第十五章 选讲内容
第一节 坐标系和与数方程(选修4-4)
题型153 参数方程化普通方程
2013年
1. (2013陕西文15C) (坐标系与参数方程选做题)圆锥曲线word/media/image1.gif(word/media/image2.gif为参数)的焦点坐标是 .
2. (2013湖南文11) 在平面直角坐标系word/media/image3.gif中,若直线word/media/image4.gif(word/media/image5.gif为参数)和直线word/media/image6.gif(word/media/image2.gif为参数)平行,则常数word/media/image7.gif的值为________.
2014年
1. (2014江苏21)C.[选修4-4:坐标系与参数方程] 在平面直角坐标系word/media/image8.gif中,已知直线word/media/image9.gif的参数方程为word/media/image10.gif(word/media/image11.gif为参数),直线word/media/image9.gif与抛物线word/media/image12.gif相交于word/media/image13.gif,word/media/image14.gif两点,求线段word/media/image15.gif的长.
2015年
1.(2015广东文14)在平面直角坐标系word/media/image16.gif中,以原点word/media/image17.gif为极点,word/media/image18.gif轴的正半轴为极轴建立极坐标系.曲线word/media/image19.gif的极坐标方程为word/media/image20.gif,曲线word/media/image21.gif的参数方程为word/media/image22.gif(word/media/image23.gif为参数),则word/media/image19.gif与word/media/image21.gif交点的直角坐标为 .
1.解析 曲线word/media/image19.gif的直角坐标方程为word/media/image24.gif,曲线word/media/image21.gif的普通方程为word/media/image25.gif.
由word/media/image26.gif,得word/media/image27.gif,所以word/media/image19.gif与word/media/image21.gif交点的直角坐标为word/media/image28.gif.
评注 1. 考查极坐标方程化为直角坐标方程;2. 考查参数方程化为普通方程;3. 考查两曲线的交点.
2.(2015陕西文 23)在直角坐标系word/media/image16.gif中,直线word/media/image29.gif的参数方程为word/media/image30.gif(word/media/image23.gif为参数).以原点为极点,word/media/image31.gif轴正半轴为极轴建立极坐标系,圆word/media/image32.gif的极坐标方程为word/media/image33.gif.
(1)写出圆word/media/image34.gif的直角坐标方程;
(2)word/media/image35.gif为直线word/media/image36.gif上一动点,当word/media/image35.gif到圆心word/media/image34.gif的距离最小时,求word/media/image35.gif的直角坐标.
2.解析 (1)由word/media/image37.gif,得word/media/image38.gif,
从而有word/media/image39.gif,所以word/media/image40.gif.
(2)设word/media/image41.gif,又word/media/image42.gif,
则word/media/image43.gif,
故当word/media/image44.gif时,word/media/image45.gif取得最小值,此时点word/media/image35.gif的坐标为word/media/image46.gif.
2016年
1.(2016江苏21 C)在平面直角坐标系word/media/image47.gif中,已知直线word/media/image9.gif的参数方程为word/media/image48.gif(word/media/image2.gif为参数),椭圆word/media/image49.gif的参数方程为word/media/image50.gif(word/media/image51.gif为参数),设直线word/media/image9.gif与椭圆word/media/image49.gif相交于word/media/image52.gif两点,求线段word/media/image15.gif的长.
1.解法一(求点):直线word/media/image53.gif方程化为普通方程为word/media/image54.gif,
椭圆word/media/image34.gif方程化为普通方程为word/media/image55.gif,
联立word/media/image56.gif,解得word/media/image57.gif或word/media/image58.gif,
因此word/media/image59.gif.
解法二(弦长):直线word/media/image53.gif方程化为普通方程为word/media/image60.gif,
椭圆word/media/image34.gif方程化为普通方程为word/media/image55.gif,不妨设word/media/image61.gif,word/media/image62.gif,
联立得word/media/image63.gif,消word/media/image64.gif得word/media/image65.gif,word/media/image66.gif恒成立,
故word/media/image67.gif,所以word/media/image68.gifword/media/image69.gif.
