选修4-4坐标系与参数方程

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高中课标课程选修4-4《坐标系与参数方程》教学参考一 《坐标系与参数方程》概观

高中课标课程选修4-4《坐标系与参数方程》教学参考一 《坐标系与参数方程》概观
本 专题与三角 函数、圆 锥曲线的联 系是密切和 自然的. 所以,教学过程中应充分重视知识的联系, 使 教学过程既 成为学生学习 新知识的过 程,同时也 成为已学知识的提升过程.
比如“声响定位”,教材创设的情景是要学生确定 声响的位置,学生在思考如何解决这个情景问题时, 发 现要确定一 个点的位置, 必须借助于 数量关系, 此 时教师可引 导学生进一步 思考要用什 么数量关系 来 表示它?要 怎样找到数量 关系?最后 让学生体会 用坐标法解决问题的过程.
又如“参数方程的引入”,教材创设了飞机向灾区 投 放物资的情 景,教师应引 导学生思考 ;如果建立 了适当的直角坐标系,物资离开飞机后的空中位置, 可 以用坐标系 的坐标来表示 ,而表示物 资位置的坐 标,可以用物质离开飞机的时间来确定. 于是学生在 这 样一个问题情 景中,感受 到物资在某 一时刻的位 置 可以用函数来 刻画它,从 而在意识上 产生引入参 数方程的必要性.
坐 标系是坐标 法思想得 以实现的平 台,是解析 几 何的基 础. 参数方 程是以 参变量 为中介来 表示曲 线 上点的坐标 的方程,是曲 线在同一坐 标系下的又 一种表示形式. 2.坐标系与参数方程的作 用
通 过极坐标系 、柱坐标 系、球坐标 系等不同的 坐 标系的学习 ,可以丰富对 坐标系的认 识,体会不 同 坐标系在刻 画几何图形或 描述自然现 象的特点, 从 而可以根据 不同几何图形 的特点选择 适当坐标系 使建立的方程更加简单,研究更方便. 通过参数方程 的 学习,可以发 现某些曲线 用参数方程 表示比用普 通 方程表示更方 便,而且有 助于进一步 体会解决问 题中数学方法的灵活多变. 3.教材地位分析
近十年来 ,本专题的 教学内容在 中学数学课 程 中经历了三 个不同时期. 一是以一章 的形式出现 在 解析几何中;二是在“两省一市”(山西、江西、天津) 的教科书里 面把它分解到 各个章节中 ;三是在课 标 课程中,又 重新把它集中 为一个专题 即《坐标系 与 参数方程》.本专题是以《平面解析几何初步》、《平 面向量》、《三角函数》 等模块的知识 为基础,是 平 面解析几何 初步、平面向 量、三角函 数等内容的 综 合应用和进一步深化. 4.本专题 知识网络图

第十二章 坐标系与参数方程[选修4-4]第二节 参数方程

第十二章 坐标系与参数方程[选修4-4]第二节   参数方程

距离是________.
解析:直线方程可化为 x-y+1=0,圆的方程可化为(x -1)2+y2=1.由点到直线的距离公式可得,圆心 C(1,0)到 |2| 直线 l 的距离为 2 2= 2. 1 +-1
答案: 2
x=1+3t, 5.(2012· 湖南十二校联考)若直线的参数方程为 y=2- 3t
解析:由 y=t-1,得 t=y+1,代入 x=3t+2,得 x =3y+5, 即 x-3y-5=0.
答案:x-3y-5=0
x=5cos θ, 2.(教材习题改编)曲线 y=3sin θ
(θ 为参数)的左焦点
的坐标是________.
x2 y2 解析:化为普通方程为 + =1,故左焦点为(-4,0). 25 9
x=2t+2a, y=-t
(t 为参数),曲线
x=2cos θ, C2: y=2+2sin θ
(θ 为
参数).若曲线 C1,C2 有公共点,则实数 a 的取值范围 是________.
解析:将曲线 C1,C2 的参数方程化为普通方程, 得 C1:x+2y-2a=0,C2:x2+(y-2)2=4. 因为曲线 C1 与 C2 有公共点, |4-2a| 所以圆心到直线的距离 ≤2, 5 解得 2- 5≤a≤2+ 5.
[自主解答] =16.
由圆C的参数方程可得其标准方程为x2+y2
π 因为直线l过点P(2,2),倾斜角α= ,所以直线l的参数 3 π x=2+tcos3, 方程为 y=2+tsinπ, 3 1 x=2+2t, 即 y=2+ 3t 2
(t为参数).
1 x=2+2t, 把直线l的参数方程 y=2+ 3t 2
去参数;
(2)利用三角恒等式消去参数; (3)根据参数方程本身的结构特征,选用一些灵活的方 法从整体上消去参数. 2.将参数方程化为普通方程时,要注意防止变量x和y

高三数学-坐标系与参数方程(选修4—4)+三角函数

高三数学-坐标系与参数方程(选修4—4)+三角函数

3π 2, . 4
5.(2012· 江西模拟)在极坐标系中,圆 ρ=4cos θ 的圆心 C 到 直线
π ρsinθ+4=2
2的距离为________.
解析:注意到圆 ρ=4cos θ 的直角坐标方程是 x2+y2 =4x, 圆心 C 的坐标是(2,0). 直线
π ρsinθ+4 =2
解析:由 ρ=2sin θ,得 ρ2=2ρsin θ, 其普通方程为 x2+y2=2y, ρcos θ=-1 的普通方程为 x=-1,
2 2 x + y =2y, 联立 x=-1,
x=-1, 解得 y=1,
故交点(-1,1)的极坐标为 3π 答案: 2, 4
三、常见曲线的极坐标方程
曲线 圆心在极点, 半径为 r 的圆 圆心为(r,0), 半径为 r 的圆 图形 极坐标方程
ρ=r (0≤θ<2π) ρ=2rcos θ
π π (- ≤θ< ) 2 2
曲线
π 圆心为r,2 ,半径
图形
极坐标方程 ρ=2rsin_θ (0≤θ<π)
为 r 的圆
过极点,倾斜角为
(1)θ=α(ρ∈R)或 (2)θ=α和θ=π+ αθ=π+α(ρ∈R)
α的直线
曲线 过点(a,0),与极轴 垂直的直线
π 过点a,2 ,与极
图形
极坐标方程
ρcos θ=
π π a-2<θ<2
ρsin θ=a
π)
(0<θ<
Байду номын сангаас
轴平行的直线
[小题能否全取]
x′=λx,λ>0, π 解: 设伸缩变换为 代入 y′=2sin4x′+ 4 , y ′ = μy , μ >0 ,

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

1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 yλλϕμμ'=>⎧⎨'=>⎩的作用下,点P(x,y)对应到点(,)P x y ''',称ϕ为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换. 2.极坐标系的概念(1)极坐标系如图所示,在平面内取一个定点O ,叫做极点,自极点O 引一条射线Ox ,叫做极轴;再选定一个长度单位,一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.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(,)ρθ叫做点M 的极坐标,记作(,)M ρθ.一般地,不作特殊说明时,我们认为0,ρ≥θ可取任意实数.特别地,当点M 在极点时,它的极坐标为(0,θ)(θ∈R).和直角坐标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示.如果规定0,02ρθπ>≤<,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标(,)ρθ表示;同时,极坐标(,)ρθ表示的点也是唯一确定的. 3.极坐标和直角坐标的互化2(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(,)ρθ(0ρ≥),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(,)ρθ互化公式cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩ 222tan (0)x y yx xρθ=+=≠ 在一般情况下,由tan θ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3圆心在极点,半径为r 的圆(02)r ρθπ=≤<圆心为(,0)r ,半径为r 的圆2cos ()22r ππρθθ=-≤<圆心为(,)2r π,半径为r 的圆2sin (0)r ρθθπ≤<过极点,倾斜角为α的直线(1)()()R R θαρθπαρ=∈=+∈或 (2)(0)(0)θαρθπαρ=≥=+≥和过点(,0)a ,与极轴垂直的直线cos ()22a ππρθθ=-<<4过点(,)2a π,与极轴平行的直线sin (0)a ρθθπ=<<注:由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一,即(,),(,2),(,),(,),ρθρπθρπθρπθ+-+--+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,ρθ=点(,)44M ππ可以表示为5(,2)(,2),444444ππππππππ+-或或(-)等多种形式,其中,只有(,)44ππ的极坐标满足方程ρθ=.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 y g 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5(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 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.注:普通方程化为参数方程,参数方程的形式不一定唯一。

2020年高考数学 选修4-4:坐标系与参数方程 解答题专练(含答案)

2020年高考数学 选修4-4:坐标系与参数方程 解答题专练(含答案)

