2011-2018年新课标全国卷2理科数学试题分类汇编——14.坐标系与参数方程
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2011年—2018年新课标全国卷Ⅱ理科数学试题分类汇编14.坐标系与参数方程(2018·22)[选修4-4:坐标系与参数方程](10分) 在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为2cos 4sin x θy θ=⎧⎨=⎩,(θ为参数),直线l 的参数方程为1cos 2sin x t αy t α=+⎧⎨=+⎩,(t 为参数). (1)求C 和l 的直角坐标方程;(2)若曲线C 截直线l 所得线段的中点坐标为(1,2),求l 的斜率.(2017·22)[选修4-4:坐标系与参数方程](10分) 在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线1C 的极坐标方程为cos 4ρθ=.(1)M 为曲线1C 上的动点,点P 在线段OM 上,且满足||||16OM OP ⋅=,求点P 的轨迹2C 的直角坐标方程;(2)设点A 的极坐标为(2,)3π,点B 在曲线2C 上,求OAB ∆面积的最大值.(2016·23)【选修4-4:坐标系与参数方程】在直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为22(+6)+=25x y . (Ⅰ)以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求C 的极坐标方程; (Ⅱ)直线l 的参数方程是cos sin x t y t αα=⎧⎨=⎩(t 为参数),l 与C 交于A ,B 两点,10AB,求l 的斜率.(2015·23)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1:cos sin x t y t αα=⎧⎨=⎩(t 为参数,t ≠0)其中0απ≤<,在以O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:2sin ρθ=,C 3:ρθ=. (Ⅰ)求C 2与C 3交点的直角坐标;(Ⅱ)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.(2014·23)在直角坐标系xoy 中,以坐标原点为极点,x 轴为极轴建立极坐标系,半圆C 的极坐标方程为2cos ρθ=,[0,]2πθ∈.(Ⅰ)求C 的参数方程;(Ⅱ)设点D 在C 上,C 在D 处的切线与直线:2l y =+垂直,根据(Ⅰ)中你得到的参数方程,确定D 的坐标.(2013·23)已知动点P ,Q 都在曲线2cos ,:2sin x t C y t =⎧⎨=⎩(t 为参数)上,对应参数分别为t α=与2(02)t ααπ=<<,M 为PQ 的中点.(Ⅰ)求M 的轨迹的参数方程;(Ⅱ)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.(2012·23)已知曲线C 1的参数方程是2cos 3sin x y ϕϕ=⎧⎨=⎩(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,曲线C 2的极坐标方程是ρ = 2. 正方形ABCD 的顶点都在C 2上,且A ,B ,C ,D 依逆时针次序排列,点A 的极坐标为)3,2(π. (Ⅰ)点A ,B ,C ,D 的直角坐标;(Ⅱ)设P 为C 1上任意一点,求|P A |2 + |PB |2 + |PC |2 + |PD |2的取值范围.(2011·23)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为2cos 22sin x y αα=⎧⎨=+⎩(α为参数),M 是C 1上的动点,P 点满足2OP OM =,P 点的轨迹为曲线C 2. (Ⅰ)求C 2的方程;(Ⅱ)在以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线3πθ=与C 1的异于极点的交点为A ,与C 2的异于极点的交点为B ,求|AB |.2011年—2018年新课标全国卷Ⅱ理科数学试题分类汇编14.坐标系与参数方程(逐题解析版)(2018·22)【解析】(1)曲线C 的直角坐标方程为221416x y +=.当cos 0α≠时,l 的直角坐标方程为tan 2tan y x αα=⋅+-, 当cos 0α=时,l 的直角坐标方程为1x =.