解法三(几何意义):椭圆word/media/image34.gif方程化为普通方程为word/media/image55.gif,
直线恒过点word/media/image70.gif,该点在椭圆上,将直线的参数方程word/media/image71.gif代入椭圆的普
通方程,得word/media/image72.gif,整理得word/media/image73.gif,故word/media/image74.gif,word/media/image75.gif,
因此word/media/image76.gif.
2017年
1.(2017全国1文22)在直角坐标系word/media/image3.gif中,曲线word/media/image49.gif的参数方程为word/media/image77.gif(word/media/image78.gif为参数),
直线word/media/image79.gif的参数方程为word/media/image80.gif.
(1)若word/media/image81.gif,求word/media/image49.gif与word/media/image79.gif的交点坐标;
(2)若word/media/image49.gif上的点到word/media/image79.gif的距离的最大值为word/media/image82.gif,求word/media/image83.gif.
1.解析 (1)若word/media/image81.gif,直线的直角坐标方程为word/media/image84.gif,即word/media/image85.gif.
曲线word/media/image49.gif的直角坐标方程为word/media/image86.gif.
联立word/media/image87.gif,解得word/media/image88.gif或word/media/image89.gif.
(2)直线word/media/image90.gif,word/media/image49.gif上的点到直线word/media/image91.gif的距离word/media/image92.gif(其中word/media/image93.gif).
①若word/media/image94.gif,则word/media/image95.gif,解得word/media/image96.gif;
②若word/media/image97.gif,则word/media/image98.gif,解得word/media/image99.gif.
所以word/media/image7.gif的值为word/media/image100.gif或word/media/image101.gif.
2.(2017全国3文22)在直角坐标系word/media/image3.gif中,直线word/media/image102.gif的参数方程为word/media/image103.gif(word/media/image104.gif为参数),直线word/media/image105.gif的参数方程为word/media/image106.gif.设word/media/image102.gif与word/media/image105.gif的交点为word/media/image107.gif,当word/media/image108.gif变化时,word/media/image107.gif的轨迹为曲线word/media/image49.gif.
(1)写出word/media/image49.gif的普通方程;
(2)以坐标原点为极点,word/media/image109.gif轴正半轴为极轴建立极坐标系,
设word/media/image110.gif,word/media/image111.gif为word/media/image112.gif与word/media/image49.gif的交点,求word/media/image111.gif的极径.
2. 解析 (1)直线word/media/image102.gif的直角坐标方程为word/media/image113.gif;直线word/media/image105.gif的直角坐标方程为word/media/image114.gif,
联立word/media/image115.gif,两式相乘可得,word/media/image116.gif,即word/media/image117.gif.
(2)曲线word/media/image49.gif的极坐标方程为word/media/image118.gif,
联立word/media/image119.gif,解得word/media/image120.gif,
word/media/image121.gif,word/media/image122.gif.
评注 本题属于创新题,要求学生综合掌握直线与圆、极坐标与参数方程板块的多个知识点,并能融汇贯通综合运用,对于学生说有较大难度.其实,在做选做题时,若果22题偏难,且第一问都存在问题的话,不妨看看23题,如果题目不难,可以选择23题进行解答!
2019年
1.(2019全国1文22)在直角坐标系Oy中,曲线C的参数方程为word/media/image123.gif(t为参数),以坐标原点O为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为word/media/image124_1.png.
(1)求C和l的直角坐标方程;
(2)求C上的点到l距离的最小值.
1.解析(1)因为word/media/image125.gif,且word/media/image126.gif,所以C的直角坐标方程为word/media/image127.gif.
word/media/image36.gif的直角坐标方程为word/media/image128.gif.
(2)由(1)可设C的参数方程为word/media/image129.gif(word/media/image130.gif为参数,word/media/image131.gif).
C上的点到word/media/image36.gif的距离为word/media/image132.gif.
当word/media/image133.gif时,word/media/image134.gif取得最小值7,故C上的点到word/media/image36.gif距离的最小值为word/media/image135.gif.
题型154 普通方程化参数方程
2014年
1.(2014辽宁文23)(本小题满分10分)选修4-4:坐标系与参数方程
将圆word/media/image136.gif上每一点的横坐标保持不变,纵坐标变为原的word/media/image137.gif倍,得曲线word/media/image138.gif.
