人教B版数学选修4-4课件第一讲 坐标系1.1.1 1.1.2ppt版本
人教B版高中数学选修4-4课件 2.4.1 摆线的参数方程课件1
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所以a=21kπ.又根据实际情况可知a是圆的半径,故a>0.
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所以,应有k>0且k∈Z,即k∈N*.
所以,所求摆线的参数方程是
x=21kπt-sin t y=21kπ1-cos t
中k∈N*).
(t为参数其
【反思感悟】 本题易错点是误把点(1,0)中的1或0当成t的值, 代入参数方程中求出x和y的值,再计算a的值;或者在求出cos t=1时,直接得出t=0,从而导致答案不全面.
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那么,根据两点之间的距离公式可得A,B两点的距离为
|AB|=
3+ 6
3π-π22+3
36-π-12
=16 13-6 3π2-6π-36 3+72.
即点A,B之间的距离为
1 6
13-6 3π2-6π-36 3+72.
【反思感悟】 对于参数方程给出的曲线上点,可以求出点的 坐标,转化为两点间的距离问题.
∴对应的曲线为y=x(- 2|a|≤x≤ 2|a|),亦即是以第一、三象
限角平分线上的点(- 2a,- 2a),( 2a, 2a)为端点的一段
线段.
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3.已知一个圆的摆线过一定点(2,0),请写出当圆的半径最大时该 摆线的参数方程和对应的圆的渐开线的标准方程.
代入可得,圆的摆线的参数方程是xy= =1π1πφ1--csions φφ
(φ为参数),
圆的渐开线的参数方程是xy= =1π1πcsionsφφ-+φφcsoins
人教版高中数学选修4-4 第一讲 坐标系 二 极坐标系 (共34张PPT)教育课件
A. y 1
sin t
1
x t2
C.
1
yt 2
x cos t
B. y 1
cos t
x tan t
D. y 1
tan t
7.极坐标方程
2
arcsin化(为 直0)角坐标方程的形
式是 ( )
A. x2 y2 x 0
B.y x(1 x)
C. 2x 1 4y2 1 D..y (x 1)
2.极坐标(,)与(ρ,2kπ+θ)( k )表z 示 同一个点.即一点的极坐标的统一的表达式 为(ρ,2kπ+θ)
3.如果规定ρ>0,0≤θ<2π,那么除 极 点外,平面内的点和极坐标就可以一一对 应了。
我们学了直角坐标,也学了极坐 标,那么这两种坐标有什么关系呢? 已知点的直角坐标为,如何用极坐标 表示这个点呢?
M (, )
0
x
2
4
5
6
C
1.如图,在极坐标系中,写出点 AF(,6B, ,4C3 ,)D的, G极(坐5, 标53,所) 并在标的出位E置( 72 , ) ,
E D BA
O
X
4 F
3
G 5
3
解:如图可得A,B,C,D的坐标分别为
(4,0)
(2, )
(3, )
(1, 5 )
4
2
6
点E,F,G的位置如图所示
1
4.极坐标方程ρ=cosθ与ρcosθ= 的2 图形是( ) B
A
B
C
D
解x=:12把,ρc故os排θ=除A,、12 化D;为又直圆角ρ坐=c程os,θ显得然: 过点 (0,1),又排除C,故选B。
5、若A、B的两点极坐标为A(4,
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第一章 相似三角形定理与圆幂定理 1.1 相似三角
1.1.3 平行截割定理
1.2 圆周角与弦切角
1.2.1 圆的切线
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1.2.3 弦切角定理
1.3.2 圆内接四边形的性质与判定
阅读与欣赏
欧几里得
第二章 圆柱、圆锥与圆锥曲线 2.1 平行投影与圆
2.2 用内切球探索圆锥曲线的性质
2.2.1 球的
2.2.3 圆锥面及其内切球
本章小结
ห้องสมุดไป่ตู้
附录 部分中英文词汇对照表
第一章 相似三角形定理与圆 幂定理 1.1 相似三角形 1.1.1 相似三角形判定定理
《1.2.2 极坐标与直角坐标的关系》课件2-优质公开课-人教B版选修4-4精品
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知识梳理
HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
D S 典例透析 IANLITOUXI
随堂演练
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3.能利用已知条件求出曲线方程.
-2-
2.1 极坐标系的概念 2.2 点的极坐标与直角
坐标的互化
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12
1.极 坐 标系的概念 (1)极坐标系的建立. 在平面内取一个定点 O,叫作极点,从点 O 引一条射线 Ox,叫作极轴,选 定一个单位长度和角的正方向(通常取逆时针方向).这样就确定了一个平面 极坐标系,简称为极坐标系. (2)点的极坐标的规定. ①如图所示,对于平面内任意一点 M,用 ρ 表示线段 OM 的长,θ 表示以 Ox 为始边、OM 为终边的角,ρ 叫作点 M 的极径,θ 叫作点 M 的极角,有序实 数对(ρ,θ)叫作点 M 的极坐标,记作 M(ρ,θ).
的坐标重合的是( ).
A.
5,-
π 3
B.
5,
4π 3
C.
5,-
2π 3
D.
5,-
5π 3
解析:与点 M重合的极坐标可以表示为
5,2������π
+π
3
(k ∈Z),即极径相等,
极角相差 2π 的整数倍.根据选项,当 k=-1 时,2kπ+π3=-2π+π3=-53π,即
高中数学第一章坐标系1.1平面直角坐标系1.1.1平面直角
题型一 题型二 题型三
解:(1)设
������ ������
=
������,
得y=kx,所以
k
为过原点的直线的斜率.
又 x2+y2-4x+1=0 可化简为(x-2)2+y2=3,
它表示以(2,0)为圆心, 3为半径的圆,如图所示.
当直线 y=kx 与已知圆相切,且切点在第一象限时,k 最大,
此时,|CP|= 3, |������������| = 2,
(2)曲线可看作是满足某些条件的点的集合或轨迹,由此我们可借 助坐标系,研究曲线与方程间的关系.
名师点拨1.两点间的距离公式:在平面直角坐标系 中,P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点之间的距离公式为
|P1P2|= (������1-������2)2 + (������1-������2)2.
所以
-1 + 2������ < -3-������ < 0,
0,
即
������
<
1 2
,
������ > -3.
所以-3<m< 12.
答案:-3<m<
1 2
2.曲线与方程 在平面直角坐标系中,如果某曲线C上的点与一个二元方程 f(x,y)=0的实数解建立了如下关系: (1)曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解; (2)以方程f(x,y)=0的解为坐标的点都在曲线C上. 那么,方程f(x,y)=0叫作曲线C的方程,曲线C叫作方程f(x,y)=0的曲 线. 名师点拨求曲线的方程一般有以下五个步骤:(1)建立适当的平面 直角坐标系,并用(x,y)表示曲线上任意一点M的坐标;(2)写出适合条 件p的点M的集合p={M|P(M)};(3)用坐标表示条件p(M),写出方程 f(x,y)=0;(4)化简方程f(x,y)=0(必须等价);(5)证明以(4)中方程的解为 坐标的点都在曲线上.一般地,方程的变形过程若是等价的,则步骤 (5)可以省略.
