高考数学:极坐标与参数方程知识点总结
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高中数学极坐标与参数方程知识点极坐标与参数方程知识点(一)曲线的参数方程的定义:在取定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x、y都是某个变数t的函数,即x,f(t), ,y,f(t),并且对于t每一个允许值,由方程组所确定的点M(x,y)都在这条曲线上,那么方程组就叫做这条曲线的参数方程,联系x、y之间关系的变数叫做参变数,简称参数( (二)常见曲线的参数方程如下:1(过定点(x,y),倾角为α的直线: 00,x,x,tcos0 (t为参数) y,y,tsin,0其中参数t是以定点P(x,y)为起点,对应于t点M(x,y)为终点的有向线段PM00的数量,又称为点P与点M间的有向距离(根据t的几何意义,有以下结论(ABt,t1(设A、B是直线上任意两点,它们对应的参数分别为t和t,则,,AB?BA 2(t,t),4t,t( BAABt,tAB2(线段AB的中点所对应的参数值等于( ?22(中心在(x,y),半径等于r的圆: 00,x,x,rcos0, (为参数) y,y,rsin,03(中心在原点,焦点在x轴(或y轴)上的椭圆:,,x,bcosx,acos, (为参数) (或 ) y,bsin,y,asin,中心在点(x0,y0)焦点在平行于x轴的直线上的椭圆的参数方程,x,x,acos,,0(,为参数) ,y,y,bsin.,0,4(中心在原点,焦点在x轴(或y轴)上的双曲线:1,,x,btgx,asec, (为参数) (或 ) y,btg,y,asec,5(顶点在原点,焦点在x轴正半轴上的抛物线:2x,2pt (t为参数,p,0)y,2pt直线的参数方程和参数的几何意义,x,x,tcos,0过定点P(x,y),倾斜角为的直线的参数方程是 (t为参数)( ,00,yytsin,,,0,(三)极坐标系1、定义:在平面内取一个定点O,叫做极点,引一条射线Ox,叫做极轴,再选一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向)。
极坐标及参数方程知识点
1.极坐标系的概念: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.点M 的极坐标: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),(θρM .
极坐标),(θρ与)Z )(2,(∈+k k πθρ表示同一个点。
极点O 的坐标)R )(,0(∈θθ.
3. 若0<ρ,规定点),(θρ-与点),(θρ关于极点对称
4.极坐标与直角坐标的互化:
(1)极坐标转化为直角坐标:θρθρsin ,cos ==y x
(2)直角坐标转化为极坐标:x
y y x =+=θρtan ,222(θ的取值还要注意()y x ,的位置) 5. 在极坐标系中,)0(≥=ραθ表示以极点为起点的一条射线,)R (∈=ραθ 表示过极点的一条直线.
6.参数方程与普通方程的互化:先消去参数,再注明y x ,的取值范围。
高中数学极坐标与参数方程知识点知识点参数方程的定义:如果曲线上任意一点的坐标x、y都是某个变数t的函数,且对于每个允许值的t,由方程组所确定的点M(x,y)都在这条曲线上,那么方程组就叫做曲线的参数方程,联系x、y之间关系的变数叫做参变数,简称参数.常见曲线的参数方程:1.过定点(x,y),倾角为α的直线:x = x + tcosαy = y + tsinα其中参数t是以定点P(x,y)为起点,对应于t点M(x,y)为终点的有向线段PM的数量,又称为点P与点M间的有向距离.2.中心在(x,y),半径等于r的圆:x = x + rcosθy = y + rsinθθ为参数)3.中心在原点,焦点在x轴(或y轴)上的椭圆:x = acosθ 或x = bcosθθ为参数)(或)y = bsinθ 或y = asinθ4.中心在原点,焦点在x轴(或y轴)上的双曲线:x = asecθ 或x = btanθθ为参数)(或)y = btanθ 或y = asecθ5.顶点在原点,焦点在x轴正半轴上的抛物线:x = 2pt^2t为参数,p>0)y = 2pt直线的参数方程和参数的几何意义:过定点P(x,y),倾斜角为α的直线的参数方程是x = x + tcosαy = y + tsinα其中参数t是以定点P(x,y)为起点,对应于t点M(x,y)为终点的有向线段PM的数量。
根据t的几何意义,可以得出结论:设AB是直线上任意两点,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。
极坐标系是在平面内取一个定点O作为极点,引一条射线Ox作为极轴,再选一个长度单位和角度的正方向。
对于平面内的任意一点M,用ρ表示线段OM的长度,θ表示从Ox 到OM的角,ρ叫做点M的极径,θ叫做点M的极角,有序数对(ρ,θ)就叫做点M的极坐标。
这样建立的坐标系叫做极坐标系。
千里之行,始于足下。
极坐标系与参数方程知识点总结
极坐标系与参数方程是描述平面上的点与曲线的两种坐标系统。
1. 极坐标系:
极坐标系由极径(r)和极角(θ)组成,其中极径表示点到原点的距离,极角表示点在极坐标系中的方向。
- 极径:通常用正数表示,表示点到原点的距离。
- 极角:一般用弧度表示,表示点所在的射线与参考射线(通常为 x 轴正半轴)的夹角。
2. 参数方程:
参数方程是一组用参数表示的方程,通过为变量赋予不同的值来表示曲线上的点。
- 参数:参数是代表自变量的符号,可以用任意字母表示。
- 方程组:在参数方程中,通常会有两个或更多的方程,每个方程用参数表示一个坐标分量,用来描述曲线上的点。
极坐标系和参数方程在描述一些特殊曲线时非常有用,例如圆、椭圆、双曲线等。
其中,使用极坐标系描述曲线更加方便,而使用参数方程描述曲线更加灵活。
应用场景:
1. 极坐标系常用于描述圆心在原点的圆形曲线,以及玫瑰线、阿基米德螺线等特殊曲线。
2. 参数方程常用于描述具有特定形状的曲线,如椭圆的参数方程为 x = a * cos(t), y = b * sin(t),其中 t 为参数,a 和 b 分别为椭圆在 x 轴和 y 轴上的半径。
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锲而不舍,金石可镂。
3. 参数方程也常用于描述轨迹问题,例如描述一个物体在运动过程中的位置随时间而变化的轨迹。
总结:
极坐标系和参数方程是两种用于描述平面上曲线的坐标系统,它们在不同场景下有不同的应用。
熟练掌握这两种坐标系统的表示方法和转换方法,可以更好地理解和描述曲线的性质和特点。
第一部分:坐标系与参数方程【考纲知识梳理】1.平而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©: ° “纟> 的作用卜-,点P(x, y)对应到点[y=“・%(“>0)p(p,y),称卩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⑴所示,在平而内取一个左点o.叫做极点,自极点o引一条射线&.叫做极轴;再选左一个长度单位,一个角度单位(通常取弧度)及英正方向(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而图形为几何背景,而平而直角坐标系以互相垂直的两条数轴为几何背景;平面直角坐标系内的点与坐标能建立一一对应的关系,而极坐标系则不可•但极坐标系和平而直角坐标系都是平而坐标系. (2)极坐标设M是平而内一点,极点。
与点M的距离IOMI叫做点M的极径,记为°;以极轴Ox为始边,射线OM为终边的角厶OM叫做点M的极角,记为。
有序数对(卩。
)叫做点M的极坐标,记作M(p^) ~般地,不作特殊说明时,我们认为可取任意实数•特别地,当点M在极点时,它的极坐标为(OP X&W R)。
和直角坐标不同,平而内一个点的极坐标有无数种表示•如果规左°>0,05&<2兀,那么除极点外,平而内的点可用唯一的极坐标(0。