2020年高考数学选修4-4:坐标系与参数方程解答题专练1.【选修4-4:坐标系与参数方程】在直角坐标系xOy中,直线,曲线(φ为参数).以O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,点M的极坐标为.(1)求直线l1和曲线C的极坐标方程;(2)在极坐标系中,已知射线与,C的公共点分别为A,B,且,求MOB的面积.2.【选修4-4:坐标系与参数方程】已知曲线C的极坐标方程是,以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x轴的正半轴,且取相等的单位长度,建立平面直角坐标系,直线l的参数方程是设点P(-1,2).(1)将曲线C的极坐标方程化为直角坐标方程,将直线的参数方程化为普通方程;(2)设直线l与曲线C相交于M,N两点,求的值.3.【选修4-4:坐标系与参数方程】在平面直角坐标系xOy中,已知曲线C的参数方程为(θ为参数),直线l的参数方程为(t为参数),点P的坐标为(-2,0)(1)若点Q在曲线C上运动,点M在线段PQ上运动,且,求动点M的轨迹方程;(2)设直线l与曲线C交于A,B两点,求的值.4.【选修4-4:坐标系与参数方程】在直角坐标系xOy中,设倾斜角为α的直线l:(t为参数)与曲线(φ为参数)相交于不同的两点A,B.(1)若,若以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求直线AB的极坐标方程;(2)若直线的斜率为,点,求的值.5.【选修4-4:坐标系与参数方程】在直角坐标系xOy中,圆C的参数方程(φ为参数).以O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.(1)求圆C的极坐标方程;(2)直线l的极坐标方程是,射线OM与圆C的交点为O、P,与直线l的交点为Q,求线段PQ的长.6.【选修4-4:坐标系与参数方程】在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为,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.(1)求曲线C的普通方程和直线l的直角坐标方程;(2)设点P(-1,0),直线l和曲线C交于A,B两点,求的值.7.【选修4-4:坐标系与参数方程】以平面直角坐标系的原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知点M的直角坐标为(1,0),若直线l的极坐标方程为,曲线C的参数方程是,(m为参数).(1)求直线l的直角坐标方程和曲线C的普通方程;(2)设直线l与曲线C交于A,B两点,求.8.【选修4-4:坐标系与参数方程】已知直线l的参数方程为(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,圆C的极坐标方程为,直线l与圆C交于A,B两点.(1)求圆C的直角坐标方程及弦AB的长;(2)动点P在圆C上(不与A,B重合),试求ABP的面积的最大值9.【选修4-4:坐标系与参数方程】在平面直角坐标系xOy中,点P(0,﹣1),直线l的参数方程为(t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的极坐标方程为ρ+ρcos2θ=8sinθ.(1)求曲线C的直角坐标方程;(2)若直线l与曲线C相交于不同的两点A,B,M是线段AB的中点,当|PM|=时,求sinα的值.10.【选修4-4:坐标系与参数方程】在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为(α为参数).以坐标原点O为极点,z轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为(1)求曲线C的普通方程和直线l的直角坐标方程;(2)设点M(0,1).若直线l与曲线C相交于A,B两点,求|MA|+|MB|的值.为参数),在以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,点P的极坐标为,直线l的极坐标方程为.(1)求直线l的直角坐标方程与曲线C的普通方程;(2)若Q是曲线C上的动点,M为线段PQ的中点,直线l上有两点A,B,始终满足|AB|=4,求△MAB面积的最大值与最小值。