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第二章 参数方程 2.1 曲 线的参数方程
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2.2 直线和圆的参数方程
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第一章 坐标系 1.1 直角坐标系,平面上的伸缩变 本章小结 2.2 直线和圆的参数方程 2.4 一些常见曲线的参数方程 附录部分中英文词汇对照表
第一章 坐标系 1.1 直角 坐标系,平面上的伸缩变换
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1.2 极坐标系
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本章小结
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新人教B版高中数学选修4-4第1章坐标系1.2极坐标系讲义
学习目标:1.了解极坐标系的意义,能用极坐标系刻画点的位置.(难点)2.了解极坐标系与直角坐标系的联系,能进行极坐标与直角坐标的互化.(重点)1.平面上点的极坐标(1)极坐标系:在平面上取一个定点O ,由O 点出发的一条射线Ox ,一个长度单位及计算角度的正方向(通常取逆时针方向),合称为一个极坐标系,O 点称为极点,Ox 称为极轴.(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.ρ称为极径,θ称为极角.2.点与极坐标的关系(ρ,θ)和(ρ,θ+2k π)代表同一个点,其中k 为整数.特别地,极点O 的坐标为(0,θ)(θ∈R ).如果限定ρ≥0,0≤θ<2π,则除极点外,平面上的点就与它的极坐标构成一一对应关系.3.极坐标与直角坐标的关系(1)互化背景:设在平面上取定了一个极坐标系,以极轴作为直角坐标系的x 轴的正半轴,以θ=π2的射线作为y 轴的正半轴,以极点为坐标原点,长度单位不变,建立一个直角坐标系(如图121所示).(2)互化公式: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),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:[提示] 极坐标系以角这一平面图形为几何背景,而直角坐标系以互相垂直的两条数轴为几何背景;平面直角坐标系内的点与坐标能建立一一对应的关系,而极坐标系则不可.但极坐标系和平面直角坐标系都是平面坐标系,用来刻画平面内点的位置.思考2:极坐标系所在平面内的点与极坐标是否能建立一一对应关系?[提示] 建立极坐标系后,给定数对(ρ,θ),就可以在平面内惟一确定一点M ;反过来,给定平面内一点M ,它的极坐标却不是惟一的.所以极坐标系所在平面内的点与极坐标不能建立一一对应关系.思考3:联系点的极坐标与直角坐标的互化公式的纽带是什么?[提示] 任意角的三角函数的定义及其基本关系式是联系点的极坐标与直角坐标的互化公式的纽带. 事实上,若ρ>0,则sin θ=y ρ,cos θ=xρ,所以x =ρcos θ,y =ρsin θ,ρ2=x 2+y 2,tan θ=yx.1.极坐标系中,点M (1,0)关于极点的对称点为( ) A .(1,0) B .(-1,π) C .(1,π)D .(1,2π)[解析] ∵(ρ,θ)关于极点的对称点为(ρ,π+θ),∴M (1,0)关于极点的对称点为(1,π). [答案] C2.极坐标系中,到极点的距离等于到极轴的距离的点可以是( ) A .(1,0) B .(2,π4) C .(3,π2) D .(4,π)[答案] C3.点A 的极坐标是(2,7π6),则点A 的直角坐标为( )A .(-1,-3)B .(-3,1)C .(-3,-1)D .(3,-1)[解析] x =ρcos θ=2cos 76π=-3,y =ρsin θ=2sin 76π=-1.[答案] C4.点M 的直角坐标为(0,π2),则点M 的极坐标可以为( )A .(π2,0)B .(0,π2)C .(π2,π2)D .(π2,-π2)[解析] ∵ρ=x 2+y 2=π2,且θ=π2,∴M 的极坐标为(π2,π2).[答案] C【例1】 设点A (2,3),直线l 为过极点且垂直于极轴的直线,分别求点A 关于极轴,直线l ,极点的对称点的极坐标(限定ρ>0,-π<θ≤π).[思路探究] 欲写出点的极坐标,首先应确定ρ和θ的值. [解] 如图所示,关于极轴的对称点为B (2,-π3).关于直线l 的对称点为C (2,23π).关于极点O 的对称点为D (2,-23π).四个点A ,B ,C ,D 都在以极点为圆心,2为半径的圆上.1.点的极坐标不是惟一的,但若限制ρ>0,0≤θ<2π,则除极点外,点的极坐标是惟一确定的. 2.写点的极坐标要注意顺序:极径ρ在前,极角θ在后.1.在极坐标系中,B (3,π4),D (3,74π),试判断点B ,D 的位置是否具有对称性,并求出B ,D 关于极点的对称点的极坐标(限定ρ>0,θ∈[0,2π)).[解] 由B (3,π4),D (3,7π4),知|OB |=|OD |=3,极角π4与7π4的终边关于极轴对称.所以点B ,D 关于极轴对称.设点B (3,π4),D (3,7π4)关于极点的对称点分别为E (ρ1,θ1),F (ρ2,θ2),且ρ1=ρ2=3.当θ∈[0,2π)时,θ1=5π4,θ2=3π4,∴E (3,5π4),F (3,3π4)为所求.(1)(2,4π3);(2)(2,-23π);(3)(2,-π3).[思路探究] 点的极坐标(ρ,θ)―→⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θy =ρsin θ―→点的直角坐标(x ,y )―→判定点所在象限.[解] (1)由题意知x =2cos4π3=2×(-12)=-1,y =2sin 4π3=2×(-32)=- 3. ∴点(2,4π3)的直角坐标为(-1,-3),是第三象限内的点.(2)x =2cos(-23π)=-1,y =2sin(-23π)=-3,∴点(2,-23π)的直角坐标为(-1,-3),是第三象限内的点.(3)x =2cos(-π3)=1,y =2sin(-π3)=-3,∴点(2,-π3)的直角坐标为(1,-3),是第四象限内的点.1.点的极坐标与直角坐标的互化公式的三个前提条件:①极点与直角坐标系的原点重合;②极轴与直角坐标系的x 轴的正半轴重合;③两种坐标系的长度单位相同.2.将点的极坐标(ρ,θ)化为点的直角坐标(x ,y )时,运用到求角θ的正弦值和余弦值,熟练掌握特殊角的三角函数值,灵活运用三角恒等变换公式是关键.2.分别把下列点的极坐标化为直角坐标: (1)(2,π6);(2)(3,π2);(3)(π,π).[解] (1)∵x =ρcos θ=2cos π6=3,y =ρsin θ=2sin π6=1.∴点的极坐标(2,π6)化为直角坐标为(3,1).(2)∵x =ρcos θ=3cos π2=0,y =ρsin θ=3sin π2=3.∴点的极坐标(3,π2)化为直角坐标为(0,3).(3)∵x =ρcos θ=πcos π=-π,y =ρsin θ=πsin π=0,∴点的极坐标(π,π)化为直角坐标为(-π,0).(1)(-2,23);(2)(6,-2).[思路探究] 利用公式ρ2=x 2+y 2,tan θ=y x(x ≠0),但求角θ时,要注意点所在的象限. [解](1)∵ρ=x 2+y 2=(-2)2+(23)2=4, tan θ=y x=-3,θ∈[0,2π), 由于点(-2,23)在第二象限. ∴θ=2π3.