2019版高考数学二轮复习课件+训练:专题十七坐标系与参数方程讲义理(重点生,含解析)(选修4_4)
2019版二轮复习数学(理·重点生)通用版讲义:第一部分 专题十七 坐标系与参数方程(选修4-4)含解析
专题十七 Error! 坐标系与参数方程(选修4-4)卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ2018极坐标与直角坐标的互化、曲线方程的求解参数方程与直角坐标方程的互化、参数方程的应用参数方程与普通方程的互化、参数方程的应用2017参数方程与普通方程的互化、点到直线的距离直角坐标与极坐标的互化、动点轨迹方程的求法、三角形面积的最值问题直线的参数方程与极坐标方程、动点轨迹方程的求法2016参数方程与普通方程的互化、极坐标方程与直角坐标方程的互化及应用极坐标方程与直角坐标方程的互化及应用、直线与圆的位置关系参数方程、极坐标方程及点到直线的距离、三角函数的最值纵向把握趋势考题主要考查极坐标与直角坐标的互化、参数方程与普通方程的互化、曲线方程的求解及点到直线距离的应用.预计2019年会以直线与圆为载体考查直线与圆参数方程和极坐标方程的应用考题主要涉及直角坐标方程与参数方程和极坐标方程的互化、轨迹方程的求法、三角形面积的最值问题、直线与圆位置关系的应用,难度适中.预计2019年会以极坐标或参数方程为载体,考查直线与圆的方程及性质横向把握重点1.坐标系与参数方程是高考的选考内容之一,高考考查的重点主要有两个方面:一是简单曲线的极坐标方程;二是参数方程、极坐标方程与曲线的综合应用.2.全国卷对此部分内容的考查以解答题形式出现,难度中等,备考此部分内容时应注意转化思想的应用极坐标方程及应用[由题知法]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)+ρ-r 2=0.20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 ,半径为a :ρ=2a sin θ.(a ,π2)2.直线的极坐标方程若直线过点M (ρ0,θ0),且极轴与此直线所成的角为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M 且平行于极轴:ρsin θ=b .(b ,π2) (2019届高三·广州七校第一次联考)已知曲线C 的参数方程为Error!(α为参数),[典例]以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求曲线C 的极坐标方程;(2)设l 1:θ=,l 2:θ=,若l 1,l 2与曲线C 相交于异于原点的两点A ,B ,求△AOBπ6π3的面积.[解] (1)∵曲线C 的参数方程为Error!(α为参数),∴曲线C 的普通方程为(x -2)2+(y -1)2=5.将Error!代入并化简得ρ=4cos θ+2sin θ,∴曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ+2sin θ.(2)在极坐标系中,曲线C :ρ=4cos θ+2sin θ,由Error!得|OA |=2+1.3同理可得|OB |=2+.3又∠AOB =,π6∴S △AOB =|OA |·|OB |sin ∠AOB =.128+534∴△AOB 的面积为.8+534[类题通法]1.极坐标方程与普通方程的互化技巧(1)巧用极坐标方程两边同乘以ρ或同时平方技巧,将极坐标方程构造成含有ρcos θ,ρsin θ,ρ2的形式,然后利用公式代入化简得到普通方程.(2)巧借两角和差公式,转化ρsin(θ±α)或ρ=cos(θ±α)的结构形式,进而利用互化公式得到普通方程.(3)将直角坐标方程中的x 转化为ρcos θ,将y 换成ρsin θ,即可得到其极坐标方程.2.求解与极坐标有关的问题的主要方法(1)直接利用极坐标系求解,可与数形结合思想结合使用.(2)转化为直角坐标系,用直角坐标求解.若结果要求的是极坐标,还应将直角坐标化为极坐标.[应用通关]1.(2019届高三·南宁模拟)已知曲线C 1的参数方程为Error!(θ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=4sin ,直线l(θ+π3)的直角坐标方程为y =x .33(1)求曲线C 1和直线l 的极坐标方程;(2)已知直线l 分别与曲线C 1、曲线C 2相交于异于极点的A ,B 两点,若A ,B 的极径分别为ρ1,ρ2,求|ρ2-ρ1|的值.解:(1)由曲线C 1的参数方程为Error!(θ为参数),得曲线C 1的普通方程为x 2+(y -1)2=1,则C 1的极坐标方程为ρ=2sin θ.易知直线l 过原点,且倾斜角为,π6故直线l 的极坐标方程为θ=(ρ∈R ).π6(2)曲线C 1的极坐标方程为ρ=2sin θ,直线l 的极坐标方程为θ=,π6将θ=代入C 1的极坐标方程得ρ1=1,π6将θ=代入C 2的极坐标方程得ρ2=4,π6∴|ρ2-ρ1|=3.2.(2018·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的方程为y =k |x |+2.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 2的极坐标方程为ρ2+2ρcos θ-3=0.(1)求C 2的直角坐标方程;(2)若C 1与C 2有且仅有三个公共点,求C 1的方程.解:(1)由x =ρcos θ,y =ρsin θ得C 2的直角坐标方程为(x +1)2+y 2=4.(2)由(1)知C 2是圆心为A (-1,0),半径为2的圆.由题设知,C 1是过点B (0,2)且关于y 轴对称的两条射线.记y 轴右边的射线为l 1,y 轴左边的射线为l 2.由于点B 在圆C 2的外面,故C 1与C 2有且仅有三个公共点等价于l 1与C 2只有一个公共点且l 2与C 2有两个公共点,或l 2与C 2只有一个公共点且l 1与C 2有两个公共点.当l 1与C 2只有一个公共点时,点A 到l 1所在直线的距离为2,所以=2,故k =-|-k +2|k 2+1或k =0.43经检验,当k =0时,l 1与C 2没有公共点;当k =-时,l 1与C 2只有一个公共点,l 2与C 2有两个公共点.43当l 2与C 2只有一个公共点时,点A 到l 2所在直线的距离为2,所以=2,故k =0|k +2|k 2+1或k =.43经检验,当k =0时,l 1与C 2没有公共点;当k =时,l 2与C 2没有公共点.43综上,所求C 1的方程为y =-|x |+2.43参数方程及应用[由题知法]常见的几种曲线的普通方程和参数方程点的轨迹普通方程参数方程直线y -y 0=tan α(x -x 0)Error!(t 为参数)圆(x -x 0)2+(y -y 0)2=r 2Error!(θ为参数)椭圆+=1(a >b >0)x 2a 2y 2b 2Error!(φ为参数)抛物线y 2=2pxError!(t 为参数) 已知直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),圆C 的参数方程为Error!(α为[典例]参数).(1)若直线l 与圆C 的相交弦长不小于,求实数m 的取值范围;2(2)若点A 的坐标为(2,0),动点P 在圆C 上,试求线段PA 的中点Q 的轨迹方程.[解] (1)由直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),得直线l 的普通方程为y =mx ,由圆C 的参数方程为Error!(α为参数),得圆C 的普通方程为x 2+(y -1)2=1.则圆心(0,1)到直线l 的距离d =,1m 2+1故相交弦长为2 ,1-1m 2+1所以2 ≥,1-1m 2+12解得m ≤-1或m ≥1.所以实数m 的取值范围为(-∞,-1]∪[1,+∞).(2)设P (cos α,1+sin α),Q (x ,y ),则x =(cos α+2),y =(1+sin α),1212消去α,整理可得线段PA 的中点Q 的轨迹方程为(x -1)2+2=.(y -12)14[类题通法]1.参数方程化为普通方程消去参数的方法(1)代入消参法:将参数解出来代入另一个方程消去参数,直线的参数方程通常用代入消参法.(2)三角恒等式法:利用sin 2α+cos 2α=1消去参数,圆的参数方程和椭圆的参数方程都是运用三角恒等式法.(3)常见消参数的关系式:①t ·=1;1t②2-2=4;(t +1t )(t -1t)③2+2=1.(2t 1+t 2)(1-t 21+t 2)2.与参数方程有关问题的求解方法(1)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Error!(t 为参数),|t |等于直线上的点P 到点P 0(x 0,y 0)的距离.若直线上任意两点P 1,P 2对应的参数分别为t 1,t 2,则|P 1P 2|=|t 1-t 2|,P 1P 2的中点对应的参数为(t 1+t 2).12(2)解决与直线、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,主要是通过互化解决与圆锥曲线上动点有关的问题,如最值、范围等.[应用通关]1.(2018·全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为Error!(θ为参数),直线l 的参数方程为Error!(t 为参数).(1)求C 和l 的直角坐标方程;(2)若曲线C 截直线l 所得线段的中点坐标为(1,2),求l 的斜率.解:(1)曲线C 的直角坐标方程为+=1.当cos α≠0时,l 的直角坐标方程为y =tanx 24y 216α·x +2-tan α,当cos α=0时,l 的直角坐标方程为x =1.(2)将l 的参数方程代入C 的直角坐标方程,整理得关于t 的方程(1+3cos 2α)t 2+4(2cos α+sin α)t -8=0.①因为曲线C 截直线l 所得线段的中点(1,2)在C 内,所以①有两个解,设为t 1,t 2,则t 1+t 2=0.又由①得t 1+t 2=-,4(2cos α+sin α)1+3cos 2α故2cos α+sin α=0,于是直线l 的斜率k =tan α=-2.2.(2018·石家庄质检)在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为Error!(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Error!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 =-,得ρcos θ-ρsin θ=-2,(θ+π4)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+cos t,3+sin t ),22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 ==2,又|AB |=2.4222所以△PAB 面积的最小值是S =×2×2=4.1222极坐标方程与参数方程的综合问题[由题知法] (2018·郑州第一次质量预测)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 过点(1,0),[典例]倾斜角为α,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 的极坐标方程是ρ=.8cos θ1-cos 2θ(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)若α=,设直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,求△AOB 的面积.π4[解] (1)由题意可得直线l 的参数方程为Error!(t 为参数).∵曲线C 的极坐标方程为ρ=,8cos θ1-cos 2θ∴ρsin 2θ=8cos θ,∴ρ2sin 2θ=8ρcos θ,即曲线C 的直角坐标方程为y 2=8x .(2)法一:当α=时,直线l 的参数方程为π4Error!(t 为参数),代入y 2=8x 可得t 2-8t -16=0,2设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=8,t 1t 2=-16,2∴|AB |=|t 1-t 2|==8.(t 1+t 2)2-4t 1t 23又点O 到直线AB 的距离d =1×sin =,π422∴S △AOB =×|AB |×d =×8×=2.12123226法二:当α=时,直线l 的方程为y =x -1,π4设M (1,0),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由Error!得y 2-8y -8=0,则y 1+y 2=8,y 1y 2=-8,∴S △AOB =|OM ||y 1-y 2|=×1×=×=×4=2.1212(y 1+y 2)2-4y 1y 21282-4×(-8)1266[类题通法] 解极坐标方程与参数方程综合问题的策略(1)对于参数方程或极坐标方程应用不够熟练的情况下,我们可以先化成直角坐标的普通方程,这样思路可能更加清晰.