)表示;同时,极坐标(Q &)表示的点也是唯一确泄的.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(2)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(儿极坐标是(%X°no),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:点M直角坐标(%,>') 极坐标(p,0)互化公式X = QCOS&<[y = psinO0 "+〉厂tan® = —(x0)X在一般情况卜:由tan&确左角时,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y7y %X N曲线图形极坐标方程圆心在极点,半径为广的圆p = r (0 <0 < 2 兀)圆心为(几0),半径为/•的圆p = 2r -—< 0\ 2 2 /圆心为(几彳j,半径为r 的圆AOip = 2rsin 0(0 <0<^)过极点,倾斜角为a 的直线(1) 0 = a(p e R )或& = rr + a(p e R ) (2) 0 = a(p > 0)或& =兀 + a(p > 0)过点(",0),与极轴垂直的直线o~(a ・0) -VpCQS0 =彳-彳 <0 < yj过点与极轴平行的直 线• ■ • • ■ • ■ ■ • • ■01•Xpsin 0 = «(0 <0 < 7r)注:由于平而上点的极坐标的表示形式不唯一,即(Q&), (°,2兀+ &), (-+ &),(—°-龙+ &)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P = O 点M可以表示为U 4;p = 0・二、参数方程1. 参数方程的概念一般地,在平而直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标(“)都是某个变数/的函数F 々①,并且对[y = sv )于f 的每一个允许值,由方程组①所确左的点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f 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 叫的极坐标满足方程等多种形式,其中,只有M14 4丿做普通方程.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f的关系,例如兀=/(/),把它代入普通方程,求出另一个变数与参数l\= f(t)的关系y = g(”,那么{丿〈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立唯一。
第一部分:坐标系与参数方程【考纲知识梳理】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,在变换的作用下,点对应到点()()⎩⎨⎧>∙='>∙='0,0,:μμλλϕy y x x ()y x P ,,称为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换.()y x P '',ϕ2.极坐标系的概念(1)极坐标系如图(1)所示,在平面内取一个定点,叫做极点,自极点引一条射线,叫做极轴;再选定一个长度单位,一O O Ox 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;以极轴为始边,射线为终ρOx OM 边的角叫做点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xOM ∠θ()θρ,()θρ,殊说明时,我们认为可取任意实数.特别地,当点M 在极点时,它的极坐标为。
和直角坐θρ,0≥()()R ∈θθ,0标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示.如果规定,那么除极点外,平面内的点可用πθρ20,0<≤>唯一的极坐标表示;同时,极坐标表示的点也是唯一确定的.()θρ,()θρ,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(2)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,极坐标是,于()y x ,()()0,≥ρθρ是极坐标与直角坐标的互化公式如表:点M直角坐标()y x ,极坐标()θρ,互化公式⎩⎨⎧==θρθρsin cos y x ()0tan 222≠=+=x xyy x θρ在一般情况下,由确定角时,可根据点M 所在的象限最小正角.θtan 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,半径为的圆r ()πθρ20<≤=r 圆心为,半径为的圆()0,r r ⎪⎭⎫ ⎝⎛<≤-=222πθπρr 圆心为,半径为的圆⎪⎭⎫⎝⎛2,πr r ()πθθρ<≤=0sin 2r 过极点,倾斜角为的直线α(1)()()R R ∈+=∈=ραπθραθ或(2)()()00≥+=≥=ραπθραθ或过点,与极轴垂直的直线()0,a ⎪⎭⎫ ⎝⎛<<-=22cos πθπθρa 过点,与极轴平行的直⎪⎭⎫⎝⎛2,πa 线()πθθρ<<=0sin a 注:由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一,即都表示同一()()()()θπρθπρθπρθρ+--+-+,,,,2,,,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可以表示为θρ=⎪⎭⎫⎝⎛4,4ππM 等多种形式,其中,只有的极坐标满足方程⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+45,424,424,4ππππππππM M M 或或⎪⎭⎫⎝⎛4,4ππM .θρ=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都是某个变数的函数①,并且对()y x ,t ()()⎩⎨⎧==t g y t f x于的每一个允许值,由方程组①所确定的点都在这条曲线上,那么方程①就叫做这条曲线的参数方t ()y x M ,程,联系变数的变数叫做参变数,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()y x ,t 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)如果知道变数中的一个与参数的关系,例如,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数()y x ,t ()t f x =的关系,那么就是曲线的参数方程,在参数方程与普通方程的互化中,必须使的取()t g y =()()⎩⎨⎧==t g y t f x ()y x ,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。
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.(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),确定一个点的位置.其中ρ称为点M的极径,θ称为点M的极角.极坐标系和直角坐标系的最大区分在于: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,对于给定的有序数对(ρ,θ),可以确定平面上的一点,但是平面内的一点的极坐标却不是唯一的.(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满意方程f(ρ,θ)=0,并且坐标适合方程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φ0角的直线方程是θ=φ0和θ=π-φ0,如下图所示.(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ρcos θ=a,如下图所示.(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ρsin θ=a,如下图所示.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π2的射线上,过极点且半径为r的圆的方程为ρ2rsin_θ,如图3所示.4.极坐标与直角坐标的互化.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)的公式如下:⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ或者ρ=x 2+y 2,tan θ=y x ,其中要结合点所在的象限确定角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 ),y =g (t ),并且对于t 的每一个允许值,由方程组所确定的点M(x ,y)都在这条曲线上,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.常见曲线的参数方程.(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 α(t 为参数), 其中参数t 是以定点P(x 0,y 0)为起点,点M(x ,y)为终点的有向线段PM 的数量,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 ;②线段AB 的中点所对应的参数值等于t A +t B2.(2)中心在P(x 0,y 0),半径等于r 的圆:⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+rcos θ,y =y 0+rsin θ(θ为参数) (3)中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的椭圆:⎩⎪⎨⎪⎧x =acos θ,y =bsin θ(θ为参数)⎝ ⎛⎭⎪⎫或⎩⎪⎨⎪⎧x =bcos θ,y =asin θ. 