∴点的直角坐标(-2,23)化为极坐标(4,23π).(2)∵ρ=x 2+y 2=(6)2+(-2)2=22, tan θ=y x =-33,θ∈[0,2π), 由于点(6,-2)在第四象限,所以θ=11π6.∴点的直角坐标(6,-2)化为极坐标为(22,11π6).1.将直角坐标(x ,y )化为极坐标(ρ,θ),主要利用公式ρ2=x 2+y 2,tan θ=yx(x ≠0)求解. 2.在[0,2π)范围内,由tan θ=y x(x ≠0)求θ时,要根据直角坐标的符号特征判断出点所在的象限.如果允许θ∈R ,再根据终边相同的角的意义,表示为θ+2k π(k ∈Z )即可.3.(1)“例3”中,如果限定ρ>0,θ∈R ,分别求各点的极坐标;(2)如果点的直角坐标(x ,y )满足xy <0,那么在限定ρ>0,θ∈R 的情况下转化为点的极坐标时,试探究θ的取值范围.[解] (1)根据与角α终边相同的角为α+2k π(k ∈Z )知,点的直角坐标化为极坐标(ρ>0,θ∈R )分别如下:(-2,23)的极坐标为(4,2π3+2k π)(k ∈Z ).(6,-2)的极坐标为(22,116π+2k π)(k ∈Z ).(2)由xy <0得x <0,y >0或x >0,y <0. 所以(x ,y )可能在第二象限或第四象限.把直角坐标(x ,y )化为极坐标(ρ,θ),ρ>0,θ∈R 时,θ的取值范围为(π2+2k π,π+2k π)∪(3π2+2k π,2π+2k π)(k ∈Z ).【例4】 在极坐标系中,如果A (2,4),B (2,4)为等边三角形ABC 的两个顶点,求顶点C 的极坐标(ρ>0,0≤θ<2π).[思路探究] 解答本题可以先利用极坐标化为直角坐标,再根据等边三角形的定义建立方程组求解点C 的直角坐标,进而求出点C 的极坐标.[解] 对于点A (2,π4)有ρ=2,θ=π4,∴x =2cos π4=2,y =2sin π4=2,则A (2,2).对于B (2,54π)有ρ=2,θ=54π,∴x =2cos 54π=-2,y =2sin 54π=- 2.∴B (-2,-2).设C 点的坐标为(x ,y ),由于△ABC 为等边三角形, 故|AB |=|BC |=|AC |=4.∴有⎩⎨⎧(x -2)2+(y -2)2=16,(x +2)2+(y +2)2=16.解之得⎩⎨⎧x =6,y =-6,或⎩⎨⎧x =-6,y = 6.∴C 点的坐标为(6,-6)或(-6,6). ∴ρ=6+6=23,tan θ=-66=-1,∴θ=74π或θ=34π.故点C 的极坐标为(23,74π)或(23,34π).1.本例综合考查了点的极坐标与直角坐标的互化公式以及等边三角形的意义和性质.结合几何图形可知,点C 的坐标有两解,设出点的坐标寻求等量关系建立方程组求解是关键.2.若设出C (ρ,θ),利用余弦定理亦可求解,请读者完成.4.本例中,如果点的极坐标仍为A (2,π4),B (2,5π4),且△ABC 为等腰直角三角形,如何求直角顶点C 的极坐标.[解] 对于点A (2,π4),直角坐标为(2,2),点B (2,5π4)的直角坐标为(-2,-2),设点C 的直角坐标为(x ,y ),由题意得AC ⊥BC ,且|AC |=|BC |,∴AC →·BC →=0, 即(x -2,y -2)·(x +2,y +2)=0, ∴x 2+y 2=4. ①又|A C →|2=|B C →|2,于是(x -2)2+(y -2)2=(x +2)2+(y +2)2,∴y =-x 代入①,得x 2=2,解得x =± 2.∴⎩⎨⎧x =2,y =-2,或⎩⎨⎧x =-2,y =2,∴点C 的直角坐标为(2,-2)或(-2,2), ∴ρ=2+2=2,tan θ=-1,θ=7π4或3π4,∴点C 的极坐标为(2,3π4)或(2,7π4).(教材P10习题1-2T3)把下列各点的直角坐标化为极坐标(限定ρ>0,0≤θ<2π):A (-1,1),B (0,-2),C (3,4),D (-3,-4).已知点P 在第三象限角的平分线上,且到横轴的距离为2,则当ρ>0,θ∈[0,2π)时,点P的极坐标为________.[命题意图] 主要考查直角坐标与极坐标的互化.[解析] ∵点P (x ,y )在第三象限角的平分线上,且到横轴的距离为2. ∴x =-2,且y =-2. ∴ρ=x 2+y 2=2 2.又tan θ=y x=1,且θ∈[0,2π). ∴θ=54π.因此点P 的极坐标为(22,54π).[答案] (22,54π)。
【2019-2020年度】人教B版高中数学-选修4-4教学案-第一章球坐标系(Word)
【2019-2020年度】人教B 版高中数学-选修4-4教学案-第一章球坐标系(Word )[读教材·填要点]1.球坐标系设空间中一点M 的直角坐标为(x ,y ,z),点M 在xOy 坐标面上的投影点为M0,连接OM 和OM0,设z 轴的正向与向量的夹角为φ,x 轴的正向与0的夹角为θ,M 点到原点O 的距离为r ,则由三个数r ,θ,φ构成的有序数组(r ,θ,φ)称为空间中点M 的球坐标.在球坐标中限定r≥0,0≤θ<2π,0≤φ≤π.OM OM2.直角坐标与球坐标的转化空间点M 的直角坐标(x ,y ,z)与球坐标(r ,φ,θ)之间的变换关系为⎩⎨⎧x =rsin φ·cos θ,y =rsin φ·sin θ,z =rcos φ. [小问题·大思维]球坐标与平面上的极坐标之间有什么关系?提示:空间某点的球坐标中的第二个坐标θ就是该点在xOy 平面上投影点的极坐标中的第二个坐标θ.[例1][思路点拨] 本题考查球坐标与直角坐标的变换关系.解答本题需要先搞清球坐标中各个坐标的意义,然后代入相应的公式求解即可.[精解详析] ∵M 的球坐标为,∴r =5,φ=,θ=.由变换公式⎩⎨⎧ x =rsin φcos θ,y =rsin φsin θ,z =rcos φ,得⎩⎪⎨⎪⎧ x =5sin 5π6cos 4π3=-54,y =5sin 5π6sin 4π3=-534,z =5cos 5π6=-532.故它的直角坐标为. 已知球坐标求直角坐标,可根据变换公式直接求解,但要分清哪个角是φ,哪个角是θ.1.已知点P 的球坐标为,求它的直角坐标.解:由变换公式得x =rsin φcos θ=4sin cos =2,y =rsin φsin θ=4sin sin =2,z =rcos φ=4cos =-2.∴它的直角坐标为(2,2,-2).[例[思路点拨] 本题考查直角坐标与球坐标的变换关系.解答本题只需将已知条件代入变换公式求解即可,但应注意θ与φ的取值范围.[精解详析] 由坐标变换公式,可得r ===2.由rcos φ=z =,得cos φ==,φ=.又tan θ==1,θ=(x>0,y>0),所以知M点的球坐标为.由直角坐标化为球坐标时,我们可以先设点M的球坐标为(r,θ,φ),再利用变换公式求出r,θ,φ代入点的球坐标即可;也可以利用r2=x2+y2+z2,tan θ=,cos φ=求解.特别注意由直角坐标求球坐标时,θ和φ的取值应首先看清点所在的象限,准确取值,才能无误.2.设点M的直角坐标为,求它的球坐标.解:由变换公式得r===1.由rcos φ=z=-得cos φ=-,φ=.又tan θ==(r>0,y>0),得θ=,∴M的球坐标为.[例3] O为端点且与零子午线相交的射线Ox为极轴,建立坐标系.有A,B两个城市,它们的球坐标分别为AR,,,BR,,.飞机沿球的大圆圆弧飞行时,航线最短,求最短的路程.[思路点拨] 本题考查球坐标系的应用以及球面上的最短距离.