(2)对于一些运算比较复杂的问题,用参数方程计算会比较简捷.(3)利用极坐标方程解决问题时,要注意题目所给的限制条件及隐含条件.[应用通关]1.(2018·合肥第一次质量检测)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为Error!(θ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,曲线C 2:ρ-2cos θ=0.(1)求曲线C 2的直角坐标方程;(2)若曲线C 1上有一动点M ,曲线C 2上有一动点N ,求|MN |的最小值.解:(1)由ρ-2cos θ=0得ρ2-2ρcos θ=0.∵ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x ,∴x 2+y 2-2x =0,即曲线C 2的直角坐标方程为(x -1)2+y 2=1.(2)由(1)可知,圆C 2的圆心为C 2(1,0),半径为1.设曲线C 1上的动点M (3cos θ,2sin θ),由动点N 在圆C 2上可得|MN |min =|MC 2|min -1.∵|MC 2|=(3cos θ-1)2+4sin 2θ=,5cos 2θ-6cos θ+5∴当cos θ=时,|MC 2|min =,35455∴|MN |min =|MC 2|min -1=-1.4552.(2018·陕西质检)在平面直角坐标系xOy 中,已知曲线C 的参数方程为Error!(t >0,α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 =3.2(θ+π4)(1)当t =1时,求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值;(2)若曲线C 上的所有点都在直线l 的下方,求实数t 的取值范围.解:(1)由ρsin =3,得ρsin θ+ρcos θ=3,2(θ+π4)把x =ρcos θ,y =ρsin θ代入,得直线l 的直角坐标方程为x +y -3=0,当t =1时,曲线C 的参数方程为Error!(α为参数),消去参数得曲线C 的普通方程为x 2+y 2=1,∴曲线C 为圆,且圆心为O ,半径r =1,则点O 到直线l 的距离d ==,|0+0-3|2322∴曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值为1+.322(2)∵曲线C 上的所有点均在直线l 的下方,∴对任意的α∈R ,t cos α+sin α-3<0恒成立,即cos(α-φ)<3恒成立,t 2+1(其中tan φ=1t)∴ <3,t 2+1又t >0,∴0<t <2.2∴实数t 的取值范围为(0,2).2[专题跟踪检测](对应配套卷P207)1.(2018·全国卷Ⅲ)在平面直角坐标系xOy 中,⊙O 的参数方程为Error!(θ为参数),过点(0,-)且倾斜角为α的直线l 与⊙O 交于A ,B 两点.2(1)求α的取值范围;(2)求AB 中点P 的轨迹的参数方程.解:(1)⊙O 的直角坐标方程为x 2+y 2=1.当α=时,l 与⊙O 交于两点.π2当α≠时,记tan α=k ,则l 的方程为y =kx -.π22l 与⊙O 交于两点需满足<1,21+k 2解得k <-1或k >1,即α∈或α∈.(π2,3π4)(π4,π2)综上,α的取值范围是.(π4,3π4)(2)l 的参数方程为Error!(t 为参数,<α<).设A ,B ,P 对应的参数分别为t A ,t B ,t P ,π43π4则t P =,且t A ,t B 满足t 2-2t sin α+1=0.t A +t B22于是t A +t B =2sin α,t P =sin α.22又点P 的坐标(x ,y )满足Error!所以点P 的轨迹的参数方程是Error!(α为参数,<α<).π43π42.(2018·开封模拟)在直角坐标系xOy 中,直线C 1的参数方程为Error!(t 为参数),圆C 2:(x -2)2+y 2=4,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)求C 1,C 2的极坐标方程和交点A 的坐标(非坐标原点);(2)若直线C 3的极坐标方程为θ=(ρ∈R ),设C 2与C 3的交点为B (非坐标原点),求△OABπ4的最大面积.解:(1)由Error!(t 为参数),得曲线C 1的普通方程为y =x tan α,故曲线C 1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R ).将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入(x -2)2+y 2=4,得C 2的极坐标方程为ρ=4cos θ.故交点A 的坐标为(4cos α,α)(也可写出直角坐标).(2)由题意知,点B 的极坐标为.(22,π4)∴S △OAB==|12×22×4cos α×sin (π4-α)|,|22sin (2α-π4)-2|当sin =-1时,(S △OAB )max=2+2,(2α-π4)2故△OAB 的最大面积是2+2.23.(2018·辽宁五校协作体联考)极坐标系的极点为直角坐标系xOy 的原点,极轴为x 轴的正半轴,两种坐标系中的长度单位相同.已知曲线C 的极坐标方程为ρ=2sin θ,θ∈.[0,2π](1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)在曲线C 上求一点D ,使它到直线l :Error!(t 为参数)的距离最短,写出D 点的直角坐标.解:(1)由ρ=2sin θ,可得ρ2=2ρsin θ,∴曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2-2y =0.(2)由直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),消去t 得l 的普通方程为x +y -5=0,3由(1)得曲线C 的圆心为(0,1),半径为1,又点(0,1)到直线l 的距离为=2>1,|1-5|1+3所以曲线C 与l 相离.因为点D 在曲线C 上,所以可设D (cos α,1+sin α),则点D 到直线l 的距离d ==|3cos α+1+sin α-5|2,|2sin (α+π3)-4|2当sin =1时,点D 到直线l 的距离d 最短,此时α=,故点D 的直角坐标为.(α+π3)π6(32,32)4.(2019届高三·昆明调研)在平面直角坐标系xOy 中,已知倾斜角为α的直线l 过点A (2,1).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=2sin θ,直线l 与曲线C 分别交于P ,Q 两点.(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)若|P Q |2=|AP |·|A Q |,求直线l 的斜率k .解:(1)直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2=2y .(2)将直线l 的参数方程代入曲线C 的直角坐标方程,得t 2+(4cos α)t +3=0,由Δ=(4cos α)2-4×3>0,得cos 2α>,34则t 1+t 2=-4cos α,t 1·t 2=3,由参数的几何意义知,|AP |=|t 1|,|A Q |=|t 2|,|P Q |=|t 1-t 2|,由题意知,(t 1-t 2)2=t 1·t 2,则(t 1+t 2)2=5t 1·t 2,得(-4cos α)2=5×3,解得cos 2α=,满足cos 2α>,151634所以sin 2α=,tan 2α=,116115所以直线l 的斜率k =tan α=±.15155.已知曲线C :Error!(α为参数)和定点A (0,),F 1,F 2是此曲线的左、右焦点,以3坐标原点O 为极点,以x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求直线AF 2的极坐标方程;(2)经过点F 1且与直线AF 2垂直的直线l 交曲线C 于M ,N 两点,求||MF 1|-|NF 1||的值.解:(1)曲线C :Error!可化为+=1,x 24y 23故曲线C 为椭圆,则焦点F 1(-1,0),F 2(1,0).所以经过点A (0,)和F 2(1,0)的直线AF 2的方程为x +=1,即x +y -=0,3y 333所以直线AF 2的极坐标方程为ρcos θ+ρsin θ=.33(2)由(1)知,直线AF 2的斜率为-,因为l ⊥AF 2,所以直线l 的斜率为,即倾斜角333为30°,所以直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),代入椭圆C 的方程中,得13t 2-12t -36=0.3则t 1+t 2=.12313因为点M ,N 在点F 1的两侧,所以||MF 1|-|NF 1||=|t 1+t 2|=.123136.(2018·潍坊模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为Error!(α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ρcos 2θ=sin θ(ρ≥0,0≤θ<π).(1)写出曲线C 1的极坐标方程,并求C 1与C 2交点的极坐标;(2)射线θ=β与曲线C 1,C 2分别交于点A ,B (A ,B 异于原点),求(π6≤β≤π3)|OA ||OB |的取值范围.解:(1)由题意可得曲线C 1的普通方程为x 2+(y -2)2=4,把x =ρcos θ,y =ρsin θ代入,得曲线C 1的极坐标方程为ρ=4sin θ,联立Error!得4sin θcos 2θ=sin θ,此时0≤θ<π,①当sin θ=0时,θ=0,ρ=0,得交点的极坐标为(0,0);②当sin θ≠0时,cos 2θ=,得cos θ=±,1412当cos θ=时,θ=,ρ=2,得交点的极坐标为,12π33(23,π3)当cos θ=-时,θ=,ρ=2,得交点的极坐标为,122π33(23,2π3)∴C 1与C 2交点的极坐标为(0,0),,.(23,π3)(23,2π3)(2)将θ=β代入C 1的极坐标方程中,得ρ1=4sin β,代入C 2的极坐标方程中,得ρ2=,sin βcos 2β∴==4cos 2β.|OA ||OB |4sin βsin βcos 2β∵≤β≤,∴1≤4cos 2β≤3,π6π3∴的取值范围为[1,3].|OA ||OB |7.(2018·福州模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C :Error!(α为参数,t >0).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,直线l :ρcos =.(θ-π4)2(1)若l 与曲线C 没有公共点,求t 的取值范围;(2)若曲线C 上存在点到l 的距离的最大值为+,求t 的值.622解:(1)因为直线l 的极坐标方程为ρcos =,即ρcos θ+ρsin θ=2,(θ-π4)2所以直线l 的直角坐标方程为x +y =2.因为曲线C 的参数方程为Error!(α为参数,t >0),所以曲线C 的普通方程为+y 2=1(t >0),x 2t2由Error!消去x ,得(1+t 2)y 2-4y +4-t 2=0,所以Δ=16-4(1+t 2)(4-t 2)<0,又t >0,所以0<t <,3故t 的取值范围为(0,).3(2)由(1)知直线l 的直角坐标方程为x +y -2=0,故曲线C 上的点(t cos α,sin α)到l 的距离d =,|t cos α+sin α-2|2故d 的最大值为,t 2+1+22由题设得=+,t 2+1+22622解得t =±.2又t >0,所以t =.28.(2019届高三·成都诊断)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为Error!(α为参数),直线l 的参数方程为Error!(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(2,θ),其中θ∈.3(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=2,得sin θ=,332∵θ∈,∴θ=.(π2,π)2π3(2)易知直线l 的普通方程为x +y -4=0,33∴直线l 的极坐标方程为ρcos θ+ρsin θ-4=0.33又射线OA 的极坐标方程为θ=(ρ≥0),2π3联立Error!解得ρ=4.3∴点B 的极坐标为,(43,2π3)∴|AB |=|ρB -ρA |=4-2=2.333。
全国高考数学二轮复习专题七系列4选讲第1讲坐标系与参数方程课件文
(2)求直线l上的点到点M距离最小时的点的直角坐标.