(2)将l 的参数方程代入C 的直角坐标方程,整理得关于t 的方程22(13cos )4(2cos sin )80t t ααα+++-=.①因为曲线C 截直线l 所得线段的中点(1,2)在C 内,所以①有两个解,设为1t ,2t ,则120t t +=. 又由①得1224(2cos sin )13cos t t ααα++=-+,故2cos sin 0αα+=,于是直线l 的斜率tan 2k α==-.(2017·22)[选修4-4:坐标系与参数方程](10分) 在直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线1C 的极坐标方程为cos 4ρθ=.(1)M 为曲线1C 上的动点,点P 在线段OM 上,且满足||||16OM OP ⋅=,求点P 的轨迹2C 的直角坐标方程;(2)设点A 的极坐标为(2,)3π,点B 在曲线2C 上,求OAB ∆面积的最大值.(2017·22)解析:(1)解法一:设P 点在极坐标下坐标为(),ρθ 由16OM OP ⋅=可得M 点的坐标为16,θρ⎛⎫⎪⎝⎭,代入曲线1C 的极坐标方程,得: 16cos 4θρ=,即4cos ρθ=,两边同乘以ρ,化成直角坐标方程为:224x y x +=,由题意知0ρ>,所以检验得224(0)x y x x +=≠.解法二:设P 点在直角坐标系下坐标为(),x y ,曲线1C 的直角坐标方程为4x =,因为,,O P M 三点共线,所以M 点的坐标为44,y x ⎛⎫ ⎪⎝⎭,代入条件16OM OP ⋅=16=,因为0x >,化简得:224(0)x y x x +=≠.(2)解法一:由(1)知曲线2C 的极坐标方程为4cos ρθ=,故可设B 点坐标为(4cos ,)θθ,2124cos sin()2sin cos 2sin 223OAB S πθθθθθθθ∆=⋅⋅⋅-=-=-2sin(2)3πθ=--+,由22ππθ-≤≤得2OAB S ∆≤2+.解法二:在直角坐标系中,A点坐标为,直线OA0y -=.设点B 点坐标(,)x y ,则点B 到直线OA的距离d =,所以122OABS d ∆=⋅⋅=B 坐标满足方程22(2)4x y -+=,由柯西不等式得:2222(2)(1)2)x y x y ⎤⎤⎡⎤-++-≥--⎣⎦⎦⎥⎦,即42)4x y -≤--≤,即44y -+-≤+由OAB S ∆=2OAB S ∆≤+(2016·23)【选修4-4:坐标系与参数方程】在直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为22(+6)+=25x y . (Ⅰ)以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求C 的极坐标方程; (Ⅱ)直线l 的参数方程是cos sin x t y t αα=⎧⎨=⎩(t 为参数),l 与C 交于A ,B 两点,10AB,求l 的斜率.(2016·23)解析:⑴整理圆的方程得2212110x y +++=,由222cos sin x y x y ρρθρθ⎧=+⎪=⎨⎪=⎩可知,圆C 的极坐标方程为212cos 110ρρθ++=.(2)记直线的斜率为k ,则直线的方程为0kx y -=,由垂径定理及点到直线距离公式知:=22369014k k =+,整理得253k =,则k =. (2015·23)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1:cos sin x t y t αα=⎧⎨=⎩(t 为参数,t ≠0)其中0απ≤<,在以O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2:2sin ρθ=,C 3:ρθ=. (Ⅰ)求C 2与C 3交点的直角坐标;(Ⅱ)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.(2015·23)解析:(Ⅰ)曲线2C 的直角坐标方程为2220x y y +-=,曲线3C的直角坐标方程为220x y +-=.联立2222200x y y x y ⎧+-=⎪⎨+-=⎪⎩,解得00x y =⎧⎨=⎩或32x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,所以2C 与3C 交点的直角坐标为(0,0)和3)2.