解答本题需要搞清球的大圆的圆心角及求法.[精解详析] 如图所示,因为A,B,可知∠AOO1=∠O1OB=,∴∠O1AO=∠O1BO=.又∠EOC=,∠EOD=,∴∠COD=-=.∴∠AO1B=∠COD=.在Rt△OO1B中,∠O1BO=,OB=R,∴O1B=O1A=R.∵∠AO1B=,∴AB=R.在△AOB中,AB=OB=OA=R,∴∠AOB=.故飞机沿经过A,B两地的大圆飞行,航线最短,其路程为R.我们根据A,B两地的球坐标找到纬度和经度,当飞机沿着过A,B两地的大圆飞行时,飞行最快.求所飞行的路程实际上是要求我们求出过A,B两地的球面距离.3.用两平行面去截球,如图,在两个截面圆上有两个点,它们的球坐标分别为A,B8,θB,,求出这两个截面间的距离.解:由已知,OA=OB=8,∠AOO1=,∠BOO1=.∴在△AOO1中,OO1=4.在△BOO2中,∠BOO2=,OB=8,∴OO2=4,则O1O2=OO1+OO2=8.即两个截面间的距离O1O2为8.一、选择题1.已知一个点P的球坐标为,点P在xOy平面上的投影点为P0,则与的夹角为( )OPA.- B.3π4C.D.π3解析:选A ∵φ=,∴OP 与OP0之间的夹角为=. 2.点M 的球坐标为(r ,φ,θ)(φ,θ∈(0,π)),则其关于点(0,0,0)的对称点的坐标为( )A .(-r ,-φ,-θ)B .(r ,π-φ,π-θ)C .(r ,π+φ,θ)D .(r ,π-φ,π+θ)解析:选D 设点M 的直角坐标为(x ,y ,z),则点M 关于(0,0,0)的对称点M′的直角坐标为(-x ,-y ,-z),设M′的球坐标为(r′,φ′,θ′),因为⎩⎨⎧ x =rsin φcos θ,y =rsin φsin θ,z =rcos φ,所以⎩⎨⎧ r′sin φ′cos θ′=-rsin φcos θ,r′sin φ′sin θ′=-rsin φsin θ,r′cos φ′=-rcos φ,可得⎩⎨⎧ r′=r ,φ′=π-φ,θ′=π+θ,即M′的球坐标为(r ,π-φ,π+θ).3.点P 的球坐标为,则它的直角坐标为( )A .(1,0,0)B .(-1,-1,0)C .(0,-1,0)D .(-1,0,0)解析:选D x =rsin φcos θ=1·sin ·cos π=-1, y =rsin φsin θ=1·sinsin π=0,z =rcos φ=1·cos=0,∴它的直角坐标为(-1,0,0).4.已知点P 的柱坐标为,点B 的球坐标为,则这两个点在空间直角坐标系中的点的坐标为( )A .P(5,1,1),B ⎝⎛⎭⎪⎫364,324,62 B .P(1,1,5),B ⎝⎛⎭⎪⎫364,324,62 C .P ,B(1,1,5)D .P(1,1,5),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫62,364,324 解析:选B 球坐标与直角坐标的互化公式为⎩⎨⎧ x =rsin φcos θ,y =rsin φsin θ,z =rcos φ,柱坐标与直角坐标的互化公式为⎩⎨⎧ x =ρcos θ,y =ρsin θ,z =z.设P 点的直角坐标为(x ,y ,z),则x =cos =×=1, y =sin =1,z =5.设B 点的直角坐标为(x′,y′,z′),则x′=sin cos =××=,y′=sin sin =××=,z′=cos =×=.所以点P 的直角坐标为(1,1,5),点B 的直角坐标为.二、填空题5.以地球中心为坐标原点,地球赤道平面为xOy 坐标面,由原点指向北极点的连线方向为z 轴正向,本初子午线所在平面为zOx坐标面,如图所示.若某地在西经60°,南纬45°,地球的半径为R ,则该地的球坐标可表示为________.解析:由球坐标的定义可知,该地的球坐标为R ,,.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫R ,5π3,3π4 6.已知点M 的球坐标为,则它的直角坐标为________,它的柱坐标是________.解析:由坐标变换公式直接得直角坐标和柱坐标.答案:(-2,2,2) ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,3π4,22 7.设点M 的直角坐标为(-1,-1,),则它的球坐标为________. 解析:由坐标变换公式,得r ===2,cos φ==,∴φ=.∵tan θ===1,又∵x<0,y<0,∴θ=.∴M 的球坐标为.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫2,5π4,π4 8.在球坐标系中,方程r =1表示________,方程φ=表示空间的________.解析:数形结合,根据球坐标的定义判断形状.答案:球心在原点,半径为1的球面 顶点在原点,轴截面顶角为的圆锥面三、解答题9.如图,请你说出点M 的球坐标.解:由球坐标的定义,记|OM|=R ,OM 与z 轴正向所夹的角为φ.设M 在xOy 平面上的射影为Q ,Ox 轴按逆时针方向旋转到OQ 时所转过的最小正角为θ.这样点M 的位置就可以用有序数组(R ,θ,φ)表示.∴M 点的球坐标为M(R ,θ,φ).10.已知点P 的球坐标为,求它的直角坐标.解:根据坐标变换公式⎩⎨⎧ x =rsin φcos θ,y =rsin φsin θ,z =rcos φ,得⎩⎪⎨⎪⎧ x =2sin 3π4cos 7π6=2·22·⎝ ⎛⎭⎪⎫-32=-62,y =2sin 3π4sin 7π6=2·22·⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=-22,z =2·cos 3π4=2·⎝ ⎛⎭⎪⎫-22=-2,∴点P 的直角坐标为. 11.如图,建立球坐标系,正四面体ABCD 的棱长为1,求A ,B ,C ,D 的球坐标.(其中O 是△BCD 的中心)解:O 是△BCD 的中心,则OC =OD =OB =,AO =.∴C ,D ,B,A.[对应学生用书P19][对应学生用书P19]1的对称性,尽量使图形的对称轴(对称中心)正好是坐标系中的x 轴,y 轴(坐标原点).2.坐标系的建立,要尽量使我们研究的曲线的方程简单.[例1] 线段AB 与CD 互相垂直且平分于点O ,|AB|=2a ,|CD|=2b ,动点P 满足|PA|·|PB|=|PC|·|PD|,求动点P 的轨迹方程.[解] 以AB 的中点O 为原点,直线AB 为x 轴建立直角坐标系,如图所示.设P(x ,y),则A(-a,0),B(a,0),C(0,-b),D(0,b),由题设,知|PA|·|PB|=|PC|·|PD|.∴ ·错误!= ·.化简得x2-y2=,∴动点P 的轨迹方程为x2-y2=.设点点P(X ,Y)对应点P′(x′,y′),称这种变换为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换.[例2] 在同一平面直角坐标系中,经过伸缩变换后,曲线C 变为曲线(X -5)2+(Y +6)2=1,求曲线C 的方程,并判断其形状.[解] 将代入(X -5)2+(Y +6)2=1中,得(2x -5)2+(2y +6)2=1.化简,得⎝⎛⎭⎪⎫x -522+(y +3)2=. 该曲线是以为圆心,为半径的圆.1F(ρ,θ)=0.如果曲线C 是由极坐标(ρ,θ)满足方程的所有点组成的,则称此二元方程F(ρ,θ)=0为曲线C的极坐标方程.2.平面上点的极坐标的表示形式不唯一,因此曲线的极坐标方程和直角坐标方程也有不同之处.一条曲线上的点的极坐标有多组表示形式,有些表示形式可能不满足方程,这里要求至少有一组能满足极坐标方程.3.