最新人教版高中数学选修4-4《极坐标系》教材梳理

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高中数学选修4—4(坐标系与参数方程)知识点总结.doc

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坐标系与参数方程知识点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x gx ( 0),在变换:gy (的作用下 ,y 0)点 P(x,y)对应到点P ( x , y ) ,称为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换 .2.极坐标系的概念(1)极坐标系如图所示,在平面内取一个定点O ,叫做极点,自极点O 引一条射线Ox ,叫做极轴;再选定一个长度单位,一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.注 :极坐标系以角这一平面图形为几何背景,而平面直角坐标系以互相垂直的两条数轴为几何背景 ;平面直角坐标系内的点与坐标能建立一一对应的关系,而极坐标系则不可.但极坐标系和平面直角坐标系都是平面坐标系.(2)极坐标设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;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.有序数对(, ) 叫做点M 的极坐标 ,记作M ( ,) .一般地 ,不作特殊说明时,我们认为0, 可取任意实数.特别地,当点M 在极点时,它的极坐标为(0, )( ∈ R).和直角坐标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示.如果规定0,0 2 , 那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标( , )表示; 同时 ,极坐标(, ) 表示的点也是唯一确定的.3.极坐标和直角坐标的互化(1)互化背景 :把直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位,如图所示 :(2)互化公式 : 设M是坐标平面内任意一点 , 它的直角坐标是(x, y) , 极坐标是( , ) (0 ),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:点 M直角坐标( x, y)极坐标(, )x cos 2 x2 y2互化公式y(x 0) y sin tanx在一般情况下 ,由tan 确定角时 ,可根据点M所在的象限最小正角 .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 (0 2 )r的圆圆心为 ( r ,0) ,半径2r cos ( )为 r 的圆 2 2圆心为 (r , ) ,半径22r sin(0)为 r 的圆过极点 ,倾斜角为(1) ( R)或( R)的直线(2) ( 0)和( 0)过点 (a,0) ,与极轴cosa()垂直的直线22过点 (a, ) ,与极轴2sina(0 )平行的直线注 : 由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一,即( , ),( ,2 ),( ,),( , ), 都表示同一点的坐标,这与点的直角坐标的唯一性明显不同 .所以对于曲线上的点的极坐标的多种表示形式 ,只要求至少有一个能满足极坐标方程即可.例如对于极坐标方程,点M( , )可以表示为, 5) 等多种形式 ,其中 ,只有 ( 4 4( ,2 )或( , 2 )或(- , ) 的极坐标满足方程4 4 4 44 44 4 .二、参数方程1.参数方程的概念一般地 , 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xf (t )M ( x, y) 都在这条曲线上 ,y① ,并且对于 t 的每一个允许值 ,由方程组①所确定的点g(t )那么方程①就叫做这条曲线的参数方程,联系变数 x, y 的变数 t 叫做参变数 ,简称参数 ,相对于参数方程而言 ,直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程.2.参数方程和普通方程的互化(1)曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式,一般地可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程 .(2)如果知道变数 x, y中的一个与参数,, 把它代入普通方程 ,求出t 的关系 例如 xf (t )另一个变数与参数的关系x f (t ),在参数方程与普通y g(t) ,那么就是曲线的参数方程y g (t )方程的互化中 ,必须使x, y的取值范围保持一致.注:普通方程化为参数方程,参数方程的形式不一定唯一。

最新人教版高中数学选修4-4《极坐标系》课件

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化成直角坐标. 解:
5 3 3 x 3cos 6 2 5 3 y 3sin 6 2
3 3 3 点M的直角坐标为 ( 2 , 2 )
所以,
例2.(2) 将点M的直角坐标 (
3, 1)
化成极坐标. 解:
( 3) ( 1) 2
2 2
7 因为点在第三象限, 所以 6 7 因此, 点M的极坐标为( 2, ) 6
1 3 tan 3 3
练习: 已知点的直角坐标, 求它们 的极坐标.
A ( 3, 3 )
B (1, 3 )
C ( 5 ,0 ) E ( 3,3)
D (0,2)
F (3, 0)
小结
极坐标与直角坐标的互化关系式: 设点M的直角坐标是 (x, y) 极坐标是 (ρ,θ) x=ρcosθ, y=ρsinθ
y x y , tan ( x 0) x
2 2 2
例1.(1)在极坐标系中,画出以下点
A(2, ) 6 B(3, ) 6 2 C (1, ) 3

E (5, 0)
F (0, )
G (0, ) 3Βιβλιοθήκη D(4, )
特别规定: 当点M在极点时,它的 极坐标=0,可以取任意值
例1.(2)说出下图中各点的极坐标


2
5 6
C E D O B A X
二、极坐标和直角坐标的互化
在直角坐标系中, 以原点作为极点, x轴的正半轴作为极轴, 并且两种坐标系中取相 同的长度单位
点M的直角坐标为 ( x, y ) 极坐标为(ρ,θ)
y x y , tan ( x 0) x
2 2 2
x=ρcosθ, y=ρsinθ