(1)写出word/media/image138.gif的参数方程;
(2)设直线word/media/image139.gif与C的交点为word/media/image140.gif,以坐标原点为极点,word/media/image141.gif轴正半轴为极轴建立极坐标系,求过线段word/media/image142.gif的中点且与word/media/image91.gif垂直的直线的极坐标方程.
2.(2014新课标Ⅰ文23)(本小题满分10分)选修4-4:坐标系与参数方程
已知曲线word/media/image138.gif:word/media/image143.gif,直线word/media/image9.gif:word/media/image144.gif(word/media/image11.gif为参数).
(1)写出曲线word/media/image138.gif的参数方程、直线word/media/image9.gif的普通方程;
(2)过曲线word/media/image138.gif上任意一点word/media/image145.gif作与word/media/image9.gif夹角为word/media/image146.gif的直线,交word/media/image9.gif于点word/media/image147.gif,求word/media/image148.gif的最大值与最小值.
题型155 极坐标方程化直角坐标方程
2014年
1. (2014广东文14)(坐标与参数方程选做题)在极坐标系中,曲线word/media/image149.gif和word/media/image150.gif的方程分别为word/media/image151.gif与word/media/image152.gif,以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为word/media/image153.gif轴的正半轴,建立平面直角坐标系,则曲线word/media/image149.gif和word/media/image150.gif交点的直角坐标为 .
2.(2014陕西文15)word/media/image154.gif(坐标系与参数方程选做题)在极坐标系中,点word/media/image155.gif到直线word/media/image156.gif的距离是 .
2015年
1.(2015湖南文 12)在直角坐标系word/media/image3.gif中,以坐标原点为极点,word/media/image153.gif轴正半轴为极轴建立极坐标系.若曲线word/media/image157.gif的极坐标方程为word/media/image158.gif,则曲线word/media/image157.gif的直角坐标方程为_____.
1. 解析 曲线word/media/image157.gif的极坐标方程为word/media/image159.gif,word/media/image160.gif,
它的直角坐标方程为word/media/image161.gif,即word/media/image162.gif.
2.(2015江苏21(C))已知圆word/media/image163.gif的极坐标方程为word/media/image164.gif,求圆word/media/image163.gif的半径.
2. 解析 由题意得word/media/image165.gif,
所以word/media/image166.gif,即word/media/image167.gif,
从而word/media/image168.gif,即word/media/image169.gif,故圆word/media/image170.gif的半径为word/media/image171.gif.
3.(2015全国Ⅱ文 23)在直线坐标系word/media/image172.gif中,曲线word/media/image173.gif:word/media/image174.gif(word/media/image175.gif为参数,word/media/image176.gif)
其中word/media/image177.gif.在以word/media/image178.gif为极点,word/media/image153.gif轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线word/media/image150.gif:word/media/image179.gif,word/media/image180.gif:word/media/image181.gif.
(1)求word/media/image150.gif与word/media/image180.gif交点的直角坐标;
(2)若word/media/image173.gif与word/media/image150.gif相交于点word/media/image182.gif,word/media/image173.gif与word/media/image180.gif相交于点word/media/image183.gif,求word/media/image184.gif的最大值.
3. 解析 (1)曲线word/media/image150.gif的直角坐标方程为word/media/image185.gif,
曲线word/media/image180.gif的直角坐标方程为word/media/image186.gif.
联立word/media/image187.gif,解得word/media/image188.gif或word/media/image189.gif.
所以word/media/image150.gif与word/media/image173.gif交点的直角坐标为word/media/image190.gif和word/media/image191.gif.
(2)曲线word/media/image173.gif的极坐标方程为word/media/image192.gif,其中word/media/image193.gif.
因此word/media/image182.gif得到极坐标为word/media/image194.gif,word/media/image183.gif的极坐标为word/media/image195.gif.
所以word/media/image196.gifword/media/image197.gif,
当word/media/image198.gif时,word/media/image199.gif取得最大值,最大值为word/media/image200.gif.
