极坐标和参数方程基础知识及重点题型word版本
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选做题部分 极坐标系与参数方程一、极坐标系1.极坐标系与点的极坐标(1) 极坐标系: 如图 4-4-1 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 ( 往常取弧度 ) 及其正方向 ( 往常取逆时针方向 ) ,这样就成立了一个极坐标系.(2) 极坐标: 平面上任一点 M 的地点能够由线段 OM 的长度 ρ 和从 Ox 到 OM 的角度 θ 来刻画,这两个数构成的有序数对 ( ρ ,θ) 称为点M 的极坐标.此中 ρ 称为点 M 的极径, θ 称为点 M 的极角. 2.极坐标与直角坐标的互化点 M直角坐标 (x , y)极坐标 (ρ, θ)互化 公式题型一 极坐标与直角坐标的互化1、已知点 P 的极坐标为 ( 2,) ,则点 P 的直角坐标为 ( )4A.( 1,1)B. (1,-1 )C. (-1 ,1)D.(-1 ,-1)2、设点 P 的直角坐标为 ( 3,3) ,以原点为极点,实轴正半轴为极轴成立极坐标系(02 ) ,则点 P 的极坐标为( )A . (32,3 )B .(32,5)C .(3,5)D .(3,3)44 4 43.若曲线的极坐标方程为 ρ = 2sin θ +4cos θ ,以极点为原点,极轴为 x 轴正半轴 成立直角坐标系,则该曲线的直角坐标方程为 ________.4.在极坐标系中,过点 (1,0) 而且与极轴垂直的直线方程是 ( )A .ρ =cos θB . ρ = sin θC . ρcos θ= 1D.ρ sin θ= 15.曲线 C 的直角坐标方程为 x 2+y 2- 2x =0,以原点为极点, x 轴的正半轴为极轴成立极坐标系,则曲线 C 的极坐标方程为 ________.π6. 在极坐标系中,求圆ρ=2cos θ与直线 θ= 4( ρ>0) 所表示的图形的交点的极坐标.题型二极坐标方程的应用由极坐标方程求曲线交点、距离等几何问题时,假如不可以直接用极坐标解决,可先转变成直角坐标方程,而后求解.ππ3与极1. 在极坐标系中,已知圆 C经过点 P(2,4 ) ,圆心为直线ρsinθ-3=-2轴的交点,求圆 C 的直角坐标方程.π2.圆的极坐标方程为ρ=4cos θ,圆心为 C,点 P 的极坐标为 4,3,则|CP| =________.π3.在极坐标系中,已知直线 l 的极坐标方程为ρ sin θ+4=1,圆 C的圆心的极坐标π是 C 1,4,圆的半径为 1.(i)则圆 C的极坐标方程是 ________; (ii) 直线 l 被圆 C所截得的弦长等于 ________.π4. 在极坐标系中,已知圆C:ρ= 4cos θ被直线 l :ρsinθ-6=a截得的弦长为2 3,则实数 a 的值是 ________.二、参数方程1.参数方程和一般方程的互化(1)曲线的参数方程和一般方程是曲线方程的不一样形式.一般地,能够经过消去参数而从参数方程获得一般方程.(2)假如知道变数 x, y 中的一个与参数t 的关系,比如x=f(t),把它代入一般方程,求出另一个变数与参数的关系y=g(t),那么,x= f t ,就是曲线的参数方程.y= g t2.常有曲线的参数方程和一般方程点的轨迹一般方程直线y- y0= tan α(x-x0 )圆x2+ y2=r 2椭圆x2y2a2+b2= 1(a>b>0)参数方程x=x0+ tcos α(t 为参数 )y=y0+ tsin αx= rcos θ( θ为参数 )y= rsin θx= acos φ(φ为参数 )y= bsin φ题型一参数方程与一般方程的互化【例 1】把以下参数方程化为一般方程:1 x=3+cos θ,x=1+2t ,(1)(2)3 y=2-sin θ;y=5+t.2题型二直线与圆的参数方程的应用1、已知直线 l 的参数方程为x= 1+ t,x= 2cos θ+ 2,(参数 t∈R),圆 C 的参数方程为(参y= 4- 2t y= 2sin θ数θ∈ [0,2π,])求直线 l 被圆 C 所截得的弦长.2、曲线 C的极坐标方程为:ρ =acosθ(a>0),直线l的参数方程为:(1)求曲线 C与直线 l 的一般方程;(2)若直线 l 与曲线 C相切,求 a 值.3、在直角坐标系xoy 中,曲线 C1的参数方程为,(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,曲线C2的极坐标方程为.(Ⅰ)求曲线C1的一般方程与曲线C2的直角坐标方程;(Ⅱ)设 P 为曲线 C1上的动点,求点P 到 C2上点的距离最小值.综合应用1、曲线x25t(t为参数 ) 与坐标轴的交点是()y12tA(0,2、1B1、1,0)C(0,4)、(8,0)D(0,5 、) (,0)(0,) () (8,0) 52529x2sin2(为参数)化为一般方程为()3、参数方程sin2yA.y x2B. y x2C.y x2(2x3)D. y x2(0y 1)3.判断以下结论的正误.(1)平面直角坐标系内的点与坐标能成立一一对应关系,在极坐标系中点与坐标也是一一对应关系 ()π(2)若点 P 的直角坐标为 (1 ,- 3) ,则点 P的一个极坐标是(2,-3)()(3)在极坐标系中,曲线的极坐标方程不是独一的()(4)极坐标方程θ=π ( ρ≥0) 表示的曲线是一条直线 ()x t1)4.参数方程为t (t为参数 ) 表示的曲线是(y2A.一条直线B.两条直线C.一条射线D.两条射线5.与参数方程为A .x2y24C.x2y24x t(t为参数 ) 等价的一般方程为()y 2 1 t1 B .x2y21(0x1)41(0 y 2) D .x2y21(0x1,0 y 2)415.参数方程x2为参数所表示的曲线是()y tan cotA.直线B.两条射线 C .线段D.圆16.以下参数方程(t 是参数)与一般方程y2x 表示同一曲线的方程是:()x tB.x2x tD .x1cos2tA.t 2sin t C.y t1cos2ty y sin ty tant3. 由参数方程x 2 sec 21 为参数,给出曲线在直角坐标系下的方程y 2tan22是。
极坐标和参数方程知识点+典型例题及其详解知识点回顾(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 ⎩⎨⎧==)()(t f y t f x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 0,y 0),倾角为α的直线:ααsin cos 00t y y t x x +=+= (t 为参数)其中参数t 是以定点P (x 0,y 0)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.根据t 的几何意义,有以下结论.错误!.设A 、B 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 =A B t t -=B A A B t t t t ⋅--4)(2. 错误!.线段AB 的中点所对应的参数值等于2BA t t +. 2.中心在(x 0,y 0),半径等于r 的圆:θθsin cos 00r y y r x x +=+= (θ为参数)3.中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的椭圆:θθsin cos b y a x == (θ为参数) (或 θθsin cos a y b x ==)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为参数)ααα(.sin ,cos 00⎩⎨⎧+=+=b y y a x x4.中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的双曲线:θθtg sec b y a x == (θ为参数) (或 θθec a y b x s tg ==)5.顶点在原点,焦点在x 轴正半轴上的抛物线:pty pt x 222== (t 为参数,p >0)直线的参数方程和参数的几何意义过定点P (x 0,y 0),倾斜角为α的直线的参数方程是 ⎩⎨⎧+=+=ααsin cos 00t y y t x x (t 为参数). (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)。
极坐标与参数方程一、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,即 ⎩⎨⎧==)()(t f y t f x 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.练习1.若直线的参数方程为,则直线的斜率为( )12()23x tt y t=+⎧⎨=-⎩为参数A .B .C .D .2323-3232-2.下列在曲线上的点是( )sin 2()cos sin x y θθθθ=⎧⎨=+⎩为参数A .B .C .D .1(,231(,)42-3.将参数方程化为普通方程为( )222sin ()sin x y θθθ⎧=+⎪⎨=⎪⎩为参数A .B .C .D .2y x =-2y x =+2(23)y x x =-≤≤2(01)y x y =+≤≤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。
3.圆的参数方程如图所示,设圆的半径为,点从初始位置出发,按逆时针方向在圆上作匀速圆周运动,设,则。
这就是圆心在原点,半径为的圆的参数方程,其中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,它的参数方程为:。
4.椭圆的参数方程以坐标原点为中心,焦点在轴上的椭圆的标准方程为其参数方程为,其中参数称为离心角;焦点在轴上的椭圆的标准方程是其参数方程为其中参数仍为离心角,通常规定参数的范围为∈[0,2)。
参数方程极坐标系解答题1.已知曲线C:+=1,直线 l:(t为参数)(Ⅰ)写出曲线 C 的参数方程,直线l 的一般方程.(Ⅱ)过曲线 C 上随意一点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.考点:参数方程化成一般方程;直线与圆锥曲线的关系.专题:坐标系和参数方程.剖析:(Ⅰ )联想三角函数的平方关系可取x=2cos θ、y=3sin θ得曲线 C 的参数方程,直接消掉参数t 得直线 l 的一般方程;(Ⅱ )设曲线C 上随意一点P( 2cosθ, 3sinθ).由点到直线的距离公式获得P 到直线 l 的距离,除以sin30°进一步获得 |PA|,化积后由三角函数的范围求得|PA|的最大值与最小值.解答:解:(Ⅰ)对于曲线 C:+=1 ,可令 x=2cos θ、 y=3sin θ,故曲线 C 的参数方程为,(θ为参数).对于直线l:,由① 得: t=x ﹣ 2,代入②并整理得: 2x+y ﹣ 6=0;(Ⅱ )设曲线C 上随意一点P( 2cosθ, 3sinθ).P 到直线 l 的距离为.则,此中α为锐角.当 sin(θ+α)=﹣ 1 时, |PA|获得最大值,最大值为.当 sin(θ+α)=1 时, |PA|获得最小值,最小值为.评论:本题考察一般方程与参数方程的互化,训练了点到直线的距离公式,表现了数学转变思想方法,是中档题.2.已知极坐标系的极点在直角坐标系的原点处,极轴与x 轴的正半轴重合,直线l 的极坐标方程为:,曲线 C 的参数方程为:(α为参数).(I)写出直线 l 的直角坐标方程;(Ⅱ)求曲线 C 上的点到直线 l 的距离的最大值.考点:参数方程化成一般方程.专题:坐标系和参数方程.剖析:(1)第一,将直线的极坐标方程中消去参数,化为直角坐标方程即可;(2)第一,化简曲线 C 的参数方程,而后,依据直线与圆的地点关系进行转变求解.解答:解:( 1)∵直线 l 的极坐标方程为:,∴ρ(sinθ﹣cosθ) =,∴,∴ x ﹣ y+1=0 .(2)依据曲线 C 的参数方程为:( α为参数).得( x ﹣ 2) 2+y 2=4 ,它表示一个以( 2, 0)为圆心,以 2 为半径的圆,圆心到直线的距离为: d= ,∴曲线 C 上的点到直线l 的距离的最大值= .评论: 本题要点考察了直线的极坐标方程、曲线的参数方程、及其之间的互化等知识,属于中档题.3.已知曲线 C 1:( t 为参数),C 2:( θ为参数).( 1)化 C 1,C 2 的方程为一般方程,并说明它们分别表示什么曲线;( 2)若 C 1 上的点 P 对应的参数为 t=, Q 为 C 2 上的动点,求 P Q 中点 M 到直线 C 3: ( t 为参数)距离的最小值.考点 : 圆的参数方程;点到直线的距离公式;直线的参数方程. 专题 : 计算题;压轴题;转变思想.剖析: (1)分别消去两曲线参数方程中的参数获得两曲线的一般方程,即可获得曲线C 1 表示一个圆;曲线C 2表示 一个椭圆;(2)把 t 的值代入曲线 C 1 的参数方程得点 P 的坐标,而后把直线的参数方程化为一般方程,依据曲线 C 2 的参数方程设出 Q 的坐标, 利用中点坐标公式表示出M 的坐标, 利用点到直线的距离公式表示出M 到已知直线的距离,利用两角差的正弦函数公式化简后,利用正弦函数的值域即可获得距离的最小值. 解答:(t 为参数)化为一般方程得: (x+4 ) 2+( y ﹣ 3) 2=1,解:( 1)把曲线 C 1:所以此曲线表示的曲线为圆心(﹣4, 3),半径 1 的圆;把 C 2:( θ为参数) 化为一般方程得: + =1,所以此曲线方程表述的曲线为中心是坐标原点,焦点在 x 轴上,长半轴为 8,短半轴为 3 的椭圆;(2)把 t=代入到曲线 C 1 的参数方程得: P (﹣ 4, 4),把直线 C 3:(t 为参数)化为一般方程得: x ﹣ 2y ﹣ 7=0,设 Q 的坐标为 Q ( 8cos θ, 3sin θ),故 M (﹣ 2+4cos θ, 2+ sin θ)所以 M 到直线的距离d= =,(此中 sin α= , cos α= )进而当 cos θ= , sin θ=﹣时, d 获得最小值.