新课标高考《坐标系与参数方程》(选修4-4)含答案

 新课标高考《坐标系与参数方程》(选修4-4)含答案

第二讲 坐标系与参数方程(选修4-4)1.(2014·新课标全国卷Ⅰ)已知曲线C :x 24+y 29=1,直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =2-2t (t 为参数).(1)写出曲线C 的参数方程,直线l 的普通方程;(2)过曲线C 上任意一点P 作与l 夹角为30°的直线,交l 于点A ,求|P A |的最大值与最小值.2.(2014·新课标全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,半圆C 的极坐标方程为ρ=2cos θ,θ∈⎣⎡⎦⎤0,π2. (1)求C 的参数方程;(2)设点D 在C 上,C 在D 处的切线与直线l :y =3x +2垂直,根据(1)中你得到的参数方程,确定D 的坐标.3.(2013·新课标全国卷Ⅰ)已知曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4+5cos t ,y =5+5sin t (t 为参数),以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ=2sin θ.(1)把C 1的参数方程化为极坐标方程;(2)求C 1与C 2交点的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π).4.(2013·福建高考)在平面直角坐标系中,以坐标原点为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.已知点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎫2,π4,直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π4=a ,且点A 在直线l 上.(1)求a 的值及直线l 的直角坐标方程;(2)圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos α,y =sin α(α为参数),试判断直线l 与圆C 的位置关系.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,并在两坐标系中取相同的长度单位.设M 是平面内任意一点,它的直角坐标是(x ,y ),极坐标是(ρ,θ),则⎩⎨⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ,⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2,tan θ=yx (x ≠0).2.圆的极坐标方程若圆心为M (ρ0,θ0),半径为r ,则圆的方程为:ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+ρ20-r 2=0. 几个特殊位置的圆的极坐标方程: (1)当圆心位于极点,半径为r :ρ=r ;(2)当圆心位于M (a,0),半径为a :ρ=2a cos θ;(3)当圆心位于M ⎝⎛⎭⎫a ,π2,半径为a :ρ=2a sin θ. 3.直线的极坐标方程若直线过点M (ρ0,θ0),且极轴到此直线的角为α,则它的方程为:ρsin(θ-α)=ρ0sin(θ0-α).几个特殊位置的直线的极坐标方程: (1)直线过极点:θ=θ0和θ=π-θ0;(2)直线过点M (a,0)且垂直于极轴:ρcos θ=a ;(3)直线过M ⎝⎛⎭⎫b ,π2且平行于极轴:ρsin θ=b . 4.几种常见曲线的参数方程 (1)圆以O ′(a ,b )为圆心,r 为半径的圆的参数方程是⎩⎨⎧x =a +r cos α,y =b +r sin α,其中α是参数.当圆心在(0,0)时,方程为⎩⎨⎧x =r cos α,y =r sin α,其中α是参数.(2)椭圆椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的参数方程是⎩⎨⎧x =a cos φ,y =b sin φ,其中φ是参数.椭圆x 2b 2+y 2a 2=1(a >b >0)的参数方程是⎩⎨⎧x =b cos φ,y =a sin φ,其中φ是参数.(3)直线经过点P 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线的参数方程是⎩⎨⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α,其中t 是参数.热点一极坐标方程及其应用[例1] (1)(2014·江西高考改编)若以直角坐标系的原点为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,求线段y =1-x (0≤x ≤1)的极坐标方程.(2)(2014·东北三校联考)已知点P (1+cos α,sin α),参数α∈[0,π],点Q 在曲线C :ρ=92sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4上.①求点P 的轨迹方程和曲线C 的直角坐标方程; ②求点P 与点Q 之间距离的最小值.1.在极坐标系下,已知圆O :ρ=cos θ+sin θ和直线l :ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π4=22.(ρ≥0,0≤θ<2π) (1)求圆O 和直线l 的直角坐标方程;(2)当θ∈(0,π)时,求直线l 与圆O 的公共点的极坐标.热点二 参数方程及其应用[例2] (2014·福建高考)已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a -2t ,y =-4t (t 为参数),圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =4sin θ(θ为参数).(1)求直线l 和圆C 的普通方程;(2)若直线l 与圆C 有公共点,求实数a 的取值范围.2.倾斜角为α的直线l 过点P (8,2),直线l 和曲线C :⎩⎨⎧x =42cos θ,y =2sin θ(θ为参数)交于不同的两点M 1,M 2.(1)将曲线C 的参数方程化为普通方程,并写出直线l 的参数方程; (2)求|PM 1|·|PM 2|的取值范围.[例3] (2014·辽宁高考)将圆x 2+y 2=1上每一点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的2倍,得曲线C .(1)写出C 的参数方程;(2)设直线l :2x +y -2=0与C 的交点为P 1,P 2,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求过线段P 1P 2的中点且与l 垂直的直线的极坐标方程.3.极坐标系与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴.已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t cos α,y =t sin α(t 为参数).曲线C 的极坐标方程为ρsin 2 θ=8cos θ.热点三 极坐标方程与参数方程的综合应用(1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)设直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,与x 轴的交点为F ,求1|AF |+1|BF |的值.1.(2014·江苏高考)在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1-22t ,y =2+22t (t 为参数),直线l 与抛物线y 2=4x 相交于A ,B 两点,求线段AB 的长.2.(2014·南京模拟)在极坐标系中,圆C 的方程为ρ=2a cos θ,以极点为坐标原点,极轴为x 轴的正半轴建立平面直角坐标系,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3t +2,y =4t +2(t 为参数),若直线l 与圆C 相切,求实数a 的值.3.(2014·郑州模拟)已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧ x =-2+cos t ,y =1+sin t (t 为参数),C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =3sin θ(θ为参数).(1)化C 1,C 2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线;(2)过曲线C 2的左顶点且倾斜角为π4的直线l 交曲线C 1于A ,B 两点,求|AB |.4.(2014·贵阳模拟)以直角坐标系的原点为极点,x 轴非负半轴为极轴建立极坐标系,在两种坐标系中取相同的单位长度,已知直线l 的方程为ρcos θ-ρsin θ-1=0(ρ>0),曲线C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos α,y =2+2sin α(α为参数),点M 是曲线C 上的一动点.(1)求线段OM 的中点P 的轨迹方程;(2)求曲线C 上的点到直线l 的距离的最小值.5.(2014·沈阳模拟)已知曲线C 1的极坐标方程为ρ2cos 2θ=8,曲线C 2的极坐标方程为θ=π6,曲线C 1、C 2相交于A 、B 两点. (1)求A 、B 两点的极坐标;(2)曲线C 1与直线⎩⎨⎧x =1+32t ,y =12t(t 为参数)分别相交于M 、N 两点,求线段MN 的长度.6.(2014·昆明模拟)在直角坐标系xOy 中,l 是过定点P (4,2)且倾斜角为α的直线,在极坐标系(以坐标原点O 为极点,以x 轴非负半轴为极轴,取相同单位长度)中,曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ.(1)写出直线l 的参数方程,并将曲线C 的方程化为直角坐标方程;(2)若曲线C 与直线l 相交于不同的两点M 、N ,求|PM |+|PN |的取值范围.第二部分题1.(2014·江苏高考)在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1-22t ,y =2+22t (t 为参数),直线l 与抛物线y 2=4x 相交于A ,B 两点,求线段AB 的长.2.(2014·南京模拟)在极坐标系中,圆C 的方程为ρ=2a cos θ,以极点为坐标原点,极轴为x 轴的正半轴建立平面直角坐标系,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3t +2,y =4t +2(t 为参数),若直线l 与圆C 相切,求实数a 的值.3.(2014·郑州模拟)已知曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧ x =-2+cos t ,y =1+sin t (t 为参数),C 2:⎩⎪⎨⎪⎧x =4cos θ,y =3sin θ(θ为参数).(1)化C 1,C 2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线;(2)过曲线C 2的左顶点且倾斜角为π4的直线l 交曲线C 1于A ,B 两点,求|AB |.4.(2014·贵阳模拟)以直角坐标系的原点为极点,x 轴非负半轴为极轴建立极坐标系,在两种坐标系中取相同的单位长度,已知直线l 的方程为ρcos θ-ρsin θ-1=0(ρ>0),曲线C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos α,y =2+2sin α(α为参数),点M 是曲线C 上的一动点.(1)求线段OM 的中点P 的轨迹方程;(2)求曲线C 上的点到直线l 的距离的最小值.5.(2014·沈阳模拟)已知曲线C 1的极坐标方程为ρ2cos 2θ=8,曲线C 2的极坐标方程为θ=π6,曲线C 1、C 2相交于A 、B 两点. (1)求A 、B 两点的极坐标;(2)曲线C 1与直线⎩⎨⎧x =1+32t ,y =12t(t 为参数)分别相交于M 、N 两点,求线段MN 的长度.6.(2014·昆明模拟)在直角坐标系xOy 中,l 是过定点P (4,2)且倾斜角为α的直线,在极坐标系(以坐标原点O 为极点,以x 轴非负半轴为极轴,取相同单位长度)中,曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ.(1)写出直线l 的参数方程,并将曲线C 的方程化为直角坐标方程;(2)若曲线C 与直线l 相交于不同的两点M 、N ,求|PM |+|PN |的取值范围.答案解:(1)曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =3sin θ(θ为参数).直线l 的普通方程为2x +y -6=0.(2)曲线C 上任意一点P (2cos θ,3sin θ)到l 的距离为d =55|4cos θ+3sin θ-6|. 则|P A |=d sin 30°=255|5sin(θ+α)-6|,其中α为锐角,且tan α=43.当sin(θ+α)=-1时,|P A |取得最大值,最大值为2255.当sin(θ+α)=1时,|P A |取得最小值,最小值为255.解:(1)C 的普通方程为(x -1)2+y 2=1(0≤y ≤1).可得C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos t ,y =sin t (t 为参数,0≤t ≤π).(2)设D (1+cos t ,sin t ),由(1)知C 是以G (1,0)为圆心,1为半径的上半圆.因为C 在点D 处的切线与l 垂直,所以直线GD 与l 的斜率相同,tan t =3,t =π3.故D 的直角坐标为⎝⎛⎭⎫1+cos π3,sin π3,即⎝⎛⎭⎫32,32.解:(1)将⎩⎪⎨⎪⎧x =4+5cos t ,y =5+5sin t消去参数t ,化为普通方程(x -4)2+(y -5)2=25,即C 1:x 2+y 2-8x -10y +16=0.