最新人教版高中数学选修4-4综合测试题及答案
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最新人教版高中数学选修4-4综合测试题及答案模块综合测试一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分,每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列有关坐标系的说法,错误的是( ) A .在直角坐标系中,通过伸缩变换圆可以变成椭圆 B .在直角坐标系中,平移变换不会改变图形的形状和大小 C .任何一个参数方程都可以转化为直角坐标方程和极坐标方程 D .同一条曲线可以有不同的参数方程解析: 直角坐标系是最基本的坐标系,在直角坐标系中,伸缩变形可以改变图形的形状,但是必须是相近的图形可以进行伸缩变化得到,例如圆可以变成椭圆;而平移变换不改变图形和大小而只改变图形的位置;对于参数方程,有些比较复杂的是不能化成普通方程的,同一条曲线根据参数选取的不同可以有不同的参数方程.答案: C2.把函数y =12sin2x 的图象经过________变化,可以得到函数y =14sin x 的图象.( )A .横坐标缩短为原来的12倍,纵坐标伸长为原来的2倍B .横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标伸长为原来的2倍C .横坐标缩短为原来的12倍,纵坐标缩短为原来的12倍D .横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标缩短为原来的12解析: 本题主要考查直角坐标系的伸缩变换,根据变换的方法和步骤可知,把函数y =12sin2x 的图象的横坐标伸长为原来的2倍可得y =12sin x 的图象,再把纵坐标缩短为原来的12,得到y =14sin x 的图象. 答案: D3.极坐标方程ρ=2sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4的图形是( )解析: ∵ρ=2sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=2sin θ·cos π4+2cos θ·sin π4=2(sin θ+cos θ), ∴ρ2=2ρsin θ+2ρcos θ, ∴x 2+y 2=2x +2y , ∴⎝⎛⎭⎫x -222+⎝⎛⎭⎫y -222=1, ∴圆心⎝⎛⎭⎫22,22. 结合题中四个图形,可知选C 项. 答案: C4.将参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θy =sin 2θ(θ为参数)化为普通方程为( ) A .y =x -2 B .y =x +2C .y =x -2(2≤x ≤3)D .y =x +2(0≤y ≤1)解析: 由⎩⎪⎨⎪⎧x =2+sin 2θy =sin 2θ知x =2+y (2≤x ≤3)所以y =x -2 (2≤x ≤3). 答案: C5.在极坐标系中,曲线ρ=4sin ⎝⎛⎭⎫θ-π4(ρ∈R )关于( ) A .直线θ=π3成轴对称B .直线θ=3π4成轴对称C .点⎝⎛⎭⎫2,π3成中心对称 D .极点成中心对称解析: 将原方程变形为ρ=4cos ⎣⎡⎦⎤π2-⎝⎛⎭⎫θ-π4, 即ρ=4cos ⎝⎛⎭⎫θ-3π4,该方程表示以⎝⎛⎭⎫2,3π4为圆心,以2为半径的圆,所以曲线关于直线θ=3π4成轴对称.答案: B6.经过点M (1,5)且倾斜角为π3的直线,以定点M 到动点P 的位移t 为参数的参数方程是( )A.⎩⎨⎧ x =1+12ty =5-32tB .⎩⎨⎧ x =1-12ty =5+32tC.⎩⎨⎧x =1-12ty =5-32tD .⎩⎨⎧ x =1+12ty =5+32t解析: 根据直线参数方程的定义,易得⎩⎨⎧x =1+t ·cos π3y =5+t ·sin π3,即⎩⎨⎧x =1+12ty =5+32t .答案: D 7.x 2+y 2=1经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2xy ′=3x,后所得图形的焦距( )A .4B .213C .25D .6解析: 变换后方程变为:x 24+y 29=1,故c 2=a 2-b 2=9-4=5,c =5,所以焦距为2 5. 答案: C8.已知直线⎩⎪⎨⎪⎧x =2-t sin30°y =-1+t sin30°(t 为参数)与圆x 2+y 2=8相交于B 、C 两点,则|BC |的值为( )A .27B .30C .72D .302解析: ⎩⎪⎨⎪⎧x =2-t sin30°y =-1+t sin30°⇒⎩⎨⎧x =2-12t =2-22t ′y =-1+12t =-1+22t (t ′为参数).代入x 2+y 2=8,得t ′2-32t ′-3=0, ∴|BC |=|t ′1-t ′2|=(t ′1+t ′2)2-4t ′1t ′2=(32)2+4×3=30,故选B.答案: B9.已知P 点的柱坐标是⎝⎛⎭⎫2,π4,1,点Q 的球面坐标为⎝⎛⎭⎫1,π2,π4,根据空间坐标系中两点A (x 1,y 1,z 1),B (x 2,y 2,z 2)之间的距离公式|AB |=(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2+(z 1-z 2)2,可知P 、Q 之间的距离为( )A.3 B .2 C.5D .22解析: 首先根据柱坐标和空间直角坐标之间的关系,把P 点的柱坐标转化为空间直角坐标(2,2,1),再根据球面坐标与空间直角坐标之间的关系把Q 点的球坐标转化为空间直角坐标⎝⎛⎭⎫22,22,0,代入两点之间的距离公式即可得到距离为 2. 