评论:本题考察学生理解并运用直线和圆的参数方程解决数学识题,灵巧运用点到直线的距离公式及中点坐标公式化简求值,是一道综合题.4.在直角坐标系xOy 中,以 O 为极点, x 轴正半轴为极轴成立直角坐标系,圆 C 的极坐标方程为,直线 l 的参数方程为(t为参数),直线l和圆C交于A,B两点,P是圆 C上不一样于 A , B 的随意一点.(Ⅰ )求圆心的极坐标;(Ⅱ)求△ PAB 面积的最大值.考点:参数方程化成一般方程;简单曲线的极坐标方程.专题:坐标系和参数方程.剖析:(Ⅰ )由圆 C 的极坐标方程为2,把,化为ρ=代入即可得出.(II )把直线的参数方程化为一般方程,利用点到直线的距离公式可得圆心到直线的距离d,再利用弦长公式可得 |AB|=2,利用三角形的面积计算公式即可得出.解答:C 的极坐标方程为2,解:(Ⅰ )由圆,化为ρ=把代入可得:圆 C 的一般方程为x 2+y2﹣ 2x+2y=0 ,即( x﹣ 1)2+( y+1 )2=2.∴圆心坐标为( 1,﹣ 1),∴圆心极坐标为;(Ⅱ )由直线l 的参数方程(t为参数),把t=x代入y=﹣1+2t 可得直线l 的一般方程:,∴圆心到直线l 的距离,∴|AB|=2==,点 P 直线 AB 距离的最大值为,.评论:本题考察了把直线的参数方程化为一般方程、极坐标化为直角坐标方程、点到直线的距离公式、弦长公式、三角形的面积计算公式,考察了推理能力与计算能力,属于中档题.5.在平面直角坐标系xoy 中,椭圆的参数方程为为参数).以o为极点,x轴正半轴为极轴成立极坐标系,直线的极坐标方程为.求椭圆上点到直线距离的最大值和最小值.考点:椭圆的参数方程;椭圆的应用.专题:计算题;压轴题.剖析:由题意椭圆的参数方程为为参数),直线的极坐标方程为.将椭圆和直线先化为一般方程坐标,而后再计算椭圆上点到直线距离的最大值和最小值.解答:解:将化为一般方程为( 4 分)点到直线的距离( 6 分)所以椭圆上点到直线距离的最大值为,最小值为.( 10 分)评论:本题考察参数方程、极坐标方程与一般方程的差别和联系,二者要会相互转变,依据实质状况选择不一样的方程进行求解,这也是每年高考必考的热门问题.6.在直角坐标系xoy 中,直线 I 的参数方程为(t为参数),若以O为极点,x轴正半轴为极轴成立极坐标系,曲线 C 的极坐标方程为ρ=cos(θ+).(1)求直线 I 被曲线 C 所截得的弦长;(2)若 M ( x, y)是曲线 C 上的动点,求 x+y 的最大值.考点:参数方程化成一般方程.专题:计算题;直线与圆;坐标系和参数方程.剖析:(1)将曲线 C 化为一般方程,将直线的参数方程化为标准形式,利用弦心距半径半弦长知足的勾股定理,即可求弦长.(2)运用圆的参数方程,设出M ,再由两角和的正弦公式化简,运用正弦函数的值域即可获得最大值.解答:解:( 1)直线 I 的参数方程为(t为参数),消去t,可得, 3x+4y+1=0 ;因为ρ= cos(θ+ ) = (),2 2 2﹣x+y=0 ,其圆心为(,﹣),半径为 r= ,即有ρ=ρcosθ﹣ρsinθ,则有 x +y圆心到直线的距离d==,故弦长为2=2=;(2)可设圆的参数方程为:(θ为参数),则设M (,),则 x+y=因为θ∈R,则x+y 的最大值为=sin (1.),评论:本题考察参数方程化为标准方程,极坐标方程化为直角坐标方程,考察参数的几何意义及运用,考察学生的计算能力,属于中档题.7.选修 4﹣ 4:参数方程选讲已知平面直角坐标系xOy ,以 O 为极点, x 轴的非负半轴为极轴成立极坐标系,P 点的极坐标为,曲线 C 的极坐标方程为.(Ⅰ)写出点 P 的直角坐标及曲线 C 的一般方程;(Ⅱ)若 Q 为 C 上的动点,求PQ 中点 M 到直线 l:(t为参数)距离的最小值.考参数方程化成一般方程;简单曲线的极坐标方程.点:专坐标系和参数方程.题:分( 1)利用 x= ρcosθ, y= ρsinθ即可得出;析:( 2)利用中点坐标公式、点到直线的距离公式及三角函数的单一性即可得出,解解( 1)∵ P 点的极坐标为,答:∴=3,= .∴点 P 的直角坐标2 2 2把ρ=x +y, y= ρsinθ代入可得,即∴曲线 C 的直角坐标方程为.( 2)曲线 C 的参数方程为(θ为参数),直线 l 的一般方程为 x﹣ 2y﹣ 7=0设,则线段 PQ 的中点.那么点 M 到直线 l 的距离. ,∴点 M 到直线 l 的最小距离为.点本题考察了极坐标与直角坐标的互化、中点坐标公式、点到直线的距离公式、两角和差的正弦公式、三角函数的评:单一性等基础知识与基本技术方法,考察了计算能力,属于中档题.8.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成立极坐标系.(Ⅰ)求圆 C 的极坐标方程;(Ⅱ)直线 l 的极坐标方程是ρ(sinθ+)=3,射线OM:θ=与圆C的交点为O, P,与直线l 的交点为Q,求线段 PQ 的长.考点:简单曲线的极坐标方程;直线与圆的地点关系.专题:直线与圆.剖析:(I)圆 C 的参数方程(φ为参数).消去参数可得:( x﹣ 1)2+y2=1.把 x= ρcosθ, y= ρsinθ代入化简即可获得此圆的极坐标方程.(II )由直线 l 的极坐标方程是ρ( sinθ+ )=3 ,射线 OM :θ= .可得一般方程:直线 l ,射线 OM .分别与圆的方程联立解得交点,再利用两点间的距离公式即可得出.解答:解:( I)圆 C 的参数方程(φ为参数).消去参数可得:( x﹣1)2+y2=1.把 x= ρcosθ,y= ρsinθ代入化简得:ρ=2cosθ,即为此圆的极坐标方程.(II )如下图,由直线l 的极坐标方程是ρ( sinθ+ ) =3 ,射线OM :θ= .可得一般方程:直线l ,射线OM .联立,解得,即Q.联立,解得或.∴P.∴|PQ|= =2.评论:本题考察了极坐标化为一般方程、曲线交点与方程联立获得的方程组的解的关系、两点间的距离公式等基础知识与基本方法,属于中档题.9.在直角坐标系 xoy 中,曲线 C1的参数方程为(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,曲线 C2的极坐标方程为ρsin(θ+ ) =4 .( 1)求曲线 C1的一般方程与曲线 C2 的直角坐标方程;( 2)设 P 为曲线 C1上的动点,求点 P 到 C2上点的距离的最小值,并求此时点P 的坐标.考点:简单曲线的极坐标方程.专题:坐标系和参数方程.剖析:(1)由条件利用同角三角函数的基本关系把参数方程化为直角坐标方程,利用直角坐标和极坐标的互化公式x=ρcosθ、 y=ρsinθ,把极坐标方程化为直角坐标方程.(2)求得椭圆上的点到直线x+y﹣8=0的距离为,可得 d 的最小值,以及此时的α的值,进而求得点P的坐标.解答:解:( 1)由曲线 C1:,可得,两式两边平方相加得:,即曲线 C1 的一般方程为:.由曲线 C2 :得:,即ρsinθ+ρcosθ=8,所以 x+y ﹣ 8=0,即曲线 C2 的直角坐标方程为:x+y ﹣ 8=0 .(2)由( 1)知椭圆 C1与直线 C2无公共点,椭圆上的点到直线 x+y ﹣ 8=0 的距离为,∴当时, d 的最小值为,此时点P 的坐标为.评论:本题主要考察把参数方程、极坐标方程化为直角坐标方程的方法,点到直线的距离公式的应用,正弦函数的值域,属于基础题.10.已知直线l 的参数方程是(t为参数),圆C的极坐标方程为ρ=2cos(θ+).(Ⅰ)求圆心 C 的直角坐标;(Ⅱ)由直线l 上的点向圆 C 引切线,求切线长的最小值.考点:简单曲线的极坐标方程.专题:计算题.剖析:(I)先利用三角函数的和角公式睁开圆 C 的极坐标方程的右式,再利用直角坐标与极坐标间的关系,即利用2 2 2C 的直角坐标.ρcosθ=x ,ρsinθ=y ,ρ=x +y ,进行代换即得圆 C 的直角坐标方程,进而获得圆心(II )欲求切线长的最小值,转变为求直线l 上的点到圆心的距离的最小值,故先在直角坐标系中算出直线l 上的点到圆心的距离的最小值,再利用直角三角形中边的关系求出切线长的最小值即可.解答:解:( I)∵,∴,∴圆 C 的直角坐标方程为,即,∴圆心直角坐标为.( 5 分)(II )∵ 直线 l 的一般方程为,圆心 C 到直线 l 距离是,∴直线 l 上的点向圆 C 引的切线长的最小值是( 10 分)评论:本题考察点的极坐标和直角坐标的互化,能在极坐标系顶用极坐标刻画点的地点,领会在极坐标系和平面直角坐标系中刻画点的地点的差别,能进行极坐标和直角坐标的互化.11.在直角坐标系 xOy 中,以 O 为极点, x 轴正半轴为极轴成立坐标系,直线l 的参数方程为,( t 为参数),曲线 C 1 的方程为 ρ( ρ﹣ 4sin θ) =12 ,定点 A ( 6, 0),点 P 是曲线 C 1 上的动点, Q 为 AP 的中点.( 1)求点 Q 的轨迹 C 2 的直角坐标方程;( 2)直线 l 与直线 C 2 交于 A ,B 两点,若 |AB| ≥2 ,务实数 a 的取值范围.考点 : 简单曲线的极坐标方程;参数方程化成一般方程. 专题 : 坐标系和参数方程.剖析: (1)第一,将曲线 C 1 化为直角坐标方程,而后,依据中点坐标公式,成立关系,进而确立点Q 的轨迹 C 2 的直角坐标方程;(2)第一,将直线方程化为一般方程,而后,依据距离关系,确立取值范围.解答: 解:( 1)依据题意,得22﹣ 4y=12 ,曲线 C 1 的直角坐标方程为: x +y 设点 P ( x ′, y ′), Q ( x , y ),依据中点坐标公式,得,代入 x 2+y 2﹣ 4y=12 ,得点 Q 的轨迹 C 2 的直角坐标方程为: ( x ﹣3) 2+( y ﹣ 1) 2=4,( 2)直线 l 的一般方程为: y=ax ,依据题意,得,解得实数 a 的取值范围为: [0, ] .评论: 本题要点考察了圆的极坐标方程、 直线的参数方程, 直线与圆的地点关系等知识, 考察比较综合, 属于中档题,解题要点是正确运用直线和圆的特定方程求解.12.在直角坐标系 xoy中以O 为极点,x轴正半轴为极轴成立坐标系.圆 C 1,直线C 2 的极坐标方程分别为ρ=4sin θ,ρcos() =2.( Ⅰ )求C 1 与 C 2 交点的极坐标;( Ⅱ )设 P 为 C 1 的圆心, Q 为 C 1 与 C 2 交点连线的中点, 已知直线 PQ 的参数方程为( t ∈R 为参数),求 a ,b 的值.考点 : 点的极坐标和直角坐标的互化;直线与圆的地点关系;参数方程化成一般方程. 专题 : 压轴题;直线与圆.剖析: (I )先将圆 C 1,直线 C 2 化成直角坐标方程,再联立方程组解出它们交点的直角坐标,最后化成极坐标即可;(II )由( I )得, P 与 Q 点的坐标分别为( 0, 2),(1, 3),进而直线 PQ 的直角坐标方程为 x ﹣y+2=0 ,由参数方程可得 y= x ﹣+1,进而结构对于 a , b 的方程组,解得 a , b 的值.解答: 解:( I )圆 C 1,直线 C 2 的直角坐标方程分别为x 2+( y ﹣2) 2=4, x+y ﹣ 4=0 ,解得 或 ,∴C 与 C 交点的极坐标为( 4, ).( 2,).12(II )由( I )得, P 与 Q 点的坐标分别为( 0, 2),(1, 3), 故直线 PQ 的直角坐标方程为 x ﹣ y+2=0 ,由参数方程可得 y= x ﹣ +1,∴,解得 a=﹣ 1,b=2 .评论: 本题主要考察把极坐标方程化为直角坐标方程、把参数方程化为一般方程的方法,方程思想的应用,属于基础题.13.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,取同样单位长度)中,曲线 C 的极坐标方程为 ρ=4cos θ( Ⅰ )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;( Ⅱ )若曲线 C 与直线订交于不一样的两点 M 、 N ,求 |PM|+|PN|的取值范围.解答:解:( I )直线 l 的参数方程为( t 为参数).2曲线 C 的极坐标方程 ρ=4cos θ可化为 ρ=4 ρcos θ.把 x= ρcos θ,y= ρsin θ代入曲线 C 的极坐标方程可得 x 2+y 2=4x ,即( x ﹣ 2) 2+y 2=4.(II )把直线 l 的参数方程为 ( t 为参数)代入圆的方程可得: t 2+4( sin α+cos α) t+4=0 . ∵曲线 C 与直线订交于不一样的两点 M 、 N ,∴△ =16 ( sin α+cos α)2﹣ 16> 0, ∴sin αcos α>0,又 α∈[0,π),∴.又 t 1+t 2=﹣ 4( sin α+cos α), t 1t 2=4.∴|PM|+|PN|=|t 1|+|t 2|=|t 1+t 2|=4|sin α+cos α|=,∵ , ∴,∴.∴|PM|+|PN| 的取值范围是.评论:本题考察了直线的参数方程、圆的极坐标方程、直线与圆订交弦长问题,属于中档题.14.在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为(t为参数),以原点为极点,x 轴正半轴为极轴成立极坐标系,⊙C 的极坐标方程为ρ=2 sinθ.(Ⅰ)写出⊙ C 的直角坐标方程;(Ⅱ)P 为直线 l 上一动点,当P 到圆心 C 的距离最小时,求P 的直角坐标.考点:点的极坐标和直角坐标的互化.专题:坐标系和参数方程.剖析:2,把代入即可得出;.(I)由⊙ C 的极坐标方程为ρ=2 sinθ.化为ρ=2(II )设 P ,又 C .利用两点之间的距离公式可得|PC|= ,再利用二次函数的性质即可得出.解答:解:( I)由⊙ C 的极坐标方程为ρ=2 sin θ.2 2 2,∴ρ=2 ,化为 x +y =配方为=3.