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⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+acos α,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,y =btan θ(θ为参数)⎝ ⎛⎭⎪⎫或⎩⎪⎨⎪⎧x =btan θ,y =asec θ. (5)顶点在原点,焦点在x 轴的正半轴上的抛物线:⎩⎪⎨⎪⎧x =2p ,y =2p(t 为参数,p>0). 注:sec θ=1cos 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,消参数时要留意参数的取值范围对x ,y 的限制.1.已知点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫4,5π3,则点A 的直角坐标是(2,-23).2.把点P 的直角坐标(6,-2)化为极坐标,结果为⎝ ⎛⎭⎪⎫22,-π6.3.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=4.4.以极坐标系中的点⎝ ⎛⎭⎪⎫1,π6为圆心、1为半径的圆的极坐标方程是ρ=2cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π6.5.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 θ,y =2sin θ(θ为参数)的右顶点,则常数a 的值为3.解析:由直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =t -a ,得y =x -a.由椭圆C :⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =2sin θ,得x 29=y24=1.所以椭圆C 的右顶点为(3,0).因为直线l 过椭圆的右顶点,所以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 轴正半轴为极轴建立极坐标系,则点P 的极坐标可以是(C )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫1,-π3B.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,4π3C.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3D.⎝⎛⎭⎪⎫2,-4π3 2.若圆的方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2sin θ(θ为参数),直线的方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =t -1(t 为参数),则直线与圆的位置关系是(B )A .相离B .相交C .相切D .不能确定3.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,两种坐标系中取相同的长度单位,已知直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =t -3(t 为参数),圆C 的极坐标方程是ρ=4cosθ,则直线l 被圆C 截得的弦长为(D )A.14 B .214 C. 2 D .2 2解析:由题意可得直线和圆的方程分别为x -y -4=0,x 2+y 2=4x ,所以圆心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,半弦长构成直角三角形,解得弦长为2 2.4.已知动直线l 平分圆C :(x -2)2+(y -1)2=1,则直线l 与圆O :⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =3sin θ(θ为参数)的位置关系是(A )A .相交B .相切C .相离D .过圆心解析:动直线l 平分圆C :(x -2)2+(y -1)2=1,即圆心(2,1)在直线l 上,又圆O :⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos θ,y =3sin θ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O 的位置关系是相交.二、填空题5.在平面直角坐标系xOy 中,已知曲线C 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧y =sin θ-2,x =cos θ(θ是参数),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+4ρsin_θ+3=0.解析:在平面直角坐标系xOy 中,⎩⎪⎨⎪⎧y =sin θ-2,x =cos θ(θ是参数),∴⎩⎪⎨⎪⎧y +2=sin θ,x =cos θ.依据sin 2θ+cos 2θ=1,可得x 2+(y +2)2=1,即x 2+y 2+4y +3=0.∴曲线C 的极坐标方程为ρ2+4ρsin θ+3=0.6.在平面直角坐标系中圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =2+2sin θ(θ为参数),以原点O 为极点,以x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,则圆C 的圆心的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2,π2.三、解答题7.求极点到直线2ρ=1sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4(ρ∈R)的距离.解析:由2ρ=1sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4⇒ρsin θ+ρcos θ=1⇒x +y =1,故d =|0+0-1|12+12=22. 8.极坐标系中,A 为曲线ρ2+2ρcos θ-3=0上的动点,B 为直线ρcos θ+ρsin θ-7=0上的动点,求|AB|的最小值.9.(2015·大连模拟)曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),将曲线C 1上全部点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标伸长为原来的3倍,得到曲线C 2.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,取相同的单位长度建立极坐标系,已知直线l :ρ(cos θ-2sin θ)=6.(1)求曲线C 2和直线l 的一般方程;(2)P 为曲线C 2上随意一点,求点P 到直线l 的距离的最值.解析:(1)由题意可得C 2的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos θ,y =3sin θ(θ为参数),即C 2:x 24+y23=1,直线l :ρ(cos θ-2sin θ)=6化为直角坐标方程为x -2y -6=0.(2)设点P(2cos θ,3sin θ),由点到直线的距离公式得点P 到直线l 的距离为 d =|2cos θ-23sin θ-6|5=⎪⎪⎪⎪⎪⎪6+4⎝ ⎛⎭⎪⎫32sin θ-12cos θ5=⎪⎪⎪⎪⎪⎪6+4sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π65=55⎣⎢⎡⎦⎥⎤6+4sin ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π6. 所以255≤d ≤25,故点P 到直线l 的距离的最大值为25,最小值为255.10.已知在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+4cos θ,y =2+4sin θ(θ为参数),直线l经过定点P(3,5),倾斜角为π3.(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 相交于A ,B 两点,求|PA|·|PB|的值.解析:(1)由曲线C 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =1+4cos θ,y =2+4sin θ(θ为参数),得一般方程为(x -1)2+(y -2)2=16,即x 2+y 2-2x -4y =11=0.直线l 经过定点P(3,5),倾斜角为π3,直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3+12t ,y =5+32t (t 是参数).(2)将直线的参数方程代入x 2+y 2-2x -4y -11=0,整理,得t 2+(2+33)t -3=0,设方程的两根分别为t 1,t 2,则t 1t 2=-3,因为直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,所以|PA|·|PB|=|t 1t 2|=3.。
