(完整word版)参数方程和极坐标方程知识点归纳
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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),(yxP是平面直角坐标系中的任意一点,在变换).0(,yy0),(x,x:的作用
下,点),(yxP对应到点),(yxP,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
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。
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.
注:
极坐标),(与)Z)(2,(kk表示同一个点。极点O的坐标为)R)(,0(.
若0,则0,规定点),(与点),(关于极点对称,即),(与
),(
表示同一点。
如果规定0,02,那么除极点外,平面内的点可用唯一的极坐标),(表示
(即一一对应的关系);同时,极坐标),(表示的点也是唯一确定的。
极坐标与直角坐标都是一对有序实数确定平面上一个点,在极坐标系下,一对有序实
数、对应惟一点P(,),但平面内任一个点P的极坐标不惟一.一个点可以有无数
个坐标,这些坐标又有规律可循的,P(,)(极点除外)的全部坐标为(,+k2)
或(,+)12(k),(kZ).极点的极径为0,而极角任意取.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惟一了,如限定>0,0≤<2或
<0,<≤等.
极坐标与直角坐标的不同是,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惟一的.
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(,)xy,极坐标是(,),从图中可以得出:
222
cos,sin,tn(0).xyyxyaxx
cos x
sin y
2 2 2
y x
) 0 ( tan x
x
y
y
y
x
O
M
H
N
x
O
图1
M(,)
4、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(,0)a)0(a为圆心, a为半径的圆
的极坐标方程是 cos2a;(如图2)
③以(,)2a)0(a为圆心,a为半径的圆的
极坐标方程是sin2a;(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)0)(0,(aaA,且垂直于极轴的直
线l的极坐标方程是acos. 化为
直角坐标方程为xa.(如图2)
③过点(,)2Aa且平行于极轴的直线l的
极坐标方程是sina. 化为直角坐
标方程为ya.(如图4)
5、柱坐标系与球坐标系
⑴柱坐标:空间点P的直角坐标(,,)xyz与柱坐标(,,)z的变换关系为:cossinxyzz.
0
0
xO
M
图1
( , )
cos
a
a
O
M
图2
cos
a
a
O
M
图3
sin
a
O
M
图4
a
sin
a
O
M
图5
a
),(a
)cos(
a
O
M
p
N
图6
( , )
a
cos2a
a
x
O
M
图2
sin2a
a
x
O
M
图4
sin2a
a
x
O
M
图5
cos2a
axO
M
图3
a
a
xO
M
图1
),(a
)cos(2a
a
xO
M
图6
⑵球坐标系
空间点P直角坐标),,(zyx与球坐标),,(r的变换关系:2222sincossinsincosxyzrxryrzr.
6、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yx,都是某个变数t的函数
),(),(tgy
tfx
并且对于t的每一个允许值,由这个方程所确定的点),(yxM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yx,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。
7、常见曲线的参数方程
(1)圆222()()xaybr的参数方程为
cossinxarybr
(为参数);
(2)椭圆22221(0)xyabab的参数方程为
cossinxayb
(为参数);
椭圆22221(0)yxabab的参数方程为
cossinxbya
(为参数);
(3)双曲线22221(0)xyabab的参数方程
sectanxayb
(为参数);
双曲线22221(0)yxabab的参数方程
cotcscxbya
(为参数);
(4)抛物线22ypx参数方程222xptypt (t为参数,1tant);
参数t的几何意义:抛物线上除顶点外的任意一点与原点连线的斜率的倒数.
(6)过定点),(00yxP、倾斜角为()2的直线的参数方程sincos00tyytxx(t为参
数).
8、参数方程与普通方程之间的互化
在建立曲线的参数方程时,要注明参数及参数的取值范围。在参数方程与普通方程的互
化中,必须使yx,的取值范围保持一致.
参数方程化为普通方程的关键是消参数,并且要保证等价性。若不可避免地破坏了同解
变形,则一定要通过。根据t的取值范围导出的取值范围.
)(),(tgytfx
yx,