(II )设 P ,又 C .∴|PC|= = ≥2 ,所以当 t=0 时, |PC|获得最小值 2 .此时 P( 3,0).评论:本题考察了极坐标化为直角坐标方程、参数方程的应用、两点之间的距离公式、二次函数的性质,考察了推理能力与计算能力,属于中档题.15.已知曲线C1的极坐标方程为ρ=6cosθ,曲线C2的极坐标方程为θ=(p∈R),曲线C1,C2订交于A,B两点.(Ⅰ)把曲线 C1, C2的极坐标方程转变为直角坐标方程;(Ⅱ)求弦 AB 的长度.考点:简单曲线的极坐标方程.专题:计算题.剖析:(Ⅰ )利用直角坐标与极坐标间的关系,即利用C1的直角坐标方程.(Ⅱ )利用直角坐标方程的形式,先求出圆心(长度.解答:解:(Ⅰ)曲线 C2 :( p∈R)表示直线 y=x,2ρcosθ曲线 C1:ρ=6cosθ,即ρ=62 2 2 2所以 x +y =6x 即( x﹣3) +y =92 2 2C2及曲线ρcosθ=x ,ρsinθ=y ,ρ=x +y ,进行代换即得曲线3,0)到直线的距离,最后联合点到直线的距离公式弦AB 的(Ⅱ )∵圆心( 3, 0)到直线的距离,r=3 所以弦长 AB==.∴弦 AB 的长度.评论:本小题主要考察圆和直线的极坐标方程与直角坐标方程的互化,以及利用圆的几何性质计算圆心到直线的距等基本方法,属于基础题.16.在直角坐标系xOy 中,以 O 为极点, x 轴正半轴为极轴成立坐标系,直线l 的极坐标方程为ρsin(θ+)=,圆 C 的参数方程为,(θ为参数,r>0)(Ⅰ)求圆心 C 的极坐标;(Ⅱ)当 r 为什么值时,圆 C 上的点到直线l 的最大距离为3.考点:简单曲线的极坐标方程;直线与圆的地点关系.专题:计算题.剖析:(1)利用两角差的余弦公式及极坐标与直角坐标的互化公式可得直线l 的一般方程;利用同角三角函数的基本关系,消去θ可得曲线 C 的一般方程,得出圆心的直角坐标后再化面极坐标即可.(2)由点到直线的距离公式、两角和的正弦公式,及正弦函数的有界性求得点P 到直线 l 的距离的最大值,最后列出对于 r 的方程即可求出r 值.解答:解:( 1)由ρsin(θ+ ) = ,得ρ( cosθ+sin θ) =1,∴直线 l: x+y ﹣ 1=0 .由得 C:圆心(﹣,﹣).∴圆心 C 的极坐标( 1,).(2)在圆 C:的圆心到直线l 的距离为:∵圆 C 上的点到直线l 的最大距离为3,∴.r=2﹣∴当 r=2 ﹣时,圆C上的点到直线l 的最大距离为3.评论:本小题主要考察坐标系与参数方程的有关知识,详细波及到极坐标方程、参数方程与一般方程的互化,点到直线距离公式、三角变换等内容.17.选修 4﹣ 4:坐标系与参数方程在直角坐标 xOy 中,圆 C 1: x 2+y 2=4,圆 C 2:(x ﹣ 2) 2+y 2=4.( Ⅰ )在以 O 为极点, x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,分别写出圆 C 1, C 2 的极坐标方程,并求出圆 C 1, C 2的交点坐标(用极坐标表示) ; ( Ⅱ )求圆 C 1 与 C 2 的公共弦的参数方程.考点 : 简单曲线的极坐标方程;直线的参数方程. 专题 : 计算题;压轴题.剖析:(I )利用,以及 x 2 2 2C 1, C 2 的极坐标方程,求出圆 C 1, C 2 的交点极坐标,+y =ρ,直接写出圆 而后求出直角坐标(用坐标表示) ;(II )解法一:求出两个圆的直角坐标,直接写出圆 C 1 与 C 2 的公共弦的参数方程.解法二利用直角坐标与极坐标的关系求出,而后求出圆 C 1 与 C 2 的公共弦的参数方程.解答:解:( I )由 222, x +y =ρ,可知圆 ,的极坐标方程为 ρ=2,圆 ,即的极坐标方程为 ρ=4cos θ,解得: ρ=2,,故圆 C 1, C 2 的交点坐标( 2,),( 2, ).(II )解法一:由得圆 C 1, C 2 的交点的直角坐标( 1,),(1,).故圆 C 1, C 2 的公共弦的参数方程为(或圆 C 1, C 2 的公共弦的参数方程为)(解法二)将 x=1 代入得 ρcos θ=1进而于是圆 C 1, C 2 的公共弦的参数方程为 .评论: 本题考察简单曲线的极坐标方程,直线的参数方程的求法,极坐标与直角坐标的互化,考察计算能力.。
极坐标与参数方程题型和方法归纳题型一:极坐标(方程)与直角坐标(方程)的相互转化,参数方程与普通方程相互转化,极坐标方程与参数方程相互转化。
方法如下:x cos(1) 极坐标方程y sin直角坐标方程2x 2y 2或x 2y2tany ( xx(2) 参数 方程消参(代 入法、加 减法、 sin 2+cos21等)直角坐 标方程圆、椭圆 、直线的参数方程(3) 参数方程 直角坐标方程 (普通方程 ) 极坐标方程1、已知直线 l 的参数方程为x1 1 t( t 为2y3 3t参数)以坐标原点 O 为极点,以 x 轴正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线 C 的方程为sin3 cos 2.(Ⅰ)求曲线 C 的直角坐标方程;(Ⅱ)写出直线 l 与曲线 C 交点的一个极坐标 .题型二:三个常用的参数方程及其应用(1)圆(x a)2( y b)2r 2的参数方程是:( 为参数)x a r cosy b r sinx2y2(2)椭圆a2b21(a0, b0, a b) 的参数方程是:x a cos,( 为参数 )y b sin(3)过定点P( x0, y0)倾斜角为的直线l的标准x x0 t cos参数方程为:y y0 ,( t为参数 )t sin对( 3)注意:P点所对应的参数为 t 0 0 ,记直线l 上任意两点A, B 所对应的参数分别为 t1 ,t2,则①AB t1t2,②PA PA t1t2 t1 t2 ,t1 t2 0,t1 t 2 , t1 t2 0③PA PA t1t2t 1t22、在直角坐标系xoy中,曲线C的参数方程为x a cost( t 为参数, a 0 )以坐标原点 O y 2sin t为极点,以 x 轴正半轴为极轴,建立极坐标系,已知直线的极坐标方程为4 .l cos2 2(Ⅰ)设 P 是曲线 C 上的一个动点,当 a2时,求点 P 到直线 l 的距离的最小值;(Ⅱ)若曲线 C 上的所有点均在直线 l 的右下方,求 a 的取值范围.x 12cos3、已知曲线C1:y 4sin(参数R ),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,曲线 C2的极坐标方程为3,点 Q 的极坐标为 (4 2, ) .cos( ) 43(1)将曲线C2的极坐标方程化为直角坐标方程,并求出点 Q 的直角坐标;(2)设P为曲线C1上的点,求PQ中点M到曲线 C2上的点的距离的最小值.x 1 1 t4、已知直线 l :2( t 为参数),曲线 C 1 : y3t2xcos( 为参数) .y sin( 1)设 l 与 C 1相交于两点 A, B ,求 | AB |;( 2)若把曲线 C 1上各点的横坐标压缩为原来的 1倍,纵坐标压缩为原来的 22曲线 C 2,设点 P 是曲线 C 2上的一个动点,求它到直线 l 的距离的最小值 .5、在平面直角坐标系xOy 中,已知曲线C :x 3 cos( 为参数),在以坐标原点 O 为极 y sin点,以 x 轴正半轴为极轴建立的极坐标系 中,直线 l 的极坐标方程为2 )1.cos(24( 1)求曲线 C 的普通方程和直线 l 的直角坐标方程;( 2)过点 M ( 1,0) 且与直线 l 平行的直线 l 1交 C(3倍,得到于 A, B 两点,求弦AB 的长.6、面直角坐标系中,曲线 C 的参数方程为x=5 cosα,(α为参数).以坐标原点O y=sin α为极点, x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,π直线 l 的极坐标方程为ρcos(θ+4)= 2.l 与 C交于 A、B 两点.(Ⅰ)求曲线 C 的普通方程及直线l 的直角坐标方程;(Ⅱ)设点 P(0,-2),求:①| PA| +| PB| ,1 1②PA PB ,③PA PB,④ AB题型三:过极点射线极坐标方程的应用出现形如:(1)射线OP: 6 (0);(1)直线OP: 6(R )7、在直角坐标系xOy中,圆C的方程为( x3) 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:6(R)与圆 C 交于点 M 、N,求线段 MN 的长.8、在直角坐标系xOy中,圆C的参数方程为x 5cosy( 为参数),以坐标原点为极点,x 6 5sin轴正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的极坐标方程为足 tan 0 5 , l 与C交于A, B两点,求2 .0,其中0满AB的值.9、在直角坐标系xOy中,直线l经过点P( 1,0),其倾斜角为,以原点 O 为极点,以x轴非负半轴为极轴,与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,建立极坐标系,设曲线 C 的极坐标方程为 2 6 cos 5 0 .(Ⅰ)若直线l 与曲线 C 有公共点,求的取值范围;(Ⅱ)设 M ( x, y) 为曲线C上任意一点,求x y 的取值范围.10、在直角坐标系中xOy 中,已知曲线 E 经过点 P 1, 2 3,其参数方程为x a cos (为参3 y2 sin数),以原点 O 为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求曲线E的极坐标方程;(2)若直线l交E于点A、B,且OA OB,求证:为定值,并求出这个定值.1 2 1 2OA OB11、在平面直角坐标系 xOy 中,曲线 C 1和C2的2x cos , 参数方程分别是x 4t( t 是参数)和y 1 siny 4t( 为参数) .以原点 O 为极点, x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系 .( 1)求曲线 C 1的普通方程和曲线 C 2的极坐标方程;(2)射线 OM :( [6 , 4 ])与曲线 C 1的交点为 O ,P,与曲线C2的交点为 O , Q ,求 |OP| |OQ |的最 大值 .。
(完整版)极坐标与参数⽅程知识点、题型总结(最新整理)极坐标与参数⽅程知识点、题型总结⼀、伸缩变换:点是平⾯直⾓坐标系中的任意⼀点,在变换),(y x P 的作⽤下,点对应到点,称伸缩变换>?='>?=').0(,y y 0),(x,x :µµλλ?),(y x P ),(y x P '''⼀、1、极坐标定义:M 是平⾯上⼀点,表⽰OM 的长度,是,则有序实数实ρθMOx ∠数对,叫极径,叫极⾓;⼀般地,,。
,点P 的直⾓坐标、(,)ρθρθ[0,2)θπ∈0ρ≥极坐标分别为(x ,y )和(ρ,θ)2、直⾓坐标极坐标 2、极坐标直⾓坐标?cos sin x y ρθρθ=??=??222tan (0)x y y x xρθ?=+??=≠?3、求直线和圆的极坐标⽅程:⽅法⼀、先求出直⾓坐标⽅程,再把它化为极坐标⽅程⽅法⼆、(1)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)(2)若圆⼼为M (ρ0,θ0),半径为r 的圆⽅程为ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+ρ02-r 2=0⼆、参数⽅程:(⼀).参数⽅程的概念: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,由这个⽅程所确y x ,t ?==),(),(t g y t f x t 定的点都在这条曲线上,那么这个⽅程就叫做这条曲线的参数⽅程,联系变数),(y x M 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y x ,t ⽅程叫做普通⽅程。
(⼆).常见曲线的参数⽅程如下:直线的标准参数⽅程1、过定点(x 0,y 0),倾⾓为α的直线:(t 为参数)ααsin cos 00t y y t x x +=+=(1)其中参数t 的⼏何意义:点P (x 0,y 0),点M 对应的参数为t ,则PM =|t|(2)直线上对应的参数是。
高中数学回归课本校本教材24(一)基础知识 参数极坐标1.极坐标定义:M 是平面上一点,ρ表示OM 的长度,θ是MOx ∠,则有序实数实数对(,)ρθ,ρ叫极径,θ叫极角;一般地,[0,2)θπ∈,0ρ≥。
2.常见的曲线的极坐标方程(1)直线过点M 00(,)ρθ,倾斜角为α常见的等量关系:正弦定理sin sin OP OMOMP OPM=∠∠,0OMP παθ∠=-+OPM αθ∠=-;(2)圆心P 00(,)ρθ半径为R 的极坐标方程的等量关系:勾股定理或余弦定理;(3)圆锥曲线极坐标:1cos epe ρθ=-,当1e >时,方程表示双曲线;当1e =时,方程表示抛物线;当01e <<时,方程表示椭圆.提醒:极点是焦点,一般不是直角坐标下的坐标原点。