求轨迹方程的方法有直接法、定义法、相关点代入法,其在极坐标中仍然适用.注意求谁设谁,找出所设点的坐标ρ,θ的关系.[例3] △ABC的底边BC=10,∠A=∠B,以B为极点,BC为极轴,求顶点A的轨迹的极坐标方程.[解] 如图,令A(ρ,θ).△ABC内,设∠B=θ,∠A=,又|BC|=10,|AB|=ρ,所以由正弦定理,得=.化简,得A点轨迹的极坐标方程为ρ=10+20cos θ.1x轴的正半轴作为极轴并在两种坐标系下取相同的单位.2.互化公式为x=ρcos θ,y=ρsin θ3.直角坐标方程化极坐标方程可直接将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入即可,而极坐标方程化为直角坐标方程通常将极坐标方程化为ρcos θ,ρsin θ的整体形式,然后用x,y代替较为方便,常常两端同乘以ρ即可达到目的,但要注意变形的等价性.[例4] 把下列极坐标方程化为直角坐标方程,并指出它们分别表示什么曲线.(1)ρ=2acos θ(a>0);(2)ρ=9(sin θ+cos θ);(3)ρ=4;(4)2ρcos θ-3ρsin θ=5.[解] (1)ρ=2acos θ,两边同时乘以ρ,得ρ2=2aρcos θ,即x2+y2=2ax.整理得x2+y2-2ax=0,即(x-a)2+y2=a2.它是以(a,0)为圆心,以a为半径的圆.(2)两边同时乘以ρ得ρ2=9ρ(sin θ+cos θ),即x2+y2=9x+9y,又可化为2+2=.它是以为圆心,以为半径的圆.(3)将ρ=4两边平方得ρ2=16,即x2+y2=16.它是以原点为圆心,以4为半径的圆.(4)2ρcos θ-3ρsin θ=5,即2x-3y=5.它是一条直线.1M0,用(ρ,θ)(ρ≥0,0≤θ<2π)来表示点M0在平面xOy上的极坐标.这时点M的位置可由有序数组(ρ,θ,z)表示,叫做点M的柱坐标.2.球坐标:建立空间直角坐标系O xyz,设M是空间任意一点,连接OM,记|OM|=r,OM与Oz轴正向所夹的角为φ,设M在xOy平面上的射影为M0.Ox轴按逆时针方向旋转到OM0时,所转过的最小正角为θ,则M(r,θ,φ)为M点的球坐标.[例5] 在柱坐标系中,求满足的动点M(ρ,θ,z)围成的几何体的体积.[解] 根据柱坐标系与点的柱坐标的意义可知,满足ρ=1,0≤θ<2π,0≤z≤2的动点M(ρ,θ,z)的轨迹是以直线Oz 为轴,轴截面为正方形的圆柱,如图所示,圆柱的底面半径r =1,h =2,∴V=Sh =πr2h =2π.[例6] 如图,长方体OABC —D′A′B′C′中,OA =OC =a ,BB′=OA ,对角线OB′与BD′相交于点P ,顶点O 为坐标原点,OA ,OC 分别在x 轴,y 轴的正半轴上.试写出点P 的球坐标.[解] r =|OP|,φ=∠D′OP,θ=∠AOB,而|OP|=a ,∠D′OP=∠OB′B,tan ∠OB′B==1,∴∠OB′B=,θ=∠AOB=.∴点P 的球坐标为.[对应学生用书P21]一、选择题1.点M 的直角坐标是(-1,),则点M 的极坐标为( )A.B.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3C.D.,k∈Z解析:选C ρ2=(-1)2+()2=4,∴ρ=2.又∴⎩⎪⎨⎪⎧ cos θ=-12,sin θ=32.∴θ=π+2k π,k ∈Z.即点M 的极坐标为,k∈Z.2.化极坐标方程ρ2cos θ-ρ=0为直角坐标方程为( )A.x2+y2=0或y=1 B.x=1C.x2+y2=0或x=1 D.y=1解析:选 C ρ(ρcos θ-1)=0,ρ==0,或ρcos θ=x =1.3.极坐标方程ρcos θ=2sin 2θ表示的曲线为( )A.一条射线和一个圆B.两条直线C.一条直线和一个圆D.一个圆解析:选C ρcos θ=4sin θcos θ,cos θ=0,或ρ=4sin θ(ρ2=4ρsin θ),则x=0,或x2+y2=4y.4.极坐标系内曲线ρ=2cos θ上的动点P与定点Q的最近距离等于( )A.-1B.-1C.1 D.2解析:选A 将曲线ρ=2cos θ化成直角坐标方程为(x-1)2+y2=1,点Q的直角坐标为(0,1),则P到Q的最短距离为点Q与圆心的距离减去半径,即-1.二、填空题5.极坐标方程5ρ2cos2θ+ρ2-24=0所表示的曲线焦点的极坐标为________________.解析:原方程化为直角坐标方程为-=1,∴c==,双曲线在直角坐标系下的焦点坐标为(,0),(-,0),故在极坐标系下,曲线的焦点坐标为(,0),(,π).答案:(,0),(,π)6.点M的球坐标为,则它的直角坐标为________.解析:x=6·sin·cos =3,y=6sinsin=3,z=6cos=0,∴它的直角坐标为(3,3,0).答案:(3,3,0)7.在极坐标系中,若过点(3,0)且与极轴垂直的直线交曲线ρ=4cos θ于A,B两点,则|AB|=________.解析:过点(3,0)且与极轴垂直的直线的直角坐标方程为x=3,曲线ρ=4cos θ化为直角坐标方程为x2+y2-4x=0,把x=3代入上式,得9+y2-12=0,解得,y1=,y2=-,所以|AB|=|y1-y2|=2.答案:238.在极坐标系中,过点A(6,π)作圆ρ=-4cos θ的切线,则切线长为________.解析:圆ρ=-4cos θ化为(x+2)2+y2=4,点(6,π)化为(-6,0),故切线长为==2.答案:23三、解答题9.求由曲线4x2+9y2=36变成曲线X2+Y2=1的伸缩变换.解:设变换为将其代入方程X2+Y2=1,得a2x2+b2y2=1.又∵4x2+9y2=36,即+=1,∴又∵a>0,b>0,∴a=,b=.∴将曲线4x2+9y2=36变成曲线X2+Y2=1的伸缩变换为⎩⎪⎨⎪⎧ X =13x ,Y =12y.10.已知A ,B 两点的极坐标分别是,,求A ,B 两点间的距离和△AOB 的面积.解:求两点间的距离可用如下公式:|AB|===2.S△AOB=|ρ1ρ2sin(θ1-θ2)|=2×4×sin=×2×4=4.11.在极坐标系中,已知圆C 的圆心C ,半径为1.Q 点在圆周上运动,O 为极点.(1)求圆C 的极坐标方程;(2)若P 在直线OQ 上运动,且满足=,求动点P 的轨迹方程.解:(1)如图所示,设M(ρ,θ)为圆C 上任意一点.在△OCM 中,可知|OC|=3,|OM|=ρ,|CM|=1,∠COM =.根据余弦定理,得1=ρ2+9-2·ρ·3·cos .化简整理,得ρ2-6·ρcos +8=0为圆C 的轨迹方程.(2)设Q(ρ1,θ1),则有ρ-6·ρ1cos +8=0.①设P(ρ,θ),则OQ∶QP=ρ1∶(ρ-ρ1)=2∶3⇒ρ1=ρ, 又θ1=θ,所以⎩⎨⎧ ρ1=25ρ,θ1=θ.代入①得ρ2-6·ρcos +8=0,整理得ρ2-15ρcos +50=0为P 点的轨迹方程.。
高中数学第1章坐标系1.5柱坐标系和球坐标系人教B版选修4_4
[答案] B
3.设点 M 的直角坐标为(-1,- 3,3),则它的柱坐标是( )
A.(2,π3,3)
B.(2,23π,3)
C.(2,43π,3)
D.(2,53π,3)
3.设点 M 的直角 [解析] ∵ρ= -12+- 32=2,
坐标为(-1,- 则它的柱坐标是(
3,3), )
tan
θ=--13=
[解] 设点的直角坐标为(x,y,z). (1)∵(ρ,θ,z)=(2,56π,3),
x=ρcos θ=2cos56π=- 3,
∴y=ρsin
θ=2sin56π=1,
z=3,
因此所求点的直角坐标为(- 3,1,3).