将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入x 2+y 2-8x -10y +16=0, 得ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0.所以C 1的极坐标方程为ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0. (2)C 2的普通方程为x 2+y 2-2y =0. 由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-8x -10y +16=0,x 2+y 2-2y =0, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =1或⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =2.所以C 1与C 2交点的极坐标分别为⎝⎛⎭⎫2,π4,⎝⎛⎭⎫2,π2.解:(1)由点A ⎝⎛⎭⎫2,π4在直线ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π4=a 上, 可得a = 2.所以直线l 的方程可化为ρcos θ+ρsin θ=2, 从而直线l 的直角坐标方程为x +y -2=0.(2)由已知得圆C 的直角坐标方程为(x -1)2+y 2=1, 所以圆C 的圆心为(1,0),半径r =1,因为圆心C 到直线l 的距离d =12=22<1,所以直线l 与圆C 相交.[师生共研] (1)因为x =ρcos θ,y =ρsin θ,且y =1-x ,所以ρsin θ=1-ρcos θ,所以ρ(sin θ+cos θ)=1,ρ=1sin θ+cos θ.又0≤x ≤1,所以0≤y ≤1,所以点(x ,y )都在第一象限及坐标轴的正半轴上,则0≤θ≤π2,即所求线段的极坐标方程为ρ=1sin θ+cos θ⎝⎛⎭⎫0≤θ≤π2. (2)①由⎩⎪⎨⎪⎧x =1+cos α,y =sin α,消去α,得点P 的轨迹方程为(x -1)2+y 2=1(y ≥0),又由ρ=92sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4,得ρ=9sin θ+cos θ,所以ρsin θ+ρcos θ=9.所以曲线C 的直角坐标方程为x +y =9.②因为半圆(x -1)2+y 2=1(y ≥0)的圆心(1,0)到直线x +y =9的距离为42, 所以|PQ |min =42-1.解:(1)圆O :ρ=cos θ+sin θ,即ρ2=ρcos θ+ρsin θ,故圆O 的直角坐标方程为:x 2+y 2-x -y =0,直线l :ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π4=22,即ρsin θ-ρcos θ=1, 则直线l 的直角坐标方程为:x -y +1=0.(2)由(1)知圆O 与直线l 的直角坐标方程,将两方程联立得⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-x -y =0,x -y +1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1,即圆O 与直线l 在直角坐标系下的公共点为(0,1),将(0,1)转化为极坐标为⎝⎛⎭⎫1,π2,即为所求.热点二 参数方程及其应用[师生共研] (1)直线l 的普通方程为2x -y -2a =0, 圆C 的普通方程为x 2+y 2=16. (2)因为直线l 与圆C 有公共点,故圆C 的圆心到直线l 的距离d =|-2a |5≤4,解得-25≤a ≤2 5.解:(1)曲线C 的普通方程为x 232+y 24=1,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =8+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数).(2)将l 的参数方程代入曲线C 的方程得:(8+t cos α)2+8(2+t sin α)2=32,整理得(8sin 2α+cos 2α)t 2+(16cos α+32sin α)t +64=0,由Δ=(16cos α+32sin α)2-4×64(8sin 2α+cos 2α)>0,得cos α>sin α,故α∈⎣⎡⎭⎫0,π4, ∴|PM 1||PM 2|=|t 1t 2|=641+7sin 2 α∈⎝⎛⎦⎤1289,64.热点三 极坐标方程与参数方程的综合应用[师生共研] (1)设(x 1,y 1)为圆上的点,在已知变换下变为曲线C 上点(x ,y ),依题意,得⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1,y =2y 1.由x 21+y 21=1得x 2+⎝⎛⎭⎫y 22=1, 即曲线C 的方程为x 2+y 24=1.故C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos t ,y =2sin t (t 为参数).(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 24=1,2x +y -2=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =2.不妨设P 1(1,0),P 2(0,2),则线段P 1P 2的中点坐标为⎝⎛⎭⎫12,1,所求直线斜率为k =12,于是所求直线方程为y -1=12⎝⎛⎭⎫x -12, 化为极坐标方程,并整理得2ρcos θ-4ρsin θ=-3,即ρ=34sin θ-2cos θ.解:(1)由ρsin 2θ=8cos θ得ρ2sin 2θ=8ρcos θ,,∴曲线C 的直角坐标方程为y 2=8x . (2)易得直线l 与x 轴的交点为F (2,0),将直线l 的方程代入y 2=8x ,得(t sin α)2=8(2+t cos α),整理得t 2sin 2 α-8t cos α-16=0.由已知sin α≠0,Δ=(-8cos α)2-4×(-16)sin 2 α=64>0,∴t 1+t 2=8cos αsin 2α,t 1t 2=-16sin 2α<0,故1|AF |+1|BF |=⎪⎪⎪⎪1t 1-1t 2=⎪⎪⎪⎪t 1-t 2t 1t 2=(t 1+t 2)2-4t 1t 2|t 1t 2|=⎝⎛⎭⎫8cos αsin 2α2+64sin 2α16sin 2α=12.解:将直线l 的参数方程⎩⎨⎧x =1-22t ,y =2+22t (t 为参数)代入抛物线方程y 2=4x ,得⎝⎛⎭⎫2+22t 2=4⎝⎛⎭⎫1-22t ,解得t 1=0,t 2=-8 2. 所以AB =|t 1-t 2|=8 2.解:易求直线l :4x -3y -2=0,圆C :(x -a )2+y 2=a 2,依题意,有|4a -2|42+(-3)2=|a |,解得a =-2或29.解:(1)C 1:(x +2)2+(y -1)2=1,C 2:x 216+y 29=1.曲线C 1为圆心是(-2,1),半径是1的圆.曲线C 2为中心是坐标原点,焦点在x 轴上,长轴长是8,短轴长是6的椭圆.(2)曲线C 2的左顶点为(-4,0),则直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =-4+22s ,y =22s(s 为参数),将其代入曲线C 1整理可得:s 2-32s +4=0,设A ,B 对应参数分别为s 1,s 2,则s 1+s 2=32,s 1s 2=4.所以|AB |=|s 1-s 2|=(s 1+s 2)2-4s 1s 2= 2.解:(1)设中点P 的坐标为(x ,y ),依据中点公式有⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =1+sin α(α为参数).这是点P 轨迹的参数方程,消参得点P 的普通方程为x 2+(y -1)2=1.(2)直线l 的直角坐标方程为x -y -1=0,曲线C 的普通方程为x 2+(y -2)2=4,表示以(0,2)为圆心,以2为半径的圆,故所求最小值为圆心(0,2)到直线l 的距离减去半径,设所求最小距离为d ,则d =|-1×2-1|1+1-2=322-2.因此曲线C 上的点到直线l 的距离的最小值为322-2.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧ρ2cos 2θ=8,θ=π6得:ρ2cos π3=8,所以ρ2=16,即ρ=±4.所以A 、B 两点的极坐标为:A ⎝⎛⎭⎫4,π6,B ⎝⎛⎭⎫-4,π6或B ⎝⎛⎭⎫4,7π6. (2)由曲线C 1的极坐标方程得其直角坐标方程为x 2-y 2=8,将直线⎩⎨⎧x =1+32t ,y =12t代入x 2-y 2=8,整理得t 2+23t -14=0,所以|MN |=(23)2-4×(-14)1=217.解:(1)直线l 的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =4+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数).∵ρ=4cos θ,∴ρ2=4ρcos θ,∴曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2=4x .(2)直线l 的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =4+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数),代入x 2+y 2=4x ,得t 2+4(sin α+cos α)t +4=0,⎩⎪⎨⎪⎧Δ=16(sin α+cos α)2-16>0,t 1+t 2=-4(sin α+cos α),t 1t 2=4,∴sin α·cos α>0,又0≤α<π,∴α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且t 1<0,t 2<0. ∴|PM |+|PN |=|t 1|+|t 2|=|t 1+t 2|=4(sin α+cos α)=42sin ⎝⎛⎭⎫α+π4, 由α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,得α+π4∈⎝⎛⎭⎫π4,3π4, ∴22<sin ⎝⎛⎭⎫α+π4≤1, 故|PM |+|PN |的取值范围是(4,4 2 ].第二部分题答案:1.解:将直线l 的参数方程⎩⎨⎧x =1-22t ,y =2+22t (t 为参数)代入抛物线方程y 2=4x ,得⎝⎛⎭⎫2+22t 2=4⎝⎛⎭⎫1-22t ,解得t 1=0,t 2=-8 2. 所以AB =|t 1-t 2|=8 2.2.解:易求直线l :4x -3y -2=0,圆C :(x -a )2+y 2=a 2,依题意,有|4a -2|42+(-3)2=|a |,解得a =-2或29.3.解:(1)C 1:(x +2)2+(y -1)2=1,C 2:x 216+y 29=1.曲线C 1为圆心是(-2,1),半径是1的圆.曲线C 2为中心是坐标原点,焦点在x 轴上,长轴长是8,短轴长是6的椭圆.(2)曲线C 2的左顶点为(-4,0),则直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =-4+22s ,y =22s(s 为参数),将其代入曲线C 1整理可得:s 2-32s +4=0,设A ,B 对应参数分别为s 1,s 2,则s 1+s 2=32,s 1s 2=4.所以|AB |=|s 1-s 2|=(s 1+s 2)2-4s 1s 2= 2.4. 解:(1)设中点P 的坐标为(x ,y ),依据中点公式有⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =1+sin α(α为参数).这是点P 轨迹的参数方程,消参得点P 的普通方程为x 2+(y -1)2=1.(2)直线l 的直角坐标方程为x -y -1=0,曲线C 的普通方程为x 2+(y -2)2=4,表示以(0,2)为圆心,以2为半径的圆,故所求最小值为圆心(0,2)到直线l 的距离减去半径,设所求最小距离为d ,则d =|-1×2-1|1+1-2=322-2.因此曲线C 上的点到直线l 的距离的最小值为322-2.5. 解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧ρ2cos 2θ=8,θ=π6得:ρ2cos π3=8,所以ρ2=16,即ρ=±4.所以A 、B 两点的极坐标为:A ⎝⎛⎭⎫4,π6,B ⎝⎛⎭⎫-4,π6或B ⎝⎛⎭⎫4,7π6. (2)由曲线C 1的极坐标方程得其直角坐标方程为x 2-y 2=8,将直线⎩⎨⎧x =1+32t ,y =12t代入x 2-y 2=8,整理得t 2+23t -14=0,所以|MN |=(23)2-4×(-14)1=217.6.解:(1)直线l 的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =4+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数).∵ρ=4cos θ,∴ρ2=4ρcos θ,∴曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2=4x .(2)直线l 的参数方程:⎩⎪⎨⎪⎧x =4+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数),代入x 2+y 2=4x ,得t 2+4(sin α+cos α)t +4=0,⎩⎪⎨⎪⎧Δ=16(sin α+cos α)2-16>0,t 1+t 2=-4(sin α+cos α),t 1t 2=4,∴sin α·cos α>0,又0≤α<π,∴α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且t 1<0,t 2<0. ∴|PM |+|PN |=|t 1|+|t 2|=|t 1+t 2|=4(sin α+cos α)=42sin ⎝⎛⎭⎫α+π4, 由α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,得α+π4∈⎝⎛⎭⎫π4,3π4, ∴22<sin ⎝⎛⎭⎫α+π4≤1, 故|PM |+|PN |的取值范围是(4,4 2 ].。