极坐标方程324cos ρθ=-表示的曲线是 双曲线3.参数方程:(1)圆222()()x a x b r -+-=的参数方程:cos ,sin x a r x b r θθ-=-= (2)椭圆22221x y a b+=的参数方程:cos ,sin x a x b θθ==(3)直线过点M 00(,)x y ,倾斜角为α的参数方程:00tan y y x x α-=-即00cos sin x x y y t θθ--==, 即00cos sin x x t y y t αα=+⎧⎨=+⎩注:0c o s x x t θ-=,0sin y y tθ-=据锐角三角函数定义,T 几何意义是有向线段MP 的数量00000()00.t l M M x y M M M M M M t M M t ><其中表示直线上以定点为起点,任意一点,为终点的有向线段的数量,当点在的上方时,;当点在的下方时,;如:将参数方程222sin (sin x y θθθ⎧=+⎪⎨=⎪⎩为参数)化为普通方程为2(23)y x x =-≤≤ 将2sin y θ=代入22sin x θ=+即可,但是20sin 1θ≤≤;4. 极坐标和直角坐标互化公式:cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩ 或222tan (0)xy yx xρθ⎧=+⎪⎨=≠⎪⎩,θ的象限由点(x,y)所在象限确定. (1)它们互化的条件则是:极点与原点重合,极轴与x 轴正半轴重合.(2)将点(,)ρθ变成直角坐标(cos ,sin )ρθρθ,也可以根据几何意义和三角函数的定义获得。
极坐标及参数方程知识点及例题一、极坐标知识点1.极坐标系的概念:在平面内取一个定点 O,从 O 引一条射线 Ox,选定一个单位长度以及计算角度的正方向 (通常取逆时针方向为正方向 ),这样就建立了一个极坐标系, O 点叫做极点,射线 Ox 叫做极轴①极点;②极轴;③长度单位;④角度单位和它的正方向,构成了极坐标系的四要素,缺一不可 .2.点 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;以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边的xOM 叫做点M 的极角,记为。
有序数对(,) 叫做点M 的极坐标,记为M ( ,) .极坐标( , )与( , 2k )(k Z) 表示同一个点。
极点O 的坐标为(0, )( R ) .3.极坐标与直角坐标的互化:(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2 x2 y 2 , x cos ,y sin , tan y( x 0) x4.曲线的极坐标方程:1.直线的极坐标方程:若直线过点M ( 0 , 0 ) ,且极轴到此直线的角为,则它的方程为:sin()0 sin(0)几个特殊位置的直线的极坐标方程( 1)直线过极点(2)直线过点M(a,0)且垂直于极轴(3)直线过M (b,) 且平2 行于极轴方程:( 1)(R )或写成及(2)cos a(3)ρsinθ=b2.圆的极坐标方程: 若圆心为 M ( 0 , 0 ) ,半径为 r 的圆方程为:22 0 cos()2 r 2几个特殊位置的圆的极坐标方程( 1)当圆心位于极点, r 为半径 (2)当圆心位于 C (a,0) (a>0),a 为半径 ( 3) 当圆心位于 C(a,) (a 0) , a 为半径2 方程: (1) r (2)2acos (3)2asin5.在极坐标系中, (0) 表示以极点为起点的一条射线;(R)表示过极点的一条直线 .极坐标方程典型例题考点一 极坐标与直角坐标的互化1.点 M 的直角坐标是 ( 1, 3) ,则点 M 的极坐标为( )A . (2,)B . (2,)C .(2,2)D . (2, 2k),( k Z) 33332.点 2, 2 的极坐标为。
极坐标与参数方程知识点及题型归纳总结知识点精讲一、极坐标系在平面上取一个定点O ,由点O 出发的一条射线Ox 、一个长度单位及计算角度的正方向(通常取逆时针方向),合称为一个极坐标系.点O 称为极点,Ox 称为极轴.平面上任一点M 的位置可以由线段OM 的长度ρ和从Ox 到OM 的角度θ (弧度制)来刻画(如图16-31和图16-32所示). 这两个实数组成的有序实数对(,)ρθ称为点M 的极坐标. ρ称为极径,θ称为极角.二、极坐标与直角坐标的互化设M 为平面上的一点,其直角坐标为(,)x y ,极坐标为(,)ρθ,由图16-31和图16-32可知,下面的关系式成立:cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩或222tan (0)x y yx x ρθ⎧=+⎪⎨=≠⎪⎩(对0ρ<也成立). 三、极坐标的几何意义r ρ=——表示以O 为圆心,r 为半径的圆;0θθ=——表示过原点(极点)倾斜角为0θ的直线,0(0)θθρ=≥为射线;2cos a ρθ=表示以(,0)a 为圆心过O 点的圆.(可化直角坐标: 22cos a ρρθ=222x y ax ⇒+=222()x a y a ⇒-+=.)四、直线的参数方程直线的参数方程可以从其普通方程转化而来,设直线的点斜式方程为00()y y k x x -=-,其中tan (k αα=为直线的倾斜角),代人点斜式方程:00sin ()()cos 2y y x x απαα-=-≠,即00cos sin x x y y αα--=. 记上式的比值为t ,整理后得00cos t sin x x t y y αα=+⎧⎨=+⎩,2πα=也成立,故直线的参数方程为00cos t sin x x t y y αα=+⎧⎨=+⎩(t 为参数,α为倾斜角,直线上定点000(,)M x y ,动点(,)M x y ,t 为0M M 的数量,向上向右为正(如图16-33所示).五、圆的参数方程若圆心为点00(,)M x y ,半径为r ,则圆的参数方程为00cos (02)sin x x r y y r θθπθ=+⎧≤≤⎨=+⎩.六、椭圆的参数方程椭圆2222C :1x y a b +=的参数方程为cos sin x a y b θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数,(02)θπ≤≤).七、双曲线的参数方程双曲线2222C :1x y a b -=的参数方程为sec tan x a y b θθ=⎧⎨=⎩(,)2k k πθπ≠+∈Z .八、抛物线的参数方程抛物线22y px =的参数方程为222x pt y pt⎧=⎨=⎩(t 为参数,参数t 的几何意义是抛物线上的点与顶点连线的斜率的倒数).题型归纳即思路提示题型1 极坐标方程化直角坐标方程 思路提示对于极坐标方程给出的问题解答一般都是通过化为直角坐标方程,利用直角坐标方程求解.这里需注意的是极坐标系与直角坐标系建立的对应关系及其坐标间的关系cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩. 例16.7 在极坐标系中,圆4sin ρθ=的圆心到直线6πθ=(ρ∈R )的距离是 .分析 将极坐标方程转化为平面直角坐标系中的一般方程求解.解析 极坐标系中的圆4sin ρθ=转化为平面直角坐标系中的一般方程为224x y y +=,即22(2)4x y +-=,其圆心为(0,2),直线6πθ=转化为平面直角坐标系中的方程为:y x =,即0x =.圆心(0,2)到直线0x ==. 变式1 已知曲线12,C C 的极坐标方程分别为cos 3ρθ=,4cos ρθ=,(0,0)2πρθ≥≤<,则曲线1C 与2C 交点的极坐标为 .变式2 ⊙1O 和⊙2O 的极坐标方程分别为4cos ρθ=,4sin ρθ=-.(1)把⊙1O 和⊙2O 的极坐标方程分别化为直角坐方程; (2)求经过⊙1O 和⊙2O 交点的直线的直角坐标方程.变式3已知一个圆的极坐标方程是5sin ρθθ=-,求此圆的圆心和半径. 例16.8 极坐标方程(1)()0(0)ρθπρ--=≥表示的图形是( )A. 两个圆B.两条直线C.一个圆和一条射线D.一条直线和一条射线分析 将极坐标方程化为直角坐标方程.解析 因为(1)()0(0)ρθπρ--=≥,所以1ρ=或θπ=(0)ρ≥.11ρ=⇒=,得221x y +=,表示圆心在原点的单位圆;(0)θπρ=≥表示x 轴的负半轴,是一条射线.故选C.变式1 极坐标方程cos ρθ=和参数方程123x ty t =--⎧⎨=+⎩(t 参数)所表示的图形分别是( )A.圆、直线B.直线、圆C.圆、圆D.直线、直线 变式2 在极坐标系中,点(2,)6P π-到直线:sin()16l πρθ-=的距离是 .变式3 直线2cos 1ρθ=与圆2cos ρθ=相交的弦长为 .题型2 直角坐标方程化为极坐标方程思路提示如果题目中已知的曲线为直角坐标方程,而解答的问题是极坐标系下的有关问题,这里要利用直角坐标与极坐标关系式cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩,将直角坐标方程化为极坐标方程.例16.9 在直角坐标系xOy 中,圆1C :224x y +=,圆2C :22(2)4x y -+=.(1)在以O 为极点,x 轴为极轴的极坐标系中,分别写出圆1C , 2C 的极坐标方程,并求出圆1C , 2C 的交点坐标(用极坐标表示);(2)求出1C 与2C 的公共弦的参数方程.解析 (1)圆1C 的极坐标方程为2ρ=,圆2C 的极坐标方程为4cos ρθ=.24cos ρρθ=⎧⎨=⎩解得2ρ=,3πθ=±,故圆1C 与圆2C 的交点的坐标为(2,),(2,)33ππ-. 注:极坐标系下点的表示不唯一.(2)解法一:由cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩,得圆1C 与圆2C 的交点的坐标分别为.故圆1C 与2C 的公共弦的参数方程为1(x t y t=⎧≤≤⎨=⎩.解法二: 将1x =代入cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩得cos 1ρθ=,从而1cos ρθ=.于是圆1C 与2C 的公共弦的参数方程为1()tan 33x y ππθθ=⎧-≤≤⎨=⎩.变式1 曲线C 的直角坐标方程为2220x y x +-=,以原点为极点,x 轴的正半轴为极抽建立极坐标系,则曲线C 的极坐标方程为 _.题型3 参数方程化普通方程 思路提示已知直线或曲线的参数方程讨论其位置关系、性质问题一般要通过消参(代入法、加减法,三角法)转化为普通方程解答.例16.10 若直线340x y m ++=与圆1cos 2sin x y θθ=+⎧⎨=-+⎩( θ为参数)没有公共点,则实数m 的取值范围是 . 解析 将圆的参数方程1cos 2sin x y θθ=+⎧⎨=-+⎩( θ为参数)化为普通方程22(1)(2)1x y -++=,圆心(1,2)-,半径1r =.直线与圆无公共点,则圆心到直线的距离大于半径,|38|15m -+>|5|5m ⇒->,得10m >或0m <,即m 的范围是(,0)(10,)-∞+∞.变式 1 在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程33x t y t=+⎧⎨=-⎩(参数t ∈R ),圆C 的参数方程为2cos 2sin 2x y θθ=⎧⎨=+⎩(参数[0,2]θ∈π),则圆C 圆心坐标为 _,圆心到直线l 的距离为 . 变式2 (2013湖北理16)在庄角坐标系xOy 中,椭圆C 的参数方程cos sin x a y b ϕϕ=⎧⎨=⎩(ϕ为参数,0a b >>),在极坐标系(与直角坐标系xOy 取相同的长度单位,且以原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴)中,直线l与圆O 的极坐标方程分别为sin()4πρθ+=(m 为非零数)与b ρ=.若直线l 经过椭圆C 的焦点,且与圆O 相切,则椭圆C 的离心率为 . 变式3 参数方程sin cos sin cos x y θθθθ=+⎧⎨=⎩(θ是参数)的普通方程是 .例16.11 已知动圆22:2cos 2sin 0C x y ax by θθ+--=(,a b 是正常数,a b ≠,θ是参数),则圆心的轨迹是 .解析 由动圆22:2cos 2sin 0C x y ax by θθ+--=得222222(cos )(sin )cos sin x a y b a b θθθθ-+-=+.圆心坐标为(cos ,sin )a b θθ(θ为参数),设cos x a θ=,sin y b θ=,则221x y a b ⎛⎫⎛⎫+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即22221x y a b +=为所求轨迹方程,所以圆心的轨迹是椭圆.变式1 方程2232(05)1x t t y t ⎧=+⎪≤≤⎨=-⎪⎩表示的曲线是( ) A. 线段 B. 双曲线的一支 C. 圆弧 D. 射线变式2 已知直线11cos :sin x t C y t αα=+⎧⎨=⎩(t 为参数),2cos :sin x C y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数).(1)当3πα=时,求1C 与2C 的交点坐标;(2)过坐标原点O 作1C 的垂线,垂足为A ,P 为OA 的中点.当α变化时,求点P 轨迹的参数方程,并指出它是什么曲线.题型4 普通方程化参数方程 思路提示对于直线与圆锥曲线方程化为参数方程问题实质是引入第三个变量的换元法,这里有代数换元(如抛物线22y px =的参数方程222x pt y pt =⎧⎨=⎩)或三角换元(如椭圆22221x y a b +=的参数方程cos sin x a y b θθ=⎧⎨=⎩).例16.12 在平面直角坐标系xOy 中,设(,)P x y 是椭圆2213x y +=上的一个动点,求S x y =+的最大值.分析 利用椭圆的参数方程,建立,x y 与参数θ的关系,运用三角函数最值的求法,求解x y +的最大值.解析 点(,)P x y 是椭圆2213x y +=上的一个动点,则sin x y θθ⎧=⎪⎨=⎪⎩(θ为参数),[0,2]θ∈π,则sin x y θθ+=+2sin()3πθ=+,[0,2]θ∈π,故max ()2x y +=.变式1 已知点(,)P x y 是圆2220x y y +-=上的动点.(1)求2x y +的取值范围;(2)若0x y a ++≥恒成立,求实数a 的取值范围. 