最新人教版高中数学选修4-4《极坐标系》教材梳理

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最新⼈教版⾼中数学选修4-4《极坐标系》教材梳理庖丁巧解⽜知识·巧学⼀、极坐标系的概念1.在⽣活中,如台风预报、地震预报、测量、航空、航海等,经常⽤距离和⽅向来表⽰⼀点的位置.⽤距离和⽅向表⽰平⾯上⼀点的位置,就是极坐标.极坐标系的建⽴:在平⾯内取⼀个定点O ,叫做极点.引⼀条射线Ox ,叫做极轴.再选定⼀个长度单位和⾓度正⽅向(通常取逆时针⽅向).这样就建⽴了⼀个极坐标系.2.如图1-2-3,极坐标系内⼀点的极坐标的规定:对于平⾯上任意⼀点M ,⽤ρ表⽰线段OM 的长度,⽤θ表⽰从Ox 到OM 的⾓度,ρ叫做M 的极径,θ叫做点M 的极⾓,有序数对(ρ,θ)就叫做M 的极坐标.图1-2-3深化升华极点、极轴、长度单位、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.1.特别规定:当M 在极点时,它的极坐标ρ=0,θ可以取任意值.2.平⾯上⼀点的极坐标是不唯⼀的,有⽆数种表⽰⽅法.坐标不唯⼀是由极⾓引起的.不同的极坐标可以写出统⼀表达式.⼆、极坐标和直⾓坐标的互化1.互化的前提条件:①极坐标系中的极点与直⾓坐标系中的原点重合;②极轴与x 轴的正半轴重合;③两种坐标系中取相同的长度单位.2.互化公式??≠=+===.0,t an ,,sin ,co s 222x x y y x y x θρθρθρ在进⾏两种坐标间的互化时,应注意以下⼏点:①两套公式是在三条规定下得到的;②由直⾓坐标求极坐标时,理论上不是唯⼀的,但这⾥约定只在主值范围内求值;③由直⾓坐标⽅程化为极坐标⽅程,最后要化简;④由极坐标⽅程化为直⾓坐标⽅程时要注意变形的等价性,通常总要⽤ρ去乘⽅程的两端,应该检查极点是否在曲线上,若在是等价变形,否则,不是等价变形.问题·探究问题1 平⾯内建⽴直⾓坐标系是⼈们公认的最容易接受并且被经常采⽤的⽅法,但为什么它并不是确定点的位置的唯⼀⽅法,为什么要使⽤极坐标?探究:确定平⾯内⼀个点的位置时,有时是依靠⽔平距离与垂直距离这两个量,有时却是依靠距离与⽅位⾓(即“长度”与“⾓度”,这就是极坐标系的基本思想)这两个量.在⽣活中,如台风预报、地震预报、测量、航空、航海中等,甚⾄更贴近⽣活的如⼈听声⾳,不但有⾼低之分,还有⽅向之分.描述⼀个⼈所⾛的⽅向和路程,经常会这样说:从A 点出发向北偏东60°⽅向⾛了⼀段距离到B 点,再从B 点向南偏西15°⽅向⾏⾛……描述某飞机的位置:飞⾏⾼度1 200⽶,从飞机上看地平⾯控制点B 的俯⾓α=16°31′……这种位置的刻画能够给⼈⼀个很直观的形象.⽣活中除了应⽤这两种坐标系外,还应⽤地理坐标系,它实际上能称为真实世界的坐标系了.它能确定物体在地球上的位置.最常⽤的地理坐标系是经纬度坐标系,这个坐标系可以确定地球上任何⼀点的位置.另外,从⼏何上来说,有些复杂的曲线,⽐如说环绕⼀点做旋转运动的点的轨迹,⽤直⾓坐标表⽰,形式极其复杂,但⽤极坐标表⽰,就变得⼗分简单且便于处理.在应⽤上有重要价值的等速螺线,它的直⾓坐标x 与y 之间的关系很难确定,可是它的极坐标ρ与θ却有⼀个简单的⼀次函数关系ρ=ρ0+aθ(a≠0),从⽽可以看出ρ的值是随着θ的增加(或减少)⽽增加(或减少)的.总之,使⽤极坐标是⼈们⽣产⽣活的需要.平⾯内建⽴直⾓坐标系是⼈们公认的最容易接受并且被经常采⽤的⽅法,但它并不是确定点的位置的唯⼀⽅法.问题2 ⽤极坐标与直⾓坐标来表⽰点时,⼆者究竟有哪些相同和不同呢?探究:极坐标系是⽤距离和⾓来表⽰平⾯上的点的位置的坐标系,它由极点O 与极轴Ox 组成.对于平⾯内任⼀点P ,若设|OP|=ρ(≥0),以Ox 为始边,OP 为终边的⾓为θ,则点P 可⽤有序数对(ρ,θ)表⽰.直⾓坐标是⽤两个长度来度量的,直⾓坐标系是在数轴的基础上发展起来的,⾸先定义原点,接着⽤两条互相垂直的直线分别构成x 轴和y 轴.点的位置⽤有序数对(x,y)来表⽰.在平⾯直⾓坐标系内,点与有序实数对,即坐标(x ,y )是⼀⼀对应的,可是在极坐标系内,虽然⼀个有序实数对(ρ,θ)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(ρ,θ)对应.也就是说平⾯上⼀点的极坐标是不唯⼀的.极坐标系中的点与有序实数对极坐标(ρ,θ)不是⼀⼀对应的.典题·热题例1设有⼀颗彗星,围绕地球沿⼀抛物线轨道运⾏,地球恰好位于该抛物线轨道的焦点处,当此彗星离地球为30(万千⽶)时,经过地球和彗星的直线与抛物线的轴的夹⾓为30°,试建⽴适当的极坐标系,写出彗星此时的极坐标.思路分析:如图1-2-4所⽰,建⽴极坐标系,使极点O 位于抛物线的焦点处,极轴Ox 过抛物线的对称轴,由题设可得下列四种情形:图1-2-4(1)当θ=30°时,ρ=30(万千⽶);(2)当θ=150°时,ρ=30(万千⽶);(3)当θ=210°时,ρ=30(万千⽶);(4)当θ=330°时,ρ=30(万千⽶).解:彗星此时的极坐标有四种情形:(30,30°),(30,150°),(30,210°),(30,330°).误区警⽰彗星此时的极坐标是四个,不能忽略了夹⾓的概念.如果只找到了⼀个极坐标,这是三⾓概念不清.例2极坐标与直⾓坐标的互化:(1)化点M 的直⾓坐标(-3,4)为极坐标;(2)化点M 的极坐标(-2,6π-)为直⾓坐标.思路分析:本题利⽤直⾓坐标与极坐标之间的互化公式,化极坐标时,需要找到点所对应的极径,极⾓;将极坐标化为直⾓坐标,直接根据公式可得到横,纵坐标.解:(1)∵ρ=22224)3(+-=+y x =5,tanθ=34-=x y , ⼜∵x<0,y>0,∴θ是第⼆象限⾓.∴θ=π-arctan 34. ∴点M 的极坐标为(5,π-arctan34). (2)x=2cos(6π-)=3-,y=-2sin(65π-)=1,∴点M 的直⾓坐标为(3-,1).深化升华(1)化点的直⾓坐标为极坐标时,⼀般取ρ≥0,0≤θ<2π,即θ取最⼩正⾓,由tanθ=xy 求θ时,还需结合点(x,y)所在的象限来确定θ的值. (2)化点的极坐标为直⾓坐标时,直接⽤互化公式?==,sin ,cos θρθρy x 例3在极坐标系中,A(4,9π),B(1,185π),则△OAB 的⾯积是__________. 思路解析:如图1-2-5所⽰,∠AOB=185π-9π=6π,图1-2-5S △AOB =21·|AO|·|BO|·sin ∠AOB=21·4·1·sin 6π=1. 答案:1⽅法归纳既然是求⾯积,那么就要明确所⽤到的⾯积公式不是⼀般的底乘⾼的⾯积公式,⽽是正弦定理的⾯积公式.例4已知两点的极坐标A(3,2π)、B(3,6π),则|AB|=______,AB 与极轴正⽅向所夹的⾓为____.图1-2-6思路解析:如图1-2-6所⽰,根据极坐标的定义可得|AO|=|BO|=3,∠AOB=60°,即△AOB 为正三⾓形.答案:3,65π⽅法归纳在坐标系中找到点的位置后,利⽤数形结合的⽅法可求出距离来.例5在极坐标中,若等边△ABC 的两个顶点是A(2,4π)、B(2,45π),那么顶点C 的坐标可能是( )A.(4,43π)B.(32,43π) C.(32,π) D.(3,π)思路解析:如图1-2-7,由题设可知A 、B 两点关于极点O 对称,即O 是AB 的中点.图1-2-7⼜|AB|=4,△ABC 为正三⾓形,|OC|=32,∠AOC=2π,C 对应的极⾓θ=4π+2π=43π或θ=4π-2π=4π-,即C 点极坐标为(32,43π)或(32,4π-). 答案:B深化升华在找点的极坐标时,把图形画出来,通过画图解决问题.例6(1)θ=43π的直⾓坐标⽅程是______; (2)极坐标⽅程ρ=sinθ+2cosθ所表⽰的曲线是______. 思路解析:(1)根据极坐标的定义,∵t anθ=xy ,∴tan 43π=x y ,即y=-x. (2)将极坐标⽅程化为直⾓坐标⽅程即可判断曲线的形状,因为给定的ρ不恒等于零,⽤ρ同乘⽅程的两边得ρ2=ρsinθ+2ρcosθ.化成直⾓坐标⽅程为x 2+y 2=y+2x,即(x-1)2+(y-21)2=45,这是以点(1,21)为圆⼼,半径为25的圆. 答案:(1)y=-x (2)以点(1,21)为圆⼼,半径为25的圆+++++++++++ ⽅法归纳当极坐标⽅程中含有sinθ、cosθ时,可将⽅程两边同乘以ρ,凑成含有ρsinθ、ρcosθ的项,然后再代⼊互化公式便可化为直⾓坐标⽅程,此法称为拼凑法.。

人教版高中数学选修4-4 第一讲 坐标系 二 极坐标系 (共34张PPT)教育课件

人教版高中数学选修4-4 第一讲 坐标系 二 极坐标系 (共34张PPT)教育课件

A. y 1
sin t
1
x t2
C.
1
yt 2
x cos t
B. y 1
cos t
x tan t
D. y 1
tan t
7.极坐标方程
2
arcsin化(为 直0)角坐标方程的形
式是 ( )
A. x2 y2 x 0
B.y x(1 x)
C. 2x 1 4y2 1 D..y (x 1)
2.极坐标(,)与(ρ,2kπ+θ)( k )表z 示 同一个点.即一点的极坐标的统一的表达式 为(ρ,2kπ+θ)
3.如果规定ρ>0,0≤θ<2π,那么除 极 点外,平面内的点和极坐标就可以一一对 应了。
我们学了直角坐标,也学了极坐 标,那么这两种坐标有什么关系呢? 已知点的直角坐标为,如何用极坐标 表示这个点呢?
M (, )
0
x
2
4
5
6
C
1.如图,在极坐标系中,写出点 AF(,6B, ,4C3 ,)D的, G极(坐5, 标53,所) 并在标的出位E置( 72 , ) ,
E D BA
O
X
4 F
3
G 5
3
解:如图可得A,B,C,D的坐标分别为
(4,0)
(2, )
(3, )
(1, 5 )
4
2
6
点E,F,G的位置如图所示
1
4.极坐标方程ρ=cosθ与ρcosθ= 的2 图形是( ) B
A
B
C
D
解x=:12把,ρc故os排θ=除A,、12 化D;为又直圆角ρ坐=c程os,θ显得然: 过点 (0,1),又排除C,故选B。
5、若A、B的两点极坐标为A(4,

人教版高中数学选修4-4《§1.2极坐标系》

人教版高中数学选修4-4《§1.2极坐标系》
M (,)
没有说明 时 ≥0


O
x
例 在图中,用点A,B,C,D,E分别表示教学楼,体育 馆,图书馆,实验楼,办公楼的位置.建立适当的极 实验楼 坐标系,写出各点的极坐标. 图书馆
D
解: A0,0
B60,0
C
C 120, D 60 3, 3 2
基点 参照方向和角
实验楼
D
距离
图书馆
C
办公楼
E
45
60m B 教学楼 体育馆
A
60
(一) 极 坐 标 系:
在平面内取一个定点O,叫做极点; 自极点O引一条射线Ox,叫做极轴; 再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧 度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样建立了 一个极坐标系.