2020高考文数选修4-4坐标系与参数方程

2020高考文数选修4-4坐标系与参数方程

第1讲 选修4-4坐标系与参数方程解答题1.(2019河北石家庄模拟)在平面直角坐标系中,直线l 的参数方程是{x =t,y =2t (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,已知曲线C 的极坐标方程为ρ2+2ρsin θ-3=0.(1)求直线l 的极坐标方程;(2)若直线l 与曲线C 相交于A,B 两点,求|AB|.解析 (1)由{x =t,y =2t 消去t 得y=2x,把{x =ρcosθ,y =ρsinθ代入y=2x,得ρsin θ=2ρcos θ, ∴直线l 的极坐标方程为sin θ=2cos θ.(2)∵ρ2=x 2+y 2,y=ρsin θ,∴曲线C 的方程可化为x 2+y 2+2y-3=0,即x 2+(y+1)2=4,则曲线C 是以(0,-1)为圆心,2为半径的圆.又圆C 的圆心C(0,-1)到直线l 的距离d=√55,∴|AB|=22=2√955. 2.(2019江西南昌一模)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为{x =2cosφ,y =√3sinφ(φ为参数).以坐标原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρsin θ-kρcos θ+k=0(k ∈R).(1)请写出曲线C 的普通方程与直线l 的一个参数方程;(2)若直线l 与曲线C 交于A,B 两点,且点M(1,0)为线段AB 上的一个三等分点,求|AB|. 解析 (1)由已知得,曲线C 的普通方程为x 24+y 23=1.易知直线l 的直角坐标方程为y=k(x-1),则其一个参数方程为{x =1+tcosα,y =tsinα(t 为参数). (2)联立(1)中直线l 的参数方程与曲线C 的普通方程,并化简得(3+sin 2α)t 2+6tcos α-9=0, 设点A,B 对应的参数分别为t 1,t 2,∴{t 1+t 2=-6cosα3+sin 2α,t 1·t 2=-93+sin 2α<0.① 不妨设t 1>0,t 2<0,t 1=-2t 2,代入①中得cos 2α=49, sin 2α=59,所以|AB|=|t 1-t 2|=√(t 1+t 2)2-4t 1t 2=123+sin 2α=278.3.(2019广西桂林联考)在平面直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的参数方程为{x =tcosα,y =y 0+tsinα(t 为参数,α为l 的倾斜角),曲线E 的极坐标方程为ρ=4sin θ,射线θ=β,θ=β+π6,θ=β-π6与曲线E 分别交于不同于极点的A,B,C 三点.(1)求证:|OB|+|OC|=√3|OA|;(2)当β=π3时,直线l 过B,C 两点,求y 0与α的值.解析 (1)证明:依题意知,|OA|=4sin β,|OB|=4sin (β+π6),|OC|=4sin (β-π6),则|OB|+|OC|=4sin (β+π6)+4sin (β-π6)=4√3sin β=√3|OA|.(2)当β=π3时,点B 的极坐标为(4sin π2,π2)=(4,π2),点C 的极坐标为(4sin π6,π6)=(2,π6),故B,C 化为直角坐标为B(0,4),C(√3,1),因为直线l 过B,C 两点,所以直线l 的普通方程为y=-√3x+4,所以y 0=4,α=2π3.4.(2019广西南宁模拟)已知曲线C 1的参数方程为{x =cosθ,y =1+sinθ(θ为参数),以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ=4sin (θ+π3),直线l 的直角坐标方程为y=√33x.(1)求曲线C 1和直线l 的极坐标方程;(2)已知直线l 分别与曲线C 1、曲线C 2的图象相交于异于极点的A,B 两点,若A,B 的极径分别为ρ1,ρ2,求|ρ1-ρ2|的值.解析 (1)由曲线C 1的参数方程{x =cosθ,y =1+sinθ(θ为参数),得C 1的普通方程为x 2+(y-1)2=1,则曲线C 1的极坐标方程为ρ=2sin θ.易知直线l 过原点,且倾斜角为π6,所以直线l 的极坐标方程为θ=π6(ρ∈R).(2)将θ=π6代入C 1的极坐标方程得ρ1=1,将θ=π6代入C 2的极坐标方程得ρ2=4,所以|ρ1-ρ2|=3.5.(2019广东广州联考)已知曲线C 的参数方程为{x =2+√5cosα,y =1+√5sinα(α为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求曲线C 的极坐标方程;(2)设l 1:θ=π6,l 2:θ=π3,若l 1,l 2与曲线C 相交于异于原点的A,B 两点,求△AOB 的面积. 解析 (1)∵曲线C 的参数方程为{x =2+√5cosα,y =1+√5sinα(α为参数),∴曲线C 的普通方程为(x-2)2+(y-1)2=5.将{x =ρcosθ,y =ρsinθ代入并化简得ρ=4cos θ+2sin θ, ∴曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θ+2sin θ. (2)由{θ=π6,ρ=4cosθ+2sinθ,得|OA|=2√3+1. 同理|OB|=2+√3,又∠AOB=π6,∴S △AOB =12|OA|·|OB|sin ∠AOB=8+5√34, ∴△AOB 的面积为8+5√34. 6.(2019江西南昌模拟)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为{x =-3+t,y =-1-t(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,圆C 2的极坐标方程为ρ=4√2sin (3π4-θ).(1)求C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)过曲线C 2上任意一点P 作与C 1夹角为π4的直线,交C 1于点A,求|PA|的最大值与最小值.解析 (1)由{x =-3+t,y =-1-t得C 1的普通方程为x+y+4=0, 由ρ=4√2sin (3π4-θ),得ρ=4cos θ+4sin θ,∴ρ2=4ρcos θ+4ρsin θ,x 2+y 2=4x+4y,即(x-2)2+(y-2)2=8,∴C 2的直角坐标方程为(x-2)2+(y-2)2=8.(2)在曲线C 2上任意取一点P(2+2√2cos θ,2+2√2sin θ),则P 到C 1的距离d=√2(cosθ+sinθ)|√2=|8+4sin(θ+π4)|√2, |PA|=√22=|8+4sin (θ+π4)|,∴当sin (θ+π4)=1时,|PA|取最大值,为12;当sin (θ+π4)=-1时,|PA|取最小值,为4.7.(2019山东淄博模拟)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的方程是x=4.曲线C 的参数方程是{x =1+√2cosφ,y =1+√2sinφ(φ为参数).以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系. (1)求直线l 和曲线C 的极坐标方程;(2)若射线θ=α(ρ≥0,0<α<π4)与曲线C 交于O,A 两点,与直线l 交于点B,求|OA||OB|的取值范围. 解析 (1)由ρcos θ=x 及直线l 的方程为x=4,得直线l 的极坐标方程为ρcos θ=4. 又曲线C 的参数方程是{x =1+√2cosφ,y =1+√2sinφ(φ为参数), 消去参数φ得曲线C 的普通方程为(x-1)2+(y-1)2=2,即x 2+y 2-2x-2y=0,将x 2+y 2=ρ2,x=ρcos θ,y=ρsin θ代入上式得ρ2=2ρcos θ+2ρsin θ,所以曲线C 的极坐标方程为ρ=2cos θ+2sin θ.(2)设A(ρ1,α),B(ρ2,α),则ρ1=2cos α+2sin α,ρ2=4cosα, 所以|OA||OB|=ρ1ρ2=(2cosα+2sinα)cosα4= cos 2α+sinαcosα2 =14(sin 2α+cos 2α)+14=√24sin (2α+π4)+14,因为0<α<π4,所以π4<2α+π4<3π4,所以√22<sin (2α+π4)≤1,故12<√24sin (2α+π4)+14≤1+√24, 所以|OA||OB|的取值范围是(12,1+√24]. 8.(2019河南郑州测试)在平角直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为{x =tcosα,y =1+tsinα(t 为参数,α∈[0,π)).以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.设曲线C 的极坐标方程为ρcos 2θ=4sin θ.(1)设M(x,y)为曲线C 上任意一点,求x+y 的取值范围;(2)若直线l 与曲线C 交于不同的两点A,B,求|AB|的最小值.解析 (1)将曲线C 的极坐标方程ρcos 2θ=4sin θ化为直角坐标方程,得x 2=4y.∵M(x,y)为曲线C 上任意一点,∴x+y=x+14x 2=14(x+2)2-1≥-1,∴x+y 的取值范围是[-1,+∞).(2)将{x =tcosα,y =1+tsinα代入x 2=4y,得t 2cos 2α-4tsin α-4=0.∴Δ=16sin 2α+16cos 2α=16>0,设方程t 2cos 2α-4tsin α-4=0的两个根分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=4sinαcos 2α,t 1t 2=-4cos 2α,∴|AB|=|t 1-t 2|=√(t 1+t 2)2-4t 1t 2=4cos 2α≥4,当且仅当α=0时,取等号.故当α=0时,|AB|取得最小值4.。