变式2 直线l 过(1,1)P ,倾斜角6πα=.(1) 写出l 的参数方程;(2)l 与圆224x y +=相交于,A B 两点,求P 到,A B 两点的距离之积.变式3 已知抛物线2:4C y x =,点(,0)M m 在x 轴的正半轴上,过M 的直线l 与C 相交于,A B 两点,O 为坐标原点.(1)若1m =时,l 的斜率为1,求以AB 为直径的圆的方程;(2)若存在直线l 使得||,||,||AM OM MB 成等比数列,求实数m 的取值范围.题型5 参数方程与极坐标方程的互化 思路提示参数方程与极坐标方程的互化问题,需要通过普通方程这一中间桥梁来实现,先将参数方程(极坐标方程)化为普通方程,再将普通方程化为极坐标方程(参数方程).例16.13 已知曲线C的参数方程为x ty t⎧=⎪⎨=⎪⎩(t 为参数),C 在点(1,1)处的切线为l ,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,则l 的极坐标方程为 .分析 把曲线C 的参数方程化为普通方程,求出切线l 的普通方程,然后把求出的直线l 的普通方程化为极坐标方程.解析 由22sin cos 1t t +=得曲线C 的普通方程为222x y +=,过原点O 及切点(1,1)的直线的斜率为1,故切线l 的斜率为1-,所以切线l 的方程为1(1)y x -=--,即20x y +-=.把cos x ρθ=,sin y ρθ=代入直线l 的方程可得cos sin 20ρθρθ+-=sin()204πθ+-=,化简得sin()4πθ+=变式1 设曲线C 的参数方程为2x ty t=⎧⎨=⎩(t 为参数),若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,则曲线C 的极坐标方程为 .有效训练题 1.极坐标方程cos 2sin 2ρθθ=表示的曲线为( )A. 一条射线和一个圆B. 两条直线C. 一条直线和一个圆D. 一个圆 2.圆cos )ρθθ=-的圆心的一个极坐标是( )A. (B. (2,)4πC. 3(2,)4π D. 7(2,)4π3.在极坐标系中,若等边△ABC 的两个顶点是(2,)4A π,5(2,)4B π.那么顶点C 的坐标可能是( )A. 3(4,)4πB. 3)4πC. )πD. (3,)π4.直线的参数方程为sin 501cos50x t y t ⎧=-⎪⎨=-⎪⎩(t 为参数),则直线的倾斜角为( )A. 40B. 50C. 140D.1305.过点(2,3)A 的直线的参数方程为232x ty t =+⎧⎨=+⎩(t 为参数),若此直线与直线30x y -+=相交于点B ,则||AB =( )6.设曲线C 的参数方程23cos 13sin x y θθ=+⎧⎨=-+⎩( θ为参数),直线l 的方程为320x y -+=,则曲线C 上到直线l的点的个数为( ) A. 1 B. 2 C.3 D.4 7.已知直线l的极坐标方程为sin()42πρθ-=,圆M 的参数方程为22cos 12sin x y θθ=+⎧⎨=-+⎩( θ为参数),则圆M 上的点到直线l 的最短距离为 .8.在平面直角坐标系xOy 中,曲线1C 和2C的参数方程分别为x y θθ⎧=⎪⎨=⎪⎩(θ为参数,02πθ≤≤)和1x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数),则曲线1C 与2C 的交点坐标为 . 9.已知抛物线的参数方程为222x pt y pt=⎧⎨=⎩(t 为参数),其中0p >,焦点为F ,准线为l ,过抛物线上一点M 作准线l 的垂线,垂足为E ,若||||EF MF =,点M 的横坐标是3,则p = .10.在极坐标系中,O 为极点,已知两点,M N 的极坐标分别为2(4,)3π,)4π,求△OMN 的面积. 11.已知椭圆221164x y +=,O 为坐标原点,,P Q 为椭圆上的两动点,若OP OQ ⊥,求22||||OP OQ +的最大值.12. 已知曲线12cos :sin x C y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数),曲线2247:cos 016C ρθ-+=.(1)若,P Q 分别是曲线1C 和曲线2C 上的两个动点,求线段PQ 长度的最小值;(2)若曲线1C 上与x 轴、y 轴的正半轴分别交于,A B 点,P 是曲线1C 上第一象限内的动点,O 是坐标原点,试求四边形OAPB 面积的最大值.。
极坐标与参数方程一、极坐标与参数方程的题型框架二、极坐标与参数方程的知识点1.参数方程的概念:设在平面上取定一个直角坐标系xOy ,把坐标y x ,表示为第三个变量t 的函数:⎩⎨⎧==)()(t g y t f x ,b t a ≤≤……………………①如果对于t 的每一个值(b t a ≤≤),①式所确定的点),(y x M 都在一条曲线上;而这条曲线上任意一点),(y x M ,都可由t 的某个值通过①式得到,则称①式为该曲线的参数方程,其中t 称为参数.2.参数方程与普通方程的互化:把参数方程化为普通方程,需要根据其结构特征,选取适当的消参方法.常见的消参方法有:代入消元法;加减消参法;平方和(差)消参法;乘法消参法等.把曲线C 的普通方程0),(=y x F 化为参数方程的关键:一是适当选取参数;二是确保互化前后方程的等价性.要注意方程中的参数的变化范围.3.直线、圆、椭圆的参数方程:(1)经过一定点),(000y x P ,倾斜角为α 的直线l 的参数方程为:⎩⎨⎧+=+=ααsin ,cos 00t y y t x x (t 为参数);(2)直线参数方程的一般形式为⎩⎨⎧+=+=bt y y at x x 00,(t 为参数);(3)圆的参数方程为⎩⎨⎧+=+=θθsin ,cos 00r y y r x x (θ为参数);(5)椭圆)0(12222>>=+b a b y a x 的参数方程为⎩⎨⎧==θθsin ,cos b y a x (θ,ρ为参数).4.极坐标系的概念:在平面内取一个定点O ,O 点出发的一条射线Ox ,一个长度单位及计算角度的正方向(通常取逆时针方向),合称为一个极坐标系.O 称为极点,Ox 称为极轴.设M 是平面内任意一点,极点O 与点M 的距离OM 叫做点M 的极径,记作ρ;以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边的角xOM 叫做点M 的极角,记作θ ,有序数对),(θρ叫做点M 的极坐标.一般情况下,约定0≥ρ.5.极坐标系与直角坐标系的互化:直角坐标化极坐标:θρcos =x ,θρsin =y ;极坐标化直角坐标:222y x +=ρ,).0(tan =/=x xyθ三、轨迹问题1.圆的极坐标方程若圆心为M (ρ0,θ0),半径为r 的圆方程为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π(,)2M a ,半径为a :ρ=2a sin θ.2.直线的极坐标方程若直线过点M (ρ0,θ0),且极轴到此直线的角为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π(,)2M b 且平行于极轴:ρsin θ=b .例题【例1】在极坐标系中,已知圆的圆心(6,)3C π,半径3r =,Q 点在圆C 上运动.以极点为直角坐标系原点,极轴为x 轴正半轴建立直角坐标系.(1)求圆C 的参数方程;(2)若P 点在线段OQ 上,且:2:3OP PQ =,求动点P 轨迹的极坐标方程.【解析】(1)由已知得,圆心(6,)3C π的直角坐标为C ,3r =,所以C的直角坐标方程为22(3)(9x y -+-=,所以圆C的参数方程为33cos 3sin x y θθ=+⎧⎪⎨=⎪⎩(θ为参数).(2)由(1)得,圆C的极坐标方程为26(cos )270ρρθθ-++=,即212sin(276ρρθπ=+-,设(),P ρθ,()1,Q ρθ,根据:2:3OP PQ =,可得1:2:5ρρ=,将152ρρ=代入C 的极坐标方程,得225120sin()10806ρρθπ-++=,即动点p 轨迹的极坐标方程为225120sin()10806ρρθπ-++=.【例2】在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为22cos ,2sin x y αα=+⎧⎨=⎩(α为参数),以点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求圆C 的极坐标方程;(2)过极点O 作直线与圆C 交于点A ,求OA 的中点所在曲线的极坐标方程.【解析】(1)圆C 的参数方程为22cos ,2sin x y αα=+⎧⎨=⎩(α为参数),转换为直角坐标方程为:()2224x y -+=,转换为极坐标方程为:4cos ρθ=.(2)过极点O 作直线与圆C 交于点A ,设OA 的中点坐标为()00,ρθ,所以()00,2A ρθ,所以0024cos ρθ=,即002cos ρθ=,所以OA 中点所在的曲线的极坐标方程为2cos ρθ=.【例3】已知圆C 经过点P )3,2(π,圆心C 为直线ρsin )3(πθ-=-3与极轴的交点,求圆C 的极坐标方程.【解析】解法1在直线的极坐标方程ρsin )3(πθ-=-3中,令θ=0,得ρ=2,所以C(2,0).因为△POC 是边长为2的正三角形,所以圆C 的半径r =2.因为圆C 经过极点O ,所以圆C 极坐标方程为ρ=4cos θ.解法2以极点为坐标原点,极轴为x 轴建立平面直角坐标系,则直线方程为y =3x -23,P 的直角坐标为(1,3),令y =0,得x =2,所以C(2,0),所以圆C 的半径PC =(2-1)2+(0-3)2=2,所以圆C 的方程为(x -2)2+(y -0)2=4,即x 2+y 2-4x =0,所以圆C 的极坐标方程为ρ=4cos θ.变式训练【练习1】(2019年高考全国Ⅱ卷理数)在极坐标系中,O 为极点,点000(,)(0)M ρθρ>在曲线:4sin C ρθ=上,直线l 过点(4,0)A 且与OM 垂直,垂足为P .(1)当0=3θπ时,求0ρ及l 的极坐标方程;(2)当M 在C 上运动且P 在线段OM 上时,求P 点轨迹的极坐标方程.【解析】(1)因为()00,M ρθ在C 上,当03θπ=时,04sin 3ρπ==.由已知得||||cos23OP OA π==.设(,)Q ρθ为l 上除P 的任意一点.在Rt OPQ △中,cos(||23OP ρθπ-==,经检验,点(2,)3P π在曲线cos(23ρθπ-=上.所以,l 的极坐标方程为cos()23ρθπ-=.(2)设(,)P ρθ,在Rt OAP △中,||||cos 4cos ,OP OA θθ==即 4cos ρθ=.因为P 在线段OM 上,且AP OM ⊥,故θ的取值范围是[,42ππ.所以P 点轨迹的极坐标方程为4cos ,[,42ρθθππ=∈.【练习2】在极坐标系中,已知圆C 经过点P )4,22(π,圆心为直线ρsin(θ-π3)=-3与极轴的交点,求圆C 的极坐标方程.【解析】在直线方程ρsin (θ-π3)=-3中,令θ=0,得ρ=2,所以圆心为C(2,0).在△POC 中,由余弦定理,得圆C 的半径r =CP =2.圆C 经过极点,其极坐标方程为ρ=4cos θ.【练习3】(2019年高考全国Ⅲ卷理数)如图,在极坐标系Ox 中,(2,0)A ,4B π,2,4C 3π,(2,)D π,弧 AB , BC , CD 所在圆的圆心分别是(1,0),(1,2π,(1,)π,曲线1M 是弧 AB ,曲线2M 是弧 BC,曲线3M 是弧 CD .(1)分别写出1M ,2M ,3M 的极坐标方程;(2)曲线M 由1M ,2M ,3M 构成,若点P 在M 上,且||OP =P 的极坐标.【解析】(1)由题设可得,弧 ,,AB BCCD 所在圆的极坐标方程分别为2cos ρθ=,2sin ρθ=,2cos ρθ=-.所以1M 的极坐标方程为π2cos (0)4ρθθ=≤≤,2M 的极坐标方程为π3π2sin ()44ρθθ=≤≤,3M 的极坐标方程为3π2cos (π)4ρθθ=-≤≤.(2)设(,)P ρθ,由题设及(1)知若π04θ≤≤,则2cos θ=,解得π6θ=;若π3π44θ≤≤,则2sin θ=,解得π3θ=或2π3θ=;若3ππ4θ≤≤,则2cos θ-=5π6θ=.综上,P 的极坐标为π)6或π3或2π)3或5π6.四、几何意义问题(一)直线参数方程t 的几何意义1、直线参数方程:(1)注意必须是标准形式;(2)直线的参数方程⎩⎨⎧+=+=ααsin ,cos 00t y y t x x (t 为参数)中参数t 的几何意义:t 表示直线上任一点),(y x M 到直线上定点),(000y x M 的距离;2、直线与二次曲线相交问题:将直线的参数方程与曲线的普通方程联立,通过判断∆的符号来确定交点的个数;若0>∆,则有两个交点,此时的1t 、2t 分别表示交点B A 、与直线所过定点),(000y x M 的距离.例题【例1】在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为1cos sin x t y t αα=+⎧⎨=⎩(t 为参数,0πα≤<),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 的极坐标方程为222.1sin ρθ=+(1)求曲线C 的直角坐标方程;(2)设点M 的坐标为(1,0),直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求11MA MB+的值.【解析】(1)曲线2221sin ρθ=+,即222sin 2ρρθ+=,222,sin x y y ρρθ=+= ,∴曲线C 的直角坐标方程为2222x y +=,即2212x y +=.