2016年
1.(2016全国丙文23)在直线坐标系word/media/image3.gif中,曲线word/media/image201.gif的参数方程为word/media/image202.gif(word/media/image130.gif为参数)以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线word/media/image203.gif的极坐标方程为
word/media/image204.gif.
(1)写出word/media/image201.gif的普通方程和word/media/image203.gif的直角坐标方程;
(2)设点word/media/image205.gif在word/media/image149.gif上,点word/media/image206.gif在word/media/image150.gif上,求word/media/image207.gif的最小值及此时word/media/image205.gif的直角坐标.
1.分析 (1)利用同角三角函数基本关系中的平方关系曲线word/media/image173.gif的参数方程普通方程,利用公式word/media/image208.gif与word/media/image209.gif代入曲线word/media/image173.gif的极坐标方程即可;(2)利用参数方程表示出点word/media/image210.gif的坐标,然后利用点到直线的距离公式建立word/media/image211.gif的三角函数表达式,然后求出最值与相应的点word/media/image210.gif坐标即可.
解析 (1)word/media/image173.gif的普通方程为word/media/image212.gif,word/media/image150.gif的直角坐标方程为word/media/image213.gif.
(2)由题意,可设点word/media/image210.gif的直角坐标为word/media/image214.gif,因为word/media/image150.gif是直线,所以word/media/image215.gif的最小值,
即为word/media/image210.gif到word/media/image150.gif的距离word/media/image216.gif的最小值,word/media/image217.gif.
当且仅当word/media/image218.gif时,word/media/image216.gif取得最小值,最小值为word/media/image219.gif,此时word/media/image210.gif的直角坐标为
word/media/image220.gif.
2017年
1.(2017全国2卷文22)在直角坐标系word/media/image3.gif中,以坐标原点为极点,word/media/image153.gif轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线word/media/image173.gif的极坐标方程为word/media/image221.gif.
(1)word/media/image111.gif为曲线word/media/image173.gif上的动点,点word/media/image107.gif在线段word/media/image222.gif上,且满足word/media/image223.gif,求点word/media/image107.gif的轨迹word/media/image150.gif的直角坐标方程;
(2)设点A的极坐标为word/media/image224.gif,点word/media/image225.gif在曲线word/media/image150.gif上,求word/media/image226.gif面积的最大值.
1.解析 (1)设点P的极坐标为word/media/image227.gif,因为word/media/image228.gif,所以点word/media/image111.gif的极坐标为word/media/image229.gif.
把点word/media/image111.gif的坐标代入word/media/image230.gif中得word/media/image231.gif,即word/media/image232.gif.
两边同时乘以word/media/image233.gif,得word/media/image234.gif,化为直角坐标方程为word/media/image235.gif
(2)解法一:word/media/image150.gif的极坐标方程为word/media/image232.gif,所以点word/media/image225.gif的极坐标可设为word/media/image236.gif,word/media/image237.gif.
又点word/media/image238.gif的极坐标为word/media/image239.gif,所以点word/media/image238.gif的直角坐标为word/media/image240.gif,所以word/media/image241.gifword/media/image242.gifword/media/image243.gifword/media/image244.gif.
因为word/media/image245.gif,所以word/media/image246.gif,所以当word/media/image247.gif即word/media/image248.gif时,word/media/image249.gif的面积取最大值为word/media/image250.gif.
word/media/image251_1.png解法二:word/media/image252.gif是word/media/image253.gif中word/media/image254.gif边上的高,过点word/media/image49.gif作word/media/image254.gif的垂线交圆word/media/image49.gif于点word/media/image255.gif,交word/media/image254.gif于点word/media/image256.gif,
点word/media/image238.gif的极坐标为word/media/image257.gif,则点word/media/image238.gif的直角坐标为word/media/image240.gif,
word/media/image258.gif,word/media/image249.gif为等边三角形,所以word/media/image259.gif,
word/media/image260.gif,(此时B位于word/media/image261.gif位置).所以word/media/image249.gif的面积取最大值为word/media/image250.gif.
2018年
1.(2018全国II文22)在直角坐标系word/media/image262.gif中,曲线word/media/image263.gif的参数方程为word/media/image264.gif(word/media/image265.gif为参数),直线word/media/image266.gif的参数方程为word/media/image267.gif(word/media/image268.gif为参数).
