得的弦长为23,求直线l 的倾斜角. 解:(1)圆C :⎩⎨⎧x =1+2cos α,y =3+2sin α,消去参数α得(x -1)2+(y -3)2=4,即x 2+y 2-2x -23y =0,因为ρ2=x 2+y 2,x =ρcos θ,y =ρsin θ.所以ρ2-2ρcos θ-23ρsin θ=0,ρ=4cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π3.(2)因为直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos φ,y =t sin φ的极坐标方程为θ=φ,当θ=φ时ρ=4cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫φ-π3=2 3.即cos ⎝⎛⎭⎪⎫φ-π3=32,所以φ-π3=π6或φ-π3=-π6.所以φ=π2或φ=π6,所以直线l 的倾斜角为π6或π2.3.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2t -1,y =-4t -2(t 为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ=21-cos θ.(1)求曲线C 2的直角坐标方程;(2)设M 1是曲线C 1上的点,M 2是曲线C 2上的点,求|M 1M 2|的最小值. 解:(1)因为ρ=21-cos θ,所以ρ-ρcos θ=2, 即ρ=ρcos θ+2.因为x =ρcos θ,ρ2=x 2+y 2,所以x 2+y 2=(x +2)2,化简得y 2-4x -4=0. 所以曲线C 2的直角坐标方程为y 2-4x -4=0. (2)因为⎩⎪⎨⎪⎧x =2t -1,y =-4t -2,所以2x +y +4=0.所以曲线C 1的普通方程为2x +y +4=0. 因为M 1是曲线C 1上的点,M 2是曲线C 2上的点,所以|M 1M 2|的最小值等于点M 2到直线2x +y +4=0的距离的最小值. 不妨设M 2(r 2-1,2r ),点M 2到直线2x +y +4=0的距离为d ,则d =2|r 2+r +1|5=2⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫r +122+345≥325=3510, 当且仅当r =-12时取等号.所以|M 1M 2|的最小值为3510.4.在直角坐标系中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =2sin α(α为参数),以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线D 的极坐标方程为ρ=4sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π6.(1)写出曲线C 的极坐标方程以及曲线D 的直角坐标方程;(2)若过点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,π4(极坐标)且倾斜角为π3的直线l 与曲线C 交于M ,N 两点,弦MN 的中点为P ,求|AP ||AM |·|AN |的值.解:(1)由题意可得曲线C 的普通方程为x 29+y 24=1,将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入曲线C 的普通方程可得,曲线C 的极坐标方程为ρ2cos 2θ9+ρ2sin 2θ4=1.因为曲线D 的极坐标方程为ρ=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π6,所以ρ2=4ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π6=4ρ⎝ ⎛⎭⎪⎫32sin θ-12cos θ,又ρ2=x 2+y 2,x =ρcos θ,y =ρsin θ, 所以x 2+y 2=23y -2x , 所以曲线C 的极坐标方程为ρ2cos 2θ9+ρ2sin 2θ4=1;曲线D 的直角坐标方程为x 2+y2+2x -23y =0.(2)点A ⎝⎛⎭⎪⎫22,π4,则⎩⎪⎨⎪⎧x =22cos π4=2,y =22sin π4=2,所以A (2,2).因为直线l 过点A (2,2)且倾斜角为π3,所以直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t cos π3,y =2+t sin π3(t为参数),代入x 29+y 24=1中可得,314t 2+(8+183)t +16=0,设M ,N 对应的参数分别为t 1,t 2,由一元二次方程根与系数的关系得,t 1+t 2=-32+72331,t 1t 2=6431,所以|AP ||AM |·|AN |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪t 1+t 22|t 1t 2|=4+9316.[综合题组练]1.(2020·某某模拟)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1:⎩⎨⎧x =2+7cos α,y =7sin α(α为参数).以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ=8cos θ,直线l的极坐标方程为θ=π3(ρ∈R ).(1)求曲线C 1的极坐标方程与直线l 的直角坐标方程;(2)若直线l 与曲线C 1,C 2在第一象限分别交于A ,B 两点,P 为曲线C 2上的动点,求△PAB 面积的最大值.解:(1)依题意得,曲线C 1的普通方程为(x -2)2+y 2=7,曲线C 1的极坐标方程为ρ2-4ρcos θ-3=0.直线l 的直角坐标方程为y =3x .(2)曲线C 2的直角坐标方程为(x -4)2+y 2=16, 设A ⎝⎛⎭⎪⎫ρ1,π3,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ2,π3,则ρ21-4ρ1cos π3-3=0,即ρ21-2ρ1-3=0,得ρ1=3或ρ1=-1(舍),又ρ2=8cos π3=4,则|AB |=|ρ2-ρ1|=1.C 2(4,0)到l 的距离d =|43|4=23,以AB 为底边的△PAB 的高的最大值为4+23,则△PAB 的面积的最大值为12×1×(4+23)=2+ 3.2.(2020·某某模拟)在直角坐标系xOy 中,以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知直线l 的极坐标方程为ρcos θ-ρsin θ=2,曲线C 的极坐标方程为ρsin 2θ=2P cos θ(P >0).(1)求直线l 过点(-2,-4)的参数方程;(2)已知直线l 与曲线C 交于N ,Q 两点,M (-2,-4),且|NQ |2=|MN |·|MQ |,某某数P 的值.解:(1)将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入直线l 的极坐标方程,得直线l 的直角坐标方程为x -y -2=0.所以直线l 过点(-2,-4)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+22t ,y =-4+22t (t 为参数).(2)由ρsin 2θ=2P cos θ(P >0), 得(ρsin θ)2=2Pρcos θ(P >0),将ρcos θ=x ,ρsin θ=y 代入,得y 2=2Px (P >0).将直线l 的参数方程与曲线C 的直角坐标方程联立,得t 2-22(4+P )t +8(4+P )=0,(*)Δ=8P (4+P )>0.设点N ,Q 分别对应参数t 1,t 2,恰好为上述方程的根, 则|MN |=t 1,|MQ |=t 2,|NQ |=|t 1-t 2|.由题设得(t 1-t 2)2=|t 1t 2|,即(t 1+t 2)2-4t 1t 2=|t 1t 2|. 由(*)得t 1+t 2=22(4+P ),t 1t 2=8(4+P )>0, 则有(4+P )2-5(4+P )=0,得P =1或P =-4.因为P >0,所以P =1.3.(2020·栖霞模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos t ,y =2sin t (t为参数,a >0),以坐标原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴,建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=-4 2. (1)设P 是曲线C 上的一个动点,当a =23时,求点P 到直线l 的距离的最小值; (2)若曲线C 上所有的点都在直线l 的右下方,某某数a 的取值X 围. 解:(1)由ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=-42,得到ρ(cos θ-sin θ)=-8, 因为ρcos θ=x ,ρsin θ=y , 所以直线l 的普通方程为x -y +8=0.设P (23cos t ,2sin t ),则点P 到直线l 的距离d =|23cos t -2sin t +8|2=|4sin ⎝⎛⎭⎪⎫t -π3-8|2=22|sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫t -π3-2|, 当sin ⎝⎛⎭⎪⎫t -π3=1时,d min =22, 所以点P 到直线l 的距离的最小值为2 2.(2)设曲线C 上任意点P (a cos t ,2sin t ),由于曲线C 上所有的点都在直线l 的右下方,所以a cos t -2sin t +8>0对任意t ∈R 恒成立.a 2+4sin(t -φ)<8,其中cos φ=2a 2+4,sin φ=aa 2+4. 从而a 2+4<8.由于a >0,解得0<a <215. 即a ∈(0,215).4.在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为⎩⎨⎧x =-5+2cos t ,y =3+2sin t(t 为参数),在以原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立的极坐标系中,直线l 的极坐标方程为ρcos(θ+π4)=- 2.(1)求圆C 的普通方程和直线l 的直角坐标方程;(2)设直线l 与x 轴,y 轴分别交于A ,B 两点,点P 是圆C 上任意一点,求A ,B 两点的极坐标和△PAB 面积的最小值.解:(1)由⎩⎨⎧x =-5+2cos t ,y =3+2sin t ,消去参数t ,得(x +5)2+(y -3)2=2,所以圆C 的普通方程为(x +5)2+(y -3)2=2.由ρcos (θ+π4)=-2,得ρcos θ-ρsin θ=-2,所以直线l 的直角坐标方程为x -y +2=0.(2)直线l 与x 轴,y 轴的交点分别为A (-2,0),B (0,2),化为极坐标为A (2,π),B ⎝⎛⎭⎪⎫2,π2,设点P 的坐标为(-5+2cos t ,3+2sin t ),则点P 到直线l 的距离为d =|-5+2cos t -3-2sin t +2|2=|-6+2cos ⎝⎛⎭⎪⎫t +π4|2.所以d min =42=22,又|AB |=2 2.所以△PAB 面积的最小值是S =12×22×22=4.。

高考数学(理)一轮复习教案选修4-4坐标系与参数方程第2讲参数方程

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第2讲 参数方程【20XX 年高考会这样考】考查直线、圆和圆锥曲线的参数方程以及简单的应用问题. 【复习指导】复习本讲时,应紧紧抓住直线的参数方程、圆的参数方程、圆锥曲线的参数方程的建立以及各参数方程中参数的几何意义,同时要熟练掌握参数方程与普通方程互化的一些方法.基础梳理1.参数方程的意义在平面直角坐标系中,如果曲线上的任意一点的坐标x ,y 都是某个变量的函数⎩⎨⎧x =f (t ),y =f (t ),并且对于t 的每个允许值,由方程组所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,则该方程叫曲线的参数方程,联系变数x ,y 的变数t 是参变数,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. 2.常见曲线的参数方程的一般形式(1)经过点P 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线的参数方程为⎩⎨⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).设P 是直线上的任一点,则t 表示有向线段P 0P →的数量. (2)圆的参数方程⎩⎨⎧x =r cos θ,y =r sin θ(θ为参数).(3)圆锥曲线的参数方程椭圆x 2a 2+y 2b 2=1的参数方程为⎩⎨⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数).双曲线x 2a 2-y 2b 2=1的参数方程为⎩⎨⎧x =a sec φ,y =tan φ(φ为参数).抛物线y 2=2px 的参数方程为⎩⎨⎧x =2pt 2,y =2pt(t 为参数). 双基自测1.极坐标方程ρ=cos θ和参数方程⎩⎨⎧x =-1-t ,y =2+t (t 为参数)所表示的图形分别是( ).A .直线、直线B .直线、圆C .圆、圆D .圆、直线解析 ∵ρcos θ=x ,∴cos θ=x ρ代入到ρ=cos θ,得ρ=xρ,∴ρ2=x ,∴x 2+y 2=x 表示圆.又∵⎩⎪⎨⎪⎧x =-1-t ,y =2+t ,相加得x +y =1,表示直线.答案 D2.若直线⎩⎨⎧x =1-2t ,y =2+3t (t 为实数)与直线4x +ky =1垂直,则常数k =________.解析 参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1-2t ,y =2+3t ,所表示的直线方程为3x +2y =7,由此直线与直线4x +ky =1垂直可得-32×⎝ ⎛⎭⎪⎫-4k =-1,解得k =-6.答案 -63.二次曲线⎩⎨⎧x =5cos θ,y =3sin θ(θ是参数)的左焦点的坐标是________.解析 题中二次曲线的普通方程为x 225+y 29=1左焦点为(-4,0). 答案 (-4,0)4.(2011·广州调研)已知直线l 的参数方程为:⎩⎨⎧x =2t ,y =1+4t (t 为参数),圆C 的极坐标方程为ρ=22sin θ,则直线l 与圆C 的位置关系为________.解析 将直线l 的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =2t ,y =1+4t 化为普通方程得,y =1+2x ,圆ρ=22sin θ的直角坐标方程为x 2+(y -2)2=2,圆心(0,2)到直线y =1+2x 的距离为2-11+4,因为该距离小于圆的半径,所以直线l 与圆C 相交.答案 相交5.(2011·广东)已知两曲线参数方程分别为⎩⎨⎧x =5cos θ,y =sin θ(0≤θ<π)和⎩⎪⎨⎪⎧x =54t 2,y =t(t ∈R ),它们的交点坐标为________. 解析 由⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos θ,y =sin θ(0≤θ<π)得,x 25+y 2=1(y ≥0)由⎩⎨⎧x =54t 2,y =t(t ∈R )得,x =54y 2,∴5y 4+16y 2-16=0. 解得:y 2=45或y 2=-4(舍去).则x =54y 2=1又θ≥0,得交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫1,255. 答案 ⎝⎛⎭⎪⎫1,255考向一 参数方程与普通方程的互化【例1】►把下列参数方程化为普通方程: (1)⎩⎨⎧x =3+cos θ,y =2-sin θ;(2)⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =5+32t .[审题视点] (1)利用平方关系消参数θ; (2)代入消元法消去t .解 (1)由已知⎩⎨⎧cos θ=x -3,sin θ=2-y ,由三角恒等式cos 2θ+sin 2θ=1,可知(x -3)2+(y -2)2=1,这就是它的普通方程. (2)由已知t =2x -2,代入y =5+32t 中,得y =5+32(2x -2),即3x -y +5-3=0就是它的普通方程.参数方程化为普通方程:化参数方程为普通方程的基本思路是消去参数,常用的消参方法有代入消去法、加减消去法、恒等式(三角的或代数的)消去法,参数方程通过代入消元或加减消元消去参数化为普通方程,不要忘了参数的范围.【训练1】(2010·陕西)参数方程⎩⎨⎧x =cos α,y =1+sin α(α为参数)化成普通方程为________.解析 由⎩⎪⎨⎪⎧ x =cos α,y =1+sin α,得⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α, ①y -1=sin α, ②①2+②2得:x 2+(y -1)2=1. 答案 x 2+(y -1)2=1考向二 直线与圆的参数方程的应用【例2】►已知圆C :⎩⎨⎧ x =1+cos θ,y =sin θ(θ为参数)和直线l :⎩⎨⎧x =2+t cos α,y =3+t sin α(其中t 为参数,α为直线l 的倾斜角).(1)当α=2π3时,求圆上的点到直线l 距离的最小值; (2)当直线l 与圆C 有公共点时,求α的取值范围.[审题视点] (1)求圆心到直线l 的距离,这个距离减去圆的半径即为所求;(2)把圆的参数方程化为直角坐标方程,将直线的参数方程代入得关于参数t 的一元二次方程,这个方程的Δ≥0.解 (1)当α=2π3时,直线l 的直角坐标方程为3x +y -33=0,圆C 的圆心坐标为(1,0),圆心到直线的距离d =232=3,圆的半径为1,故圆上的点到直线l 距离的最小值为3-1.(2)圆C 的直角坐标方程为(x -1)2+y 2=1,将直线l 的参数方程代入圆C 的直角坐标方程,得t 2+2(cos α+3sin α)t +3=0,这个关于t 的一元二次方程有解,故Δ=4(cos α+3sin α)2-12≥0,则sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6≥34,即sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6≥32或sin⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6≤-32.又0≤α<π,故只能sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6≥32,即π3≤α+π6≤2π3,即π6≤α≤π2.如果问题中的方程都是参数方程,那就要至少把其中的一个化为直角坐标方程.【训练2】 已知直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1+t ,y =4-2t (参数t ∈R ),圆C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos θ+2,y =2sin θ(参数θ∈[0,2π]),求直线l 被圆C 所截得的弦长. 解 由⎩⎨⎧ x =1+t ,y =4-2t 消参数后得普通方程为2x +y -6=0,由⎩⎨⎧x =2cos θ+2,y =2sin θ消参数后得普通方程为(x -2)2+y 2=4,显然圆心坐标为(2,0),半径为2.由于圆心到直线2x +y -6=0的距离为d =|2×2+0-6|22+1=255,所以所求弦长为222-⎝⎛⎭⎪⎫2552=855. 考向三 圆锥曲线的参数方程的应用【例3】►求经过点(1,1),倾斜角为135°的直线截椭圆x 24+y 2=1所得的弦长.[审题视点] 把直线方程用参数表示,直接与椭圆联立,利用根与系数的关系及弦长公式可解决.解由条件可知直线的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =1-22t ,y =1+22t(t 为参数),代入椭圆方程可得⎝ ⎛⎭⎪⎫1-22t 24+⎝⎛⎭⎪⎫1+22t 2=1, 即52t 2+32t +1=0.设方程的两实根分别为t 1、t 2,则由二次方程的根与系数的关系可得⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=-625,t 1t 2=25,则直线截椭圆的弦长是|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫-6252-4×25=425.普通方程化为参数方程:化普通方程为参数方程的基本思路是引入参数,即选定合适的参数t ,先确定一个关系x =f (t )(或y =φ(t )),再代入普通方程F (x ,y )=0,求得另一关系y =φ(t )(或x =f (t )).一般地,常选择的参数有角、有向线段的数量、斜率,某一点的横坐标(或纵坐标).普通方程化为参数方程需要引入参数,选择的参数不同,所得的参数方程也不一样.【训练3】(2011·南京模拟)过点P (-3,0)且倾斜角为30°的直线和曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1t ,y =t -1t(t 为参数)相交于A 、B 两点,求线段AB 的长.解直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-3+32s ,y =12s(s 为参数),又曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1t ,y =t -1t(t 为参数)可以化为x 2-y 2=4,将直线的参数方程代入上式,得s 2-63s +10=0,设A 、B 对应的参数分别为s 1,s 2.∴s 1+s 2=63,s 1s 2=10.∴|AB |=|s 1-s 2|=(s 1+s 2)2-4s 1s 2=217.如何解决极坐标方程与参数方程的综合问题从近两年的新课标高考试题可以看出,对参数方程的考查重点是直线的参数方程、圆的参数方程和圆锥曲线的参数方程的简单应用,特别是利用参数方程解决弦长和最值等问题,题型为填空题和解答题.【示例】►(本题满分10分)(2011·新课标全国)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =2+2sin α(α为参数).M 是C 1上的动点,P 点满足OP →=2OM →,P 点的轨迹为曲线C 2.(1)求C 2的方程;(2)在以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线θ=π3与C 1的异于极点的交点为A ,与C 2的异于极点的交点为B ,求|AB |.第(1)问:利用代入法;第(2)问把曲线C 1、曲线C 2均用极坐标表示,再求射线θ=π3与曲线C 1、C 2的交点A 、B 的极径即可. [解答示范] (1)设P (x ,y ),则由条件知M ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2,y 2.由于M 点在C 1上,所以⎩⎪⎨⎪⎧x 2=2cos α,y2=2+2sin α,即⎩⎨⎧x =4cos α,y =4+4sin α. 从而C 2的参数方程为⎩⎨⎧x =4cos α,y =4+4sin α(α为参数).(5分)(2)曲线C 1的极坐标方程为ρ=4sin θ,曲线C 2的极坐标方程为ρ=8sin θ. 射线θ=π3与C 1的交点A 的极径为ρ1=4sin π3, 射线θ=π3与C 2的交点B 的极径为ρ2=8sin π3. 所以|AB |=|ρ2-ρ1|=2 3.(10分)很多自主命题的省份在选考坐标系与参数方程中的命题多以综合题的形式命题,而且通常将极坐标方程、参数方程相结合,以考查考生的转化与化归的能力.【试一试】(2011·江苏)在平面直角坐标系xOy 中,求过椭圆⎩⎨⎧x =5cos φ,y =3sin φ(φ为参数)的右焦点,且与直线⎩⎨⎧x =4-2t ,y =3-t (t 为参数)平行的直线的普通方程.[尝试解答] 由题设知,椭圆的长半轴长a =5,短半轴长b =3,从 而c =a 2-b 2=4,所以右焦点为(4,0).将已知直线的参数方程化为普通方程:x -2y +2=0.故所求直线的斜率为12,因此其方程为y =12(x -4),即x -2y -4=0..精品资料。