O
x
极坐标系内点的极坐标 |OM| ∠xOM (,) 极径 极角 M的极坐标
120, 4 3
120, 2 3
M (,)
极坐标(,)与(,+2k)(k) 表示同一个点
极点(0,) )( R)
给定和就可以在平面内惟一确定点M;
O
x
但给定平面内一点M,却有无数个极坐标与之对应
当规定>0,0≤<2,那么除极点外,平面内的点 可用惟一的极坐标(,)表示;而极坐标(,)表 示的点也是惟一确定.
数学家笛卡尔
瑞典公主克里斯汀
1 sin
作业
课本第12页习题1.2
y x y , tan x 0(直角坐标化极坐标) x
2 2 2
2 例1: 将点M的极坐标 5, 3
化成直角坐标 .

高中数学选修4—4(坐标系与参数方程)知识点总结

高中数学选修4—4(坐标系与参数方程)知识点总结

知识点坐标系与参数方程.平面直角坐标系的作用在变换,是中的坐标伸缩变换1 0) (x x :平面直角坐标系中的任意一点P(x,y)设点0) (y y)y,x(P,为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换称,对应到点P(x,y)点,下简称伸缩变 . 换极坐标系的概念2. 极坐标系(1)OO引一条射自极点,叫做极点,在平面内取一个定点,如图所示Ox(一个角度单位,再选定一个长度单位;叫做极轴,线通常取逆(及其正方向)通常取弧度 . 这样就建立了一个极坐标系),时针方向而平面直角坐标系以互相垂直的两条数轴,极坐标系以角这一平面图形为几何背景:注但极.而极坐标系则不可,平面直角坐标系内的点与坐标能建立一一对应的关系;为几何背景. 坐标系和平面直角坐标系都是平面坐标系极坐标(2) OxO是平面内一点M设为始以极轴;记为,的极径M叫做点|OM|的距离M与点极点, x OM OM),(记为,的极角M叫做点为终边的角射线,边的极坐M叫做点有序数对. ),(M . 记作,标 0, 我们认为,不作特殊说明时,一般地. 可取任意实数 M平面内一个,和直角坐标不同R).∈)( (0,它的极坐标为,在极点时当点,特别地 . 点的极坐标有),(2 0,0 如果规定;表示平面内无数种表示的点可用唯一的极坐标,那么除极点外, ),( . 表示的点也是唯一确定的极坐标,同时极坐标和直角坐标的互化3.并在两种坐标系,轴的正半轴作为极轴,x把直角坐标系的原点作为极点:互化背景(1) : 如图所示,中取相同的长度单位M)y,x(面平标坐是设:式公化互(2)是标坐极,是标坐角直的它,点: 于是极坐标与直角坐标的互化公式如一意任内 ,(0 )表),( )y,x(),(M直角坐标极坐标点222 y x cos x 互化公式 y sin y 0) x( tan xMtan . 所在的象限最小正角可根据点,确定角时由,在一般情况下常见曲线的极坐标方程 4.极坐标方程图形曲线半径,圆心在极点 )2 (0r r的圆为,0)r(半径,圆心为22r的圆为 ),r(为心圆 ) (cosr2r的圆径为半,2 ) (0sinr2)R ( 或)R ( (1)倾斜角为,过极0) ( 和0) ( 点 的直线) (a cos22垂(2) ,0)a(与极轴,过点) (0a sin轴直的直线 ),a(极与,点过2平行的直线即,一唯不式形示表的标坐极的点上面平于由:注),( ,2),(,(), , ),( ,这与点的直角坐标的,都表示同一点的坐标只要求至少有一个能满足,所以对于曲线上的点的极坐标的多种表示形式.唯一性明显不),(M, 程方标坐极于对如例.可即程方标坐极为示同5 ),(),(-表以可点44 或)2 ,(或)2 ,(等多种形式的极坐标满足方只有,其中,44444444 . 程二、参数方程参数方程的概念1.ty,x的函数都是某个变数如果曲线上任意一点的坐标,在平面直角坐标系中,一般地)t(f x t)y,x(M,都在这条曲线上由方程组①所确定的点,的每一个允许值并且对于,① g y)t( ty,x 相对,简称参数,叫做参变数的变数联系变数,那么方程①就叫做这条曲线的参数方程 . 直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程,于参数方程而言参数方程和普通方程的互化2.一般地可以通过消去参数而从,曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式(1). 参数方程得到普通方程t)t(f xy,x,例如,的关系中的一个与参数如果知道变数(2)求,把它代入普通方程)t(f x )t(g y在参数方程与,就是曲线的参数方程那么,出另一个变数与参数的关系 )t(g y y,x . 的取值范围保持一致必须使,普通方程的互化中普通方程化为参数方程,参数方程的形式不一定唯一。

高中数学选修4—4(坐标系与参数方程)知识点总结[整理文档]

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坐标系与参数方程知识点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(0):(0)x xy ygg的作用下,点P(x,y)对应到点(,)P x y,称为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换.2.极坐标系的概念(1)极坐标系如图所示,在平面内取一个定点O,叫做极点,自极点O引一条射线Ox,叫做极轴;再选定一个长度单位,一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.注:极坐标系以角这一平面图形为几何背景,而平面直角坐标系以互相垂直的两条数轴为几何背景;平面直角坐标系内的点与坐标能建立一一对应的关系,而极坐标系则不可.但极坐标系和平面直角坐标系都是平面坐标系.(2)极坐标设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;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.有序数对(,)叫做点M的极坐标,记作(,)M.一般地,不作特殊说明时,我们认为0,可取任意实数.特别地,当点M在极点时,它的极坐标为(0,)(∈R).和直角坐标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示.如果规定0,02,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标(,)表示;同时,极坐标(,)表示的点也是唯一确定的.3.极坐标和直角坐标的互化(1)互化背景:把直角坐标系的原点作为极点,x轴的正半轴作为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位,如图所示:(2)互化公式:设M是坐标平面内任意一点,它的直角坐标是(,)x y,极坐标是(,)(0),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:点M直角坐标(,)x y极坐标(,)互化公式cossinxy222tan(0)x yyxx在一般情况下,由tan确定角时,可根据点M所在的象限最小正角.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(02) r圆心为(,0)r,半径为r的圆2cos()22 r圆心为(,)2r,半径为r的圆2sin(0) r过极点,倾斜角为的直线(1)()()R R 或(2)(0)(0)和过点(,0)a ,与极轴垂直的直线cos()22a 过点(,)2a ,与极轴平行的直线sin (0)a 注:由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一,即(,),(,2),(,),(,),都表示同一点的坐标,这与点的直角坐标的唯一性明显不同.所以对于曲线上的点的极坐标的多种表示形式,只要求至少有一个能满足极坐标方程即可.例如对于极坐标方程,点(,)44M 可以表示为5(,2)(,2),444444或或(-)等多种形式,其中,只有(,)44的极坐标满足方程.二、参数方程1.参数方程的概念一般地,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 yg t ①,并且对于t 的每一个允许值,由方程组①所确定的点(,)M x y 都在这条曲线上,那么方程①就叫做这条曲线的参数方程,联系变数,x y 的变数t 叫做参变数,简称参数,相对于参数方程而言,直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程.2.参数方程和普通方程的互化(1)曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式,一般地可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程.(2)如果知道变数,x y 中的一个与参数t 的关系,例如()x f t ,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系()yg t ,那么()()x f t yg 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.注:普通方程化为参数方程,参数方程的形式不一定唯一。