(1)求word/media/image263.gif和word/media/image266.gif的直角坐标方程;
(2)若曲线word/media/image263.gif截直线word/media/image266.gif所得线段的中点坐标为word/media/image269.gif,求word/media/image266.gif的斜率.
1.解析 (1)曲线word/media/image157.gif的直角坐标方程为word/media/image270.gif.
当word/media/image271.gif时,word/media/image36.gif的直角坐标方程为word/media/image272.gif,
当word/media/image273.gif时,word/media/image36.gif的直角坐标方程为word/media/image274.gif.
(2)将word/media/image36.gif的参数方程代入word/media/image157.gif的直角坐标方程,整理得关于word/media/image175.gif的方程
word/media/image275.gif ①
因为曲线word/media/image157.gif截直线word/media/image36.gif所得线段的中点word/media/image276.gif在word/media/image157.gif内,
所以①有两个解,设为word/media/image277.gif,word/media/image278.gif,则word/media/image279.gif.
又由①得word/media/image280.gif,
故word/media/image281.gif,
于是直线word/media/image36.gif的斜率word/media/image282.gif.
2.(2018全国I文22)在直角坐标系word/media/image283.gif中,曲线word/media/image284.gif的方程为word/media/image285.gif.以坐标原点为极点,word/media/image286.gif轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线word/media/image287.gif的极坐标方程为word/media/image288.gif.
(1)求word/media/image287.gif的直角坐标方程;
(2)若word/media/image284.gif与word/media/image287.gif有且仅有三个公共点,求word/media/image284.gif的方程.
2.解析 (1)由word/media/image289.gif,word/media/image290.gif得word/media/image291.gif的直角坐标方程为word/media/image292.gif.
(2)由(1)知word/media/image291.gif是圆心为word/media/image293.gif,半径为word/media/image294.gif的圆.
由题设知,word/media/image295.gif是过点word/media/image296.gif且关于word/media/image297.gif轴对称的两条射线.记word/media/image297.gif轴右边的射线为word/media/image298.gif,word/media/image297.gif轴左边的射线为word/media/image299.gif.由于word/media/image300.gif在圆word/media/image291.gif的外面,故word/media/image295.gif与word/media/image291.gif有且仅有三个公共点等价于word/media/image298.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点且word/media/image299.gif与word/media/image291.gif有两个公共点,或word/media/image299.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点且word/media/image298.gif与word/media/image291.gif有两个公共点.
当word/media/image298.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点时,word/media/image301.gif到word/media/image298.gif所在直线的距离为word/media/image294.gif,所以word/media/image302.gif,故word/media/image303.gif或word/media/image304.gif.
经检验,当word/media/image304.gif时,word/media/image298.gif与word/media/image291.gif没有公共点;当word/media/image303.gif时,word/media/image298.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点,word/media/image299.gif与word/media/image291.gif有两个公共点.
当word/media/image299.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点时,word/media/image301.gif到word/media/image299.gif所在直线的距离为word/media/image294.gif,所以word/media/image305.gif,故word/media/image304.gif或word/media/image306.gif.
经检验,当word/media/image304.gif时,word/media/image298.gif与word/media/image291.gif没有公共点;当word/media/image306.gif时,word/media/image298.gif与word/media/image291.gif没有公共点.
综上,所求word/media/image295.gif的方程为word/media/image307.gif.
题型156 直角坐标方程化极坐标方程
2014年
1.(2014辽宁文23)(本小题满分10分)选修4-4:坐标系与参数方程
将圆word/media/image308.gif上每一点的横坐标保持不变,纵坐标变为原的word/media/image137.gif倍,得曲线word/media/image309.gif.
(1)写出word/media/image309.gif的参数方程;
(2)设直线word/media/image139.gif与C的交点为word/media/image310.gif,以坐标原点为极点,word/media/image141.gif轴正半轴为极轴建立极坐标系,求过线段word/media/image311.gif的中点且与word/media/image91.gif垂直的直线的极坐标方程.