选修4-4 第2讲 参数方程

选修4-4 第2讲 参数方程

例1
(1)求直线xy= =2-+1t-,t
(t
为参数)与曲线xy= =33csions
α, α
(α 为
参数)的交点个数.
[解] 将xy= =- 2+1-t,t 消去参数 t 得直线 x+y-1=0;
将xy= =33csions
α, α
消去参数 α,得圆 x2+y2=9.
又圆心(0,0)到直线 x+y-1=0 的距离 d= 22<3. 因此直线与圆相交,故直线与曲线有 2 个交点.
[解] (1)消去参数 t 得 l1 的普通方程 l1:y=k(x-2);消去参数 m 得 l2 的普通方程 l2:y=1k(x+2).
y=kx-2 设 P(x,y),由题设得y=1kx+2 ,
消去 k 得 x2-y2=4(y≠0). 所以 C 的普通方程为 x2-y2=4(y≠0).
(2)C 的极坐标方程为 ρ2(cos2θ-sin2θ) =4(0<θ<2π,θ≠π). 联立ρρ2ccoossθ2θ+-sisninθ2θ-=42,=0 得 cos θ-sin θ=2(cos θ+sin θ). 故 tan θ=-13,从而 cos2θ=190,sin2θ=110. 代入 ρ2(cos2θ-sin2θ)=4 得 ρ2=5,所以交点 M 的极径为 5.
(t 为参数)

x2+y2=r2
x=rcos θ, y=rsin θ
(θ 为参数)
椭圆
ax22+by22=1(a>b>0)
x=acos φ, y=bsin φ
(φ 为参数)
抛物线 y2=2px(p>0)
x=2pt2, y=2pt
(t 为参数)
[知识感悟] 1.在参数方程与普通方程的互化中,必须使 x,y 的取值范围保 持一致.否则不等价. 2.直线的参数方程中,参数 t 的系数的平方和为 1 时,t 才有几 何意义且其几何意义为:|t|是直线上任一点 M(x,y)到 M0(x0,y0)的距 离,即|M0M|=|t|.

高二数学 4-4第一章坐标系全部教案

高二数学  4-4第一章坐标系全部教案

表示方法?(3)、坐标不唯一是由谁引起的?(4)、不同的极坐标是否可以写出统一
表达式。约定:极点的极坐标是 =0, 可以取任意角。
变式训练 :在极坐标系里描出下列各点
A(3,0) B(6,2 )C(3, )D(5, 4 )E(3, 5 )F(4, )G(6, 5 )
2
3
6
3
例 2 在极坐标系中,
特别强调:由极径的意义可知 ≥0;当极角 的取值范围是[0,2 )时,平面上的 点(除去极点)就与极坐标(,)建立一一对应的关系 .们约定,极点的极坐标是极 径 =0,极角是任意角. 3、负极径的规定:在极坐标系中,极径 允许取负值,极角 也可以去任意的正角 或负角,当 <0 时,点 M (,)位于极角终边的反向延长线上,且 OM= 。
(1)如果图形有对称中心,可以选对称中心为坐标原点;
(2)如果图形有对称轴,可以选择对称轴为坐标轴;
(3)使图形上的特殊点尽可能多的在坐标轴上。
(二)、平面直角坐标轴中的伸缩变换
1、在平面直角坐标系中进行伸缩变换,即改变 x 轴或 y 轴的单位长度,将会对图形
产生影响。
2、探究:(1)在正弦曲线 y=sinx 上任取一点 P(x,y),保持纵坐标不变,将横坐标 x
π 3
<0,解得 k=-1,
= 3
-2 =- 5 , 点 A 的坐标为(5,- 5 ).
3
3
变式训练:1、若 ABC的的三个顶点为 A(5, 5 ), B(8, 5 ),C(3, 7 ),判断三角形的形状.
2
6
6
答案:正三角形。2、若 A、B 两点的极坐标为 (1,1), (2 ,2 ) 求 AB 的长以及 AOB 的 面积。(O 为极点)

高考数学冲刺讲义选修4-4坐标系与参数方程(选考)

高考数学冲刺讲义选修4-4坐标系与参数方程(选考)
解:把直线的参数方程代入圆的方程,得
(1 t ) (1 t ) 4,
2 2
因此t1 1, t2 1
t 1
2
x1 0 分别代入直线方程,得 y1 2 交点为A(0,2)和B(2,0)。
x2 2 y2 0
选修4-4
六.圆锥曲线的参数方程
x x0 lt ,t R y y0 mt
例10:直线过点A(1,3),且与向量(2,-4)共线: (1)求出直线的参数方程;(2)练习:求点P(-2,-1) 到此直线的距离。
x 1 2t y 3 4t
解:(1)
(2)解第二问的方法很多,最简单的方法就是把直线才 参数方程转换为直线的一般方程,然后利用点到直线 的距离公式求解。 答案: 2 2
又因为(t以s为单位),得参数方程
x 2 cos 60 t ,t 0 y 2 sin t 60

O
A 2 x
曲线的直角坐标方程常常可以转化为参数方程,转化的 关键是找到一个适当的参数。
曲线的普通方程和参数方程之间有些容易转化,有些则 较困难,有些无法转化。
由此可见,平面上的点与它的极坐标不是一一对应关系。这是极 坐标与直角坐标的 0 ,此时极坐标 ( , ) 对应的点M 的位置下面规则确定:点M在与极轴成 角的射线的反向 延长线上, 它到极点O的距离为 ,即规定当 0 时,点
M ( , ) 就是点M ( , ) 。
选修4-4
坐标系 与 参数方程
选修4-4
一.坐标系 在生产实践中,随着活动范围的扩大和对精度要 求的提高,为了更快,更准确的表述物体的位置, 我们通常要建立新的坐标系,叫做极坐标。

选修4-4数学坐标系与参数方程

选修4-4数学坐标系与参数方程

选修4-4数学坐标系与参数方程一、基础知识与考点梳理坐标系是解决几何问题的工具之一,包括平面直角坐标系和极坐标系。

参数方程是通过参数的变化来描述图形的方程,常用于描述曲线的运动或变化。

考点:1. 平面直角坐标系:了解坐标系的定义、坐标轴的性质、平面点的坐标表示方法以及表示直线和曲线的方程的求解方法。

2. 极坐标系:了解极坐标系的定义、坐标轴的性质、平面点的极坐标表示方法以及表示曲线的方程的求解方法。

3. 参数方程:了解参数方程的定义和解题步骤,熟练掌握参数方程求交点和极值点的方法。

二、典型例题解析例1、已知函数y=x²-2x+3,求其图像与x轴、y轴、直线x=1、y=3所围成的面积。

【解析】:1. 求该函数的根,即当y=0时x满足的条件:x=1±√2。

2. 绘制函数图像。

由于该函数为二次函数,故开口向上,图像开口向上,存在顶点,而顶点的横坐标为x=-b/2a,即x=1。

当x=0时,y=3,即函数在y轴上截距为3,因此y轴上的一点为(0,3)。

3. 按要求计算所求面积=△x=1△x=-∫1√2(y-3)dx+∫√2^3(y-x²+2x)dx=2-2√2/3例2、考虑曲线x=2cost+cos2t,y=2sint-sin2t的形状和特征,求其极坐标方程,指出极点和极轴,找出曲线上各点的对称点。