(2)将1cos sin x t y t αα=+⎧⎨=⎩代入2222x y +=并整理得22(1sin )2cos 10t t αα++-=,1212222cos 1,1sin 1sin t t t t ααα-∴+=-=++,121211···MA MB AB t t MA MB MA MB MA MB t t +-∴+===-,122221sin t t α-===+,2222111sin 11sin MA MBαα+∴+==+【例2】在直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为1cos 1sin x t xy t x =+⎧⎨=-+⎩(t 为参数,0α<<π),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(12cos 2)8cos ρθθ-=.(1)判断直线l 与曲线C 的公共点的个数,并说明理由;(2)设直线l 与曲线C 交于不同的两点,A B ,点()1,1P -,若114||3PA PB -=,求tan α的值.【解析】(1)由()1cos 28cos ρθθ-=得2sin 4cos ρθθ=,所以22sin 4cos ρθρθ=,即24y x =,将直线l 的参数方程代入24y x =,得()()21sin 41cos t t αα-+=+,即()22sin2sin 4cos 30t t ααα⋅-+⋅-=,由0α<<π知2sin 0α>,()222sin 4cos 12sin 0∆ααα=++>,故直线l 与曲线C 有两个公共点;(2)由(1)可设方程()22sin 2sin 4cos 30t t ααα⋅-+⋅-=的两根为12t t ,,则1222sin 4cos sin ααα++=t t ,12230sin α-⋅=<t t ,故12121124||sin 2cos 33PA PB t t PA PB PA t t αα-+-===+=⋅,∴22sin 4sin cos 4cos 4αααα++=,即24sin cos 3sin ααα=,∴4tan 3α=.2变式训练【练习1】在直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,圆C 的极坐标方程为212cos 110ρρθ++=.(1)求圆C 的直角坐标方程;(2)设(1,0)P ,直线l 的参数方程是1cos sin x t y t αα=+⎧⎨=⎩(t 为参数),已知l 与圆C 交于,A B两点,且34PA PB =,求l 的普通方程.【解析】(1)将222,cos x y x ρρθ=+=代入圆C 的极坐标方程212cos 110ρρθ++=,得2212110x y x +++=,化为圆的标准方程为22(6)25x y ++=.(2)将直线l 的参数方程1cos sin x t y t αα=+⎧⎨=⎩(t 为参数)代入圆C 的直角坐标方程()22625x y ++=中,化简得214cos 240t t α++=,设,A B 两点所对应的参数分别为12,t t ,由根与系数的关系知121214cos ,24t t t t α+=-=,①∴12,t t 同号,又34PA PB =,∴1234t t =,②由①②可知12t t ⎧⎪⎨⎪⎩或12==t t ⎧-⎪⎨-⎪⎩∴14cos α-=或14cos α-=-,解得2cos 2α=±,∴tan 1k α==±,∴l 的普通方程为(1)y x =±-.【练习2】在直角坐标系xOy 中,直线1C的参数方程为3623x t y t ⎧=-⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(其中t 为参数).以坐标原点O 为极点,x 轴非负半轴为极轴建立极坐标系,曲线2C 的极坐标方程为2cos 3sin ρθθ=.(1)求1C 和2C 的直角坐标方程;(2)设点(0,2)P ,直线1C 交曲线2C 于,M N 两点,求22PMPN +的值.【解析】(1)直线1C 的参数方程为33623x y t ⎧=-⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩(其中t 为参数),消去t可得20y +-=;由2cos 3sin ρθθ=,得22cos 3sin ρθρθ=,则曲线2C 的直角坐标方程为23x y =.(2)将直线1C的参数方程3323x t y t ⎧=-⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩代入23x y =,得2180t --=,设,M N 对应的参数分别为12,t t,则121218t t t t ⎧+=⎪⎨=-⎪⎩,()2221212290PM PN t t t t +=+-=.(二)极坐标中极径的几何意义极坐标方程中ρ的几何意义:M 是平面内任意一点,极点O 与点M 的距离OM 叫做点M 的极径,记作ρ;即OM=ρ例题【例1】在直角坐标系中,已知曲线的方程为,的方程为,是一条经过原点且斜率大于的直线,以直角坐标系原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求与的极坐标方程;(2)若与的一个公共点(异于点),与的一个公共点为,求的取值范围.【解析】(1)曲线的方程为,的极坐标方程为,的方程为,其极坐标力程为.(2)是一条过原点且斜率为正值的直线,的极坐标方程为,,,联立与的极坐标方程,得,即,联立与的极坐标方程,得,即,所以,又,所以.【例2】在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆的方程为:2212012x y+=,动点P 在椭圆上,O 为原点,线段OP 的中点为Q .(1)以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,求点Q 的轨迹的极坐标方程;(2)设直线l 的参数方程为1,232x t y t ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数),l 与点Q 的轨迹交于M 、N 两点,求弦长MN .【解析】(1)设点Q 的坐标为(,)x y ,Q 为线段OP 的中点,∴点P 的坐标为(2,2)x y .由点P 在椭圆上得22(2)(2)12012x y +=,化简得点Q 的轨迹的直角坐标方程为22153x y+=,①将cos x ρθ=,sin y ρθ=,代入①得2222cos sin 153ρθρθ+=,化简可得点Q 的轨迹的极坐标方程为22(32sin )15ρθ+=.(2)方法1:由直线l 的参数方程1,232x t y t⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数)知,直线l 过极点,倾斜角为π3,∴直线l 的极坐标方程为π()3θρ=∈R .由22π,3(32sin )15,θρθ⎧=⎪⎨⎪+=⎩解得:1π,330,3θρ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩和2π,330.3θρ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩∴弦长122303MN ρρ=-=.方法2:把直线l 的参数方程1,232x t y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数)代入①得22344153t t +=,化简得2103t =,123030,,33t t ∴==-设M 、N 两点对应的参数分别为1t ,2t ,由直线参数方程t 的几何意义得弦长122303MN t t =-=.方法3:由直线l 的参数方程1,232x t y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(t 为参数)知,直线l 的普通方程为3y x =,联立22153y x y ⎧=⎪⎨+=⎪⎩,,解得11306102x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩和2230610.2x y ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩弦长2303MN ==.变式训练【练习1】在直角坐标系xOy 中,直线1:2C x =-,圆222:(1)(2)1C x y -+-=,以坐标原点O 为极点,以x 轴正半轴为极轴,建立极坐标系.(1)求1C ,2C 的极坐标方程;(2)若直线3C 的极坐标方程θπ=4()ρ∈R ,设2C 与3C 的交点为M ,N ,求2C MN △的面积.【解析】(1)222cos ,sin ,x y x y ρθρθρ==+= 1C ∴的极坐标方程为cos 2ρθ=-.由2C 的直角坐标方程22(1)(2)1x y -+-=,展开得222440x y x y +--+=,2C ∴的极坐标方程为22cos 4sin 40ρρθρθ--+=.(2)将4θπ=代入22cos 4sin 40ρρθρθ--+=,得240ρ-+=,解得1212,,ρρρρ==-=∴即||MN =.由于2C 的半径为1,即221C M C N ==.易知22222||C MC N MN +=,即2C MN ∆为等腰直角三角形,2111122C MN S ∆=⨯⨯=∴.【练习2】在平面直角坐标系中,曲线1C 的参数方程为cos 2sin x r y r ϕϕ=⎧⎨=+⎩,(0r >,ϕ为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线1C 经过点π(2,)6P ,曲线2C 的极坐标方程为2(2cos 2)6ρθ+=.(1)求曲线1C 的极坐标方程;(2)若1(,)A ρα,2π(,)2B ρα+是曲线2C 上两点,求2211||||OA OB +的值.【解析】(1)将曲线1C 的参数方程cos 2sin x r y r ϕϕ=⎧⎨=+⎩,化为普通方程为222(2)x y r +-=,即222440x y y r +-+-=.由222x y ρ=+,sin y ρθ=,得曲线1C 的极坐标方程为224sin 40r ρρθ-+-=.由曲线1C 经过点π(2,6P ,则22π242sin4026r r -⨯⨯+-=⇒=(2r =-舍去),故曲线1C 的极坐标方程为4sin ρθ=.(2)由题意可知21(2cos 2)6ρα+=,2222π[2cos 2((2cos 2)62ραρα++=-=,所以22221211112cos 22cos 22||||663OA OB ααρρ+-+=+=+=.【练习3】在极坐标系中,曲线1C 的极坐标方程为4cos ρθ=,曲线2C 的极坐标方程为4sin ρθ=,以极点O 为坐标原点,极轴为x 的正半轴建立平面直角坐标系xOy .(1)求1C 和2C 的参数方程;(2)已知射线1:(0)2l πθαα=<<,将1l 逆时针旋转6π得到2:6l πθα=+,且1l 与1C 交于,O P 两点,2l 与2C 交于,O Q 两点,求OP OQ ⋅取得最大值时点P 的极坐标.【解析】(Ⅰ)在直角坐标系中,曲线1C 的直角坐标方程为()2224x y -+=所以1C 参数方程为22(2x cos y sin ααα=+⎧⎨=⎩为参数).曲线2C 的直角坐标方程为()2224x y +-=.所以2C 参数方程为2(22x cos y sin βββ=⎧⎨=+⎩为参数)(Ⅱ)设点P 极坐标为()1,ρα,即14cos ρα=,点Q 极坐标为2,6πρα⎛⎫+⎪⎝⎭,即24sin 6πρα⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.则124cos 4sin 6OP OQ πρραα⎛⎫⋅==⋅+⎪⎝⎭3116cos sin cos 22ααα⎛⎫=⋅+ ⎪ ⎪⎝⎭8sin 246πα⎛⎫=++ ⎪⎝⎭70,.2,2666ππππαα⎛⎫⎛⎫∈∴+∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 当2,626πππαα+==时OP OQ ⋅取最大值,此时P 点的极坐标为23,6π⎛⎫ ⎪⎝⎭.五、最值问题1.距离最值(点到点、曲线点到线、)距离的最值:---用“参数法”(1)曲线上的点到直线距离的最值问题(2)点与点的最值问题“参数法”:设点---套公式--三角辅助角①设点:设点的坐标,点的坐标用该点在所在曲线的的参数方程来设②套公式:利用点到线的距离公式③辅助角:利用三角函数辅助角公式进行化一2.面积的最值问题面积最值问题一般转化成弦长问题+点到线的最值问题例题【例1】在直角坐标系xOy 中,已知曲线1C 的方程为221106x y +=,曲线2C 的参数方程为1,2382x t y t ⎧=⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩(t 为参数).(1)求1C 的参数方程和2C 的普通方程;(2)设点P 在1C 上,点Q 在2C 上,求PQ 的最小值.【解析】(1)由曲线1C 的方程为221106x y +=,得曲线1C的参数方程为,x y θθ⎧=⎪⎨=⎪⎩(θ为参数),由曲线2C 的参数方程为1,2382x t y t ⎧=⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩(t 为参数),得曲线2C的普通方程为80y ++=.(2)设)P θθ,点P 到直线2C 的距离为d ,则PQ 的最小值即为d 的最小值,因为()6sin 82d θϕ++=,其中tan ϕ=当sin()1θϕ+=-时,d 的最小值为1,此时min 1PQ =.