高中数学选修4-4-极坐标

高中数学选修4-4-极坐标

极坐标知识集结知识元极坐标知识讲解1.极坐标系【知识点的认识】极坐标系与点的极坐标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,点O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(ρ,θ)称为点M的极坐标.显然,每一个有序实数对(ρ,θ)决定一个点的位置.其中,ρ称为点M 的极径,θ称为点M的极角.由极径的意义可知ρ≥0,当极角θ的取值范围是[0,2π)时,平面上的点(除去极点)就与极坐标(ρ,θ)(ρ≠0)建立一一对应的关系,我们约定,极点的极坐标是极径ρ=0,极角θ可取任意角.2.简单曲线的极坐标方程【知识点的认识】一、曲线的极坐标方程定义:如果曲线C上的点与方程f(ρ,θ)=0有如下关系(1)曲线C上任一点的坐标(所有坐标中至少有一个)符合方程f(ρ,θ)=0;(2)以方程f(ρ,θ)=0的所有解为坐标的点都在曲线C上.则曲线C的方程是f(ρ,θ)=0.二、求曲线的极坐标方程的步骤:与直角坐标系里的情况一样①建系(适当的极坐标系)②设点(设M(ρ,θ)为要求方程的曲线上任意一点)③列等式(构造△,利用三角形边角关系的定理列关于M的等式)④将等式坐标化⑤化简(此方程f(ρ,θ)=0即为曲线的方程)三、圆的极坐标方程(1)圆心在极点,半径为r,ρ=r.(2)中心在C(ρ0,θ0),半径为r.ρ2+ρ02﹣2ρρ0cos(θ﹣θ0)=r2.四、直线的极坐标方程(1)过极点,θ=θ0(ρ∈R)(2)过某个定点垂直于极轴,ρcosθ=a(3)过某个定点平行于极轴,r sinθ=a(4)过某个定点(ρ1,θ1),且与极轴成的角度α,ρsin(α﹣θ)=ρ1sin(α﹣θ1)五、直线的极坐标方程步骤1、据题意画出草图;2、设点M(ρ,θ)是直线上任意一点;3、连接MO;4、根据几何条件建立关于ρ,θ的方程,并化简;5、检验并确认所得的方程即为所求.3.点的极坐标和直角坐标的互化【知识点的认识】坐标之间的互化(1)点的极坐标和直角坐标的互化以直角坐标系的原点O为极点,x轴的正半轴为极轴,且在两种坐标系中取相同的长度单位(如图).平面内任意一点P的直角坐标与极坐标分别为(x,y)和(ρ,θ),则由三角函数的定义可以得到如下两组公式:,.通常情况下,将点的直角坐标化为极坐标时,取ρ≥0,0≤θ<2π.(2)空间点P的直角坐标(x,y,z)与柱坐标(ρ,θ,z)之间的变换公式为:.(3)空间点P的直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,φ,θ)之间的变换关系为:.例题精讲极坐标例1.在极坐标系中,已知M(1,),N,则|MN|=()A.B.C.1+D.2例2.在极坐标系中,已知A(3,),B(4,),O为极点,则△AOB的面积为()A.3B.C.D.2例3.已知直线l:(t为参数)与曲线ρ2=的相交弦中点坐标为(1,1),则a等于()A.-B.C.-D.当堂练习单选题练习1.已知曲线C的极坐标方程为:ρ=2cosθ-4sinθ,P为曲线C上的动点,O为极点,则|PO|的最大值为()A.2B.4C.D.2练习2.在极坐标中,O为极点,曲线C:ρ=2cosθ上两点A、B对应的极角分别为,则△AOB 的面积为()A.B.C.D.练习3.已知直线l过点P(-2,0),且倾斜角为150°,以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ρ2-2ρcosθ=15.若直线l交曲线C于A,B两点,则|PA|∙|PB|的值为()A.5B.7C.15D.20练习4.在平面直角坐标系中,记曲线C为点P(2cosθ-1,2sinθ+1)的轨迹,直线x-ty+2=0与曲线C 交于A,B两点,则|AB|的最小值为()A.2B.C.D.4练习5.在极坐标系中,直线ρcosθ=2与圆ρ=4cosθ交于A,B两点,则|AB|=()A.4B.C.2D.练习6.在同一平面直角坐标系中,将直线x-2y=2按φ:变换后得到的直线l,若以坐标原点为极点,以x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,则直线l的极坐标方程为()A.4ρcosθ-ρsinθ=4B.ρcosθ-16ρsinθ=4C.ρcosθ-4ρsinθ=4D.ρcosθ-8ρsinθ=4填空题练习1.在极坐标系中,圆ρ=1上的点到直线的距离的最大值是___.练习2.在极坐标系中,点(2,)到直线ρsinθ-ρcosθ-6=0的距离为___.练习3.在极坐标系下,已知圆,则圆O的直角坐标方程是_________________练习4.在极坐标系中,若点A(3,),B(3,),则△AOB的面积为___解答题练习1.'在平面直角坐标系xOy中,以原点为极点,x轴为极轴建立极坐标系,曲线C的方程是,直线l的参数方程为(t为参数,0≤α<π),设P (1,2),直线l与曲线C交于A,B两点.(1)当α=0时,求|AB|的长度;(2)求|PA|2+|PB|2的取值范围.'练习2.'在直角坐标xOy中,直线l的参数方程为{(t为参数)在以O为极点.x轴正半轴为极轴的极坐标系中.曲线C的极坐标方程为ρ=4sinθ-2cosθ.(I)求直线l的普通方程与曲线C的直角坐标方程:(Ⅱ)若直线l与y轴的交点为P,直线l与曲线C的交点为A,B,求|PA||PB|的值.'。

高中数学选修4—4(坐标系与参数方程)知识点总结

高中数学选修4—4(坐标系与参数方程)知识点总结

坐标系与参数方程知识点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x x ( 0),在变换:y (的作用y 0)下 , 点 P(x,y) 对应到点 P ( x , y ) ,称为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换, 简称伸缩变换.2. 极坐标系的概念(1) 极坐标系如图所示, 在平面内取一个定点O ,叫做极点,自极点 O 引一条射线Ox ,叫做极轴;再选定一个长度单位,一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向 ), 这样就建立了一个极坐标系 .注: 极坐标系以角这一平面图形为几何背景, 而平面直角坐标系以互相垂直的两条数轴为几何背景 ; 平面直角坐标系内的点与坐标能建立一一对应的关系, 而极坐标系则不可. 但极坐标系和平面直角坐标系都是平面坐标系.(2) 极坐标设 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; 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. 有序数对(, ) 叫做点M的极坐标,记作M(, ).一般地 , 不作特殊说明时, 我们认为0,可取任意实数.特别地 , 当点M在极点时 , 它的极坐标为(0,)(∈ R).和直角坐标不同, 平面内一个点的极坐标有无数种表示.如果规定0,02, 那么除极点外, 平面内的点可用唯一的极坐标( ,) 表示; 同时 , 极坐标(, ) 表示的点也是唯一确定的.3. 极坐标和直角坐标的互化(1) 互化背景 : 把直角坐标系的原点作为极点 ,x 轴的正半轴作为极轴 , 并在两种坐标系中取相同的长度单位 , 如图所示 :(2) 互化公式 : 设M是坐标平面内任意一点 , 它的直角坐标是(x, y) , 极坐标是( , ) (0),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:点 M直角坐标( x, y)极坐标(, )x cos 2 x2 y2互化公式y( x 0) y sin tanx在一般情况下 , 由tan 确定角时 , 可根据点M所在的象限最小正角 .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r (0 2 )为 r 的圆圆心为 (r ,0) ,半径2r cos ( ) 为 r 的圆2 2圆心为 (r , ) ,半22r sin(0)径为 r 的圆过极点 , 倾斜角为 (1) ( R)或 ( R)的直线(2)(0)和( 0)过点 (a,0) , 与极轴cosa()垂直的直线22过 点 (a, ) , 与 极2sina(0 )轴平行的直线注 : 由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一, 即( , ),( ,2),( ,),( , ), 都表示同一点的坐标, 这与点的直角坐标的唯一性明显不同. 所以对于曲线上的点的极坐标的多种表示形式 , 只要求至少有一个能满足极坐标方程即可.例如对于极坐标方程,点M( ,)可以表示为4 4( ,2 )或( , 4 2 )或(- ,5)等多种形式 ,其中,只有 (, ) 的极坐标满足方 4 44 4 44 4程.二、参数方程1. 参数方程的概念一般地 , 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 )M ( x, y) 都在这条曲线上 ,y① , 并且对于 t 的每一个允许值 , 由方程组①所确定的点g(t )那么方程①就叫做这条曲线的参数方程, 联系变数 x, y 的变数 t 叫做参变数 , 简称参数 , 相对于参数方程而言 , 直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程.2. 参数方程和普通方程的互化(1) 曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式 , 一般地可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程 .(2) 如果知道变数 x, y 中的一个与参数 t 的关系 , 例如 x f (t) , 把它代入普通方程 , 求 出另一个变数与参数的关系y g(t) , 那么x f (t )y就是曲线的参数方程 , 在参数方程与g(t )普通方程的互化中 , 必须使 x, y 的取值范围保持一致 .注: 普通方程化为参数方程,参数方程的形式不一定唯一。

