高考数学(北师大版理科)一轮复习练习:选修4-4

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1.(2015·江苏卷)已知圆C的极坐标方程为ρ2+22ρsinθ-π4-4=0,求圆C的半径.

解 以极坐标系的极点为平面直角坐标系的原点O,以极轴为x轴的正半轴,建立直角坐标系xOy.

圆C的极坐标方程为ρ2+22ρ22sin θ-22cos θ-4=0,化简,得ρ2+2ρsin θ-2ρcos θ-4=0.

则圆C的直角坐标方程为x2+y2-2x+2y-4=0,

即(x-1)2+(y+1)2=6,所以圆C的半径为6.

2.在平面直角坐标系中,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.

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+y2=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.

3.(2013·新课标全国Ⅰ卷)已知曲线C1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C2的极坐标方程为ρ=2sin θ. (1)把C1的参数方程化为极坐标方程;

(2)求C1与C2交点的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π).

解 (1)∵C1的参数方程为x=4+5cos t,y=5+5sin t,

∴5cos t=x-4,5sin t=y-5.

∴(x-4)2+(y-5)2=25(cos2t+sin2t)=25,

即C1的直角坐标方程为(x-4)2+(y-5)2=25,

把x=ρcos θ,y=ρsin θ代入(x-4)2+(y-5)2=25,

化简得:ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0.

(2)C2的直角坐标方程为x2+y2=2y,

解方程组(x-4)2+(y-5)2=25,x2+y2=2y,

得x=1,y=1,或x=0,y=2.

∴C1与C2交点的直角坐标为(1,1),(0,2).

∴C1与C2交点的极坐标为2,π4,2,π2.

4.在直角坐标系xOy中,圆C1:x2+y2=4,圆C2:(x-2)2+y2=4.

(1)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C1,C2的极坐标方程,并求出圆C1,C2的交点坐标(用极坐标表示);

(2)求圆C1与C2的公共弦的参数方程.

解 (1)圆C1的极坐标方程为ρ=2,

圆C2的极坐标方程为ρ=4cos θ.

解ρ=2,ρ=4cos θ,得ρ=2,θ=±π3,

故圆C1与圆C2交点的坐标为2,π3,2,-π3.

注:极坐标系下点的表示不唯一.

(2)法一 由x=ρcos θ,y=ρsin θ,得圆C1与C2交点的直角坐标分别为(1,3),(1,-3).

故圆C1与C2的公共弦的参数方程为x=1,y=t,-3≤t≤3.

或参数方程写成x=1,y=y,-3≤y≤3

法二 将x=1代入x=ρcos θ,y=ρsin θ,

得ρcos θ=1,从而ρ=1cos θ.

于是圆C1与C2的公共弦的参数方程为

x=1,y=tan θ,-π3≤θ≤π3.

5.在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为x=2cos α,y=2+2sin α(α为参数).M是C1上的动点,P点满足OP→=2 OM→,P点的轨迹为曲线C2.

(1)求C2的方程;

(2)在以O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线θ=π3与C1的异于极点的交点为A,与C2的异于极点的交点为B,求AB.

解 (1)设P(x,y),则由条件知Mx2,y2.

由于M点在C1上,所以x2=2cos α,y2=2+2sin α,即x=4cos α,y=4+4sin α.

从而C2的参数方程为x=4cos α,y=4+4sin α.(α为参数)

(2)曲线C1的极坐标方程为ρ=4sin θ,曲线C2的极坐标方程为ρ=8sin θ.射线θ=π3与C1的交点A的极径为ρ1=4sin

π3,射线θ=π3与C2的交点B的极径为ρ2=8sin π3.所以AB=|ρ2-ρ1|=23. 6.(2015·湖南卷)已知直线l:x=5+32t,y=3+12t(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的极坐标方程为ρ=2cos θ.

(1)将曲线C的极坐标方程化为直角坐标方程;

(2)设点M的直角坐标为(5,3),直线l与曲线C的交点为A,B,求|MA|·|MB|的值.

解 (1)ρ=2cos θ等价于ρ2=2ρcos θ.①

将ρ2=x2+y2,ρcos θ=x代入①即得曲线C的直角坐标方程为x2+y2-2x=0.②

(2)将x=5+32t,y=3+12t代入②式,得t2+53t+18=0.

设这个方程的两个实根分别为t1,t2,则由参数t的几何意义即知,|MA|·|MB|=|t1t2|=18.

7.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.圆C1,直线C2的极坐标方程分别为ρ=4sin θ,ρcosθ-π4=22.

(1)求C1与C2交点的极坐标;

(2)设P为C1的圆心,Q为C1与C2交点连线的中点.已知直线PQ的参数方程为x=t3+a,y=b2t3+1(t∈R为参数),求a,b的值.

解 (1)圆C1的直角坐标方程为x2+(y-2)2=4,直线C2的直角坐标方程为x+y-4=0.

解x2+(y-2)2=4,x+y-4=0,得x1=0,y1=4,x2=2,y2=2.

所以C1与C2交点的极坐标为4,π2,22,π4,

注:极坐标系下点的表示不唯一.

(2)由(1)可得,P点与Q点的直角坐标分别为(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=b2x-ab2+1,

所以b2=1,-ab2+1=2,解得a=-1,b=2.

8.已知曲线C1的参数方程是x=2cos φ,y=3sin φ(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C2的极坐标方程是ρ=2,正方形ABCD的顶点都在C2上,且A,B,C,D依逆时针次序排列,点A的极坐标为2,π3.

(1)求点A,B,C,D的直角坐标;

(2)设P为C1上任意一点,求|PA|2+|PB|2+|PC|2+|PD|2的取值范围.

解 (1)由已知可得A2cos π3,2sin π3,

B2cosπ3+π2,2sinπ3+π2,

C2cosπ3+π,2sinπ3+π,

D2cosπ3+3π2,2sinπ3+3π2,

即A(1,3),B(-3,1),C(-1,-3),D(3,-1).

(2)设P(2cos φ,3sin φ),

令S=|PA|2+|PB|2+|PC|2+|PD|2,

则S=16cos2φ+36sin2φ+16=32+20sin2φ.

因为0≤sin2φ≤1,

所以S的取值范围是[32,52].