【例2】已知直线)(23211:为参数t ty t x l ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=,曲线)(sin cos :1为参数θθθ⎩⎨⎧==y x C .(1)设l 与1C 相交于B A ,两点,求||AB ;(2)若把曲线1C 上各点的横坐标压缩为原来的21倍,纵坐标压缩为原来的23倍,得到曲线2C ,设点P 是曲线2C 上的一个动点,求它到直线l 的距离的最小值.【解析】(1)l 的普通方程为1),1(3C x y -=的普通方程为.122=+y x联立方程组⎪⎩⎪⎨⎧=+-=,1),1(322y x x y 解得l 与1C 的交点为)0,1(A ,)23,21(-B ,则1||=AB .(2)2C 的参数方程为θθθ(.sin 23,cos 21⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==y x 为参数).故点P 的坐标是)sin 23,cos 21(θθ,从而点P 到直线 的距离是]2)4sin(2[432|3sin 23cos 23|+-=--=πθθθd ,由此当1)4sin(-=-πθ时,d 取得最小值,且最小值为)12(46-.【例3】已知直线11: x t l y =+⎧⎪⎨⎪⎩(t为参数),曲线1cos : 2sin x C y θθ⎧=+⎪⎨=+⎪⎩(θ为参数),以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立直角坐标系.(1)求曲线1C 的极坐标方程,直线1l 的普通方程;(2)把直线1l 向左平移一个单位得到直线2l ,设2l 与曲线1C 的交点为M ,N ,P 为曲线1C 上任意一点,求PMN △面积的最大值.【解析】(1)把曲线1cos : 2sin x C y θθ⎧=⎪⎨=+⎪⎩消去参数可得(()2221x y +-=,令cos x ρθ=,sin y ρθ=,代入可得曲线1C 的极坐标方程为2cos 4sin 60ρθρθ--+=.把直线11: x tl y =+⎧⎪⎨=⎪⎩化为普通方程)1y x -.(2)把直线1l 向左平移一个单位得到直线2l的方程为y =,其极坐标方程为π3θ=.联立2cos 4sin 60π3ρθρθθ⎧--+==⎪⎨⎪⎩所以260ρ-+=,所以12126ρρρρ⎧+=⎪⎨=⎪⎩,故12ρρ-==圆心到直线2l的距离为12d ==,圆上一点到直线2l 的最大距离为13122+=,所以PMN △面积的最大值为1333224S =⨯⨯.变式训练【练习1】已知点(,)P x y 是圆2220x y y +-=上的动点.(1)求2x y +的取值范围;(2)若0x y a ++≥恒成立,求实数a 的取值范围.解析(1)由圆的方程222x y y +=得()2211x y +-=,得[]()cos 0,21sin x y θθθπθ=⎧∈⎨=+⎩为参数,。
高中数学极坐标与参数方程知识点汇编及题型汇总编者:邬小军【知识汇编】参数方程: 直线参数方程:x x 0 t cos (t 为参数 ) ( x 0, y 0 )为直线上的定点,t 为直线上任一点yy 0 t sin(x, y) 到定点 (x 0 , y 0 ) 的数量;圆锥曲线参数方程:圆的参数方程:x a r cos为参数 ) (a,b) 为圆心, r 为半径;y b(r sin椭圆 x 2y 2 1的参数方程是x a cos (为参数 ) ;a 2b 2y b sin双曲线 x 2 y 21的参数方程是 x a sec为参数 );a 2 -b 2 y b tan ( 抛物线 y 22 px 的参数方程是x 2 pt 2y 2 pt (t 为参数 )极坐标与直角坐标互化公式:假设以直角坐标系的原点为极点, x 轴正半轴为极轴建立坐标系,点P 的极坐标为 ( , ) ,直角坐标为 (x, y) ,那么xcos, ysin ,2x 2 y 2 , tanx y。
【题型 1】参数方程和极坐标根本看法1.点 M 的直角坐标是 ( 1, 3) ,那么点 M 的极坐标为〔 C〕A . (2,) B .(2,)2D . (2,2 k ),( k Z)C .(2, )33332.圆5cos5 3 sin 的圆心坐标是〔 A 〕A .( 5,4) B . ( 5, ) C .(5, 3 ) D .( 5,5)3 333. P 为半圆 C : 〔为参数,〕上的点,点 A 的坐标为〔 1,0 〕,O 为坐标原点,点 M 在射线 OP 上,线段 OM 与 C 的弧 的长度均为 3。
1〕以 O 为极点, x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求点 M 的极坐标;2〕求直线 AM 的参数方程。
解: 1〕由, M 点的极角为3,且 M 点的极径等于 3 ,故点 M 的极坐标为〔 3 , 3 〕.2〕M 点的直角坐标为〔 , 3 〕,A 〔0,1 〕,故直线 AM 的参数方程为6 61x 1 (1)t6y3t6〔 t 为参数〕x2 5 cos4.曲线 C的参数方程为y1 5 sin(为参数),以直角坐标系原点为极点,Ox轴正半轴为极轴建立极坐标系。
极坐标、参数方程题型总结一、大纲要求:1. 了解坐标系的作用。
了解在平面直角坐标系伸缩变换作用下平面图形的变化情况。
2.了解极坐标的基本概念,会在极坐标系中用极坐标刻画点的位置,能进行极坐标和直角坐标的互化。
3.能在极坐标系中给出简单图形的方程。
4.了解参数方程,了解参数的意义。
5.能选择适当的参数写出直线,圆和圆锥曲线的参数方程。
二基础知识:1. 把直角坐标系的原点作为极点,x 轴正半轴作为极轴,且在两坐标系中取相同的长度单位.如图,设M 是平面内的任意一点,它的直角坐标、极坐标分别为(x ,y )和(ρ,θ),则 或 。
2. 若圆心为M (ρ0,θ0),半径为r 的圆方程为ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+ρ02-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= ;(3)当圆心位于M (,)2a π,半径为a :ρ= .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. 常见曲线的参数方程的一般形式(1)圆心在坐标原点,半径为r 圆的参数方程为圆心在(,)a b ,半径为r 圆的参数方程为:(2)椭圆的参数方程为:(3)抛物线y 2=2px 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧ x =2pt 2,y =2pt(t 为参数). (4)在直线的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos αy =y 0+t sin α(t 为参数)中, (1)t 的几何意义是什么?(2)如何利用t 的几何意义求直线上任两点P 1、P 2的距离?t 表示在直线上过定点P 0(x 0,y 0)与直线上的任一点P (x ,y )构成的有向线段P 0P 的数量.|P 1P 2|=|t 1-t 2|=?t 1+t 2?2-4t 1t 2.5.两个结论:已知点1122(,),(,)A B ρθρθ(1)ABO S ∆=(2)||AB =三、题型归纳题型一:参数方程化普通方程例1. 已知直线:λt t y t x (.23,211⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=为参数), 曲线:1C cos ,sin ,x y θθ=⎧⎨=⎩ (θ为参数). (Ⅰ)设λ与1C 相交于B A ,两点,求||AB ;(Ⅱ)若把曲线1C 上各点的横坐标压缩为原来的21倍,纵坐标压缩为原来的23倍,得到曲线2C ,设点P 是曲线2C 上的一个动点,求它到直线λ的距离的最小值.解.(I )λ的普通方程为1),1(3C x y -=的普通方程为.122=+y x 联立方程组⎪⎩⎪⎨⎧=+-=,1),1(322y x x y 解得λ与1C 的交点为)0,1(A ,)23,21(-B , 则1||=AB .----------5分(II )2C 的参数方程为θθθ(.sin 23,cos 21⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==y x 为参数).故点P 的坐标是)sin 23,cos 21(θθ,从而点P 到直线λ的距离是]2)4sin(2[432|3sin 23cos 23|+-=--=πθθθd , 由此当1)4sin(-=-πθ时,d 取得最小值,且最小值为)12(46-.---------10分 训练1. 已知极点与坐标原点O 重合,极轴与x 轴非负半轴重合,M 是曲线C: ρ=4sin θ上任一点,点P 满足3OP OM =u u u r u u u u r .设点P 的轨迹为曲线Q .(1)求曲线Q 的方程; (2)设曲线Q 与直线,:x t l y t a=-⎧⎨=+⎩(t 为参数)相交于A 、B 两点,且|AB|=4.求实数a .(1)设11(,),(,)P x y M x y ,222224sin ,4,(2)4x y y x y ρρθ=∴+=∴+-=Q ,①Θ3OP OM =u u u r u u u u r ,⎩⎨⎧==∴1133y y x x 则111313x x y y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,代入①整理得,22(6)36x y +-=, ∴ 点P 轨迹方程为22(6)36x y +-=. ……5分(2)将,(x t t y t a =-⎧⎨=+⎩为参数)化为普通方程得0x y a +-=, 由(1)知曲线Q 是圆心为(0,6)N ,半径6r =的圆,∴圆心N 到直线l 的距离d =∴22262=+,解得2a =-或14. ……10分 2.曲线C :cos (sin x y θθθ=⎧⎨=⎩为参数)曲线D:2(x t y ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩为参数)。
专题九:坐标系与参数方程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随意一点,在变换:x x, ( 0),yy, (的作用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、极坐标系的观点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 ( 往常取弧度 ) 及其正方向 ( 往常取逆时针方向) ,这样就成立了一个 极坐标系 。
M ( , )Ox图 1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;以极轴 Ox 为始边,射线OM 为终边的 xOM 叫做点 M 的极角 ,记为数对 ( , ) 叫做 点 M 的极坐标 ,记为 M ( , ) .。
有序注: 极坐标 ( , ) 与 ( ,2k )(kZ) 表示同一个点。
极点O 的坐标为 (0, )(R ).若0 , 则0 , 规定点 (, ) 与点 ( , ) 对于极点对称,即(, ) 与( ,) 表示同一点。
假如规定0,02,那么除极点外, 平面内的点可用独一的极坐标(, )表示(即一一对应的关系);同时,极坐标( , ) 表示的点也是独一确立的。
极坐标与直角坐标都是一对有序实数确立平面上一个点,在极坐标系下,一对有序实数 、 对应唯一点 P (, ) ,但平面内任一个点 P 的极坐标不唯一.一个点能够有无数个坐标,这些坐标又有规律可循的, P ( , ) (极点除外)的所有坐标为 (, + 2k ) 或(, + ( 2k 1) ), ( kZ) .极点的极径为 0,而极角随意取.若对、 的取值范围加以限制. 则除极点外, 平面上点的极坐标就唯一了, 如限制 >0,0≤ < 2 或<0,< ≤ 等.极坐标与直角坐标的不一样是,直角坐标系中, 点与坐标是一一对应的, 而极坐标系中,点与坐标是一多对应的.即一个点的极坐标是不唯一的. 3、极坐标与直角坐标的互化设 M 是平面内随意一点,它的直角坐标是 ( x, y) ,极坐标是 ( ,) ,从图中能够得出:xcos ,y sinyy( x2x 2 y 2 , tan0).xN xMyx cosO Hx 2 y 22ysintany(x 0)x4、简单曲线的极坐标方程⑴圆的极坐标方程①以极点为圆心, a 为半径的圆的极坐标方程是 a ;(如图1)②以 (a,0) (a 0) 为圆心, a 为半径的圆的极坐标方程是2acos;(如图2)③以 (a, ) ( a0) 为圆心, a 为半径的圆的2极坐标方程是2asin;(如图4)⑵直线的极坐标方程①过极点的直线的极坐标方程是(0) 和(0) .(如图 1)②过点 A(a,0)(a0) ,且垂直于极轴的直线 l 的极坐标方程是cos a .化为直角坐标方程为x a .(如图2)③过点A(a, ) 且平行于极轴的直线l 的2极坐标方程是sin a .化为直角坐标方程为 y a .(如图4)5、柱坐标系与球坐标系MaO x图1aMaOx图42asinM(,)O x图1MaO图4asinMMa O xO a x图3图22acos2 a cosO x MMa( a , )aO x图5图62asin2a cos()MMOaa O图2图3a acos cosM(,)ON (a, )a aM O p图5a图6sin acos()x cos⑴柱坐标:空间点P 的直角坐标(x, y, z)与柱坐标( , , z)的变换关系为:y sin.z z⑵球坐标系x 2 y 2 z 2 r 2空间点 P 直角坐标 (x, y, z) 与球坐标 (r , ,) 的变换关系:x r sin cos .y r sin sinz r cos6、参数方程的观点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x f (t),而且对于 t 的每一个同意值,由这个方程所确立的点M (x, y) 都在这条曲线上,y g(t),那么这个方程就叫做这条曲线的 参数方程 ,联系变数 x, y 的变数 t 叫做 参变数 ,简称 参数 。