(打印稿)高中数学选修4—4(坐标系与参数方程)知识点总结

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y


sin

tan y (x 0)
x
图1
(2) 互 化 公 式 : 设 M 是 坐 标 平 面 内 任 意 一 点 , 它 的 直 角 坐 标 是 (x, y) , 极 坐 标 是
(, ) ( 0 ),于是极坐标与直角坐标的互化公式如上表: 在一般情况下,由 tan 确定角时,可根据点 M 所在的象限最小正角.
x

y

a b

r r
cos sin
(为参数)

4.椭圆的参数方程
3
以坐标原点 O 为中心,焦点在 x 轴上的椭圆的标准方程为
x2 a2

y2 b2
1(a
b 0), 其参数
方程为
x

y

a b
cos sin (为参数)源自,其中参数 称为离心角;焦点在
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 圆心为 (r, 0) ,半径为 r 的圆 圆心为 (r, ) ,半径为 r 的圆
2 过极点,倾斜角为 的直线
过点 (a, 0) 与极轴垂直的直线
r(0 2 )
2r cos ( )
作 M (,).
一般地,不作特殊说明时,我们认为 0, 可取任意实数. 特别地,当点 M 在极点时,它的极坐标为(0, )( ∈R).和直角坐标不同,平面内一个点
的极坐标有无数种表示.
如果规定 0, 0 2 ,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标 (, ) 表示;同
y
轴上的椭圆的标准方程是

最新人教版高中数学选修4-4《坐标系》本讲综述

最新人教版高中数学选修4-4《坐标系》本讲综述

第一讲坐标系
本讲综述
本讲共分四节:一、平面直角坐标系;二、极坐标系;三、简单曲线的极坐标方程;四、柱坐标系与球坐标系简介.重点是根据不同的曲线建立恰当的坐标系,从而求出曲线方程,研究曲线性质.难点是极坐标和直角坐标的互化以及求曲线方程.
本讲知识是初中学过的数轴与平面直角坐标系知识的延伸,从一维空间,二维空间延伸到三维空间.所以在学习本讲知识前应先回顾初中学过的知识,例如:在平面直角坐标系中刻画点的位置的方法和在平面直角坐标系伸缩变换作用下平面图形的变化情况.这些是学习用极坐标刻画点的位置和坐标互化的基础.由于本讲知识比较抽象,所以在学习中,可以借助信息技术来形象、直观地表现坐标系,直线和曲线等问题.另外,信息技术在加强几何直观,促使数与形结合方面有着特殊的作用.可以运用信息技术,进一步验证得到的结果,为抽象的认识增添形象的支持.因为把实际问题归结为数学模型是需要一定功底的,所以在学习中还应熟记基本公式和建立基本方程的方法,尤其是在应用问题当中,能够读清题意,抽象出函数模型来.
坐标系是解析几何的基础,它是由17世纪的数学家笛卡儿、费马提出的.坐标法思想为创立微积分奠定了基础,也是近代数学发展的开端,已经成为现代数学最重要的基本思想之一.坐标系是联系几何与代数的桥梁,是数形结合的有力工具,利用它可以使数与形相互转化.它也与现实生活联系紧密,如台风、寒流、沙暴中心的运动规律等等都可以利用坐标法来研究.。

人教版高中数学选修4-4《1.2.2极坐标和直角坐标的互化》

人教版高中数学选修4-4《1.2.2极坐标和直角坐标的互化》
知识回顾:
极坐标系的建立: 在平面内取一个定点O,叫做极点。 引一条射线OX,叫做极轴。
O X
再选定一个长度单位和角度正方向(通常取 逆时针方向)。 这样就建立了一个极坐标系。 建立了极坐标系的平面称为极坐标平面
二、极坐标系内一点的极坐标的规定
对于平面内异于极点O的任意一点M,|OM| =叫做
设点M的直角坐标是 (x, y) ,极坐标是 (ρ ,θ ) (限定ρ ≥0,0≤θ <2π )
M(x , y)
极坐标转化直角坐标 x = cos , y = sin
y

直角坐标转化极坐标 y 2 2 2 x y , tan ( x 0)O x
X
2 例1:将点M 的极坐标(5, )化成直角坐标。 3
自主预习案
2 2 5 3 解:x 5 cos ,y 5 sin 3 3 2 5 5 3 所以,点M的直角坐标( , )。 2 2
例2:将点M的直角坐标( 3, 1 )化成极坐标。
2 2 解: ( 3) (1 ) 3 1 2,
1 1 3 t an 。 3 3 3 7 因为点M在第三象限,所以 。 6 7 因此,点M的极坐标为( 2, )。 6
2.在极坐标系中,已知 两
。 求A,B中点的极坐标 2 点 A 6. , B 6. 6 3
已知定点 P 4. 3 (1)将极点移至 O 2 3, 极坐标轴方 6
向不变,求点P的新坐标。


课下探究
(2)极点不变,将极轴逆时针转动
ห้องสมุดไป่ตู้

例3.点P的直角坐标为,则点 P(1, 3)的极坐标为( C)

人教版高中数学选修4-4《1.2 极坐标系》

人教版高中数学选修4-4《1.2 极坐标系》

过程与方法
1.通过合作探究体 会数形结合、类比 的数学思想方法;
2.培养学生观察、 分析、比较和归纳 的能力; 3.培养学生从实际 情境中提出问题、 解决问题的能力。
情感态度与价值观
1.用生活实例,类比 直角坐标系,体会极 坐标系的好处,感觉 数学源于生活应用于 生活;逐步认识数学 的科学价值、应用价 值;
生 成
提 升
观察 思考
类比 归纳
合作 交流
展示 自我
教学过程 Add Your Text
概念 生成 情境 引入 定义 诠释
小结 自述
新知 应用
一、情景引入
观察员如何描述狙击目标的位置?
一、情景引入
观察员如何描述?狙击手如何操作?
一、情景引入
一点钟方向
距离485
二、生成概念
( ρ,ѳ ) P
2.探究、自述小结方 式激发学生学习兴趣
教学重点 类比直角 坐标系, 合作探究
教学 重点
1极坐标 概念的生 成与诠释 2与直角 坐标的互 化
教学难点
教学 难点
通过实例 以问题启发
极坐标的 多值性
教法学法
情景 设疑 启发 引导 探 究 经 历 典例 剖析 巩 固 化 解 点拨 释疑 深 化
实 例
极坐标系
说课内容
教材分析 学情分析 目标分析 教学策略 教学过程 教学反思
教材分析
极坐标系
代数
坐标系
几何
平面直角坐标系
通过实例、类比思想,帮助学生理解 极坐标系的概念;
教学内容
通过自主探究完成极坐标系的建立, 能用极坐标刻画点的位置 完成与直角坐标的互化
为后面学习简单曲线的极坐标方程奠定基础