高考数学一轮复习 坐标系与参数方程 第2节 参数方程学案 理 北师大版-北师大版高三全册数学学案

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第二节 参数方程[考纲传真] (教师用书独具)1.了解参数方程,了解参数的意义.2.能选择适当的参数写出直线、圆和椭圆曲线的参数方程.(对应学生用书第201页)[基础知识填充]1.曲线的参数方程(1)一般地,在取定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标(x ,y )都是某个变数t 的函数⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t ),并且对于t 取的每一个允许值,由方程组所确定的点P (x ,y )都在这条曲线上,那么方程组就叫作这条曲线的参数方程,联系x ,y 之间关系的变数t 叫作参变数,简称参数.相对于参数方程,我们直接用坐标(x ,y )表示的曲线方程f (x ,y )=0叫作曲线的普通方程.(2)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,从参数方程得到普通方程.2.常见曲线的参数方程和普通方程点的轨迹 普通方程参数方程直线y -y 0=tan α(x -x 0) ⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数)圆 x 2+y 2=r 2 ⎩⎪⎨⎪⎧ x =r cos θ,y =r sin θ(θ为参数)椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0) ⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ(φ为参数)[意义为:|t |是直线上任一点M (x ,y )到M 0(x 0,y 0)的距离.[基本能力自测]1.(思考辨析)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t )中的x ,y 都是参数t 的函数.( )(2)过M 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).参数t 的几何意义表示:直线l 上以定点M 0为起点,任一点M (x ,y )为终点的有向线段M 0M →的数量.( )(3)方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =1+2sin θ表示以点(0,1)为圆心,以2为半径的圆.( )(4)已知椭圆的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos t ,y =4sin t(t 为参数),点M 在椭圆上,对应参数t=π3,点O 为原点,则直线OM 的斜率为 3.( ) [答案] (1)√ (2)√ (3)√ (4)×2.(教材改编)曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ(θ为参数)的对称中心( ) A .在直线y =2x 上 B .在直线y =-2x 上 C .在直线y =x -1上 D .在直线y =x +1上B [由⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+cos θ,y =2+sin θ,得⎩⎪⎨⎪⎧cos θ=x +1,sin θ=y -2,所以(x +1)2+(y -2)2=1.曲线是以(-1,2)为圆心,1为半径的圆, 所以对称中心为(-1,2),在直线y =-2x 上.] 3.(教材改编)在平面直角坐标系中,曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+22t ,y =1+22t (t 为参数)的普通方程为________.x -y -1=0 [由x =2+22t ,且y =1+22t , 消去t ,得x -y =1,即x -y -1=0.] 4.椭圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos φ,y =3sin φ(φ为参数),过左焦点F 1的直线l 与C 相交于A ,B ,则|AB |min =________.185 [由⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos φ,y =3sin φ(φ为参数),消去参数φ得x 225+y 29=1,当AB ⊥x 轴时,|AB |有最小值. 所以|AB |min =2×95=185.]5.(2017·江苏高考)在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-8+t ,y =t2(t 为参数),曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2s 2,y =22s(s 为参数).设P 为曲线C 上的动点,求点P 到直线l 的距离的最小值.[解] 直线l 的普通方程为x -2y +8=0. 因为点P 在曲线C 上,设P (2s 2,22s ), 从而点P 到直线l 的距离d =|2s 2-42s +8|12+(-2)2=2(s -2)2+45. 当s =2时,d min =455.因此当点P 的坐标为(4,4)时,曲线C 上的点P 到直线l 的距离取到最小值455.(对应学生用书第202页)参数方程与普通方程的互化(1)求直线⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =-1-t(t 为参数)与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =3sin α(α为参数)的交点个数.(2)在平面直角坐标系xOy 中,若直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =t -a(t 为参数)过椭圆C :⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos φ,y =2sin φ(φ为参数)的右顶点,求常数a 的值.【导学号:79140389】[解] (1)将⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =-1-t消去参数t 得直线x +y -1=0;将⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =3sin α消去参数α得圆x 2+y 2=9.又圆心(0,0)到直线x +y -1=0的距离d =22<3. 因此直线与圆相交,故直线与曲线有2个交点. (2)直线l 的普通方程为x -y -a =0, 椭圆C 的普通方程为x 29+y 24=1,所以椭圆C 的右顶点坐标为(3,0),若直线l 过(3,0), 则3-a =0,∴a =3.[规律方法] 化参数方程为普通方程的基本思路是消去参数,常用的消参方法有代入消去法、加减消去法、恒等式三角的或代数的消去法.另外,消参时要注意参数的范围. 普通方程化为参数方程时,先分清普通方程所表示的曲线类型,结合常见曲线的参数方程直接写出.[跟踪训练] 如图2,以过原点的直线的倾斜角θ为参数,求圆x 2+y 2-x =0的参数方程.图2[解] 圆的半径为12,记圆心为C ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,连接CP , 则∠PCx =2θ,故x P =12+12cos 2θ=cos 2θ,y P =12sin 2θ=sin θcos θ(θ为参数).所以圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos 2θ,y =sin θcos θ(θ为参数).参数方程的应用(2017·石家庄质检)在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =4sin θ(θ为参数),直线l 经过点P (1,2),倾斜角α=π6.(1)写出圆C 的普通方程和直线l 的参数方程;(2)设直线l 与圆C 相交于A ,B 两点,求|PA |·|PB |的值.[解] (1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =4sin θ,消去θ,得圆C 的普通方程为x 2+y 2=16. 又直线l 过点P (1,2)且倾斜角α=π6,所以l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos π6,y =2+t sin π6,即⎩⎪⎨⎪⎧x =1+32t ,y =2+12t (t 为参数).(2)把直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1+32t ,y =2+12t代入x 2+y 2=16,得⎝⎛⎭⎪⎫1+32t 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫2+12t 2=16,t 2+(3+2)t -11=0,所以t 1t 2=-11,由参数方程的几何意义,|PA |·|PB |=|t 1t 2|=11. [规律方法]1解决与圆、圆锥曲线的参数方程有关的综合问题时,要注意普通方程与参数方程的互化公式,主要是通过互化解决与圆、圆锥曲线上与动点有关的问题,如最值、范围等.2根据直线的参数方程的标准式中t 的几何意义,有如下常用结论: 过定点M 0的直线与圆锥曲线相交,交点为M 1,M 2,所对应的参数分别为t 1,t 2. ①弦长l =|t 1-t 2|; ②弦M 1M 2的中点⇒t 1+t 2=0; ③|M 0M 1||M 0M 2|=|t 1t 2|.⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a +4t ,y =1-t (t 为参数).(1)若a =-1,求C 与l 的交点坐标; (2)若C 上的点到l 距离的最大值为17,求a . [解] (1)曲线C 的普通方程为x 29+y 2=1.当a =-1时,直线l 的普通方程为x +4y -3=0.由⎩⎪⎨⎪⎧x +4y -3=0,x 29+y 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =-2125,y =2425.从而C 与l 的交点坐标为(3,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫-2125,2425.(2)直线l 的普通方程为x +4y -a -4=0,故C 上的点(3cos θ,sin θ)到l 的距离为d =|3cos θ+4sin θ-a -4|17.当a ≥-4时,d 的最大值为a +917.由题设得a +917=17,所以a =8;当a <-4时,d 的最大值为-a +117. 由题设得-a +117=17,所以a =-16.综上,a =8或a =-16.极坐标方程与参数方程的综合应用(2018·石家庄质检(二))在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a +a cos β,y =a sin β(a >0,β为参数).以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,直线l 的极坐标方程ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π3=32.(1)若曲线C 与l 只有一个公共点,求a 的值;(2)A ,B 为曲线C 上的两点,且∠AOB =π3,求△OAB 的面积最大值.[解] (1)曲线C 是以(a,0)为圆心,以a 为半径的圆, 直线l 的直角坐标方程为x +3y -3=0.由直线l 与圆C 只有一个公共点,则可得|a -3|2=a ,解得a =-3(舍),a =1. 所以a =1.(2)法一:曲线C 的极坐标方程为ρ=2a cos θ(a >0), 设A 的极角为θ,B 的极角为θ+π3,则S △OAB =12|OA |·|OB |sin π3=34|2a cos θ|·⎪⎪⎪⎪⎪⎪2a cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3=3a 2⎪⎪⎪⎪⎪⎪cos θcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3,∵cos θcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π3=12cos 2θ-32sin θcos θ =12·cos 2θ+12-34sin 2θ =12⎝ ⎛⎭⎪⎫12cos 2θ-32sin 2θ+14 =12cos ⎝⎛⎭⎪⎫2θ+π3+14,所以当θ=-π6时,12cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2θ+π3+14取得最大值34.△OAB 的面积最大值为33a24.法二:因为曲线C 是以(a,0)为圆心,以a 为半径的圆,且∠AOB =π3,由正弦定理得|AB |sinπ3=2a ,所以|AB |=3a .由余弦定理得|AB |2=3a 2=|OA |2+|OB |2-|OA |·|OB | ≥|OA |·|OB |,所以S △OAB =12|OA |·|OB |sin π3≤12×3a 2×32=33a 24, 所以△OAB 的面积最大值为33a 24.[规律方法] 处理极坐标、参数方程综合问题的方法 1涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程.2数形结合的应用,即充分利用参数方程中参数的几何意义,或者利用ρ和θ的几何意义,直接求解,能达到化繁为简的解题目的.1⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φ,y =sin φ(其中φ为参数).以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程是ρ(tan α·cos θ-sin θ)=1(α是常数,0<α<π,且α≠π2),点A ,B (A 在x 轴的下方)是曲线C 1与C 2的两个不同交点.(1)求曲线C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程; (2)求|AB |的最大值及此时点B 的坐标.【导学号:79140390】[解] (1)∵⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φ,y =sin φ,∴x 24+y 2=1, 由⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ得曲线C 2的直角坐标方程为y =tan α·x -1.(2)由(1)得曲线C 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =-1+t sin α(t 是参数),设A (t 1cos α,-1+t 1sin α),B (t 2cos α,-1+t 2sin α),将C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =-1+t sin α,代入x 24+y 2=1,整理得t 2(1+3sin 2α)-8t sin α=0, ∴t 1=0,t 2=8sin α1+3sin 2α, ∴|AB |=|t 1-t 2|=8|sin α|1+3sin 2α =83|sin α|+1|sin α|≤823=433(当且仅当sin α=33取等号), 当sin α=33时,∴0<α<π,且α≠π2, ∴cos α=±63, ∴B ⎝ ⎛⎭⎪⎫±423,13, ∴|AB |的最大值为433,此时点B 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫±423,13.。

高考数学一轮复习 第十二篇 坐标系与参数方程 第2节 参数方程课件 理

高考数学一轮复习 第十二篇 坐标系与参数方程 第2节 参数方程课件 理

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【即时训练】 已知曲线 C 的方程 y2=3x2-2x3,设 y=tx,t 为参数, 求曲线 C 的参数方程.
解:将 y=tx 代入 y2=3x2-2x3, 得 t2x2=3x2-2x3, 即 2x3=(3-t2)x2. 当 x=0 时,y=0; 当 x≠0 时,x=3-2 t2, 从而 y=3t-2 t3.
θ θ

②设 M(x,y),P(2cos θ,2sin θ),因 Q(6,0),
∴M
的参数方程为x=6+22cos y=2si2n θ
θ
,即yx==s3i+n θcos θ .
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第二十四页,共四十一页。
(2)由椭圆x32+y2=1 的参数方程为yx==sin3cφos φ ,(φ 为参数), 故可设动点 P 的坐标为( 3cos φ,sin φ),其中 0≤φ≤2π.
即|5k-2+2k1|<2,解得 k>2210.
即直线 l 的斜率的取值范围为2210,+∞. 解法二 将圆 C 的参数方程yx==-1+1+2co2ssiθn,θ 化成普通方程为 (x-1)2+(y+1)2=4,① 将直线 l 的参数方程代入①式,得 t2+2(2cos α+5sin α)t+25=0.②
(t 为参数)
x=x0+Rcos θ, y=y0+Rsin θ
(θ 为参数)
x=Rcos θ, y=Rsin θ
(θ 为参数)
x=acos φ, y=bsin φ
(φ 为参数)
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3.直线的参数方程的标准形式的应用
过点
M0(x0,y0),倾斜角为
α
的直线
l

高中数学新人教版B版精品教案《人教版B高中数学选修4-4:坐标系与参数方程 2.2.1 直线的参数方程》02

高中数学新人教版B版精品教案《人教版B高中数学选修4-4:坐标系与参数方程 2.2.1 直线的参数方程》02

直线的参数方程一、教学目标:知识与技能:了解直线参数方程的条件及参数的意义过程与方法:能根据直线的几何条件,写出直线的参数方程及参数的意义情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。

二、重难点:教学重点:曲线参数方程的定义及方法教学难点:选择适当的参数写出曲线的参数方程三、教学方法:启发、诱导发现教学四、教学过程(一)、复习引入:提问学生直线方程的几种形式:点斜式,截距式,两点式。

自学教材,形成新知。

1. 直线的参数方程的标准形式:2. 注意参数方程中哪些是变量,哪些是常量3. 参数方程形式上有什么特点?4. 参数t 的几何意义是什么?(二)、讲解新课:(1)过定点),(00y x P 倾斜角为α的直线的参数方程⎩⎨⎧+=+=ααsin cos 00t y y t x x (t 为参数) 【辨析直线的参数方程】:设M,为直线上的任意一点,参数t 的几何意义是指从点的位移,可以用有向线段PM 数量来表示。

带符号(2)注意哪些是变量,哪些是常量(3)方程形式上的特点(4)参数的几何意义(三)、直线的参数方程应用,强化理解。

1、例题:例1:设直线 1l 过点A2,-4,倾斜角为56π(1)求1l 的参数方程;(2)设直线2l :10x y -+=, 21l l 与的交点为B,求点B 与点A 的距离。

【变式训练】 1.一条直线的参数方程是112()5x t t y ⎧=+⎪⎪⎨⎪=-+⎪⎩为参数,另一条直线的方程是0x y --=,求两直线的交点与点(1,-5)间的距离:10l x y +-=2y x =,B 两点,求线段AB 的长度和点(1,2)M -到A,B 两点的距离之积。