【解析】:1. 观察曲线方程,发现x的系数为2,y的系数为-1。

而2cos2t+1=2cos²t-2sin²t+1,故有x=4cos²t-1-y。

2. 代入x²+y²=r²,消去t,即得其极坐标方程r=4cos2θ-3。

3. 极点为(θ=r=0),为对称中心,且曲线轨迹在极轴之上。

4. 若要求曲线上一点的对称点,可先求该点的极坐标系(r,θ),则其对称点的极坐标系为(r,-θ),再用x=rcosθ,y=rsinθ回代直角坐标系。

人教A版高中数学选修4—4《坐标系与参数方程》简析

人教A版高中数学选修4—4《坐标系与参数方程》简析

烧 全鱼” ,是 解 析 几 何 教 学 中 必须 予 以 充 分 重 视 的 问 题。 教科 书在 这 方 面 作 出 了 努 力 , 如 , 出 问题 背 景 例 给
球 坐 标 系 简 介 , 中 以极 坐 标 系 为 重 点 ; 二讲 《 数 其 第 参
方程 》 内容 包 括 : , 曲线 的 参 数 方程 、 圆锥 曲线 的参 数 方 程 、 线 的参 数 方程 和 渐 开 线 与摆 线 , 中 以参 数 方程 直 其
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人教A 高中数学选修4 4 版 —
《 坐标系与参数方程》 简析
人 民教 育 出版社 中学数 学室 章建跃 郭慧清
一பைடு நூலகம்

内容安排与说明
二、 编写时 考虑的几个主要问题
1突 出 坐 标 法 的 核 心 概 念 地 位 , 调 数 形 结 合 。 . 强
坐 标 法 是 解 析 几 何 的 核 心 , 本 专 题 的 主 要 目 的 是
通 过 认 识 不 同 的坐 标 系的 特 点和 在 刻 画 几何 图形 或 描 述 自然 现 象 中 的 作 用 , 促 使 学 生 学 习 如 何 根 据 问 题 的
需要 建 立 适 当 的坐 标 系、 引 入适 当的 参 变量 来 表 示 曲 线 上点 的坐 标 及 其 方程 , 从而 更 深 入地 体 会 坐 标 法 。 因
为 重 点 。 专 题 中 , 形 结合 、 动 变化 、 对 与 绝 对 、 本 数 运 相
程 的 对 应 关 系 , 一 步 体 会 数 形 结 合 的 思 想 。 3) 为 解 进 ( 做
析 几 何 初 步 、 面 向量 、 角 函 数 等 内 容 的 综 合 与 深 化 , 平 三

极坐标与参数方程带答案(教师版)

极坐标与参数方程带答案(教师版)

选修4-4 坐标系与参数方程第一节 坐 标 系1.平面直角坐标系中的伸缩变换设点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 )对应点P ′(x ′,y ′),称φ为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换。

2.极坐标的概念 (1)极坐标系:如图所示,在平面内取一个定点O ,叫做极点,从O 点引一条射线Ox ,叫做极轴,选定一个单位长度和角及其正方向(通常取逆时针方向),这样就确定了一个平面极坐标系,简称为极坐标系。

(2)极坐标:对于平面内任意一点M ,用ρ表示线段OM 的长,θ表示以Ox 为始边、OM 为终边的角度,ρ叫做点M 的极径,θ叫做点M 的极角,有序实数对(ρ,θ)叫做点M 的极坐标,记作M (ρ,θ)。

当点M 在极点时,它的极径ρ=0,极角θ可以取任意值。

(3)点与极坐标的关系:平面内一点的极坐标可以有无数对,当k ∈Z 时,(ρ,θ),(ρ,θ+2k π),(-ρ,θ+(2k +1)π)表示同一个点,而用平面直角坐标表示点时,每一个点的坐标是唯一的。

如果规定ρ>0,0≤θ<2π,或者-π<θ≤π,那么,除极点外,平面内的点和极坐标就一一对应了。

3.极坐标和直角坐标的互化(1)互化背景:把平面直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴,建立极坐标系,并在两种坐标系中取相同的单位长度,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(ρ,θ)(ρ>0,θ∈[0,2π)),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θy =ρsin θ4.常见曲线的极坐标方程1.明辨两个坐标伸缩变换关系式⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx (λ>0),y ′=μy (μ>0),点(x ,y )在原曲线上,点(x ′,y ′)在变换后的曲线上,因此点(x ,y )的坐标满足原来的曲线方程,点(x ′,y ′)的坐标满足变换后的曲线方程。

选修4-4坐标系与参数方程

选修4-4坐标系与参数方程

建立联系.
Y=byb>0
(2)已知变换后的曲线方程 f(x,y)=0,一般都要改写为方程 f(X,Y)=0,再利用换元法确定伸缩变换公式.
能力练通
抓应用体验的“得”与“失”
x′=3x,
1,-2
1.在同一平面直角坐标系中,已知伸缩变换φ:
求点 A 3
经过φ变换所得的点 A′的坐标.
2y′=y.
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解析:设曲线 C′上任意一点 P′(x′,y′),
x=1x′, 由题意,将 3
y=2y′
代入 x2- y2 =1 64
得x′2-4y′2=1,化简得x′2-y′2=1,
9 64
9 16
即x2- y2 =1 为曲线 C′的方程,可见经变换后的曲线仍是双曲线, 9 16
则所求焦点坐标为 F1(-5,0),F2(5,0).
选修 4-4 坐标系与参数方程
第一节 坐 标 系
本节主要包括 2 个知识点: 1.平面直角坐标系下图形的伸缩变换; 2.极坐标系.
突破点(一) 平面直角坐标系下图形的伸缩变换
基础联通
抓主干知识的“源”与“流”
x′=λ·xλ>0,
设点 P(x,y)是平面直角坐标系中的任意一点,在变换φ:
的作用下,点 P(x,y)对应到点
4.将圆 x2+y2=1 变换为椭圆x2+y2=1 的一个伸缩变换公式为φ: X=axa>0, 求 a,b 的值.
94
Y=byb>0,
X=ax, 解y=1Y, b
代入 x2+y2=1 中得Xa22+Yb22=1,所以 a2=9,b2=4,即 a=3,b=2.
突破点(二) 极坐标系
(2)直线 C3 的极坐标方程为θ=α0,其中α0 满足 tan α0=2,若曲线 C1 与 C2 的公共点都在 C3 上,求 a. 解析:(1)消去参数 t 得到 C1 的普通方程为 x2+(y-1)2=a2,

选修4-4坐标系和参数方程

选修4-4坐标系和参数方程

数学选修4-4坐标系与参数方程2016-7第一讲 坐标系一、平面直角坐标系1.平面直角坐标系在平面上,当取定两条互相垂直的直线的交点为原点,并确定了度量单位和这两条直线的方向,就建立了平面直角坐标系。

它使平面上任一点P 都可以由惟一的实数对(x,y )确定.例1 某中心接到其正东、正西、正北方向三个观测点的报告:正西、正北两个观测点同时听到一声巨响,正东观测点听到巨响的时间比其他两个观测点晚4s ,已知各观测点到中心的距离都是1020m ,试确定该巨响的位置。

(假定当时声音传播的速度为340m/s ,各相关点均在同一平面上)以接报中心为原点O ,以BA 方向为x 轴,建立直角坐标系.设A 、B 、C 分别是西、东、北观测点,则 A(1020,0), B(-1020,0), C(0,1020) 设P (x,y )为巨响为生点,由B 、C 同时听到巨响声,得|PC|=|PB|,故P 在BC 的垂直平分线PO 上,PO 的方程为y=-x ,因A 点比B 点晚4s 听到爆炸声,故|PA|- |PB|=340×4=1360,由双曲线定义知P 点在以A 、B 为焦点的双曲线22221x y a b-=上,2222222222680,1020102068053401(0)6805340a c b c a x y x ∴==∴=-=-=⨯-=<⨯故双曲线方程为用y=-x代入上式,得x =± , ∵|PA|>|PB|,(x y P PO ∴=-=-=即故答:巨响发生在接报中心的西偏北450距中心处.上述问题的解决体现了坐标法的思想. 建系时,根据几何特点选择适当的直角坐标系:(1)如果图形有对称中心,可以选对称中心为坐标原点; (2)如果图形有对称轴,可以选择对称轴为坐标轴; (3)使图形上的特殊点尽可能多的在坐标轴上。

变式训练1.一炮弹在某处爆炸,在A 处听到爆炸的时间比在B 处晚2s,已知A 、B 两地相距800米,并且此时的声速为340m/s,求曲线的方程.2.在面积为1的PMN ∆中,2tan ,21tan -=∠=∠MNP PMN ,建立适当的坐标系,求以M ,N 为焦点并过点P 的椭圆方程.课后作业1.若P 是以F 1,F 2为焦点的椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)上的一点,且PF 1→·PF 2→=0,tan ∠PF 1F 2=12,则此椭圆的离心率为( ). A.53 B.23 C.13 D.122.设F 1、F 2是双曲线x23-y 2=1的两个焦点,P 在双曲线上,当△F 1PF 2的面积为2时,1PF ·2PF 的值为( )A .2B .3C .4D .6 3.若抛物线y 2=2px (p >0)的焦点在圆x 2+y 2+2x -3=0上,则p =( )A.12B .1C .2D .3 4.已知两定点A (1,1),B (-1,-1),动点P 满足P A →·PB →=x22,则点P 的轨迹方程是_________.5.△ABC 的顶点A (-5,0)、B (5,0),△ABC 的内切圆圆心在直线x =3上,则顶点C 的轨迹方程是___________.6. 已知动圆过点(1,0),且与直线x =-1相切,则动圆的圆心的轨迹方程为________.7.已知:圆C :x 2+y 2-8y +12=0,直线l :ax +y +2a =0. (1)当a 为何值时,直线l 与圆C 相切;(2)当直线l 与圆C 相交于A 、B 两点,且AB =22时,求直线l 的方程.8. 已知长方形ABCD ,22=AB ,BC=1。

第二讲 坐标系与参数方程(选修4-4)