2015年
1.(2015全国Ⅰ文23)在直角坐标系word/media/image3.gif中,直线word/media/image173.gif:word/media/image312.gif,圆word/media/image150.gif:
word/media/image313.gif,以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系.
(1)求word/media/image314.gif的极坐标方程.
(2)若直线word/media/image180.gif的极坐标方程为word/media/image315.gif,设word/media/image150.gif与word/media/image180.gif的交点为word/media/image316.gif,求word/media/image317.gif的面积.
1.解析 (1)由word/media/image173.gif:word/media/image312.gif,可得极坐标方程为word/media/image318.gif,
由word/media/image150.gif:word/media/image319.gif,得极坐标方程为word/media/image320.gif.
(2)由题意可得word/media/image180.gif:word/media/image321.gif.由word/media/image150.gif:word/media/image322.gif,得圆心word/media/image323.gif.
则word/media/image324.gif.
由半径、弦心距及半弦长的关系,可得word/media/image325.gif,
所以word/media/image326.gif.
2016年
1.(2016全国甲文23)在直角坐标系word/media/image3.gif中,圆word/media/image309.gif的方程为word/media/image327.gif.
(1)以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,求圆word/media/image309.gif的极坐标方程;
(2)直线word/media/image91.gif的参数方程是word/media/image328.gif(word/media/image175.gif为参数),word/media/image91.gif与word/media/image309.gif交于word/media/image329.gif两点,word/media/image330.gif,求word/media/image91.gif的斜率.
1.解析(1)整理圆的方程得word/media/image331.gif,
由word/media/image332.gif可知圆word/media/image263.gif的极坐标方程为word/media/image333.gif.
(2)解法一:将直线word/media/image36.gif的参数方程代入圆word/media/image157.gifword/media/image334.gif化简得,word/media/image335.gif,设word/media/image336.gif两点处的参数分别为word/media/image337.gif,则word/media/image338.gif,
所以word/media/image339.gif,解得word/media/image340.gif,
word/media/image341.gif的斜率word/media/image342.gif.
word/media/image343_1.png解法二:设word/media/image344.gif,其中word/media/image345.gif,如图所示,圆心到到word/media/image341.gif的距离
word/media/image346.gif,故word/media/image347.gif.
题型157 参数方程与极坐标方程的互化
2013年
1.(2013广东文14)已知曲线word/media/image157.gif的极坐标方程word/media/image348.gif,以极点为原点,极轴为word/media/image349_1.png轴的正半轴
建立直角坐标系,则曲线word/media/image157.gif的参数方程为 .
2014年
1.(2014新课标Ⅱ文23)(本小题满分10)选修4-4:坐标系与参数方程
在直角坐标系word/media/image8.gif中,以坐标原点为极点,word/media/image141.gif轴正半轴为极轴建立极坐标系,半圆word/media/image309.gif的极坐标方程为word/media/image350.gif,word/media/image351.gif.
(1)求word/media/image309.gif的参数方程;
(2)设点word/media/image352.gif在word/media/image309.gif上,word/media/image309.gif在word/media/image352.gif处的切线与直线word/media/image353.gif垂直,根据(1)中你得到的参数方程,确定word/media/image352.gif的坐标.
2016年
1.(2016全国乙文23)在直角坐标系word/media/image354.gif中,曲线word/media/image355.gif的参数方程为word/media/image356.gif(word/media/image175.gif为参数,word/media/image357.gif).
在以坐标原点为极点,word/media/image358.gif轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线word/media/image359.gif
(1)说明word/media/image355.gif是哪一种曲线,并将word/media/image355.gif的方程化为极坐标方程;
(2)直线word/media/image180.gif的极坐标方程为word/media/image360.gif,其中word/media/image361.gif满足word/media/image362.gif,若曲线word/media/image355.gif与word/media/image150.gif的公共点都在word/media/image180.gif上,求word/media/image363.gif.
1. 解析 (1)将word/media/image364.gif化为直角坐标方程为word/media/image365.gif,从而可知其表示圆.
令word/media/image366.gif,word/media/image367.gif,代入得极坐标方程word/media/image368.gif.
(2)将word/media/image369.gif化为直角坐标方程为word/media/image370.gif,word/media/image371.gif.