(Ⅱ)曲线C 1的极坐标方程为(,0)R θαρρ=∈≠,其中0απ≤<,因此A 的极坐标为(2sin ,)αα,B的极坐标为,)αα,所以|||2sin |4|sin()|3AB πααα=-=-, 当56πα=时,||AB 取得最大值,最大值为4. (2014·23)在直角坐标系xoy 中,以坐标原点为极点,x 轴为极轴建立极坐标系,半圆C 的极坐标方程为2cos ρθ=,[0,]2πθ∈.(Ⅰ)求C 的参数方程;(Ⅱ)设点D 在C 上,C 在D处的切线与直线:2l y =+垂直,根据(Ⅰ)中你得到的参数方程,确定D 的坐标.(2014·23)解析:(Ⅰ)设点M (x , y )是曲线C 上任意一点,∵2cos ρθ=,∴222x y x +=, 即:22(1)1x y -+=,∴C 的参数方程为1cos sin x y ϕϕ=+⎧⎨=⎩(ϕ为参数,0ϕπ≤≤).(Ⅱ)设点D (1+cos φ, sin φ),∵C 在D 处的切线与直线l:2y =+垂直,∴直线CD 和l 的斜率相同,∴sin tan cos ϕϕϕ==0ϕπ≤≤,3πϕ∴=,∴sin 21cos 2ϕϕ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩, ∴点D 的坐标为3(,)22.(2013·23)已知动点P ,Q 都在曲线2cos ,:2sin x t C y t =⎧⎨=⎩(t 为参数)上,对应参数分别为t α=与2(02)t ααπ=<<,M 为PQ 的中点.(Ⅰ)求M 的轨迹的参数方程;(Ⅱ)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.(2013·23)解析:(Ⅰ)依题意有P (2cos α,2sin α),Q (2cos 2α,2sin 2α),因此M (cos α+cos 2α,sin α+sin 2α).M 的轨迹的参数方程为cos cos 2sin sin 2x y αααα=+⎧⎨=+⎩(α为参数,0<α<2π).(Ⅱ)M点到坐标原点的距离d ==<α<2π).当α=π时,d =0, 故M 的轨迹过坐标原点.(2012·23)已知曲线C 1的参数方程是2cos 3sin x y ϕϕ=⎧⎨=⎩(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,曲线C 2的极坐标方程是ρ = 2. 正方形ABCD 的顶点都在C 2上,且A ,B ,C ,D 依逆时针次序排列,点A 的极坐标为)3,2(π.(Ⅰ)点A ,B ,C ,D 的直角坐标;(Ⅱ)设P 为C 1上任意一点,求|P A |2 + |PB |2 + |PC |2 + |PD |2的取值范围.(2012·23)解析:(Ⅰ)依题意,点A ,B ,C ,D 的极坐标分别为5411(2,),(2,),(2,),(2,)3636ππππ. 所以点A ,B ,C ,D的直角坐标分别为、(、(1,-、1)-. (Ⅱ)设()2cos ,3sin P ϕϕ,则222222||||||||(12cos )3sin )PA PB PC PD ϕϕ+++=-+222222(2cos )(13sin )(12cos )(3sin )2cos )(13sin )ϕϕϕϕϕϕ++-+--+++--[]22216cos 36sin 163220sin 32,52ϕϕϕ=++=+∈.所以2222||||||||PD PC PB PA +++的取值范围为[]32,52.(2011·23)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为2cos 22sin x y αα=⎧⎨=+⎩(α为参数),M 是C 1上的动点,P 点满足2OP OM =,P 点的轨迹为曲线C 2. (Ⅰ)求C 2的方程;(Ⅱ)在以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线3πθ=与C 1的异于极点的交点为A ,与C 2的异于极点的交点为B ,求|AB |.(2011·23)解析:(I )设P (x , y ),则由条件知(,)22x y M . 由于M 点在C 1上,所以2cos 222sin 2xy αα⎧=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩,即4cos 44sin x y αα=⎧⎨=+⎩,从而C 2的参数方程为4cos 44sin x y αα=⎧⎨=+⎩(α为参数).(Ⅱ)曲线C 1的极坐标方程为4sin ρθ=,曲线C 2的极坐标方程为8sin ρθ=. 射线3πθ=与C 1的交点A 的极径为14sin 3πρ=,射线3πθ=与C 2的交点B 的极径为28sin3πρ=.所以21||||AB ρρ-==。