解答
热点三 极坐标、参数方程的综合应用
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、圆锥曲线上动点有关 的问题,如最值、范围等.
例 3 (2018·泉州质检)在直角坐标系 xOy 中,曲线 C 的参数方程为
板块三 专题突破 核心考点
专题七 系列4选讲
第1讲 坐标系与参数方程
[考情考向分析]
高考主要考查平面直角坐标系中的伸缩变换、直线和圆的极坐标 方程、参数方程与普通方程的互化、常见曲线的参数方程及参数 方程的简单应用.以极坐标、参数方程与普通方程的互化为主要 考查形式,同时考查直线与曲线的位置关系等解析几何知识.
解答
真题押题精练
真题体验 1.(2018·全 国 Ⅱ) 在 直 角 坐 标 系 xOy 中 , 曲 线 C 的 参 数 方 程 为
x=2cos θ, y=4sin θ
(θ
为参数),直线
l
的参数方程为xy= =12+ +ttcsions
α, α
(t 为
参数).
(1)求C和l的直角坐标方程; 解 曲线 C 的直角坐标方程为x42+1y62 =1.
的圆的参数方程为xy= =xy00+ +rrcsions
θ, θ
(θ 为
参数).
3.圆锥曲线的参数方程
(1)椭圆ax22+by22=1(a>b>0)的参数方程为xy==abcsions
θ, θ
(θ 为参数).
(2)抛物线 y2=2px(p>0)的参数方程为xy==22pptt2, (t 为参数).
当cos α≠0时,l的直角坐标方程为y=tan α·x+2-tan α,
高考数学一轮复习第十七章坐标系与参数方程坐标系与极坐标方程课件
过极点,倾斜角为 α 的直线
图形
极坐标方程 ρ=r _(_0_≤__θ_<_2_π_) ρ=2rcosθ _-__π2_≤__θ_<_π2_
ρ=2rsinθ _(_0_≤__θ_<_π_)_
(1)θ=α(ρ∈R)或 θ=π+ α(ρ∈R) (2) _θ_=__α__和__θ_=__π_+__α__
x=4+5cost, (2)已知曲线 C1 的参数方程为y=5+5sint, (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 C2 的极坐标方程为 ρ=2sinθ. ①把 C1 的参数方程化为极坐标方程; ②求 C1 与 C2 交点的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π).
撬法·命题法 解题法
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撬点·基础点 重难点
4 撬点·基础点 重难点
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1设点平P面(x直,角y)坐是标平系面中直的角坐坐标标伸系缩中变的换任意一点,在变换___φ_:___xy_′ ′__= =__λμ_··xy__λμ_>>_00_____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.
9 撬点·基础点 重难点
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1.思维辨析 (1)极角 θ 的取值范围是[0,2π).( × ) (2)极坐标系中的(1,0)点,与直角坐标系中的(1,0)点重合.( √ ) (3)过极坐标系中点2,π2平行于极轴的直线方程是 ρcosθ=0.( × )
2019高考数学二轮复习第17讲坐标系与参数方程课件理
所以C2的直角坐标方程为x2+y2=2x+2y,即(x-1)2+(y-1)2=2.
(2)将l的参数方程代入曲线C2的直角坐标方程,得 (tcos φ+1)2+(tsin φ-1)2=2,即t2+2(cos φ-sin φ)t=0,
解得t1=0,t2=2(sin φ-cos φ),
由直线l与曲线C2有且只有一个公共点,得sin φ-cos φ=0,
2.圆的极坐标方程 若圆心为M(ρ0,θ0),半径为r,则圆的极坐标方程为ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+
2 ρ0 -r2=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时:ρ=r; (2)当圆心为M(a,0),半径为a时:ρ=2acos θ;
,半径为a时:ρ=2asin θ. (3)当圆心为M a, 2
x m 2t , l的参数方程为 (t为参数),以坐标原点为极点,x轴的正 y 2t 4 半轴为极轴建立极坐标系,曲线C的极坐标方程为ρ2= 2 ,且 1 sin θ
直线l经过曲线C的左焦点F. (1)求直线l的普通方程; (2)设曲线C的内接矩形的周长为L,求L的最大值.
(3)利用极坐标方程解决问题时,要注意题目所给的限制条件及隐
含条件.
(2018唐山五校联考)极坐标系的极点为直角坐标系xOy的原点,极 轴为x轴的正半轴,两种坐标系的长度单位相同.已知圆C1的极坐 标方程为ρ=4(cos θ+sin θ),P是C1上一动点,点Q在射线OP上且满
1 足|OQ|= 2 |OP|,点Q的轨迹为C2.
A 即tP=
x t P cos α, 又点P的坐标(x,y)满足 y 2 t P sin α,
2019届高三数学(理)二轮专题复习课件:专题七 第1讲 坐标系与参数方程 .pdf
第1讲 坐标系与参数方程高考定位 高考主要考查平面直角坐标系中的伸缩变换、直线和圆的极坐标方程;参数方程与普通方程的互化,常见曲线的参数方程及参数方程的简单应用.以极坐标、参数方程与普通方程的互化为主要考查形式,同时考查直线与曲线位置关系等解析几何知识.(1)求C 和l 的直角坐标方程;(2)若曲线C 截直线l 所得线段的中点坐标为(1,2),求l 的斜率.真 题 感 悟当cos α≠0时,l的直角坐标方程为y=tan α·x+2-tan α,当cos α=0时,l的直角坐标方程为x=1.(2)将l的参数方程代入C的直角坐标方程,整理得关于t的方程(1+3cos2α)t2+4(2cos α+sin α)t-8=0.①因为曲线C截直线l所得线段的中点(1,2)在C内,所以①有两个解,设为t1,t2,则t1+t2=0.故2cos α+sin α=0,于是直线l的斜率k=tan α=-2.2.(2018·全国Ⅰ卷)在直角坐标系xOy中,曲线C1的方程为y=k|x|+2.以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C2的极坐标方程为ρ2+2ρcos θ-3=0.(1)求C2的直角坐标方程;(2)若C1与C2有且仅有三个公共点,求C1的方程.解 (1)由x=ρcos θ,y=ρsin θ,得C2的直角坐标方程为x2+y2+2x-3=0,即(x+1)2+y2=4.(2)由(1)知C2是圆心为A(-1,0),半径为2的圆.由题设知,C1是过点B(0,2)且关于y轴对称的两条射线.记y轴右边的射线为l1,y轴左边的射线为l2.由于B在圆C2的外面,故C1与C2有且仅有三个公共点等价于l1与C2只有一个公共点且l2与C2有两个公共点,或l2与C2只有一个公共点且l1与C2有两个公共点.当l1与C2只有一个公共点时,A到l1所在直线的距离为2,经检验,当k=0时,l1与C2没有公共点;l2与C2有两个公共点.当l2与C2只有一个公共点时,A到l2所在直线的距离为2,经检验,当k=0时,l1与C2没有公共点;1.直角坐标与极坐标的互化考 点 整 合2.直线的极坐标方程3.圆的极坐标方程解 (1)设P的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),M的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0).由|OM|·|OP|=16得C2的极坐标方程为ρ=4cos θ(ρ>0).因此C2的直角坐标方程为(x-2)2+y2=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的面积解 因为曲线C的极坐标方程为ρ=4cos θ,所以曲线C是圆心为(2,0),直径为4的圆.所以A为直线l与圆C的一个交点.解 (1)a=-1时,直线l的普通方程为x+4y-3=0.(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).∴|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.探究提高 1.将参数方程化为普通方程的过程就是消去参数的过程,常用的消参方法有代入消参、加减消参、三角恒等式消参等,往往需要对参数方程进行变形,为消去参数创造条件.2.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.。
高中数学高考总复习坐标系与参数方程习题及详解.doc
高中数学高考总复习坐标系与参数方程习题及详解一、选择题x=一1 ~t1.极坐标方程P = g胡和参数方程(/为参数)所表示的图形分别是()3=2 + /A.直线、直线B.直线、圆C.圆、圆D.圆、直线[答案]D[解析]由p=cosO得p2=pcos<9, Ax2 +/-x=0.此方程所表示的图形是圆.X= — 1 —I消去方程中的参数/可得,x+y-l=o,此方程所表示的图形是直线.ly=2+t2.下列参数方程(f为参数)屮,与方程/ = x表示同一曲线的是(){x=t[x=taiFfB.v=tan/x=tan/2l=tarT7[答案]B[解析]将/=x代入y=r得,y=x29故A错,将tant=y代入x=tan2Z中得,x=y2,[点评]平方得y2=\x\. 限定了x的取VtanzeR,故B正确,C、D容易判断都是错的.值必须非负, /•K=x,但白于y=y[\x\9故它必须满足尹20,而y2=x中的yWR.注意C中消去(得y=y[\x\9x=1+2/ [y=}-2t (/为参数)被圆x=3cosaj^=3sina(a为参数)截得的眩长为(4. 直线)C. 4^/7D. 2[答案]A兀=l+2f[解析]将直线 宀 化为普通方程得x+y=2,[y=\-2tx=3cosa r 入 将圆 r • 化为普通方程得X 2+/ = 9.丿=3sina 圆心O到直线的距离宀眾, 所以弦长1=2,段一孑=2护.二、填空题7.在极坐标系中,过圆p = 6cos&的圆心,且垂直于极轴的直线的极坐标方程为[答案]”cos 〃=3[解析]解法一:圆p=6cos&的圆心极坐标(3,0), ・•・直线/方程为〃cos0=3.解法二:由 p 2 = 6pcos6> 得 #+夕2=&,圆心 C (3,0),・•・过圆心垂直于极轴(即x 轴)的直线方程为兀=3,其极坐标方程为〃cos 〃=3. [点评]1.在极坐标方程不熟练的情况下,化为直角坐标方程求解后,再化为极坐标形 式是基本方法,故应熟记互化公式.2.掌握常见的圆、直线、圆锥曲线的极坐标方程的形式,对提高解题速度至关重要.长度是8.x= 1 +3cos&(,为参数)被曲线J+3讪 (0为参数)所截,则截得的弦的[答案]华兀=—1 +2f[解析]直线 化为兀+2y+3=0;|x=l+3cos0圆仁l+3sin& 化为(Ll)+kl) =9,圆心C(l,l)到直线x+2y+3 = 0距离d=洋,半径r=3, 弦长为2寸/_护=弓^.x=cos611 .在平面直角坐标系xOy 中,已知曲线C 的参数方程是 .zil (加是常数,0丘(一y=sm"十加兀,兀]是参数),若曲线C 与x 轴相切,则加= ______ .[答案]±1[解析]VOC : x 2+(y~m)2=\ 与 x 轴相切, ・・加=± 1.x=3cos012.椭圆 4 .八的离心率是 ______________ ・歹=4sin&[答案]普2 2[解析]由已知可得椭圆的普通方程为等+話=1,tz =4, b=3, c =y [l , e=:= 4 •与C2的位置关系为 _______ •[答案]相离[解析]圆 Cl : (x-3)2+(y-2)2=4 的圆心 0(3,2)到直线 C 2: 4x+3y-7 = 0 的距离 d =¥>2,・・・0与C2相离.14. _______________________________________________________________ 在极坐标系中,过点(2迈,目作圆p=4sin^的切线,则切线的极坐标方程为 _________________[答案]“cos 〃=2 的直角坐标x=2迈cos 扌=2,尹=2迈sin 》=2,圆〃=4sim9化为直角坐标方程为x 2+y 2=4y 9即x 2+ (y-2)2=49则过点(2,2)的圆的切线方程显然为x=2,即pcos013.兀=3+2cos 〃已知曲线G :仁2 + 2畑(&为参数)'x=l+3/曲线C 2:4(/为参数),则Gb=i —4/[解析]=2.三、解答题15.以平面直角坐标系的原点O为极点,x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系(两种坐标系中取相同的单位长度),己知点/的直角坐标为(一2, 6),点3的极坐标为(4,号),直线/过点力且倾斜角为务圆C以点B为圆心,4为半径,试求直线/的参数方程和圆C的极坐标方程.JT[解析]・・•直线/过点(-2,6),倾斜角为才,r ―返X=—2+ 2 z・•・直线/的参数方程为{厂(/为参数),1円+务又圆心3的直角坐标为(0,4),半径为4,・・・圆C的直角坐标方程为,+e—4)2=16,将x=p・cos0, y=0sin0代入化简得圆C的极坐标方程为“ = 8・sin&.16.在极坐标系中,直线/的极坐标方程为以极点为原点,极轴为x轴的x=2cosa正半轴建立平而直角坐标系,曲线C的参数方程为_ c @为参数),求直线/与曲y= 1 十cos2a线C的交点P的直角坐标.[解析]因为直线/的极坐标方程为0=¥(pWR)所以直线/的普通方程为y=©c,又因为曲线C的参数方程为x=2cosa”—-(«为参数)y= 1 + cos2a所以曲线C的直角坐标方程为尸护(冃―2,2]),x=0 解箒仁。
