高考文科数学专题复习方案坐标系与参数方程
2020年高考数学(文)二轮专项复习专题13 坐标系与参数方程含答案
专题13 坐标系与参数方程【知识要点】1.极坐标系的概念,极坐标系中点的表示.在平面内取一个定点O ,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 称为极点,Ox 称为极轴.设M 是平面内任意一点,极点O 与点M 的距离|OM |叫做点M 的极径,记作ρ ;以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边的角xOM 叫做点M 的极角,记作θ ,有序数对(ρ ,θ )叫做点M 的极坐标.一般情况下,约定ρ ≥0.2.极坐标系与直角坐标系的互化.直角坐标化极坐标:x =ρ cos θ ,y =ρ sin θ ; 极坐标化直角坐标:, 3.参数方程的概念设在平面上取定一个直角坐标系xOy ,把坐标x ,y 表示为第三个变量t 的函数……①,如果对于t 的每一个值(a ≤t ≤b ),①式所确定的点M (x ,y )都在一条曲线上;而这条曲线上任意一点M (x ,y ),都可由t 的某个值通过①式得到,则称①式为该曲线的参数方程,其中t 称为参数.4.参数方程与普通方程的互化把参数方程化为普通方程,需要根据其结构特征,选取适当的消参方法.常见的消参方法有:代入消元法;加减消参法;平方和(差)消参法;乘法消参法等.把曲线C 的普通方程F (x ,y )=0化为参数方程的关键:一是适当选取参数;二是确保互化前后方程的等价性.要注意方程中的参数的变化范围. 5.直线、圆、椭圆的参数方程.(1)经过一定点P 0(x 0,y 0),倾斜角为α 的直线l 的参数方程为(t 为参数);(2)直线参数方程的一般形式为(t 为参数);222y x +=ρ).0(tan =/=x xyθ⎩⎨⎧==)()(t g y t f x b t a ≤≤⎩⎨⎧+=+=ααsin ,cos 00t y y t x x ⎩⎨⎧+=+=bt y y at x x 00,(3)圆的参数方程为(θ 为参数);(4)椭圆的参数方程为(θ 为参数).【复习要求】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,能进行极坐标和直角坐标的互化.3.了解参数方程.4.能选择适当的参数写出直线、圆和圆锥曲线的参数方程,并会简单的应用. 【例题分析】例1 (1)判断点是否在曲线上. (2)点P 的直角坐标为,则点P 的极坐标为______.(限定0<θ ≤2π)(3)点P 的极坐标为,则点P 的直角坐标为______.解:(1)因为,所以点是在曲线上. (2)根据ρ 2=x 2+y 2,, 得ρ =2,,又点P 在第四象限,,所以,所以点P 的极坐标为 (3)根据x =ρ cos θ ,y =ρ sin θ ,得, 所以点P 的直角坐标为 例2 (1)圆ρ =2(cos θ +sin θ )的半径为______.⎩⎨⎧+=+=θθsin ,cos 00r y y r x x )0(12222>>=+b a b y a x ⎩⎨⎧==θθsin ,cos b y a x )35π,23(-2cos θρ=)3,1(-)4π,3(-2365πcos2cos-==θ)35π,23(-2cos θρ=)0(tan =/=x xy θ3tan -=θ2π23π≤<θ35π=θ).3π5,2(223,223-==y x ).223,223(-(2)直线与圆ρ =2sin θ 交与A ,B 两点,则|AB |=______. 解:(1)由ρ =2(cos θ +sin θ ),得ρ 2=2ρ (cos θ +sin θ ), 所以,x 2+y 2=2x +2y ,即(x -1)2+(y -1)2=2, 所以圆ρ =2(cos θ +sin θ )的半径为. (2)将直线与圆ρ =2sin θ 化为直角坐标方程,得 由得,即, 由ρ =2sin θ ,变形为ρ 2=2ρ sin θ ,得x 2+y 2=2y ,即x 2+(y -1)2=1, 因为圆的半径为1,圆心到直线的距离为, 所以评述:(1)应熟练运用直角坐标与极坐标互化的方法解决有关极坐标的问题;(2)由直角坐标化极坐标时要注意点位于哪一个象限才能确定θ 的大小,如例1(2),否则,极坐标不唯一; (3)例2也可以用极坐标有关知识直接解决.这需要知道一些直线与圆的极坐标方程的知识.如: ①过极点,倾斜角为α 的直线:θ =α (ρ ∈R )或写成θ =α 及θ =α +π. ②过A (a ,α)垂直于极轴的直线:ρ cos θ =a cos α . ③以极点O 为圆心,a 为半径的圆(a >0):ρ =a .④若O (0,0),A (2a ,0),以OA 为直径的圆:ρ =2a cos θ . ⑤若O (0,0),A (2a ,),以OA 为直径的圆:ρ =2a sin θ . 对于例2(2),可以利用结论①⑤,作出直线与圆,通过解三角形的方法求|AB |,当然也可以用极坐标方程直接解ρ ,根据ρ 的几何意义求|AB |.例3 圆O 1和圆O 2的极坐标方程分别为ρ =4cos θ ,ρ =-4sin θ . (1)把圆O 1和圆O 2的极坐标方程化为直角坐标方程; (2)求经过圆O 1和圆O 2交点的直线的直角坐标方程.)(3πR ∈=ρθ2)(3πR ∈=ρθ3π=θxy=3πtan x y 3=21311=+=d .3)21(12||2=-=AB 2π解:(1)由ρ =4cos θ 得ρ 2=4ρ cos θ ,根据x =ρ cos θ ,y =ρ sin θ ,所以x 2+y 2=4x . 即x 2+y 2-4x =0为圆O 1的直角坐标方程,同理x 2+y 2+4y =0为圆O 2的直角坐标方程.(2)由解得 即圆O 1和圆O 2交于点(0,0)和(2,-2).过交点的直线的直角坐标方程为y =-x .例4(1)曲线的参数方程是(t 为参数,t ≠0),它的普通方程是________. (2)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为 (参数t ∈R ),圆C 的参数方程为(参数θ ∈[0,2π]),则圆C 的圆心坐标为______,圆心到直线l 的距离为______. 解:(1)由得,带入y =1-t 2,得 注意到,所以已知参数的普通方程为 (2)直线l 的普通方程为x +y -6=0,圆C 的普通方程为x 2+(y -2)2=4, 所以圆心坐标为(0,2),圆心到直线l 的距离评述:(1)应熟练运用将参数方程化为普通方程的方法解决有关参数方程的问题;(2)在将参数方程化为普通方程的过程中应注意消参带来的范围变化问题.如例4(1),若参数方程为(t 为参数,t >0),则其普通方程为 例5 求椭圆的内接矩形的最大面积.解:设内接矩形在第一象限内的顶点为P (a cos θ ,b sin θ ),P 点在两轴上的投影分别为A 、B ,则有S 内接矩形=4S 矩形OAPB =4·a cos θ ·b sin θ =2ab sin2θ . 因为,所以2θ ∈(0,π),S 内接矩形的最大值为2ab . ⎪⎩⎪⎨⎧=++=-+,04,042222y y x x y x ⎩⎨⎧==;0,011y x ⎩⎨⎧-==.2,222y x ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=-=21,11t y t x ⎩⎨⎧-=+=t y t x 3,3⎩⎨⎧+==2sin 2,cos 2θθy x t x 11-=x t -=11,)1()2()11(122--=--=x x x x y 111=/-=t x ⋅--=2)1()2(x x x y .222|620|=-+=d ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=21,11t y t x ).1()1()2(2<--=x x x x y 12222=+by a x )2π,0(∈θ评述:圆锥曲线参数方程主要应用于利用参数方程设圆锥曲线上的点,从而讨论最值等有关问题.椭圆的参数方程为 (θ 为参数).抛物线y 2=2px (p >0)的参数方程为.例6 圆M 的参数方程为x 2+y 2-4Rx cos α -4Ry sin α +3R 2=0(R >0). (1)求该圆的圆心坐标以及圆M 的半径;(2)当R 固定,α 变化时,求圆心M 的轨迹,并证明此时不论α 取什么值,所有的圆M 都外切于一个定圆. 解:(1)依题意得圆M 的方程为(x -2R cos α )2+(y -2R sin α )2=R 2, 故圆心的坐标为M (2R cos α ,2R sin α ),半径为R .(2)当α 变化时,圆心M 的轨迹方程为 (α 为参数),两式平方相加得x 2+y 2=4R 2,所以圆心M 的轨迹是圆心在原点,半径为2R 的圆.由于所以所有的圆M 都和定圆x 2+y 2=R 2外切,和定圆x 2+y 2=9R 2内切.例7 过P (5,-3),倾斜角为α ,且的直线交圆x 2+y 2=25于P 1、P 2两点.(1)求|PP 1|·|PP 2|的值;(2)求弦P 1P 2的中点M 的坐标.解:(1)由已知得所以已知直线的参数方程为…………………①(t 为参数)代入圆的方程化简,得…………………② ②的两个解t 1、t 2就是P 1、P 2对应的参数,由参数的几何意义及韦达定理知)0,0(12222>>=+b a b y a x ⎩⎨⎧==θθtan sec b y a x ⎩⎨⎧==pty ptx 222⎩⎨⎧==,sin 2,cos 2ααR y R x ,32)sin 2()cos 2(22R R R R R -==+αα,2)sin 2()cos 2(22R R R R R +==+αα53cos -=α53cos -=α,54sin =α⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=-=,543,535t y t x .095542=+-t t|PP 1|·|PP 2|=|t 1|·|t 2|=9.(2)设M (x ,y )为P 1P 2的中点,则点M 对应的参数,代入参数方程, 得 所以 评述: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: ①直线与圆锥曲线相交,交点对应的参数分别为t 1,t 2,则弦长l =|t 1-t 2|; ②定点M 0是弦M 1M 2的中点t 1+t 2=0;③设弦M 1M 2的中点为M ,则点M 对应的参数值,(由此可求得|M 2M |及中点坐标). 习题13一、选择题 1.极坐标的直角坐标为 (A)(1,)(B)(-,-1)(C)(-1,-)(D)(-1,)2.椭圆(θ 为参数)的焦距等于( )(A) (B)2 (C) (D)3.已知某条曲线的参数方程为(0≤t ≤5),则该曲线是( )(A)线段 (B)圆弧 (C)双曲线的一支 (D)射线4.若是极坐标系中的一点,则四点中与P 重合的点有( )(A)1个(B)2个(C)3个(D)4个527221=+=t t t ,2533,2544==y x M PP PP ,9||||21=⋅).2533,2544(⇒221t t t M +=)34π(2,3333⎩⎨⎧==θθsin 5,cos 2y x 212129292⎪⎩⎪⎨⎧-=+=1,2322t y t x )3π,2(--P 、、、)3π5,2()3π8,2()3π2,2(-M R Q )3π5π2,2(-k N )(Z ∈k5.在极坐标系中,若等边△ABC 的两个顶点是,那么顶点C 的坐标可能是( ) (A) (B) (C)(D)(3,π)二、选择题6.过极点,倾斜角是的直线的极坐标方程为____________. 7.点M 的直角坐标(3,-3)化为极坐标是____________. 8.直线(t 为参数)过定点____________.9.曲线(t 为参数)与y 轴的交点坐标是____________.10.参数方程(θ 为参数)表示的曲线的普通方程是____________.三、解答题11.求过点,并且和极轴垂直的直线的极坐标方程.12.在椭圆上求一点,使点M 到直线的距离最小,并求出最小距离.13.设圆C 是以C (4,0)为圆心,半径等于4的圆.(1)求圆C 的极坐标方程;(2)从极点O 作圆C 的弦ON ,求ON 的中点M 的轨迹方程.)4π5,2()4π,2(B A 、)4π3,4()43π,32()π,32(6π⎩⎨⎧+-=+=t y at x 41,3⎩⎨⎧=+-=t y t x ,12⎩⎨⎧+==θθθcos sin ,2sin y x )4π,3(14922=+y x 021032=-+y x14.已知点M (2,1)和双曲线,求以M 为中点的双曲线右支的弦AB 所在直线l 的方程.专题13 坐标系与参数方程参考答案习题13一、选择题1.C 2.B 3.A 4.C 5.B 二、填空题 6.; 7.; 8.(3,-1); 9.(0,1),(0,-1); 三、解答题 11. 12.解:由题设知椭圆参数方程为(θ 为参数).设M 的坐标(3cos θ ,2sin θ )由点到直线距离 即d 的最小值为,此时.所以M 的坐标为13.解:(1)设P (ρ ,θ )为圆C 上任意一点,圆C 交极轴于另一点A .由已知|OA |=8,在Rt △ABC 中,|OP |=|OA |cos θ ,即ρ =8cos θ ,这就是圆C 的方程.1222=-y x )(6πR ∈=ρθ)47π,23(⋅=223cos θρ⎩⎨⎧==θθsin 2,cos 3y x ,13|210)4πsin(26|13|210sin 6cos 6|-+=-+=θθθd 261344π=θ).2,223((2)连结CM ,因为M 是ON 的中点,所以CM ⊥ON ,故M 在以OC 为直径的圆上. 由r =|OC |=4,得动点M 的轨迹方程是ρ =4cos θ .14.解:设AB 的方程为(t 为参数),代入双曲线方程,得(2cos 2α -sin 2α )t 2+(8cos α -2sin α )t +5=0,由于M 为AB 的中点,则t 1+t 2=0,则tan α =4,从而AB 的方程为:4x -y -7=0.⎩⎨⎧+=+=ααsin 1,cos 2t y t x。
2024届高考二轮复习文科数学课件:坐标系与参数方程
误区警示将曲线的参数方程化为普通方程时,要注意x,y的取值范围,即在
消去参数的过程中要保证普通方程与参数方程的等价性.
6.参数方程中参数 t 的几何意义
= 0 + cos,
过定点 P0(x0,y0),倾斜角为 α 的直线参数方程的标准形式为 = + sin (t
0
为参数),t 的几何意义是直线上的点 P 到点 P0(x0,y0)的向量,即|t|=|0 |,t 可正
19
19
19
5
2
∵-2≤y≤2,∴- 3 ≤3y -2y-6≤10,∴- 3 ≤4m≤10,即-12≤m≤2.
∴m 的取值范围为
19 5
- 12 , 2
.
3.(2020 全国Ⅰ,文 22)在直角坐标系 xOy 中,曲线 C1 的参数方程为
= cos ,
(t 为参数).以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲
半径之差为 2- 2,显然 3-2 2<2- 2,所以两圆没有公共点.
知识精要
1.极坐标与直角坐标的互化
(1)互化的前提:①直角坐标系的原点与极点重合;②x轴的正半轴与极轴重
合;③在两种坐标系中取相同的长度单位.
(2)互化公式:设M是平面内任一点,它的直角坐标是(x,y),极坐标是(ρ,θ),则
极坐标与直角
例1(2021全国乙,理22)在直角坐标系xOy中,☉C的圆心为C(2,1),半径为1.
(1)写出☉C的一个参数方程;
(2)过点F(4,1)作☉C的两条切线,以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立
极坐标系,求这两条切线的极坐标方程.
= 2 + cos,
解 (1)☉C 的参数方程为
高考数学文科二轮专题攻略课件:第十六讲 坐标系与参数方程
(3)过点M
b,
2
且平行于极轴的直线的极坐标方程为ρsin
θ=b.
3.极坐标与直角坐标的互化方法
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点M 互化 公式
直角坐标(x,y)
x cos y sin
极坐标(ρ,θ)
2 x2 y2
tan
y x
(x
0)
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(2018课标全国Ⅰ,22)在直角坐标系xOy中,曲线C1的方程为y=k|x|+
P0 P
的长度.
2.圆的参数方程
圆心在点M0(x0,y0),半径为r的圆的参数方程为
x y
x0 y0
r cos r sin
θ θ
,
(θ为
参数).