答案: B10.如果直线ρ=1cos θ-2sin θ与直线l 关于极轴对称,则直线l 的极坐标方程是( )A .ρ=1cos θ+2sin θB .ρ=12sin θ-con θC .ρ=12cos θ+sin θD .ρ=12cos θ-sin θ解析: 由ρ=1cos θ+2sin θ知ρcos θ+2ρsin θ=1,∴x +2y =1.答案: A11.圆心在原点,半径为2的圆的渐开线的参数方程是( )A.⎩⎪⎨⎪⎧x =2(cos φ+φsin φ),y =2(sin φ-φcos φ).(φ为参数)B.⎩⎪⎨⎪⎧x =4(cos θ+θsin θ),y =4(sin θθcos θ).(θ为参数) C.⎩⎪⎨⎪⎧x =2(φ-sin φ),y =2(1-cos φ).(φ为参数) D.⎩⎪⎨⎪⎧x =4(θ-sin θ),y =4(1-cos θ).(θ为参数) 解析: 圆心在原点,半径为2的圆的渐开线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2(cos φ+φsin φ),y =2(sin φ-φcos φ).(φ为参数).答案: A12.如图,在平面直角坐标系中,Ω是一个与x 轴的正半轴、y 轴的正半轴分别相切于点C 、D 的定圆所围成的区域(含边界),A 、B 、C 、D 是该圆的四等分点.若点P (x ,y )、点P ′(x ′,y ′)满足x ≤x ′,且y ≥y ′,则称P 优于P ′.如果Ω中的点Q 满足:不存在Ω中的其他点优于Q ,那么所有这样的点Q 组成的集合是劣弧( )A.AB ︵B .BC ︵C. CD ︵D. DA ︵解析: ∵x ≤x ′且y ≥y ′,∴点P (x ,y )在点P ′(x ′,y ′)的左上方. ∵Ω中不存在优于Q 的点,∴点Q 组成的集合是劣弧AD ︵,故选D. 答案: D二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分.把正确答案填在题中横线上)13.对于任意实数,直线y =x +b 与椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θy =4sin θ(0≤θ<2π)恒有公共点,则b 的取值范围是________.解析: 椭圆⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θy =4sin θ可化为x 24+y 216=1把y =x +b 代入得5x 2+2bx +b 2-16=0Δ=4b 2-20(b 2-16)≥0 解之得:-25≤b ≤2 5. 答案: [-25,25]14.直线⎩⎪⎨⎪⎧ x =t cos α,y =t sin α(t 为参数)与圆⎩⎪⎨⎪⎧x =4+2cos φ,y =2sin φ(φ为参数)相切,则此直线的倾斜角α=________.解析: 直线:y =x ·tan α,圆:(x -4)2+y 2=4, 如图,sin α=24=12,∴α=π6或56π.答案: π6或56π.15.已知直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =1+2t (t 为参数),若以原点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ρ=22sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4.则圆的直角坐标方程为__________,直线l 和圆C 的位置关系为__________(填相交、相切、相离).解析: (1)消去参数t ,得直线l 的普通方程为y =2x +1.ρ=22sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4即ρ=2(sin θ+cos θ),两边同乘以ρ得ρ2=2(ρsin θ+ρcos θ),消去参数θ,得⊙C 的直角坐标方程为(x -1)2+(y -1)2=2.(2)圆心C 到直线l 的距离d =|2-1+1|22+12=255<2,所以直线l 和⊙C 相交.答案: (x -1)2+(y -1)2=2;相交16.在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t +3,y =3-t (参数t ∈R ),圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θy =2sin θ+2(参数θ∈[0,2π]),则圆C 的圆心坐标为______,圆心到直线l 的距离为______.解析: 直线和圆的方程分别是x +y -6=0,x 2+(y -2)2=22,所以圆心为(0,2),其到直线的距离为d =|0+2-6|1+1=2 2.答案: (0,2) 22三、解答题(本大题共6小题,共74分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 17.(12分)(1)化ρ=cos θ-2sin θ.为直角坐标形式并说明曲线的形状; (2)化曲线F 的直角坐标方程:x 2+y 2-5x 2+y 2-5x =0为极坐标方程. 