【变式训练】2已知直线l 经过点(1,1)P ,倾斜角6πα=,(1)写出直线l 的参数方程。

(2)设l 与圆422=+y x 相交与两点,A B ,求点P 到,A B 两点的距离之积。

学生练习,教师准对问题讲评。

高考数学一轮复习 选修部分 坐标系与参数方程学案 理

高考数学一轮复习 选修部分 坐标系与参数方程学案 理

坐标系与参数方程第一节 坐 标 系本节主要包括2个知识点: 1.平面直角坐标系下图形的伸缩变换;极坐标系.突破点(一) 平面直角坐标系下图形的伸缩变换[基本知识]设点P (x ,y )是平面直角坐标系中的任意一点,在变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λ·x λ>,y ′=μ·yμ>的作用下,点P (x ,y )对应到点P ′(x ′,y ′),称φ为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换.[基本能力]1.判断题(1)平面直角坐标系中点P (-2,3)在变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=12x ,y ′=13y的作用下得到的点为P ′(-1,1).( )(2)已知伸缩变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2x ,y ′=-12y ,经φ变换得到点A ′(2,4),则原来点的坐标为A (4,-2).( )答案:(1)√ (2)× 2.填空题(1)直线l :x -2y +3=0经过φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=x ,y ′=2y变换后得到的直线l ′方程为________________.解析:设l ′上的任一点P (x ′,y ′)由题得⎩⎪⎨⎪⎧x =x ′,y =12y ′,代入x -2y +3=0得x ′-y ′+3=0,直线l ′的方程为x -y +3=0.答案:x -y +3=0(2)已知平面直角坐标系中点A (-2,4)经过φ变换后得A ′的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,2,则伸缩变换φ为________.解析:设伸缩变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx λ,y ′=μy μ,则有⎩⎪⎨⎪⎧-12=-2λ,2=4μ,解得⎩⎪⎨⎪⎧λ=14,μ=12.∴φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=14x ,y ′=12y .答案:φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=14x ,y ′=12y[全析考法][典例] 求双曲线C :x 2-y 264=1经过φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y变换后所得曲线C ′的焦点坐标.[解] 设曲线C ′上任意一点P ′(x ′,y ′), 由题意,将⎩⎪⎨⎪⎧x =13x ′,y =2y ′代入x 2-y 264=1得x ′29-4y ′264=1, 化简得x ′29-y ′216=1,即x 29-y 216=1为曲线C ′的方程,可见经变换后的曲线仍是双曲线, 则所求焦点坐标为F 1(-5,0),F 2(5,0).[方法技巧]应用伸缩变换公式时的两个注意点(1)曲线的伸缩变换是通过曲线上任意一点的坐标的伸缩变换实现的,解题时一定要区分变换前的点P 的坐标(x ,y )与变换后的点P ′的坐标(x ′,y ′),再利用伸缩变换公式⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx λ,y ′=μy μ建立联系.(2)已知变换后的曲线方程f (x ,y )=0,一般都要改写为方程f (x ′,y ′)=0,再利用换元法确定伸缩变换公式.[全练题点]1.求直线l :y =6x 经过φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y 变换后所得到的直线l ′的方程.解:设直线l ′上任意一点P ′(x ′,y ′), 由题意,将⎩⎪⎨⎪⎧x =13x ′,y =2y ′代入y =6x 得2y ′=6×⎝ ⎛⎭⎪⎫13x ′,所以y ′=x ′,即直线l ′的方程为y =x .2.在同一平面直角坐标系中,将直线x -2y =2变成直线2x ′-y ′=4,求满足图象变换的伸缩变换.解:设变换为⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx λ,y ′=μy μ,代入第二个方程,得2λx -μy =4,与x -2y =2比较系数得λ=1,μ=4,即⎩⎪⎨⎪⎧x ′=x ,y ′=4y .因此,经过变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=x ,y ′=4y 后,直线x -2y =2变成直线2x ′-y ′=4.3.在同一平面直角坐标系中,经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=12x ,y ′=13y后,曲线C :x 2+y 2=36变为何种曲线,并求曲线的焦点坐标.解:设圆x 2+y 2=36上任一点为P (x ,y ),伸缩变换后对应点的坐标为P ′(x ′,y ′),则⎩⎪⎨⎪⎧x =2x ′,y =3y ′,所以4x ′2+9y ′2=36,即x ′29+y ′24=1.所以曲线C 在伸缩变换后得椭圆x 29+y 24=1,其焦点坐标为(±5,0).突破点(二) 极坐标系[基本知识]1.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O ,点O 叫做极点,自极点O 引一条射线Ox ,Ox 叫做极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.(2)极坐标一般地,没有特殊说明时,我们认为ρ≥0,θ可取任意实数. (3)点与极坐标的关系一般地,极坐标(ρ,θ)与(ρ,θ+2k π)(k ∈Z)表示同一个点,特别地,极点O 的坐标为(0,θ)(θ∈R),和直角坐标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示.如果规定ρ>0,0≤θ<2π,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标(ρ,θ) 表示;同时,极坐标(ρ,θ)表示的点也是唯一确定的.2.极坐标与直角坐标的互化[基本能力]1.判断题(1)圆心在极轴上的点(a,0)处,且过极点O 的圆的极坐标方程为ρ=2a sin θ.( ) (2)tan θ=1与θ=π4表示同一条曲线.( )(3)点P 的直角坐标为(-2,2),那么它的极坐标可表示为⎝⎛⎭⎪⎫2,3π4.( )答案:(1)× (2)× (3)√ 2.填空题(1)点P 的直角坐标为(1,-3),则点P 的极坐标为________.解析:因为点P (1,-3)在第四象限,与原点的距离为2,且OP 与x 轴所成的角为-π3,所以点P 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,-π3.答案:⎝⎛⎭⎪⎫2,-π3(2)在极坐标系中,圆ρ=2cos θ在点M (2,0)处的切线的极坐标方程为________. 解析:如图,∵ρ=2cos θ,∴ρ2=2ρcos θ,化为直角坐标方程为x 2+y 2=2x .由图象可知圆在点M (2,0)处的切线的直角坐标方程为x =2,即ρcos θ=2.答案:ρcos θ=2(3)在极坐标系中A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫4,2π3两点间的距离为________. 解析:法一:在极坐标系中,A ,B 两点如图所示,|AB |=|OA |+|OB |=6.法二:A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫4,2π3的直角坐标为A (1,-3),B (-2,23).∴|AB |=-2-2+3+32=36=6.答案:6(4)圆ρ=5cos θ-53sin θ的圆心的极坐标为________. 解析:将方程 ρ=5cos θ-53sin θ两边都乘以ρ得: ρ2=5ρcos θ-53ρsin θ,化成直角坐标方程为x 2+y 2-5x +53y =0.圆心的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫52,-532,化成极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫5,5π3.答案:⎝⎛⎭⎪⎫5,5π3(答案不唯一)(5)在极坐标系中,直线ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=2被圆ρ=4截得的弦长为________.解析:直线ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=2可化为x +y -22=0,圆ρ=4可化为x 2+y 2=16,由圆中的弦长公式得2r 2-d 2=242-⎝⎛⎭⎪⎫2222=4 3. 答案:4 3[全析考法]1.极坐标方程化为直角坐标方程的步骤2.直角坐标方程化为极坐标方程或直角坐标系中点的坐标化为极坐标(1)直角坐标方程化为极坐标方程较为简单,只需将直角坐标方程中的x ,y 分别用ρcos θ,ρsin θ代替即可得到相应极坐标方程.(2)求直角坐标系中的点(x ,y )对应的极坐标的一般步骤:[例1] 在极坐标系下,已知圆O :ρ=cos θ+sin θ和直线l :ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22. (1)求圆O 和直线l 的直角坐标方程;(2)当θ∈(0,π)时,求直线l 与圆O 公共点的一个极坐标. [解] (1)圆O :ρ=cos θ+sin θ,即ρ2=ρcos θ+ρsin θ,圆O 的直角坐标方程为:x 2+y 2=x +y ,即x 2+y 2-x -y =0,直线l :ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22,即ρsin θ-ρcos θ=1,则直线l 的直角坐标方程为:y -x =1,即x -y +1=0.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-x -y =0,x -y +1=0得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1,则直线l 与圆O 公共点的一个极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫1,π2.[方法技巧]1.应用互化公式的三个前提条件 (1)取直角坐标系的原点为极点. (2)以x 轴的正半轴为极轴. (3)两种坐标系规定相同的长度单位. 2.直角坐标化为极坐标时的两个注意点(1)根据终边相同的角的意义,角θ的表示方法具有周期性,故点M 的极坐标(ρ,θ)的形式不唯一,即一个点的极坐标有无穷多个.当限定ρ≥0,θ∈[0,2π)时,除极点外,点M 的极坐标是唯一的.(2)当把点的直角坐标化为极坐标时,求极角θ应注意判断点M 所在的象限(即角θ的终边的位置),以便正确地求出角θ(θ∈[0,2π))的值.极坐标方程的应用[例2] (2018·安徽合肥模拟)在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,圆C 的极坐标方程为ρ=4cos θ.(1)求出圆C 的直角坐标方程;(2)已知圆C 与x 轴相交于A ,B 两点,直线l :y =2x 关于点M (0,m )(m ≠0)对称的直线为l ′.若直线l ′上存在点P 使得∠APB =90°,求实数m 的最大值.[解] (1)由ρ=4cos θ得ρ2=4ρcos θ,即x 2+y 2-4x =0,故圆C 的直角坐标方程为x 2+y 2-4x =0.(2)l :y =2x 关于点M (0,m )对称的直线l ′的方程为y =2x +2m ,而AB 为圆C 的直径,故直线l ′上存在点P 使得∠APB =90°的充要条件是直线l ′与圆C 有公共点,故|4+2m |5≤2,解得-2-5≤m ≤5-2,于是,实数m 的最大值为5-2.[易错提醒]用极坐标系解决问题时要注意题目中的几何关系,如果几何关系不容易通过极坐标表示时,可以先化为直角坐标方程,将不熟悉的问题转化为熟悉的问题加以解决.[全练题点]1.[考点一、二]已知直线l 的极坐标方程为2ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=2,点A 的极坐标为A ⎝⎛⎭⎪⎫22,7π4,求点A 到直线l 的距离. 解:由2ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=2,得2ρ⎝ ⎛⎭⎪⎫22sin θ+22cos θ=2,由坐标变换公式,得直线l 的直角坐标方程为y +x =1,即x +y -1=0.由点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫22,7π4得点A 的直角坐标为(2,-2),所以点A 到直线l 的距离d =|2-2-1|2=22. 2.[考点二]在极坐标系中,直线C 1的极坐标方程为ρsin θ=2,M 是C 1上任意一点,点P 在射线OM 上,且满足|OP |·|OM |=4,记点P 的轨迹为C 2.(1)求曲线C 2的极坐标方程;(2)求曲线C 2上的点到直线C 3:ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=2的距离的最大值.解:(1)设P (ρ,θ),M (ρ1,θ),依题意有ρ1sin θ=2,ρρ1=4. 消去ρ1,得曲线C 2 的极坐标方程为ρ=2sin θ(ρ≠0).(2)将C 2,C 3的极坐标方程化为直角坐标方程,得C 2:x 2+(y -1)2=1,C 3:x -y =2.C 2是以点(0,1)为圆心,以1为半径的圆(坐标原点除外).圆心到直线C 3的距离d =322,故曲线C 2上的点到直线C 3距离的最大值为1+322.[全国卷5年真题集中演练——明规律]1.(2017·全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 1的极坐标方程为ρcos θ=4.(1)M 为曲线C 1上的动点,点P 在线段OM 上,且满足|OM |·|OP |=16,求点P 的轨迹C 2的直角坐标方程;(2)设点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π3,点B 在曲线C 2上,求△OAB 面积的最大值.解:(1)设P 的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),M 的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0). 由题设知|OP |=ρ,|OM |=ρ1=4cos θ.由|OM |·|OP |=16,得C 2的极坐标方程ρ=4cos θ(ρ>0). 因此C 2的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4(x ≠0). (2)设点B 的极坐标为(ρB ,α)(ρB >0),由题设知|OA |=2,ρB =4cos α,于是△OAB 的面积 S =12|OA |·ρB ·sin∠AOB =4cos α·⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π3 =2⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-π3-32≤2+ 3.当α=-π12时,S 取得最大值2+ 3.所以△OAB 面积的最大值为2+ 3. 2.(2016·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos t ,y =1+a sin t (t为参数,a >0).在以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=4cos θ.(1)说明C 1是哪一种曲线,并将C 1的方程化为极坐标方程;(2)直线C 3的极坐标方程为θ=α0,其中α0满足tan α0=2,若曲线C 1与C 2的公共点都在C 3上,求a .解:(1)消去参数t 得到C 1的普通方程为x 2+(y -1)2=a 2, 则C 1是以(0,1)为圆心,a 为半径的圆.将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入C 1的普通方程中,得到C 1的极坐标方程为ρ2-2ρsin θ+1-a 2=0.(2)曲线C 1,C 2的公共点的极坐标满足方程组⎩⎪⎨⎪⎧ρ2-2ρsin θ+1-a 2=0,ρ=4cos θ.若ρ≠0,由方程组得16cos 2θ-8sin θcos θ+1-a 2=0, 由已知tan θ=2,可得16cos 2θ-8sin θcos θ=0, 从而1-a 2=0,解得a =-1(舍去)或a =1. 当a =1时,极点也为C 1,C 2的公共点,且在C 3上. 所以a =1.[课时达标检测] 1.在极坐标系中,已知圆C 经过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4,圆心为直线ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=-32与极轴的交点,求圆C 的极坐标方程.解:在ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=-32中,令θ=0,得ρ=1,所以圆C 的圆心坐标为(1,0).因为圆C 经过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4,所以圆C 的半径PC =22+12-2×1×2cos π4=1,于是圆C 过极点,所以圆C 的极坐标方程为ρ=2cos θ.2.设M ,N 分别是曲线ρ+2sin θ=0和ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=22上的动点,求M ,N 的最小距离.解:因为M ,N 分别是曲线ρ+2sin θ=0和ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=22上的动点,即M ,N分别是圆x 2+y 2+2y =0和直线x +y -1=0上的动点,要求M ,N 两点间的最小距离,即在直线x +y -1=0上找一点到圆x 2+y 2+2y =0的距离最小,即圆心(0,-1)到直线x +y -1=0的距离减去半径,故最小值为|0-1-1|2-1=2-1.3.(2018·扬州质检)求经过极点O (0,0),A ⎝ ⎛⎭⎪⎫6,π2,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫62,9π4三点的圆的极坐标方程.解:点O ,A ,B 的直角坐标分别为(0,0),(0,6),(6,6),故△OAB 是以OB 为斜边的等腰直角三角形,圆心为(3,3),半径为32, 圆的直角坐标方程为(x -3)2+(y -3)2=18, 即x 2+y 2-6x -6y =0,将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入上述方程,得ρ2-6ρ(cos θ+sin θ)=0, 即ρ=62cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4. 4.(2018·山西质检)在极坐标系中,曲线C 的方程为ρ2=31+2sin 2θ,点R ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,π4. (1)以极点为原点,极轴为x 轴的正半轴,建立平面直角坐标系,把曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程,R 点的极坐标化为直角坐标;(2)设P 为曲线C 上一动点,以PR 为对角线的矩形PQRS 的一边垂直于极轴,求矩形PQRS 周长的最小值,及此时P 点的直角坐标.解:(1)曲线C :ρ2=31+2sin 2θ,即ρ2+2ρ2sin 2θ=3,从而ρ2cos 2θ3+ρ2sin 2θ=1.∵x =ρcos θ,y =ρsin θ, ∴曲线C 的直角坐标方程为x 23+y 2=1,点R 的直角坐标为R (2,2). (2)设P (3cos θ,sin θ),根据题意可得|PQ |=2-3cos θ,|QR |=2-sin θ, ∴|PQ |+|QR |=4-2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π3, 当θ=π6时,|PQ |+|QR |取最小值2,∴矩形PQRS 周长的最小值为4,此时点P 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,12. 5.(2018·南京模拟)已知直线l :ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=4和圆C :ρ=2k cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4(k ≠0),若直线l 上的点到圆C 上的点的最小距离等于2.求实数k 的值并求圆心C 的直角坐标.解:圆C 的极坐标方程可化为ρ=2k cos θ-2k sin θ, 即ρ2=2k ρcos θ-2k ρsin θ,所以圆C 的直角坐标方程为x 2+y 2-2kx +2ky =0, 即⎝ ⎛⎭⎪⎫x -22k 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +22k 2=k 2, 所以圆心C 的直角坐标为⎝⎛⎭⎪⎫22k ,-22k .直线l 的极坐标方程可化为ρsin θ·22-ρcos θ·22=4, 所以直线l 的直角坐标方程为x -y +42=0,所以⎪⎪⎪⎪⎪⎪22k +22k +422-|k |=2.即|k +4|=2+|k |, 两边平方,得|k |=2k +3, 所以⎩⎪⎨⎪⎧k >0,k =2k +3或⎩⎪⎨⎪⎧k <0,-k =2k +3,解得k =-1,故圆心C 的直角坐标为⎝⎛⎭⎪⎫-22,22. 6.已知曲线C 的极坐标方程是ρsin 2θ-8cos θ=0,以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x 轴的正半轴,建立平面直角坐标系xOy .在直角坐标系中,倾斜角为α的直线l 过点(2,0).(1)写出曲线C 的直角坐标方程和直线l 的参数方程;(2)设点Q 和点G 的极坐标分别为⎝⎛⎭⎪⎫2,3π2,(2,π),若直线l 经过点Q ,且与曲线C 相交于A ,B 两点,求△GAB 的面积.解:(1)曲线C 的极坐标方程化为ρ2sin 2θ-8ρcos θ=0,再化为直角坐标方程为y 2=8x .直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t cos α,y =t sin α(t 为参数).(2)点Q ⎝⎛⎭⎪⎫2,3π2的直角坐标为(0,-2).因为直线l 过点P (2,0)和Q (0,-2), 所以直线l 的倾斜角α=π4.所以直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+22t ,y =22t (t 为参数).将l 的参数方程代入曲线C 的直角坐标方程,得⎝ ⎛⎭⎪⎫22t 2=8⎝⎛⎭⎪⎫2+22t .整理,得t 2-82t -32=0.Δ=(-82)2+4×32=256>0.设t 1,t 2为方程t 2-82t -32=0的两个根, 则t 1+t 2=82,t 1·t 2=-32, 所以|AB |=|t 1-t 2|=t 1+t 22-4t 1·t 2=256=16.由极坐标与直角坐标互化公式得点G 的直角坐标为(-2,0). 点G 到直线l 的距离为d =|PG |sin 45°=4×22=22, 所以S △GAB =12×d ×|AB |=12×16×22=16 2.7.(2018·贵州联考)已知在一个极坐标系中点C 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π3.(1)求出以C 为圆心,半径长为2的圆的极坐标方程(写出解题过程);(2)在直角坐标系中,以圆C 所在极坐标系的极点为原点,极轴为x 轴的正半轴建立直角坐标系,点P 是圆C 上任意一点,Q (5,-3),M 是线段PQ 的中点,当点P 在圆C 上运动时,求点M 的轨迹的普通方程.解:(1)如图,设圆C 上任意一点A (ρ,θ),则∠AOC =θ-π3或π3-θ.由余弦定理得,4+ρ2-4ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=4,所以圆C 的极坐标方程为ρ=4cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π3.(2)在直角坐标系中,点C 的坐标为(1,3),可设圆C 上任意一点P (1+2cos α,3+2sin α),又令M (x ,y ),由Q (5,-3),M 是线段PQ 的中点, 得点M 的轨迹的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =6+2cos α2,y =2sin α2(α为参数),即⎩⎪⎨⎪⎧x =3+cos α,y =sin α(α为参数),∴点M 的轨迹的普通方程为(x -3)2+y 2=1.8.在平面直角坐标系中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φ,y =sin φ(φ为参数),以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2是圆心在极轴上且经过极点的圆,射线θ=π3与曲线C 2交于点D ⎝⎛⎭⎪⎫2,π3.(1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)已知极坐标系中两点A (ρ1,θ0),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ2,θ0+π2,若A ,B 都在曲线C 1上,求1ρ21+1ρ22的值. 解:(1)∵C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φ,y =sin φ,∴C 1的普通方程为x 24+y 2=1.由题意知曲线C 2的极坐标方程为ρ=2a cos θ(a 为半径), 将D ⎝⎛⎭⎪⎫2,π3 代入,得2=2a ×12,∴a =2,∴圆C 2的圆心的直角坐标为(2,0),半径为2, ∴C 2的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4.(2)曲线C 1的极坐标方程为ρ2cos 2θ4+ρ2sin 2θ=1,即ρ2=44sin 2θ+cos 2θ. ∴ρ21=44sin 2θ0+cos 2θ0, ρ22=44sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫θ0+π2+cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫θ0+π2=4sin 2θ0+4cos 2θ0. ∴1ρ21+1ρ22=4sin 2θ0+cos 2θ04+4cos 2θ0+sin 2θ04=54.第二节 参数方程本节主要包括2个知识点: 1.参数方程; 2.参数方程与极坐标方程的综合问题.突破点(一) 参数方程[基本知识]1.参数方程一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x ,y 都是某个变数t 的函数:⎩⎪⎨⎪⎧x =f t ,y =g t ,并且对于t的每一个允许值,由方程组⎩⎪⎨⎪⎧x =ft ,y =g t所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么方程⎩⎪⎨⎪⎧x =ft ,y =g t就叫做这条曲线的参数方程,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.2.直线、圆、椭圆的参数方程(1)过点M (x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).(2)圆心在点M 0(x 0,y 0),半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数).(3)椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ(φ为参数).[基本能力]1.判断题(1)参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =-1-t ,y =2+t (t 为参数)所表示的图形是直线.( )(2)直线y =x 与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =3sin α(α为参数)的交点个数为1.( )答案:(1)√ (2)× 2.填空题(1)若直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+2t ,y =2-3t (t 为参数),则直线的斜率为________.解析:∵y -2x -1=-3t 2t =-32,∴tan α=-32. 答案:-32(2)椭圆C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos φ,y =3sin φ(φ为参数),过左焦点F 1的直线l 与C 相交于A ,B 两点,则|AB |min =________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos φ,y =3sin φ(φ为参数)得,x 225+y 29=1,当AB ⊥x 轴时,|AB |有最小值.∴|AB |min =2×95=185.答案:185(3)曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =sin θ,y =cos 2θ-1(θ为参数),则曲线C 的普通方程为________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x =sin θ,y =cos 2θ-1(θ为参数)消去参数θ得y =-2x 2(-1≤x ≤1).答案:y =-2x 2(-1≤x ≤1)(4)椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =5sin θ(θ为参数)的离心率为________.解析:由椭圆的参数方程可知a =5,b =2.故c =52-22=21,故椭圆的离心率e =c a=215. 答案:215[全析考法]1.参数方程化为普通方程基本思路是消去参数,常用的消参方法有:①代入消元法;②加减消元法;③恒等式(三角的或代数的)消元法;④平方后再加减消元法等.其中代入消元法、加减消元法一般是利用解方程的技巧,三角恒等式消元法常利用公式sin 2θ+cos 2θ=1等.2.普通方程化为参数方程 (1)选择参数的一般原则曲线上任意一点的坐标与参数的关系比较明显且关系相对简单;当参数取某一值时,可以唯一确定x ,y 的值;(2)解题的一般步骤第一步,引入参数,但要选定合适的参数t ;第二步,确定参数t 与变量x 或y 的一个关系式x =f (t )(或y =φ(t ));第三步,把确定的参数与一个变量的关系式代入普通方程F (x ,y )=0,求得另一关系y =g (t )(或x =ψ(t )),问题得解.[例1] 将下列参数方程化为普通方程. (1)⎩⎪⎨⎪⎧x =1t ,y =1t t 2-1(t 为参数);(2)⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θ,y =-1+cos 2θ(θ为参数).[解] (1)∵⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫1tt 2-12=1,∴x 2+y 2=1.∵t 2-1≥0,∴t ≥1或t ≤-1. 又x =1t,∴x ≠0.当t ≥1时,0<x ≤1,当t ≤-1时,-1≤x <0,∴所求普通方程为x 2+y 2=1,其中⎩⎪⎨⎪⎧0<x ≤1,0≤y <1或⎩⎪⎨⎪⎧-1≤x <0,-1<y ≤0.(2)∵y =-1+cos 2θ=-1+1-2sin 2θ=-2sin 2θ,sin 2θ=x -2,∴y =-2x +4,∴2x +y -4=0.∵0≤sin 2θ≤1,∴0≤x -2≤1,∴2≤x ≤3, ∴所求的普通方程为2x +y -4=0(2≤x ≤3). [易错提醒](1)将曲线的参数方程化为普通方程时务必要注意x ,y 的取值范围,保证消参前后方程的一致性.(2)将参数方程化为普通方程时,要注意参数的取值范围对普通方程中x ,y 的取值范围的影响.直线与圆锥曲线的参数方程及应用1.解决直线与圆锥曲线的参数方程的应用问题,其一般思路如下: (1)把直线和圆锥曲线的参数方程都化为普通方程; (2)根据直线与圆锥曲线的位置关系解决问题.2.当直线经过点P (x 0,y 0),且直线的倾斜角为α,求直线与圆锥曲线的交点、弦长问题时,可以把直线的参数方程设成⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数),交点A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2,计算时把直线的参数方程代入圆锥曲线的直角坐标方程,求出t 1+t 2,t 1·t 2,得到|AB |=|t 1-t 2|=t 1+t 22-4t 1·t 2.[例2] (2018·石家庄质量检测)已知直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =32t(t 为参数),曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数).(1)设l 与C 1相交于A ,B 两点,求|AB |;(2)若把曲线C 1上各点的横坐标压缩为原来的12,纵坐标压缩为原来的32,得到曲线C 2,设点P 是曲线C 2上的一个动点,求它到直线l 距离的最小值.[解] (1)l 的普通方程为y =3(x -1),C 1的普通方程为x 2+y 2=1,联立,得⎩⎨⎧y =3x -,x 2+y 2=1,解得l 与C 1的交点坐标分别为(1,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-32,所以|AB |=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-122+⎝ ⎛⎭⎪⎫0+322=1. (2)C 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =12cos θ,y =32sin θ(θ为参数),故点P 的坐标是⎝ ⎛⎭⎪⎫12cos θ,32sin θ,从而点P 到直线l 的距离d =|32cos θ-32sin θ-32 =34⎣⎢⎡⎦⎥⎤2sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4+2,由此当sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=-1时,d 取得最小值,且最小值为64()2-1.[方法技巧]求解直线与圆锥曲线参数方程问题的方法(1)解决直线与圆锥曲线的参数方程的应用问题时一般是先化为普通方程再根据直线与圆锥曲线的位置关系来解决问题.(2)对于形如⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at ,y =y 0+bt(t 为参数)的直线的参数方程,当a 2+b 2≠1时,应先化为标准形式后才能利用t 的几何意义解题.[全练题点]1.[考点二](2018·唐山模拟)在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-22t ,y =5+22t (t 为参数).在极坐标系(与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,且以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴)中,圆C 的方程为ρ=25sin θ.(1)求圆C 的直角坐标方程;(2)设圆C 与直线l 交于点A ,B ,若点P 的坐标为(3,5),求|PA |+|PB |. 解:(1)由ρ=25sin θ,得ρ2=25ρsin θ. ∴x 2+y 2=25y ,即x 2+(y -5)2=5. (2)将l 的参数方程代入圆C 的直角坐标方程. 得⎝ ⎛⎭⎪⎫3-22t 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫22t 2=5,即t 2-32t +4=0. 由于Δ=(32)2-4×4=2>0,故可设t 1,t 2是上述方程的两实根,所以⎩⎨⎧t 1+t 2=32,t 1·t 2=4.又直线l 过点P (3,5),故由上式及t 的几何意义得|PA |+|PB |=|t 1|+|t 2|=t 1+t 2=3 2.2.[考点一、二](2018·郑州模拟)将曲线C 1:x 2+y 2=1上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)得到曲线C 2,A 为C 1与x 轴正半轴的交点,直线l 经过点A 且倾斜角为30°,记l 与曲线C 1的另一个交点为B ,与曲线C 2在第一、三象限的交点分别为C ,D .(1)写出曲线C 2的普通方程及直线l 的参数方程; (2)求|AC |-|BD |.解:(1)由题意可得C 2:x 22+y 2=1,对曲线C 1,令y =0,得x =1,所以l :⎩⎪⎨⎪⎧x =1+32t ,y =12t(t 为参数).(2)将⎩⎪⎨⎪⎧x =1+3t2,y =12t 代入x 22+y 2=1,整理得5t 2+43t -4=0.设点C ,D 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=-435,且|AC |=t 1,|AD |=-t 2.又|AB |=2|OA |cos 30°=3,故|AC |-|BD |=|AC |-(|AD |-|AB |)=|AC |-|AD |+|AB |=t 1+t 2+3=35.突破点(二) 参数方程与极坐标方程的综合问题将极坐标方程与参数方程、普通方程交织在一起,考查极坐标方程与参数方程的综合应用.将各类方程相互转化是求解该类问题的前提.,解决问题时要注意:解题时,易将直线与圆的极坐标方程混淆.要熟练掌握特殊直线、圆的极坐标方程的形式应用解析法解决实际问题时,要注意选取直角坐标系还是极坐标系,建立极坐标系要注意极点、极轴位置的选择,注意点和极坐标之间的“一对多”关系求曲线方程,常设曲线上任意一点P ρ,θ,利用解三角形的知识,列出等量关系式,特别是正弦、余弦定理的应用.圆的参数方程常和三角恒等变换结合在一起,解决取值范围或最值问题参数方程和普通方程表示同一个曲线时,要注意其中x ,y 的取值范围,即注意两者的等价性.[全析考法]参数方程与极坐标方程的综合问题[典例] (2018·广东五校协作体联考)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =sin α(α为参数),以原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=4 2. (1)求曲线C 1的普通方程与曲线C 2的直角坐标方程;(2)设P 为曲线C 1上的动点,求点P 到曲线C 2上点的距离的最小值. [解] (1)由曲线C 1:⎩⎨⎧x =2cos α,y =sin α得曲线C 1的普通方程为x 22+y 2=1.由曲线C 2:ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=42得22ρ(sin θ+cos θ)=42, 即曲线C 2的直角坐标方程为x +y -8=0. (2)由(1)知椭圆C 1与直线C 2无公共点,椭圆上的点P (2cos α,sin α)到直线x +y -8=0的距离为d =|2cos α+sin α-8|2=|3α+φ-8|2,所以当sin(α+φ)=1时,d 取得最小值82-62.[方法技巧]处理极坐标、参数方程综合问题的方法(1)涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程.(2)数形结合的应用,即充分利用参数方程中参数的几何意义,或者利用ρ和θ的几何意义,直接求解,能达到化繁为简的解题目的.[全练题点]1.已知曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4+5cos t ,y =5+5sin t , (t 为参数),以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ=2sin θ .(1)把C 1的参数方程化为极坐标方程;(2)求C 1与C 2交点的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π). 解:(1)将⎩⎪⎨⎪⎧x =4+5cos t ,y =5+5sin t消去参数t ,化为普通方程(x -4)2+(y -5)2=25,即C 1:x 2+y 2-8x -10y +16=0.将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入x 2+y 2-8x -10y +16=0得ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0.所以C 1的极坐标方程为ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0. (2)C 2的普通方程为x 2+y 2-2y =0.由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-8x -10y +16=0,x 2+y 2-2y =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =1,或⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =2.所以C 1与C 2交点的极坐标分别为⎝⎛⎭⎪⎫2,π4,⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π2.2.(2018·南昌十校模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos α,y =1+sin α(α为参数,π≤α≤2π),以O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4=22t .(1)求C 2的直角坐标方程;(2)当C 1与C 2有两个公共点时,求实数t 的取值范围. 解:(1)∵曲线C 2的极坐标方程为ρ⎝ ⎛⎭⎪⎫22cos θ+22sin θ=22t ,∴曲线C 2的直角坐标方程为x +y -t =0.(2)曲线C 1的普通方程为(x -1)2+(y -1)2=1(0≤x ≤2,0≤y ≤1),为半圆弧, 如图所示,曲线C 2为平行于直线x +y =0的直线,或为直线x +y =0,当直线C 2与曲线C 1相切时,由|1+1-t |2=1,解得t =2-2或t =2+2(舍去), 当直线C 2过A ,B 两点时,t =1,由图可知,当2-2<t ≤1时,曲线C 2与直线C 1有两个公共点.[全国卷5年真题集中演练——明规律]1.(2017·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a +4t ,y =1-t (t 为参数).(1)若a =-1,求C 与l 的交点坐标; (2)若C 上的点到l 距离的最大值为17,求a . 解:(1)曲线C 的普通方程为x 29+y 2=1. 当a =-1时,直线l 的普通方程为x +4y -3=0,由⎩⎪⎨⎪⎧x +4y -3=0,x 29+y 2=1解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =-2125,y =2425.从而C 与l 的交点坐标为(3,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫-2125,2425.(2)直线l 的普通方程为x +4y -a -4=0, 故C 上的点(3cos θ,sin θ)到l 的距离为d =|3cos θ+4sin θ-a -4|17.当a ≥-4时,d 的最大值为a +917.由题设得a +917=17,解得a =8;当a <-4时,d 的最大值为-a +117. 由题设得-a +117=17,解得a =-16.综上,a =8或a =-16.2.(2017·全国卷Ⅲ)在直角坐标系xOy 中,直线l 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =kt(t 为参数),直线l 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+m ,y =mk(m 为参数).设l 1与l 2的交点为P ,当k 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,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,设l 3:ρ(cos θ+sin θ)-2=0,M 为l 3与C 的交点,求M 的极径.解:(1)消去参数t 得l 1的普通方程l 1:y =k (x -2); 消去参数m 得l 2的普通方程l 2:y =1k(x +2).设P (x ,y ),由题设得⎩⎪⎨⎪⎧y =k x -,y =1kx +消去k 得x 2-y 2=4(y ≠0).所以C 的普通方程为x 2-y 2=4(y ≠0).(2)C 的极坐标方程为ρ2(cos 2θ-sin 2θ)=4(0<θ<2π,θ≠π).联立⎩⎨⎧ρ22θ-sin 2θ=4,ρθ+sin θ-2=0,得cos θ-sin θ=2(cos θ+sin θ). 故tan θ=-13,从而cos 2θ=910,sin 2θ=110.代入ρ2(cos 2θ-sin 2θ)=4得ρ2=5, 所以交点M 的极径为 5.3.(2016·全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为(x +6)2+y 2=25. (1)以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求C 的极坐标方程;(2)直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数),l 与C 交于A ,B 两点,|AB |=10,求l 的斜率.解:(1)由x =ρcos θ,y =ρsin θ可得圆C 的极坐标方程为ρ2+12ρcos θ+11=0.(2)在(1)中建立的极坐标系中,直线l 的极坐标方程为θ=α(ρ∈R). 设A ,B 所对应的极径分别为ρ1,ρ2,将l 的极坐标方程代入C 的极坐标方程得ρ2+12ρcos α+11=0. 于是ρ1+ρ2=-12cos α,ρ1ρ2=11. |AB |=|ρ1-ρ2|=ρ1+ρ22-4ρ1ρ2=144cos 2α-44.由|AB |=10得cos 2α=38,tan α=±153.所以直线l 的斜率为153或-153.4.(2016·全国卷Ⅲ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos α,y =sin α(α为参数).以坐标原点为极点,以x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=2 2. (1)写出C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)设点P 在C 1上,点Q 在C 2上,求|PQ |的最小值及此时P 的直角坐标. 解:(1)C 1的普通方程为x 23+y 2=1,C 2的直角坐标方程为x +y -4=0.(2)由题意,可设点P 的直角坐标为(3cos α,sin α). 因为C 2是直线,所以|PQ |的最小值即为P 到C 2的距离d (α)的最小值,d (α)=|3cos α+sin α-4|2=2⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3-2, 当且仅当α=2k π+π6(k ∈Z)时,d (α)取得最小值,最小值为2,此时P 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,12.[课时达标检测] 1.(2018·河南息县第一高级中学段测)已知曲线C的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =m +sin α(α为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+55t ,y =4+255t (t 为参数).(1)求曲线C 与直线l 的普通方程;(2)若直线l 与曲线C 相交于P ,Q 两点,且|PQ |=455,求实数m 的值.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =m +sin α(α为参数)得曲线C 的普通方程为x 2+(y -m )2=1.由x =1+55t ,得55t =x -1,代入y =4+255t ,得y =4+2(x -1),所以直线l 的普通方程为2x -y +2=0.(2)圆心(0,m )到直线l 的距离为d =|-m +2|5,由勾股定理得⎝ ⎛⎭⎪⎫|-m +2|52+⎝ ⎛⎭⎪⎫2552=1,解得m =3或m =1.2.在极坐标系中,已知三点O (0,0),A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π2,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,π4.(1)求经过点O ,A ,B 的圆C 1的极坐标方程;(2)以极点为坐标原点,极轴为x 轴的正半轴建立平面直角坐标系,圆C 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+a cos θ,y =-1+a sin θ(θ是参数),若圆C 1与圆C 2外切,求实数a 的值.解:(1)O (0,0),A ⎝⎛⎭⎪⎫2,π2,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,π4对应的直角坐标分别为O (0,0),A (0,2),B (2,2),则过点O ,A ,B 的圆的普通方程为x 2+y 2-2x -2y =0,将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入可求得经过点O ,A ,B 的圆C 1的极坐标方程为ρ=22cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4.(2)圆C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+a cos θ,y =-1+a sin θ(θ是参数)对应的普通方程为(x +1)2+(y +1)2=a 2,圆心为(-1,-1),半径为|a |,而圆C 1的圆心为(1,1),半径为2,所以当圆C 1与圆C 2外切时,有2+|a |=-1-2+-1-2,解得a =± 2.3.(2018·湖北宜昌模拟)在直角坐标系xOy 中,直线l :y =x ,圆C :⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+cos θ,y =-2+sin θ(φ为参数),以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求直线l 与圆C 的极坐标方程;(2)设直线l 与圆C 的交点为M ,N ,求△CMN 的面积.解:(1)将C 的参数方程化为普通方程为(x +1)2+(y +2)2=1,极坐标方程为ρ2+2ρcos θ+4ρsin θ+4=0.直线l :y =x 的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R).(2)圆心到直线的距离d =|-1+2|2=22,∴|MN |=21-12=2, ∴△CMN 的面积S =12×2×22=12.4.(2018·豫南九校联考)在直角坐标系xOy 中,设倾斜角为α的直线l :⎩⎨⎧x =2+t cos α,y =3+t sin α(t 为参数)与曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =sin θ(θ为参数)相交于不同的两点A ,B .(1)若α=π3,求线段AB 的中点M 的坐标;(2)若|PA |·|PB |=|OP |2,其中P (2,3),求直线l 的斜率. 解:(1)将曲线C 的参数方程化为普通方程是x 24+y 2=1.当α=π3时,设点M 对应的参数为t 0.直线l 的方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+12t ,y =3+32t(t 为参数),代入曲线C 的普通方程x 24+y 2=1,得13t 2+56t +48=0,设直线l 上的点A ,B 对应参数分别为t 1,t 2. 则t 0=t 1+t 22=-2813,所以点M 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫1213,-313.(2)将⎩⎨⎧x =2+t cos α,y =3+t sin α代入曲线C 的普通方程x 24+y 2=1,得(cos 2α+4sin 2α)t 2+(83sin α+4cos α)t +12=0, 因为|PA |·|PB |=|t 1t 2|=12cos 2α+4sin 2α,|OP |2=7, 所以12cos 2α+4sin 2α=7,得tan 2α=516. 由于Δ=32cos α(23sin α-cos α)>0, 故tan α=54.所以直线l 的斜率为54.5.(2018·江西百校联盟模拟)在平面直角坐标系xOy 中,C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =k t -(t 为参数).以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C 2:ρ2+10ρcos θ-6ρsin θ+33=0.。