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'=>⎧⎨'=>⎩g g 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(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=-<<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(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。
第一部分:坐标系与参数方程【考纲知识梳理】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® :严"一・x,(匸〉0 )的作用下,点p(x, y)对应到点y=U・y,(A;>0) 'Px,y■,称「为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换. M於①]2•极坐标系的概念(1)极坐标系如图(1)所示,在平面内取一个定点0 ,叫做极点,自极点0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0与点M的距离|0M|叫做点M的极径,记为;以极轴0灿始边,射线0M为终边的角• x0M叫做点M的极角,记为—有序数对几二叫做点M的极坐标记作M匸门•一般地,不作特殊说明时,我们认为「_ 0门可取任意实数•特别地,当点M在极点时,它的极坐标为0,匚< 三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T -0,0"::^ ::: 2-,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标几二表示;同时,极坐标订二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(2)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(巴日)互化公式P cos日= Psi n 日P2 =x2+ y2 tan® - y(x 式0 )x在一般情况下,由tan二确定角时,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注:由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一 ,即 几二,匚2二• v , -几二• v , -匚-二• v 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P = ^点M — A [可以表示为 <4 4;p = e . 二、参数方程i •参数方程的概念「X = f (t )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」 ①,并且对』= g (t )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5 兀 〕 fn n 、 「 兀5兀、 M —,一+2兀 或M —-2兀 或M.——,——[等多种形式 14 4 「 i4 4 丿 (4 4 丿 ,其中,只有M 匕,丁的极坐标满足方程方程,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 ),那么丿' '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y = g(t)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。
第一部分:坐标系与参数方程【考纲知识梳理】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,:μμλλϕy y x x 的作用下,点()y x P ,对应到点()y x P '',,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(1)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()θρ,叫做点M 的极坐标,记作M ()θρ,.一般地,不作特殊说明时,我们认为θρ,0≥可取任意实数.特别地,当点M 在极点时,它的极坐标为()()R ∈θθ,0。
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. 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(2)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()y x ,,极坐标是()()0,≥ρθρ,于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:在一般情况下,由θtan 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注:由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一,即()()()()θπρθπρθπρθρ+--+-+,,,,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θρ=点⎪⎭⎫ ⎝⎛4,4ππM 可以表示为⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+45,424,424,4ππππππππM M M 或或等多种形式,其中,只有⎪⎭⎫⎝⎛4,4ππM 的极坐标满足方程θρ=. 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()y x ,都是某个变数t 的函数()()⎩⎨⎧==t g y t f x ①,并且对于t 的每一个允许值,由方程组①所确定的点()y x M ,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()y x ,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()y x ,中的一个与参数t 的关系,例如()t f x =,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系()t g y =,那么()()⎩⎨⎧==t g y t f x 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()y x ,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。
极坐标与参数方程知识点总结极坐标与参数方程是解析几何中的重要概念,它们在描述曲线、图形和方程等方面具有独特的优势和应用。
本文将对极坐标与参数方程的相关知识点进行总结,以便读者更好地理解和掌握这两个概念。
首先,我们来介绍极坐标的概念。
极坐标是一种描述平面上点位置的方法,它不同于直角坐标系,而是以原点O为极点,以x轴正半轴为极轴,通过极径r和极角θ来确定点P的位置。
其中,极径r表示点P到极点O的距离,而极角θ表示点P与极轴的夹角。
通过极坐标系,我们可以更方便地描述圆、椭圆、双曲线等曲线,同时也可以简化一些复杂的曲线方程。
其次,参数方程是另一种描述曲线的方法。
参数方程是指用参数方程式表示的曲线方程,其中曲线上的点的坐标由参数表示。
一般而言,参数方程由x=f(t)和y=g(t)两个函数组成,其中t是参数。
通过参数方程,我们可以描述一些直角坐标系下难以表示的曲线,比如螺线、心形线等。
参数方程的引入,使得我们能够更加灵活地描述曲线的形状和特征。
极坐标与参数方程在解析几何中有着广泛的应用。
比如,在极坐标系下,描述圆心在极点O处的圆的方程为r=a,其中a为常数;描述直线的方程为r=acos(θ-α),其中a和α为常数。
而在参数方程中,我们可以通过调整参数的取值来描述曲线的不同部分,从而更加全面地了解曲线的性质和特点。
除了在解析几何中的应用,极坐标与参数方程还在物理学、工程学等领域有着重要的作用。
比如,在天文学中,描述天体运动的轨道往往需要使用极坐标或参数方程;在工程学中,描述某些曲线形状或运动轨迹也需要借助于极坐标或参数方程。
因此,对极坐标与参数方程的深入理解和掌握,对于相关领域的研究和实践具有重要意义。
综上所述,极坐标与参数方程是解析几何中的重要概念,它们在描述曲线、图形和方程等方面具有独特的优势和应用。