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3.圆锥曲线的参数方程
椭圆
x2 a2
+
y2 b2
=1(a>b>0)的参数方程为
x
y
a b
cos θ , (θ为高考参导航数);
sin θ
12
,所以 | OA | = cosθ(cosθ
cosθ 3 sin θ
| OB |
3
3
sin
θ)
=
1 6
+
1 3
sin
2θ
6
,因
为θ∈
0,
2
,所以2θ+
6
∈
6
,
7
6
,所以sin
2θ
6
∈
1 2
,1
,所以
| OA | 的最大值为 1 ,此时θ= .
| OB |
2
6
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2023年高考数学(文科)一轮复习讲义——坐标系与参数方程 第二课时 参数方程
第二课时 参数方程考试要求 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.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 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)1.将参数方程化为普通方程时,要注意防止变量x 和y 取值范围的扩大或缩小,必须根据参数的取值范围,确定函数f (t )和g (t )的值域,即x 和y 的取值范围.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.1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)(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(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)×解析 (4)当t =π3时,点M 的坐标为(2cos π3,4sin π3),即M (1,23),∴OM 的斜率k =2 3.2.(2019·北京卷)已知直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1+3t ,y =2+4t (t 为参数),则点(1,0)到直线l 的距离是( ) A.15 B.25C.45D.65答案 D解析 由题意可知直线l 的普通方程为4x -3y +2=0,则点(1,0)到直线l 的距离d =|4×1-3×0+2|42+(-3)2=65.故选D.3.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 的值是________. 答案 3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 =3.4.(2019·天津卷)设直线ax -y +2=0和圆⎩⎨⎧x =2+2cos θ,y =1+2sin θ(θ为参数)相切,则实数a =________. 答案 34解析 圆的参数方程消去θ,得 (x -2)2+(y -1)2=4. ∴圆心(2,1),半径r =2. 又直线ax -y +2=0与圆相切. ∴d =|2a -1+2|a 2+1=2,解得a =34.5.已知直线l 的参数方程是⎩⎨⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数),若l 与圆x 2+y 2-4x +3=0交于A ,B 两点,且|AB |=3,则直线l 的斜率为________. 答案 ±1515解析 由⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数),得y =x tan α,设k =tan α,得直线的方程为y =kx ,由x 2+y 2-4x +3=0,得(x -2)2+y 2=1,圆心为(2,0),半径为1, ∴圆心到直线y =kx 的距离为 12-|AB |24=12=|2k |k 2+1,得k =±1515.6.(易错题)设P (x ,y )是曲线C :⎩⎨⎧x =-2+cos θ,y =sin θ(θ为参数,θ∈[0,2π))上任意一点,则yx 的最大值为________.答案 33解析 由曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+cos θ,y =sin θ(θ为参数),得(x +2)2+y 2=1,表示圆心为(-2,0),半径为1的圆,yx 表示的是圆上的点和原点连线的斜率, 设yx =k ,则原问题转化为y =kx 和圆有交点的问题, 即圆心到直线的距离d ≤r ,所以|-2k |1+k 2≤1,解得-33≤k ≤33, 所以y x 的最大值为33.考点一 参数方程与普通方程的互化1.下列参数方程与方程y 2=x 表示同一曲线的是( ) A.⎩⎨⎧x =t ,y =t 2B.⎩⎨⎧x =sin 2t ,y =sin t C.⎩⎨⎧x =t ,y =|t |D.⎩⎨⎧x =1-cos 2t 1+cos 2t ,y =tan t答案 D解析 对于A ,消去t 后所得方程为x 2=y ,不符合y 2=x ;对于B ,消去t 后所得方程为y 2=x ,但要求0≤x ≤1,也不符合y 2=x ; 对于C ,消去t 得方程为y 2=|x |,且要求y ≥0,x ∈R ,也不符合y 2=x ; 对于D ,x =1-cos 2t1+cos 2t =2sin 2t2cos 2t =tan 2t =y 2,符合y 2=x .故选D.2.把下列参数方程化为普通方程. (1)⎩⎪⎨⎪⎧x =1+12t ,y =5+32t(t 为参数);(2)⎩⎨⎧x =sin θ,y =cos 2θ(θ为参数,θ∈[0,2π)). 解 (1)由已知得t =2x -2,代入y =5+32t 中得y =5+32(2x -2). 即它的普通方程为3x -y +5-3=0.(2)因为sin 2θ+cos 2θ=1,所以x 2+y =1,即y =1-x 2. 又因为|sin θ|≤1,所以其普通方程为y =1-x 2(|x |≤1).3.(2021·全国乙卷)在直角坐标系xOy 中,⊙C 的圆心为C (2,1),半径为1. (1)写出⊙C 的一个参数方程;(2)过点F (4,1)作⊙C 的两条切线.以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求这两条切线的极坐标方程.解 (1)由题意知⊙C 的标准方程为(x -2)2+(y -1)2=1, 则⊙C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+cos α,y =1+sin α(α为参数).(2)由题意可知,切线的斜率存在,设切线方程为y -1=k (x -4),即kx -y +1-4k =0,所以|2k -1+1-4k |k 2+1=1,解得k =±33,则这两条切线方程分别为y =33x -433+1,y =-33x +433+1, 故这两条切线的极坐标方程分别为 ρsin θ=33ρcos θ-433+1,ρsin θ=-33ρcos θ+433+1.感悟提升 1.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.2.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. 考点二 参数方程的应用例 1 (2022·兰州模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =12⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t ,y =t -1t(t 为参数),以坐标原点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cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π3=0.(1)求曲线C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)已知点P (3,3),曲线C 1和C 2相交于A ,B 两个不同的点,求||P A |-|PB ||的值.解(1)将⎩⎪⎨⎪⎧x =12⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t ,y =t -1t的参数t 消去得曲线C 1的普通方程为x 2-y 24=1.∵cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π3=0,∴ρcos θ-3ρsin θ=0,由⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ可得曲线C 2的直角坐标方程为x -3y =0. (2)由题意得点P (3,3)在曲线C 2上,曲线C 2的参数方程可表示为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+32t ′,y =3+12t ′(t ′为参数),将上述参数方程代入x 2-y 24=1得11t ′2+443t ′+4×29=0,① Δ>0,设t ′1,t ′2为方程①的两根, 则t ′1+t ′2=-43,t ′1t ′2=4×2911,∴(|P A |-|PB |)2=(|P A |+|PB |)2-4|P A ||PB |=(t ′1+t ′2)2-4t ′1t ′2=6411,∴||P A |-|PB ||=81111.感悟提升 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1 (2022·晋中模拟)在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =t cos α,y =-2+t sin α(t ∈R ,t 为参数,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2).以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,半圆C 的极坐标方程为ρ=2sin θ,θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,3π4.(1)求半圆C 的参数方程和直线l 的普通方程;(2)直线l 与x 轴交于点A ,与y 轴交于点B ,点D 在半圆C 上,且直线CD 的倾斜角是直线l 的倾斜角的2倍,△ABD 的面积为1+3,求α的值. 解 (1)由ρ=2sin θ,得ρ2=2ρsin θ,将x 2+y 2=ρ2,y =ρsin θ代入,得半圆C 的直角坐标方程为x 2+y 2=2y , ∵θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,3π4,∴y =ρsin θ=2sin 2θ∈(1,2],x =ρcos θ=2sin θ·cos θ=sin 2θ∈(-1,1), ∴半圆C 的直角坐标方程为x 2+(y -1)2=1(1<y ≤2).由sin φ=y -1∈(0,1],cos φ=x ∈(-1,1)知,可取φ∈(0,π), ∴半圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos φ,y =1+sin φ(其中φ为参数,φ∈(0,π)).将直线l 的参数方程消去参数t ,得直线l 的普通方程为y =x tan α-2,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2.(2)由题意可知,A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2tan α,0,B (0,-2),根据圆的参数方程中参数的几何意义, 结合已知条件,可得φ=2α, 所以D (cos 2α,1+sin 2α). 则点D 到直线AB 的距离d =|tan α·cos 2α-(1+sin 2α)-2|1+tan 2α=|sin αcos 2α-cos αsin 2α-3cos α| =sin α+3cos α, 又|AB |=(-2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫2tan α2=2sin α.∴△ABD 的面积S =12·|AB |·d =1+3tan α=1+3, ∴tan α= 3.又α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,∴α=π3.考点三 参数方程与极坐标方程的综合应用例2 (2020·全国Ⅰ卷)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =cos k t ,y =sin kt (t 为参数).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4ρcos θ-16ρsin θ+3=0. (1)当k =1时,C 1是什么曲线?(2)当k =4时,求C 1与C 2的公共点的直角坐标. 解 (1)当k =1时,C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =cos t ,y =sin t ,消去参数t 得x 2+y 2=1,故曲线C 1是以坐标原点为圆心,1为半径的圆.(2)当k =4时,C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =cos 4t ,y =sin 4t ,消去参数t 得C 1的直角坐标方程为x +y =1.C 2的直角坐标方程为4x -16y +3=0. 由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =1,4x -16y +3=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =14,y =14.故C 1与C 2的公共点的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫14,14.感悟提升 在对坐标系与参数方程的考查中,最能体现坐标法的解题优势,灵活地利用坐标法可以更简捷地解决问题.例如,将题设条件中涉及的极坐标方程和参数方程等价转化为直角坐标方程,然后在直角坐标系下对问题进行求解就是一种常见的解题方法,对应数学问题求解的“化生为熟”原则,充分体现了转化与化归的数学思想.训练2 (2022·长春联考)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =t -2,y =t 2-2t (t 为参数),曲线C 上异于原点的两点M ,N 所对应的参数分别为t 1,t 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,曲线D 的极坐标方程为ρ=2a sin θ. (1)当t 1=1,t 2=3时,直线MN 平分曲线D ,求a 的值;(2)当a =1时,若t 1+t 2=2+3,直线MN 被曲线D 截得的弦长为3,求直线MN 的方程.解 (1)因为t 1=1,t 2=3, 所以M (-1,-1),N (1,3). 所以直线MN 的方程为y =2x +1. 因为ρ=2a sin θ,所以ρ2=2aρsin θ, 又x 2+y 2=ρ2,y =ρsin θ,所以曲线D 的方程可化为x 2+(y -a )2=a 2,因为直线MN 平分曲线D ,所以直线MN 过点(0,a ),所以a =1.(2)由题意可知k MN =(t 21-2t 1)-(t 22-2t 2)(t 1-2)-(t 2-2)=(t 1-t 2)(t 1+t 2-2)t 1-t 2=3,曲线D 的方程为x 2+(y -1)2=1,设直线MN 的方程为y =3x +m ,圆心D 到直线MN 的距离为d ,则d =|m -1|2, 因为d 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫322=12,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫m -122+⎝ ⎛⎭⎪⎫322=1, 所以m =0或m =2,所以直线MN 的方程为y =3x 或y =3x +2.1.将下列参数方程化成普通方程.(1)⎩⎨⎧x =t 2-1,y =t 2+1(t 为参数); (2)⎩⎨⎧x =cos θ,y =sin θ⎝⎛⎭⎪⎫θ为参数,θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2,π. 解 (1)消去参数t ,得y =x +2,由于t 2≥0,所以普通方程为y =x +2(x ≥-1),表示一条射线.(2)消去参数θ,得x 2+y 2=1,由于θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤ π2,π,所以x ∈[-1,0],y ∈[0,1],所以普通方程为x 2+y 2=1(-1≤x ≤0,0≤y ≤1),表示圆的四分之一.2.(2021·全国甲卷)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 的极坐标方程为ρ=22cos θ.(1)将C 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)设点A 的直角坐标为(1,0),点M 为C 上的动点,点P 满足AP→=2AM →,写出点P 的轨迹C 1的参数方程,并判断C 与C 1是否有公共点.解 (1)根据ρ=22cos θ,得ρ2=22ρcos θ,因为x 2+y 2=ρ2,x =ρcos θ,所以x 2+y 2=22x ,所以曲线C 的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=2.(2)设P (x ,y ),M (x ′,y ′),则AP→=(x -1,y ),AM →=(x ′-1,y ′). 因为AP →=2AM →,所以⎩⎪⎨⎪⎧x -1=2(x ′-1),y =2y ′,即⎩⎨⎧x ′=x -12+1,y ′=y 2. 因为点M 为C 上的动点,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12+1-22+⎝ ⎛⎭⎪⎫y 22=2, 即(x -3+2)2+y 2=4.所以点P 的轨迹C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3-2+2cos α,y =2sin α(其中α为参数,α∈[0,2π)). 所以|CC 1|=3-22,⊙C 1的半径r 1=2,又⊙C 的半径r =2,所以|CC 1|<r 1-r ,所以C 与C 1没有公共点.3.(2021·银川模拟)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 过定点P (3,0),倾斜角为α⎝ ⎛⎭⎪⎫0<α<π2,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1t ,y =t 2-12t(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.(1)求曲线C 的极坐标方程;(2)已知直线l 交曲线C 于M ,N 两点,且|PM |·|PN |=103,求l 的参数方程.解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1t ,y =t 2-12t 得⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1t ,2y =t -1t ,∵⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫t -1t 2=t 2+2+1t 2-t 2+2-1t 2=4, ∴x 2-(2y )2=4,即x 2-4y 2=4.又⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ,∴ρ2cos 2θ-4ρ2sin 2θ=4. 即曲线C 的极坐标方程为ρ2cos 2θ-4ρ2sin 2θ=4.(2)设l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t cos α,y =t sin α(t 为参数),代入x 2-4y 2=4整理得(cos 2α-4sin 2α)t 2+6t cos α+5=0,设M ,N 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1t 2=5cos 2α-4sin 2α, 则|PM |·|PN |=|t 1t 2|=⎪⎪⎪⎪⎪⎪5cos 2α-4sin 2α=103.解得cos α=±22, ∵0<α<π2,∴cos α=22,∴α=π4.故l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+22t ,y =22t(t 为参数). 