(全国通用版)2019版高考数学大一轮复习 坐标系和参数方程 第2节 参数方程学案 理 新人教B版

(全国通用版)2019版高考数学大一轮复习 坐标系和参数方程 第2节 参数方程学案 理 新人教B版
解 (1)由曲线C:(x-1)2+y2=1。
得参数方程为 (θ为参数).
直线l的参数方程为 (t为参数).
(2)设A,B两点对应的参数分别为t1,t2,
将直线l的参数方程代入x2+y2=2x中,
得t2+( m- )t+m2-2m=0,所以t1t2=m2-2m,
由题意得|m2-2m|=1,得m=1,m=1+ 或m=1- .
所以C的普通方程为x2-y2=4(y≠0)。
(2)将直线l3化为普通方程为x+y= ,
联立 得
∴ρ2=x2+y2= + =5,∴与C的交点M的极径为 。
【例3-2】 (2018·河北“五个一"名校联盟二模)在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为 (α为参数).以坐标原点O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为ρcos = .l与C交于A,B两点。
(t为参数),
代入 +y2=1整理得3t2-10 t+15=0,
由题意可得|PA|+|PB|=|t1|+|t2|=|t1+t2|= 。
规律方法 1.涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程。
2.数形结合的应用,即充分利用参数方程中参数的几何意义,或者利用ρ和θ的几何意义,直接求解,能达到化繁为简的解题目的.
(2)过曲线C上任意一点P作与l夹角为30°的直线,交l于点A,求|PA|的最大值与最小值。
解 (1)曲线C的参数方程为 (θ为参数).
直线l的普通方程为2x+y-6=0.
(2)曲线C上任意一点P(2cosθ,3sinθ)到l的距离为
d= |4cosθ+3sinθ-6|,
则|PA|= = |5sin(θ+α)-6|,其中α为锐角,且tanα= 。

高三数学一轮复习 坐标系与参数方程课件 新人教B版

高三数学一轮复习 坐标系与参数方程课件 新人教B版

曲线上的点的极坐标不一定满足曲线的极坐标方 程,但曲线上一点 P 的无数个极坐标中必有一个适合曲 线的极坐标方程. 2.极坐标方程 θ=θ1 表示一条射线并非直线,只有 当允许 ρ<0 时,θ=θ1 才表示一条直线. x=x0+at 2 2 3.只有在 a +b =1 时,直线 (t 为参数) y=y0+bt 中的参数 t 才表示由 M(x0, y0)指向 N(x, y)的有向线段的 数量,而在 a2+b2≠1 时,|MN|= a2+b2· t. 4. 消参后应将原参数的取值范围相应地转化为变量 x(或 y)的取值范围.
(φ 为参数).
(2)半径为 r,与 x 轴切于原点的圆 x2+(y-r)2=r2 的
x=r(φ-sinφ) 摆线的参数方程 y=r(1-cosφ)
(φ 为参数).
(3)初速度为 v0, 发射角为 α 的弹道曲线的参数方程为 x=v0t· cosα v02sin2α 1 2 (t 为参数),其中水平射程 g ,最 y=v0t· sinα-2gt v02sin2α 大高度 2g . 6.参数方程和普通方程的互化 (1)化参数方程为普通方程:消去参数.常用的消参方 法有代入消去法、加减消去法、恒等式 (三角的或代数的) 消去法.
(t 为参数). 特别当 a2+b2=1 时,设直线的倾斜角为 α,则直线 的参数方程为:
x=x0+tcosα y=y0+tsinα
(t 为参数),
• 这时,参数t的几何意义是:以直线l上点M(x0,y0)为起点, 任意一点N(x,y)为终点的有向线段的数量为MN且|t|= |MN|.
3.圆的参数方程 (1) 圆 心 在 原 点 、 半 径 为 r 的 圆 的 参 数 方 程 为
x=rcosθ y=rsinθ

高考数学大一轮复习 坐标系和参数方程 第1节 坐标系学案 理 新人教B版

高考数学大一轮复习 坐标系和参数方程 第1节 坐标系学案 理 新人教B版

亲爱的同学:这份试卷将再次记录你的自信、沉着、智慧和收获,我们一直投给你信任的目光……学 习 资 料 专 题第1节 坐标系最新考纲 1.了解坐标系的作用,了解在平面直角坐标系伸缩变换作用下平面图形的变化情况;2.了解极坐标的基本概念,会在极坐标系中用极坐标刻画点的位置,能进行极坐标和直角坐标的互化;3.能在极坐标系中给出简单图形表示的极坐标方程.知 识 梳 理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φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx (λ>0),y ′=μy (μ>0)的作用下,点P (x ,y )对应到点P ′(x ′,y ′),称φ为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换. 2.极坐标系与点的极坐标(1)极坐标系:如图所示,在平面内取一个定点O (极点);自极点O 引一条射线Ox (极轴);再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.(2)极坐标:平面上任一点M 的位置可以由线段OM 的长度ρ和从Ox 到OM 的角度θ来刻画,这两个数组成的有序数对(ρ,θ)称为点M 的极坐标.其中ρ称为点M 的极径,θ称为点M 的极角.3.极坐标与直角坐标的互化4.圆的极坐标方程5.直线的极坐标方程(1)直线l 过极点,且极轴到此直线的角为α,则直线l 的极坐标方程是θ=α(ρ∈R ). (2)直线l 过点M (a ,0)且垂直于极轴,则直线l 的极坐标方程为ρcos__θ=a .(3)直线过M ⎝⎛⎭⎪⎫b ,π2且平行于极轴,则直线l 的极坐标方程为ρsin__θ=b .诊 断 自 测1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)(1)平面直角坐标系内的点与坐标能建立一一对应关系,在极坐标系中点与坐标也是一一对应关系.( )(2)若点P 的直角坐标为(1,-3),则点P 的一个极坐标是⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3.( )(3)在极坐标系中,曲线的极坐标方程不是唯一的.( ) (4)极坐标方程θ=π(ρ≥0)表示的曲线是一条直线.( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)×2.(教材习题改编)若以直角坐标系的原点为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,则线段y =1-x (0≤x ≤1)的极坐标方程为( ) A.ρ=1cos θ+sin θ,0≤θ≤π2B.ρ=1cos θ+sin θ,0≤θ≤π4C.ρ=cos θ+sin θ,0≤θ≤π2D.ρ=cos θ+sin θ,0≤θ≤π4解析 ∵y =1-x (0≤x ≤1),∴ρsin θ=1-ρcos θ(0≤ρcos θ≤1); ∴ρ=1sin θ+cos θ⎝ ⎛⎭⎪⎫0≤θ≤π2. 答案 A3.在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.若曲线C的极坐标方程为ρ=2sin θ,则曲线C 的直角坐标方程为________.解析 由ρ=2sin θ,得ρ2=2ρsin θ,所以曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2-2y =0. 答案 x 2+y 2-2y =04.(2017·北京卷)在极坐标系中,点A 在圆ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0上,点P 的坐标为(1,0),则|AP |的最小值为________. 解析 由ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0,得x 2+y 2-2x -4y +4=0,即(x -1)2+(y -2)2=1,圆心坐标为C (1,2),半径长为1. ∵点P 的坐标为(1,0),∴点P 在圆C 外. 又∵点A 在圆C 上,∴|AP |min =|PC |-1=2-1=1. 答案 15.已知直线l 的极坐标方程为2ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=2,点A 的极坐标为A ⎝⎛⎭⎪⎫22,7π4,则点A 到直线l 的距离为________.解析 由2ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=2,得2ρ⎝ ⎛⎭⎪⎫22sin θ-22cos θ=2,∴y -x =1.由A ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,7π4,得点A 的直角坐标为(2,-2).∴点A 到直线l 的距离d =|2+2+1|2=522.答案522考点一 平面直角坐标系中的伸缩变换 【例1】 求双曲线C :x 2-y 264=1经过φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y 变换后所得曲线C ′的焦点坐标. 解 设曲线C ′上任意一点P ′(x ′,y ′),由⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y ,得⎩⎪⎨⎪⎧x =x ′3,y =2y ′,代入曲线C :x 2-y 264=1,得x ′29-y ′216=1,即曲线C ′的方程为x 29-y 216=1, 因此曲线C ′的焦点F 1(-5,0),F 2(5,0).规律方法 1.平面上的曲线y =f (x )在变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx (λ>0),y ′=μy (μ>0)的作用下的变换方程的求法是将⎩⎪⎨⎪⎧x =x ′λ,y =y ′μ代入y =f (x ),整理得y ′=h (x ′)为所求.2.解答该类问题应明确两点:一是根据平面直角坐标系中的伸缩变换公式的意义与作用;二是明确变换前的点P (x ,y )与变换后的点P ′(x ′,y ′)的坐标关系,用方程思想求解.【训练1】 在平面直角坐标系中,已知伸缩变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y .(1)求点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫13,-2经过φ变换所得点A ′的坐标;(2)求直线l :y =6x 经过φ变换后所得直线l ′的方程.解 (1)设点A ′(x ′,y ′),由伸缩变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y ,得⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,y ′=y 2,∴⎩⎪⎨⎪⎧x ′=13×3=1,y ′=-22=-1.∴点A ′的坐标为(1,-1).(2)设P ′(x ′,y ′)是直线l ′上任意一点.由伸缩变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y ,得⎩⎪⎨⎪⎧x =x ′3,y =2y ′.代入y =6x ,得2y ′=6·x ′3=2x ′,即y ′=x ′,∴y =x 为所求直线l ′的方程. 考点二 极坐标与直角坐标的互化【例2-1】 在极坐标系下,已知圆O :ρ=cos θ+sin θ和直线l :ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22.(1)求圆O 和直线l 的直角坐标方程;(2)当θ∈(0,π)时,求直线l 与圆O 公共点的一个极坐标.解 (1)圆O :ρ=cos θ+sin θ,即ρ2=ρcos θ+ρsin θ, 圆O 的直角坐标方程为:x 2+y 2=x +y , 即x 2+y 2-x -y =0,直线l :ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22, 即ρsin θ-ρcos θ=1,则直线l 的直角坐标方程为:y -x =1,即x -y +1=0.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-x -y =0,x -y +1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1,故直线l 与圆O 公共点的一个极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫1,π2.【例2-2】 (2016·北京卷改编)在极坐标系中,已知极坐标方程C 1:ρcos θ- 3ρsin θ-1=0,C 2:ρ=2cos θ.(1)求曲线C 1,C 2的直角坐标方程,并判断两曲线的形状; (2)若曲线C 1,C 2交于A ,B 两点,求两交点间的距离. 解 (1)由C 1:ρcos θ-3ρsin θ-1=0, ∴x -3y -1=0,表示一条直线. 由C 2:ρ=2cos θ,得ρ2=2ρcos θ. ∴x 2+y 2=2x ,即(x -1)2+y 2=1. 所以C 2是圆心为(1,0),半径r =1的圆. (2)由(1)知,点(1,0)在直线x -3y -1=0上, 所以直线C 1过圆C 2的圆心.因此两交点A ,B 的连线段是圆C 2的直径. 所以两交点A ,B 间的距离|AB |=2r =2.规律方法 1.进行极坐标方程与直角坐标方程互化的关键是抓住互化公式;x =ρcos θ,y =ρsin θ,ρ2=x 2+y 2,tan θ=yx(x ≠0).2.进行极坐标方程与直角坐标方程互化时,要注意ρ,θ的取值范围及其影响;要善于对方程进行合理变形,并重视公式的逆向与变形使用;要灵活运用代入法和平方法等技巧. 【训练2】 (1)在平面直角坐标系中,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知点A 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4,直线的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4=a ,且点A 在直线上,求a 的值及直线的直角坐标方程.(2)把曲线C 1:x 2+y 2-8x -10y +16=0化为极坐标方程. 解 (1)∵点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4在直线ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4=a 上, ∴a =2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-π4=2,所以直线的方程可化为ρcos θ+ρsin θ=2, 从而直线的直角坐标方程为x +y -2=0. (2)将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入x 2+y 2-8x -10y +16=0,得ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0,所以C 1的极坐标方程为ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0. 考点三 曲线极坐标方程的应用【例3-1】 (2017·全国Ⅱ卷)在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 1的极坐标方程为ρcos θ=4.(1)设点M 为曲线C 1上的动点,点P 在线段OM 上,且|OM |·|OP |=16,求点P 的轨迹C 2的直角坐标方程;(2)设点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π3,点B 在曲线C 2上,求△OAB 面积的最大值.解 (1)设P 的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),M 的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0). 由题设知|OP |=ρ,|OM |=ρ1=4cos θ.由|OM |·|OP |=16得C 2的极坐标方程为ρ=4cos θ(ρ>0). 因此C 2的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4(x ≠0). (2)设点B 的极坐标为(ρB ,α)(ρB >0). 由题设知|OA |=2,ρB =4cos α, 于是△OAB 的面积S =12|OA |·ρB ·sin ∠AOB=4cos α·⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π3 =2⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-π3-32≤2+ 3.当α=-π12时,S 取得最大值2+ 3.所以△OAB 面积的最大值为2+ 3.【例3-2】 (2016·全国Ⅰ卷)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos t ,y =1+a sin t (t为参数,a >0).在以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=4cos θ. (1)说明C 1是哪一种曲线,并将C 1的方程化为极坐标方程;(2)直线C 3的极坐标方程为θ=α0,其中α0满足tan α0=2,若曲线C 1与C 2的公共点都在C 3上,求a .解 (1)消去t ,得C 1的普通方程x 2+(y -1)2=a 2, ∴曲线C 1表示以点(0,1)为圆心,a 为半径的圆.将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入C 1的普通方程中,得到C 1的极坐标方程为ρ2- 2ρsin θ+1-a 2=0.(2)曲线C 1,C 2的公共点的极坐标满足方程组⎩⎪⎨⎪⎧ρ2-2ρsin θ+1-a 2=0,ρ=4cos θ. 若ρ≠0,由方程组得16cos 2θ-8sin θcos θ+1-a 2=0, 由已知tan θ=2,可得16cos 2θ-8sin θcos θ=0, 从而1-a 2=0,解得a =-1(舍去),a =1. 当a =1时,极点也为C 1,C 2的公共点,且在C 3上. 所以a =1.规律方法 1.(1)例3-1中利用极径、极角的几何意义,表示△AOB 的面积,借助三角函数的性质求最值优化了解题过程.(2)例3-2第(1)题将曲线C 1的参数方程先化成普通方程,再化为极坐标方程,考查学生的转化与化归能力.第(2)题中关键是理解极坐标方程的含义,消去ρ,建立与直线C 3:θ=α0的联系,进而求a .2.由极坐标方程求曲线交点、距离等几何问题时,如果不能直接用极坐标解决,可先转化为直角坐标方程,然后求解.【训练3】 (2018·太原一模)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos φ,y =sin φ(φ为参数),曲线C 2:x 2+y 2-2y =0.以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,射线l :θ=α(ρ≥0)与曲线C 1,C 2分别交于点A ,B (均异于原点O ).(1)求曲线C 1,C 2的极坐标方程;(2)当0<α<π2时,求|OA |2+|OB |2的取值范围.解 (1)C 1的普通方程为x 22+y 2=1,C 1的极坐标方程为ρ2cos 2 θ+2ρ2sin 2 θ-2=0, C 2的极坐标方程为ρ=2sin θ.(2)联立θ=α(ρ≥0)与C 1的极坐标方程得|OA |2=21+sin 2α, 联立θ=α(ρ≥0)与C 2的极坐标方程得|OB |2=4sin 2α, 则|OA |2+|OB |2=21+sin 2α+4sin 2α =21+sin 2α+4(1+sin 2α)-4. 令t =1+sin 2α,则|OA |2+|OB |2=2t+4t -4,当0<α<π2时,t ∈(1,2).设f (t )=2t+4t -4,易得f (t )在(1,2)上单调递增,∴2<|OA |2+|OB |2<5,故|OA |2+|OB |2的取值范围是(2,5).基础巩固题组 (建议用时:50分钟)1.(2017·天津卷改编)在极坐标系中,已知直线4ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π6+1=0与圆ρ= 2sin θ,试判定直线与圆的位置关系.解 由4ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π6+1=0得23ρcos θ+2ρsin θ+1=0,故直线的直角坐标方程为23x +2y +1=0.由ρ=2sin θ得ρ2=2ρsin θ,故圆的直角坐标方程为x 2+y 2=2y ,则x 2+(y -1)2=1. 圆心为(0,1),半径为r =1.∵圆心到直线23x +2y +1=0的距离d =|2×1+1|(23)2+22=34<1, ∴直线与圆相交,有两个公共点.2.以直角坐标系中的原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,已知曲线的极坐标方程为ρ=21-sin θ.(1)将曲线的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)过极点O 作直线l 交曲线于点P ,Q ,若|OP |=3|OQ |,求直线l 的极坐标方程. 解 (1)∵ρ=x 2+y 2,ρsin θ=y , ∴ρ=21-sin θ化为ρ-ρsin θ=2,∴曲线的直角坐标方程为x 2=4y +4.(2)设直线l 的极坐标方程为θ=θ0(ρ∈R ), 根据题意21-sin θ0=3·21-sin (θ0+π),解得θ0=π6或θ0=5π6,直线l 的极坐标方程θ=π6(ρ∈R )或θ=5π6(ρ∈R ).3.(2018·衡水模拟)在极坐标系中,已知曲线C 1:ρ=2与C 2:ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=2交于两点A ,B .(1)求两交点的极坐标;(2)求线段AB 的垂直平分线l 的极坐标方程. 解 (1)C 1:ρ=2的直角坐标方程为x 2+y 2=4,C 2:ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4=2的方程即ρcos θ+ρsin θ=2,化为直角坐标方程得x +y -2=0.由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2=4,x +y -2=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =2, 所以两交点为(0,2),(2,0),化为极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π2,(2,0).(2)易知直线l 经过点(0,0)及线段AB 的中点(1,1),所以其方程为y =x ,化为极坐标方程得θ=π4(ρ∈R ).4.(2018·西安调研)在直角坐标系xOy中,曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数,t ≠0),其中0≤α<π.在以O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ= 2sin θ,C 3:ρ=23cos θ. (1)求C 2与C 3交点的直角坐标;(2)若C 1与C 2相交于点A ,C 1与C 3相交于点B ,求|AB |的最大值.解 (1)曲线C 2的直角坐标方程为x 2+y 2-2y =0,曲线C 3的直角坐标方程为x 2+y 2-23x =0.联立⎩⎨⎧x 2+y 2-2y =0,x 2+y 2-23x =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =32,y =32.所以C 2与C 3交点的直角坐标为(0,0)和⎝⎛⎭⎪⎫32,32. (2)曲线C 1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R ,ρ≠0), 其中0≤α<π.因此A 的极坐标为(2sin α,α),B 的极坐标为(23cos α,α). 所以|AB |=|2sin α-23cos α|=4⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π3. 当α=5π6时,|AB |取得最大值,最大值为4.5.在极坐标系中,已知直线l 的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4 =1,圆C 的圆心的极坐标是C ⎝⎛⎭⎪⎫1,π4,圆的半径为1.(1)求圆C 的极坐标方程; (2)求直线l 被圆C 所截得的弦长.解 (1)设O 为极点,OD 为圆C 的直径,A (ρ,θ)为圆C 上的一个动点,则∠AOD =π4-θ或∠AOD =θ-π4,|OA |=|OD |cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-θ或|OA |=|OD |cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4. 所以圆C 的极坐标方程为ρ=2cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4. (2)由ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=1,得22ρ(sin θ+cos θ)=1,∴直线l 的直角坐标方程为x +y -2=0,又圆心C 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫22,22满足直线l 的方程, ∴直线l 过圆C 的圆心,故直线被圆所截得的弦长为直径2.能力提升题组(建议用时:30分钟)6.(2015·全国Ⅰ卷)在直角坐标系xOy 中,直线C 1:x =-2,圆C 2:(x -1)2+(y -2)2=1,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求C 1,C 2的极坐标方程;(2)若直线C 3的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R ),设C 2与C 3的交点为M ,N ,求△C 2MN 的面积. 解 (1)因为x =ρcos θ,y =ρsin θ,所以C 1的极坐标方程为ρcos θ=-2, C 2的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0.(2)将θ=π4代入ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0, 得ρ2-32ρ+4=0,解得ρ1=22,ρ2= 2.故ρ1-ρ2=2,即|MN |= 2.由于C 2的半径为1,则易得△C 2MN 为直角三角形,所以△C 2MN 的面积为S =12×12=12. 7.(2018·合肥二模)在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,圆C 的极坐标方程为ρ=4cos θ.(1)求出圆C 的直角坐标方程;(2)已知圆C 与x 轴相交于A ,B 两点,直线l :y =2x 关于点M (0,m )(m ≠0)对称的直线为l ′.若直线l ′上存在点P 使得∠APB =90°,求实数m 的最大值.解 (1)由ρ=4cos θ得ρ2=4ρcos θ,故x 2+y 2-4x =0,即圆C 的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4.(2)l :y =2x 关于点M (0,m )的对称直线l ′的方程为y =2x +2m .依题设,易知AB 为圆C 的直径,故直线l ′上存在点P 使得∠APB =90°的充要条件是直线l ′与圆C 有公共点. 因此|4+2m |5≤2,于是,实数m 的最大值为5-2. 8.已知曲线C 1:x +3y =3和C 2:⎩⎨⎧x =6cos φ,y =2sin φ(φ为参数).以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,且两种坐标系中取相同的长度单位.(1)把曲线C 1和C 2的方程化为极坐标方程;(2)设C 1与x ,y 轴交于M ,N 两点,且线段MN 的中点为P .若射线OP 与C 1,C 2交于P ,Q 两点,求P ,Q 两点间的距离.解 (1)曲线C 1化为ρcos θ+3ρsin θ= 3.∴ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=32. 曲线C 2化为x 26+y 22=1(*) 将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入(*)式得ρ26cos 2θ+ρ22sin 2θ=1,即ρ2(cos 2θ+3sin 2θ)=6. ∴曲线C 2的极坐标方程为ρ2=61+2sin 2θ. (2)∵M (3,0),N (0,1),∴P ⎝⎛⎭⎪⎫32,12, ∴OP 的极坐标方程为θ=π6, 把θ=π6代入ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=32,得ρ1=1,P ⎝⎛⎭⎪⎫1,π6. 把θ=π6代入ρ2=61+2sin 2θ,得ρ2=2,Q ⎝⎛⎭⎪⎫2,π6. ∴|PQ |=|ρ2-ρ1|=1,即P ,Q 两点间的距离为1.。