(2)∵(ρ,θ,z)=( 2,4π,5),
x=ρcos θ= 2cos4π=1,
由直角坐标系中的直角坐标求柱坐标,可以先设出点 M 的柱坐
x=ρcos θ,
标为(ρ,θ,z)代入变换公式y=ρsin θ, z=z.
求 ρ;也可以利用 ρ2=x2
+y2,求 ρ.利用 tan θ=yx,求 θ,在求 θ 的时候特别注意角 θ 所在的 象限,从而确定 θ 的取值.
1.根据下列点的柱坐标,分别求直角坐标: (1)(2,56π,3);(2)( 2,4π,5).
1.根据球坐标系的意义以及与空间直角坐标系的联系,首先要 明确点的球坐标(r,θ,φ)中角 φ,θ 的边与数轴 Oz,Ox 的关系,注 意各自的限定范围,即 0≤θ<2π,0≤φ≤π.
2.化点的球坐标(r,θ,φ)为直角坐标(x,y,z),需要运用公式
x=rsin φcos θ,
y=rsin φsin θ, z=rcos φ.
2016-2017学年人教B版选修4-1 第1章 1.1 1.1.3 平行截割定理课件 (39张)
[真题链接赏析] (教材 P8 练习 T5) 已知:如图 1147,AB⊥BD,ED⊥BD,垂足分别为 B,D. AC BC 求证:EC=DC.
图 1147
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图 1148
如图 1148 所示, 已知直线 l 截△ABC 三边所在的直线分别于 E、 F、D 三点,且 AD=BE. 求证:EF∶FD=CA∶CB.
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∴AB=GC. EP FP AP ∵CM∥EF,∴MN=CN=AN, EP MN ∴FP= CN . 又 AB∥GC,AM=AC,GC=AB, MN AM AC ∴ CN =GC = AB. EP AC ∴FP=AB .
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1.解答本题的关键是添加辅助线,构造平行四边形. 2.比例线段常由平行线产生,因而研究比例线段问题应注意平行线的应用, 在没有平行线时,可以添加平行线来促成比例线段的产生. 3.利用平行线转移比例是常用的证题技巧 ,当题中没有平行线条件而有必 EP 要转移比例时,也常添加辅助平行线,从而达到转移比例的目的,如本题中,FP MN AM AC = CN =GC = AB.
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类型二
证明线段相等 如图 1143 所示, 已知梯形 ABCD 的对角线 AC 与 BD 相交于点 P,
两腰 BA、CD 的延长线相交于点 O,EF∥BC 且 EF 过点 P.
图 1143 求证:(1)EP=PF;(2)OP 平分 AD 和 BC.
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a b a b 【思路探究】 (1)要证明线段 a=b,只要证明c =c ;或者先证m=n,再证 明 m=n,即可得到结论. (2)通过证明线段相等来证明 OP 平分 AD 和 BC.
人教版数学选修4-4课件 1.1 平面直角坐标系
如何利用规律实现更好记忆呢?
超级记忆法-记忆 规律
记忆中
选择恰当的记忆数量
魔力之七:美国心理学家约翰·米勒曾对短时记忆的广 度进行过比较精准的测定:通常情况下一个人的记忆 广度为7±2项内容。
• 思维导引:本题涉及两点间的距离及曲线, 故要想到坐标法解决问题.
解析:以 A,B 所在直线为 x 轴,A,B 中点 O 为坐标原点,建立如图的直角坐标 系.
∵|AB|=10,∴点 A(-5,0),B(5,0).设某地 P 的坐标为(x,y),并设 A 地运费为 3a 元/公里,则 B 地运费为 a 元/公里,设 P 地居民购货总费用满足条件(P 地居民选择 A 地 购货):价格+A 地运费≤价格+B 地运费,
超级记忆法-记忆 规律
TIP1:我们可以选择记忆的黄金时段——睡前和醒后! TIP2:可以在每天睡觉之前复习今天或之前学过的知识,由于不受后摄抑制的 影 响,更容易储存记忆信息,由短时记忆转变为长时记忆。
如何利用规律实现更好记忆呢?
超级记忆法-记忆 规律
TIP3:另外,还有研究表明,记忆在我们的睡眠过程中也并未停止,我们的大 脑 会归纳、整理、编码、储存我们刚接收的信息。所以,睡前的这段时间可是 非常 宝贵的,不要全部用来玩手机哦~
•要点二 平面直角坐标系中的伸缩变换
定义:设 P(x,y)是平面直角坐标系中任意一点,在变换 φ:xy′′==λμxy,,λμ>>00,
• 的作用下,点P(x,y)对应到点P′(x′,y′),就 坐称标φ伸为缩平变面换 直角伸坐缩标变换系中的________________, 简称______________.
高中数学第一章相似三角形定理与圆幂定理131圆幂定理课件新人教B版选修4
(4)利用“中间比”代换得到,在证明比例线段(不论共线与否),如果
不能直接运用有关定理,不妨就寻找“中间比”进行代换试试.