4.(2022·合肥检测)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =22(t 14-t -14),y =2(t 14+t -14)(t 为参数).在以原点为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2的极坐标方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4-22=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)若曲线C 2与曲线C 1交于点A ,B ,M (-2,2),求1|MA |-1|MB |的值.解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =22(t 14-t -14),y =2(t 14+t -14)得⎩⎪⎨⎪⎧2x =t 14-t -14,12y =t 14+t -14, 两式平方相减得12y 2-2x 2=4,即y 28-x 22=1.又y =2(t 14+t -14)≥22(t >0), ∴曲线C 1的普通方程为y 28-x 22=1(y ≥22).曲线C 2:ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4-22=0,化简,得ρsin θ-ρcos θ-4=0,又x =ρcos θ,y =ρsin θ,∴y -x -4=0,∴曲线C 2的直角坐标方程为x -y +4=0.(2)设曲线C 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+22t ′,y =2+22t ′(t ′为参数).代入曲线C 1的方程得⎝ ⎛⎭⎪⎫2+22t ′2-4⎝ ⎛⎭⎪⎫-2+22t ′2=8,即3t ′2-202t ′+40=0.Δ=320>0.设方程的两个实数根为t 1,t 2,则t 1+t 2=2023,t 1t 2=403,∴⎪⎪⎪⎪⎪⎪1|MA |-1|MB |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪1|t 1|-1|t 2|=||t 2|-|t 1|||t 1|·|t 2|=|t 1-t 2||t 1|·|t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2|t 1|·|t 2|=853403=55,∴1|MA |-1|MB |=55或-55.5.(2022·陕西部分学校联考)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3+sin φ-2cos φ,y =cos φ+2sin φ(φ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 θ+2=0.(1)求曲线C 1的极坐标方程并判断C 1,C 2的位置关系;(2)设直线θ=α⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2<α<π2,ρ∈R 分别与曲线C 1交于A ,B 两点,与曲线C 2交于P 点,若|AB |=3|OA |,求|OP |的值.解 (1)曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x -3=sin φ-2cos φ,①y =cos φ+2sin φ,②①2+②2得(x -3)2+y 2=5,即x 2+y 2-6x +4=0,将x 2+y 2=ρ2,x =ρcos θ代入上式,得曲线C 1的极坐标方程为ρ2-6ρcos θ+4=0.由⎩⎪⎨⎪⎧ρ2-6ρcos θ+4=0,ρcos θ+2=0得ρ2+16=0,此方程无解. 所以C 1,C 2相离.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧ρ2-6ρcos θ+4=0,θ=α得ρ2-6ρcos α+4=0, 因为直线θ=α与曲线C 1有两个交点A ,B ,所以Δ=36cos 2α-16>0,得cos α>23.设方程ρ2-6ρcos α+4=0的两根分别为ρ1,ρ2,则⎩⎪⎨⎪⎧ρ1+ρ2=6cos α>0,③ρ1ρ2=4,④因为|AB |=3|OA |,所以|OB |=4|OA |,即ρ2=4ρ1,⑤由③④⑤解得ρ1=1,ρ2=4,cos α=56,满足Δ>0,由⎩⎪⎨⎪⎧ρcos α+2=0,θ=α得ρ=-2cos α=-125, 所以|OP |=|ρ|=125.6.(2022·贵阳适应性测试)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =r cos α,y =r sin α(0<r <2,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:ρ2=4cos 2θ(如图所示).(1)若r =2,求曲线C 1的极坐标方程,并求曲线C 1与C 2交点的直角坐标;(2)已知曲线C 2既关于原点对称,又关于坐标轴对称,且曲线C 1与C 2交于不同的四点A ,B ,C ,D ,求矩形ABCD 面积的最大值.解 (1)∵r =2,∴x 2+y 2=2,又x 2+y 2=ρ2,∴曲线C 1的极坐标方程为ρ=2,∴⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=4cos 2θ,ρ=2,cos 2θ=12⇒cos θ=±32, 当cos θ=32时,sin θ=±12,当cos θ=-32时,sin θ=±12,分别代入⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ,可得四个交点的直角坐标分别为⎝ ⎛⎭⎪⎫62,22,⎝ ⎛⎭⎪⎫62,-22,⎝ ⎛⎭⎪⎫-62,22,⎝ ⎛⎭⎪⎫-62,-22. (2)由(1)知曲线C 1的极坐标方程为ρ=r .由⎩⎪⎨⎪⎧ρ=r ,ρ2=4cos 2θ得cos 2θ=r 24. ∵曲线C 2关于原点和坐标轴对称, ∴S 矩形ABCD =4|r cos θ||r sin θ| =4r 2|cos θsin θ|=2r 2|sin 2θ| =2r 21-cos 22θ=2r 21-r 416 =12r 216-r 4=12r 4(16-r 4) ≤12⎝ ⎛⎭⎪⎫r 4+16-r 422=4. 当且仅当r 4=16-r 4,即r 2=22时等号成立. 故矩形ABCD 面积的最大值为4.。
高考文科数学常考题型训练坐标系与参数方程
常考题型大通关:第22题 坐标系与参数方程1、在平面直角坐标系xOy 中,直线l的参数方程是122x t y ⎧⎪=+⎨=⎪⎪⎪⎩ (t 为参数),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 的极坐标方程为4cos ρθ=.(1)把直线l 的参数方程化为极坐标方程,把曲线C 的极坐标方程化为普通方程; (2)求直线l 与曲线C 交点的极坐标(0ρ≥,02θπ≤<).2、在直角坐标系xOy 中,曲线1C:2x y αα⎧=⎪⎨=+⎪⎩(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2C :24cos 3ρρθ=-. (1).求1C 的普通方程和2C 的直角坐标方程;(2).若曲线1C 与2C 交于,A B 两点,,A B 的中点为M ,点()0,1P -,求PM AB ⋅ 的值.3、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,已知曲线C 的极坐标方程为2sin 2cos (0)a a ρθθ=>,过点(2,4)P --的直线l 的参数方程为2545x ty t =-+⎧⎨=-+⎩(t 为参数),直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点. (1)写出曲线C 的直角坐标方程和直线l 的普通方程; (2)若2||PA PB AB =,求a 的值4、在平面直角坐标系中,曲线的参数方程为2cos ,2sin x y θθ=+⎧⎨=+⎩(θ为参数).直线l的方程为0y -=,以坐标原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴,建立极坐标系.(Ⅰ)求曲线C 和直线l 的极坐标方程; (Ⅱ)若直线交曲线C 于M ,N 两点,求ON OM OMON+的值.5、在平面直角坐标系xOy 中,曲线1C 的参数方程为3214x ty t=-⎧⎨=--⎩(t 为参数,t R ∈).以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线2C 的极坐标方程为22cos 30ρρθ+-=.(1)求2C 的直角坐标方程;(2)动点P Q ,分别在曲线12,C C 上运动,求P Q ,间的最短距离6、在直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系.若曲线C 的极坐标方程为2cos 4sin 0ρθθ-=,P 点的极坐标为π(3,)2,在平面直角坐标系中,直线l 经过点P ,且倾斜角为60o .(1).写出曲线C 的直角坐标方程以及点P 的直角坐标; (2).设直线l 与曲线C 相交于,A B 两点,求11PA PB+的值. 7、在极坐标系中,曲线C 的极坐标方程为2sin 4cos 0(2π)ρθθθ=+≤<,点π1,2M ⎛⎫⎪⎝⎭,以极点O 为原点,极轴为x轴的正半轴建立平面直角坐标系,直线:112x l y t ⎧=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(t 为参数)与曲线C 交于A B ,两点.1.若P 为曲线C 上任意一点,当OP 最大时,求点P 的直角坐标.2.求11MA MB+的值. 8、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22124cos ρθ=-.1.求曲线C 的直角坐标方程;2.设过点(1,0)P 且倾斜角为45o 的直线l 和曲线C 交于两点A B ,,求11PA PB+的值. 9、已知曲线C 的极坐标方程为2229cos 9sin ρθθ=+,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. (1)求曲线C 的普通方程;(2),A B 为曲线C 上两个点,若OA OB ⊥,求2211OAOB+的值.10、在直角坐标系xOy 中,曲线sin cos :1sin 2x C y ααα=+⎧⎨=+⎩(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,直线l的方程为:sin )0(R)a a ρθθ--=∈(1)当极点O到直线l l的直角坐标方程;(2)若直线l与曲线C有两个不同的交点,求实数a的取值范围答案以及解析1答案及解析:答案:(1cos sin0θρθ--,2240x y x+-=(2)5(2,)3π,)6π解析:(1)122x ty⎧⎪=+⎨=⎪⎪⎪⎩,消去参数t,y--=,将cossinxyρθρθ==⎧⎨⎩代入0y--cos sin0θρθ--=,曲线C的普通方程为2240x y x+-=(2)C的普通方程为2240x y x+-=,由2240yx y x--=+-=⎪⎩解得1xy⎧==⎪⎨⎪⎩3xy⎧==⎪⎨⎪⎩所以l与C交点的极坐标分别为52,,36ππ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭考点:曲线的参数方程,曲线的极坐标方程.2答案及解析:答案:(1).曲线1C的普通方程为()2225x y+-=.由222x yρ=+,cos xρθ=,得曲线2C的直角坐标方程为22430x y x+-+=.(2).将两圆的方程()2225x y+-=与22430x y x+-+=作差得直线AB的方程为10x y--=. 点()0,1P-在直线AB上,设直线AB的参数方程为1xy⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩(t为参数)代入22430x y x+-+=化简得240t-+=,所以12t t+=124t t=.因为点M对应的参数为1222t t+=,所以12122t tPM AB t t+⋅=⋅-=32==解析:3答案及解析:答案:(1)由2sin 2cos (0)a a ρθθ=>得22sin 2cos (0)a a ρθρθ=>, 所以曲线C 的直角坐标方程22y ax =, 因为2545x ty t =-+⎧⎨=-+⎩,所以214x y +=+,直线l 的普通方程为2y x =-; (2)直线l的参数方程为2242x ty ⎧=-+⎪⎪⎨⎪=-+⎪⎩(t 为参数), 代入22y ax =得:)243280t a t a -+++=,设A ,B 对应的参数分别为12,t t,则)124t t a +=+,12328t t a =+,10t >,20t > 由参数1t ,2t 的几何意义得1212t PA t PB t t AB ==-=,,, 由2||PA PB AB =得21212||t t t t -=,所以21212||5t t t t +=,所以)()()245328a a +=+,即2340a a +-=,故1a =,或4a =-(舍去),所以1a =. 解析:4答案及解析:答案:1.C 的普通方程为224470x y x y +--+=,()21212122ρρρρρρ+-=化为极坐标方程为2sin 704πρθ⎛⎫-++= ⎪⎝⎭.由于直线ONOM OM ON +233223x x x ⎧>⎪⎨⎪---≤⎩22121224cos 4sin 70,.273ON OM l OM ONρρθρρπθρρθ⎧--++=+==⋅=⎪⎨=⎪⎩过原点且倾斜角为3π,故其化为()2270ρρ-+=极坐标方程为()3R πθρ=∈.(2)由知,设N M ,两点对应的极径分别为21ρρ,,则,,则212122ρρρρ+= .解析:5答案及解析:答案:(1)已知曲线2C 的极坐标方程为22cos 30ρρθ+-=,由222x y ρ+=,cos x ρθ=, 可得22230x y x ++-=,即()2214x y ++=. 所以曲线2C 的直角坐标方程为()2214x y ++=. (2)由已知得曲线1C 的普通方程为270x y --=.设12cos ,2s (in )Q αα-+,R a ∈,点Q 到曲线1C 的距离为d ,则d =9αϕ-+2 (其中1tan 2ϕ=), 当且仅当()cos 1αϕ+=时,取等号所以P Q ,2. 解析:6答案及解析:答案:(1)曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程为24x y =, P 点的极坐标为:3,2πP ⎛⎫⎪⎝⎭化为直角坐标为()0,3P(2).直线l 的参数方程为cos ,33sin ,3ππx t y t ⎧=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩,即1,23,x t y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数)将l 的参数方程代入曲线C 的直角坐标方程,得21124t=+,整理得:2480t --=,显然有0∆>,则121248,t t t t ⋅=-+=,121248PA PB t t t t ⋅=⋅=⋅=,1212PA PB t t t t +=+=-=所以116PA PB PA PB PA PB ++==⋅. 解析:7答案及解析:答案:1.由2sin 4cos ρθθ=+得22sin 4cos ρρθρθ=+, 2224x y y x ∴+=+,即()()22215x y -+-=,故曲线C 是以()2,1C '为圆心,5为半径的圆. ∵原点O 在圆C 上,∴max 25OP =, 故线段OP 的中点为圆心()2,1C ,∴点P 的直角坐标为()4,22.将直线l 的方程3112x t y t ⎧=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(t 为参数)代入2224x y y x +=+并整理得22310t t --=. 设A B ,两点对应的参数分别为12,t t ,则1223t t +=,121t t =-. 由参数t 的几何意义得11MA MB MA MB MA MB ++=12121212t t t t t t t t +-==()212121244t t t t t t +-==.解析:8答案及解析:答案:1.曲线C 的极坐标方程为22124cos ρθ=-.转换为直角坐标方程为:22143x y +=;2.点(1,0)P 且倾斜角为45o 的直线l , 转换为参数方程为:212x t y t ⎧=+⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数,把直线的参数方程代入22143x y +=,得到:2732902t t +-=,(1t 和2t 为A B 、对应的参数)所以:11116218,7t t t t +=-=-, 所以:12121143t t PA PB t t -+==. 解析:9答案及解析:答案:(1) 2219x y +=(2) 109解析:(1)由2229cos 9sin ρθθ=+得2222cos 9sin 9ρθρθ+=,将cos ,sin x y ρθρθ==代入得到曲线C 的普通方程是2219x y +=.(2)因为2229cos 9sin ρθθ=+,所以2221cos sin 9θθρ=+,由OA OB ⊥,设1(,)A ρα,则B 点的坐标可设为2,2πρα⎛⎫± ⎪⎝⎭,所以2222121111OAOBρρ+=+2222cos sin 110sin cos 19999αααα=+++=+=.10答案及解析:答案:(1)直线l 的方程为:2cos sin 0(R)a a ρθρθ--=∈ 则直角坐标方程为20x y a --=极点O 到直线l 的距离为:33a -=;解得3a =±故直线l 的直角坐标方程为230x y -±= (2)曲线C 的普通方程为2(22)x y x =-≤≤ 直线20x y a --=联立曲线C 与直线l 的方程,消去y 可得220(22)x x a x -+=-≤≤ 即y a =与2()2y f x x x ==-+在22x -()f x 的最大值为12f =⎝⎭;且0f=;(4f =-∴实数a 的范围为1[0,)2解析:。
2023年高考数学(文科)一轮复习讲义——坐标系与参数方程 第一课时 坐标系