通过本文的总结,相信读者对极坐标与参数方程有了更清晰的认识,也能更好地运用它们进行相关领域的研究和实践。
希望本文能够对读者有所帮助,谢谢阅读!。
曲线的参数方程和普通方程是曲线方程的不同形式 般地可以通过消去参数而从参数方程得到普通方程. 练习1若直线的参数方程为x = 1 :卜 2t『=2/为参数),则直线的斜率为B .2.下列在曲线x = sin 2 - x (为参数)上的点是( y = COST sin/ 3 1、B .(-;,;)4 2 l x = 2 亠sin 2:3•将参数方程. (V 为参数)化为普通方程为C . (2, -3)D . (1,3)A . y=x-2B . y=x 2C . y=x-2(2 二 x = 3)D . y = x 2(0 乞 y 岂1)注:普通方程化为参数方程,参数方程的形式不一定唯一(由上面练习( 1、3可知))。
应用参数方程解轨迹问题,关键在于适当地设参数,如果选用的参数 不同,那么所求得的曲线的参数方程的形式也不同。
极坐标与参数方程一、参数方程 1. 参数方程的概念般地,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 的函并且对于t 每一个允许值,由方程组所确定的点M (x , y )都在这条曲线上(即曲线上的点在方程上,方程的解都在曲线上) ,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数,即x = f (t)3.圆的参数方程如图所示,设圆0的半径为,点肋从初始位置•出发,按逆时针方向在圆0上作匀速圆周运动,设極忆加,贝U这就是圆心在原点(),半径为的圆的参数方程,其中0的几何意义是转过的角度(称为旋转角)。
圆心为(□』),半径为的圆的普通方程是(口屏“丿冷 /『:心:(诙细它的参数方程为:力。
4.椭圆的参数方程以坐标原点"为中心,焦点在丄轴上的椭圆的标准方程为[":学&讷参期a沪其参数方程为LJ r=Asm^ ,其中参数卩称为离心与=1(瓯》艮角;焦点在I轴上的椭圆的标准方程是其参数方程为严碍缎覺参飙[y=a^^其中参数爷仍为离心角,通常规定参数爷的范围为爭€ [0,2兀)。
坐标系与参数方程第一节 坐标系一、基础知识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·xλ>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.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.(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,记为M ρ,θ.一般不作特殊说明时,我们认为ρ ≥0,θ可取任意实数.3.极坐标与直角坐标的互化设M 是平面内任意一点,它的直角坐标是(x ,y ), 极坐标是(ρ,θ),则它们之间的关系为:⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ;⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2,tan θ=y x x ≠0. 4.简单曲线的极坐标方程曲线极坐标方程 圆心为极点,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 θ=α(ρ∈R)或θ=π+α(ρ∈R)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)考点一 平面直角坐标系下图形的伸缩变换[典例] 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. [解] 设曲线C ′上任意一点P (x ′,y ′), 由上述可知,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x 29-y 216=1为曲线C ′的方程, 可见仍是双曲线,则焦点(-5,0),(5,0)为所求. [解题技法] 伸缩变换后方程的求法平面上的曲线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.[提醒] 应用伸缩变换时,要分清变换前的点的坐标(x ,y )与变换后的坐标(x ′,y ′).[题组训练]1.若函数y =f (x )的图象在伸缩变换φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2x ,y ′=3y 的作用下得到曲线的方程为y ′=3sin ⎝⎛⎭⎫x ′+π6,求函数y =f (x )的最小正周期. 解:由题意,把变换公式代入曲线y ′=3sin ⎝⎛⎭⎫x ′+π6得 3y =3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6,整理得y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6, 故f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6. 所以函数f (x )的最小正周期为π.2.将圆x 2+y 2=1变换为椭圆x 225+y 216=1的一个伸缩变换公式φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx ,y ′=μy (λ,μ>0),求λ,μ的值.解:将变换后的椭圆x 225+y 216=1改写为x ′225+y ′216=1,把伸缩变换公式φ:⎩⎪⎨⎪⎧x ′=λx ,y ′=μy (λ,μ>0)代入上式得:λ2x 225+μ2y 216=1即⎝⎛⎭⎫λ52x 2+⎝⎛⎭⎫μ42y 2=1,与x 2+y 2=1, 比较系数得⎩⎨⎧⎝⎛⎭⎫λ52=1,⎝⎛⎭⎫μ42=1,所以⎩⎪⎨⎪⎧λ=5,μ=4.考点二 极坐标与直角坐标的互化[典例] (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,化成直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4, 所以曲线C 是圆心为(2,0),直径为4的圆. 因为直线l 的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎫π6- θ=2, 化成直角坐标方程为y =33(x -4), 则直线l 过A (4,0),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.如图,连接OB .因为OA 为直径,从而∠OBA =π2,所以AB =4cos π6=2 3.所以直线l 被曲线C 截得的弦长为2 3.[解题技法]1.极坐标方程与直角坐标方程的互化方法(1)直角坐标方程化为极坐标方程:将公式x =ρcos θ及y =ρsin θ直接代入直角坐标方程并化简即可.(2)极坐标方程化为直角坐标方程:通过变形,构造出形如ρcos θ,ρsin θ,ρ2的形式,再应用公式进行代换.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技巧.2.极角的确定由tan θ确定角θ时,应根据点P 所在象限取最小正角. (1)当x ≠0时,θ角才能由tan θ=yx 按上述方法确定.(2)当x =0时,tan θ没有意义,这时可分三种情况处理:当x =0,y =0时,θ可取任何值;当x =0,y >0时,可取θ=π2;当x =0,y <0时,可取θ=3π2.[题组训练]1.(2019·郑州质检)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. 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)将两直角坐标方程联立得⎩⎪⎨⎪⎧ 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. 2.已知圆O 1和圆O 2的极坐标方程分别为ρ=2,ρ2-22ρ·cos ⎝⎛⎭⎫θ-π4=2. (1)求圆O 1和圆O 2的直角坐标方程; (2)求经过两圆交点的直线的极坐标方程. 解:(1)由ρ=2知ρ2=4,所以圆O 1的直角坐标方程为x 2+y 2=4.因为ρ2-22ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π4=2, 所以ρ2-22ρ⎝⎛⎭⎫cos θcos π4+sin θsin π4=2, 所以圆O 2的直角坐标方程为x 2+y 2-2x -2y -2=0. (2)将两圆的直角坐标方程相减, 得经过两圆交点的直线方程为x +y =1. 化为极坐标方程为ρcos θ+ρsin θ=1, 即ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=22. 考点三 曲线的极坐标方程的应用[典例] (2017·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,曲线C 1的极坐标方程为ρcos θ=4.