2019年高考数学二轮复习专题七第1讲坐标系与参数方程案文.doc
2019年高考数学二轮复习专题七第1讲坐标系与参数方程案文高考定位 高考主要考查平面直角坐标系中的伸缩变换、直线和圆的极坐标方程;参数方程与普通方程的互化,常见曲线的参数方程及参数方程的简单应用.以极坐标、参数方程与普通方程的互化为主要考查形式,同时考查直线与曲线位置关系等解析几何知识.真 题 感 悟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+ 3.2.(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.考 点 整 合1.直角坐标与极坐标的互化把直角坐标系的原点作为极点,x 轴正半轴作为极轴,且在两坐标系中取相同的长度单位.设M 是平面内的任意一点,它的直角坐标、极坐标分别为(x ,y )和(ρ,θ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ,⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2,tan θ=yx (x ≠0).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=α;(2)直线过点M (a ,0)(a >0)且垂直于极轴:ρcos θ=a ;(3)直线过M ⎝⎛⎭⎪⎫b ,π2且平行于极轴:ρsin θ=b .3.圆的极坐标方程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 (r ,0),半径为r :ρ=2r cos θ;(3)当圆心位于M ⎝⎛⎭⎪⎫r ,π2,半径为r :ρ=2r sin θ.4.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 是直线上的任一点,则t 表示有向线段P 0P →的数量. 5.圆、椭圆的参数方程(1)圆心在点M (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,0≤θ≤2π).(2)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).热点一 曲线的极坐标方程【例1】 (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,所以△C 2MN 的面积为12.【迁移探究1】 本例条件不变,求直线C 1与曲线C 3交点的极坐标.解 联立方程⎩⎪⎨⎪⎧ρcos θ=-2,θ=π4,解之得θ=π4且ρ=-2 2. 所以直线C 1与曲线C 3交点的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫-22,π4. 【迁移探究2】 本例条件不变,求圆C 2关于极点的对称圆的方程.解 ∵点(ρ,θ)与点(-ρ,θ)关于极点对称,设点(ρ,θ)为对称圆上任意一点,则(-ρ,θ)在圆C 2上,∴(-ρ)2+2ρcos θ+4ρsin θ+4=0,故所求圆C 2关于极点的对称圆方程为ρ2+2ρcos θ+4ρsin θ+4=0.探究提高 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=y x(x ≠0),要注意ρ,θ的取值范围及其影响,灵活运用代入法和平方法等技巧.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1】 (2017·北京东城区调研)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 ,则(x -1)2+y 2=1, ∴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,因此直线C 1过圆C 2的圆心. ∴两交点A ,B 的连线段是圆C 2的直径,因此两交点A ,B 间的距离|AB |=2r =2. 热点二 参数方程及其应用【例2】 (2014·全国Ⅰ卷)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.探究提高 1.将参数方程化为普通方程的过程就是消去参数的过程,常用的消参方法有代入消参、加减消参、三角恒等式消参等,往往需要对参数方程进行变形,为消去参数创造条件. 2.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.【训练2】 (2017·郴州三模)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. 热点三 极坐标与参数方程的综合应用【例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)C 1的普通方程为x 23+y 2=1,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.又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,此时点P 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,12.探究提高 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】 (2017·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 3.1.在已知极坐标方程求曲线交点、距离、线段长等几何问题时,如果不能直接用极坐标解决,或用极坐标解决较麻烦,可将极坐标方程转化为直角坐标方程解决.2.要熟悉常见曲线的参数方程、极坐标方程,如:圆、椭圆、及过一点的直线,在研究直线与它们的位置关系时常用的技巧是转化为普通方程解答.3.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.使用该式时直线上任意两点P 1,P 2对应的参数分别为t 1,t 2,则|P 1P 2|=|t 1-t 2|,P 1P 2的中点对应的参数为12(t 1+t 2).1.(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=455.2.(2017·贵阳调研)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,不妨设P (θ0,ρ0),则Q (θ+π,ρ1),且ρ0=3ρ1,即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.(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 5.4.(2017·新乡三模)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4.5.(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)消去参数t 得到C 1的普通方程x 2+(y -1)2=a 2,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),a =1.a =1时,极点也为C 1,C 2的公共点,在C 3上.所以a =1.6.(2017·乐山二模)在平面直角坐标系xOy 中,直线l的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos θ,y =t sin θ(t 为参数,0≤θ<π),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 α,圆C 的圆心到直线l 的距离为32.(1)求θ的值;(2)已知P (1,0),若直线l 与圆C 交于A ,B 两点,求1|PA |+1|PB |的值. 解 (1)由直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos θ,y =t sin θ(t 为参数,0≤θ<π),消去参数t ,得x sinθ-y cos θ-sin θ=0.圆C 的极坐标方程为ρ=-4cos α,即ρ2=-4ρcos α. 可得圆C 的普通坐标方程为x 2+y 2+4x =0,可知圆心为(-2,0),圆C 的圆心到直线l 的距离为d =|-2sin θ-sin θ|sin 2θ+cos 2θ=3sin θ. 由题意:d =32,即3sin θ=32,则sin θ=12,∵0≤θ<π, ∴θ=π6或θ=5π6.(2)已知P (1,0),点P 在直线l 上,直线l 与圆C 交于A ,B 两点,将⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos θ,y =t sin θ代入圆C 的普通坐标方程x 2+y 2+4x =0,得(1+t cos θ)2+(t sin θ)2+4(1+t cos θ)=0, ∴t 2+6t cos θ+5=0.设A ,B 对应参数为t 1,t 2,则t 1+t 2=-6cos θ,t 1·t 2=5, ∵t 1·t 2>0,t 1,t 2是同号. ∴1|PA |+1|PB |=1|t 1|+1|t 2|=|t 1|+|t 2||t 1t 2|=|t 1+t 2||t 1t 2|=335.。
(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1节 坐标系课件 新人教A版
解析 ∵y=1-x(0≤x≤1),∴ρsin θ=1-ρcos θ(0≤ρcos θ≤1);
∴ρ=sin
1 θ+cos
θ0≤θ≤π2.
答案 A
3.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x2+y2-2y=0. 答案 x2+y2-2y=0
【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 ρcosθ-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 C1:x2+y2-8x-10y+16=0 化为极坐标方程.
解
(1)∵点
规律方法 1.平面上的曲线 y=f(x)在变换 φ:xy′′==λμxy((λμ>>00)),的作用下的变换方程 的求法是将xy==xyμλ′′,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.
A
2,π4在直线 ρcosθ-π4=a 上,∴a=
2cosπ4-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xy==ρρcsions
θ, 代入
θ
x2+y2-8x-10y+16=0,
高考复习专题:坐标系与参数方程
直线 l 过点 A(4, 0) 且与 OM 垂直,垂足为 P.
(1)当0
=
3
时,求
0
及
l
的极坐标方程;
(2)当 M 在 C 上运动且 P 在线段 OM 上时,求 P 点轨迹的极坐标方程.