第二讲 坐标系与参数方程(选修4-4)
π (3)直线过Mb,2且平行于极轴:ρsinθ=b.
2.圆的极坐标方程 若圆心为M(ρ0,θ0),半径为r的圆方程为:
2 ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+ρ2 0-r =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=2rcosθ;
【标准解答】
(1)设(x1,y1)为圆上的点,在已知变换
x=x1 下变为C上点(x,y),依题意,得 y=2y1
2 y y 2 2 2 2 由x 1 +y 2 1 =1得x +( ) =1,即曲线C的方程为x + = 2 4
1.
x=cost 故C的参数方程为 y=2sint
π π 3 3 故D的直角坐标为(1+cos3,sin3),即(2, 2 ).
类题通法
对于同时含有极坐标方程和参数方程的题可考虑同时 化为普通方程再求解.
x=-2t-1, 5.已知直线l: y=t-1
(t为参数)与曲线C:ρ= )
π 4 2sin(θ+ ),则直线l和曲线C的位置关系为( 4 A.相交 C.相离 B.相切 D.相交或相切
ห้องสมุดไป่ตู้例3】
(2014· 新课标卷Ⅱ)在直角坐标系xOy中,以
坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,半圆C π 的极坐标方程为ρ=2cosθ,θ∈[0, ]. 2 (1)求C的参数方程; (2)设点D在C上,C在D处的切线与直线l:y= 3 x+2
垂直,根据(1)中你得到的参数方程,确定D的坐标.
解:将曲线C1的参数方程化为普通方程,曲线C2的极 坐标方程化为参数方程后求解. (1)由曲线C1的参数方程可得曲线C1的普通方程为y= x2(x≠0),由曲线C2的极坐标方程可得曲线C2的直角坐标方 程为x+y-1=0,则曲线C2的参数方程为 x=-1- 2t, 2 2 y=2+ 2 t 得t2+ 2t-2=0,
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选修4-4⎪⎪⎪坐标系与参数方程第一节 坐 标 系突破点(一) 平面直角坐标系下图形的伸缩变换基础联通 抓主干知识的“源”与“流”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,简称伸缩变换.考点贯通 抓高考命题的“形”与“神”平面直角坐标系下图形的伸缩变换[典例] 求椭圆x 24+y 2=1,经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=12x ,y ′=y后的曲线方程.[解] 由⎩⎪⎨⎪⎧x ′=12x ,y ′=y得到⎩⎪⎨⎪⎧x =2x ′,y =y ′.①将①代入x 24+y 2=1,得4x ′24+y ′2=1,即x ′2+y ′2=1.因此椭圆x 24+y 2=1经伸缩变换后得到的曲线方程是x 2+y 2=1. [方法技巧]应用伸缩变换公式时的两个注意点(1)曲线的伸缩变换是通过曲线上任意一点的坐标的伸缩变换实现的,解题时一定要区分变换前的点P 的坐标(x ,y )与变换后的点P ′的坐标(X ,Y ),再利用伸缩变换公式本节主要包括2个知识点: 1.平面直角坐标系下图形的伸缩变换; 2.极坐标系.⎩⎪⎨⎪⎧X =ax (a >0),Y =by (b >0)建立联系.(2)已知变换后的曲线方程f (x ,y )=0,一般都要改写为方程f (X ,Y )=0,再利用换元法确定伸缩变换公式.能力练通 抓应用体验的“得”与“失”1.在同一平面直角坐标系中,已知伸缩变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y .求点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫13,-2经过φ变换所得的点A ′的坐标.2.求直线l :y =6x 经过φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y变换后所得到的直线l ′的方程.3.求双曲线C :x 2-y 264=1经过φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=3x ,2y ′=y 变换后所得曲线C ′的焦点坐标.4.将圆x2+y 2=1变换为椭圆x 29+y 24=1的一个伸缩变换公式为φ:⎩⎪⎨⎪⎧X =ax (a >0),Y =by (b >0),求a ,b 的值.突破点(二) 极坐标系基础联通 抓主干知识的“源”与“流” 1.极坐标系的概念 (1)极坐标系如图所示,在平面内取一个定点O ,点O 叫做极点,自极点O 引一条射线Ox ,Ox 叫做极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.(2)极坐标一般地,没有特殊说明时,我们认为ρ≥0,θ可取任意实数.(3)点与极坐标的关系一般地,极坐标(ρ,θ)与(ρ,θ+2kπ)(k∈Z)表示同一个点,特别地,极点O的坐标为(0,θ)(θ∈R),和直角坐标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示.如果规定ρ>0,0≤θ<2π,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标(ρ,θ) 表示;同时,极坐标(ρ,θ)表示的点也是唯一确定的.2.极坐标与直角坐标的互化1.极坐标方程化为直角坐标方程的步骤2.直角坐标方程化为极坐标方程或直角坐标系中的点的坐标化为极坐标(1)直角坐标方程化为极坐标方程较为简单,只需将直角坐标方程中的x,y分别用ρcos θ,ρsin θ代替即可得到相应极坐标方程.(2)求直角坐标系中的点(x,y)对应的极坐标的一般步骤:第一步,根据直角坐标系中两点间的距离公式计算该点与坐标原点的距离,即计算ρ; 第二步,根据角θ的正切值tan θ=yx(x ≠0)求出角θ(若正切值不存在,则该点在y 轴上),问题即解.[例1] 在极坐标系下,已知圆O :ρ=cos θ+sin θ和直线l :ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π4=22.(1)求圆O 和直线l 的直角坐标方程;(2)当θ∈(0,π)时,求直线l 与圆O 公共点的一个极坐标.[方法技巧]1.应用互化公式的三个前提条件 (1)取直角坐标系的原点为极点. (2)以x 轴的正半轴为极轴. (3)两种坐标系规定相同的长度单位. 2.直角坐标化为极坐标时的两个注意点(1)根据终边相同的角的意义,角θ的表示方法具有周期性,故点M 的极坐标(ρ,θ)的形式不唯一,即一个点的极坐标有无穷多个.当限定ρ≥0,θ∈[0,2π)时,除极点外,点M 的极坐标是唯一的.(2)当把点的直角坐标化为极坐标时,求极角θ应注意判断点M 所在的象限(即角θ的终边的位置),以便正确地求出角θ(θ∈[0,2π))的值.极坐标方程的应用[例2] (2017·福州五校联考)已知曲线C 的极坐标方程为ρ2-22ρcos ⎝⎛⎭⎫θ+π4-2=0.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x 轴的正半轴,建立平面直角坐标系xOy .(1)若直线l 过原点,且被曲线C 截得的弦长最小,求直线l 的直角坐标方程; (2)若M 是曲线C 上的动点,且点M 的直角坐标为(x ,y ),求x +y 的最大值.[易错提醒]用极坐标系解决问题时要注意题目中的几何关系,如果几何关系不容易通过极坐标表示时,可以先化为直角坐标方程,将不熟悉的问题转化为熟悉的问题加以解决.能力练通 抓应用体验的“得”与“失”1.[考点一、二]已知直线l 的极坐标方程为2ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=2,点A 的极坐标为A ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,7π4,求点A 到直线l 的距离..3.[考点二]在极坐标系中,直线ρ(sin θ-cos θ)=a 与曲线ρ=2cos θ-4sin θ相交于A ,B 两点,若|AB |=23,求实数a 的值.4.[考点一、二](2017·洛阳统考)已知圆O 1和圆O 2的极坐标方程分别为ρ=2,ρ2-22ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π4=2.(1)将圆O 1和圆O 2的极坐标方程化为直角坐标方程; (2)求经过两圆交点的直线的极坐标方程.[全国卷5年真题集中演练——明规律]1.(2016·全国乙卷)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos t ,y =1+a sin t (t 为参数,a >0).在以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=4cos θ.(1)说明C 1是哪一种曲线,并将C 1的方程化为极坐标方程;(2)直线C 3的极坐标方程为θ=α0,其中α0满足tan α0=2,若曲线C 1与C 2的公共点都在C 3上,求a .2.(2015·新课标全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,直线C 1:x =-2,圆C 2:(x -1)2+(y -2)2=1,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求C 1,C 2的极坐标方程;(2)若直线C 3的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R),设C 2与C 3的交点为M ,N ,求△C 2MN 的面积.[课时达标检测]4.(2017·山西质检)在极坐标系中,曲线C 的方程为ρ2=31+2sin 2θ,点R ⎝⎛⎭⎫22,π4. (1)以极点为原点,极轴为x 轴的正半轴,建立平面直角坐标系,把曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程,R 点的极坐标化为直角坐标;(2)设P 为曲线C 上一动点,以PR 为对角线的矩形PQRS 的一边垂直于极轴,求矩形PQRS 周长的最小值,及此时P 点的直角坐标.5.(2017·南京模拟)已知直线l :ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π4=4和圆C :ρ=2k cos ⎝⎛⎭⎫θ+π4(k ≠0),若直线l 上的点到圆C 上的点的最小距离等于2.求实数k 的值并求圆心C 的直角坐标.6.已知圆C :x 2+y 2=4,直线l :x +y =2.以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,取相同的单位长度建立极坐标系.(1)将圆C 和直线l 方程化为极坐标方程;(2)P 是l 上的点,射线OP 交圆C 于点R ,又点Q 在OP 上,且满足|OQ |·|OP |=|OR |2,当点P 在l 上移动时,求点Q 轨迹的极坐标方程.7.(2017·贵州联考)已知在一个极坐标系中点C 的极坐标为⎝⎛⎭⎫2,π3.(1)求出以C 为圆心,半径长为2的圆的极坐标方程(写出解题过程);(2)在直角坐标系中,以圆C 所在极坐标系的极点为原点,极轴为x 轴的正半轴建立直角坐标系,点P 是圆C 上任意一点,Q (5,-3),M 是线段PQ 的中点,当点P 在圆C 上运动时,求点M 的轨迹的普通方程.8.在平面直角坐标系中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos φ,y =sin φ(φ为参数),以原点O为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2是圆心在极轴上且经过极点的圆,射线θ=π3与曲线C 2交于点D ⎝⎛⎭⎫2,π3.(1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)已知极坐标系中两点A (ρ1,θ0),B ⎝⎛⎭⎫ρ2,θ0+π2,若A ,B 都在曲线C 1上,求1ρ21+1ρ22的值.第二节 参数方程突破点(一) 参数方程1.参数方程一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x ,y 都是某个变数t 的函数:⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t ),并且对于t 的每一个允许值,由方程组⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t )所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么方程⎩⎪⎨⎪⎧x =f (t ),y =g (t )就叫做这条曲线的参数方程,变数t 叫做参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程.2.直线、圆、椭圆的参数方程(1)过点M (x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).本节主要包括2个知识点: 1.参数方程;参数方程与极坐标方程的综合问题.(2)圆心在点M 0(x 0,y 0),半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数).(3)椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φ,y =b sin φ(φ为参数).考点贯通 抓高考命题的“形”与“神”参数方程与普通方程的互化1基本思路是消去参数,常用的消参方法有:①代入消元法;②加减消元法;③恒等式(三角的或代数的)消元法;④平方后再加减消元法等.其中代入消元法、加减消元法一般是利用解方程的技巧,三角恒等式消元法常利用公式sin 2θ+cos 2θ=1等.2.普通方程化为参数方程 (1)选择参数的一般原则曲线上任意一点的坐标与参数的关系比较明显且关系相对简单;当参数取某一值时,可以唯一确定x ,y 的值;(2)具体步骤第一步,引入参数,但要选定合适的参数t ;第二步,确定参数t 与变量x 或y 的一个关系式x =f (t )(或y =φ(t ));第三步,把确定的参数与一个变量的关系式代入普通方程F (x ,y )=0,求得另一关系y =g (t )(或x =ψ(t )),问题得解.[例1] 将下列参数方程化为普通方程. (1)⎩⎪⎨⎪⎧x =1t ,y =1t t 2-1(t 为参数);(2)⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θ,y =-1+cos 2θ(θ为参数).[易错提醒](1)将曲线的参数方程化为普通方程时务必要注意x ,y 的取值范围,保证消参前后的方程的一致性.(2)将参数方程化为普通方程时,要注意参数的取值范围对普通方程中x ,y 的取值范围的影响.直线与圆锥曲线的参数方程及应用1第一步,把直线和圆锥曲线的参数方程都化为普通方程; 第二步,根据直线与圆锥曲线的位置关系解决问题.2.当直线经过点P (x 0,y 0),且直线的倾斜角为α,求直线与圆锥曲线的交点、弦长问题时,可以把直线的参数方程设成⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数),交点A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2,计算时把直线的参数方程代入圆锥曲线的直角坐标方程,求出t 1+t 2,t 1·t 2,得到|AB |=|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1·t 2.[例2] (2017·豫南九校联考)在直角坐标系xOy 中,设倾斜角为α的直线l :⎩⎨⎧x =2+t cos α,y =3+t sin α(t 为参数)与曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =sin θ(θ为参数)相交于不同的两点A ,B .(1)若α=π3,求线段AB 的中点M 的坐标;(2)若|PA |·|PB |=|OP |2,其中P (2,3),求直线l 的斜率.[方法技巧]1.解决直线与圆的参数方程的应用问题时一般是先化为普通方程再根据直线与圆的位置关系来解决问题.2.对于形如⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+at ,y =y 0+bt(t 为参数)的直线的参数方程,当a 2+b 2≠1时,应先化为标准形式后才能利用t 的几何意义解题.能力练通3.[考点二](2017·郑州模拟)将曲线C 1:x 2+y 2=1上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)得到曲线C 2,A 为C 1与x 轴正半轴的交点,直线l 经过点A 且倾斜角为30°,记l 与曲线C 1的另一个交点为B ,与曲线C 2在第一、三象限的交点分别为C ,D .(1)写出曲线C 2的普通方程及直线l 的参数方程; (2)求|AC |-|BD |.4.[考点二]设直线l的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+t cos α,y =4+t sin α(t 为参数,α为倾斜角),圆C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+2cos θ,y =-1+2sin θ(θ为参数).(1)若直线l 经过圆C 的圆心,求直线l 的斜率;(2)若直线l 与圆C 交于两个不同的点,求直线l 的斜率的取值范围.突破点(二) 参数方程与极坐标方程的综合问题将极坐标方程与参数方程、普通方程交织在一起,考查极坐标方程与参数方程的综合应用.将各类方程相互转化是求解该类问题的前提.,解决问题时要注意:(1)解题时,易将直线与圆的极坐标方程混淆.要熟练掌握特殊直线、圆的极坐标方程的形式.(2)应用解析法解决实际问题时,要注意选取直角坐标系还是极坐标系,建立极坐标系要注意极点、极轴位置的选择,注意点和极坐标之间的“一对多”关系.(3)求曲线方程,常设曲线上任意一点P (ρ,θ),利用解三角形的知识,列出等量关系式,特别是正弦、余弦定理的应用.圆的参数方程常和三角恒等变换结合在一起,解决取值范围或最值问题.(4)参数方程和普通方程表示同一个曲线时,要注意其中x ,y 的取值范围,即注意两者的等价性.考点贯通 抓高考命题的“形”与“神”参数方程与极坐标方程的综合问题[典例] 1参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+cos α,y =sin α(α为参数),以原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴,建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρ(cos θ+k sin θ)=-2(k 为实数).(1)判断曲线C 1与直线l 的位置关系,并说明理由;(2)若曲线C 1和直线l 相交于A ,B 两点,且|AB |=2,求直线l 的斜率.[方法技巧]处理极坐标、参数方程综合问题的方法(1)涉及参数方程和极坐标方程的综合题,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后求解.当然,还要结合题目本身特点,确定选择何种方程.(2)数形结合的应用,即充分利用参数方程中参数的几何意义,或者利用ρ和θ的几何意义,直接求解,能达到化繁为简的解题目的.1.已知曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =3+10cos α,y =1+10sin α(α为参数),以直角坐标系原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求曲线C 的极坐标方程,并说明其表示什么轨迹;(2)若直线的极坐标方程为sin θ-cos θ=1ρ,求直线被曲线C 截得的弦长.2.在极坐标系中,圆C 的方程为ρ=2a cos θ(a ≠0),以极点为坐标原点,极轴为x 轴正半轴建立平面直角坐标系,设直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3t +1,y =4t +3(t 为参数).(1)求圆C 的标准方程和直线l 的普通方程;(2)若直线l 与圆C 恒有公共点,求实数a 的取值范围.1.(2016·全国甲卷)在直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为(x +6)2+y 2=25. (1)以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求C 的极坐标方程;(2)直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数),l 与C 交于A ,B 两点,|AB |=10,求l 的斜率.2.(2016·全国丙卷)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos α,y =sin α(α为参数).以坐标原点为极点,以x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=2 2.(1)写出C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)设点P 在C 1上,点Q 在C 2上,求|PQ |的最小值及此时P 的直角坐标.3.(2015·新课标全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数,t ≠0),其中0≤α<π.在以O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:ρ=2sin θ,C 3:ρ=23cos θ.(1)求C 2与C 3交点的直角坐标;(2)若C 1与C 2相交于点A ,C 1与C 3相交于点B ,求|AB |的最大值.4.(2014·新课标全国卷Ⅰ)已知曲线C :x 24+y 29=1,直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =2-2t(t 为参数).(1)写出曲线C 的参数方程,直线l 的普通方程;(2)过曲线C 上任意一点P 作与l 夹角为30°的直线,交l 于点A ,求|PA |的最大值与最小值.5.(2014·新课标全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,半圆C 的极坐标方程为ρ=2cos θ,θ∈⎣⎡⎦⎤0,π2.(1)求C 的参数方程;(2)设点D 在C 上,C 在D 处的切线与直线l :y =3x +2垂直,根据(1)中你得到的参数方程,确定D 的坐标.6.(2013·新课标全国卷Ⅰ)已知曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =4+5cos t ,y =5+5sin t , (t 为参数),以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ=2sin θ .(1)把C 1的参数方程化为极坐标方程; (2)求C 1与C 2交点的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π).1.(2017·郑州模拟)已知曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2-32t ,y =12t ,曲线C 2的极坐标方程为ρ=22cos θ-π4,以极点为坐标原点,极轴为x 轴正半轴建立平面直角坐标系.(1)求曲线C 2的直角坐标方程;(2)求曲线C 2上的动点M 到曲线C 1的距离的最大值.2.在极坐标系中,已知三点O (0,0),A ⎝⎛⎭⎫2,π2,B ⎝⎛⎭⎫22,π4.(1)求经过点O ,A ,B 的圆C 1的极坐标方程;(2)以极点为坐标原点,极轴为x 轴的正半轴建立平面直角坐标系,圆C 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-1+a cos θ,y =-1+a sin θ(θ是参数),若圆C 1与圆C 2外切,求实数a 的值.3.(2017·太原模拟)在平面直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立的极坐标系中,直线l 的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R),曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos θ,y =sin θ.(1)写出直线l 的直角坐标方程及曲线C 的普通方程;(2)过点M 且平行于直线l 的直线与曲线C 交于A ,B 两点,若|MA |·|MB |=83,求点M 轨迹的直角坐标方程.4.(2017·江西百校联盟模拟)在平面直角坐标系xOy 中,C 1:⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =k (t -1)(t 为参数).以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C 2:ρ2+10ρcos θ-6ρsin θ+33=0.(1)求C 1的普通方程及C 2的直角坐标方程,并说明它们分别表示什么曲线; (2)若P ,Q 分别为C 1,C 2上的动点,且|PQ |的最小值为2,求k 的值.5.在平面直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知点P 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-3,-32,曲线C 的极坐标方程为ρ=5,直线l 过点P 且与曲线C 相交于A ,B 两点.(1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)若|AB |=8,求直线l 的直角坐标方程. 6.已知动点P ,Q 都在曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos t ,y =2sin t(t 为参数)上,对应参数分别为t =α与t =2α(0<α<2π),M 为PQ 的中点.(1)求M 的轨迹的参数方程;(2)将M 到坐标原点的距离d 表示为α的函数,并判断M 的轨迹是否过坐标原点.7.(2017·河南六市第一次联考)在平面直角坐标系中,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+t ,y =t -3(t 为参数),在以直角坐标系的原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 的极坐标方程为ρ=2cos θsin 2θ相交于A ,B 两点. (1)求曲线C 的直角坐标方程和直线l 的普通方程; (2)若直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求△AOB 的面积.8.极坐标系与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴.已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t cos α,y =t sin α(t 为参数).曲线C 的极坐标方程为ρsin 2θ=8cos θ.(1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)设直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,与x 轴的交点为F ,求1|AF |+1|BF |的值.。

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