(1)M 为曲线C 1上的动点,点P 在线段OM 上,且满足|OM |·|OP |=16,求点P 的轨迹C 2的直角坐标方程;(2)设点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎫2,π3,点B 在曲线C 2上,求△OAB 面积的最大值. [解] (1)设P 的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),M 的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0). 由题设知|OP |=ρ,|OM |=ρ1=4cos θ. 由|OM |·|OP |=16,得C 2的极坐标方程ρ=4cos θ(ρ>0). 因此C 2的直角坐标方程为(x -2)2+y 2=4(x ≠0). (2)设点B 的极坐标为(ρB ,α)(ρB >0),由题设知|OA |=2,ρB =4cos α,于是△OAB 的面积S =12|OA |·ρB ·sin ∠AOB =4cos α·⎪⎪⎪⎪sin ⎝⎛⎭⎫α-π3=2⎪⎪⎪⎪sin ⎝⎛⎭⎫2α-π3-32. 即当α=-π12时,S 取得最大值2+ 3.所以△OAB 面积的最大值为2+ 3. [解题技法]1.求简单曲线的极坐标方程的方法(1)设点M (ρ,θ)为曲线上任意一点,由已知条件,构造出三角形,利用三角函数及正、余弦定理求解|OM |与θ的关系.(2)先求出曲线的直角坐标方程,再利用极坐标与直角坐标的变换公式,把直角坐标方程化为极坐标方程.2.利用极坐标系解决问题的技巧(1)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.(2)已知极坐标方程解答最值问题时,通常可转化为三角函数模型求最值问题,其比直角坐标系中求最值的运算量小.[提醒] 在曲线的方程进行互化时,一定要注意变量的范围,注意转化的等价性. [题组训练]1.(2019·青岛质检)在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos φ,y =1+sin φ(其中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)设直线l 的极坐标方程是ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π3=2,射线OM :θ=π6与圆C 的交点为P ,与直线l 的交点为Q ,求线段P Q 的长.解:(1)圆C 的普通方程为x 2+(y -1)2=1,又x =ρcos θ,y =ρsin θ, 所以圆C 的极坐标方程为ρ=2sin θ. (2)把θ=π6代入圆的极坐标方程可得ρP =1,把θ=π6代入直线l 的极坐标方程可得ρQ =2,所以|P Q|=|ρP -ρQ |=1.2.(2018·湖北八校联考)已知曲线C 的极坐标方程为ρ2=9cos 2 θ+9sin 2 θ,以极点为平面直角坐标系的原点O ,极轴为x 轴的正半轴建立平面直角坐标系.(1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)A ,B 为曲线C 上两点,若OA ⊥OB ,求1|OA |2+1|OB |2的值.解:(1)由ρ2=9cos 2θ+9sin 2θ得ρ2cos 2θ+9ρ2sin 2θ=9,将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入得到曲线C 的直角坐标方程是x 29+y 2=1.(2)因为ρ2=9cos 2θ+9sin 2θ,所以1ρ2=cos 2θ9+sin 2θ, 由OA ⊥OB ,设A (ρ1,α),则点B 的坐标可设为⎝⎛⎭⎫ρ2,α±π2, 所以1|OA |2+1|OB |2=1ρ21+1ρ22=cos 2α9+sin 2α+sin 2α9+cos 2α=19+1=109.[课时跟踪检测]1.在极坐标系中,求直线ρcos ⎝⎛⎭⎫θ+π6=1与圆ρ=4sin θ的交点的极坐标. 解:ρcos ⎝⎛⎭⎫θ+π6=1化为直角坐标方程为3x -y =2, 即y =3x -2.ρ=4sin θ可化为x 2+y 2=4y , 把y =3x -2代入x 2+y 2=4y , 得4x 2-83x +12=0, 即(x -3)2=0, 所以x =3,y =1.所以直线与圆的交点坐标为(3,1),化为极坐标为⎝⎛⎭⎫2,π6. 2.在极坐标系中,已知圆C 经过点P ⎝⎛⎭⎫2,π4,圆心为直线ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π3=-32与极轴的交点,求圆C 的极坐标方程.解:在ρsin ⎝⎛⎭⎫θ-π3=-32中,令θ=0,得ρ=1, 所以圆C 的圆心坐标为(1,0). 因为圆C 经过点P ⎝⎛⎭⎫2,π4, 所以圆C 的半径|PC |=22+12-2×1×2cos π4=1,于是圆C 过极点,所以圆C 的极坐标方程为ρ=2cos θ.3.在直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为(x -3)2+(y +1)2=9,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OP :θ=π6(ρ∈R)与圆C 交于点M ,N ,求线段MN 的长.解:(1)(x -3)2+(y +1)2=9可化为x 2+y 2-23x +2y -5=0, 故其极坐标方程为ρ2-23ρcos θ+2ρsin θ-5=0. (2)将θ=π6代入ρ2-23ρcos θ+2ρsin θ-5=0,得ρ2-2ρ-5=0,所以ρ1+ρ2=2,ρ1ρ2=-5, 所以|MN |=|ρ1-ρ2|=4+20=2 6.4.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).5.(2018·南昌摸底调研)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的方程为(x -3)2+(y -2)2=4,直线C 2的方程为y =33x ,以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 1和直线C 2的极坐标方程;(2)若直线C 2与曲线C 1交于P ,Q 两点,求|OP |·|O Q|的值. 解:(1)∵曲线C 1的普通方程为(x -3)2+(y -2)2=4, 即x 2+y 2-23x -4y +3=0,∴曲线C 1的极坐标方程为ρ2-23ρcos θ-4ρsin θ+3=0. ∵直线C 2的方程为y =33x , ∴直线C 2的极坐标方程为θ=π6(ρ∈R).(2)设P (ρ1,θ1),Q(ρ2,θ2),将θ=π6(ρ∈R)代入ρ2-23ρcos θ-4ρsin θ+3=0,得ρ2-5ρ+3=0,∴ρ1ρ2=3,∴|OP |·|O Q|=ρ1ρ2=3.6.(2019·山西八校联考)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的方程为(x -3)2+(y -4)2=25.以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求曲线C 的极坐标方程;(2)设l 1:θ=π6,l 2:θ=π3,若l 1,l 2与曲线C 分别交于异于原点的A ,B 两点,求△AOB的面积.解:(1)∵曲线C 的普通方程为(x -3)2+(y -4)2=25, 即x 2+y 2-6x -8y =0.∴曲线C 的极坐标方程为ρ=6cos θ+8sin θ. (2)设A ⎝⎛⎭⎫ρ1,π6,B ⎝⎛⎭⎫ρ2,π3. 把θ=π6代入ρ=6cos θ+8sin θ,得ρ1=4+33,∴A ⎝⎛⎭⎫4+33,π6. 把θ=π3代入ρ=6cos θ+8sin θ,得ρ2=3+43,∴B ⎝⎛⎭⎫3+43,π3. ∴S △AOB =12ρ1ρ2sin ∠AOB=12(4+33)(3+43)sin ⎝⎛⎭⎫π3-π6 =12+2534.7.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. 解:(1)曲线C 2的直角坐标方程为x 2+y 2-2y =0, 曲线C 3的直角坐标方程为x 2+y 2-23x =0.联立⎩⎨⎧x 2+y 2-2y =0,x 2+y 2-23x =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =0或⎩⎨⎧x =32,y =32.所以C 2与C 3交点的直角坐标为(0,0)和⎝⎛⎭⎫32,32.(2)曲线C 1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R ,ρ≠0),其中0≤α<π. 因此A 的极坐标为(2sin α,α),B 的极坐标为(23cos α,α).所以|AB |=|2sin α-23cos α|=4⎪⎪⎪⎪sin ⎝⎛⎭⎫α-π3. 当α=5π6时,|AB |取得最大值,最大值为4.8.