第1节 坐标系与参数方程第一课时 坐标系考试要求 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.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·y (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,记作M(ρ,θ).3.极坐标与直角坐标的互化4.常见曲线的极坐标方程曲线图形极坐标方程 圆心在极点,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①θ=α(ρ∈R )或θ=π+α(ρ∈R ) ②θ=α(ρ≥0)和 θ=π+α(ρ≥0)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.极坐标的四要素:(1)极点;(2)极轴;(3)长度单位;(4)角度单位和它的正方向,四者缺一不可.2.由极径的意义知ρ≥0,当极角θ的取值范围是[0,2π)时,平面上的点(除去极点)与极坐标(ρ,θ)(ρ≠0)建立一一对应关系,约定极点的极坐标是极径ρ=0,极角可取任意角.3.曲线的极坐标方程与直角坐标方程互化:对于简单的可以直接代入公式ρcos θ=x ,ρsin θ=y ,ρ2=x 2+y 2,但有时需要作适当的变化,如将式子的两边同时平方,两边同乘以ρ等.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)×解析 (1)一般认为ρ≥0,当θ∈[0,2π)时,平面上的点(除去极点)才与极坐标建立一一对应关系;(4)极坐标方程θ=π(ρ≥0)表示的曲线是一条射线.2.(易错题)在极坐标系中,已知点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π6,则过点P 且平行于极轴的直线方程是( ) A.ρsin θ=1 B.ρsin θ= 3 C.ρcos θ=1D.ρcos θ= 3答案 A解析 先将极坐标化成直角坐标表示,P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π6转化为直角坐标为x =ρcos θ=2cos π6=3,y =ρsin θ=2sin π6=1,即(3,1),过点(3,1)且平行于x 轴的直线为y =1, 再化为极坐标为ρsin θ=1.3.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 答案 A解析 ∵y =1-x (0≤x ≤1), ∴ρsin θ=1-ρcos θ(0≤ρcos θ≤1), ∴ρ=1sin θ+cos θ⎝⎛⎭⎪⎫0≤θ≤π2.4.在极坐标系中,圆ρ=-2sin θ的圆心的极坐标是( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫1,π2 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫1,-π2 C.(1,0)D.(1,π)答案 B解析 由ρ=-2sin θ得ρ2=-2ρsin θ,化成直角坐标方程为x 2+y 2=-2y , 即x 2+(y +1)2=1,圆心坐标为(0,-1),其对应的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫1,-π2.5.(易错题)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________. 答案 x 2+(y -1)2=1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,即x 2+(y -1)2=1.6.(2018·北京卷)在极坐标系中,直线ρcos θ+ρsin θ=a (a >0)与圆ρ=2cos θ相切,则a =________. 答案 1+ 2解析 直线的方程为x +y -a =0,圆的方程为(x -1)2+y 2=1, 所以圆心(1,0),半径r =1, 由于直线与圆相切,故圆心到直线的距离等于半径,即|1-a |2=1,又a >0,所以a =1+ 2.考点一 平面直角坐标系中的伸缩变换1.曲线C :x 2+y 2=1经过伸缩变换⎩⎨⎧x ′=2x ,y ′=y得到曲线C ′,则曲线C ′的方程为________. 答案 x ′24+y ′2=1解析 因为⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2x ,y ′=y ,所以⎩⎪⎨⎪⎧x =x ′2,y =y ′,代入曲线C 的方程得C ′:x ′24+y ′2=1.2.曲线C 经过伸缩变换⎩⎨⎧x ′=2x ,y ′=3y 后所得曲线的方程为x ′2+y ′2=1,则曲线C 的方程为________. 答案 4x 2+9y 2=1解析 根据题意,曲线C 经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2x ,y ′=3y 后所得曲线的方程为x ′2+y ′2=1,则(2x )2+(3y )2=1,即4x 2+9y 2=1,所以曲线C 的方程为4x 2+9y 2=1.3.在同一平面直角坐标系中,已知伸缩变换φ:⎩⎨⎧x ′=3x ,2y ′=y ,则点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫13,-2经过变换后所得的点A ′的坐标为________. 答案 (1,-1)解析 设A ′(x ′,y ′),由伸缩变换φ: ⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y 得到⎩⎨⎧x ′=3x ,y ′=12y .由于点A 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫13,-2,于是x ′=3×13=1,y ′=12×(-2)=-1, 所以点A ′的坐标为(1,-1).4.双曲线C :x 2-y 264=1经过伸缩变换φ:⎩⎨⎧x ′=3x ,2y ′=y后所得曲线C ′的焦点坐标为________.答案 (-5,0),(5,0)解析 设曲线C ′上任意一点P ′(x ′,y ′),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,即为曲线C ′的方程,知C ′仍是双曲线,其焦点坐标分别为(-5,0),(5,0).感悟提升 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 ),得y ′μ=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ′λ,整理之后得到y ′=h (x ′),即为所求变换之后的方程.2.解答该类问题应明确两点:一是明确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.考点二 极坐标与直角坐标的互化例1 (1)极坐标方程ρ2cos θ-ρ=0转化成直角坐标方程为( ) A.x 2+y 2=0或y =1 B.x =1C.x 2+y 2=0或x =1D.y =1(2)点M 的直角坐标是(-1,3),则点M 的极坐标为( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π3B.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,2π3 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,2k π+π3(k ∈Z ) 答案 (1)C (2)C解析 (1)ρ2cos θ-ρ=0⇒ρ=x 2+y 2=0,或ρcos θ=1,即x =1.(2)∵ρ=(-1)2+(3)2=2,tan θ=3-1=- 3.又点M 在第二象限,∴θ=2π3, ∴点M 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,2π3.感悟提升 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1 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. 所以点P 的直角坐标为⎝⎛⎭⎪⎫1,33,则点P 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫233,π6,所以直线OP 的极坐标方程为θ=π6(ρ∈R ). 考点三 求曲线的极坐标方程例2 (2022·西安五校联考)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1:(x -1)2+y 2=1(y ≥0),如图,将C 1分别绕原点O 逆时针旋转π2,π,3π2得到曲线C 2,C 3,C 4,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)分别写出曲线C 1,C 2,C 3,C 4的极坐标方程;(2)直线l :θ=π3(ρ∈R )交曲线C 1,C 3分别于A ,C 两点,直线l ′:θ=2π3(ρ∈R )交曲线C 2,C 4分别于B ,D 两点,求四边形ABCD 的面积.解 (1)将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入C 1,得C 1的极坐标方程为ρ=2cos θ⎝ ⎛⎭⎪⎫0≤θ≤π2,设C 1上的点(ρ0,θ0)旋转π2得到曲线C 2上的点(ρ,θ),则ρ0=ρ,θ0=θ-π2,代入C 1的方程得ρ=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π2=2sin θ⎝ ⎛⎭⎪⎫0≤θ-π2≤π2,所以C 2的极坐标方程为ρ=2sin θ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2≤θ≤π,同理,C 3的极坐标方程为ρ=-2cos θ⎝ ⎛⎭⎪⎫π≤θ≤3π2,C 4的极坐标方程为ρ=-2sin θ⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2≤θ≤2π.(2)结合图形的对称性可知S 四边形ABCD =4S △AOB , 将θ=π3代入C 1得|OA |=ρA =1,将θ=2π3代入C 2得|OB |=ρB =3,所以S 四边形ABCD =4S △AOB =4×12·|OA |·|OB |·sin π3=3. 感悟提升 求曲线的极坐标方程的步骤(1)建立适当的极坐标系,设P (ρ,θ)是曲线上任意一点.(2)由曲线上的点所适合的条件,列出曲线上任意一点的极径ρ和极角θ之间的关系式.(3)将列出的关系式进行整理、化简,得出曲线的极坐标方程.训练2 在极坐标系中,O 为极点,点M (ρ0,θ0)(ρ0>0)在曲线C :ρ=4sin θ上,直线l 过点A (4,0)且与OM 垂直,垂足为P . (1)当θ0=π3时,求ρ0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. 解 (1)因为M (ρ0,θ0)在曲线C 上, 当θ0=π3时,ρ0=4sin π3=2 3. 由已知得|OP |=|OA |cos π3=2. 设Q (ρ,θ)为l 上除P 外的任意一点.在Rt △OPQ 中,ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=|OP |=2.经检验,点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π3在曲线ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=2上,所以,l 的极坐标方程为ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=2.(2)设P (ρ,θ),在Rt △OAP 中,|OP |=|OA |cos θ=4cos θ,即ρ=4cos θ. 因为P 在线段OM 上,且AP ⊥OM ,所以θ的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2.所以,P 点轨迹的极坐标方程为ρ=4cos θ,θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2.考点四 极坐标方程的应用例3 已知曲线C :⎩⎨⎧x =2cos α,y =2sin α(α为参数),设曲线C 经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=x ,y ′=12y 得到曲线C ′,以直角坐标中的原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系. (1)求曲线C ′的极坐标方程;(2)若A ,B 是曲线C ′上的两个动点,且OA ⊥OB ,求|OA |2+|OB |2的最小值. 解 (1)曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos α,y =2sin α(α为参数),转换为普通方程为x 2+y 2=4,曲线C经过伸缩变换⎩⎨⎧x ′=x ,y ′=12y得到曲线C ′:x 24+y 2=1,极坐标方程为ρ=21+3sin 2θ.(2)设A (ρ1,θ),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ2,θ+π2,所以|OA |2+|OB |2=ρ21+ρ22=41+3sin 2θ+41+3cos 2θ =8+12(sin 2θ+cos 2θ)(1+3sin 2θ)(1+3cos 2θ)=20(1+3sin 2θ)(1+3cos 2θ) =201+3(sin 2θ+cos 2θ)+94sin 22θ =204+94sin 22θ≥165. 当sin 2θ=±1时,|OA |2+|OB |2取得最小值165.感悟提升 1.若把直角坐标化为极坐标求极角θ时,应注意判断点P 所在的象限(即角θ的终边的位置),以便正确地求出角θ.利用两种坐标的互化,可以把不熟悉的问题转化为熟悉的问题.2.在极坐标系中,如果P 1(ρ1,θ1),P 2(ρ2,θ2),那么两点间的距离公式 |P 1P 2|=ρ21+ρ22-2ρ1ρ2cos (θ1-θ2).两种特殊情况:(1)当θ1=θ2+2k π,k ∈Z 时,|P 1P 2|=|ρ1-ρ2|; (2)当θ1=θ2+π+2k π,k ∈Z ,|P 1P 2|=|ρ1+ρ2|.3.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 (2021·昆明诊断)在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =9+3t ,y =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 的极坐标方程为ρ2=161+3sin 2θ.(1)求C 和l 的直角坐标方程;(2)已知P 为曲线C 上的一个动点,求线段OP 的中点M 到直线l 的最大距离. 解 (1)由ρ2=161+3sin 2θ, 得ρ2+3ρ2sin 2θ=16,则曲线C 的直角坐标方程为x 2+4y 2=16, 即x 216+y 24=1.直线l 的直角坐标方程为x -3y -9=0.(2)可知曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos α,y =2sin α(α为参数),设P (4cos α,2sin α),α∈[0,2π),则M (2cos α,sin α)到直线l :x -3y -9=0的距离为d =|2cos α-3sin α-9|2=|7sin (θ-α)-9|2≤9+72,所以线段OP 的中点M 到直线l 的最大距离为9+72.1.将直角坐标方程与极坐标方程互化: (1)y 2=4x ;(2)y 2+x 2-2x -1=0; (3)θ=π3(ρ∈R );(4)ρcos 2 θ2=1; (5)ρ2cos 2θ=4; (6)ρ=12-cos θ.解 (1)将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入y 2=4x ,得(ρsin θ)2=4ρcos θ.化简得ρsin 2θ=4cos θ.(2)将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入y 2+x 2-2x -1=0,得(ρsin θ)2+(ρcos θ)2-2ρcos θ-1=0,化简得ρ2-2ρcos θ-1=0.(3)当x ≠0时,由于tan θ=y x ,故tan π3=yx =3,化简得y =3x (x ≠0); 当x =0时,y =0.显然(0,0)在y =3x 上,故θ=π3(ρ∈R )的直角坐标方程为 y =3x .(4)因为ρcos 2θ2=1,所以ρ·1+cos θ2=1,而ρ+ρcos θ=2,所以x 2+y 2+x =2.化简得y 2=-4(x -1).(5)因为ρ2cos 2θ=4,所以ρ2cos 2θ-ρ2sin 2θ=4,即x 2-y 2=4. (6)因为ρ=12-cos θ,所以2ρ-ρcos θ=1,因此2x 2+y 2-x =1,化简得3x 2+4y 2-2x -1=0.2.在极坐标系中,已知两点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π4,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π2,直线l 的方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=3.(1)求A ,B 两点间的距离; (2)求点B 到直线l 的距离.解 (1)设极点为O .在△OAB 中,A ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π4,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π2,由余弦定理,得 |AB |=32+(2)2-2×3×2×cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-π4= 5.(2)因为直线l 的方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=3,所以直线l 过点⎝ ⎛⎭⎪⎫32,π2,倾斜角为3π4.又B ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π2, 所以点B 到直线l 的距离为(32-2)×sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫3π4-π2=2.3.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)因为ρ=x 2+y 2,ρsin θ=y ,所以ρ=21-sin θ化为ρ-ρsin θ=2,所以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,所以直线l 的极坐标方程为θ=π6(ρ∈R )或θ=5π6(ρ∈R ).4.(2022·南宁调研)在直角坐标系xOy 中,圆C 1:(x -1)2+y 2=1,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)求圆C 1,C 2的极坐标方程;(2)设A ,B 分别为C 1,C 2上的点,若△OAB 为等边三角形,求|AB |. 解 (1)因为圆C 1:(x -1)2+y 2=1, 圆C 2:(x +2)2+y 2=4,所以C 1:x 2+y 2=2x ,C 2:x 2+y 2=-4x , 因为x 2+y 2=ρ2,x =ρcos θ, 所以C 1:ρ=2cos θ,C 2:ρ=-4cos θ.(2)因为C 1,C 2都关于x 轴对称,△OAB 为等边三角形, 所以不妨设A (ρA ,θ),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρB ,θ+π3,0<θ<π2.依题意可得,ρA =2cos θ,ρB =-4cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π3.从而2cos θ=-4cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π3,整理得,2cos θ=3sin θ,所以tan θ=233,又因为0<θ<π2,所以cos θ=217,|AB |=|OA |=ρA =2217.5.(2021·成都诊断)在直角坐标系xOy 中,已知曲线C 的方程为(x -1)2+y 2=1,直线l 的方程为x +3y -6=0.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)求曲线C 和直线l 的极坐标方程;(2)若点P (x ,y )在直线l 上且y >0,射线OP 与曲线C 相交于异于点O 的点Q ,求|OP ||OQ |的最小值.解 (1)由极坐标与直角坐标的互化公式x =ρcos θ,y =ρsin θ得 曲线C 的极坐标方程为ρ=2cos θ. 由题意得直线l 的极坐标方程为ρcos θ+3ρsin θ-6=0,即ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π6=3.(2)设点P 的极坐标为(ρ1,θ),点Q 的极坐标为(ρ2,θ),其中0<θ<π2. 由(1)知|OP |=ρ1=6cos θ+3sin θ,|OQ |=ρ2=2cos θ. ∴|OP ||OQ |=ρ1ρ2=62cos 2θ+23sin θcos θ=61+cos 2θ+3sin 2θ=61+2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2θ+π6.∵0<θ<π2,∴π6<2θ+π6<7π6,∴-12<sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2θ+π6≤1. ∴当sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2θ+π6=1,即θ=π6时,|OP ||OQ |取得最小值2.6.已知曲线C 1:x 2+(y -3)2=9,A 是曲线C 1上的动点,以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,以极点O 为中心,将点A 绕点O 逆时针旋转90°得到点B ,设点B 的轨迹方程为曲线C 2. (1)求曲线C 1,C 2的极坐标方程;(2)射线θ=5π6(ρ>0)与曲线C 1,C 2分别交于P ,Q 两点,定点M (-4,0),求△MPQ的面积.解 (1)曲线C 1:x 2+(y -3)2=9, 即x 2+y 2-6y =0. 从而ρ2=6ρsin θ.所以曲线C 1的极坐标方程为ρ=6sin θ. 设B (ρ,θ),则A ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ,θ-π2,则有ρ=6sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π2=-6cos θ.所以曲线C 2的极坐标方程为ρ=-6cos θ. (2)M 到射线θ=5π6(ρ>0)的距离为d =4sin 5π6=2,射线θ=5π6(ρ>0)与曲线C 1的交点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρP ,5π6,其中,ρP =6sin 5π6=3,射线θ=5π6(ρ>0)与曲线C 2的交点Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρQ ,5π6,其中,ρQ =-6cos 5π6=33,则|PQ |=|ρP -ρQ |=33-3, 则S △MPQ =12|PQ |d =33-3.。