【答案】(1) 0 2
3
,l
的极坐标方程为
cos
3
2
;
(2) 4 cos ,
4
,
2
.
【解析】(1)因为
因为曲线 C 截直线 l 所得线段的中点 (1, 2) 在 C 内,所以①有两个解,设为 t1 , t2 ,则 t1 t2 0 .
又由①得 t1
t2
4(2cos sin ) 1 3cos2
,故 2cos
sin
0 ,于是直线 l
的斜率 k
tan
2
.
7.【2018
年高考全国Ⅲ卷文数】在平面直角坐标系
(
44
y
2 2
2 cos 2 2
为参数, ) .
4
4
【解析】(1) O 的直角坐标方程为 x2 y2 1.
当 时, l 与 O 交于两点. 2
当 时,记 tan k ,则 l 的方程为 y kx 2 . l 与 O 交于两点当且仅当| 2 | 1 ,解
2
1 k2
得 k 1或 k 1,即 ( , ) 或 ( , ) .
C
的参数方程为
x
y
3cos sin ,
,
(θ
为参数),
直线
l
的参数方程为
x y
a 4t(, t为参数). 1 t,
(1)若 a 1,求 C 与 l 的交点坐标;
2019版高考数学二轮复习课件+训练:第一部分专题十七坐标系与参数方程讲义理(选修4_4)
专题十七坐标系与参数方程卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ2018极坐标与直角坐标的互化、曲线方程的求解参数方程与直角坐标方程的互化、参数方程的应用参数方程与普通方程的互化、参数方程的应用2017参数方程与普通方程的互化、点到直线的距离直角坐标与极坐标的互化、动点轨迹方程的求法、三角形面积的最值问题直线的参数方程与极坐标方程、动点轨迹方程的求法2016参数方程与普通方程的互化、极坐标方程与直角坐标方程的互化及应用极坐标方程与直角坐标方程的互化及应用、直线与圆的位置关系参数方程、极坐标方程及点到直线的距离、三角函数的最值纵向把握趋势考题主要考查极坐标与直角坐标的互化、参数方程与普通方程的互化、曲线方程的求解及点到直线距离的应用.预计2019年会以直线与圆为载体考查直线与圆参数方程和极坐标方程的应用考题主要涉及直角坐标方程与参数方程和极坐标方程的互化、轨迹方程的求法、三角形面积的最值问题、直线与圆位置关系的应用,难度适中.预计2019年会以极坐标或参数方程为载体,考查直线与圆的方程及性质横向把握重点1.坐标系与参数方程是高考的选考内容之一,高考考查的重点主要有两个方面:一是简单曲线的极坐标方程;二是参数方程、极坐标方程与曲线的综合应用.2.全国卷对此部分内容的考查以解答题形式出现,难度中等,备考此部分内容时应注意转化思想的应用极坐标方程及应用[由题知法]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)+ρ-r 2=0.20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 ,半径为a :ρ=2a sin θ.(a ,π2)2.直线的极坐标方程若直线过点M (ρ0,θ0),且极轴与此直线所成的角为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M 且平行于极轴:ρsin θ=b .(b ,π2) (2019届高三·广州七校第一次联考)已知曲线C 的参数方程为Error!(α为参[典例]数),以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求曲线C 的极坐标方程;(2)设l 1:θ=,l 2:θ=,若l 1,l 2与曲线C 相交于异于原点的两点A ,B ,求△AOB π6π3的面积.[解] (1)∵曲线C 的参数方程为Error!(α为参数),∴曲线C 的普通方程为(x -2)2+(y -1)2=5.将Error!代入并化简得ρ=4cos θ+2sin θ,∴曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ+2sin θ.(2)在极坐标系中,曲线C :ρ=4cos θ+2sin θ,由Error!得|OA |=2+1.3同理可得|OB |=2+.3又∠AOB =,π6∴S △AOB =|OA |·|OB |sin ∠AOB =.128+534∴△AOB 的面积为.8+534[类题通法]1.极坐标方程与普通方程的互化技巧(1)巧用极坐标方程两边同乘以ρ或同时平方技巧,将极坐标方程构造成含有ρcosθ,ρsin θ,ρ2的形式,然后利用公式代入化简得到普通方程.(2)巧借两角和差公式,转化ρsin(θ±α)或ρ=cos(θ±α)的结构形式,进而利用互化公式得到普通方程.(3)将直角坐标方程中的x 转化为ρcos θ,将y 换成ρsin θ,即可得到其极坐标方程.2.求解与极坐标有关的问题的主要方法(1)直接利用极坐标系求解,可与数形结合思想结合使用.(2)转化为直角坐标系,用直角坐标求解.若结果要求的是极坐标,还应将直角坐标化为极坐标.[应用通关]1.(2019届高三·南宁模拟)已知曲线C 1的参数方程为Error!(θ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=4sin ,直(θ+π3)线l 的直角坐标方程为y =x .33(1)求曲线C 1和直线l 的极坐标方程;(2)已知直线l 分别与曲线C 1、曲线C 2相交于异于极点的A ,B 两点,若A ,B 的极径分别为ρ1,ρ2,求|ρ2-ρ1|的值.解:(1)由曲线C 1的参数方程为Error!(θ为参数),得曲线C 1的普通方程为x 2+(y -1)2=1,则C 1的极坐标方程为ρ=2sin θ.易知直线l 过原点,且倾斜角为,π6故直线l 的极坐标方程为θ=(ρ∈R).π6(2)曲线C 1的极坐标方程为ρ=2sin θ,直线l 的极坐标方程为θ=,π6将θ=代入C 1的极坐标方程得ρ1=1,π6将θ=代入C 2的极坐标方程得ρ2=4,π6∴|ρ2-ρ1|=3.2.(2018·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的方程为y =k |x |+2.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 2的极坐标方程为ρ2+2ρcos θ-3=0.(1)求C 2的直角坐标方程;(2)若C 1与C 2有且仅有三个公共点,求C 1的方程.解:(1)由x =ρcos θ,y =ρsin θ得C 2的直角坐标方程为(x +1)2+y 2=4.(2)由(1)知C 2是圆心为A (-1,0),半径为2的圆.由题设知,C 1是过点B (0,2)且关于y 轴对称的两条射线.记y 轴右边的射线为l 1,y 轴左边的射线为l 2.由于点B 在圆C 2的外面,故C 1与C 2有且仅有三个公共点等价于l 1与C 2只有一个公共点且l 2与C 2有两个公共点,或l 2与C 2只有一个公共点且l 1与C 2有两个公共点.当l 1与C 2只有一个公共点时,点A 到l 1所在直线的距离为2,所以=2,故k =-|-k +2|k 2+1或k =0.43经检验,当k =0时,l 1与C 2没有公共点;当k =-时,l 1与C 2只有一个公共点,l 2与C 2有两个公共点.43当l 2与C 2只有一个公共点时,点A 到l 2所在直线的距离为2,所以=2,故k =0|k +2|k 2+1或k =.43经检验,当k =0时,l 1与C 2没有公共点;当k =时,l 2与C 2没有公共点.43综上,所求C 1的方程为y =-|x |+2.43参数方程及应用[由题知法]常见的几种曲线的普通方程和参数方程点的轨迹普通方程参数方程直线y -y 0=tan α(x-x 0)Error!(t 为参数)圆(x -x 0)2+(y -y 0)2=r 2Error!(θ为参数)椭圆+=1(a >b >0)x 2a 2y 2b 2Error!(φ为参数)抛物线y 2=2pxError!(t 为参数) 已知直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),圆C 的参数方程为Error!(α[典例]为参数).(1)若直线l 与圆C 的相交弦长不小于,求实数m 的取值范围;2(2)若点A 的坐标为(2,0),动点P 在圆C 上,试求线段PA 的中点Q 的轨迹方程.[解] (1)由直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),得直线l 的普通方程为y =mx ,由圆C 的参数方程为Error!(α为参数),得圆C 的普通方程为x 2+(y -1)2=1.则圆心(0,1)到直线l 的距离d =,1m 2+1故相交弦长为2 ,1-1m 2+1所以2 ≥,1-1m 2+12解得m ≤-1或m ≥1.所以实数m 的取值范围为(-∞,-1]∪[1,+∞).(2)设P (cos α,1+sin α),Q(x ,y ),则x =(cos α+2),y =(1+sin α),1212消去α,整理可得线段PA 的中点Q 的轨迹方程为(x -1)2+2=.(y -12)14[类题通法]1.参数方程化为普通方程消去参数的方法(1)代入消参法:将参数解出来代入另一个方程消去参数,直线的参数方程通常用代入消参法.(2)三角恒等式法:利用sin 2α+cos 2α=1消去参数,圆的参数方程和椭圆的参数方程都是运用三角恒等式法.(3)常见消参数的关系式:①t ·=1;1t②2-2=4;(t +1t )(t -1t )③2+2=1.(2t 1+t 2)(1-t 21+t 2)2.与参数方程有关问题的求解方法(1)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Error!(t 为参数),|t |等于直线上的点P 到点P 0(x 0,y 0)的距离.若直线上任意两点P 1,P 2对应的参数分别为t 1,t 2,则|P 1P 2|=|t 1-t 2|,P 1P 2的中点对应的参数为(t 1+t 2).12(2)解决与直线、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,主要是通过互化解决与圆锥曲线上动点有关的问题,如最值、范围等.[应用通关]1.(2018·全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为Error!(θ为参数),直线l 的参数方程为Error!(t 为参数).(1)求C 和l 的直角坐标方程;(2)若曲线C 截直线l 所得线段的中点坐标为(1,2),求l 的斜率.解:(1)曲线C 的直角坐标方程为+=1.当cos α≠0时,l 的直角坐标方程为y =x 24y 216tan α·x +2-tan α,当cos α=0时,l 的直角坐标方程为x =1.(2)将l 的参数方程代入C 的直角坐标方程,整理得关于t 的方程(1+3cos 2α)t 2+4(2cos α+sin α)t -8=0.①因为曲线C 截直线l 所得线段的中点(1,2)在C 内,所以①有两个解,设为t 1,t 2,则t 1+t 2=0.又由①得t 1+t 2=-,4 2cos α+sin α1+3cos 2α故2cos α+sin α=0,于是直线l 的斜率k =tan α=-2.2.(2018·石家庄质检)在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为Error!(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Error!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 =-,得ρcos θ-ρsin θ=-2,(θ+π4)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+cos t,3+sin t ),22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 ==2,又|AB |=2.4222所以△PAB 面积的最小值是S =×2×2=4.1222极坐标方程与参数方程的综合问题[由题知法] (2018·郑州第一次质量预测)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 过点[典例](1,0),倾斜角为α,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 的极坐标方程是ρ=.8cos θ1-cos 2θ(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)若α=,设直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,求△AOB 的面积.π4[解] (1)由题意可得直线l 的参数方程为Error!(t 为参数).∵曲线C 的极坐标方程为ρ=,8cos θ1-cos 2θ∴ρsin 2θ=8cos θ,∴ρ2sin 2θ=8ρcos θ,即曲线C 的直角坐标方程为y 2=8x .(2)法一:当α=时,直线l 的参数方程为π4Error!(t 为参数),代入y 2=8x 可得t 2-8t -16=0,2设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=8,t 1t 2=-16,2∴|AB |=|t 1-t 2|==8. t 1+t 2 2-4t 1t 23又点O 到直线AB 的距离d =1×sin =,π422∴S △AOB =×|AB |×d =×8×=2.12123226法二:当α=时,直线l 的方程为y =x -1,π4设M (1,0),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由Error!