(2019·郑州一中模拟)在平面直角坐标系中,曲线C 1的普通方程为x 2+y 2+2x -4=0,曲线C 2的方程为y 2=x ,以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求曲线C 1,C 2的极坐标方程;(2)求曲线C 1与C 2交点的极坐标,其中ρ≥0,0≤θ<2π.解:(1)依题意,将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入x 2+y 2+2x -4=0可得ρ2+2ρcos θ-4=0.将⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入y 2=x ,得ρsin 2θ=cos θ. 故曲线C 1的极坐标方程为ρ2+2ρcos θ-4=0,曲线C 2的极坐标方程为ρsin 2θ=cos θ. (2)将y 2=x 代入x 2+y 2+2x -4=0,得x 2+3x -4=0,解得x =1,x =-4(舍去), 当x =1时,y =±1,所以曲线C 1与C 2交点的直角坐标分别为(1,1),(1,-1),记A (1,1),B (1,-1),所以ρA =1+1=2,ρB =1+1=2,tan θA =1,tan θB =-1, 因为ρ≥0,0≤θ<2π,点A 在第一象限,点B 在第四象限,所以θA =π4,θB =7π4,故曲线C 1与C 2交点的极坐标分别为⎝⎛⎭⎫2,π4,⎝⎛⎭⎫2,7π4.。
参数方程与极坐标方程例题和知识点总结一、参数方程参数方程是在数学中常用的一种表示曲线的方式,它通过引入一个参数来描述曲线上点的坐标。
(一)参数方程的定义一般地,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:\\begin{cases}x = f(t) \\y = g(t)\end{cases}\并且对于$t$的每一个允许的取值,由方程组所确定的点$(x,y)$都在这条曲线上,那么这个方程组就叫做曲线的参数方程,联系变数$x$、$y$的变数$t$叫做参变数,简称参数。
(二)参数方程的常见形式1、直线的参数方程若直线经过点$M(x_0,y_0)$,倾斜角为$\alpha$,则直线的参数方程为:\\begin{cases}x = x_0 + t\cos\alpha \\y = y_0 + t\sin\alpha\end{cases}\($t$为参数)2、圆的参数方程圆心在点$(a,b)$,半径为$r$的圆的参数方程为:\\begin{cases}x = a + r\cos\theta \\y = b + r\sin\theta\end{cases}\($\theta$为参数)3、椭圆的参数方程焦点在$x$轴上的椭圆:$\frac{x^2}{a^2} +\frac{y^2}{b^2} = 1$ ($a > b > 0$)的参数方程为:\\begin{cases}x = a\cos\varphi \\y = b\sin\varphi\end{cases}\($\varphi$为参数)(三)参数方程的应用1、求曲线的轨迹方程例:已知点$M(x,y)$在圆$x^2 + y^2 = 4$上运动,求点$N(2x 3, 2y + 4)$的轨迹方程。
设点$M(2\cos\theta, 2\sin\theta)$,则点$N(4\cos\theta 3, 4\sin\theta + 4)$所以$x = 4\cos\theta 3$,$y = 4\sin\theta + 4$消去参数$\theta$可得:$(x + 3)^2 +(y 4)^2 = 16$2、参数方程在物理中的应用在研究物体的运动时,常常使用参数方程来描述物体的位置、速度等随时间的变化关系。
参数方程与极坐标编稿:林景飞审稿:张扬责编:严春梅目标认知考试大纲要求: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. 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. 能在极坐标系中给出简单图形(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)的方程.通过比较这些图形在极坐标系和平面直角坐标系中的方程,理解用方程表示平面图形时选择适当坐标系的意义;4. 了解柱坐标系、球坐标系中表示空间中点的位置的方法,并与空间直角坐标系中表示点的位置的方法相比较,了解它们的区别;5. 了解参数方程,了解参数的意义,能选择适当的参数写出直线、圆和圆锥曲线的参数方程;6. 了解平摆线、渐开线的生成过程,并能推导出它们的参数方程,了解其他摆线的生成过程,了解摆线在实际中的应用,了解摆线在表示行星运动轨道中的作用。
重点、难点:1.理解参数方程的概念,了解常用参数方程中参数的意义,掌握参数方程与普通方程的互化。
2.理解极坐标的概念,掌握极坐标与直角坐标的互化;直线和圆的极坐标方程。
知识要点梳理:知识点一:极坐标1.极坐标系平面内的一条规定有单位长度的射线,为极点,为极轴,选定一个长度单位和角的正方向(通常取逆时针方向),这就构成了极坐标系。
2.极坐标系内一点的极坐标平面上一点到极点的距离称为极径,与轴的夹角称为极角,有序实数对就叫做点的极坐标。
(1)一般情况下,不特别加以说明时表示非负数;当时表示极点;当时,点的位置这样确定:作射线,使,在的反向延长线上取一点,使得,点即为所求的点。
(2)点与点()所表示的是同一个点,即角与的终边是相同的。
综上所述,在极坐标系中,点与其点的极坐标之间不是一一对应而是一对多的对应,即,, 均表示同一个点.3. 极坐标与直角坐标的互化当极坐标系与直角坐标系在特定条件下(①极点与原点重合;②极轴与轴正半轴重合;③长度单位相同),平面上一个点的极坐标和直角坐标有如下关系:直角坐标化极坐标:;极坐标化直角坐标:.此即在两个坐标系下,同一个点的两种坐标间的互化关系.4. 直线的极坐标方程:(1)过极点倾斜角为的直线:或写成及.(2)过垂直于极轴的直线:5. 圆的极坐标方程:(1)以极点为圆心,为半径的圆:.(2)若,,以为直径的圆:知识点二:柱坐标系与球坐标系:1. 柱坐标系的定义:空间点与柱坐标之间的变换公式:2. 球坐标系的定义:空间点与球坐标之间的变换公式:知识点三:参数方程1. 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都是某个变数的函数:,并且对于的每一个允许值,方程所确定的点都在这条曲线上,那么方程就叫做这条曲线的参数方程,联系间的关系的变数叫做参变数(简称参数).相对于参数方程来说,前面学过的直接给出曲线上点的坐标关系的方程,叫做曲线的普通方程。
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,在变换的作用下,点P(x,y)对应到点,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,叫做极点,自极点引一条射线,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,极点与点M的距离|OM|叫做点M的极径,记为;以极轴为始边,射线为终边的角叫做点M的极角,记为.有序数对叫做点M的极坐标,记作.一般地,不作特殊说明时,我们认为可取任意实数.特别地,当点在极点时,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,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:设是坐标平面内任意一点,它的直角坐标是,极坐标是(),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:点直角坐标极坐标互化公式在一般情况下,由确定角时,可根据点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,半径为的圆圆心为,半径为的圆圆心为,半径为的圆过极点,倾斜角为的直线(1)(2)过点,与极轴垂直的直线过点,与极轴平行的直线注: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可以表示为等多种形式,其中,只有的极坐标满足方程.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都是某个变数的函数①,并且对于的每一个允许值,由方程组①所确定的点都在这条曲线上,那么方程①就叫做这条曲线的参数方程,联系变数的变数叫做参变数,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)如果知道变数中的一个与参数的关系,例如,把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系,那么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。
高考数学:极坐标与参数方程知识点总结
极坐标与参数方程这部分题目比较简单,考法固定,同学们一定要掌握住,高考不失分啊!