解析: (1)ρ=cos θ-2sin θ两边同乘以ρ得 ρ2=ρcos θ-2ρsin θ ∴x 2+y 2=x -2y 即x 2+y 2-x +2y =0 即⎝⎛⎭⎫x -122+(y +1)2=⎝⎛⎭⎫522 表示的是以⎝⎛⎭⎫12,-1为圆心,半径为52的圆. (2)由x =ρcos θ,y =ρsin θ得 x 2+y 2-5x 2+y 2-5x =0的极坐标方程为:ρ2-5ρ-5ρcos θ=0.18.(12分)在极坐标系中,已知圆C 的圆心C ⎝⎛⎭⎫3,π9,半径为1.Q 点在圆周上运动,O 为极点.(1)求圆C 的极坐标方程;(2)若P 在直线OQ 上运动,且满足OQ QP =23,求动点P 的轨迹方程.解析: (1)设M (ρ,θ)为圆C 上任意一点,如图,在△OCM 中,|OC |=3,|OM |=ρ,|CM |=1,∠COM =⎪⎪⎪⎪θ-π6, 根据余弦定理, 得1=ρ2+9-2·ρ·3·cos ⎪⎪⎪⎪θ-π6,化简整理, 得ρ2-6·ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π6+8=0为圆C 的轨迹方程. (2)设Q (ρ1,θ1),则有ρ21-6·ρ1cos ⎝⎛⎭⎫θ1-π6+8=0① 设P (ρ,θ),则OQ ∶QP =ρ1∶(ρ-ρ1) =2∶3⇒ρ1=25ρ,又θ1=θ,即⎩⎪⎨⎪⎧ρ1=25ρ,θ1=θ,代入①得425ρ2-6·25ρcos(θ-π6)+8=0,整理得ρ2-15ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-5π6+50=0为P 点的轨迹方程. 19.(12分)如图所示,已知点M 是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)上的第一象限的点,A (a,0)和B (0,b )是椭圆的两个顶点,O 为原来,求四边形MAOB 的面积的最大值. 解析: 方法一:M 是椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)上在第一象限的点,由椭圆x 2a 2+y 2b 2=1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos φy =b sin φ(φ为参数),故可设M (a cos φ,b sin φ), 其中0<φ<π2,因此,S 四边形MAOB =S △MAO +S △MOB =12OA ·y M +12OB ·x M=12ab (sin φ+cos φ) =22ab sin ⎝⎛⎭⎫φ+π4. 所以,当φ=π4时,四边形MAOB 面积的最大值为22ab .方法二:设M (x M ,y M ),x M >0,y M >0,则 y M =b1-x 2Ma2,S 四边形MAOB =S △MAO +S △MOB=12OA ·y M +12OB ·x M =12ab 1-x 2Ma 2+12bx M=12b (a 2-x 2M +x M ) =12b a 2-x 2M +2x M a 2-x 2M +x 2M=12b a 2+2x Ma 2-x 2M≤12b a 2+x 2M +a 2-x 2M=22ab . 20.(12分)如图,自双曲线x 2-y 2=1上一动点Q 引直线l :x +y =2的垂线,垂足为N ,求线段QN 中点P 的轨迹方程.解析: 设点Q 的坐标为(sec φ,tan φ),(φ为参数). ∵QN ⊥l ,∴可设直线QN 的方程为x -y =λ① 将点Q 的坐标代入①得:λ=sec φ-tan φ 所以线段QN 的方程为x -y =sec φ-tna φ② 又直线l 的方程为x +y =2.③由②③解得点N 的横坐标x N =2+sec φ-tan φ2设线段QN 中点P 的坐标为(x ,y ),则x =x N +x Q 2=2+3sec φ-tan φ4,④4×④-②得 3x +y -2=2sec φ.⑤ 4×④-3×②得 x +3y -2=2tan φ.⑥⑤2-⑥2化简即得所求的轨迹方程为 2x 2-2y 2-2x +2y -1=0.21.(12分)已知直线l :x -y +9=0和椭圆C :⎩⎨⎧x =23cos θ,y =3sin θ(θ为参数).(1)求椭圆C 的两焦点F 1,F 2的坐标;(2)求以F 1,F 2为焦点且与直线l 有公共点M 的椭圆中长轴最短的椭圆的方程. 解析: (1)由椭圆的参数方程消去参数θ得椭圆的普通方程为x 212+y 23=1,所以a 2=12,b 2=3,c 2=a 2-b 2=9. 所以c =3.故F 1(-3,0),F 2(3,0). (2)因为2a =|MF 1|+|MF 2|,所以只需在直线l :x -y +9=0上找到点M 使得|MF 1|+|MF 2|最小即可. 点F 1(-3,0)关于直线l 的对称点是F 1′(-9,6), |MF 1|+|MF 2|=|MF 1′|+|MF 2|=|F 1′F 2| =(-9-3)2+(6-0)2=65,故a =3 5.又c =3,b 2=a 2-c 2=36. 此时椭圆方程为x 245+y 236=1.22.(14分)已知椭圆的中心在原点,焦点在y 轴上且长轴长为4,短轴长为2,直线l的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =m +2t(t 为参数).当m 为何值时,直线l 被椭圆截得的弦长为6?。