人教课标版高中数学选修4-4:《极坐标系》教案-新版

人教课标版高中数学选修4-4:《极坐标系》教案-新版

1.2 极坐标系一、教学目标(一)核心素养通过这节课学习,认识极坐标系、能在极坐标系下用极坐标表示点的位置,会进行极坐标和直角坐标的互化,在直观想象、数学抽象中感受极坐标的特点.(二)学习目标1.通过实例,认识极坐标系,体会用极坐标表示点的特点.2.了解用极坐标系表示点的不唯一性.3.能进行极坐标系与平面直角坐标系的互化,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.(三)学习重点1.认识极坐标系的重要性.2.用极坐标刻画点的位置.3.会进行极坐标与直角坐标的互化.(四)学习难点1.理解用极坐标刻画点的位置的基本思想.2.认识点与极坐标之间的对应关系.二、教学设计(一)课前设计1.预习任务(1)读一读:阅读教材第8页至第11页,填空:极坐标系的建立:在平面内取一个定点O,叫做极点;自极点O引一条射线Ox,叫做极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.极坐标系内一点的极坐标的规定: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;以极轴Ox为始边,射线OM为终边的角xOM叫做点M的极角,记ρ叫做点M为θ.有序数对),(θρ,θ可取任意实数.为0≥(2)想一想:点与极坐标有什么关系?一般地,极坐标),(θρ与)2,(πθρk +)(Z k ∈表示同一个点.特别地,极点O 的坐标为))(,0(R ∈θθ.如果规定πθρ20,0<≤>,那么除极点外,平面内的点可用惟一的极坐标),(θρ表示;同时,极坐标),(θρ表示的点也是惟一确定的. (3)写一写:极坐标系与直角坐标系如何转化?把直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴,并在两种坐标系中取相同的单位长度.设M 是平面内任意一点,它的直角坐标是),(y x ,极坐标是),(θρ,则:=x θρcos , =y θρsin=2ρ22y x +, =θtan )0(≠x xy2.预习自测(1)在极坐标系中,下列各点中与)3,2(π表示的不是同一个点的是( )A .)35,2(π-B .)37,2(πC .)35,2(πD .)313,2(π 【知识点】极坐标系【解题过程】由于极坐标),(θρ与)2,(πθρk +)(Z k ∈表示同一个点,检验得,选项C 不是同一个点【思路点拨】根据点的极坐标定义代入验证可得 【答案】C(2)已知点A 的直角坐标为)2,0(,则点A 的极坐标为( )A .)2,2(πB .)0,2(C .)2,2(πD .)2,2(π-【知识点】极坐标与直角坐标互化【解题思路】根据极坐标与直角坐标互化公式可得:22022=+=ρ,显然2πθ=【思路点拨】由极坐标与直角坐标互化可得 【答案】A(3)已知点M 的极坐标为)4,3(π,则点M 的直角坐标为( )A .)3,3(B .)223,223(C .)233,23( D .)33,3( 【知识点】极坐标与直角坐标互化【解题思路】根据极坐标与直角坐标互化公式可得:223sin ,223cos ====θρθρy x 【思路点拨】由极坐标与直角坐标互化可得 【答案】B(4)已知A 、B 两点极坐标为)32,6(),3,4(ππ-B A ,则线段AB 中点的极坐标为________.【知识点】极坐标与直角坐标互化、中点坐标公式【解题过程】 将A,B 两点化为直角坐标得 )33,3(),32,2(--B A ,所以中点的直角坐标为)23,21(--,化为极坐标得)34,1(π【思路点拨】先化为直角坐标,利用在直角坐标系下的中点坐标公式求出中点,再化为极坐标 【答案】)34,1(π(二)课堂设计 1.知识回顾(1)平面直角坐标系中的点P 与坐标(a ,b)是一一对应的. 2.问题探究探究一 结合实例,认识极坐标系★ ●活动① 提出问题,创设情境如右图1是某校园教学平面示意图,假设某同学在教学楼处,请回答下列问题: (1)他向东偏北 60方向走m 120后到达什么位置?该位置唯一确定吗?(2)如果有人打听体育馆和办公楼的位置,他应如何描述? (学生回答)(1) 他向东偏北 60方向走m 120后到达是点C 图书馆的位置,该位置唯一确定.(2)如果去体育馆向正东方向走m 60,去办公楼向北偏西图145走m 50.上面刻画位置是以A 作为基点,并以射线AB 为参照方向,然后利用与A 距离和与AB 所成角度来描述位置,例如“东偏北 60,距离m 120”,即利用“距离”和“角度”来刻画平面上点的位置.在上一节中,我们用“在信息中心的西偏北 45方向,距离m 10680处”描述了巨响的位置.即以信息中心为基点,以正西方向为参照,用与信息中心的距离与正西方向所成的角来刻画巨响的位置.有时候它比直角坐标更方便,在现实生活中,有很多的应用,例如台风预报,地震预报,测量、航空、航海中主要采用这种方法.【设计意图】从生活实例到数学问题,引入学习极坐标系概念的必要性,形成用角和距离刻画点的位置的直觉.●活动② 互动交流,类比提炼概念我们类比建立平面直角坐标系的过程,怎样建立用距离与角度确定平面上点的位置的坐标系?(学生讨论交流)平面直角坐标系的建立是在同一个平面上互相垂直且有公共原点的两条数轴构成平面直角坐标系,简称直角坐标系.通常,两条数轴分别置于水平位置与垂直位置,取向右与向上的方向分别为两条数轴的正方向.水平的数轴叫做x 轴或横轴,垂直的数轴叫做y 轴或纵轴,它们的公共原点O 称为直角坐标系的原点,以点O 为原点的平面直角坐标系记作平面直角坐标系xOy .类比上述过程,我们在平面内取一个定点O ,叫做极点;自极点O 引一条射线Ox ,叫做极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.极坐标建立后,如何来定义平面中的点的极坐标呢? 如右图2,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;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.有序数对),(θρ叫做点M 的极坐标,记为M ),(θρ.一般地,不作特殊说明时,我们认为0≥ρ,θ可取任意实数.【设计意图】从特殊到特殊,类比得到极坐标系,让学生不会觉得极坐标系来得太突然,顺其图2B 自然得到点在极坐标系中的定义. ●活动③ 巩固基础,检查反馈 例1 在极坐标系里描出下列各点.)0,3(A ,)2,3(πB ,)34,5(πC ,)65,3(πD ,)35,6(πE【知识点】极坐标系的定义、点在极坐标系中的表示【数学思想】数形结合【解题过程】根据点在极坐标的表示,ρ表示的是点到极点的距离,θ表示射线与极轴所成的角,所以个点在极坐标的位置如图. 【思路点拨】欲确定点的位置,需先确定ρ和θ的值. 【答案】如右图.同类训练 在右图3的极坐标系中描出下列点的位置:)4,3(πF ,),4(πG【知识点】极坐标系的定义、点在极坐标系中的表示【数学思想】数形结合【解题过程】根据点在极坐标的表示,ρ表示的是点到极点的距离,θ表示射线与极轴所成的角,所以个点在极坐标的位置如图3.【思路点拨】欲确定点的位置,需先确定ρ和θ的值. 【答案】如右图3.探究二 探究点与极坐标的对应关系 ●活动① 认识差异、辨析极坐标系在图1中,用点E D C B A ,,,,分别表示教学楼,体育馆,图书馆,实验楼,办公楼的位置.建立适当的极坐标系,写出各点的极坐标.我们以点A 为极点,AB 所在的射线为极轴(单位长度为m 1),GFAD CE4πOx2π 65π π34π 35π图34πOx2π 65π π34π 35π x图4建立极坐标系,则E D C B A ,,,,的极坐标分别为)43,50(),2,360(),3,120(),0,60(),0,0(πππ建立极坐标系后,给定ρ和θ,就可以在平面内惟一确定点M ,反过来,给点平面内任意一点,也可以找到她的极坐标),(θρ.但是否和平面直角坐标系中的点和直角坐标一样,极坐标和点事一一对应的关系呢?