高考数学大一轮复习坐标系与参数方程第二节参数方程课

高考数学大一轮复习坐标系与参数方程第二节参数方程课

[易错提醒] (1)将曲线的参数方程化为普通方程时务必要注意 x,y 的取值范围,保证消参前后的方程的一致性. (2)将参数方程化为普通方程时,要注意参数的取值范围 对普通方程中 x,y 的取值范围的影响.
直线与圆锥曲线的参数方程及应用
1.解决直线与圆锥曲线的参数方程的应用问题,其一般思 路如下:
直线
l
的方程为x=2+12t, y= 3+ 23t
(t 为参数),
代入曲线 C 的普通方程x42+y2=1,得 13t2+56t+48=0,
设直线 l 上的点 A,B 对应参数分别为 t1,t2. 则 t0=t1+2 t2=-2183,所以点 M 的坐标为1123,-133.
第一步,把直线和圆锥曲线的参数方程都化为普通方程;
第二步,根据直线与圆锥曲线的位置关系解决问题.
2.当直线经过点 P(x0,y0),且直线的倾斜角为 α,求直线 与圆锥曲线的交点、弦长问题时,可以把直线的参数方程设成
x=x0+tcos α, y=y0+tsin α
(t 为参数),交点 A,B 对应的参数分别为 t1,
个允许值,由方程组xy==gftt, 所确定的点 M(x,y)都在这条曲
线上,那么方程xy==gftt, 就叫做这条曲线的参数方程,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 .
2.直线、圆、椭圆的参数方程
第二节 参数方程
本节主要包括 2 个知识点: 1.参数方程; 2.参数方程与极坐标方程的综合问题.
基础联通
突破点(一) 参数方程
抓主干知识的“源”与“流”
1.参数方程 一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上_任__意__一__点__的坐