得y 2-8y -8=0,则y 1+y 2=8,y 1y 2=-8,∴S △AOB =|OM ||y 1-y 2|=×1×=×=×41212 y 1+y 2 2-4y 1y 21282-4× -8 12=2.66[类题通法] 解极坐标方程与参数方程综合问题的策略(1)对于参数方程或极坐标方程应用不够熟练的情况下,我们可以先化成直角坐标的普通方程,这样思路可能更加清晰.(2)对于一些运算比较复杂的问题,用参数方程计算会比较简捷.(3)利用极坐标方程解决问题时,要注意题目所给的限制条件及隐含条件.[应用通关]1.(2018·合肥第一次质量检测)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为Error!(θ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,曲线C 2:ρ-2cos θ=0.(1)求曲线C 2的直角坐标方程;(2)若曲线C 1上有一动点M ,曲线C 2上有一动点N ,求|MN |的最小值.解:(1)由ρ-2cos θ=0得ρ2-2ρcos θ=0.∵ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x ,∴x 2+y 2-2x =0,即曲线C 2的直角坐标方程为(x -1)2+y 2=1.(2)由(1)可知,圆C 2的圆心为C 2(1,0),半径为1.设曲线C 1上的动点M (3cos θ,2sin θ),由动点N 在圆C 2上可得|MN |min =|MC 2|min -1.∵|MC 2|= 3cos θ-1 2+4sin 2θ=,5cos 2θ-6cos θ+5∴当cos θ=时,|MC 2|min =,35455∴|MN |min =|MC 2|min -1=-1.4552.(2018·陕西质检)在平面直角坐标系xOy 中,已知曲线C 的参数方程为Error!(t >0,α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 =3.2(θ+π4)(1)当t =1时,求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值;(2)若曲线C 上的所有点都在直线l 的下方,求实数t 的取值范围.解:(1)由ρsin =3,得ρsin θ+ρcos θ=3,2(θ+π4)把x =ρcos θ,y =ρsin θ代入,得直线l 的直角坐标方程为x +y -3=0,当t =1时,曲线C 的参数方程为Error!(α为参数),消去参数得曲线C 的普通方程为x 2+y 2=1,∴曲线C 为圆,且圆心为O ,半径r =1,则点O 到直线l 的距离d ==,|0+0-3|2322∴曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值为1+.322(2)∵曲线C 上的所有点均在直线l 的下方,∴对任意的α∈R ,t cos α+sin α-3<0恒成立,即cos(α-φ)<3恒成立,t 2+1(其中tan φ=1t)∴ <3,t 2+1又t >0,∴0<t <2.2∴实数t 的取值范围为(0,2).2[专题跟踪检测](对应配套卷P207)1.(2018·全国卷Ⅲ)在平面直角坐标系xOy 中,⊙O 的参数方程为Error!(θ为参数),过点(0,-)且倾斜角为α的直线l 与⊙O 交于A ,B 两点.2(1)求α的取值范围;(2)求AB 中点P 的轨迹的参数方程.解:(1)⊙O 的直角坐标方程为x 2+y 2=1.当α=时,l 与⊙O 交于两点.π2当α≠时,记tan α=k ,则l 的方程为y =kx -.π22l 与⊙O 交于两点需满足<1,21+k 2解得k <-1或k >1,即α∈或α∈.(π2,3π4)(π4,π2)综上,α的取值范围是.(π4,3π4)(2)l 的参数方程为Error!(t 为参数,<α<).设A ,B ,P 对应的参数分别为t A ,t B ,π43π4t P ,则t P =,且t A ,t B 满足t 2-2t sin α+1=0.t A +t B22于是t A +t B =2sin α,t P =sin α.22又点P 的坐标(x ,y )满足Error!所以点P 的轨迹的参数方程是Error!(α为参数,<α<).π43π42.(2018·开封模拟)在直角坐标系xOy 中,直线C 1的参数方程为Error!(t 为参数),圆C 2:(x -2)2+y 2=4,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)求C 1,C 2的极坐标方程和交点A 的坐标(非坐标原点);(2)若直线C 3的极坐标方程为θ=(ρ∈R),设C 2与C 3的交点为B (非坐标原点),求△π4OAB 的最大面积.解:(1)由Error!(t 为参数),得曲线C 1的普通方程为y =x tan α,故曲线C 1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R).将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入(x -2)2+y 2=4,得C 2的极坐标方程为ρ=4cos θ.故交点A 的坐标为(4cos α,α)(也可写出直角坐标).(2)由题意知,点B 的极坐标为.(22,π4)∴S △OAB==|12×22×4cos α×sin (π4-α)|,|22sin (2α-π4)-2|当sin =-1时,(S △OAB )max=2+2,(2α-π4)2故△OAB 的最大面积是2+2.23.(2018·辽宁五校协作体联考)极坐标系的极点为直角坐标系xOy 的原点,极轴为x 轴的正半轴,两种坐标系中的长度单位相同.已知曲线C 的极坐标方程为ρ=2sin θ,θ∈.[0,2π](1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)在曲线C 上求一点D ,使它到直线l :Error!(t 为参数)的距离最短,写出D 点的直角坐标.解:(1)由ρ=2sin θ,可得ρ2=2ρsin θ,∴曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2-2y =0.(2)由直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),消去t 得l 的普通方程为x +y -5=0,3由(1)得曲线C 的圆心为(0,1),半径为1,又点(0,1)到直线l 的距离为=2>1,|1-5|1+3所以曲线C 与l 相离.因为点D 在曲线C 上,所以可设D (cos α,1+sin α),则点D 到直线l 的距离d ==,|3cos α+1+sin α-5|2|2sin (α+π3)-4|2当sin =1时,点D 到直线l 的距离d 最短,此时α=,故点D 的直角坐标为(α+π3)π6.(32,32)4.(2019届高三·昆明调研)在平面直角坐标系xOy 中,已知倾斜角为α的直线l 过点A (2,1).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=2sin θ,直线l 与曲线C 分别交于P ,Q 两点.(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)若|P Q|2=|AP |·|A Q|,求直线l 的斜率k .解:(1)直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2=2y .(2)将直线l 的参数方程代入曲线C 的直角坐标方程,得t 2+(4cos α)t +3=0,由Δ=(4cos α)2-4×3>0,得cos 2α>,34则t 1+t 2=-4cos α,t 1·t 2=3,由参数的几何意义知,|AP |=|t 1|,|A Q|=|t 2|,|P Q|=|t 1-t 2|,由题意知,(t 1-t 2)2=t 1·t 2,则(t 1+t 2)2=5t 1·t 2,得(-4cos α)2=5×3,解得cos 2α=,满足cos 2α>,151634所以sin 2α=,tan 2α=,116115所以直线l 的斜率k =tan α=±.15155.已知曲线C :Error!(α为参数)和定点A (0,),F 1,F 2是此曲线的左、右焦点,3以坐标原点O 为极点,以x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求直线AF 2的极坐标方程;(2)经过点F 1且与直线AF 2垂直的直线l 交曲线C 于M ,N 两点,求||MF 1|-|NF 1||的值.解:(1)曲线C :Error!可化为+=1,x 24y 23故曲线C 为椭圆,则焦点F 1(-1,0),F 2(1,0).所以经过点A (0,)和F 2(1,0)的直线AF 2的方程为x +=1,即x +y -=0,3y333所以直线AF 2的极坐标方程为ρcos θ+ρsin θ=.33(2)由(1)知,直线AF 2的斜率为-,因为l ⊥AF 2,所以直线l 的斜率为,即倾斜角333为30°,所以直线l 的参数方程为Error!(t 为参数),代入椭圆C 的方程中,得13t 2-12t -36=0.3则t 1+t 2=.12313因为点M ,N 在点F 1的两侧,所以||MF 1|-|NF 1||=|t 1+t 2|=.123136.(2018·潍坊模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为Error!(α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ρcos 2θ=sin θ(ρ≥0,0≤θ<π).(1)写出曲线C 1的极坐标方程,并求C 1与C 2交点的极坐标;(2)射线θ=β与曲线C 1,C 2分别交于点A ,B (A ,B 异于原点),求(π6≤β≤π3)|OA ||OB |的取值范围.解:(1)由题意可得曲线C 1的普通方程为x 2+(y -2)2=4,把x =ρcos θ,y =ρsin θ代入,得曲线C 1的极坐标方程为ρ=4sin θ,联立Error!得4sin θcos 2θ=sin θ,此时0≤θ<π,①当sin θ=0时,θ=0,ρ=0,得交点的极坐标为(0,0);②当sin θ≠0时,cos 2θ=,得cos θ=±,1412当cos θ=时,θ=,ρ=2,得交点的极坐标为,12π33(23,π3)当cos θ=-时,θ=,ρ=2,得交点的极坐标为,122π33(23,2π3)∴C 1与C 2交点的极坐标为(0,0),,.(23,π3)(23,2π3)(2)将θ=β代入C 1的极坐标方程中,得ρ1=4sin β,代入C 2的极坐标方程中,得ρ2=,sin βcos 2β∴==4cos 2β.|OA ||OB |4sin βsin βcos 2β∵≤β≤,∴1≤4cos 2β≤3,π6π3∴的取值范围为[1,3].|OA ||OB |7.(2018·福州模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C :Error!(α为参数,t >0).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,直线l :ρcos (θ-π4)=.2(1)若l 与曲线C 没有公共点,求t 的取值范围;(2)若曲线C 上存在点到l 的距离的最大值为+,求t 的值.622解:(1)因为直线l 的极坐标方程为ρcos =,即ρcos θ+ρsin θ=2,(θ-π4)2所以直线l 的直角坐标方程为x +y =2.因为曲线C 的参数方程为Error!(α为参数,t >0),所以曲线C 的普通方程为+y 2=1(t >0),x 2t2由Error!消去x ,得(1+t 2)y 2-4y +4-t 2=0,所以Δ=16-4(1+t 2)(4-t 2)<0,又t >0,所以0<t <,3故t 的取值范围为(0,).3(2)由(1)知直线l 的直角坐标方程为x +y -2=0,故曲线C 上的点(t cos α,sin α)到l 的距离d =,|t cos α+sin α-2|2故d 的最大值为,t 2+1+22由题设得=+,t 2+1+22622解得t =±.2又t >0,所以t =.28.(2019届高三·成都诊断)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为Error!(α为参数),直线l 的参数方程为Error!(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(2,θ),其中θ∈.3(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=2,得sin θ=,332∵θ∈,∴θ=.(π2,π)2π3(2)易知直线l 的普通方程为x +y -4=0,33∴直线l 的极坐标方程为ρcos θ+ρsin θ-4=0.33又射线OA 的极坐标方程为θ=(ρ≥0),2π3联立Error!解得ρ=4.3∴点B 的极坐标为,(43,2π3)∴|AB |=|ρB -ρA |=4-2=2.333。