与圆有关的比例线段证明要诀:圆幂定理是法宝,相似三角形中找
诀窍,联想射影定理分角线,辅助线来搭桥,第三比作介绍,代数方法不
UITANGYANLIAN
M 目标导航 Z 知识梳理 Z 重难聚焦
UBIAODAOHANG
1
2
3
HISHI SHULI
HONGNAN JVJIAO
D典例透析 S随堂演练
IANLI TOUXI
4
解:如图所示,取 BC 的中点 D,连接 OD 和 OB,则 OD⊥BC.
易知 OD= 3,
则 BC=2BD=2 2 - 2 =2 2 -3.
可少,分析综合要记牢,十有八九能见效.
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UBIAODAOHANG
HISHI SHULI
HONGNAN JVJIAO
D典例透析 S随堂演练
IANLI TOUXI
UITANGYANLIAN
2.垂径定理、射影定理、相交弦定理、切割线定理之间的关系
剖析如图,PA,PB为☉O的两条切线,A,B为切点,PCD为过圆心O的
大致可分为以下几种:
(1)直接由相似形得到,即先由已知条件证得两个三角形相似,从而
直接得到有关对应线段成比例.这是简单型的比例线段问题.
(2)利用“等线段”代换得到,在证明“等积式”形如a2=bc时,如果其中
有三条线段共线,那么一般往往把平方项线段用“等线段”进行代换.
(3)利用“中间积”代换得到,在证明“等积式”形如a2=bc时,如果其中
高中数学第1章相似三角形定理与圆幂定理1.2.2圆周角定理课件新人教B版选修4_1
数是30°.
【答案】 30°
[质疑· 手记]
预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流:
疑问 1:
_____________________________________________________
解惑:
_______________________________________________________
解惑:
_______________________________________________________
【思路探究】 过圆心作弦的垂线构造直角三角形.先求弦所对的圆心角度 数,再分两种情况求弦所对的圆周角的度数.
【尝试解答】
如图所示,过点 O 作 OD⊥AB 于点 D.
∵OD⊥AB,OD 经过圆心 O,
【命题意图】 本题主要考查圆周角定理的推论及直角三角形的射影定理.
【解析】
如题图,连接 AC、BC,则∠ACB=90°.
∵CD⊥AB,AD=5DB,
∴CD2=AD· DB,∴CD=
5DB.
又 AD+DB=AB=2AO,
∴AO=3DB,∴OD=2DB,
∴tan
θ=O CD D=
5 2.
【答案】
5 2
类型二 与圆周角定理相关的证明 (辽宁高考)如图 1-2-24,△ABC 的角平分线 AD 的延长线交它的外
接圆于点 E.
图 1-2-24
(1)证明:△ABE∽△ADC;
【思路探究】 (1)通过证明角相等来证明三角形相似.
(2)若△ABC 的面积 S=12AD·AE,求∠BAC 的大小. (2)利用(1)的结论及面积相等求 sin∠BAC 的大小,从而求∠BAC 的大小.
人教版高中数学选修4-4第1讲 坐标系 4ppt课件
x=rsin φcos θ=2sin
34πcos
54π=-1,
∴y=rsin φsin θ=2sin
3π 4 sin
54π=-1,
z=rcos φ=2cos 34π=- 2,
∴(-1,-1,- 2)为所求.
(2)∵(r,φ,θ)=
6,π3,23π,
x=rsin φcos θ=
• 答案: B
3.设点 M 的柱坐标为2,π6,7,则它的直角坐标为
________. 解析:
x=2cos
π6=
3,
用坐标变换公式得y=2sin π6=1,
z=7.
∴直角坐标为( 3,1,7).
答案: ( 3,1,7)
4.设某点的球坐标为(r,φ,θ)=2,34π,34π,求它的直 角坐标.
的柱坐标与球坐标. 解析: 结合图形知点 C 的直角坐标为(1,1,0),柱坐标为
2,π4,0,球坐标为
2,π2,π4.
同样点 D 的直角坐标为(0,1,0),柱坐标为1,π2,0,球坐
标为1,π2,π2.
• 1.空间直角坐标系和柱坐标系、球坐标系有何联系 和区别?
[解题过程] 设点的直角坐标为(x,y,z).
(1)∵(ρ,θ,z)=2,56π,3,
x=ρcos θ=2cos
56π=-
3,
∴y=ρsin θ=2sin 56π=1,
z=3,
∴(- 3,1,3)为所求.
(2)∵(ρ,θ,z)=
2,π4,5,
x=ρcos θ=
π 4cos
74π=1,
∴y=rsin φsin θ=2sin
π 4sin
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知识点1 平面直角坐标系
坐标系是现代数学中的重要内容,它在数学发展的历史上 起着划时代的作用.坐标系的创建,在代数和几何之间架起 了一座桥梁.利用坐标系,我们可以方便地用代数的方法确 定平面内一个点的位置,也可以方便地确定空间内一个点 的位置.它使几何概念得以用代数的方法来描述,几何图形 可以通过代数形式来表达,这样便可用抽象的代数方程将 形象的几何图形表示出来,又可将先进的代数方法应用于 几何学的研究.
1.已知点 A(0,1),B(3,2),向量A→C=(-4,-3),则向量B→C=
A.(-7,-4)
B.(7,4)
()
C.(-1,4)
D.(1,4)
答案:A 解析:法一:设出点 C 坐标,并利用A→C=(-4,-3)求出点 C
坐标,然后计算B→C的坐标.
设 C=(x,y),则A→C=(x,y-1)=(-4,-3),所以xy==--42,,从 而B→C=(-4,-2)-(3,2)=(-7,-4).故选 A. 法二:利用B→C=A→C-A→B求解. A→B=A→C-A→B=(-4,-3)-(3,1)=(-7,-4).故选 A.
【例 5】 在平面直角坐标系中,求下列方程所对应的图形
经过伸缩变换XY==1312yx,后的图形. (1)5x+2y=0;(2)x2+y2=1.
解:(1)由伸缩变换XY==1312yx,,
得xy= =23XY.,
将其代入 5x+2y=0,得到经过伸缩变换后的图形的方刻画点的位置的方法,体会坐 标系的作用.
2.通过具体例子,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.
3.能在极坐标系中用极坐标刻画点的位置,体会在极坐标 系和平面直角坐标系中刻画点的位置的区别,能进行极 坐标和直角坐标的互化.
4.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,体会在用方程刻画平面图 形时选择适当坐标系的意义.
解:x2-36y2-8x+12=0 可化为x-2 42-9y2=1.① X2-Y2-4X+3=0 可化为(X-2)2-Y2=1.②
比 较 ①② 两 式 得
X-
2
=
x-4 2
,Y=
3y.
故
所求
伸
缩
变换
为
:
X=12x, Y=3y.
课堂小结
1.建立平面直角坐标系,可以利用未知点满足条件的坐标 形式,求点的轨迹方程; 2.利用平面直角坐标系,可以将平面图形坐标化,进行证 明或计算; 3.在伸缩变换中,要分清新旧坐标,然后代入公式比较系 数即可.
【例 2】如图所示,圆 O1 与圆 O2 的半径都是 1,|O1O2| =4,过动点 P 分别作圆 O1、圆 O2 的切线 PM、PN(M、
N 分别为切点),使得|PM|= 2|PN|,试建立适当的
坐标系,并求动点 P 的轨迹方程.