高考数学一轮复习选考部分坐标系与参数方程学案理

高考数学一轮复习选考部分坐标系与参数方程学案理

坐标系与参数方程第一节坐标系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φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λ·x λ>0,y ′=μ·yμ>0的作用下,点P (x ,y )对应到点P ′(x ′,y ′),称φ为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,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O ,叫做极点;自极点O 引一条射线Ox ,叫做极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.(2)极坐标①极径:设M 是平面内一点,极点O 与点M 的距离|OM |叫做点M 的极径,记为ρ. ②极角:以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边的角xOM 叫做点M 的极角,记为θ. ③极坐标:有序数对(ρ,θ)叫做点M 的极坐标,记为M (ρ,θ). 一般不作特殊说明时,我们认为ρ≥0,θ可取任意实数. 3.极坐标与直角坐标的互化设M 是平面内任意一点,它的直角坐标是(x ,y ),极坐标是(ρ,θ),则它们之间的关系为:⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ;⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2,tan θ=y x x ≠0.4.简单曲线的极坐标方程曲线极坐标方程圆心为极点,半径为r 的圆 ρ=r (0≤θ<2π)圆心为(r,0),半径为r 的圆ρ=2r cos θ⎝⎛⎭⎪⎫-π2≤θ≤π2圆心为⎝⎛⎭⎪⎫r ,π2,半径为r 的圆ρ=2r sin θ(0≤θ<π) 过极点,倾斜角为α的直线θ=α(ρ∈R)或θ=π+α(ρ∈R)过点(a,0),与极轴垂直的直线ρcos θ=a ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2<θ<π2过点⎝⎛⎭⎪⎫a ,π2,与极轴平行的直线ρsin θ=a (0<θ<π)1.若点P 的直角坐标为(3,-3),则点P 的极坐标为______.解析:因为点P (3,-3)在第四象限,与原点的距离为23,且OP 与x 轴所成的角为-π6,所以点P 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫23,-π6.答案:⎝⎛⎭⎪⎫23,-π62.圆ρ=5cos θ-53sin θ的圆心的极坐标为________. 解析:将方程 ρ=5cos θ-53sin θ两边都乘以ρ, 得ρ2=5ρcos θ-53ρsin θ, 化成直角坐标方程为x 2+y 2-5x +53y =0. 圆心坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫52,-532,化成极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫5,5π3.答案:⎝⎛⎭⎪⎫5,5π3(答案不唯一)3.在极坐标系中A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫4,2π3两点间的距离为________.解析:法一:(数形结合)在极坐标系中,A ,B 两点如图所示,|AB |=|OA |+|OB |=6.法二:∵A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫4,2π3的直角坐标为A (1,-3),B (-2,23).∴|AB |=-2-12+23+32=6.答案:64.在极坐标系中,圆ρ=4sin θ的圆心到直线θ=π3(θ∈R)的距离是________.解析:设圆心到直线θ=π3(θ∈R)的距离为d ,因为圆的半径为2, d =2·sin π6=1.答案:1考点一 平面直角坐标系下图形的伸缩变换基础送分型考点——自主练透[考什么·怎么考]高考对平面直角坐标系下图形的伸缩变换要求较低,极少考查,属于基础题. 1.求椭圆x 24+y 2=1经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=12x ,y ′=y后的曲线方程.解:由⎩⎪⎨⎪⎧x ′=12x ,y ′=y得到⎩⎪⎨⎪⎧x =2x ′,y =y ′.①将①代入x 24+y 2=1,得4x ′24+y ′2=1,即x ′2+y ′2=1.因此椭圆x 24+y 2=1经伸缩变换后得到的曲线方程是x 2+y 2=1.2.求双曲线C :x 2-y 264=1经过φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y ,变换后所得曲线C ′的焦点坐标.解:设曲线C ′上任意一点P ′(x ′,y ′), 由上述可知,将⎩⎪⎨⎪⎧x =13x ′,y =2y ′代入x 2-y 264=1,得x ′29-4y ′264=1,化简得x ′29-y ′216=1,即x 29-y 216=1为曲线C ′的方程, 可见仍是双曲线,则焦点(-5,0),(5,0)为所求.3.将圆x 2+y 2=1变换为椭圆x 29+y 24=1的一个伸缩变换公式为φ:⎩⎪⎨⎪⎧X =ax a >0,Y =by b >0,求a ,b 的值.解:由⎩⎪⎨⎪⎧X =ax ,Y =by 得⎩⎪⎨⎪⎧x =1a X ,y =1b Y ,代入x 2+y 2=1中得X 2a 2+Y 2b2=1,所以a 2=9,b 2=4,即a =3,b =2.[怎样快解·准解]伸缩变换公式应用时的2个注意点(1)曲线的伸缩变换是通过曲线上任意一点的坐标的伸缩变换实现的,解题时一定要区分变换前的点P 的坐标(x ,y )与变换后的点P ′的坐标(x ′,y ′),再利用伸缩变换公式⎩⎪⎨⎪⎧x ′=ax a >0,y ′=byb >0建立联系.(2)已知变换后的曲线方程f (x ,y )=0,一般都要改写为方程f (x ′,y ′)=0,再利用换元法确定伸缩变换公式.考点二 极坐标与直角坐标的互化重点保分型考点——师生共研极坐标与直角坐标的互化是解决极坐标问题的基础,是高考常考内容之一,既有单独考查,也有与参数方程等内容的综合考查,题型为解答题,难度适中.在极坐标系下,已知圆O :ρ=cos θ+sin θ和直线l :ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4=22(ρ≥0,0≤θ<2π). (1)求圆O 和直线l 的直角坐标方程;(2)当θ∈(0,π)时,求直线l 与圆O 的公共点的极坐标. [思维路径](1)由ρ=cos θ+sin θ及公式⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ,可将等式两边同乘以ρ,得ρ2=ρcos θ+ρsin θ,从而可化为直角坐标方程.将ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22利用两角差的正弦公式展开,可得ρsin θ-ρcos θ=1,从而可化为直角坐标方程.(2)可先求出直线l 与圆O 的公共点,然后将该公共点化为极坐标. 解:(1)圆O :ρ=cos θ+sin θ,即ρ2=ρcos θ+ρsin θ, 故圆O 的直角坐标方程为x 2+y 2-x -y =0,直线l :ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22,即ρsin θ-ρcos θ=1,则直线l 的直角坐标方程为x -y +1=0. (2)由(1)知圆O 与直线l 的直角坐标方程,将两方程联立得⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-x -y =0,x -y +1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1,即圆O 与直线l 在直角坐标系下的公共点为(0,1),将(0,1)转化为极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫1,π2即为所求.[解题师说]1.极坐标方程与直角坐标方程的互化方法(1)直角坐标方程化为极坐标方程:将公式x =ρcos θ及y =ρsin θ直接代入直角坐标方程并化简即可.(2)极坐标方程化为直角坐标方程:通过变形,构造出形如ρcos θ,ρsin θ,ρ2的形式,再应用公式进行代换.其中方程的两边同乘以(或同除以)ρ及方程两边平方是常用的变形技巧.2.极角的确定方法由tan θ确定角θ时,应根据点P 所在象限取最小正角.在这里要注意:当x ≠0时,θ角才能由tan θ=yx按上述方法确定.当x =0时,tan θ没有意义,这时可分三种情况处理:当x =0,y =0时,θ可取任何值;当x =0,y >0时,可取θ=π2;当x =0,y <0时,可取θ=3π2.[冲关演练]已知圆O 1和圆O 2的极坐标方程分别为ρ=2,ρ2-22ρ·cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=2.(1)把圆O 1和圆O 2的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)求经过两圆交点的直线的极坐标方程. 解:(1)由ρ=2知ρ2=4,所以圆O 1的直角坐标方程为x 2+y 2=4. 因为ρ2-22ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4=2,所以ρ2-22ρ⎝ ⎛⎭⎪⎫cos θcos π4+sin θsin π4=2,所以圆O 2的直角坐标方程为x 2+y 2-2x -2y -2=0. (2)将两圆的直角坐标方程相减, 得经过两圆交点的直线方程为x +y =1. 化为极坐标方程为ρcos θ+ρsin θ=1, 即ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=22.考点三 曲线的极坐标方程的应用重点保分型考点——师生共研曲线极坐标方程的应用是每年高考的重点,主要涉及线段长度、平面图形的面积以及最值等问题,难度适中.(2017·全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 1的极坐标方程为ρcos θ=4.(1)M 为曲线C 1上的动点,点P 在线段OM 上,且满足|OM |·|OP |=16,求点P 的轨迹C 2的直角坐标方程;(2)设点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π3,点B 在曲线C 2上,求△OAB 面积的最大值.[思维路径](1)可先求点P 在极坐标系中的轨迹方程,然后再化为直角坐标方程.设P (ρ,θ),则M 点的可设为(ρ1,θ),利用|OM |·|OP |=16及相关点可求.(2)由于点O 和点A 都是定点,故△AOB 面积的大小取决于B 点的位置,可设B 点的极坐标为(ρB ,α),然后利用面积公式S =12|OA |·ρB ·sin∠AOB 求解即可.解:(1)设P 的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),M 的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0). 由题设知|OP |=ρ,|OM |=ρ1=4cos θ.由|OM |·|OP |=16,得C 2的极坐标方程ρ=4cos θ(ρ>0). 因此C 2的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4(x ≠0). (2)设点B 的极坐标为(ρB ,α)(ρB >0),由题设知|OA |=2,ρB =4cos α,于是△OAB 的面积S =12|OA |·ρB ·sin∠AOB =4cos α·⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝⎛⎭⎪⎫α-π3=2⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-π3-32≤2+ 3.当α=-π12时,S 取得最大值2+ 3.所以△OAB 面积的最大值为2+ 3.[解题师说]1.方法要熟求简单曲线的极坐标方程的方法(1)设点M (ρ,θ)为曲线上任意一点,由已知条件,构造出三角形,利用三角函数及正、余弦定理求解|OM |与θ的关系.(2)先求出曲线的直角坐标方程,再利用极坐标与直角坐标的变换公式,把直角坐标方程化为极坐标方程.2.技巧要会用极坐标系解决问题时要注意题目中的几何关系,如果几何关系不容易通过极坐标表示时,可以先化为直角坐标方程,将不熟悉的问题转化为熟悉的问题加以解决.[冲关演练](2015·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,直线C 1:x =-2,圆C 2:(x -1)2+(y -2)2=1,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求C 1,C 2的极坐标方程;(2)若直线C 3的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R),设C 2与C 3的交点为M ,N ,求△C 2MN 的面积.解:(1)因为x =ρcos θ,y =ρsin θ, 所以C 1的极坐标方程为ρcos θ=-2,C 2的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0.(2)将θ=π4代入ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0,得ρ2-32ρ+4=0,解得ρ1=22,ρ2= 2. 故ρ1-ρ2=2,即|MN |= 2. 由于C 2的半径为1, 所以△C 2MN 的面积为12.1.在极坐标系中,求直线ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=1与圆ρ=4sin θ的交点的极坐标. 解:ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=1化为直角坐标方程为3x -y =2,即y =3x -2.ρ=4sin θ可化为x 2+y 2=4y ,把y =3x -2代入x 2+y 2=4y , 得4x 2-83x +12=0, 即(x -3)2=0, 所以x =3,y =1.所以直线与圆的交点坐标为(3,1),化为极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π6.2.在极坐标系中,已知圆C 经过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4,圆心为直线ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=-32与极轴的交点,求圆C 的极坐标方程.解:在ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=-32中,令θ=0,得ρ=1,所以圆C 的圆心坐标为(1,0). 因为圆C 经过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4,所以圆C 的半径|PC |= 22+12-2×1×2cos π4=1,于是圆C 过极点,所以圆C 的极坐标方程为ρ=2cos θ.3.设M ,N 分别是曲线ρ+2sin θ=0和ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=22上的动点,求M ,N 的最小距离.解:因为M ,N 分别是曲线ρ+2sin θ=0和ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=22上的动点,即M ,N分别是圆x 2+y 2+2y =0和直线x +y -1=0上的动点,要求M ,N 两点间的最小距离,即在直线x +y -1=0上找一点到圆x 2+y 2+2y =0的距离最小,即圆心(0,-1)到直线x +y -1=0的距离减去半径,故最小值为|0-1-1|2-1=2-1.4.(2016·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos t ,y =1+a sin t (t为参数,a >0).在以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=4cosθ.(1)说明C 1是哪一种曲线,并将C 1的方程化为极坐标方程;(2)直线C 3的极坐标方程为θ=α0,其中α0满足tan α0=2,若曲线C 1与C 2的公共点都在C 3上,求a .解:(1)消去参数t 得到C 1的普通方程为x 2+(y -1)2=a 2,则C 1是以(0,1)为圆心,a 为半径的圆.将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入C 1的普通方程中,得到C 1的极坐标方程为ρ2-2ρsinθ+1-a 2=0.(2)曲线C 1,C 2的公共点的极坐标满足方程组⎩⎪⎨⎪⎧ρ2-2ρsin θ+1-a 2=0,ρ=4cos θ.若ρ≠0,由方程组得16cos 2θ-8sin θcos θ+1-a 2=0, 由已知tan θ=2,可得16cos 2θ-8sin θcos θ=0, 从而1-a 2=0,解得a =-1(舍去)或a =1. 当a =1时,极点也为C 1,C 2的公共点,且在C 3上. 所以a =1.5.(2018·洛阳模拟)在直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为x 2+(y -2)2=4.以O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.(1)求圆C 的极坐标方程;(2)直线l 的极坐标方程是2ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π6=53,射 线OM :θ=π6与圆C 的交点为O ,P ,与直线l 的交点为Q ,求线段PQ 的长.解:(1)将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入x 2+(y -2)2=4, 得圆C 的极坐标方程为ρ=4sin θ.(2)设P (ρ1,θ1),则由⎩⎪⎨⎪⎧ρ=4sin θ,θ=π6,解得ρ1=2,θ1=π6.设Q (ρ2,θ2),则由⎩⎪⎨⎪⎧2ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π6=53,θ=π6,解得ρ2=5,θ2=π6.所以|PQ |=ρ2-ρ1=3.6.在直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系.曲线C 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π3=1,M ,N 分别为C 与x 轴,y 轴的交点. (1)求C 的直角坐标方程,并求M ,N 的极坐标; (2)设MN 的中点为P ,求直线OP 的极坐标方程.解:(1)由ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=1得ρ⎝ ⎛⎭⎪⎫12cos θ+32sin θ=1. 从而C 的直角坐标方程为12x +32y =1,即x +3y =2.当θ=0时,ρ=2,所以M (2,0). 当θ=π2时,ρ=233,所以N ⎝ ⎛⎭⎪⎫233,π2.(2)由(1)知M 点的直角坐标为(2,0),N 点的直角坐标为⎝⎛⎭⎪⎫0,233.所以P 点的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫1,33,则P 点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫233,π6,所以直线OP 的极坐标方程为θ=π6(ρ∈R).7.(2018·福建质检)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的普通方程为(x -2)2+y 2=4,在以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=2sin θ,曲线C 3:θ=π6(ρ>0),A (2,0).(1)把C 1的普通方程化为极坐标方程;(2)设C 3分别交C 1,C 2于点P ,Q ,求△APQ 的面积. 解:(1)因为C 1的普通方程为(x -2)2+y 2=4, 即x 2+y 2-4x =0,所以C 1的极坐标方程为ρ2-4ρcos θ=0,即ρ=4cos θ. (2)依题意,设点P ,Q 的极坐标分别为⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ1,π6,⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ2,π6.将θ=π6代入ρ=4cos θ,得ρ1=23,将θ=π6代入ρ=2sin θ,得ρ2=1,所以|PQ |=|ρ1-ρ2|=23-1.依题意,点A (2,0)到曲线θ=π6(ρ>0)的距离d =|OA |sin π6=1,所以S △APQ =12|PQ |·d =12×(23-1)×1=3-12.8.(2018·贵州适应性考试)在以原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 1的极坐标方程为ρ=4cos θ,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ=sin θ.(1)求曲线C 2的直角坐标方程; (2)过原点且倾斜角为α⎝⎛⎭⎪⎫π6<α≤π4的射线l 与曲线C 1,C 2分别相交于A ,B 两点(A ,B 异于原点),求|OA |·|OB |的取值范围.解:(1)由曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ=sin θ, 两边同乘以ρ,得ρ2cos 2θ=ρsin θ, 故曲线C 2的直角坐标方程为x 2=y .(2)射线l 的极坐标方程为θ=α,π6<α≤π4,把射线l 的极坐标方程代入曲线C 1的极坐标方程得|OA |=ρ=4cos α,把射线l 的极坐标方程代入曲线C 2的极坐标方程得|OB |=ρ=sin αcos 2α, ∴|OA |·|OB |=4cos α·sin αcos 2α=4tan α. ∵π6<α≤π4, ∴|OA |·|OB |的取值范围是⎝ ⎛⎦⎥⎤433,4.第二节参数方程1.参数方程一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x ,y 都是某个变数t 的函数:⎩⎪⎨⎪⎧x =f t ,y =gt ,并且对于t的每一个允许值,由方程组⎩⎪⎨⎪⎧x =ft ,y =gt所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么方程⎩⎪⎨⎪⎧x =ft ,y =g t就叫做这条曲线的参数方程,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.2.直线、圆、椭圆的参数方程(1)过点M (x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).(2)圆心在点M 0(x 0,y 0),半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数).(3)椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ (φ为参数).(4)双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a 1cos θ,y =b tan θ(θ为参数).1.在平面直角坐标系中,若曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+22t ,y =1+22t (t 为参数),则其普通方程为____________.解析:依题意,消去参数可得x -2=y -1,即x -y -1=0. 答案:x -y -1=02.椭圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos φ,y =3sin φ(φ为参数),过左焦点F 1的直线l 与C 相交于A ,B 两点,则|AB |min =________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x =5cos φ,y =3sin φ(φ为参数)得,x 225+y 29=1,当AB ⊥x 轴时,|AB |有最小值. 所以|AB |min =2×95=185.答案:1853.曲线C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =sin θ,y =cos 2θ+1(θ为参数),则曲线C 的普通方程为____________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x =sin θ,y =cos 2θ+1(θ为参数)消去参数θ,得y =2-2x 2(-1≤x ≤1).答案:y =2-2x 2(-1≤x ≤1)4.在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =32t(t 为参数),椭圆C 的方程为x 2+y 24=1,设直线l 与椭圆C 相交于A ,B 两点,则线段AB 的长为________________________________________________________________________.解析:将直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =32t 代入x 2+y 24=1,得⎝ ⎛⎭⎪⎫1+12t 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫32t 24=1,即7t 2+16t =0, 解得t 1=0,t 2=-167,所以|AB |=|t 1-t 2|=167.答案:167考点一 参数方程与普通方程的互化 基础送分型考点——自主练透[考什么·怎么考]参数方程与普通方程的互化是每年高考的热点内容,常与极坐标、直线与圆锥曲线的位置关系综合考查,属于基础题.1.将下列参数方程化为普通方程. (1)⎩⎪⎨⎪⎧x =1t ,y =1t t 2-1(t 为参数);(2)⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θ,y =-1+cos 2θ(θ为参数).解:(1)∵⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫1tt 2-12=1,∴x 2+y 2=1.∵t 2-1≥0,∴t ≥1或t ≤-1. 又x =1t,∴x ≠0.当t ≥1时,0<x ≤1, 当t ≤-1时,-1≤x <0, ∴所求普通方程为x 2+y 2=1,其中⎩⎪⎨⎪⎧0<x ≤1,0≤y <1或⎩⎪⎨⎪⎧-1≤x <0,-1<y ≤0.(2)∵y =-1+cos 2θ=-1+1-2sin 2θ=-2sin 2θ,sin 2θ=x -2, ∴y =-2x +4,∴2x +y -4=0. ∵0≤sin 2θ≤1,∴0≤x -2≤1,∴2≤x ≤3,∴所求的普通方程为2x +y -4=0(2≤x ≤3).2.如图,以过原点的直线的倾斜角θ为参数,求圆x 2+y 2-x =0的参数方程.解:圆的半径为12,记圆心为C ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,连接CP , 则∠PCx =2θ,故x P =12+12cos 2θ=cos 2θ,y P =12sin 2θ=sin θcos θ(θ为参数).所以圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos 2θ,y =sin θcos θ(θ为参数).3.求直线⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =-1-t (t 为参数)与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =3sin α(α为参数)的交点个数.解:将⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =-1-t 消去参数t 得直线x +y -1=0;将⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =3sin α消去参数α,得圆x 2+y 2=9.又圆心(0,0)到直线x +y -1=0的距离d =22<3. 因此直线与圆相交,故直线与曲线有2个交点.[怎样快解·准解]将参数方程化为普通方程的方法将参数方程化为普通方程,需要根据参数方程的结构特征,选取适当的消参方法.常见的消参方法有:代入消参法、加减消参法、平方消参法等,对于含三角函数的参数方程,常利用同角三角函数关系式消参.如sin 2θ+cos 2θ=1等.[注意] 将参数方程化为普通方程时,要注意两种方程的等价性,不要增解,如第1题.考点二 参数方程的应用重点保分型考点——师生共研参数方程的应用是每年高考的热点,主要涉及直线与圆、圆锥曲线的参数方程以及直线与圆、圆锥曲线位置关系的应用,难度适中,属于中档题.(2017·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a +4t ,y =1-t(t 为参数).(1)若a =-1,求C 与l 的交点坐标; (2)若C 上的点到l 距离的最大值为17,求a . 解:(1)曲线C 的普通方程为x 29+y 2=1.当a =-1时,直线l 的普通方程为x +4y -3=0,由⎩⎪⎨⎪⎧x +4y -3=0,x 29+y 2=1解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =-2125,y =2425.从而C 与l 的交点坐标为(3,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫-2125,2425.(2)直线l 的普通方程为x +4y -a -4=0, 故C 上的点(3cos θ,sin θ)到l 的距离为d =|3cos θ+4sin θ-a -4|17.当a ≥-4时,d 的最大值为a +917.由题设得a +917=17,解得a =8;当a <-4时,d 的最大值为-a +117. 由题设得-a +117=17,解得a =-16.综上,a =8或a =-16.[解题师说]1.方法要熟(1)解决直线与圆、圆锥曲线的参数方程的应用问题时,一般是先化为普通方程,再根据直线与圆、圆锥曲线的位置关系来解决问题.(2)对于形如⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at ,y =y 0+bt(t 为参数)的参数方程,当a 2+b 2≠1时,应先化为标准形式后才能利用t 的几何意义解题.(3)直线参数方程的应用:直线的标准参数方程主要用来解决过定点的直线与圆锥曲线相交时的弦长或距离问题.它可以避免求交点时解方程组的繁琐运算,但应用直线的参数方程时,需先判断是否是标准形式再考虑参数的几何意义.(4)圆、圆锥曲线的参数方程突出了其工具性作用,应用时,把圆、圆锥曲线上的点的坐标设为参数方程的形式,将问题转化为三角函数问题,利用三角函数知识解决问题.2.结论要记根据直线的参数方程的标准式中t 的几何意义,有如下常用结论:过定点M 0的直线与圆锥曲线相交,交点为M 1,M 2,所对应的参数分别为t 1,t 2. (1)弦长l =|t 1-t 2|;(2)弦M 1M 2的中点⇒t 1+t 2=0; (3)|M 0M 1||M 0M 2|=|t 1t 2|.[冲关演练]1.(2018·湖南五市十校联考)在直角坐标系xOy 中,设倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t cos α,y =t sin α(t 为参数),直线l 与曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =1cos θ,y =tan θ(θ为参数)相交于不同的两点A ,B .(1)若α=π3,求线段AB 的中点的直角坐标;(2)若直线l 的斜率为2,且过已知点P (3,0),求|PA |·|PB |的值. 解:(1)由曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =1cos θ,y =tan θ (θ为参数),可得曲线C 的普通方程是x 2-y2=1.当α=π3时,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+12t ,y =32t (t 为参数),代入曲线C 的普通方程,得t 2-6t -16=0, 得t 1+t 2=6,所以线段AB 的中点对应的t =t 1+t 22=3,故线段AB 的中点的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫92,332.(2)将直线l 的参数方程代入曲线C 的普通方程,化简得(cos 2α-sin 2α)t 2+6cos αt +8=0,则|PA |·|PB |=|t 1t 2|=⎪⎪⎪⎪⎪⎪8cos 2α-sin 2α=⎪⎪⎪⎪⎪⎪81+tan 2α1-tan 2α,由已知得tan α=2,故|PA |·|PB |=403.2.(2018·石家庄质检)在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为⎩⎨⎧x =-5+2cos t ,y =3+2sin t(t 为参数),在以原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立的极坐标系中,直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=- 2. (1)求圆C 的普通方程和直线l 的直角坐标方程;(2)设直线l 与x 轴,y 轴分别交于A ,B 两点,点P 是圆C 上任意一点,求A ,B 两点的极坐标和△PAB 面积的最小值.解:(1)由⎩⎨⎧x =-5+2cos t ,y =3+2sin t ,消去参数t ,得(x +5)2+(y -3)2=2,所以圆C 的普通方程为(x +5)2+(y -3)2=2.由ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=-2,得ρcos θ-ρsin θ=-2,所以直线l 的直角坐标方程为x -y +2=0.(2)直线l 与x 轴,y 轴的交点分别为A (-2,0),B (0,2),化为极坐标为A (2,π),B ⎝⎛⎭⎪⎫2,π2,设点P 的坐标为(-5+2cos t,3+2sin t ), 则点P 到直线l 的距离为d =|-5+2cos t -3-2sin t +2|2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪-6+2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫t +π42.所以d min =42=22,又|AB |=2 2.所以△PAB 面积的最小值是S =12×22×22=4.考点三 极坐标、参数方程的综合应用重点保分型考点——师生共研极坐标与参数方程的综合应用是每年的必考内容,主要涉及极坐标方程与直角坐标方程的互化及应用、参数方程与直角坐标方程的互化及应用,难度适中.在平面直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.已知点P 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫23,π6,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =-3+2sin α(α为参数).(1)写出点P 的直角坐标及曲线C 的直角坐标方程;(2)若Q 为曲线C 上的动点,求PQ 中点M 到直线l :ρcos θ+2ρsin θ+1=0距离的最小值.解:(1)由x =ρcos θ,y =ρsin θ, 可得点P 的直角坐标为(3,3),由⎩⎨⎧x =2cos α,y =-3+2sin α,得x 2+(y +3)2=4,∴曲线C 的直角坐标方程为x 2+(y +3)2=4. (2)直线l 的普通方程为x +2y +1=0,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =-3+2sin α(α为参数),设Q (2cos α,-3+2sin α),则M ⎝ ⎛⎭⎪⎫32+cos α,sin α, 故点M 到直线l 的距离d =⎪⎪⎪⎪⎪⎪32+cos α+2sin α+112+22=⎪⎪⎪⎪⎪⎪5sin α+φ+525≥-5+525=52-1⎝⎛⎭⎪⎫tan φ=12, ∴点M 到直线l 的距离的最小值为52-1. [解题师说]处理极坐标、参数方程综合问题的方法(1)涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程.(2)数形结合的应用,即充分利用参数方程中参数的几何意义,或者利用ρ和θ的几何意义,直接求解,能达到化繁为简的解题目的.[冲关演练]1.(2017·全国卷Ⅲ)在直角坐标系xOy中,直线l 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =kt (t 为参数),直线l 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+m ,y =mk(m 为参数).设l 1与l 2的交点为P ,当k 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,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,设l 3:ρ(cos θ+sin θ)-2=0,M 为l 3与C 的交点,求M 的极径.解:(1)消去参数t ,得l 1的普通方程l 1:y =k (x -2), 消去参数m ,得l 2的普通方程l 2:y =1k(x +2).设P (x ,y ),由题设得⎩⎪⎨⎪⎧y =k x -2,y =1kx +2.消去k 得x 2-y 2=4(y ≠0).所以C 的普通方程为x 2-y 2=4(y ≠0).(2)C 的极坐标方程为ρ2(cos 2θ-sin 2θ)=4(0<θ<2π,θ≠π).联立⎩⎨⎧ρ2cos 2θ-sin 2θ=4,ρcos θ+sin θ-2=0得cos θ-sin θ=2(cos θ+sin θ). 故tan θ=-13,从而cos 2θ=910,sin 2θ=110.代入ρ2(cos 2θ-sin 2θ)=4得ρ2=5, 所以交点M 的极径为 5.2.(2018·武昌调研)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos t ,y =2sin t(t为参数,a >0).以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=-2 2. (1)设P 是曲线C 上的一个动点,当a =2时,求点P 到直线l 的距离的最小值; (2)若曲线C 上的所有点均在直线l 的右下方,求a 的取值范围. 解:(1)由ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=-22,得22(ρcos θ-ρsin θ)=-22, 化成直角坐标方程,得22(x -y )=-22, 即直线l 的方程为x -y +4=0. 依题意,设P (2cos t,2sin t ), 则点P 到直线l 的距离d =|2cos t -2sin t +4|2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪22cos ⎝⎛⎭⎪⎫t +π4+42=22+2cos ⎝⎛⎭⎪⎫t +π4.当cos ⎝⎛⎭⎪⎫t +π4=-1时,d min =22-2.故点P 到直线l 的距离的最小值为22-2. (2)∵曲线C 上的所有点均在直线l 的右下方, ∴对∀t ∈R ,有a cos t -2sin t +4>0恒成立, 即a 2+4cos(t +φ)>-4⎝ ⎛⎭⎪⎫其中tan φ=2a 恒成立,∴a 2+4<4, 又a >0,∴0<a <2 3. 故a 的取值范围为(0,23).1.已知P为半圆C :⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数,0≤θ≤π)上的点,点A 的坐标为(1,0),O 为坐标原点,点M 在射线OP 上,线段OM 与C 的弧AP 的长度均为π3.(1)以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,求点M 的极坐标; (2)求直线AM 的参数方程. 解:(1)由已知,点M 的极角为π3,且点M 的极径等于π3,故点M 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,π3. (2)由(1)知点M 的直角坐标为⎝⎛⎭⎪⎫π6,3π6,A (1,0).故直线AM 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+⎝ ⎛⎭⎪⎫π6-1t ,y =3π6t(t 为参数).2.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1过点P (a,1),其参数方程为⎩⎨⎧x =a +2t ,y =1+2t(t为参数,a ∈R).以O 为极点,x 轴非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+4cos θ-ρ=0.(1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)已知曲线C 1与曲线C 2交于A ,B 两点,且|PA |=2|PB |,求实数a 的值.解:(1)∵曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =a +2t ,y =1+2t ,∴其普通方程为x -y -a +1=0.∵曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+4cos θ-ρ=0, ∴ρ2cos 2θ+4ρcos θ-ρ2=0, ∴x 2+4x -x 2-y 2=0,即曲线C 2的直角坐标方程为y 2=4x .(2)设A ,B 两点所对应的参数分别为t 1,t 2,将曲线C 1的参数方程代入曲线C 2的直角坐标方程,化简得2t 2-22t +1-4a =0. ∴Δ=(-22)2-4×2(1-4a )>0,即a >0,t 1+t 2=2,t 1·t 2=1-4a2. 根据参数方程的几何意义可知|PA |=2|t 1|,|PB |=2|t 2|, 又|PA |=2|PB |可得2|t 1|=2×2|t 2|, 即t 1=2t 2或t 1=-2t 2.∴当t 1=2t 2时,有⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=3t 2=2,t 1·t 2=2t 22=1-4a 2,解得a =136,符合题意.当t 1=-2t 2时,有⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=-t 2=2,t 1·t 2=-2t 22=1-4a 2,解得a =94,符合题意.综上,实数a =136或a =94.3.(2018·贵阳模拟)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4+3cos t ,y =5+3sin t (t为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ=2sin θ.(1)求曲线C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)若A ,B 分别为曲线C 1,C 2上的动点,求当AB 取最小值时△AOB 的面积. 解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =4+3cos t ,y =5+3sin t(t 为参数)得C 1的普通方程为(x -4)2+(y -5)2=9,由ρ=2sin θ,得ρ2=2ρsin θ, 将x 2+y 2=ρ2,y =ρsin θ代入上式, 得C 2的直角坐标方程为x 2+(y -1)2=1.(2)如图,当A ,B ,C 1,C 2四点共线,且A ,B 在线段C 1C 2上时,|AB |取得最小值,由(1)得C 1(4,5),C 2(0,1),则kC 1C 2=5-14-0=1,∴直线C 1C 2的方程为x -y +1=0, ∴点O 到直线C 1C 2的距离d =12=22, 又|AB |=|C 1C 2|-1-3=4-02+5-12-4=42-4,∴S △AOB =12d |AB |=12×22×(42-4)=2- 2.4.(2018·广州综合测试)在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-t ,y =1+t (t为参数).在以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C :ρ=22cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4. (1)求直线l 的普通方程和曲线C 的直角坐标方程; (2)求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =3-t ,y =1+t (t 为参数)消去t 得x +y -4=0,所以直线l 的普通方程为x +y -4=0.由ρ=22cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22⎝ ⎛⎭⎪⎫cos θcos π4+sin θsin π4=2cos θ+2sin θ, 得ρ2=2ρcos θ+2ρsin θ.将ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x ,ρsin θ=y 代入上式, 得x 2+y 2=2x +2y ,即(x -1)2+(y -1)2=2. 所以曲线C 的直角坐标方程为(x -1)2+(y -1)2=2.(2)法一:设曲线C 上的点P (1+2cos α,1+2sin α), 则点P 到直线l 的距离d =|1+2cos α+1+2sin α-4|2=|2sin α+cos α-2|2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4-22.当sin ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=-1时,d max =2 2.所以曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值为2 2. 法二:设与直线l 平行的直线l ′:x +y +b =0, 当直线l ′与圆C 相切时,|1+1+b |2=2,解得b =0或b =-4(舍去), 所以直线l ′的方程为x +y =0.因为直线l 与直线l ′的距离d =|0+4|2=2 2.所以曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值为2 2. 5.在直角坐标系xOy 中,曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数,t ≠0),其中0≤α<π.在以O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=2sin θ,C 3:ρ=23cosθ.(1)求C 2与C 3交点的直角坐标;(2)若C 1与C 2相交于点A ,C 1与C 3相交于点B ,求|AB |的最大值. 解:(1)曲线C 2的直角坐标方程为x 2+y 2-2y =0, 曲线C 3的直角坐标方程为x 2+y 2-23x =0.联立⎩⎨⎧x 2+y 2-2y =0,x 2+y 2-23x =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =32,y =32.所以C 2与C 3交点的直角坐标为(0,0)和⎝⎛⎭⎪⎫32,32. (2)曲线C 1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R ,ρ≠0),其中0≤α<π. 因此A 的极坐标为(2sin α,α),B 的极坐标为(23cos α,α). 所以|AB |=|2sin α-23cos α|=4⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π3. 当α=5π6时,|AB |取得最大值,最大值为4.6.已知直线L的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =2-2t(t 为参数),以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为ρ=21+3cos 2θ. (1)求直线L 的极坐标方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)过曲线C 上任意一点P 作与直线L 夹角为π3的直线l ,设直线l 与直线L 的交点为A ,求|PA |的最大值.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =2-2t (t 为参数),得L 的普通方程为2x +y -6=0,令x =ρcos θ,y =ρsin θ,得直线L 的极坐标方程为2ρcos θ+ρsin θ-6=0, 由曲线C 的极坐标方程,知ρ2+3ρ2cos 2θ=4, 所以曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 24=1.(2)由(1),知直线L 的普通方程为2x +y -6=0, 设曲线C 上任意一点P (cos α,2sin α), 则点P 到直线L 的距离d =|2cos α+2sin α-6|5.由题意得|PA |=d sinπ3=415⎪⎪⎪⎪⎪⎪2sin ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4-315,所以当sin ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=-1时,|PA |取得最大值,最大值为4153+215.7.(2018·石家庄一模)在平面直角坐标系中,将曲线C 1上的每一个点的横坐标保持不变,纵坐标缩短为原来的12,得到曲线C 2.以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,已知曲线C 1的极坐标方程为ρ=2.(1)求曲线C 2的参数方程;(2)过坐标原点O 且关于y 轴对称的两条直线l 1与l 2分别交曲线C 2于A ,C 和B ,D ,且点A 在第一象限,当四边形ABCD 的周长最大时,求直线l 1的普通方程.解:(1)由ρ=2,得ρ2=4,所以曲线C 1的直角坐标方程为x 2+y 2=4. 故由题意可得曲线C 2的直角坐标方程为x 24+y 2=1.所以曲线C 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =sin θ(θ为参数).(2)设四边形ABCD 的周长为l ,点A (2cos θ,sin θ), 则l =8cos θ+4sin θ=45sin(θ+φ),⎝⎛⎭⎪⎫其中sin φ=25,cos φ=15 所以当θ+φ=2k π+π2(k ∈Z)时,l 取得最大值,最大值为45,此时θ=2k π+π2-φ(k ∈Z),所以2cos θ=2sin φ=45,sin θ=cos φ=15,此时A ⎝ ⎛⎭⎪⎫45,15.所以直线l 1的普通方程为x -4y =0.8.(2018·成都诊断)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos α,y =2+2sin α(α为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-32t ,y =3+12t (t 为参数).在以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,过极点O 的射线与曲线C 相交于不同于极点的点A ,且点A 的极坐标为(23,θ),其中θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π.(1)求θ的值;(2)若射线OA 与直线l 相交于点B ,求|AB |的值. 解:(1)由题意知,曲线C 的普通方程为x 2+(y -2)2=4,∵x =ρcos θ,y =ρsin θ,∴曲线C 的极坐标方程为(ρcos θ)2+(ρsin θ-2)2=4, 即ρ=4sin θ. 由ρ=23,得sin θ=32, ∵θ∈⎝⎛⎭⎪⎫π2,π,∴θ=2π3.(2)易知直线l 的普通方程为x +3y -43=0,∴直线l 的极坐标方程为ρcos θ+3ρsin θ-43=0. 又射线OA 的极坐标方程为θ=2π3(ρ≥0),联立⎩⎪⎨⎪⎧θ=2π3ρ≥0,ρcos θ+3ρsin θ-43=0,解得ρ=4 3.∴点B 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫43,2π3,∴|AB |=|ρB -ρA |=43-23=2 3.。