2024高考数学坐标系与参数方程
2024高考数学坐标系与参数方程数学一直是高考中重要的一门科目,而在数学中,坐标系与参数方程是常见的概念与应用。
本文将围绕2024年高考数学坐标系与参数方程这一题目展开讨论,并通过几个例子来加深我们对这一知识点的理解。
一、坐标系的概念与应用坐标系是数学中表示点的位置的一种方法,常见的有直角坐标系和极坐标系。
直角坐标系由x轴和y轴组成,通过确定点与坐标轴的交点来确定点的位置;而极坐标系则通过半径和极角来表示点的位置。
在解决实际问题中,坐标系有着广泛的应用。
例如,在地图上,我们可以利用坐标系确定两个城市之间的距离;在物理学中,通过坐标系可以确定物体在空间中的位置等。
因此,对坐标系的理解与应用非常重要。
二、参数方程的概念与应用参数方程是一种描述曲线、曲面等几何对象的方法。
它通过一个或多个参数的变化来表示对象上的点的坐标。
常见的参数方程有二维参数方程和三维参数方程。
在数学中,参数方程的应用非常广泛。
例如,在物理学中,我们可以通过参数方程描述质点在空间中的运动轨迹;在计算机图形学中,参数方程可以用来描述各种曲线和曲面等。
因此,对参数方程的理解与应用也是非常重要的。
三、坐标系与参数方程的联系与区别虽然坐标系和参数方程都是描述几何对象的方法,但它们之间存在一定的联系与区别。
首先,坐标系可以通过确定坐标轴和交点来确定点的位置,而参数方程则通过参数的变化来表示点的位置。
其次,坐标系通常是直角坐标系或极坐标系,而参数方程可以是二维参数方程或三维参数方程。
此外,在解决问题时,选择使用坐标系还是参数方程,取决于问题的特点和需要。
对于某些问题,坐标系可能更直观、更方便,而对于另一些问题,参数方程则可能更简洁、更易于处理。
四、案例分析为了更好地理解坐标系与参数方程的应用,我们通过几个案例进行分析。
案例一:求解直线与圆的交点已知直线的方程为y = 2x + 1,圆的方程为x^2 + y^2 = 9。
我们可以将直线和圆的方程转化为参数方程,求解它们的交点。
高考数学(文)二轮复习(13)坐标系与参数方程
(13)坐标系与参数方程1、平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为3cos sin x y αα=⎧⎨=⎩(α为参数),在以原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,直线l 的极坐标方程为πsin()4ρθ-(1)求曲线C 的普通方程和直线l 的倾斜角;(2)设点()0,2P ,直线l 和曲线C 交于,A B 两点,求PA PB +. 2、[选修4-4:坐标系与参数方程]在直角坐标系xOy 中,曲线1C 的参数方程为1cos sin x y =+⎧⎨=⎩θθ(θ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,曲线2C 的极坐标方程是5sin 6⎛⎫+= ⎪⎝⎭πρθ (1)求曲线1C 的极坐标方程; (2)射线()03=>πθρ与曲线1C 交于点A ,点B 在曲线2C 上,且OA OB ⊥,求线段AB 的长度.3、在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为2sin ()2cos x tt y 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πsin 4⎛⎫ρθ+= ⎪⎝⎭()2,0A .(1)求圆C 的普通方程和直线l 的直角坐标方程; (2)AP 是圆C 上动弦,求AP 中点M 到l 距离的最小值.4、在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为2cos 4sin x y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数),直线l 的参数方程为1cos 2sin x t y t αα=+⎧⎨=+⎩(α 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,求直线l 的斜率.5、在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为sin x acos y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数,0a >),直线l 的参数方程为13x ty t=-+⎧⎨=-⎩(t 为参数). (1)若2a =,求曲线C 与直线l 的普通方程;(2)若曲线C 上存在点P ,使得点P 到直线l为,求a 的取值范围.6、已知过点(,0)P a 的直线l的参数方程是12x a y t ⎧=+⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数),以平面直角坐标系的原点为极点,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6cos ρθ=. (1).求直线l 的普通方程和曲线C 的直角坐标方程;(2).若直线l 与曲线C 交于,A B 两点,试问是否存在实数a,使得AB =求出实数a 的值;若不存在,说明理由.7、在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为22x ty t =⎧⎨=--⎩(t 为参数).在极坐标系中(与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,且以原点O 为极点,极轴与x 轴的非负半轴重合),圆C的极坐标方程为4πρθ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,求直线l 被圆C 截得的弦长.8、在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为1cos (2sin x t t y t αα=+⎧⎨=+⎩为参数,0π)α≤<,以坐标原点为极点,以x 轴的非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为26cos 8sin 210ρρθρθ--+=,已知直线l 与曲线C 交于不同的两点,A B .(1)求直线l 的普通方程和曲线C 的直角坐标方程; (2)设()1,2P ,求22PA PB +的取值范围. 9、选修4-4:坐标系与参数方程在直角坐标系 xOy 中,直线l的参数方程为12x a t y ⎧=+⎪⎪⎨⎪=⎪⎩ (t 为参数),以坐标原点为极点, x 轴的非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程P 为22312cos =+ρθ.10、在直角坐标系xOy 中,曲线1C:2x y αα⎧=⎪⎨=⎪⎩(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2C :24cos 3ρρθ=-. (1).求1C 的普通方程和2C 的直角坐标方程;(2).若曲线1C 与2C 交于,A B 两点,,A B 的中点为M ,点()0,1P -,求PM AB ⋅ 的值.答案以及解析1答案及解析:答案:(1)由3cos sin x y αα=⎧⎨=⎩消去参数α,得2219x y +=,即曲线C 的普通方程为2219x y +=.由πsin()4ρθ-得sin cos 2,ρθρθ-= ①将cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩代入①,化简得2y x =+,所以直线l 的倾斜角为π4(2)由1知,点()0,2P 在直线l 上,可得直线l 的参数方程为πcos 4π2sin4x t y t ⎧=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(t 为参数),即2x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(t 为参数), 代入2219x y +=并化简,得25270,45271080t ++=∆=-⨯⨯=>,设,A B 两点对应的参数分别为12,,t t则1212270,055t t t t +=<⋅=>,所以120,0t t <<, 所以()1211PA PB t t t t +=+=-+= 解析:2答案及解析:答案:(1)曲线1C 的参数方程化为普通方程为()2211x y -+=, 即2220x y x +-=,化为极坐标方程为22cos =ρρθ即2cos =ρθ.(2)由32cos ⎧=⎪⎨⎪=⎩πθρθ得点A 的极坐标为1,3⎛⎫⎪⎝⎭π,∴1OA =, 射线OB 的极坐标方程为()06=->πθρ,由65sin 36⎧=-⎪⎪⎨⎛⎫⎪+= ⎪⎪⎝⎭⎩πθπρθ得点B 的极坐标为2,6⎛⎫- ⎪⎝⎭π,∴2OB =,∵OA OB ⊥,∴225AB OA OB =+=.解析:3答案及解析:答案:(1)圆C 的普通方程为:224x y +=2(sin cos )22ρθρθ+= 直线l 的直角坐标方程: 04=-+y x(2) M 的参数方程为:2sin 22,()2cos 02t x t t y +⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩为参数 即sin 1,()cos x t t y t =+⎧⎨=⎩为参数所以设M (sin 1t +,cos t ) 则M 点到l 距离: 2|3)4sin(2|2|4cos 1sin |-+=-++=πt t t d当4t π=时, 1223223min -=-=d 解析:4答案及解析:答案:(1).曲线C 的直角坐标方程为221416x y +=当cos 0α=时, l 的直角坐标方程为tan 2tan y x αα=⋅+- 当cos 0α=时, l 的直角坐标方程为1x =(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22(13cos )4(2cos sin )80t t ααα+++-=.①因为曲线C 截直线所得线段的中点(1,2)在C 内,所以①有两个解, 设为12,t t ,则120t t +=. 又由①得1224(2cos sin )13cos t t ααα++=-+,故2cos sin 0αα+=,于是直线l 的斜率tan 2k α==- 解析:5答案及解析:答案:(1)当2a =时,曲线C 的普通方程为2214y y +=.直线l 的普通方程为20x y +-=.(2)设点cos i (s n )P a θθ,,则点P 到直线l 的距离为d=(其中tanβα=).2,即a ≥0d ≤≤;2,即0a <<d ≤≤>=, 所以当a . 当0a <, 解得aa综上所述,a 的取值范围是⎫+∞⎪⎪⎣⎭. 解析:6答案及解析:答案:(1).消t 由2x y a =+∴直线l 的普通方程为0x a -=由6cos ρθ=,26cos ρρθ∴=∴曲线C 的直角坐标方程为2260x y x +-=(2).由于曲线C 的直角坐标方程为2260x y x +-=,则圆心(3,0),3r =, 所以圆心到直线l 的距离32a d -=,根据垂径定理可得222()2ABd r +=,即()223792a ⎛-⎫+= ⎪⎝⎭,可求得322a =±∴实数322a =±. 解析:7答案及解析:答案:将直线l 的参数方程为22x ty t =⎧⎨=--⎩化为普通方程为240x y ++=.将圆C 的极坐标方程=42cos 4πρθ⎛⎫+ ⎪⎝⎭化为直角坐标方程为22440x y x y +-+=,即22()(22)8x y -++=,其圆心(22),-,半径为22, 所以圆心C 到直线l 的距离55d ==,所以直线l 被圆C 截得的弦长为 ()2221252225⎛⎫-= ⎪⎝⎭解析:8答案及解析: 答案:1.因为1cos 2sin x t y t αα=+⎧⎨=+⎩,所以sin sin cos sin cos 2cos sin cos x t y t αααααααα=+⎧⎨=+⎩,两式相减可得直线的普通方程为:sin cos sin 2cos 0x y αααα--+=.因为222cos ,sin ,x y x y ρθρθρ==+=,所以曲线C 的直角坐标方程2268210x y x y +--+=. 2.将直线l 的参数方程代入曲线C 的直角坐标方程, 整理得关于t 的方程:24(sin cos )40t t αα-++=.因为直线l 与曲线C 有两个不同的交点, 所以上述方程有两个不同的解,设为12,t t , 则12124(sin cos ),4t t t t αα+=+=.并且216(sin cos )1632sin cos 0αααα∆=+-=> 注意到0πα<<,解得π02α<<. 因为直线l 的参数方程为标准形式,所以根据参数t 的几何意义,有222222121212()216(sin cos )8PA PB t t t t t t αα+=+=+-=+-16sin28α=+,因为π02α<<,所以sin 2(0,1]α∈,16sin 28(8,24]α+∈. 因此22PA PB +的取值范围是(8,24]. 解析:9答案及解析:答案:1.求直线l 的普通方程以及曲线C 的参数方程; 2.当1a =时, P 为曲线C 上动点,求点P 到直线l 距离的最大值.1.直线l 的普通方程为)y x a =-,曲线 C 的极坐标方程可化为2222cos 3+=ρρθ,化简可得2213y x +=.2.当 1a =时,直线l 0y --=.点在曲线2213y x +=上,可设点P 的坐标为(cos )P θθ因此点P 到直线l 的距离可表示为π|cos sin 1|)1|4d ==--=+-θθθ当πcos()14+=-θ时, d .解析:10答案及解析:答案:(1).曲线1C 的普通方程为()2225x y +-=.由222x y ρ=+,cos x ρθ=,得曲线2C 的直角坐标方程为22430x y x +-+=.(2).将两圆的方程()2225x y +-=与22430x y x +-+=作差得直线AB 的方程为10x y --=. 点()0,1P -在直线AB 上,设直线AB的参数方程为1x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=-+⎪⎩(t 为参数) 代入22430x y x +-+=化简得240t -+=,所以12t t +=124t t =. 因为点M对应的参数为122t t +,所以12122t t PM AB t t +⋅=⋅-=32=解析:。
高三坐标系与参数方程总结最全
高三综合复习坐标系与参数方程题型一:极坐标与直角坐标的互化;互化原理(三角函数定义)、数形结合。
1、在直角坐标系中,直线的参数方程为(为参数),以为极点,轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,并在两种坐标系中取相同的长度单位,曲线的极坐标方程为。
(Ⅰ)把曲线的极坐标方程化为普通方程; (Ⅱ)求直线与曲线的交点的极坐标(规定:)。
题型二:曲线(圆与椭圆)的参数方程.(1)普通方程和参数方程的互化;最值问题;“1”的代换()、辅助角公式.2、已知曲线的参数方程是,以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,的极坐标分别为。
(Ⅰ)求直线的直角坐标方程和曲线的普通方程;(Ⅱ)设为曲线上的点,求点到直线的距离的最大值.3、已知在平面直角坐标系中,直线的参数方程是是参数),以原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的极坐标方程为。
(Ⅰ)判断直线与曲线的位置关系,并说明理由;(Ⅱ)设为曲线上任意一点,求的取值范围.4、已知平面直角坐标系,以为极点,轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,点的极坐标为,曲线的参数方程为(为参数)。
(Ⅰ)写出点的直角坐标及曲线的直角坐标方程;(Ⅱ)若为曲线上的动点,求中点到直线的距离的最小值。
(2)公共点问题;“直线与圆锥曲线"采用联立求解判别式;“直线与圆”采用“-—-法”。
5、在直角坐标系中曲线的参数方程为(为参数).若以直角坐标系中的原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的极坐标方程为.(Ⅰ)求曲线的普通方程和曲线的直角坐标方程;(Ⅱ)若曲线与曲线有公共点,求实数的取值范围.6、在直角坐标系中,直线的参数方程为(为参数).在极坐标系(以原点为极点,以轴非负半轴为极轴,且与直角坐标系取相同的长度单位)中,圆的方程为.(Ⅰ)求直线的极坐标方程和圆的直角坐标方程;(Ⅱ)若直线与圆相切,求实数的值.7、在极坐标系中,直线的极坐标方程为,以极点为原点极轴为轴的正半轴建立平面直角坐标系,曲线的参数方程为为参数,且)。
高三数学坐标系与参数方程(较适合文科生)
高三数学坐标系与参数方程(较适合文科生)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高三数学 坐标系与参数方程(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)了解坐标系的基本概念,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(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)的极坐标方程。
(4)了解参数方程,了解参数的意义。
(5)能选择适当的参数写出直线、圆和椭圆的参数方程。
1. 极坐标系①极坐标是用“距离”与“角度”来刻画平面上点的位置的坐标形式。
极点、极轴、长度单位、角度单位和它的方向构成极坐标系的四要素,缺一不可。
规定:当点M 在极点时,它的极坐标θρ,0=可以取任意值。
②平面直角坐标与极坐标的区别:在平面直角坐标系内,点与有序实数对(x ,y )是一一对应的,可是在极坐标系中,虽然一个有序实数对),(θρ只能与一个点P 对应,但一个点P 却可以与无数多个有序实数对对应),(θρ,极坐标系中的点与有序实数对极坐标),(θρ不是一一对应的。
③极坐标系中,点M ),(θρ的极坐标统一表达式Z k k ∈+),2,(θπρ。
④如果规定πθρ20,0<≤>,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标),(θρ表示,同时,极坐标),(θρ表示的点也是唯一确定的。
2.极坐标与直角坐标的互化:(1)互化的前提:①极点与直角坐标的原点重合;极轴与x 轴的正方向重合;③ 两种坐标系中取相同的长度单位。
(2)互化公式⎩⎨⎧==θρθρsin cos y x , ⎪⎩⎪⎨⎧≠=+=0,tan 222x x y y x θρ 注:极坐标方程化为直角坐标方程,方程两边同乘ρ,使之出现ρ2是常用的方法. 1. 已知点的极坐标分别为)4,3(π-A ,)32,2(πB ,),23(πC ,)2,4(π-D ,求它们的直角坐标。
高三数学专题复习--极坐标与参数方程
五、考点练习:
1
在极坐标系中,已知
A2,π6
,B2,-π6
,求
A,B
两点
间的距离.
2.将参数方程xy==1-+24+co4ssitn,t(t 为参数,0≤t≤π )化为普通方程,并
说明方程表示的曲线.
3
将方程x=
t+1, (t 为参数)化为普通方程.
y=1-2 t
2、高考出现的题型:
(1)、求曲线的极坐标方程、参数方程; (2)、极坐标方程、参数方程与普通方程间的相互转化; (3)、解决与极坐标方程、参数方程研究有关的距离、 最值、交点等问题。
三、(1)
x y
= =
x0 y0
+ t cos + t sin
a a
, (t
为参数
)
类似地 过原点倾斜角为a的直线l的参数方程为:
解:(1)曲线C化为直角坐标方程为
x1 2 +(y
2
3) =1
,
它表示圆心为C(1, 3 ),半径r=1的圆。
∵ d = co 1(+
3) 2 = 2 >1,
∴点O在圆的外部,
当动点与O、C三点在同一直线上时,动点到原点O的距离最小。
d ∴
= d r =2-1=1,
m in
即圆心C上动点到原点O的距离最小值为1。
链接高考2014
以直角坐标系的原点为极点,轴非负半轴为极轴,在两种坐标系
中取相同单位的长度. 已知直线L的方程为
,
曲线C的参数方程为
,点M是曲线C上的一动点.
(Ⅰ)求线段OM的中点P的轨迹方程;
(Ⅱ) 求曲线C上的点到直线L的距离的最小值.