解:以 O1O2 的中点 O 为原点,O1O2 所在的直线为 x 轴, 建立如图所示的平面直角坐标系,则 O1(-2,0),O2(2,
几何对象的特征,选择适当的坐标系,建立它的方程,通过
研究方它程的性质及与其他几何图形的关系. (3)坐标法解决几何问题的“三步曲”:第一步,建立适当坐标系,
用坐标和方程表示问题中涉及的
元几素何,将几何问题转化成
问题;第代二数步,通过代数运算,解决代数问题;第三步,把代
数运算结果“翻译”成
结论. 几何
4.已知A(1,2,-1),B(2,0,2),在xOz平面内的点M到A 与B的距离相等,求M点的轨迹. 解:设 M 点的坐标为(x,0,z),则有 (x-1)2+(-2)2+(z+1)2 = (x-2)2+02+(z-2)2, 整理,得 x+3z-1=0, ∴点 M 的轨迹是 xOz 平面的一条直线, 其方程为 x+3z-1=0.
随堂演练 1.已知一条长为6的线段两端点A、B分别在x、y轴上滑动,点M
0). 由已知|PM|= 2|PN|,得|PM|2=2|PN|2.
因为两圆的半径均为 1,所以|PO1|2-1=2(|PO2|2-1). 设 P(x,y),则(x+2)2+y2-1=2[(x-2)2+y2-1], 即(x-6)2+y2=33, 所以所求轨迹方程为(x-6)2+y2=33(或 x2+y2-12x+3 =0).
知识点2 坐标伸缩变换
平面几何图形的伸缩变换可以归结为坐标伸缩变换,学习 中可结合坐标间的对应关系理解.在伸缩变换下,平面直角 坐标系保持不变,在同一坐标系下对坐标进行伸缩变换, 展示了坐标法思想. 在伸缩变换下,直线仍然变为直线,抛物线变为抛物线, 双曲线变为双曲线,而椭圆可以变为圆,圆可以变为椭圆.
建立数轴、直角坐标系或空间直角坐标系,数形结合,我 们可以解决许多数学问题,如函数问题就常常需要借助直 角坐标系来解决.
【例 1】 质点从原点出发沿数轴的正方向前进 4 个单位到达 点 P1,然后反向走了 1 个单位,到达点 P2,接下来每次 反向并向前运动上次距离的14.求质点运动 n 次后到达的 点 Pn 的坐标.
点 E 为外心,同时也是重心.所以|AE|=23|AD|=233,
从而|OE|= |OA|2+|AE|2= 1+43= 321,故选 B.
【例4】 已知棱长为2的正方体ABCD-A′B′C′D′,建立如图所 示不同的空间直角坐标系.试分别写出正方体各顶点的坐标.
解:(1)因为D是坐标原点,A′,C′,D′分别在x轴,y轴,z轴 的正半轴上,又正方体的棱长为2,所以D(0,0,0),A(2,0, 0),C(0,2,0),D′(0,0,2).因为点B在xDy平面上,它在x, y轴上的射影分别为A,C,所以B(2,2,0).同理,A′(2,0,2), C′(0,2,2).因为B′在xDy平面上的射影是B,在z轴上的射影是 D′,所以B′(2,2,2).
(2)因为D′是坐标原点,A′,C′分别在x轴,y轴的正半轴上,D 在z轴的负半轴上,且正方体的棱长为2, 所以,A′(2,0,0),C′(0,2,0),D(0,0,-2). 同(1)得B′(2,2,0),A(2,0,-2),C(0,2,-2),B(2,2, -2). 【反思感悟】 求空间中任意一点的坐标应注意: (1)位于x,y,z轴上的点有何特征,位于平面xOy,xOz,yOz上 的点有何特征. (2)线段长与坐标有区别,坐标符号不可忽视. (3)同一点在不同坐标系下的坐标有所变化,求坐标的难易程度 取决于坐标系的建法.
解:设点 Pn 的坐标为 xn. 则 xn=x1+(-14)x1+(-14)2x1+...+(-14)n-1x1 =4[1+(-14)+(-14)2+...+(-14)n-1] =4×1-(1+-1414)n=156[1-(-14)n]. 故 Pn 的坐标为 xn=156[1-(-14)n]. 【反思感悟】 直线坐标系(数轴)是一维坐标系,其点的坐 标是一个实数.
5.借助具体实例(如圆形体育场看台的座位、地球的经纬度 等)了解在柱坐标系、球坐标系中刻画空间中点的位置的 方法,并与空间直角坐标系中刻画点的位置的方法相比 较,体会它们的区别.
1.1 直角坐标系,平面上的伸缩变换 1.1.1 直角坐标系
1.1.2 平面上的伸缩变换
1.直角坐标系
(1)平面直角坐标系的作用:使平面上的点与 坐标(有序实数对), 曲线与 方程建立联系,从而实现数与形的结合. (2)坐标法:根据
【反思感悟】 本题求点的轨迹,考查建坐标系和数形结合 思想,利用勾股定理、两点间距离公式等知识,巧妙探求 动点P满足的条件.
2.已知圆C1:(x+3)2+y2=1和圆C2:(x-3)2+y2=9,动圆 M同时与圆C1及圆C2相外切,求动圆圆心M的轨迹方程.
解:如图所示,设动圆 M 与圆 C1 及圆 C2 分别外切于点 A 和 B, 根据两圆外切的条件,得
|MC1|-|AC1|=|MA|, |MC2|-|BC2|=|MB|. ∵|MA|=|MB|,
∴|MC1|-|AC1|=|MC2|-|BC2|, 即|MC2|-|MC1|=2. 这表明动点 M 与两定点 C2、C1 的距离的差是常数 2.根据双曲线 的定义,动点 M 的轨迹为双曲线的左支(点 M 与 C2 的距离大, 与 C1 的距离小),这里 a=1,c=3,则 b2=8,设点 M 的坐标为 (x,y),其轨迹方程为 x2-y82=1 (x<0).
【反思感悟】 本例是坐标系在几何图形中的应用,在求面积 时要尽量利用图形中的垂直关系,将原图形分割求得面积.
3.已知三点 A(1,0),B(0, 3),C(2, 3),则△ABC 外接圆的
圆心到原点的距离为( )
5
21
25
4
A.3
B. 3
C. 3
D.3
答案:B
解析:先根据已知条件分析△ABC 的形状,然后确定 外心的位置,最后数形结合计算外心到原点距离.在坐 标系中画出△ABC(如图),利用两点间的距离公式可 得|AB|=|AC|=|BC|=2(也可以借助图形直接观察得 出),所以△ABC 为等边三角形.设 BC 的中点为 D,
解:设 P(x,y)为曲线 C 上任意一点. 把XY==4x, y 代入 X2+1Y62=1,得 x2+y2=1.故曲线 C 的方程为 x2 +y2=1.
【例 6】 求满足下列图形变换的伸缩变换:由曲线 4x2+9y2= 36 变成曲线 X2+Y2=1.
解:设变换为XY==bayx,,ba>>00,,可将其代入第二个方程, 得 a2x2+b2y2=1.与 4x2+9y2=36 比较, 将其变为346x2+396y2=1,即19x2+14y2=1,比较系数得
ab= =1312, . ∴XY==1213yx,,即将椭圆 4x2+9y2=36 上的所有点横坐 标变为原来的13,纵坐标变为原来的12,可得到圆 X2+Y2=1.