2020届一轮复习人教B版 选修4-4 坐标系与参数方程 学案.doc

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选修4-4 坐标系与参数方程 1.坐标系与极坐标(1)理解坐标系的作用.(2)能在极坐标系中用极坐标表示点的位置,理解在极坐标系和平面直角坐标系中表示点的位置的区别,能进行极坐标与直角坐标的互化.(3)能在极坐标系中给出简单图形(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)的方程.通过比较这些图形在极坐标系和平面直角坐标系中的方程,理解用方程表示图形时选择坐标系的意义.2.参数方程(1)了解参数方程,了解参数的意义.(2)能选择适当的参数写出直线、圆和圆锥曲线的参数方程.(3)掌握直线的参数方程及参数的几何意义,能用直线的参数方程解决简单的相关问题.知识点一 极坐标系 1.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O ,点O 叫作极点,自极点O 引一条射线Ox ,Ox 叫作极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位及其正方向,这样就建立了一个极坐标系.(2)极坐标①极径:设M 是平面内一点,极点O 与点M 的距离|OM |叫作点M 的极径,记为ρ. ②极角:以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边的角xOM 叫作点M 的极角,记为θ. ③极坐标:有序数对(ρ,θ)叫作点M 的极坐标,记作M (ρ,θ). 2.极坐标与直角坐标的互化设M 是平面内任意一点,它的直角坐标是(x ,y ),极坐标是(ρ,θ),则它们之间的关系为:⎩⎨⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ;⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x2+y2,tan θ=y x易误提醒1.极坐标方程与直角坐标方程的互化易错用互化公式.在解决此类问题时考生要注意两个方面:一是准确应用公式,二是注意方程中的限制条件.2.在极坐标系下,点的极坐标不唯一性易忽视.注意极坐标(ρ,θ)(ρ,θ+2k π),(-ρ,π+θ+2k π)(k ∈Z )表示同一点的坐标.[自测练习]1.设平面上的伸缩变换的坐标表达式为⎩⎪⎨⎪⎧x′=12x ,y′=3y ,则在这一坐标变换下正弦曲线y =sin x 的方程变为________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧ x′=12x ,y′=3y.知⎩⎪⎨⎪⎧x =2x′,y =13y′.代入y =sin x 中得y ′=3sin 2x ′. 答案:y ′=3sin 2x ′2.点P 的直角坐标为(1,-3),则点P 的极坐标为________.解析:因为点P (1,-3)在第四象限,与原点的距离为2,且OP 与x 轴所成的角为-π3,所以点P 的极坐标为⎝⎛⎭⎫2,-π3. 答案:⎝⎛⎭⎫2,-π3 3.(2018·高考北京卷)在极坐标系中,点⎝⎛⎭⎫2,π3到直线ρ(cos θ+3sinθ)=6的距离为________.解析:点⎝⎛⎭⎫2,π3的直角坐标为(1,3),直线ρ(cos θ+3sin θ)=6的直角坐标方程为x +3y -6=0,所以点(1,3)到直线的距离d =|1+3×3-6|1+3=1.答案:1知识点二 参数方程 参数方程的概念一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线C 上任意一点P 的坐标x ,y 是某个变数t 的函数⎩⎨⎧x =,y =,并且对于t 的每一个允许值,由函数式⎩⎨⎧ x =,y =所确定的点P (x ,y )都在曲线C 上,那么方程⎩⎨⎧x =,y =叫作这条曲线的参数方程,变数t 叫作参变数,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作普通方程.易误提醒1.在参数方程与普通方程的互化中,必须使x ,y 的取值范围保持一致,否则不等价. 2.直线的参数方程中,参数t 的系数的平方和为1时,t 才有几何意义,且其几何意义为:|t |是直线上任一点M (x ,y )到M 0(x 0,y 0)的距离,即|M 0M |=|t |.[自测练习]4.在平面直角坐标系中,曲线C :⎩⎨⎧x =2+22t ,y =1+22t ,(t 为参数)的普通方程为________.解析:依题意,消去参数可得x -2=y -1,即x -y -1=0. 答案:x -y -1=05.在平面直角坐标系xOy 中,过椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =3sin θ(θ为参数)的右焦点,且与直线⎩⎨⎧x =4-2t ,y =3-t(t 为参数)平行的直线截椭圆所得的弦长为________.解析:椭圆的普通方程为x24+y23=1,则右焦点的坐标为(1,0).直线的普通方程为x -2y +2=0,过点(1,0)与直线x -2y +2=0平行的直线方程为x -2y -1=0,由⎩⎪⎨⎪⎧x24+y23=1,x -2y -1=0,得4x 2-2x -11=0,所以所求的弦长为1+⎝⎛⎭⎫122× ⎝⎛⎭⎫122-4×⎝⎛⎭⎫-114=154. 答案:154考点一 曲线的极坐标方程|1.在极坐标系下,已知圆O :ρ=cos θ+sin θ和直线l :ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π4=22. (1)求圆O 和直线l 的直角坐标方程;(2)当θ∈(0,π)时,求直线l 与圆O 公共点的一个极坐标. 解:(1)圆O :ρ=cos θ+sin θ,即ρ2=ρcos θ+ρsin θ, 圆O 的直角坐标方程为:x 2+y 2=x +y , 即x 2+y 2-x -y =0,直线l :ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π4=22,即ρsin θ-ρcos θ=1,则直线l 的直角坐标方程为:y -x =1,即x -y +1=0.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧ x2+y2-x -y =0,x -y +1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1,故直线l 与圆O 公共点的一个极坐标为⎝⎛⎭⎫1,π2. 2.(2018·长春模拟)已知圆O 1和圆O 2的极坐标方程分别为ρ=2,ρ2-22ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π4=2. (1)将圆O 1和圆O 2的极坐标方程化为直角坐标方程; (2)求经过两圆交点的直线的极坐标方程. 解:(1)由ρ=2知ρ2=4,所以x 2+y 2=4. 因为ρ2-22ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π4=2, 所以ρ2-22ρ⎝⎛⎭⎫cos θcos π4+sin θsin π4=2. 所以x 2+y 2-2x -2y -2=0.(2)将两圆的直角坐标方程相减,得经过两圆交点的直线方程为x +y =1. 化为极坐标方程为ρcos θ+ρsin θ=1, 即ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=22.直角坐标化为极坐标的关注点(1)根据终边相同的角的意义,角θ的表示方法具有周期性,故点M 的极坐标(ρ,θ)的形式不唯一,即一个点的极坐标有无穷多个.当限定ρ≥0,θ∈[0,2π)时,除极点外,点M 的极坐标是唯一的.(2)当把点的直角坐标化为极坐标时,求极角θ应注意判断点M 所在的象限(即角θ的终边的位置),以便正确地求出角θ∈[0,2π)的值.考点二 曲线的参数方程|1.已知曲线C 1:⎩⎨⎧ x =-4+cos t ,y =3+sin t ,(t 为参数)曲线C 2:⎩⎨⎧x =8cos θ,y =3sin θ.(θ为参数)(1)化C 1,C 2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线; (2)若C 1上的点P 对应的参数为t =π2,Q 为C 2上的动点,求PQ 中点M 到直线C 3:⎩⎨⎧x =3+2t ,y =-2+t(t 为参数)的距离的最小值. 解:(1)曲线C 1:(x +4)2+(y -3)2=1,曲线C 2:x264+y29=1,曲线C 1是以(-4,3)为圆心,1为半径的圆;曲线C 2是以坐标原点为中心,焦点在x 轴上,长半轴长是8,短半轴长是3的椭圆.(2)当t =π2时,P (-4,4),Q (8cos θ,3sin θ),故M ⎝⎛⎭⎫-2+4cos θ,2+32sin θ.曲线C 3为直线x -2y -7=0,M 到C 3的距离d =55|4cos θ-3sin θ-13|,从而当cos θ=45,sin θ=-35时,d 取最小值855.2.已知曲线C :x24+y29=1,直线l :⎩⎨⎧x =2+t ,y =2-2t ,(t 为参数).(1)写出曲线C 的参数方程,直线l 的普通方程;(2)过曲线C 上任意一点P 作与l 夹角为30°的直线,交l 于点A ,求|P A |的最大值与最小值.解:(1)曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =3sin θ.(θ为参数)直线l 的普通方程为2x +y -6=0.(2)曲线C 上任意一点P (2cos θ,3sin θ)到l 的距离为 d =55|4cos θ+3sin θ-6|. 则|P A |=d sin 30°=255|5sin(θ+α)-6|, 其中α为锐角,且tan α=43.当sin(θ+α)=-1时,|P A |取得最大值,最大值为2255.当sin(θ+α)=1时,|P A |取得最小值,最小值为255.参数方程化为普通方程,主要用“消元法”消参,常用代入法、加减消元法、利用三角恒等式消元等.在参数方程化为普通方程时,要注意保持同解变形.考点三 极坐标方程、参数方程的综合应用|(2018·高考全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1:⎩⎨⎧x =tcos αy =tsin α(t 为参数,t ≠0),其中0≤α<π.在以O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=2sin θ,C 3:ρ=23cos θ.(1)求C 2与C 3交点的直角坐标;(2)若C 1与C 2相交于点A ,C 1与C 3相交于点B ,求|AB |的最大值.[解] (1)曲线C 2的直角坐标方程为x 2+y 2-2y =0,曲线C 3的直角坐标方程为x 2+y 2-23x =0.联立⎩⎨⎧ x2+y2-2y =0,x2+y2-23x =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =0,或⎩⎨⎧x =32,y =32.所以C 2与C 3交点的直角坐标为(0,0)和⎝⎛⎭⎫32,32.(2)曲线C 1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R ,ρ≠0),其中0≤α<π. 因此A 的极坐标为(2sin α,α),B 的极坐标为(23cos α,α).所以|AB |=|2sin α-23cos α|=4⎪⎪⎪⎪sin ⎝⎛⎭⎫α-π3. 当α=5π6时,|AB |取得最大值,最大值为4.涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程.(2018·昆明模拟)在直角坐标系xOy 中,l 是过定点P (4,2)且倾斜角为α的直线,在极坐标系(以坐标原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴,取相同单位长度)中,曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ.(1)写出直线l 的参数方程,并将曲线C 的方程化为直角坐标方程; (2)若曲线C 与直线l 相交于不同的两点M 、N ,求|PM |+|PN |的取值范围.解:(1)直线l 的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =4+tcos αy =2+tsin α(t 为参数).∵ρ=4cos θ,∴ρ2=4ρcos θ,∴C :x 2+y 2=4x .(2)直线l 的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =4+tcos αy =2+tsin α(t 为参数),代入x 2+y 2=4x ,得t 2+4(sin α+cos α)t +4=0, ⎩⎪⎨⎪⎧Δ=+-16>0,t1+t2=-+,t1t2=4,∴sin α·cos α>0,又0≤α<π, ∴α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且t 1<0,t 2<0. ∴|PM |+|PN |=|t 1|+|t 2|=|t 1+t 2| =4(sin α+cos α)=42sin ⎝⎛⎭⎫α+π4,由α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,得α+π4∈⎝⎛⎭⎫π4,3π4, ∴22<sin ⎝⎛⎭⎫α+π4≤1, 故|PM |+|PN |的取值范围是(4,4 2 ].33.直线参数方程中参数t 几何意义的应用【典例】已知在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =1+4cos θy =2+4sin θ(θ为参数),直线l 经过定点P (3,5),倾斜角为π3.(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的标准方程; (2)设直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求|P A |·|PB |的值.[思维点拨] (1)根据条件写出l 的参数方程及化曲线C 为标准方程. (2)利用t 的几何意义求解|P A |·|PB |的值. [解] (1)曲线C :(x -1)2+(y -2)2=16,直线l :⎩⎨⎧x =3+12t y =5+32t (t 为参数).(2)将直线l 的参数方程代入圆C 的方程可得t 2+(2+33)t -3=0, 设t 1,t 2是方程的两个根,则t 1t 2=-3, 所以|P A ||PB |=|t 1||t 2|=|t 1t 2|=3.[方法点评] 过定点M 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x0+tcos α,y =y0+tsin α.(t为参数)该参数t 经常用在直线截圆锥曲线的距离问题中,解题时通常过某定点作一直线与圆锥曲线相交于A ,B 两点,所求问题与定点到A ,B 两点的距离有关.解题时主要应用定点在直线AB 上,利用参数t 的几何意义,结合根与系数的关系进行处理,巧妙求出问题的解.[跟踪练习] (2018·大庆模拟)在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 经过点P ⎝⎛⎭⎫12,1,倾斜角α=π6.在极坐标系(与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴)中,圆C 的极坐标方程为ρ=22cos ⎝⎛⎭⎫θ-π4. (1)写出直线l 的参数方程,并把圆C 的极坐标方程化为直角坐标方程; (2)设l 与圆C 相交于A ,B 两点,求|P A |+|PB |的值.解:(1)直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =12+tcos π6,y =1+tsin π6,(t 为参数),即⎩⎨⎧x =12+32t ,y =1+12t ,(t 为参数).由ρ=22cos ⎝⎛⎭⎫θ-π4得:ρ=2cos θ+2sin θ, ∴ρ2=2ρcos θ+2ρsin θ,∴x 2+y 2=2x +2y , 故圆C 的直角坐标方程为(x -1)2+(y -1)2=2. (2)把⎩⎨⎧x =12+32t y =1+12t (t 为参数)代入(x -1)2+(y -1)2=2得t 2-32t -74=0,设点A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=32,t 1t 2=-74, ∴|P A |+|PB |=|t 1-t 2|=+-4t1t2=312.A 组 考点能力演练1.(1)化圆的直角坐标方程x 2+y 2=r 2(r >0)为极坐标方程; (2)化曲线的极坐标方程ρ=8sin θ为直角坐标方程.解:(1)将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入x 2+y 2=r 2,得ρ2cos 2 θ+ρ2sin 2 θ=r 2,ρ2(cos 2 θ+sin 2 θ)=r 2,ρ=r .所以,以极点为圆心、半径为r 的圆的极坐标方程为ρ=r (0≤θ<2π).(2)法一:把ρ=x2+y2,sin θ=yρ代入ρ=8sin θ,得x2+y2=8·yx2+y2,即x 2+y 2-8y =0. 法二:方程两边同时乘以ρ,得ρ2=8ρsin θ,即x 2+y 2-8y =0.2.(2018·济宁模拟)已知直线l :ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π4=4和圆C :ρ=2k cos ⎝⎛⎭⎫θ+π4(k ≠0),若直线l 上的点到圆C 上的点的最小距离等于2.求实数k 的值并求圆心C 的直角坐标.解:∵ρ=2k cos θ-2k sin θ, ∴ρ2=2k ρcos θ-2k ρsin θ,∴圆C 的直角坐标方程为x 2+y 2-2kx +2ky =0,即⎝⎛⎭⎫x -22k 2+⎝⎛⎭⎫y +22k 2=k 2, ∴圆心的直角坐标为⎝⎛⎭⎫22k ,-22k .∵ρsin θ·22-ρcos θ·22=4,∴直线l 的直角坐标方程为x -y +42=0,∴⎪⎪⎪⎪22k +22k +422-|k |=2.即|k +4|=2+|k |,两边平方,得|k |=2k +3,∴⎩⎪⎨⎪⎧ k>0,k =2k +3或⎩⎪⎨⎪⎧k<0,-k =2k +3, 解得k =-1,故圆心C 的直角坐标为⎝⎛⎭⎫-22,22. 3.在极坐标系中,曲线C 的方程为ρ2=31+2sin2 θ,点R ⎝⎛⎭⎫22,π4. (1)以极点为原点,极轴为x 轴的正半轴,建立平面直角坐标系,把曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程,R 点的极坐标化为直角坐标;(2)设P 为曲线C 上一动点,以PR 为对角线的矩形PQRS 的一边垂直于极轴,求矩形PQR S 周长的最小值及此时P 点的直角坐标.解:(1)∵x =ρcos θ,y =ρsin θ, ∴曲线C 的直角坐标方程为x23+y 2=1, 点R 的直角坐标为R (2,2). (2)设P (3cos θ,sin θ),根据题意可得|PQ |=2-3cos θ,|QR |=2-sin θ, ∴|PQ |+|QR |=4-2sin (θ+60°), 当θ=30°时,|PQ |+|QR |取最小值2, ∴矩形PQRS 周长的最小值为4, 此时点P 的直角坐标为⎝⎛⎭⎫32,12. 4.(2018·长春模拟)以直角坐标系的原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,已知点P 的直角坐标为(1,-5),点C 的极坐标为⎝⎛⎭⎫4,π2,若直线l 过点P ,且倾斜角为π3,圆C 的半径为4. (1)求直线l 的参数方程和圆C 的极坐标方程. (2)试判断直线l 与圆C 的位置关系.解:(1)直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1+tcos π3,y =-5+tsin π3,(t 为参数),即⎩⎨⎧x =1+12t ,y =-5+32t ,(t为参数).由题知C 点的直角坐标为(0,4),圆C 的半径为4,∴圆C 方程为x 2+(y -4)2=16,将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θy =ρsin θ代入得,圆C 的极坐标方程为ρ=8sin θ.(2)由题意得,直线l 的普通方程为3x -y -5-3=0,圆心C 到l 的距离为d =|-4-5-3|2=9+32>4,∴直线l 与圆C 相离.5.倾斜角为α的直线l 过点P (8,2),直线l 和曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =42cos θ,y =2sin θ,(θ为参数)交于不同的两点M 1,M 2.(1)将曲线C 的参数方程化为普通方程,并写出直线l 的参数方程; (2)求|PM 1|·|PM 2|的取值范围.解:(1)曲线C 的普通方程为x232+y24=1,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =8+tcos α,y =2+tsin α,(t 为参数).(2)将l 的参数方程代入曲线C 的方程得:(8+t cos α)2+8(2+t sin α)2=32, 整理得(8sin 2 α+cos 2 α)t 2+(16cos α+32sin α)t +64=0,由Δ=(16cos α+32sin α)2-4×64(8sin 2 α+cos 2 α)>0,得cos α>sin α,故α∈⎣⎡⎭⎫0,π4, ∴|PM 1||PM 2|=|t 1t 2|=641+7sin2 α∈⎝⎛⎦⎤1289,64. B 组 高考题型专练1.(2018·高考广东卷改编)已知直线l 的极坐标方程为2ρsin⎝⎛⎭⎫θ-π4=2,点A 的极坐标为A ⎝⎛⎭⎫22,7π4,求点A 到直线l 的距离. 解:由2ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π4=2得2ρ⎝⎛⎭⎫22sin θ-22cos θ=2,所以y -x =1,故直线l 的直角坐标方程为x -y +1=0,而点A ⎝⎛⎭⎫22,7π4对应的直角坐标为A (2,-2),所以点A (2,-2)到直线l :x -y +1=0的距离为|2+2+1|2=522.2.(2018·高考全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,直线C 1:x =-2,圆C 2:(x -1)2+(y -2)2=1,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求C 1,C 2的极坐标方程; (2)若直线C 3的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R ),设C 2与C 3的交点为M ,N ,求△C 2MN 的面积.解:(1)因为x =ρcos θ,y =ρsin θ,所以C 1的极坐标方程为ρcos θ=-2, C 2的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0. (2)将θ=π4代入ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0,得ρ2-32ρ+4=0, 解得ρ1=22,ρ2= 2. 故ρ1-ρ2=2,即|MN |= 2.由于C 2的半径为1,所以△C 2MN 的面积为12.3.(2018·高考湖南卷)已知直线l :⎩⎨⎧x =5+32t ,y =3+12t ,(t 为参数).以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为ρ=2cos θ.(1)将曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)设点M 的直角坐标为(5,3),直线l 与曲线C 的交点为A ,B ,求|MA |·|MB |的值. 解:(1)ρ=2cos θ等价于ρ2=2ρcos θ.①将ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x 代入①即得曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2-2x =0.②(2)将⎩⎨⎧x =5+32t ,y =3+12t ,代入②,得t 2+53t +18=0,设这个方程的两个实根分别为t 1,t 2,则由参数t 的几何意义知,|MA |·|MB |=|t 1t 2|=18.4.(2018·高考陕西卷)在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =3+12t ,y =32t ,(t 为参数).以原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,⊙C 的极坐标方程为ρ=23sinθ.(1)写出⊙C 的直角坐标方程;(2)P 为直线l 上一动点,当P 到圆心C 的距离最小时,求P 的直角坐标. 解:(1)由ρ=23sin θ,得ρ2=23ρsin θ, 从而有x 2+y 2=23y ,所以x 2+(y -3)2=3. (2)设P ⎝⎛⎭⎫3+12t ,32t ,又C (0,3),则|PC |=⎝⎛⎭⎫3+12t 2+⎝⎛⎭⎫32t -32=t2+12,故当t=0时,|PC|取得最小值,此时,P点的直角坐标为(3,0).。

2020届高考数学一轮复习人教B版坐标系与参数方程 学案Word版

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[核心提炼] 1.圆的极坐标方程若圆心为M (ρ0,θ0),半径为r ,则圆的方程为: ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+ρ20-r 2=0. 几个特殊位置的圆的极坐标方程: (1)当圆心位于极点,半径为r :ρ=r ;(2)当圆心位于M (a ,0),半径为a :ρ=2a cos θ; (3)当圆心位于M (a ,π2),半径为a :ρ=2a sin θ.2.直线的极坐标方程若直线过点M (ρ0,θ0),且极轴到此直线的角为α,则它的方程为:ρsin(θ-α)=ρ0sin(θ0-α). 几个特殊位置的直线的极坐标方程: (1)直线过极点:θ=θ0和θ=π+θ0;(2)直线过点M (a ,0)且垂直于极轴:ρcos θ=a ; (3)直线过点M (b ,π2)且平行于极轴:ρsin θ=b .3.极坐标与直角坐标的互化方法1ρcos θ=4.(1)M 为曲线C 1上的动点,点P 在线段OM 上,且满足|OM |·|OP |=16,求点P 的轨迹C 2的直角坐标方程;(2)设点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π3,点B 在曲线C 2上,求△OAB 面积的最大值.【解析】 (1)设P 的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),M 的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0). 由题设知|OP |=ρ,|OM |=ρ1=4cos θ.由|OM |·|OP |=16得C 2的极坐标方程为ρ=4cos θ(ρ>0). 因此C 2的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4(x ≠0).(1)求曲线的极坐标方程的一般思路曲线的极坐标方程问题通常可利用互换公式转化为直角坐标系中的问题求解,然后再次利用互换公式即可转化为极坐标方程.熟练掌握互换公式是解决问题的关键. (2)解决极坐标问题的一般思路一是将极坐标方程化为直角坐标方程,求出交点的直角坐标,再将其化为极坐标;二是将曲线的极坐标方程联立,根据限制条件求出极坐标. 【对点训练】1.在极坐标系中,已知圆O :ρ=cos θ+sin θ和直线l :ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22(ρ≥0,0≤θ<2π). (1)求圆O 和直线l 的直角坐标方程;(2)当θ∈(0,π)时,求直线l 与圆O 的公共点的极坐标. 【解析】:(1)圆O :ρ=cos θ+sin θ,即ρ2=ρcos θ+ρsin θ,故圆O 的直角坐标方程为:x 2+y 2-x -y =0, 直线l :ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=22,即ρsin θ-ρcos θ=1,则直线l 的直角坐标方程为:x -y +1=0.(2)由(1)知圆O 与直线l 的直角坐标方程,将两方程联立得⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-x -y =0,x -y +1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1, 即圆O 与直线l 在直角坐标系下的公共点为(0,1),将(0,1)转化为极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫1,π2,即为所求.2.(2019·福建质量检测)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2cos ty =2sin t (t 为参数).在以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=2sin θ,曲线C 3:θ=π6(ρ>0),A (2,0).(1)把C 1的参数方程化为极坐标方程;(2)设C 3分别交C 1,C 2于点P ,Q ,求△APQ 的面积. 【解析】:(1)C 1的普通方程为(x -2)2+y 2=4, 即x 2+y 2-4x =0,所以C 1的极坐标方程为ρ2-4ρcos θ=0,即ρ=4cos θ. (2)法一:依题意,设点P ,Q 的极坐标分别为(ρ1,π6),(ρ2,π6).将θ=π6代入ρ=4cos θ,得ρ1=23,将θ=π6代入ρ=2sin θ,得ρ2=1,所以|PQ |=|ρ1-ρ2|=23-1,依题意,点A (2,0)到曲线θ=π6(ρ>0)的距离d =|OA |sin π6=1.所以S △APQ =12|PQ |·d =12×(23-1)×1=3-12.法二:依题意,设点P ,Q 的极坐标分别为(ρ1,π6),(ρ2,π6).将θ=π6代入ρ=4cos θ,得ρ1=23,即|OP |=23,将θ=π6代入ρ=2sin θ,得ρ2=1,即|OQ |=1,因为A (2,0),所以∠POA =π6, 所以S △APQ =S △OPA -S △OQA =12|OA ||OP |sin π6-12|OA ||OQ |sin π6=12×2×23×12-12×2×1×12=3-12.参数方程及其应用[核心提炼] 1.直线的参数方程经过点P 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).设P 是直线上的任意一点,则t 表示有向线段P 0P →的长度. (1)写出直线l 的普通方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)已知点P (1,0).若点M 的极坐标为(1,π2),直线l 经过点M 且与曲线C 相交于A ,B 两点,设线段AB的中点为Q ,求|PQ |的值.【解析】:(1)因为直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos αy =t sin α(t 为参数),所以直线l 的普通方程为y =tan α·(x -1). 由ρcos 2θ-4sin θ=0得ρ2cos 2θ-4ρsin θ=0, 即x 2-4y =0.所以曲线C 的直角坐标方程为x 2=4y . (2)因为点M 的极坐标为(1,π2), 所以点M 的直角坐标为(0,1).所以tan α=-1,直线l 的倾斜角α=3π4.所以直线l 的参数方程为 ⎩⎪⎨⎪⎧x =1-22t y =22t (t 为参数).代入x 2=4y ,得t 2-62t +2=0. 设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2. 因为Q 为线段AB 的中点, 所以点Q 对应的参数值为t 1+t 22=622=3 2.又点P (1,0),则|PQ |=|t 1+t 22|=3 2.2.(2019·成都第二次诊断性检测)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos αy =2+2sin α(α为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-32t y =3+12t (t 为参数).在以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,过极点O 的射线与曲线C 相交于不同于极点的点A ,且点A 的极坐标为(23,θ),其中θ∈(π2,π).(1)求θ的值;(2)若射线OA 与直线l 相交于点B ,求|AB |的值.【解析】:(1)由题意知,曲线C 的普通方程为x 2+(y -2)2=4, 因为x =ρcos θ,y =ρsin θ,所以曲线C 的极坐标方程为(ρcos θ)2+(ρsin θ-2)2=4,即ρ=4sin θ. 由ρ=23,得sin θ=32, 因为θ∈(π2,π),所以θ=2π3.(2)由题易知,直线l 的普通方程为x +3y -43=0, 所以直线l 的极坐标方程为ρcos θ+3ρsin θ-43=0. 又射线OA 的极坐标方程为θ=2π3(ρ≥0),联立⎩⎪⎨⎪⎧θ=2π3(ρ≥0)ρcos θ+3ρsin θ-43=0,解得ρ=4 3.所以点B 的极坐标为(43,2π3), 所以|AB |=|ρB -ρA |=43-23=2 3.课时作业1.(2019·郑州第一次质量预测)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φy =sin φ(φ为参数),在以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2是圆心为(3,π2),半径为1的圆.(1)求曲线C 1的普通方程,C 2的直角坐标方程;(2)设M 为曲线C 1上的点,N 为曲线C 2上的点,求|MN |的取值范围. 【解析】:(1)消去参数φ可得C 1的普通方程为x 24+y 2=1.曲线C 2的圆心的直角坐标为(0,3), 所以C 2的直角坐标方程为x 2+(y -3)2=1.(2)设M (2cos φ,sin φ),曲线C 2的圆心为C 2(0,3),则|MC 2|=(2cos φ)2+(sin φ-3)2=4cos 2φ+sin 2φ-6sin φ+9 =-3sin 2φ-6sin φ+13=-3(sin φ+1)2+16. 因为-1≤sin φ≤1,所以|MC 2|min =2,|MC 2|max =4. 根据题意可得|MN |min =2-1=1, |MN |max =4+1=5,即|MN |的取值范围是[1,5].2.(2019·合肥模拟)已知曲线C 的极坐标方程是ρ=4cos θ.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x轴的正半轴,建立平面直角坐标系,直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos αy =t sin α(t 是参数).(1)将曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)若直线l 与曲线C 相交于A 、B 两点,且|AB |=14,求直线l 的倾斜角α的值. 【解析】:(1)由ρ=4cos θ,得(x -2)2+y 2=4.(2)将⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos αy =t sin α代入圆的方程得(t cos α-1)2+(t sin α)2=4,化简得t 2-2t cos α-3=0.设A 、B 两点对应的参数分别为t 1、t 2,则⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=2cos αt 1t 2=-3, 所以|AB |=|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2=4cos 2α+12=14, 所以4cos 2α=2,故cos α=±22,即α=π4或3π4. 3.(2019·广东五校协作体第一次诊断考试)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos αy =sin α(α为参数),以原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=4 2.(1)求曲线C 1的普通方程与曲线C 2的直角坐标方程;(2)设P 为曲线C 1上的动点,求点P 到曲线C 2上点的距离的最小值.4.(2019.贵阳模拟)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4+3cos ty =5+3sin t (其中t 为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ=2sin θ. (1)求曲线C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)若A ,B 分别为曲线C 1,C 2上的动点,求当AB 取最小值时△AOB 的面积.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =4+3cos t y =5+3sin t得C 1的普通方程为(x -4)2+(y -5)2=9.由ρ=2sin θ得ρ2=2ρsin θ,将x 2+y 2=ρ2,y =ρsin θ代入得C 2的直角坐标方程为x 2+(y -1)2=1. (2)如图,当A ,B ,C 1,C 2四点共线,且A ,B 在线段C 1C 2上时,|AB |取得最小值,由(1)得C 1(4,5),C 2(0,1),所以kC 1C 2=5-14-0=1,则直线C 1C 2的方程为x -y +1=0,所以点O 到直线C 1C 2的距离d =12=22, 又|AB |=|C 1C 2|-1-3=(4-0)2+(5-1)2-4=42-4, 所以S △AOB =12d |AB |=12×22×(42-4)=2- 2.5.(2019·南昌一模)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1过点P (a ,1),其参数方程为⎩⎨⎧x =a +2t y =1+2t(t 为参数,a ∈R ).以O 为极点,x 轴非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+4cos θ-ρ=0. (1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)已知曲线C 1与曲线C 2交于A ,B 两点,且|PA |=2|PB |,求实数a 的值.【解析】:(1)因为曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =a +2ty =1+2t,所以其普通方程为x -y -a +1=0.因为曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+4cos θ-ρ=0, 所以ρ2cos 2θ+4ρcos θ-ρ2=0, 所以x 2+4x -x 2-y 2=0,即曲线C 2的直角坐标方程为y 2=4x .(2)设A ,B 两点所对应的参数分别为t 1,t 2,由⎩⎨⎧y 2=4xx =a +2t ,y =1+2t得2t 2-22t +1-4a =0. Δ=(22)2-4×2(1-4a )>0,即a >0,由根与系数的关系得⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=2t 1·t 2=1-4a 2.根据参数方程的几何意义可知|PA |=2|t 1|,|PB |=2|t 2|, 又|PA |=2|PB |可得2|t 1|=2×2|t 2|, 即t 1=2t 2或t 1=-2t 2.所以当t 1=2t 2时,有⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=3t 2=2t 1·t 2=2t 22=1-4a 2, 解得a =136>0,符合题意.当t 1=-2t 2时,有⎩⎪⎨⎪⎧t 1+t 2=-t 2=2t 1·t 2=-2t 22=1-4a 2, 解得a =94>0,符合题意.综上所述,实数a 的值为136或94.6.(2019·福州综合质量检测)已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =m +22t y =22t (t 为参数),以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,椭圆C 的极坐标方程为ρ2cos 2θ+3ρ2sin 2θ=12,其左焦点F 在直线l 上.(1)若直线l 与椭圆C 交于A ,B 两点,求|FA |·|FB |的值; (2)求椭圆C 的内接矩形周长的最大值.【解析】:(1)将曲线C 的极坐标方程ρ2cos 2θ+3ρ2sin 2θ=12化为直角坐标方程,得x 212+y 24=1,则其左焦点F (-22,0),则m =-22.将直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =m +22t y =22t(t 为参数)与曲线C 的方程x 212+y24=1联立,化简可得t 2-2t -2=0,由直线l 的参数方程的几何意义,令|FA |=|t 1|,|FB |=|t 2|,则|FA |·|FB |=|t 1t 2|=2.(2)由曲线C 的方程x 212+y 24=1,可设曲线C 上的任意一点P 的坐标为(23cos θ,2sin θ)(0<θ<π2),则以P 为顶点的内接矩形的周长为4×(23cos θ+2sin θ)=16sin(θ+π3),因此当θ=π6时,可得该内接矩形周长的最大值为16.。