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专题十七坐标系与参数方程[由题知法]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),且极轴与此直线所成的角为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M ⎝⎛⎭⎪⎫b ,π2且平行于极轴:ρsin θ=b . [典例] (2019届高三·广州七校第一次联考)已知曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2+5cos α,y =1+5sin 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.(1)求曲线C 的极坐标方程;(2)设l 1:θ=π6,l 2:θ=π3,若l 1,l 2与曲线C 相交于异于原点的两点A ,B ,求△AOB 的面积.[解] (1)∵曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2+5cos α,y =1+5sin α(α为参数),∴曲线C 的普通方程为(x -2)2+(y -1)2=5. 将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入并化简得ρ=4cos θ+2sin θ,∴曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ+2sin θ. (2)在极坐标系中,曲线C :ρ=4cos θ+2sin θ, 由⎩⎪⎨⎪⎧θ=π6,ρ=4cos θ+2sin θ,得|OA |=23+1.同理可得|OB |=2+ 3.又∠AOB =π6,∴S △AOB =12|OA |·|OB |sin ∠AOB =8+534.∴△AOB 的面积为8+534.[类题通法]1.极坐标方程与普通方程的互化技巧(1)巧用极坐标方程两边同乘以ρ或同时平方技巧,将极坐标方程构造成含有ρcos θ,ρsin θ,ρ2的形式,然后利用公式代入化简得到普通方程.(2)巧借两角和差公式,转化ρsin(θ±α)或ρ=cos(θ±α)的结构形式,进而利用互化公式得到普通方程.(3)将直角坐标方程中的x 转化为ρcos θ,将y 换成ρsin θ,即可得到其极坐标方程.2.求解与极坐标有关的问题的主要方法(1)直接利用极坐标系求解,可与数形结合思想结合使用.(2)转化为直角坐标系,用直角坐标求解.若结果要求的是极坐标,还应将直角坐标化为极坐标.[应用通关]1.(2019届高三·南宁模拟)已知曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =1+sin θ(θ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=4sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3,直线l 的直角坐标方程为y =33x .(1)求曲线C 1和直线l 的极坐标方程;(2)已知直线l 分别与曲线C 1、曲线C 2相交于异于极点的A ,B 两点,若A ,B 的极径分别为ρ1,ρ2,求|ρ2-ρ1|的值.解:(1)由曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =1+sin θ(θ为参数),得曲线C 1的普通方程为x 2+(y -1)2=1, 则C 1的极坐标方程为ρ=2sin θ. 易知直线l 过原点,且倾斜角为π6,故直线l 的极坐标方程为θ=π6(ρ∈R).(2)曲线C 1的极坐标方程为ρ=2sin θ, 直线l 的极坐标方程为θ=π6, 将θ=π6代入C 1的极坐标方程得ρ1=1,将θ=π6代入C 2的极坐标方程得ρ2=4,∴|ρ2-ρ1|=3.2.(2018·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的方程为y =k |x |+2.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 2的极坐标方程为ρ2+2ρcos θ-3=0.(1)求C 2的直角坐标方程;(2)若C 1与C 2有且仅有三个公共点,求C 1的方程.解:(1)由x =ρcos θ,y =ρsin θ得C 2的直角坐标方程为(x +1)2+y 2=4. (2)由(1)知C 2是圆心为A (-1,0),半径为2的圆.由题设知,C 1是过点B (0,2)且关于y 轴对称的两条射线.记y 轴右边的射线为l 1,y 轴左边的射线为l 2.由于点B 在圆C 2的外面,故C 1与C 2有且仅有三个公共点等价于l 1与C 2只有一个公共点且l 2与C 2有两个公共点,或l 2与C 2只有一个公共点且l 1与C 2有两个公共点.当l 1与C 2只有一个公共点时,点A 到l 1所在直线的距离为2,所以|-k +2|k 2+1=2,故k=-43或k =0.经检验,当k =0时,l 1与C 2没有公共点;当k =-43时,l 1与C 2只有一个公共点,l 2与C 2有两个公共点.当l 2与C 2只有一个公共点时,点A 到l 2所在直线的距离为2,所以|k +2|k 2+1=2,故k =0或k =43.经检验,当k =0时,l 1与C 2没有公共点; 当k =43时,l 2与C 2没有公共点.综上,所求C 1的方程为y =-43|x |+2.常见的几种曲线的普通方程和参数方程[典例] 已知直线l的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =mt (t 为参数),圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =1+sin α(α为参数).(1)若直线l 与圆C 的相交弦长不小于2,求实数m 的取值范围;(2)若点A 的坐标为(2,0),动点P 在圆C 上,试求线段PA 的中点Q 的轨迹方程.[解] (1)由直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =mt (t 为参数),得直线l 的普通方程为y =mx ,由圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos αy =1+sin α(α为参数),得圆C 的普通方程为x 2+(y -1)2=1. 则圆心(0,1)到直线l 的距离d =1m 2+1,故相交弦长为2 1-1m 2+1, 所以21-1m 2+1≥2, 解得m ≤-1或m ≥1.所以实数m 的取值范围为(-∞,-1]∪[1,+∞).(2)设P (cos α,1+sin α),Q(x ,y ), 则x =12(cos α+2),y =12(1+sin α),消去α,整理可得线段PA 的中点Q 的轨迹方程为(x -1)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -122=14.[类题通法]1.参数方程化为普通方程消去参数的方法(1)代入消参法:将参数解出来代入另一个方程消去参数,直线的参数方程通常用代入消参法.(2)三角恒等式法:利用sin 2α+cos 2α=1消去参数,圆的参数方程和椭圆的参数方程都是运用三角恒等式法.(3)常见消参数的关系式: ①t ·1t=1;②⎝⎛⎭⎪⎫t +1t 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫t -1t 2=4; ③⎝ ⎛⎭⎪⎫2t 1+t 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 21+t 22=1. 2.与参数方程有关问题的求解方法(1)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 |等于直线上的点P 到点P 0(x 0,y 0)的距离.若直线上任意两点P 1,P 2对应的参数分别为t 1,t 2,则|P 1P 2|=|t 1-t 2|,P 1P 2的中点对应的参数为12(t 1+t 2).(2)解决与直线、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,主要是通过互化解决与圆锥曲线上动点有关的问题,如最值、范围等.[应用通关]1.(2018·全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =4sin θ(θ为参数),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数).(1)求C 和l 的直角坐标方程;(2)若曲线C 截直线l 所得线段的中点坐标为(1,2),求l 的斜率.解:(1)曲线C 的直角坐标方程为x 24+y 216=1.当cos α≠0时,l 的直角坐标方程为y =tan α·x +2-tan α,当cos α=0时,l 的直角坐标方程为x =1.(2)将l 的参数方程代入C 的直角坐标方程,整理得关于t 的方程(1+3cos 2α)t 2+4(2cos α+sin α)t -8=0.①因为曲线C 截直线l 所得线段的中点(1,2)在C 内, 所以①有两个解,设为t 1,t 2,则t 1+t 2=0. 又由①得t 1+t 2=-α+sin α1+3cos 2α,故2cos α+sin α=0,于是直线l 的斜率k =tan α=-2.2.(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.[由题知法][典例] (2018·郑州第一次质量预测)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 过点(1,0),倾斜角为α,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 的极坐标方程是ρ=8cos θ1-cos 2θ. (1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)若α=π4,设直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,求△AOB 的面积.[解] (1)由题意可得直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t cos α,y =t sin α(t 为参数).∵曲线C 的极坐标方程为ρ=8cos θ1-cos 2θ, ∴ρsin 2θ=8cos θ, ∴ρ2sin 2θ=8ρcos θ, 即曲线C 的直角坐标方程为y 2=8x .(2)法一:当α=π4时,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+22t ,y =22t(t 为参数),代入y 2=8x 可得t 2-82t -16=0, 设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2, 则t 1+t 2=82,t 1t 2=-16,∴|AB |=|t 1-t 2|=t 1+t 22-4t 1t 2=8 3.又点O 到直线AB 的距离d =1×sin π4=22,∴S △AOB =12×|AB |×d =12×83×22=2 6.法二:当α=π4时,直线l 的方程为y =x -1,设M (1,0),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧y 2=8x ,y =x -1,得y 2-8y -8=0,则y 1+y 2=8,y 1y 2=-8, ∴S △AOB =12|OM ||y 1-y 2|=12×1×y 1+y 22-4y 1y 2=12×82--=12×46=2 6.[类题通法] 解极坐标方程与参数方程综合问题的策略(1)对于参数方程或极坐标方程应用不够熟练的情况下,我们可以先化成直角坐标的普通方程,这样思路可能更加清晰.(2)对于一些运算比较复杂的问题,用参数方程计算会比较简捷. (3)利用极坐标方程解决问题时,要注意题目所给的限制条件及隐含条件.[应用通关]1.(2018·合肥第一次质量检测)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =2sin θ(θ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,曲线C 2:ρ-2cos θ=0.(1)求曲线C 2的直角坐标方程;(2)若曲线C 1上有一动点M ,曲线C 2上有一动点N ,求|MN |的最小值. 解:(1)由ρ-2cos θ=0得ρ2-2ρcos θ=0. ∵ρ2=x 2+y 2,ρcos θ=x ,∴x 2+y 2-2x =0, 即曲线C 2的直角坐标方程为(x -1)2+y 2=1. (2)由(1)可知,圆C 2的圆心为C 2(1,0),半径为1. 设曲线C 1上的动点M (3cos θ,2sin θ), 由动点N 在圆C 2上可得|MN |min =|MC 2|min -1. ∵|MC 2|=θ-2+4sin 2θ=5cos 2θ-6cos θ+5, ∴当cos θ=35时,|MC 2|min =455,∴|MN |min =|MC 2|min -1=455-1.2.(2018·陕西质检)在平面直角坐标系xOy 中,已知曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =sin α(t >0,α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2ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=3.