【设计意图】通过对点的极坐标的认识,为后面点的极坐标不惟一做好铺垫. ●活动② 合作探究,解决问题我们来观察下列极坐标表示的点之间有何关系呢?)26,4(),46,4(),26,4(),6,4(πππππππ-++由终边相同的角的定义可知,上述极坐标表示的是同一个点,于是:一般地,极坐标),(θρ和))(2,(Z k k ∈+πθρ表示同一个点,所以,极坐标和直角坐标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示.特别地,极点O 的极坐标为))(,0(R ∈θθ如果我们规定πθρ20,0<≤>,那么除极点外,平面内的点可用惟一的极坐标),(θρ表示;同时,极坐标),(θρ表示的点也是惟一确定的.同类训练 在极坐标系中,写出下图中各点的极坐标(πθρ20,0<≤>)A (4,0)B ( )C ( )D ( ) F ( ) G ( ) 【知识点】极坐标系的定义、点在极坐标系中的表示 【数学思想】数形结合【解题过程】根据点A 的极坐标,可以得到其它点的极坐标)4,2(πB ,)2,3(πC ,)65,1(πD ,)34,6(πF ,)35,5(πG .【思路点拨】(1)写点的极坐标要注意顺序:极径ρ在前,极角θ在后,不能把顺序颠倒了. (2)点的极坐标是不惟一的,但若限制ρ>0,0≤θ<2π,则除极点外,点的极坐标是惟一确定的.【答案】)4,2(πB ,)2,3(πC ,)65,1(πD ,)34,6(πF ,)35,5(πG .【设计意图】通过辨析认识点的极坐标是不唯一的,加深对极坐标系的认识. 探究三 实现极坐标与直角坐标的互化★▲ ●活动① 归纳梳理、理解实质平面内的一个点既可以用直角坐标表示,也可以用极坐标来表示,那么这两种坐标之间有何联系呢?把直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位,如图5所示.设M 是平面内任意一点,它的直角坐标是),(y x ,极坐标是),(θρ,于是极坐标与直角坐标的互化公式如下:⎩⎨⎧==θρθρsin cos y x ⎪⎩⎪⎨⎧≠=+=)0(tan 222x x y y x θρ 这就是极坐标和直角坐标的互化公式. 【设计意图】得到直角坐标与极坐标之间的关系. 活动② 巩固基础,检查反馈例2 分别把下列点的极坐标化为直角坐标(1))6,2(π (2))2,3(π【知识点】极坐标与直角坐标互化. 【解题过程】(1)由cos 2cos36sin 2sin16x y πρθπρθ======所以点的极坐标)6,2(π化为直角坐标为)1,3(.图5(2)由cos 3cos02sin 3sin32x y πρθπρθ======所以点的极坐标)2,3(π化为直角坐标为)3,0(.【思路点拨】将点的极坐标),(θρ化为点的直角坐标),(y x 时,运用到求角θ的正弦值和余弦值,熟练掌握特殊角的三角函数值,灵活运用三角恒等变换公式是关键. 【答案】(1) )1,3( (2) )3,0(. 同类训练 分别把下列点的极坐标化为直角坐标(1))32,4(π(2)),(ππ 【知识点】极坐标与直角坐标互化. 【数学思想】【解题过程】(1)3232sin 4sin 232cos 4cos ===-===πθρπθρy x 所以点的极坐标)32,4(π化为直角坐标为)32,2(-.(2)由cos cos sin sin 0x y ρθπππρθππ===-===所以点的极坐标),(ππ化为直角坐标为)0,(π-.【思路点拨】将点的极坐标),(θρ化为点的直角坐标),(y x 时,运用到求角θ的正弦值和余弦值,熟练掌握特殊角的三角函数值,灵活运用三角恒等变换公式是关键. 【答案】(1) )32,2(- (2) )0,(π-.例3 已知点B 、C 的直角坐标为)2,2(-,)15,0(-,求它的极坐标(ρ>0,0≤θ<2π). 【知识点】极坐标与直角坐标互化.【解题过程】∵ρ=,22)2(22222=-+=y x +122tan -=-=θ,且点位于第四象限∴θ=47π,点B 的极坐标为(22,47π).又∵x =0,y <0,ρ=15,∴点C 的极坐标为(15,23π).【思路点拨】化点的直角坐标为极坐标时,一般取πθρ20,0<≤≥,即θ取最小正角,由tanθ=xy求θ时,还需结合在直角坐标系下点),(y x 所在的象限来确定θ的值. 【答案】B(22,47π) C(15,23π).同类训练 分别把下列点的直角坐标化为极坐标(限定ρ≥0,0≤θ<2π)(1) )3,3(; (2) )1,1(-- ;(3) )0,3(-. 【知识点】极坐标与直角坐标互化. 【数学思想】【解题过程】(1)333tan ,323)3(22===+=θρ 又因为点在第一象限,所以3πθ=.所以点)3,3(的极坐标为)3,32(π. (2)111tan ,2)1()1(22=--==-+-=θρ又因为点在第三象限,所以45πθ=.所以点)1,1(--的极坐标为)45,2(π.(3)30)3(22=+-=ρ,极角为π,所以点)0,3(-的极坐标为),3(π.【思路点拨】化点的直角坐标为极坐标时,一般取πθρ20,0<≤≥,即θ取最小正角,由tanθ=xy求θ时,还需结合在直角坐标系下点),(y x 所在的象限来确定θ的值. 【答案】(1))3,32(π (2))45,2(π(3)),3(π.【设计意图】巩固检查极坐标与直角坐标互化公式. 3.课堂总结 知识梳理(1)极坐标系的建立:在平面内取一个定点O ,叫做极点;自极点O 引一条射线Ox ,叫做极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.(2)极坐标系内一点的极坐标的规定: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;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.有序数对),(θρ叫做点M 的极坐标,记为M ),(θρ.一般地,不作特殊说明时,我们认为0≥ρ,θ可取任意实数.(3)如果规定πθρ20,0<≤>,那么除极点外,平面内的点可用惟一的极坐标),(θρ表示;同时,极坐标),(θρ表示的点也是惟一确定的.(4)把直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位,如图所示.设M 是平面内任意一点,它的直角坐标是),(y x ,极坐标是),(θρ,于是极坐标与直角坐标的互化公式如下:⎩⎨⎧==θρθρsin cos y x ⎪⎩⎪⎨⎧≠=+=)0(tan 222x x y y x θρ 重难点归纳(1)极坐标系就是用长度和角度来确定平面内点的位置.极坐标系的建立有四个要素: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)写点的极坐标要注意顺序:极径ρ在前,极角θ在后,不能颠倒顺序(3)若两个坐标系符合三个前提条件:(1)极点与直角坐标系的原点重合; (2) 极轴与直角坐标系的x 轴的正半轴重合; (3) 两种坐标系的单位长度相同.则其相互转化:(三)课后作业 基础型 自主突破1.极坐标系中,点)1,2(πP 到极点的距离是( ) A .0 B .1 C .2 D .π2 【知识点】极坐标的定义.【解题过程】由极坐标定义)1,2(πP 已知πρ2=,故P 到极点的距离为2π. 【思路点拨】根据极坐标的定义进行判断. 【答案】D .2.下列各点中与极坐标)7,5(π表示同一个点的是( ).)0(tan ,222≠=+=x xyy x θρ 直角坐标),(y x M极坐标),(θρMθρθρsin ,cos ==y xA .(5,67π)B .(5,157π)C .(5,67π-)D .(5,7π-) 【知识点】点在极坐标系中的表示.【数学思想】 【解题过程】根据极坐标)7,5(π和))(27,5(Z k k ∈+ππ表示同一个点,取1=k ,得选项B . 【思路点拨】极坐标),(θρ和))(2,(Z k k ∈+πθρ表示同一个点.【答案】B .3.在直角坐标系中点()3,1-P ,则它的极坐标是A .⎪⎭⎫ ⎝⎛3,2πB .⎪⎭⎫ ⎝⎛34,2πC .⎪⎭⎫ ⎝⎛-3,2πD .⎪⎭⎫ ⎝⎛-34,2π 【知识点】极坐标与直角坐标互化. 【解题过程】因为313tan ,21)3(22-=-==+-=θρ,且点在第四象限,所以选C 【思路点拨】根据极坐标与直角坐标互化来求解.【答案】C .4.已知O 为极点,π23A ⎛⎫ ⎪⎝⎭, ,7π56B ⎛⎫- ⎪⎝⎭,,则AOB S ∆= ( ) A.2 B.3 C.4 D.5错误!未找到引用源。