高中数学回归课本校本教材24(一)基础知识 参数极坐标 1.极坐标定义:M 是平面上一点,ρ表示OM 的长度,θ是MOx ∠,则有序实数实数对(,)ρθ,ρ叫极径,θ叫极角;一般地,[0,2)θπ∈,0ρ≥。
2.常见的曲线的极坐标方程(1)直线过点M 00(,)ρθ,倾斜角为α常见的等量关系:正弦定理sin sin OP OMOMP OPM=∠∠,0OMP παθ∠=-+OPM αθ∠=-;(2)圆心P 00(,)ρθ半径为R 的极坐标方程的等量关系:勾股定理或余弦定理;(3)圆锥曲线极坐标:1cos epe ρθ=-,当1e >时,方程表示双曲线;当1e =时,方程表示抛物线;当01e <<时,方程表示椭圆.提醒:极点是焦点,一般不是直角坐标下的坐标原点。
极坐标方程324cos ρθ=-表示的曲线是 双曲线3.参数方程:(1)圆222()()x a x b r -+-=的参数方程:cos ,sin x a r x b r θθ-=-= (2)椭圆22221x y a b+=的参数方程:cos ,sin x a x b θθ==(3)直线过点M 00(,)x y ,倾斜角为α的参数方程:00tan y y x x α-=-即00cos sin x x y y t θθ--==, 即00cos sin x x t y y t αα=+⎧⎨=+⎩注:0cos x x t θ-=,0sin y y tθ-=据锐角三角函数定义,T 几何意义是有向线段MP u u u r 的数量00000()00.t l M M x y M M M M M M t M M t ><u u u u u u r其中表示直线上以定点为起点,任意一点,为终点的有向线段的数量,当点在的上方时,;当点在的下方时,;如:将参数方程222sin (sin x y θθθ⎧=+⎪⎨=⎪⎩为参数)化为普通方程为2(23)y x x =-≤≤ 将2sin y θ=代入22sin x θ=+即可,但是20sin 1θ≤≤;4. 极坐标和直角坐标互化公式:cos sin x y ρθρθ=⎧⎨=⎩ 或222tan (0)x y yx xρθ⎧=+⎪⎨=≠⎪⎩,θ的象限由点(x,y)所在象限确定. (1)它们互化的条件则是:极点与原点重合,极轴与x 轴正半轴重合.(2)将点(,)ρθ变成直角坐标(cos ,sin )ρθρθ,也可以根据几何意义和三角函数的定义获得。
5. 极坐标的几个注意点:(1)极坐标和直角坐标转化的必要条件是具有共同的坐标原点(极点) 如:已知圆C 的参数方程为32cos 2sin x y θθ⎧=⎪⎨=⎪⎩ (θ为参数),若P 是圆C 与y 轴正半轴的交点,以圆心C 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求过点P 的圆C 的切线的极坐标方程。
5cos()26πρθ-= 如:已知抛物线24y x =,以焦点F 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求抛物线的极坐标方程。
即21cos ρθ=-。
(2)对极坐标中的极径和参数方程中的参数的几何意义认识不足()()222420()21x pt y px p t y pt y t x t ⎧==>⎨=⎩=抛物线的参数方程为:为参数.由于,因此参数的几何意义是抛物线上的点与抛物线的顶点连线的斜率的倒数.如:已知椭圆的长轴长为6,焦距1242F F =,过椭圆左焦点F 1作一直线,交椭圆于两点M 、N ,设21(0)F FM ααπ∠=≤<,当α为何值时,MN 与椭圆短轴长相等?566ππα=或(3)直角坐标和极坐标一般不要混合使用:如:已知某曲线的极坐标方程为222sin()204πρρθ-+-=。
(1)将上述曲线方程化为普通方程;(2)若点(,)P x y 是该曲线上任意点,求x y +的取值范围。
[222,222]-+ (二)基本计算1.求点的极坐标:有序实数实数对(,)ρθ,ρ叫极径,θ叫极角;如:点M 的直角坐标是(1,3)-,则点M 的极坐标为 2(2,)3π 提示:2(2,2),3k k Z ππ+∈都是点M 的极坐标. 2. 求曲线轨迹的方程步骤: (1)建立坐标系;(2)在曲线上取一点P (,)ρθ;(3)写出等式;(4)根据,ρθ几何意义用,ρθ表示上述等式,并化简(注意:,x y ρθ≠≠);(5)验证。
如:长为2a 的线段,其端点在Ox 轴和Oy 轴正方向上滑动,从原点作这条线段的垂线,垂足为M ,求点M 的轨迹的极坐标方程(Ox 轴为极轴),再化为直角坐标方程.解:设点M 的极坐标为(,)ρθ,则OBM AOM θ∠=∠=,且||2sin OA a θ=,||cos 2sin cos sin2OA a a ρθθθθ===,∴点M的轨迹的极坐标方程为sin 2(0)2a πρθθ=<<.由sin2a ρθ=可得322sin cos a ρρθθ=,∴3222()2x y axy +=其直角坐标方程为3222()2(0,0)x y axy x y +=>>. 3.求轨迹方程的常用方法:⑴直接法:直接通过建立x 、y 之间的关系,构成(,)0F x y =,是求轨迹最基本的方法. ⑵待定系数法:可先根据条件设所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数,代回方程⑶代入法(相关点法或转移法). 如:从极点作圆2cos a ρθ=的弦,求各弦中点的轨迹方程.解:设所求曲线上的动点M 的极坐标为(,)ρθ,圆2cos a ρθ=上的动点的极坐标为11(,)ρθ由题设可知,112θθρρ=⎧⎨=⎩,将其代入圆的方程得:cos ()22a ππρθθ=-≤≤.⑷定义法:如果能够确定动点轨迹满足某已知曲线定义,则可由曲线定义直接写出方程.⑸交轨法(参数法):当动点(,)P x y 坐标之间的关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将x 、y 均用一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程.4.参数和极径的几何意义的运用:ρ表示OM 的长度;T 几何意义是有向线段MP u u u r的数量;如:已知过点(9,3)P 的直线l 与x 轴正半轴、y 轴正半轴分别交于A B 两点,则AB 最小值为 83提示:设9cos 3sin x t y t αα=+⎧⎪⎨=+⎪⎩倾斜角为α,则12AB t t =-或AB=12||||t t +,1293,cos t t α=-=-,则93()cos l αα=-+,29sin 3cos ()cos l αααα-'=-+ 339sin 3cos αα--=令()0l α'=,333tan (3)α=-=-所以,tan ,1503αα=-=o ,min 93()(150)83cos150l l α==-+=oo 注意:本题可以取倾斜角的补角为α 如 过抛物线28y x =的焦点F 作倾斜角为4π的直线,交抛物线于,A B 两点,求线段AB 的长度.解:对此抛物线有1,4e p ==,所以抛物线的极坐标方程为41cos ρθ=-,,A B 两点的极坐标分别为4π和54π,||4(1cos 4)4(22)FA π=-=+, ||4(1cos54)4(22)FB π=-=-,∴||||||16AB FA FB =+=.∴线段AB 的长度为16.5.参数方程的应用----求最值: 如:已知点(,)P x y 是圆222x y y +=上的动点,(1)求2x y +的取值范围;(2)若0x y a ++≥恒成立,求实数a 的取值范围。
[51,51]-++.(2)cos sin 10x y a a θθ++=+++≥ [21,)--+∞. 如:在椭圆2211612x y +=上找一点,使这一点到直线2120x y --=的距离的最小值.解:设椭圆的参数方程为4cos 23sin x y θθ=⎧⎪⎨=⎪⎩,4cos 43sin 125d θθ--=4545cos 3sin 32cos()3553πθθθ=--=+- 当cos()13πθ+=,即53πθ=时,min 45d =,此时所求点为(2,3)-.C.选修4 – 4 参数方程与极坐标已知极坐标系的极点与直角坐标系的原点重合,极轴与x 轴的正半轴重合。
若曲线C 1的方程为28sin 15ρρθ=-,曲线C 2的方程为,(x y ααα⎧=⎪⎨=⎪⎩为参数)。
(1)将C 1的方程化为直角坐标方程; (2)若C 2上的点Q 对应的参数为3=4πα,P 为C 1上的动点,求PQ 的最小值。
提示:(1)228150x y y +-+=. (2)当34απ=时,得(2,1)Q -,点Q 到1C所以PQ1-.在极坐标系中,求经过三点O (0,0),A (2,2π),B(4π)的圆的极坐标方程.解:设(,)P ρθ是所求圆上的任意一点,则cos()4OP OB θπ=-,故所求的圆的极坐标方程为)4ρθπ=-.已知极坐标系的极点与直角坐标系的原点重合,极轴与x 轴的正半轴重合.若直线l 的极坐标方程为23)4sin(=-πθρ.(1)把直线l 的极坐标方程化为直角坐标系方程;(2)已知P 为椭圆1916:22=+y x C 上一点(已知曲线C 的参数方程为()4cos 3sin x y ααα=⎧⎨=⎩,为参数,)求P 到直线l 的距离的最大值.解:(1)直线l的极坐标方程sin 4ρθπ⎛⎫-= ⎪⎝⎭sin cos θθ-=即sin cos 6ρθρθ-=,所以直线l 的直角坐标方程为60x y -+=;(2)P 为椭圆221169x y C +=:上一点,设(4cos 3sin )P αα,,其中[02)α∈π,,则P 到直线l的距离d 4cos 5ϕ= 所以当cos()1αϕ+=时,d(图)在极坐标系中,圆C的方程为)4ρθπ=+,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,12x t y t=⎧⎨=+⎩(t 为参数),判断直线l 和圆C 的位置关系.解:消去参数t ,得直线l 的直角坐标方程为21y x =+;)4πρθ=+即2(sin cos )ρθθ=+,两边同乘以ρ得22(sin cos )ρρθρθ=+,得⊙C 的直角坐标方程为:22(1)(1)2x x -+-=, 圆心C 到直线l的距离d ==<,所以直线l 和⊙C 相交. 已知曲线C 的极坐标方程是2sin ρθ=,直线l 的参数方程是32,545x t y t⎧=-+⎪⎨⎪=⎩(t 为参数). (1)将曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)设直线l 与x 轴的交点是M ,N 是曲线C 上一动点,求MN 的最大值. 解:(1)曲线C 的极坐标方程可化为22sin ρρθ= 又222,cos ,sin x y x y ρρθρθ+===,所以曲线C 的直角坐标方程为2220x y y +-=(2)将直线l 的参数方程化为直角坐标方程,得4(2)3y x =--令0y =,得2x =,即M 点的坐标为(2,0).又曲线C 为圆,圆C 的圆心坐标为(1,0),半径1r =,则MC =所以1MN MC r +=≤()()()000000 10.1321121sin() 2.(,),(,).4.x A l x y A l d m l P Q m ρρρπρρθρθρθθθθθ-+===+=⎛==⎧ -=⇒⎨ =⎩ ==⎝:以极点为原点,极轴为轴的正半轴,建立直角坐标系,则点的直角坐标为直线的直角坐标方解程为因为到直线的距离,由得直线的方程为设所,则析以①()()()123123124sin ()4234cos (2)4224(0)212(4)2,0(0)242()t (a 2010)n Ox C C C C C C M N C C A B O AB MN ππρθθπππρθθθππρθπππθαρα=≤≤=≤≤<≤=≤≤=≥<<g 如图,在极坐标系中,已知曲线::;:或;:.求由曲线,,围成的区域的面积;设,,,射线,与曲线,分别交于,不同于极点两点.若线段的中点恰好落在直线上变,浙江 卷求式训练α的值.0220001()sin()221131()().()881642.sin()2441si 4n(44)2P l r Q x y Q πππρθθθρπρθ++--===-=-因为点,在直线上,所以②将①代入②,得,即.这就是点的轨迹方化为直角坐标方程为因此点的轨迹是以,为圆心,为程.半径的圆.()()22222111122 2.22(2)4422114246 4.422()2sin 2cos 2OSP A B S S S AB G ONG πππππππρρραϕραα=⨯⨯-⨯=-=⨯⨯--==⨯+⨯⨯-=-+∠===+弓形阴影部分由已知,所以,故所求面积设的中点解为,,,由题意知析:,,2sin cos sin sin 5522sin 2cos sin()sin sin 2sin cos sin()sin 2cos sin 3sin cos 0sin 0tan 3.ON OG OGN OGN ONG ϕϕααπαϕϕϕαααϕααααααα==∆=∠∠+=--+==++-=≠=在中,,即,所以,化简得,又因为,所以()()(6cos 3sin )()6,00,3C C G x y A B θθ:由动点在椭圆上运动,可设的坐标为,,点的坐标为,.依题意可知,,由重心坐标解析公式可知,()2222606cos 222cos cos 32033sin 1sin 1sin 3(2)114x x y y x y θθθθθθ++⎧-==+⎧⎪=⎪⎪⎨⎨++⎪⎪-===+⎩⎪⎩-++-=①,由此得,②①②,得即为所求.。