(1)当t =1时,求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值; (2)若曲线C 上的所有点都在直线l 的下方,求实数t 的取值范围. 解:(1)由2ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=3,得ρsin θ+ρcos θ=3,把x =ρcos θ,y =ρsin θ代入,得直线l 的直角坐标方程为x +y -3=0,当t =1时,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =sin α(α为参数),消去参数得曲线C 的普通方程为x 2+y 2=1, ∴曲线C 为圆,且圆心为O ,半径r =1, 则点O 到直线l 的距离d =|0+0-3|2=322,∴曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值为1+322.(2)∵曲线C 上的所有点均在直线l 的下方, ∴对任意的α∈R ,t cos α+sin α-3<0恒成立, 即t 2+1cos(α-φ)<3⎝ ⎛⎭⎪⎫其中tan φ=1t 恒成立,∴ t 2+1<3, 又t >0,∴0<t <2 2.∴实数t 的取值范围为(0,22). [专题跟踪检测](对应配套卷P207)1.(2018·全国卷Ⅲ)在平面直角坐标系xOy 中,⊙O 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),过点(0,-2)且倾斜角为α的直线l 与⊙O 交于A ,B 两点.(1)求α的取值范围;(2)求AB 中点P 的轨迹的参数方程. 解:(1)⊙O 的直角坐标方程为x 2+y 2=1. 当α=π2时,l 与⊙O 交于两点.当α≠π2时,记tan α=k ,则l 的方程为y =kx - 2.l 与⊙O 交于两点需满足21+k2<1,解得k <-1或k >1,即α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,3π4或α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2.综上,α的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,3π4.(2)l 的参数方程为⎩⎨⎧x =t cos α,y =-2+t sin α(t 为参数,π4<α<3π4).设A ,B ,P 对应的参数分别为t A ,t B ,t P ,则t P =t A +t B2,且t A ,t B 满足t 2-22t sin α+1=0.于是t A +t B =22sin α,t P =2sin α.又点P 的坐标(x ,y )满足⎩⎨⎧x =t P cos α,y =-2+t P sin α,所以点P 的轨迹的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =22sin 2α,y =-22-22cos 2α(α为参数,π4<α<3π4).2.(2018·开封模拟)在直角坐标系xOy中,直线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t为参数),圆C 2:(x -2)2+y 2=4,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)求C 1,C 2的极坐标方程和交点A 的坐标(非坐标原点);(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B (非坐标原点),求△OAB 的最大面积.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数),得曲线C 1的普通方程为y =x tan α,故曲线C 1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R).将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入(x -2)2+y 2=4,得C 2的极坐标方程为ρ=4cos θ.故交点A 的坐标为(4cos α,α)(也可写出直角坐标).(2)由题意知,点B 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫22,π4. ∴S △OAB =⎪⎪⎪⎪⎪⎪12×22×4cos α×sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=⎪⎪⎪⎪⎪⎪22sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-π4-2,当sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-π4=-1时,(S △OAB )max =22+2, 故△OAB 的最大面积是22+2.3.(2018·辽宁五校协作体联考)极坐标系的极点为直角坐标系xOy 的原点,极轴为x 轴的正半轴,两种坐标系中的长度单位相同.已知曲线C 的极坐标方程为ρ=2sin θ,θ∈[]0,2π.(1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)在曲线C 上求一点D ,使它到直线l :⎩⎨⎧x =3t +3,y =-3t +2(t 为参数)的距离最短,写出D 点的直角坐标.解:(1)由ρ=2sin θ,可得ρ2=2ρsin θ, ∴曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2-2y =0. (2)由直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =3t +3,y =-3t +2(t 为参数),消去t 得l 的普通方程为3x +y -5=0,由(1)得曲线C 的圆心为(0,1),半径为1, 又点(0,1)到直线l 的距离为|1-5|1+3=2>1,所以曲线C 与l 相离. 因为点D 在曲线C 上,所以可设D (cos α,1+sin α),则点D 到直线l 的距离d =|3cos α+1+sin α-5|2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3-42,当sin ⎝⎛⎭⎪⎫ α+π3=1时,点D 到直线l 的距离d 最短,此时α=π6,故点D 的直角坐标为⎝⎛⎭⎪⎫32,32. 4.(2019届高三·昆明调研)在平面直角坐标系xOy 中,已知倾斜角为α的直线l 过点A (2,1).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=2sin θ,直线l 与曲线C 分别交于P ,Q 两点.(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的直角坐标方程; (2)若|P Q|2=|AP |·|A Q|,求直线l 的斜率k .解:(1)直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t cos α,y =1+t sin α(t 为参数),曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2=2y .(2)将直线l 的参数方程代入曲线C 的直角坐标方程,得t 2+(4cos α)t +3=0, 由Δ=(4cos α)2-4×3>0,得cos 2α>34,则t 1+t 2=-4cos α,t 1·t 2=3, 由参数的几何意义知, |AP |=|t 1|,|A Q|=|t 2|, |P Q|=|t 1-t 2|,由题意知,(t 1-t 2)2=t 1·t 2,则(t 1+t 2)2=5t 1·t 2,得(-4cos α)2=5×3, 解得cos 2α=1516,满足cos 2α>34,所以sin 2α=116,tan 2α=115,所以直线l 的斜率k =tan α=±1515. 5.已知曲线C :⎩⎨⎧x =2cos α,y =3sin α(α为参数)和定点A (0,3),F 1,F 2是此曲线的左、右焦点,以坐标原点O 为极点,以x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求直线AF 2的极坐标方程;(2)经过点F 1且与直线AF 2垂直的直线l 交曲线C 于M ,N 两点,求||MF 1|-|NF 1||的值.解:(1)曲线C :⎩⎨⎧x =2cos α,y =3sin α可化为x 24+y 23=1,故曲线C 为椭圆,则焦点F 1(-1,0),F 2(1,0). 所以经过点A (0,3)和F 2(1,0)的直线AF 2的方程为x +y3=1,即3x +y -3=0,所以直线AF 2的极坐标方程为3ρcos θ+ρsin θ= 3.(2)由(1)知,直线AF 2的斜率为-3,因为l ⊥AF 2,所以直线l 的斜率为33,即倾斜角为30°,所以直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+32t ,y =12t(t 为参数),代入椭圆C 的方程中,得13t 2-123t -36=0. 则t 1+t 2=12313.因为点M ,N 在点F 1的两侧,所以||MF 1|-|NF 1||=|t 1+t 2|=12313.6.(2018·潍坊模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos α,y =2+2sin α(α为参数),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ρcos 2θ=sin θ(ρ≥0,0≤θ<π).(1)写出曲线C 1的极坐标方程,并求C 1与C 2交点的极坐标;(2)射线θ=β⎝ ⎛⎭⎪⎫π6≤β≤π3与曲线C 1,C 2分别交于点A ,B (A ,B 异于原点),求|OA ||OB |的取值范围.解:(1)由题意可得曲线C 1的普通方程为x 2+(y -2)2=4,把x =ρcos θ,y =ρsin θ代入,得曲线C 1的极坐标方程为ρ=4sin θ,联立⎩⎪⎨⎪⎧ρ=4sin θ,ρcos 2θ=sin θ,得4sin θcos 2θ=sin θ,此时0≤θ<π,①当sin θ=0时,θ=0,ρ=0,得交点的极坐标为(0,0); ②当sin θ≠0时,cos 2θ=14,得cos θ=±12,当cos θ=12时,θ=π3,ρ=23,得交点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫23,π3,当cos θ=-12时,θ=2π3,ρ=23,得交点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫23,2π3,∴C 1与C 2交点的极坐标为(0,0),⎝ ⎛⎭⎪⎫23,π3,⎝ ⎛⎭⎪⎫23,2π3.(2)将θ=β代入C 1的极坐标方程中,得ρ1=4sin β,代入C 2的极坐标方程中,得ρ2=sin βcos 2β, ∴|OA ||OB |=4sin βsin βcos 2β=4cos 2β. ∵π6≤β≤π3,∴1≤4cos 2β≤3, ∴|OA ||OB |的取值范围为[1,3]. 7.(2018·福州模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =sin α(α为参数,t >0).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,直线l :ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4= 2.(1)若l 与曲线C 没有公共点,求t 的取值范围;(2)若曲线C 上存在点到l 的距离的最大值为62+2,求t 的值. 解:(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.因为曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =sin α(α为参数,t >0),所以曲线C 的普通方程为x 2t 2+y 2=1(t >0),由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,x 2t2+y 2=1,消去x ,得(1+t 2)y 2-4y +4-t 2=0,所以Δ=16-4(1+t 2)(4-t 2)<0, 又t >0,所以0<t <3, 故t 的取值范围为(0,3).(2)由(1)知直线l 的直角坐标方程为x +y -2=0, 故曲线C 上的点(t cos α,sin α)到l 的距离d =|t cos α+sin α-2|2,故d 的最大值为t 2+1+22,由题设得t 2+1+22=62+2, 解得t =± 2. 又t >0,所以t = 2.8.(2019届高三·成都诊断)在平面直角坐标系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,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.。