(完整版)高考文科数学复习专题极坐标与参数方程
1.曲线的极坐标方程.(1) 极坐标系:一般地,在平面上取一个定点O,自点 O引一条射线Ox,同时确立一个长度单位和计算角度的正方向( 往常取逆时针方向为正方向) ,这样就成立了一个极坐标系.此中,点O称为极点,射线 Ox 称为极轴.(2)极坐标 ( ρ,θ ) 的含义:设 M 是平面上任一点,ρ表示OM的长度,θ表示以射线Ox 为始边,射线OM为终边所成的角.那么,有序数对( ρ,θ) 称为点 M的极坐标.明显,每一个有序实数对 ( ρ,θ) ,决定一个点的地点.此中ρ 称为点M的极径,θ称为点M的极角.极坐标系和直角坐标系的最大差别在于:在直角坐标系中,平面上的点与有序数对之间的对应关系是一一对应的,而在极坐标系中,关于给定的有序数对 ( ρ,θ) ,能够确立平面上的一点,可是平面内的一点的极坐标却不是独一的.(3) 曲线的极坐标方程:一般地,在极坐标系中,假如平面曲线 C 上的随意一点的极坐标知足方程f( ρ,θ ) = 0,而且坐标合适方程f( ρ,θ ) = 0 的点都在曲线 C 上,那么方程f ( ρ,θ ) = 0 叫做曲线 C 的极坐标方程.2.直线的极坐标方程.(1) 过极点且与极轴成φ 0角的直线方程是θ=φ 0和θ=π-φ 0,以下列图所示.(2) 与极轴垂直且与极轴交于点(a , 0) 的直线的极坐标方程是ρ cosθ=a,以下列图所示.(3) 与极轴平行且在x 轴的上方,与 x 轴的距离为 a 的直线的极坐标方程为ρsinθ=a,以下列图所示.3.圆的极坐标方程.(1)以极点为圆心,半径为 r 的圆的方程为ρ= r ,如图 1 所示.(2)圆心在极轴上且过极点,半径为r 的圆的方程为ρ= 2rcos_ θ,如图 2 所示.(3) 圆心在过极点且与极轴成πr 的圆的方程为ρ 2rsin_ θ,2的射线上,过极点且半径为如图 3 所示.若极点在原点且极轴为x 轴的正半轴,则平面内随意一点M 的极坐标 M(ρ,θ ) 化为平面直角坐标 M(x , y) 的公式以下:x =ρ cos θ, 2+ y 2, tan θ= y,或许 ρ= xy =ρ sin θx 此中要联合点所在的象限确立角 θ 的值.1.曲线的参数方程的定义.在平面直角坐标系中,假如曲线上随意一点的坐标 x , y 都是某个变数 t 的函数,即x = f ( t ),M(x , y) 都在这条曲线上,而且关于 t 的每一个同意值,由方程组所确立的点y = g ( t ),那么方程组就叫做这条曲线的参数方程,联系 x , y 之间关系的变数 t 叫做参变数,简称参数.2.常有曲线的参数方程.(1) 过定点 P(x 0, y 0) ,倾斜角为 α 的直线:x =x 0 + tcos α,y =y 0 + tsin(t 为参数 ) ,α此中参数 t 是以定点 P(x , y ) 为起点,点 M(x , y) 为终点的有向线段PM 的数目,又称为点 P 与点 M 间的有向距离.依据 t 的几何意义,有以下结论:①设 A , B 是直线上随意两点,它们对应的参数分别为t A 和 t B ,则 |AB| = |t B - t A | =( t B + t A ) 2-4t A · t B ;t A + t B②线段 AB 的中点所对应的参数值等于.2(2) 中心在 P(x 0, y 0) ,半径等于 r 的圆:x =x 0+ rcos θ, ( θ 为参数 )y =y 0+ rsinθ(3) 中心在原点,焦点在 x 轴 ( 或 y 轴 ) 上的椭圆:x =acos θ,x = bcos θ, y =bsin( θ 为参数 ) 或.θy = asin θx = x 0+ acos α, 中心在点 P(x 0,y 0) ,焦点在平行于x 轴的直线上的椭圆的参数方程为y = y 0+ bsin α( α 为参数 ) .(4) 中心在原点,焦点在 x 轴 ( 或 y 轴 ) 上的双曲线:x =asec θ,x = btan θ, y =btan ( θ 为参数 ) 或.θy = asec θ(5) 极点在原点,焦点在 x 轴的正半轴上的抛物线:x =2p ,(t 为参数, p>0) .y =2p1注: sec θ= cos θ .3.参数方程化为一般方程.由参数方程化为一般方程就是要消去参数,消参数时经常采纳代入消元法、加减消元法、乘除消元法、三角代换法,消参数时要注意参数的取值范围对x , y 的限制.1.已知点 A 的极坐标为5π,则点 A 的直角坐标是 (2 ,- 2 3) .4,3π2.把点 P 的直角坐标 ( 6,- 2) 化为极坐标,结果为2 2,-6 .3.曲线的极坐标方程ρ= 4sin θ化为直角坐标方程为x 2+ (y -2) 2= 4.ππ4.以极坐标系中的点 1, 6 为圆心、1 为半径的圆的极坐标方程是 ρ= 2cos θ- 6 .5.在平面直角坐标系xOy 中,若直线 l :x = t ,为参数 ) 过椭圆 C :x = 3cos θ, (t y = 2sin θy = t -a( θ 为参数 ) 的右极点,则常数a 的值为 3.x = t ,x = 3cos θ, x 2 y 2分析: 由直线 l : y = t -a , 得 y = x - a. 由椭圆 C :y = 2sin θ, 得 9 = 4 = 1. 因此椭圆 C 的右极点为 (3 ,0) .由于直线 l过椭圆的右极点,因此0= 3- a ,即 a =3.一、选择题1.在平面直角坐标系xOy 中,点 P 的直角坐标为 (1 ,-3) .若以原点 O 为极点, x轴正半轴为极轴成立极坐标系,则点P 的极坐标能够是 ( C)A. 1,- πB. 2, 4π3 3π4πC. 2,- 3D. 2,- 32.若圆的方程为x = 2cos θ, x = t +1, y = 2sin ( θ 为参数 ) ,直线的方程为(t 为参数 ) ,则θ y = t -1直线与圆的地点关系是( B)A .相离B .订交C .相切D.不可以确立3.以平面直角坐标系的原点为极点,x 轴的正半轴为极轴,成立极坐标系,两种坐标x = t +1,系中取同样的长度单位,已知直线l 的参数方程是 (t 为参数 ) ,圆 C 的极坐标方y = t -3程是 ρ= 4cos θ,则直线 l 被圆 C 截得的弦长为 ( D)A. 14B .2 14C. 2D.2 2分析: 由题意可得直线和圆的方程分别为x -y - 4= 0,x 2+y 2= 4x ,因此圆心 C(2,0) ,半径 r = 2,圆心 (2 ,0) 到直线 l 的距离 d = 2,由半径,圆心距,半弦长组成直角三角形,解得弦长为 2 2.l 均分圆 C :(x - 2) 2+ (y - 1) 2=1,则直线 l 与圆 O : x =3cosθ,( θy = 3sin θ为参数 ) 的地点关系是 ( A)A .订交B .相切C .相离D.过圆心分析: 动直线 l 均分圆 C :(x - 2) 2+ (y - 1) 2= 1,即圆心 (2 ,1) 在直线 l 上,又圆 O :x = 3cosθ,的一般方程为 x 2+ y 2= 9 且 22+ 12<9,故点 (2 , 1) 在圆 O 内,则直线 l 与圆 Oy = 3sin θ的地点关系是订交.二、填空题5.在平面直角坐标系 xOy 中,已知曲线y=sinθ- 2,C 的参数方程是( θ是参数 ) ,x= cosθ若以 O为极点,x 轴的正半轴为极轴,则曲线 C的极坐标方程可写为ρ2+4ρ sin_ θ+ 3= 0.分析:在平面直角坐标系y= sinθ- 2,y+2= sin θ,xOy 中,( θ是参数 ) ,∴根x= cos θx=cos θ .据 sin 2θ+ cos 2θ= 1,可得 x2+(y + 2) 2=1,即 x2+ y2+ 4y+3=0. ∴曲线 C 的极坐标方程为ρ2+4ρ sin θ+ 3=0.x= 2cos θ,6.在平面直角坐标系中圆 C 的参数方程为 ( θ为参数 ) ,以原点 O为极y= 2+ 2sin θπ点,以 x 轴的正半轴为极轴成立极坐标系,则圆C的圆心的极坐标为2,2.三、解答题17.求极点到直线2ρ=π ( ρ∈ R)的距离.sinθ+4分析:由 2 ρ=1sinπ ? ρ sin θ+ρ cos θ= 1? x+ y=1,θ+4|0 +0-1|2故d=12+12=2.8.极坐标系中, A 为曲线ρ2+2ρ cos θ- 3=0 上的动点, B 为直线ρ cos θ+ρ sinθ- 7= 0 上的动点,求|AB| 的最小值.x= cos θ,9.(2015 ·大连模拟) 曲线 C1的参数方程为( θ为参数 ) ,将曲线 C1上全部y= sinθ点的横坐标伸长为本来的 2 倍,纵坐标伸长为本来的3倍,获得曲线C2. 以平面直角坐标系xOy 的原点 O为极点, x 轴的正半轴为极轴,取同样的单位长度成立极坐标系,已知直线l :ρ(cos θ- 2sinθ)= 6.(1)求曲线 C2和直线 l 的一般方程;(2)P 为曲线 C2上随意一点,求点P 到直线 l 的距离的最值.分析: (1)由题意可得 C 的参数方程为x= 2cosθ,x2y2y= 3sinθ(θ为参数 ) ,即 C :4+3= 1,22直线 l :ρ(cosθ- 2sin θ ) = 6 化为直角坐标方程为x- 2y- 6= 0.(2) 设点 P(2cosθ, 3sin θ ) ,由点到直线的距离公式得点P 到直线 l的距离为|2cosθ- 23sinθ- 6|d=56+ 43sin1θ- cos θ=2256+ 4sin θ-π=655π=56+ 4sin θ-6.2525因此5≤ d≤ 25,故点 P 到直线 l的距离的最大值为25,最小值为 5.10.已知在直角坐标系xOy 中,曲线 C 的参数方程为x= 1+4cosθ,y= 2+4sin ( θ为参数 ) ,θπ直线 l 经过定点P(3, 5) ,倾斜角为 3 .(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 订交于 A, B 两点,求 |PA| ·|PB| 的值.x= 1+4cos θ,2分析: (1) 由曲线 C 的参数方程( θ为参数 ) ,得一般方程为 (x - 1)y= 2+ 4sin θ+(y - 2) 2= 16,即 x2+ y2- 2x- 4y =11= 0.1x= 3+ t ,π2直线 l 经过定点 P(3 , 5) ,倾斜角为3,直线的参数方程为3(t 是参数 ) .y= 5+2 t(2)将直线的参数方程代入 x2+ y2- 2x-4y - 11=0,整理,得 t 2+ (2 +3 3)t - 3= 0,设方程的两根分别为 t 1, t 2,则 t 1t 2=- 3,由于直线 l 与曲线 C 订交于 A, B 两点,因此 |PA| · |PB| = |t 1t 2| =3.。
专题一 坐标系与参数方程
专题一、坐标系与参数方程知识点:1、直角坐标),(y x 与极坐标),(θρ互化的依据⎩⎨⎧==θρθρsin cos y x ,⎪⎩⎪⎨⎧=+=x yy x θρtan 222 2、参数方程(1)直线的:.,)(sin cos 0000是倾斜角)是直线上的点,,其中(是参数αααy x t t y y t x x ⎩⎨⎧+=+= (2)圆的:.,)(sin cos 是半径)是圆心,,其中(是参数r b a r b y r a x θθθ⎩⎨⎧+=+=(3)椭圆的:).(sin cos 是参数θθθ⎩⎨⎧==b y a x说明:三种方程的特征直角坐标方程体现的是的关系与y x ;参数方程是把y x 与分开写;极坐标方程体现的关系与θρ. 3、对直线参数方程的考查(1)求弦长:若直线与曲线交于21221214)(t t t t t t AB B A ⋅-+=-=两点,则、 (2)直线l 与曲线交于21t t PB PA P B A ⋅=⋅在直线上,则两点,点、说明:用以上结论时都需先把直线的参数方程带入曲线的普通方程后,整理成关于t 的二次方程后,便可得act t a b t t =⋅-=+2121;专题训练:1.在极坐标系中,曲线C :ρsin 2θ=2cos θ,过点A (5,α)(α为锐角且tan α= 34作平行于θ= π4(ρ∈R )的直线l ,且l 与曲线C 分别交于A ,B 两点.(1)以极点为原点,极轴为x 轴的正半轴,取与极坐标相同单位长度,建立平面直角坐标系,写出曲线C 和直线l 的普通方程; (2)求|AB |的长.2.已知曲线C 的极坐标方程是4cos ρθ=.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x 轴的正半轴,建立直角坐标系,直线l的参数方程为x m y ⎧=+⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 是参数). (Ⅰ)将曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程,将直线l 的参数方程化为普通方程;(Ⅱ)若直线l 与曲线C 相交于A 、B 两点,且||AB =试求实数m 值.3.已知在直角坐标系xOy 中,圆锥曲线C 的参数方程为4cos 4sin x y θθ⎧⎨⎩==(θ为参数),直线l 经过定点P (2,3),倾斜角为3π.(Ⅰ)写出直线l 的参数方程和圆的标准方程;(Ⅱ)设直线l 与圆相交于A ,B 两点,求|PA |·|PB |的值.4.已知曲线1C 的极坐标方程为6cos ρθ=,曲线2C 的极坐标方程为()4R πθρ=∈,曲线1C 、2C 相交于点,A B .(1)将曲线1C 、2C 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)求弦AB 的长.()()()().3,.2;.13cos 4213235.5的范围上,求在圆若点的位置关系与圆判断直线的极坐标方程,圆半轴为极轴建立坐标系轴的正,以坐标原点为极点,为参数的参数方程为已知直线y x C y x P C l C x t t y t x l +⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=-=πθρ6.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.圆1C ,直线2C的极坐标方程分别为4sin ,cos 4πρθρθ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭. (I)求1C 与2C 交点的极坐标;(II)设P 为1C 的圆心,Q 为1C 与2C 交点连线的中点.已知直线PQ 的参数方程为()3312x t a t R b y t ⎧=+⎪∈⎨=+⎪⎩为参数,求,a b 的值.7.已知直线l 的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =ty =1+2t(t 为参数)和圆C 的极坐标方程:ρ=22sin(θ+π4).(1)将直线l 的参数方程化为普通方程,圆C 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)判断直线l 和圆C 的位置关系.8.已知曲线1C 的参数方程为45cos ,55sin x t y 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2C 的极坐标方程为2sin ρθ=. (Ⅰ)把1C 的参数方程化为极坐标方程;(Ⅱ)求1C 与2C 交点的极坐标(0,02ρθπ≥≤<).9.已知曲线C 的极坐标方程是ρ=2,以极点为原点,极轴为x 轴的正半轴建立平面直角 坐标系,(I)写出直线l 与曲线C 的直角坐标系下的方程; (II)设曲线C 经过伸缩变换⎩⎨⎧='=',2,y y x x 得到曲线C '设曲线C '上任一点为M(x,y),求10.在平面直角坐标系xOy 中,曲线1:221=+y x C ,以平面直角坐标系xOy 的原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,取相同的长度单位建立极坐标系,直线ρθθ8sin 2cos 3:-=-l .(1)将曲线C 1上的所有点的横坐标,纵坐标分别伸长为原来的2倍,3倍后得到曲线C 2,(1)试写出直线l 的直角坐标方程和曲线C 2的参数方程; (2)求C 2上一点P 的l 的距离的最大值.11.在平面直角坐标系xOy 中,已知曲线1C : 122=+y x ,在极坐标系(与平面直角坐标系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,直线l 的极坐标方程为6)sin cos 2(=-θθρ.(I)将曲线1C 上的所有点的横坐标、纵坐标分别伸长为原来的3倍、2倍后得到曲线2C ,试写出直线l 的直角坐标方程和曲线2C 的参数方程;(II)在曲线2C 上求一点P ,使点P 到直线l 的距离最大,并求出此最大值12.已知曲线C 的极坐标方程为θθρ2sin cos 4=,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧+==ααsin 1cos t y t x ( t 为参数,0≤α<π).(Ⅰ)把曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程,并说明曲线C 的形状;(Ⅱ)若直线l 经过点(1,0),求直线l 被曲线C 截得的线段AB 的长.。
高考一轮复习坐标系与参数方程