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庖丁巧解牛
知识·巧学
一、极坐标系的概念
1.在生活中,如台风预报、地震预报、测量、航空、航海等,经常用距离和方向来表示一点的位置.用距离和方向表示平面上一点的位置,就是极坐标.
极坐标系的建立:在平面内取一个定点O ,叫做极点.引一条射线Ox ,叫做极轴.再选定一个长度单位和角度正方向(通常取逆时针方向).这样就建立了一个极坐标系.
2.如图1-2-3,极坐标系内一点的极坐标的规定:对于平面上任意一点M ,用ρ表示线段OM 的长度,用θ表示从Ox 到OM 的角度,ρ叫做M 的极径,θ叫做点M 的极角,有序数对(ρ,θ)就叫做M 的极坐标
.
图1-2-3
深化升华 极点、极轴、长度单位、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.
1.特别规定:当M 在极点时,它的极坐标ρ=0,θ可以取任意值.
2.平面上一点的极坐标是不唯一的,有无数种表示方法.坐标不唯一是由极角引起的.不同的极坐标可以写出统一表达式.
二、极坐标和直角坐标的互化
1.互化的前提条件:①极坐标系中的极点与直角坐标系中的原点重合;②极轴与x 轴的正半轴重合;③两种坐标系中取相同的长度单位.
2.互化公式⎪⎩
⎪⎨⎧≠=+=⎩⎨⎧==.0,t an ,,sin ,co s 222x x y y x y x θρθρθρ在进行两种坐标间的互化时,应注意以下几点:①两套公式是在三条规定下得到的;②由直角坐标求极坐标时,理论上不是唯一的,但这里约定只在主值范围内求值;③由直角坐标方程化为极坐标方程,最后要化简;④由极坐标方程化为直角坐标方程时要注意变形的等价性,通常总要用ρ去乘方程的两端,应该检查极点是否在曲线上,若在是等价变形,否则,不是等价变形.
问题·探究
问题1 平面内建立直角坐标系是人们公认的最容易接受并且被经常采用的方法,但为什么它并不是确定点的位置的唯一方法,为什么要使用极坐标?
探究:确定平面内一个点的位置时,有时是依靠水平距离与垂直距离这两个量,有时却是依靠距离与方位角(即“长度”与“角度”,这就是极坐标系的基本思想)这两个量.在生活中,如台风预报、地震预报、测量、航空、航海中等,甚至更贴近生活的如人听声音,不但有高低之分,还有方向之分.描述一个人所走的方向和路程,经常会这样说:从A 点出发向北偏东60°方向走了一段距离到B 点,再从B 点向南偏西15°方向行走……描述某飞机的位置:飞行高度1 200米,从飞机上看地平面控制点B 的俯角α=16°31′……这种位置的刻画能够给人一个很直观的形象.
生活中除了应用这两种坐标系外,还应用地理坐标系,它实际上能称为真实世界的坐标系了.它能确定物体在地球上的位置.最常用的地理坐标系是经纬度坐标系,这个坐标系可以确定地球上任何一点的位置.
另外,从几何上来说,有些复杂的曲线,比如说环绕一点做旋转运动的点的轨迹,用直角坐标表示,形式极其复杂,但用极坐标表示,就变得十分简单且便于处理.在应用上有重要价值的等速螺线,它的直角坐标x 与y 之间的关系很难确定,可是它的极坐标ρ与θ却有一个简单的一次函数关系ρ=ρ0+aθ(a≠0),从而可以看出ρ的值是随着θ的增加(或减少)而增加 (或减少)的.
总之,使用极坐标是人们生产生活的需要.平面内建立直角坐标系是人们公认的最容易接受并且被经常采用的方法,但它并不是确定点的位置的唯一方法.
问题2 用极坐标与直角坐标来表示点时,二者究竟有哪些相同和不同呢?
探究:极坐标系是用距离和角来表示平面上的点的位置的坐标系,它由极点O 与极轴Ox 组成.对于平面内任一点P ,若设|OP|=ρ(≥0),以Ox 为始边,OP 为终边的角为θ,则点P 可用有序数对(ρ,θ)表示.直角坐标是用两个长度来度量的,直角坐标系是在数轴的基础上发展起来的,首先定义原点,接着用两条互相垂直的直线分别构成x 轴和y 轴.点的位置用有序数对(x,y)来表示.
在平面直角坐标系内,点与有序实数对,即坐标(x ,y )是一一对应的,可是在极坐标系内,虽然一个有序实数对(ρ,θ)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(ρ,θ)对应.也就是说平面上一点的极坐标是不唯一的.极坐标系中的点与有序实数对极坐标(ρ,θ)不是一一对应的.
典题·热题
例1设有一颗彗星,围绕地球沿一抛物线轨道运行,地球恰好位于该抛物线轨道的焦点处,当此彗星离地球为30(万千米)时,经过地球和彗星的直线与抛物线的轴的夹角为30°,试建立适当的极坐标系,写出彗星此时的极坐标.
思路分析:如图1-2-4所示,建立极坐标系,使极点O 位于抛物线的焦点处,极轴Ox 过抛物线的对称轴,由题设可得下列四种情形:
图1-2-4
(1)当θ=30°时,ρ=30(万千米);
(2)当θ=150°时,ρ=30(万千米);
(3)当θ=210°时,ρ=30(万千米);
(4)当θ=330°时,ρ=30(万千米).
解:彗星此时的极坐标有四种情形:(30,30°),(30,150°),(30,210°),(30,330°).
误区警示 彗星此时的极坐标是四个,不能忽略了夹角的概念.如果只找到了一个极坐标,这是三角概念不清.
例2极坐标与直角坐标的互化:
(1)化点M 的直角坐标(-3,4)为极坐标;
(2)化点M 的极坐标(-2,6π
-)为直角坐标.
思路分析:本题利用直角坐标与极坐标之间的互化公式,化极坐标时,需要找到点所对应的极径,极角;将极坐标化为直角坐标,直接根据公式可得到横,纵坐标.
解:(1)∵ρ=22224)3(+-=+y x =5,tanθ=3
4-=x y , 又∵x<0,y>0,
∴θ是第二象限角.
∴θ=π-arctan 3
4. ∴点M 的极坐标为(5,π-arctan
3
4). (2)x=2cos(6π-)=3-,y=-2sin(65π-)=1, ∴点M 的直角坐标为(3-,1).
深化升华 (1)化点的直角坐标为极坐标时,一般取ρ≥0,0≤θ<2π,即θ取最小正角,由tanθ=x
y 求θ时,还需结合点(x,y)所在的象限来确定θ的值. (2)化点的极坐标为直角坐标时,直接用互化公式⎩
⎨⎧==,sin ,cos θρθρy x 例3在极坐标系中,A(4,
9π),B(1,185π),则△OAB 的面积是__________. 思路解析:
如图1-2-5所示,∠AOB=185π-9π=6
π,
图1-2-5
S △AOB =21·|AO|·|BO|·sin ∠AOB=21·4·1·sin 6
π=1. 答案:1
方法归纳 既然是求面积,那么就要明确所用到的面积公式不是一般的底乘高的面积公式,而是正弦定理的面积公式.
例4已知两点的极坐标A(3,2π)、B(3,6
π),则|AB|=______,AB 与极轴正方向所夹的角为____.
图1-2-6
思路解析:如图1-2-6所示,根据极坐标的定义可得|AO|=|BO|=3,∠AOB=60°,即△AOB 为正三角形.
答案:3,6
5π 方法归纳 在坐标系中找到点的位置后,利用数形结合的方法可求出距离来.
例5在极坐标中,若等边△ABC 的两个顶点是A(2,
4
π)、B(2,45π),那么顶点C 的坐标可能是( )
A.(4,43π)
B.(32,4
3π) C.(32,π) D.(3,π)
思路解析:如图1-2-7,由题设可知A 、B 两点关于极点O 对称,即O 是AB 的中点.
图1-2-7
又|AB|=4,△ABC 为正三角形,|OC|=32,∠AOC=
2π,C 对应的极角θ=4π+2π=4
3π或θ=4π-2π=4π-,即C 点极坐标为(32,43π)或(32,4π-). 答案:B
深化升华 在找点的极坐标时,把图形画出来,通过画图解决问题.
例6(1)θ=4
3π的直角坐标方程是______; (2)极坐标方程ρ=sinθ+2cosθ所表示的曲线是______. 思路解析:(1)根据极坐标的定义,∵t anθ=x
y ,∴tan 43π=x y ,即y=-x. (2)将极坐标方程化为直角坐标方程即可判断曲线的形状,因为给定的ρ不恒等于零,用ρ同乘方程的两边得ρ2=ρsinθ+2ρcosθ.化成直角坐标方程为x 2+y 2=y+2x,即(x-1)2+(y-
21)2=45,这是以点(1,21)为圆心,半径为2
5的圆. 答案:(1)y=-x (2)以点(1,
21)为圆心,半径为25的圆+++++++++++ 方法归纳 当极坐标方程中含有sinθ、cosθ时,可将方程两边同乘以ρ,凑成含有ρsinθ、ρcosθ的项,然后再代入互化公式便可化为直角坐标方程,此法称为拼凑法.。

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