两式相减可得它们的公共弦所在直线为word/media/image372.gif.
又word/media/image369.gif公共点都在word/media/image373.gif上,故word/media/image373.gif的方程即为公共弦word/media/image372.gif.
又word/media/image373.gif为word/media/image374.gif,word/media/image375.gif,即为word/media/image376.gif,从而可知word/media/image377.gif.
题型158 参数方程和极坐标在解析几何中的应用
2018年
1.(2018全国III文22)在平面直角坐标系word/media/image378.gif中,word/media/image379.gif的参数方程为word/media/image380.gif(word/media/image381.gif为参数),过点word/media/image382.gif且倾斜角为word/media/image383.gif的直线word/media/image384.gif与word/media/image379.gif交于word/media/image385.gif两点.
(1)求word/media/image383.gif的取值范围;
(2)求word/media/image386.gif中点word/media/image387.gif的轨迹的参数方程.
1.解析(1)word/media/image388.gifword/media/image389.gif的普通方程为word/media/image388.gifword/media/image308.gif.
当word/media/image388.gifword/media/image390.gif时,word/media/image388.gifword/media/image36.gif与word/media/image388.gifword/media/image389.gif交于两点.
当word/media/image388.gifword/media/image391.gif时,记word/media/image388.gifword/media/image392.gif,则word/media/image388.gifword/media/image36.gif的方程为word/media/image388.gifword/media/image393.gif.word/media/image388.gifword/media/image36.gif与word/media/image388.gifword/media/image389.gif交于两点当且仅当word/media/image388.gifword/media/image394.gif,解得word/media/image388.gifword/media/image395.gif或word/media/image388.gifword/media/image396.gif,即word/media/image388.gifword/media/image397.gif或word/media/image388.gifword/media/image398.gif.
综上,word/media/image388.gifword/media/image130.gif的取值范围是word/media/image388.gifword/media/image399.gif.
(2)word/media/image388.gifword/media/image36.gif的参数方程为word/media/image388.gifword/media/image400.gif为参数,word/media/image388.gifword/media/image401.gifword/media/image388.gifword/media/image402.gif.
设word/media/image388.gifword/media/image182.gif,word/media/image388.gifword/media/image183.gif,word/media/image388.gifword/media/image403.gif对应的参数分别为word/media/image388.gifword/media/image404.gif,word/media/image388.gifword/media/image405.gif,word/media/image388.gifword/media/image406.gif,则word/media/image388.gifword/media/image407.gif,且word/media/image388.gifword/media/image404.gif,word/media/image388.gifword/media/image405.gif满足word/media/image388.gifword/media/image408.gif.
于是word/media/image388.gifword/media/image409.gif,word/media/image388.gifword/media/image410.gif.又点word/media/image388.gifword/media/image403.gif的坐标word/media/image388.gifword/media/image411.gif满足word/media/image388.gifword/media/image412.gif.
所以点word/media/image388.gifword/media/image403.gif的轨迹的参数方程是word/media/image388.gifword/media/image413.gifword/media/image388.gifword/media/image414.gif为参数,word/media/image388.gifword/media/image401.gifword/media/image388.gifword/media/image402.gif.
2.(2018全国I文22)在直角坐标系word/media/image283.gif中,曲线word/media/image284.gif的方程为word/media/image285.gif.以坐标原点为极点,word/media/image286.gif轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线word/media/image287.gif的极坐标方程为word/media/image288.gif.
(1)求word/media/image287.gif的直角坐标方程;
(2)若word/media/image284.gif与word/media/image287.gif有且仅有三个公共点,求word/media/image284.gif的方程.
2.解析 (1)由word/media/image289.gif,word/media/image290.gif得word/media/image291.gif的直角坐标方程为word/media/image292.gif.
(2)由(1)知word/media/image291.gif是圆心为word/media/image293.gif,半径为word/media/image294.gif的圆.