年级高三学科数学内容标题坐标系与参数方程编稿老师褚哲一、教学目标:1. 回顾在平面直角坐标系中刻画点的位置的方法,体会坐标系的作用.2. 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.3. 了解极坐标系中直线.圆和圆锥曲线的方程.4. 分析直线.圆和圆锥曲线的几何性质,能选择适当的参数写出它们的参数方程.5. 能进行参数方程与普通方程的互化.二、知识要点:(一)直角坐标系背景:为了确保宇宙飞船能在预定轨道上运行,完成各项任务,飞船控制中心需要随时测定飞船在空中的位置和其运动的轨迹.侦查兵如何向我方炮兵提供敌人的火力点的位置?这都涉及到如何刻画一个几何图形的位置:1. 数轴2. 直角坐标系3. 空间直角坐标系(二)极坐标系1. 上述问题若采用直角坐标系,不仅坐标轴难以选择,而且点的坐标也不便测定.为了简便地表示上面问题中点的位置,应如何创建坐标系?一般地:在平面上取一个定点O,自点O引一条射线OX,同时确定一个长度单位和计算角度的正方向(通常取逆时针方向为正方向),这样就建立了一个极坐标系,其中O点称为极点,射线OX称为极轴.设M是平面上任一点,ρ表示OM的长度,θ表示以射线OX为始边,射线OM为终边所成的角,那么有序数对M(ρ,θ)称为点M的极坐标,ρ称为点M的极径,θ称为点M的极角.由点M的极径的几何意义知:ρ≥0 , 点M的极角θ的范围为[0,2π].我们约定极点O的极坐标是极径ρ=0,极角θ可取任意值.为了研究方便,在极坐标系中,极径ρ允许取负值,极角也可以取任意的正角或负角, 当ρ<0时,点M (ρ,θ)位于极角终边的反向延长线上,且OM =|ρ|. 例:写出图中各点的极坐标.A (4,0),B (2,4π),C (3,2π),D (1,56π),E (3.5,π),F (6,34π),G(5,35π) 一般地,如果(ρ,θ)是点M 的极坐标,那么(ρ,θ+2k π)或(-ρ,θ+(2k+1)π),k ∈Z 都可以作为点M 的极坐标.但这样建立的极坐标系,平面上的点与它的极坐标之间就不是一一对应关系.2. 曲线的极坐标方程(1)定义:如果极坐标系中的曲线C 和方程f (ρ,0)=0之间建立了如下关系: ①曲线C 上任一点的无穷多个极坐标中至少有一个适合方程f (ρ,θ)=0; ②坐标满足f (ρ,θ)=0的点都在曲线C 上,那么方程f (ρ,θ)=0叫做曲线C 的极坐标方程.(2)求曲线极坐标方程的步骤:①用(ρ,θ)表示曲线上任意一点M 的坐标; ②写出适合条件ρ的点M 的集合P ={M|p (M )}; ③用坐标表示条件ρ(M ),列出方程f (ρ,θ)=0; ④化方程f (ρ,θ)=0为最简形式. (3)直线的极坐标方程若直线l 经过点00(,)M ρθ,且极轴到此直线的角为α,则直线l 的极坐标方程为00sin()sin()ρθαρθα-=-(4)圆心是A (0ρ,0θ),半径r 的圆的极坐标方程为2220002cos()-0r ρρρθθρ--+=特殊位置的圆的极坐标方程图3-23:ρ=2rcos θ; 图3-24:ρ=-2rcos θ; 图3-25:ρ=2rsin θ; 图3-26:ρ=-2rsin θ. 2.极坐标与直角坐标的互化.(三)参数方程1. 定义一般地,在直角坐标系中如果曲线C 上任一点P 的坐标x 和y 都可以表示为某个变量t 的函数,反过来,对于t 的每个允许值,由函数式所确定的点P 都在曲线上,那么方程叫做曲线C 的参数方程.t 叫参变量.2. 直线参数方程的标准式(1)过点P 0(00,y x ),倾斜角为α的直线l 的参数方程是⎩⎨⎧+=+=ααsin cos 00t y y t x x (t 为参数)t 的几何意义:有向直线l 上从已知点P 0(00,y x )到 点P (y x ,)的有向线段的数量,且|P 0P|=|t| 当t >0时,点P 在点P 0的上方; 当t =0时,点P 与点P 0重合; 当t <0时,点P 在点P 0的下方; 3.椭圆的参数方程【典型例题】例题1.已知B 村位于A 村的正西方向1公里处,原计划经过B 村沿着北偏东60 ْ 的方向埋设一条地下管线m ,但在A 村的西北方向400米处,发现一古代文物遗址W ,根据初步勘察的结果,文物管理部门将遗址W 周围100米范围化为禁区,试问,埋设地下管线 m 的计划需要更改吗?解:建立直角坐标系,则A (0,0),B (-1000,0),W (-2002,2002),得m 的直线方程为x -3y +1000=0, 点W 到直线m 的距离为1006.11321000220032200>≈+⋅--,所以,埋设地下管线m 的计划可以不更改.例题2. 已知点Q (a ,b ),分别按下列条件求出点P 的坐标. (1)P 是点Q 关于点M (m ,n )的对称点(2)P 是点Q 关于直线l :x -y + 4= 0的对称点 (Q 不在直线l 上)解:设点P 的坐标为 (1)M 是PQ 的中点,因此2222x a m x m ay b n y n b +==-⎧⎧∴⎨⎨+==-⎩⎩, 所以P 点坐标为(2m -a ,2n -b ).(2)由题意⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=⋅--=++-+11ax b y 042by 2a x 得44x b y a =-⎧⎨=+⎩ 所以P 坐标为(b -4,a +4).例题3. 在极坐标系中,(1)已知两点)4,1(Q ),45,5(P ππ,求线段PQ的长度 (2)已知点M的极坐标为说明满足上述条件的点M的位置解:(1)PQ =5+1=6. (2)点M 在过极点且与极角成3π角的直线上.例题4. 在极坐标系中,已知点Q ),(θρ,分别按下列条件求出点P 的极坐标. (1)P 是点Q 关于极点O 的对称点 (2)P 是点Q 关于直线2πθ=的对称点.解:(1)点P ))1k 2(,(θ+π+ρ或(,2)()k k Z ρπθ-+∈. (2)点P 的极角'2k θπθπ=-+.所以点P 的坐标为))1k 2(,(θ-π+ρ或)Z k )(k 2,(∈θ+πρ-.例题5. 把点M 极坐标)32,8(π化为直角坐标. 解:M (-4,3).例6. 把下列参数方程化为普通方程,并说明它们各表示什么曲线⑴⎩⎨⎧==ϕϕsin 4cos 5y x (ϕ为参数);⑵⎩⎨⎧=-=t y t x 431(t 为参数)解:⑴ ∵⎩⎨⎧==ϕϕsin 4cos 5y x∴⎪⎩⎪⎨⎧==ϕϕsin 4cos 5y x两边平方相加,得ϕϕ2222sin cos 1625+=+y x , 即1162522=+y x ∴曲线是长轴在x 轴上且为10,短轴为8,中心在原点的椭圆 ⑵ ∵⎩⎨⎧=-=ty tx 431∴由4y t =代入t x 31-=,得 431y x ⋅-=∴0434=-+y x ∴它表示过(0,43)和(1, 0)的一条直线.【模拟试题】(答题时间:40分钟)一、选择题1. 曲线的极坐标方程θρsin 4=化为直角坐标为( ) A . 4)2(22=++y x B . 4)2(22=-+y x C . 4)2(22=+-y x D . 4)2(22=++y x2. 已知点P 的极坐标是(1,π),则过点P 且垂直极轴的直线方程是( )A . 1=ρB .θρcos =C . θρcos 1-= D . θρcos 1= 3. 在同一坐标系中,将曲线x y 3sin 2=变为曲线x y sin =的伸缩变换是( )A . ⎪⎩⎪⎨⎧==''213y y x xB . ⎪⎩⎪⎨⎧==yy x x 213'' C . ⎪⎩⎪⎨⎧==''23y y x x D . ⎪⎩⎪⎨⎧==y y x x 23''4. 直线12+=x y 的参数方程是( )A . ⎩⎨⎧+==1222t y t x (t 为参数)B . ⎩⎨⎧+=-=1412t y t x (t 为参数)C . ⎩⎨⎧-=-=121t y t x (t 为参数)D . ⎩⎨⎧+==1sin 2sin θθy x (θ为参数) 5. 方程⎪⎩⎪⎨⎧=+=21y t t x (t 为参数)表示的曲线是( ) A . 一条直线 B . 两条射线 C . 一条线段 D . 抛物线的一部分6. 参数方程⎩⎨⎧+-=+=θθ2cos 1sin 22y x (θ为参数)化为普通方程是( )A . 042=+-y xB . 042=-+y xC . 042=+-y x ]3,2[∈xD . 042=-+y x ]3,2[∈x7. 设点P 对应的复数为-3+3i ,以原点为极点,实轴正半轴为极轴建立极坐标系,则点P 的极坐标为( )A . (23,π43) B . (23-,π45) C . (3,π45) D . (-3,π43)8. 在符合互化条件的直角坐标系和极坐标系中,直线l :02=++kx y 与曲线C :θρcos 2=相交,则k 的取值范围是( )A . 34k <-B . 43-≥k C . R k ∈ D . R k ∈但0≠k 9. 已知过曲线{()3cos 4sin x y θθπθθ≤≤==为参数,0上一点P 原点O 的直线PO 的倾斜角为4π,则P 点坐标是( ) A . (3,4)B . 1212(,)55--C .(-3,-4)D . 1212(,)5510. 若圆的方程为⎩⎨⎧+=+-=θθsin 23cos 21y x (θ为参数),直线的方程为⎩⎨⎧-=-=1612t y t x (t 为参数),则直线与圆的位置关系是( )A . 相交过圆心B . 相交而不过圆心C . 相切D . 相离 二、填空题11. 在极坐标系中,以)2,2(πa 为圆心,2a为半径的圆的方程是 . 12. 在极坐标中,若过点(3,0)且与极轴垂直的直线交曲线θρcos 4=于A .B 两点,则|AB|= .13. 设直线参数方程为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=t y t x 23322(t 为参数),则它的斜截式方程为 .三、解答题14. 已知直线l 经过点P (1,1),6πα=倾斜角.(1)写出直线l 的参数方程;(2)设l 与圆422=+y x 相交于两点A .B ,求点P 到A ,B 两点的距离之积 15. 在气象台A 正西方向300千米处有一台风中心,它以每小时40千米的速度向东北方向移动,距台风中心250千米以内的地方都要受其影响.问:从现在起,大约多长时间后,气象台A 所在地将遭受台风影响?持续多长时间?(注:41.12,65.27==)【试题答案】一、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案BCBCBDAADB二、填空题11. θρsin a =; 12. 32; 13. 3233-+=x y ;三、解答题14. 解:(1)直线l 的参数方程为)(211231是参数t t y t x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=, (2)因为A .B 都在直线l 上,所以可设它们对应的参数分别为,,21t t 则点A ,B 的坐标分别为)211,231(11t t A ++,)211,231(22t t B ++. 以直线l 的参数方程代入圆的方程422=+y x 整理得到02)13(2=-++t t ①因为21,t t 是方程①的解,从而.221-=t t 所以,2||)21()23()21()23(||||2122222121==+++=⋅t t t t t t PB PA 15. 解:如图,以气象台为坐标原点,正东方向为x 轴正方向,建立直角坐标系,则现在台风中心B 1的坐标为(-300,0).根据题意,可知,t 小时后,B 的坐标为(︒+-45cos 40300t ,︒45sin 40t ),即(t 220300+-,t 220),因为以台风中心为圆心,以250千米为半径的圆上或圆内的点将遭受台风影响,所以B 在圆上或圆内时,气象台将受台风影响.所以令250||≤AB ,即222250)220()220300(≤++-t t整理得027********≤+-t t 解得475215475215+≤≤-t ,61.899.1≤≤t ,故大约2小时后,气象台A 所在地将遭受台风影响,大约持续6个半小时.yB 2B 1 O A x。
高三文科数学一轮复习资料、复习补习资料(含基础版和提高版):选修4-4 坐标系与参数方程
极坐标方程【学习目标】1.能在极坐标系中用极坐标表示点的位置.2.理解在极坐标系中和直角坐标系中表示点的区别,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(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)的方程. 【要点梳理】要点一、极坐标系和点的极坐标 1. 极坐标系定义(1)在平面内取一定点O ,由点O 引出一条射线Ox ,并确定一个长度单位和度量角度的正方向(通常取逆时针方向),这就构成一个极坐标系,定点O 叫做极点,射线Ox 叫做极轴.要点诠释:①极点;②极轴;③长度单位;④角度单位和它的正方向,构成了极坐标系的四要素,缺一不可.2. 点的极坐标 在极坐标系中,平面上任意一点P 的位置可以由OP 的长度和从Ox 轴旋转到OP 的角度来确定,(,)叫做点P 的极坐标,叫做点P 的极径,叫做点P 的极角.极点的极坐标为(0,),其中可以取任何值. 要点诠释:(1)极轴是以极点为端点的一条射线,它与极轴所在的直线是有区别的;极角的始边是极轴,它的终边随着的大小和正负而取得各个位置;的正方向通常取逆时针方向,的值一般是以弧度为单位的数量;点M 的极径表示点M 与极点O 的距离|OM|,因此≥0;但必要时,允许<0.(2)在极坐标系中,与给定的极坐标(,)相对应的点的位置是唯一确定的;反过来,同一个点的极坐标却可以有无穷多个.如一点的极坐标是(,)(≠0),那么这一点也可以表示为(,)或(,)(其中n 为整数). 一般情况下,我们取极径≥0,极角为0≤<2(或-π<0≤π). 如果我们规定>0,0≤<2π,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标(,)来表示,这时,极坐标与平面内的点之间就是一一对应的关系.3.相关点的极坐标ρθρθρθθθθθθθρρρρθρθρρ2n θπ+ρ-(21)n θπ++ρθθπρθρθ(1)同一个点:如极坐标系中点,,,,,由终边相同的角的定义可知上述点的终边相同,并且与极点的距离相等,这样,它们就表示平面上的同一个点,实际上,(k ∈Z )都表示点.于是我们有,一般地,极坐标(,)与(,)(k ∈Z )表示平面内的同一个点.特别地,极点O 的坐标为(0,)(∈R ),也是平面内的同一个点,这样,我们就知道平面内的一个点的极坐标有无数多种表示.这就是说:平面上的点与这一点的极坐标不是一一对应的. (2)位于同一个圆上的点:如极坐标分别为(4,0)、、、,但它们的极角不相等,也不再是终边相同的角,所有这些点在以极点为圆心,以4为半径的圆上,因而(,){这里为定值,}点的轨迹就是以极点为圆心,以为半径的圆.(3)对称点:(,)关于极轴的对称点为(,),关于极点的对称点为(,),关于过极点且垂直于极轴的直线的对称点为(,).(4)共线的点:如果极坐标为(,),其中为常数,>0,则表示与极轴成角的射线.4.极坐标系内两点间的距离公式设极坐标系内两点,,则.特例:当,. 要点二、极坐标与直角坐标的互化1、平面内一点的极坐标与直角坐标互化的条件 ①极坐标系中的极点与直角坐标系中的原点重合; ②极坐标系中的极轴与直角坐标系中的轴正半轴重合; ③两种坐标系中长度单位相同2、互化公式如图,符合上述三条件的点的极坐标为,直角坐标为,4,6π⎛⎫ ⎪⎝⎭4,26ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭4,46ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭4,66ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭4,26ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭4,26k ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭4,6π⎛⎫⎪⎝⎭ρθρ2k θπ+θθ4,6π⎛⎫⎪⎝⎭4,3π⎛⎫⎪⎝⎭4,2π⎛⎫⎪⎝⎭ρθρ[0,2)θπ∈ρρθρ2πθ-ρπθ+ρπθ-ρθθρθ111(,)P ρθ222(,)P ρθ12||PP =12θθ=1212||||P P ρρ-=-x P (,)ρθ(,)x y这就是在两个坐标系下,同一个点的两种坐标间的互化关系. 要点诠释:由求时,不取负值;由确定时,根据点(x ,y )所在的象限取正角.当x ≠0时,角才能由按上述方法确定.当x=0时,tan 没有意义,这时又分三种情况:(1)当x=0,y=0时,可取任何值;(2)当x=0,y >0时,可取;(3)当x=0,y <0时,可取. 要点三、曲线的极坐标方程 1.曲线的极坐标方程的概念(1)一般地,在极坐标系中,如果平面曲线C 上任意一点的极坐标中至少有一个满足方程,并且坐标适合方程的点都在曲线C 上,那么方程称为曲线C 的极坐标方程.在直角坐标系中,曲线可以用含有变量x 、y 的方程表示;同样地,在极坐标系中,曲线可以用含有、这两个变量的方程来表示,这种方程即为曲线的极坐标方程.要点诠释: 在直角坐标系内,曲线上每一点的坐标一定适合它的方程,可是在极坐标系内,曲线上一点的所有坐标不一定都适合方程.例如给定曲线,设点P 的一极坐标为,那么点P 适合方程,从而是曲线上的一个点,但点P 的另一个极坐标就不适合方程了.所以在极坐标系内,确定某一个点P 是否在某一曲线C 上,只需判断点P 的极坐标中是否有一对坐标适合曲线C 的方程即可.222x y ρ=+ρρtan (0)yx xθ=≠θθtan yxθ=θθ2πθ=32πθ=(,)0f ρθ=(,)0f ρθ=(,)0f ρθ=ρθ(,)0f ρθ=ρθ=,44ππ⎛⎫⎪⎝⎭ρθ=9,44ππ⎛⎫⎪⎝⎭ρθ=2. 求曲线极坐标方程的步骤.①建立适当的极坐标系,设是曲线上任意一点.②由曲线上的点所适合的条件,列出曲线上任意一点的极径和极角之间的关系式. ③将列出的关系式进行整理、化简,得出曲线的极坐标方程.④证明所得方程就是曲线的极坐标方程,若方程的推导过程正确,化简过程都是同解变形,证明可以省略.要点诠释:(1)求平面曲线的极坐标方程,就是要找极径和极角之间的关系,常用解三角形(正弦定理、余弦定理)的知识,利用三角形的面积相等来建立、之间的关系. (2)今后我们遇到的极坐标方程多是的形式,即是的一个函数. (3)由极坐标系中点的对称性可得到极坐标方程的图形的对称性:若,则相应图形关于极轴对称;若,则图形关于射线所在的直线对称;若,则图形关于极点O 对称. 3.圆的极坐标方程(1)圆心在极轴上且过极点的圆圆心在极轴上的点(a ,0)处,且圆过极点O (如图所示).P 为圆与极轴的另一交点,为圆上的动点,连接OM 和MP ,由平面几何知识知OM ⊥MP .在直角三角形OMP 中,由三角知识可得.坐标满足此方程的点也在该圆上.因此,得该圆的方程为.也可以先写出该圆的直角坐标方程,再化为极坐标方程.如图所示,建立直角坐标系,在直角坐标系中,该圆的圆心为(a ,0),半径为a ,故圆的直角坐标方程为 (x -a)2+y 2=a 2, 即 x 2+y 2=2ax .由坐标变换公式得 , 即 .(,)P ρθρθρθρθ()ρρθ=ρθ()ρρθ=()()ρθρθ=-()()ρθρπθ=-2πθ=()()ρθρπθ=+(,)M ρθ2cos a ρθ=(,)ρθ2cos a ρθ=22cos a ρρθ=2cos a ρθ=这样就得到前面推导出的极坐标方程.所以,方程就是圆上任意一点极坐标所满足的条件,另一方面,我们也可以验证,坐标适合方程的点都在这个圆上. (2)圆心在极点的圆如果已知⊙O 的半径为r ,我们可以以圆心为极点,以从圆心O 发出的一条射线为极轴建立极坐标系,那么圆上各点的特征是它们的极径都等于圆的半径r ,这时圆的极坐标方程为(∈R ).4.直线的极坐标方程(1)过极点的直线的极坐标方程.如图所示,直线AA '过极点且与极轴成的角为,即直线AA '的极坐标方程为 (≥0)和(≥0).特别地,我们规定为全体实数,那么该直线的极坐标方程就为(∈R ),或(∈R ).(2)过点A (a ,0)(a >0)且垂直于极轴的直线的极坐标方程.如图所示,设为直线上的除A 外的任意一点.连接OM ,则有△AOM 为直角三角形并且∠AOM=,|OA|=a ,|OM|=,所以有. 即,化为直角坐标方程为x=a .(3)过点且平行于极轴所在直线的直线极坐标方程. 如图所示,设M 为直线上任意一点,其极坐标为,连接OM ,则有|OA|=a ,|OM|=,,在直角三角形AOM 中,我们有. ∴,即,化为直角坐标方程为y=a . 2cos a ρθ=(,)ρθ2cos a ρθ=r ρ=ραθα=ρθπα=+ρρθα=ρθαπ=+ρl (,)M ρθl θρ||cos ||OM OA θ=cos a ρθ=,2A a π⎛⎫⎪⎝⎭(,)M ρθρ2AOM πθ∠=-||cos ||2OM OA πθ⎛⎫⋅-= ⎪⎝⎭cos 2a πρθ⎛⎫-=⎪⎝⎭sin a ρθ=【典型例题】类型一、极坐标系中的点的表示例1. 写出右图中各点的极坐标(ρ>0,0≤θ<2π).【思路点拨】 根据极坐标定义:若M 是平面上任一点,ρ表示OM 的长度,θ表示以射线Ox 为始边,射线OM 为终边所成的角. 【解析】 由图可知: A (5,0),,,,E (2,π),,. 【总结升华】 本题考查了极坐标的定义,已知点在极坐标系中的位置,要准确写出它的极坐标,对应的极角可以限定一个范围,如[0,2π).当ρ>0时,每一点都对应唯一确定的一个极坐标. 举一反三:【变式1】下列各点中与不表示极坐标中同一个点的是( ). A . B . C . D . 【答案】C 。