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第2节 参数方程最新考纲 1.了解参数方程,了解参数的意义;2.能选择适当的参数写出直线、圆和椭圆的参数方程.知 识 梳 理1.曲线的参数方程一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x ,y 都是某个变数t 的函数⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t ),并且对于t 的每一个允许值,由这个方程组所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么这个方程组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.2.参数方程与普通方程的互化通过消去参数从参数方程得到普通方程,如果知道变数x ,y 中的一个与参数t 的关系,例如x =f (t ),把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系y =g (t ),那么⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t )就是曲线的参数方程.在参数方程与普通方程的互化中,必须使用x ,y 的取值范围保持一致. 3.常见曲线的参数方程和普通方程温馨提醒 直线的参数方程中,参数t 的系数的平方和为1时,t 才有几何意义且几何意义为:|t |是直线上任一点M (x ,y )到M 0(x 0,y 0)的距离.诊 断 自 测1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)(1)参数方程⎩⎪⎨⎪⎧y =f (t ),y =g (t )中的x ,y 都是参数t 的函数.( )(2)过M 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).参数t的几何意义表示:直线l 上以定点M 0为起点,任一点M (x ,y )为终点的有向线段M 0M →的数量.( )(3)方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =1+2sin θ(θ为参数)表示以点(0,1)为圆心,以2为半径的圆.( )(4)已知椭圆的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos t ,y =4sin t(t 为参数),点M 在椭圆上,对应参数t =π3,点O 为原点,则直线OM 的斜率为 3.( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)×2.(教材习题改编)在平面直角坐标系中,曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+22t ,y =1+22t (t 为参数)的普通方程为________.解析 消去t ,得x -y =1,即x -y -1=0. 答案 x -y -1=03.在平面直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.曲线C 1的极坐标方程为ρ(cos θ+sin θ)=-2,曲线C 2的参数方程为⎩⎨⎧x =t 2,y =22t(t 为参数),则C 1与C 2交点的直角坐标为________.解析 由ρ(cos θ+sin θ)=-2,得x +y =-2.①又⎩⎨⎧x =t 2,y =22t(t 为参数)消去t ,得y 2=8x .②联立①,②得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =-4,即交点坐标为(2,-4).答案 (2,-4) 4.直线y =b (x -4)与圆⎩⎨⎧x =2+3cos θ,y =3sin θ(θ为参数)相切,则切线的倾斜角为________.解析 圆的普通方程为(x -2)2+y 2=3,圆心A (2,0),半径r = 3. ∵直线y =b (x -4)与圆相切,∴|2b -4b -0|b 2+1=3,则b 2=3,b =± 3. 因此tan θ=±3,切线的倾斜角为π3或23π.答案π3或2π35.(2017·江苏卷)在平面坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-8+t ,y =t 2(t 为参数),曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2s 2,y =22s (s 为参数).设P 为曲线C 上的动点,求点P 到直线l 的距离的最小值.解 由⎩⎪⎨⎪⎧x =-8+t ,y =t 2(t 为参数)消去t .得l 的普通方程为x -2y +8=0,因为点P 在曲线C 上,设点P (2s 2,22s ).则点P 到直线l 的距离d =|2s 2-42s +8|5=2(s -2)2+45,∴当s =2时,d 有最小值45=455.考点一 参数方程与普通方程的互化【例1】 已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a -2t ,y =-4t (t 为参数),圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =4sin θ(θ为参数).(1)求直线l 和圆C 的普通方程;(2)若直线l 与圆C 有公共点,求实数a 的取值范围. 解 (1)直线l 的普通方程为2x -y -2a =0, 圆C 的普通方程为x 2+y 2=16. (2)因为直线l 与圆C 有公共点,故圆C 的圆心到直线l 的距离d =|-2a |5≤4,解得-25≤a ≤2 5.即实数a 的取值范围是[-25,25].规律方法 1.将参数方程化为普通方程,消参数常用代入法、加减消元法、三角恒等变换消去参数.2.把参数方程化为普通方程时,要注意哪一个量是参数,并且要注意参数的取值对普通方程中x 及y 的取值范围的影响,一定要保持同解变形.【训练1】 (2016·江苏卷)在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =32t (t 为参数),椭圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =2sin θ(θ为参数).设直线l 与椭圆C 相交于A ,B两点,求线段AB 的长.解 椭圆C 的普通方程为x 2+y 24=1. 将直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =32t(t 为参数)代入x 2+y24=1,得⎝ ⎛⎭⎪⎫1+12t 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫32t 24=1,即7t 2+16t =0,解之得t 1=0,t 2=-167.所以|AB |=|t 1-t 2|=167.所以线段AB 的长为167.考点二 参数方程及应用【例2-1】 (2017·全国Ⅰ卷)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a +4t ,y =1-t(t 为参数).(1)若a =-1,求C 与l 的交点坐标; (2)若C 上的点到l 距离的最大值为17,求a . 解 (1)a =-1时,直线l 的普通方程为x +4y -3=0. 曲线C 的标准方程是x 29+y 2=1,联立方程⎩⎪⎨⎪⎧x +4y -3=0,x 29+y 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =-2125,y =2425.则C 与l 交点坐标是(3,0)和⎝ ⎛⎭⎪⎫-2125,2425.(2)直线l 的普通方程是x +4y -4-a =0. 设曲线C 上点P (3cos θ,sin θ).则P 到l 距离d =|3cos θ+4sin θ-4-a |17=|5sin (θ+φ)-4-a |17,其中tan φ=34.又点C 到直线l 距离的最大值为17. ∴|5sin(θ+φ)-4-a |的最大值为17. 若a ≥0,则-5-4-a =-17,∴a =8. 若a <0,则5-4-a =17,∴a =-16. 综上,实数a 的值为a =-16或a =8.【例2-2】 (2018·郴州模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2+2sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-22t ,y =22t (t 为参数).以坐标原点O为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)写出直线l 的普通方程以及曲线C 的极坐标方程;(2)若直线l 与曲线C 的两个交点分别为M ,N ,直线l 与x 轴的交点为P ,求|PM |·|PN |的值.解 (1)直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-22t ,y =22t (t 为参数),消去参数t ,得x +y -1=0.曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2+2sin θ(θ为参数),利用平方关系,得x 2+(y -2)2=4,则x 2+y 2-4y =0.令ρ2=x 2+y 2,y =ρsin θ,代入得C 的极坐标方程为ρ=4sin θ. (2)在直线x +y -1=0中,令y =0,得点P (1,0). 把直线l 的参数方程代入圆C 的方程得t 2-32t +1=0, ∴t 1+t 2=32,t 1t 2=1.由直线参数方程的几何意义,|PM |·|PN |=|t 1·t 2|=1.规律方法 1.在与直线、圆、椭圆有关的题目中,参数方程的使用会使问题的解决事半功倍,尤其是求取值范围和最值问题,可将参数方程代入相关曲线的普通方程中,根据参数的取值条件求解.2.过定点P 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线参数方程的标准形式为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数),t 的几何意义是P 0P →的数量,即|t |表示P 0到P 的距离,t 有正负之分.对于形如⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at ,y =y 0+bt (t 为参数),当a 2+b 2≠1时,应先化为标准形式后才能利用t 的几何意义解题. 【训练2】 (2018·衡水中学质检)已知曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t 2,y =2+3t(t 为参数).(1)写出直线l 与曲线C 的普通方程;(2)设曲线C 经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=x ,y ′=12y 得到曲线C ′,过点F (3,0)作倾斜角为60°的直线交曲线C ′于A ,B 两点,求|FA |·|FB |. 解 (1)直线l 的普通方程23x -y +2=0. 曲线C 的普通方程为x 2+y 2=4.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x ′=x ,y ′=y2,得⎩⎪⎨⎪⎧x =x ′,y =2y ′, 代入曲线C ,得x ′2+4y ′2=4,即x ′24+y ′2=1.则曲线C ′的方程为x 24+y 2=1表示椭圆. 由题设,直线AB 的参数为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t2,y =32t (t 为参数).将直线AB 的参数方程代入曲线C ′:x 24+y 2=1.得134t 2+3t -1=0,则t 1·t 2=-413, ∴|FA |·|FB |=|t 1||t 2|=|t 1·t 2|=413.考点三 参数方程与极坐标方程的综合应用【例3-1】 (2017·全国Ⅲ卷)在直角坐标系xOy 中,直线l 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =kt(t为参数),直线l 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+m ,y =m k (m 为参数).设l 1与l 2的交点为P ,当k 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,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,设l 3:ρ(cos θ+sin θ)-2=0,M 为与C 的交点,求M 的极径.解 (1)由l 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =kt (t 为参数)消去t ,化为l 1的普通方程y =k (x -2),① 同理得直线l 2的普通方程为x +2=ky ,② 联立①,②消去k ,得x 2-y 2=4(y ≠0). 所以C 的普通方程为x 2-y 2=4(y ≠0).(2)将直线l 3化为普通方程为x +y =2, 联立⎩⎨⎧x +y =2,x 2-y 2=4得⎩⎪⎨⎪⎧x =322,y =-22,∴ρ2=x 2+y 2=184+24=5,∴与C 的交点M 的极径为 5.【例3-2】 (2018·河北“五个一”名校联盟二模)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =5cos α,y =sin α(α为参数).以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4= 2.l 与C 交于A ,B 两点. (1)求曲线C 的普通方程及直线l 的直角坐标方程; (2)设点P (0,-2),求|PA |+|PB |的值. 解 (1)由曲线C :⎩⎨⎧x =5cos α,y =sin α(α为参数)消去α,得普通方程x 25+y 2=1.因为直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=2,即ρcos θ-ρsin θ=2, 所以直线l 的直角坐标方程为x -y -2=0. (2)点P (0,-2)在l 上,则l 的参数方程为 ⎩⎪⎨⎪⎧x =22t ,y =-2+22t(t 为参数), 代入x 25+y 2=1整理得3t 2-102t +15=0,由题意可得|PA |+|PB |=|t 1|+|t 2|=|t 1+t 2|=1023.规律方法 1.涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程.2.数形结合的应用,即充分利用参数方程中参数的几何意义,或者利用ρ和θ的几何意义,直接求解,能达到化繁为简的解题目的.【训练3】 (2016·全国Ⅲ卷)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos α,y =sin α(α为参数),以坐标原点为极点,以x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=2 2. (1)写出C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)设点P 在C 1上,点Q 在C 2上,求|PQ |的最小值及此时P 的直角坐标. 解 (1)曲线C 1的普通方程为x 23+y 2=1.又曲线C 2:ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=2 2. 所以ρsin θ+ρcos θ=4.因此曲线C 2的直角坐标方程为x +y -4=0.(2)由题意,可设点P 的直角坐标为(3cos α,sin α).因为C 2是直线,所以|PQ |的最小值即为P 到C 2的距离d (α)的最小值.d (α)=|3cos α+sin α-4|2=2⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3-2,当且仅当α=2k π+π6(k ∈Z )时,d (α)取得最小值,最小值为2,此时P 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,12.基础巩固题组 (建议用时:50分钟)1.平面直角坐标系xOy 中,曲线C :(x -1)2+y 2=1.直线l 经过点P (m ,0),且倾斜角为π6.(1)求圆C 和直线l 的参数方程;(2)若直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,且|PA |·|PB |=1,求实数m 的值. 解 (1)由曲线C :(x -1)2+y 2=1.得参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos θ,y =sin θ(θ为参数).直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =m +32t ,y =12t (t 为参数).(2)设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2, 将直线l 的参数方程代入x 2+y 2=2x 中,得t 2+(3m -3)t +m 2-2m =0,所以t 1t 2=m 2-2m , 由题意得|m 2-2m |=1,得m =1,m =1+2或m =1- 2.2.(2018·新乡模拟)以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ,曲线M 的直角坐标方程为x -2y +2=0(x >0). (1)以曲线M 上的点与点O 连线的斜率k 为参数,写出曲线M 的参数方程; (2)设曲线C 与曲线M 的两个交点为A ,B ,求直线OA 与直线OB 的斜率之和. 解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +2=0(x >0),y =kx 得⎩⎪⎨⎪⎧x =22k -1,y =2k 2k -1.故曲线M 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =22k -1,y =2k2k -1⎝ ⎛⎭⎪⎫k 为参数,且k >12.(2)由ρ=4cos θ,得ρ2=4ρcos θ,∴x 2+y 2=4x . 将⎩⎪⎨⎪⎧x =22k -1,y =2k 2k -1代入x 2+y 2=4x 整理得k 2-4k +3=0,∴k 1+k 2=4.故直线OA 与直线OB 的斜率之和为4.3.已知曲线C :x 24+y 29=1,直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =2-2t (t 为参数).(1)写出曲线C 的参数方程,直线l 的普通方程;(2)过曲线C 上任意一点P 作与l 夹角为30°的直线,交l 于点A ,求|PA |的最大值与最小值.解 (1)曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =3sin θ(θ为参数).直线l 的普通方程为2x +y -6=0.(2)曲线C 上任意一点P (2cos θ,3sin θ)到l 的距离为d =55|4cos θ+3sin θ-6|, 则|PA |=d sin 30°=255|5sin(θ+α)-6|,其中α为锐角,且tan α=43.当sin(θ+α)=-1时,|PA |取得最大值,最大值为2255. 当sin(θ+α)=1时,|PA |取得最小值,最小值为255.4.(2018·黄山二模)已知曲线C 的极坐标方程为ρ=21+sin 2θ,过点P (1,0)的直线l 交曲线C 于A ,B 两点.(1)将曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程; (2)求|PA |·|PB |的取值范围. 解 (1)由ρ=21+sin 2θ得ρ2(1+sin 2θ)=2. 故曲线C 的直角坐标方程为x 22+y 2=1.(2)由题意知,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos α,y =t sin α(t 为参数).将⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos α,y =t sin α代入x 22+y 2=1.化简得(cos 2α+2sin 2α)t 2+2t cos α-1=0. 设A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2, 则t 1t 2=-1cos 2α+2sin 2α. 则|PA |·|PB |=|t 1t 2|=1cos 2α+2sin 2α=11+sin 2α. 由于12≤11+sin 2α≤1, ∴|PA |·|PB |的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,1. 5.(2016·全国Ⅱ卷)在直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为(x +6)2+y 2=25. (1)以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求C 的极坐标方程;(2)直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数),l 与C 交于A ,B 两点,|AB |=10,求l 的斜率.解 (1)由x =ρcos θ,y =ρsin θ可得圆C 的极坐标方程为ρ2+12ρcos θ+11=0. (2)在(1)中建立的极坐标系中,直线l 的极坐标方程为θ=α(ρ∈R ).设A ,B 所对应的极径分别为ρ1,ρ2,将l 的极坐标方程代入C 的极坐标方程得ρ2+12ρcos α+11=0.于是ρ1+ρ2=-12cos α,ρ1ρ2=11.|AB |=|ρ1-ρ2|=(ρ1+ρ2)2-4ρ1ρ2=144cos 2α-44. 由|AB |=10得cos 2α=38,tan α=±153.所以l 的斜率为153或-153. 能力提升题组 (建议用时:30分钟)6.(2018·湖南长郡中学联考)已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =-4+cos t ,y =3+sin t(t 为参数),C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =8cos θ,y =3sin θ(θ为参数). (1)化C 1,C 2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线;(2)若C 1上的点P 对应的参数为t =π2,Q 为C 2上的动点,求PQ 的中点M 到直线C 3:⎩⎪⎨⎪⎧x =3+2t ,y =-2+t(t 为参数)距离的最小值.解 (1)由C 1消去参数t ,得曲线C 1的普通方程为(x +4)2+(y -3)2=1. 同理曲线C 2的普通方程为x 264+y 29=1.C 1表示圆心是(-4,3),半径是1的圆,C 2表示中心是坐标原点,焦点在x 轴上,长半轴长是8,短半轴长是3的椭圆.(2)当t =π2时,P (-4,4),又Q (8cos θ,3sin θ),故M ⎝⎛⎭⎪⎫-2+4cos θ,2+32sin θ,又C 3的普通方程为x -2y -7=0, 则M 到直线C 3的距离d =55|4cos θ-3sin θ-13|=55|3sin θ-4cos θ+13|=55|5(sin θ-φ)+13|⎝⎛⎭⎪⎫其中φ满足tan φ=43,所以d 的最小值为855. 7.在直角坐标系中,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为ρ-2cos θ-6sin θ+1ρ=0,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+12t ,y =3+32t (t 为参数).(1)求曲线C 的普通方程;(2)若直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,点P 的坐标为(3,3),求|PA |+|PB |的值. 解 (1)曲线C 的极坐标方程为ρ-2cos θ-6sin θ+1ρ=0,可得ρ2-2ρcos θ-6ρsin θ+1=0,可得x 2+y 2-2x -6y +1=0,曲线C 的普通方程:x 2+y 2-2x -6y +1=0. (2)由于直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+12t ,y =3+32t (t 为参数).把它代入圆的方程整理得t 2+2t -5=0,∴t 1+t 2=-2,t 1t 2=-5,则|PA |=|t 1|,|PB |=|t 2|,∴|PA |+|PB |=|t 1|+|t 2|=|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2=2 6.∴|PA |+|PB |的值为2 6. 8.(2018·哈尔滨模拟)已知曲线C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2cos θ,y =2sin θ(θ为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=4.(1)写出曲线C 的极坐标方程和直线l 的普通方程;(2)若射线θ=π3与曲线C 交于O ,A 两点,与直线l 交于B 点,射线θ=11π6与曲线C 交于O ,P 两点,求△PAB 的面积.解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =2+2cos θ,y =2sin θ(θ为参数),消去θ.普通方程为(x -2)2+y 2=4.从而曲线C 的极坐标方程为ρ2-4ρcos θ=0,即ρ=4cos θ,因为直线l 的极坐标方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=4,即32ρsin θ+12ρcos θ=4, ∴直线l 的直角坐标方程为x +3y -8=0.(2)依题意,A ,B 两点的极坐标分别为⎝⎛⎭⎪⎫2,π3,⎝ ⎛⎭⎪⎫4,π3, 联立射线θ=11π6与曲线C 的极坐标方程得P 点极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫23,11π6,∴|AB |=2,∴S △PAB =12×2×23sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3+π6=2 3.。

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