由题设知,word/media/image295.gif是过点word/media/image296.gif且关于word/media/image297.gif轴对称的两条射线.记word/media/image297.gif轴右边的射线为word/media/image298.gif,word/media/image297.gif轴左边的射线为word/media/image299.gif.由于word/media/image300.gif在圆word/media/image291.gif的外面,故word/media/image295.gif与word/media/image291.gif有且仅有三个公共点等价于word/media/image298.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点且word/media/image299.gif与word/media/image291.gif有两个公共点,或word/media/image299.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点且word/media/image298.gif与word/media/image291.gif有两个公共点.
当word/media/image298.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点时,word/media/image301.gif到word/media/image298.gif所在直线的距离为word/media/image294.gif,所以word/media/image302.gif,故word/media/image303.gif或word/media/image304.gif.
经检验,当word/media/image304.gif时,word/media/image298.gif与word/media/image291.gif没有公共点;当word/media/image303.gif时,word/media/image298.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点,word/media/image299.gif与word/media/image291.gif有两个公共点.
当word/media/image299.gif与word/media/image291.gif只有一个公共点时,word/media/image301.gif到word/media/image299.gif所在直线的距离为word/media/image294.gif,所以word/media/image305.gif,故word/media/image304.gif或word/media/image306.gif.
经检验,当word/media/image304.gif时,word/media/image298.gif与word/media/image291.gif没有公共点;当word/media/image306.gif时,word/media/image298.gif与word/media/image291.gif没有公共点.
综上,所求word/media/image295.gif的方程为word/media/image307.gif.
2019年
1.(2019全国II文22)在极坐标系中,O为极点,点word/media/image415.gif在曲线word/media/image416.gif上,直线l过点word/media/image417.gif且与word/media/image418.gif垂直,垂足为P.
(1)当word/media/image419.gif时,求word/media/image420.gif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.
1.解:(1)因为word/media/image421.gif在C上,当word/media/image422.gif时,word/media/image423.gif.
由已知得word/media/image424.gif.
设word/media/image425.gif为l上除P的任意一点.在word/media/image426.gif中word/media/image427.gif,
经检验,点word/media/image428.gif在曲线word/media/image429.gif上.
所以,l的极坐标方程为word/media/image429.gif.
(2)设word/media/image430.gif,在word/media/image431.gif中,word/media/image432.gif 即word/media/image433.gif..
因为P在线段OM上,且word/media/image434.gif,故word/media/image435.gif的取值范围是word/media/image436.gif.
所以,P点轨迹的极坐标方程为word/media/image437.gif.
2.(2019全国III文22)如图,在极坐标系O中,word/media/image438.gif,word/media/image439.gif,word/media/image440.gif,word/media/image441.gif,弧word/media/image442.gif,word/media/image443.gif,word/media/image444.gif所在圆的圆心分别是word/media/image445.gif,word/media/image446.gif,word/media/image447.gif,曲线word/media/image448.gif是弧word/media/image442.gif,曲线word/media/image449.gif是弧word/media/image443.gif,曲线word/media/image450.gif是弧word/media/image444.gif.
(1)分别写出word/media/image448.gif,word/media/image449.gif,word/media/image450.gif的极坐标方程;
(2)曲线word/media/image451.gif由word/media/image448.gif,word/media/image449.gif,word/media/image450.gif构成,若点word/media/image403.gif在M上,且word/media/image452.gif,求P的极坐标.
2.解析(1)由题设可得,弧word/media/image454.gif所在圆的极坐标方程分别为word/media/image455.gif,word/media/image159.gif,word/media/image456.gif.
所以word/media/image448.gif的极坐标方程为word/media/image457.gif,word/media/image449.gif的极坐标方程为word/media/image458.gif,word/media/image450.gif的极坐标方程为word/media/image459.gif.
(2)设word/media/image430.gif,由题设及(1)知
若word/media/image460.gif,则word/media/image461.gif,解得word/media/image462.gif;
若word/media/image463.gif,则word/media/image464.gif,解得word/media/image465.gif或word/media/image466.gif;
若word/media/image467.gif,则word/media/image468.gif,解得word/media/image469.gif.
综上,P的极坐标为word/media/image470.gif或word/media/image471.gif或word/media/image472.gif或word/media/image473.gif.
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/da9d05fe814d2b160b4e767f5acfa1c7ab008206.html
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