高考数学 《坐标系与参数方程》
坐标系与参数方程主标题:坐标系与参数方程副标题:为学生详细的分析坐标系与参数方程的高考考点、命题方向以及规律总结。
关键词:极坐标,参数方程难度:3重要程度:5考点剖析:1.理解坐标系的作用.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.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(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)表示的极坐标方程.4.了解参数方程,了解参数的意义.5.能选择适当的参数写出直线、圆和椭圆的参数方程.6.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.命题方向: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.规律总结:1.主要题型有极坐标方程、参数方程和普通方程的互化,在极坐标方程或参数方程背景下的直线与圆的相关问题.2.规律方法方程解决直线、圆和圆锥曲线的有关问题,将极坐标方程化为直角坐标方程或将参数方程化为普通方程,有助于对方程所表示的曲线的认识,从而达到化陌生为熟悉的目的,这是化归与转化思想的应用.在涉及圆、椭圆的有关最值问题时,若能将动点的坐标用参数表示出来,借助相应的参数方程,可以有效地简化运算,从而提高解题的速度.3.极坐标方程与普通方程互化核心公式⎩⎪⎨⎪⎧ x =ρcos θy =ρsin θ,⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2tan θ=y x (x ≠0).4.过点A (ρ0,θ0) 倾斜角为α的直线方程为ρ=ρ0sin (θ0-α)sin (θ-α).特别地,①过点A (a,0),垂直于极轴的直线l 的极坐标方程为ρcos θ=a .②平行于极轴且过点A (b ,π2)的直线l 的极坐标方程为ρsin θ=b .5.圆心在点A (ρ0,θ0),半径为r 的圆的方程为r 2=ρ2+ρ20-2ρρ0cos(θ-θ0).6.重点掌握直线的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos θy =y 0+t sin θ(t 为参数),理解参数t 的几何意义.知 识 梳 理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.如图,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 θy =ρsin θ,⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2tan θ=y x (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)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.圆的极坐标方程若圆心为M (ρ0,θ0),半径为r 的圆的方程为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 (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.直线的参数方程过定点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).5.圆的参数方程圆心在点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). 6.圆锥曲线的参数方程(1)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). (2)抛物线y 2=2px (p >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt (t 为参数).。
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第8讲 选修4系列第1课时 坐标系与参数方程[考情分析] 坐标系与参数方程是高考选考内容之一,要求考查:一是直线与圆的极坐标方程,以及极坐标与直角坐标的互化;二是直线、圆与圆锥曲线的参数方程,以及参数方程与普通方程的互化.热点题型分析热点1 极坐标方程1.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)+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 时,ρ=r ; (2)当圆心为M (a,0),半径为a 时,ρ=2a cos θ;(3)当圆心为M ⎝ ⎛⎭⎪⎫a ,π2,半径为a 时,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,则此直线的极坐标方程为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 .(2019·全国卷Ⅱ)在极坐标系中,O 为极点,点M (ρ0,θ0)(ρ0>0)在曲线C :ρ=4sin θ上,直线l 过点A (4,0)且与OM 垂直,垂足为P .(1)当θ0=π3时,求ρ0及l 的极坐标方程;(2)当M 在曲线C 上运动且P 在线段OM 上时,求P 点轨迹的极坐标方程. 解 (1)因为M (ρ0,θ0)在曲线C 上,当θ0=π3时,ρ0=4sin π3=2 3.由已知,得|OP |=|OA |cos π3=2.设Q (ρ,θ)为l 上除P 外的任意一点.在Rt △OPQ 中,ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=|OP |=2.经检验,点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π3在曲线ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=2上,所以l 的极坐标方程为ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=2.(2)设P (ρ,θ),在Rt △OAP 中, |OP |=|OA |cos θ=4cos θ,即ρ=4cos θ. 因为P 在线段OM 上,且AP ⊥OM , 所以θ的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2.所以,P 点轨迹的极坐标方程为ρ=4cos θ,θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2.1.直角坐标方程化为极坐标方程,只要运用公式x =ρcos θ和y =ρsin θ直接带入并化简即可.2.极坐标方程化为直角坐标时常通过变形,构造形如ρcos θ,ρsin θ,ρ2的形式,进行整体代换.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方法.但对方程进行变形时,方程必须同解,因此应注意变形过程的检验.(2018·江苏高考)在极坐标系中,直线l 的方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6-θ=2,曲线C 的方程为ρ=4cos θ,求直线l 被曲线C 截得的弦长.解 因为曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ,所以曲线C 是以直角坐标(2,0)为圆心,直径为4的圆.因为直线l 的极坐标方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6-θ=2,则直线l 过A (4,0)(直角坐标),倾斜角为π6,所以A 为直线l 与圆C 的一个交点.设另一个交点为B ,则∠OAB =π6.连接OB ,因为OA 为直径,从而∠OBA =π2,所以AB =4cos π6=2 3.因此,直线l 被曲线C 截得的弦长为2 3.热点2 参数方程1.直线的参数方程经过点P 0(x 0,y 0),且倾斜角为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).t 的几何意义是直线上的点P 到点P 0(x 0,y 0)的数量,即|t |=|PP 0|(t 可正、可负、可零).若M 1,M 2是l 上的两点,其对应参数分别为t 1,t 2,则|M 1M 2|=|t 1-t 2|;线段M 1M 2的中点M 所对应的参数为t 1+t 22.2.圆的参数方程圆(x -a )2+(y -b )2=r 2的参数方程为⎩⎨⎧x =a +r cos θ,y =b +r sin θ(θ为参数). 3.椭圆的参数方程椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎨⎧ x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数);椭圆y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎨⎧x =b cos θ,y =a sin θ(θ为参数).(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 交于两点当且仅当⎪⎪⎪⎪⎪⎪21+k 2<1,解得k <-1或k >1,即α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2或α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,3π4.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 =22sin2α,y =-22-22cos2α⎝ ⎛⎭⎪⎫α为参数,π4<α<3π4.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: (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)三角恒等消参法:利用sin 2α+cos 2α=1消去参数,圆和椭圆的参数方程都是运用三角恒等消参法;(3)常见的消参关系式:t ·1t =1;⎝ ⎛⎭⎪⎫t +1t 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫t -1t 2=4;⎝ ⎛⎭⎪⎫2t 1+t 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 21+t 22=1.(2019·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t 21+t 2,y =4t1+t 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,直线l 的极坐标方程为2ρcos θ+3ρsin θ+11=0.(1)求曲线C 和直线l 的直角坐标方程; (2)求曲线C 上的点到直线l 距离的最小值. 解 (1)因为-1<1-t 21+t 2≤1,且x 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y 22=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 21+t 22+4t 2(1+t 2)2=1,所以曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 24=1(x ≠-1),直线l 的直角坐标方程为2x +3y +11=0.(2)由(1)可设曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =cos α,y =2sin α(α为参数,-π<α<π).曲线C 上的点到直线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,故曲线C 上的点到直线l 距离的最小值为7. 热点3 极坐标与参数方程的综合应用解决极坐标与参数方程的综合应用问题的一般思路:(1)在已知极坐标方程求曲线交点、距离、线段长、切线等几何问题时,如果不能直接用极坐标解决,或用极坐标解决较麻烦时,可将极坐标方程转化为直角坐标方程解决.转化时要注意两坐标系的关系,注意ρ,θ的取值范围,取值范围不同对应的曲线不同;(2)解答参数方程的有关问题时,首先要弄清参数是谁,代表的几何意义是什么;其次要认真观察方程的表现形式,以便于寻找最佳化简途径.(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.解决极坐标、参数方程的综合问题时应注意下面三点:(1)在对于参数方程或极坐标方程的应用不够熟练的情况下,可以先化成普通方程或直角坐标方程,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.如利用直线参数方程中参数的几何意义解决与距离有关的问题;利用圆或椭圆参数方程中的参数,转化为三角函数处理有关最值的问题;(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和隐含条件.以直角坐标系的原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系.已知直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =t cos φ,y =2+t sin φ(t 为参数,0≤φ<π),曲线C 的极坐标方程为ρcos 2θ=8sin θ. (1)求直线l 的普通方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)设直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,当φ变化时,求|AB |的最小值. 解 (1)由⎩⎨⎧x =t cos φ,y =2+t sin φ,消去t ,得x sin φ-y cos φ+2cos φ=0,所以直线l 的普通方程为x sin φ-y cos φ+2cos φ=0. 由ρcos 2θ=8sin θ,得(ρcos θ)2=8ρsin θ, 把x =ρcos θ,y =ρsin θ代入上式,得x 2=8y , 所以曲线C 的直角坐标方程为x 2=8y . (2)将直线l 的参数方程代入x 2=8y , 得t 2cos 2φ-8t sin φ-16=0,设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2, 则t 1+t 2=8sin φcos 2φ,t 1t 2=-16cos 2φ, 所以|AB |=|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2 =64sin 2φcos 4φ+64cos 2φ=8cos 2φ.当φ=0时,|AB |的最小值为8.专题作业1.(2019·南昌模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos θ,y =2sin θ+2(θ为参数),以坐标原点为极点,x 轴非负半轴为极轴建立极坐标系. (1)求曲线C 的极坐标方程;(2)若直线l 1,l 2的极坐标方程分别为θ=π6(ρ∈R ),θ=2π3(ρ∈R ),设直线l 1,l 2与曲线C 的交点为O ,M ,N ,求△OMN 的面积.解 (1)由曲线C 的参数方程⎩⎨⎧x =2cos θ,y =2sin θ+2(θ为参数),得C 的普通方程为x 2+(y -2)2=4,所以曲线C 的极坐标方程为ρ2cos 2θ+ρ2sin 2θ-4ρsin θ=0,即ρ=4sin θ.(2)不妨设直线l 1:θ=π6(ρ∈R )与曲线C 的交点为O ,M ,则ρM =|OM |=4sin π6=2.又直线l 2:θ=2π3(ρ∈R )与曲线C 的交点为O ,N ,则ρN =|ON |=4sin 2π3=2 3.又∠MON =π2,所以S △OMN =12|OM ||ON |=12×2×23=2 3.2.(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,所以x 1+x 2=(1+t 1cos α)+(1+t 2cos α)=2,所以(t 1+t 2)cos α=0,又cos α≠0,所以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,所以tan α=-2,于是直线l 的斜率k =tan α=-2.3.(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 =1k (x +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⎩⎨⎧ρ2(cos 2θ-sin 2θ)=4,ρ(cos 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 5.4.(2019·郑州第二次质量检测)在平面直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,点A 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4,直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π4=a ,且l 过点A ,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =3sin α(α为参数).(1)求曲线C 1上的点到直线l 的距离的最大值;(2)过点B (-1,1)且与直线l 平行的直线l 1与曲线C 1交于M ,N 两点,求|BM |·|BN |的值.解 (1)由直线l 过点A 可得2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-π4=a ,故a =2,则易得直线l 的直角坐标方程为x +y -2=0.根据点到直线的距离公式可得曲线C 1上的点到直线l 的距离 d =|2cos α+3sin α-2|2=|7sin (α+φ)-2|2,其中sin φ=277,cos φ=217, 所以d max =7+22=14+222.即曲线C 1上的点到直线l 的距离的最大值为14+222. (2)由(1)知直线l 的倾斜角为3π4, 则直线l 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+t cos 3π4,y =1+t sin 3π4(t 为参数).易知曲线C 1的普通方程为x 24+y 23=1.把直线l 1的参数方程代入曲线C 1的普通方程可得 72t 2+72t -5=0,设M ,N 两点对应的参数分别为t 1,t 2, 所以t 1t 2=-107,根据参数t 的几何意义可知|BM |·|BN |=|t 1t 2|=107.。