第一讲
一平面直角坐标系
1.平面直角坐标系
(1)数轴:规定了原点,正方向和单位长度的直线叫数轴.数轴上的点与实数之间可以建立一一对应关系.
(2)平面直角坐标系:
①定义: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,简称为直角坐标系;
②数轴的正方向:两条数轴分别置于水平位置与竖直位置,取向右与向上的方向分别为两条数轴的正方向;
③坐标轴水平的数轴叫做x轴或横坐标轴,竖直的数轴叫做y轴或纵坐标轴,x轴或y轴统称为坐标轴;
④坐标原点:它们的公共原点称为直角坐标系的原点;
⑤对应关系:平面直角坐标系上的点与有序实数对(x,y)之间可以建立一一对应关系.
(3)距离公式与中点坐标公式:设平面直角坐标系中,点P1(x1,y1),P2(x2,y2),线段P1P2的中点为P,填表:
二极坐标系
(1)定义: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)极坐标系的四个要素:①极点;②极轴;③长度单位;④角度单位及它的方向.
(3)图示
2.极坐标
(1)极坐标的定义: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(ρ,θ)叫做点M的极坐标,记作M(ρ,θ).
(2)极坐标系中的点与它的极坐标的对应关系:在极坐标系中,极点O的极坐标是(0,θ),(θ∈R),若点M的极坐标是M(ρ,θ),则点M的极坐标也可写成M(ρ,θ+2kπ),(k∈Z).
若规定ρ>0,0≤θ<2π,则除极点外极坐标系内的点与有序数对(ρ,θ)之间才是一一对应关系.
3.极坐标与直角坐标的互化公式
如图所示,把直角坐标系的原点作为极点,x轴的正半轴作为极轴,且长度单位相同,设任意一点M的直角坐标与极坐标分别为(x,y),(ρ,θ).
三简单曲线的极坐标方程
1.曲线的极坐标方程
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f(ρ,θ)=0,并且坐标适合方程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.圆的极坐标方程
(1)特殊情形如下表:
3.直线的极坐标方程(1)特殊情形如下表:
第二讲
一曲线的参数方程1.参数方程的概念
2.圆的参数方程
二圆锥曲线的参数方程
三直线的参数方程
一
参数方程的基本概念定义:
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
并且对于t的每一个允许值,由于方程组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。
二
直线的参数方程
定义:
经过点M0(x0,y0),倾斜角为α(α≠π/2)的直线L 的普通方程是y-y0=tanα(x-x0),它的参数方程的标准形式为:
直线参数方程标准形式中参数t的几何意义是:直线L以定点M0为起点,任意点M(x,y)为终点的有向线段的数量。
当M点在M0的上方时,t>0;
当M点在M0的下方时,t<0;
当M点与M0点重合时,t=0,
所以直线上动点M到定点M0的距离=│t│
备注:
过点M0(x0,y0),斜率k=b/a,且a2+b2≠1,如果直线的参数方程为:
这个称为直线参数方程的一般形式,此时的参数t 不具有标准式中参数的几何意义。
例题:已知直线L:x+y-1=0与抛物线y=x2交于A,B两点,求线段AB的长和点M(-1,2)到A,B两点的距离之积。
解:
三
曲线的参数方程
圆的参数方程:
已知圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,则它的参数方程为:
此处的θ为旋转角,它的范围为[0,2π)
椭圆的参数方程:
此处的θ为离心角,它的范围为[0,2π)
双曲线的参数方程:
抛物线的参数方程:
已知抛物线的方程为:y2=2px(p>0),则它的参数方程为:
解:
解:四
参数方程和普通方程的互化
定义:
参数方程转化为普通方程的两种方法:
1.代数法:
通过将两参数方程的乘,除,乘方等运算进行适当的变形,通过两个方程的加,减等代数运算消去参数。
解:
备注:
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。
2.三角法:
利用如下的三角恒等式消去参数:
① sin2θ+cos2θ=1
② sec2θ-tan2θ=1
③二倍角公式:
sin2θ=2sinθcosθ
cos2θ=2cos2θ-1
=cos2θ-sin2θ
=1-2sin2θ
解:
五
渐开线和摆线
渐开线:
定义:
上图中紫色曲线表示的即为点M所形成的图像
摆线:
定义:
平面内,一个动圆沿着一条定直线无滑动地滚动时圆周上一个固定点所经过的轨迹,叫做平摆线,简称摆线,又叫旋轮线。
摆线的参数方程:
取定直线为x轴,定点M滚动时落在定直线上的一个位置为原点,建立直角坐标系,设圆的半径为r,设M点的坐标为(x,y),则有:
这就是圆所产生的摆线的参数方程.
上图中紫色曲线表示的即为点M所形成的图像
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