板块2 核心考点突破拿高分 专题7 第1讲 坐标系与参数方程(大题)(教师版)备战2020年高考理科数学二轮复习
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坐标系与参数方程高考知识点 2024数学2024年的高考数学考试中,坐标系与参数方程是一个重要的知识点。
本文将对坐标系和参数方程的概念、性质以及应用进行详细的论述。
一、坐标系的概念与性质坐标系是一种用来确定平面或空间中点位置的方法。
在平面上,常用的坐标系有直角坐标系和极坐标系;在空间中,常用的坐标系有直角坐标系和球坐标系。
1. 直角坐标系:直角坐标系是平面上最常用的一种坐标系,使用两个数值来确定平面上的点的位置。
我们用横坐标x和纵坐标y来表示一个点的位置,记作P(x, y)。
直角坐标系具有以下性质:- 原点:坐标系的交叉点称为原点,表示为O(0, 0)。
- 坐标轴:直角坐标系由两条相互垂直的直线组成,分别称为x轴和y轴。
- 单位长度:直角坐标系中x轴和y轴的单位长度相等。
2. 极坐标系:极坐标系是另一种表示点位置的方法,它使用距离和角度来确定点的位置。
对于平面上的点P,极坐标系表示为(r, θ),其中r为点P到原点的距离,θ为点P与正半轴的夹角。
极坐标系具有以下性质:- 极轴:极坐标系有一条特殊的直线称为极轴,通常与x轴重合。
- 极角:极坐标系中,与极轴正向的夹角称为极角,通常用θ表示。
- 极径:点P到原点的距离称为极径,用r表示。
二、参数方程的概念与性质参数方程是用参数的变化规律来确定点的位置的方法。
它通常由一组含有参数的方程组成,通过给参数赋值,可以确定出点的坐标。
在坐标系中,参数方程可以用来表示一条曲线或曲面。
常见的参数方程有平面曲线的参数方程和空间曲线的参数方程。
1. 平面曲线的参数方程:平面曲线的参数方程通常用两个参数t、u来表示。
例如,曲线C可以由参数方程表示为:x = f(t)y = g(t)其中t的取值范围确定了曲线上点的位置。
平面曲线的参数方程具有以下性质:- 曲线上的点的坐标是参数t的函数,参数t的值域决定了曲线的范围。
- 在参数方程中,可以通过改变参数的取值来绘制不同部分的曲线。
极坐标和参数方程知识点+典型例题及其详解知识点回顾(一)曲线的参数方程的定义:在取定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x 、y 都是某个变数t 的函数,即 ⎩⎨⎧==)()(t f y t f x并且对于t 每一个允许值,由方程组所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么方程组就叫做这条曲线的参数方程,联系x 、y 之间关系的变数叫做参变数,简称参数. (二)常见曲线的参数方程如下:1.过定点(x 0,y 0),倾角为α的直线:ααsin cos 00t y y t x x +=+= (t 为参数)其中参数t 是以定点P (x 0,y 0)为起点,对应于t 点M (x ,y )为终点的有向线段PM 的数量,又称为点P 与点M 间的有向距离.根据t 的几何意义,有以下结论.错误!.设A 、B 是直线上任意两点,它们对应的参数分别为t A 和t B ,则AB =A B t t -=B A A B t t t t ⋅--4)(2. 错误!.线段AB 的中点所对应的参数值等于2BA t t +. 2.中心在(x 0,y 0),半径等于r 的圆:θθsin cos 00r y y r x x +=+= (θ为参数)3.中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的椭圆:θθsin cos b y a x == (θ为参数) (或 θθsin cos a y b x ==)中心在点(x0,y0)焦点在平行于x 轴的直线上的椭圆的参数方程为参数)ααα(.sin ,cos 00⎩⎨⎧+=+=b y y a x x4.中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的双曲线:θθtg sec b y a x == (θ为参数) (或 θθec a y b x s tg ==)5.顶点在原点,焦点在x 轴正半轴上的抛物线:pty pt x 222== (t 为参数,p >0)直线的参数方程和参数的几何意义过定点P (x 0,y 0),倾斜角为α的直线的参数方程是 ⎩⎨⎧+=+=ααsin cos 00t y y t x x (t 为参数). (三)极坐标系1、定义:在平面内取一个定点O ,叫做极点,引一条射线Ox,叫做极轴,再选一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向)。
2018年高考数学专题复习难点突破名师讲练:坐标系与参数方程一、考点突破1. 坐标系(1)理解坐标系的作用。
(2)能在极坐标系中用极坐标表示点的位置,理解在极坐标系和平面直角坐标系中表示点的位置的区别,能进行极坐标和直角坐标的互化。
(3)能在极坐标系中写出简单图形(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)的方程。
通过比较这些图形在极坐标系和平面直角坐标系中的方程,理解用方程表示平面图形时选择适当坐标系的意义。
2. 参数方程(1)了解参数方程,了解参数的意义。
(2)能选择适当的参数写出直线、圆和圆锥曲线的参数方程。
二、重难点提示1. 参数方程的概念,常用参数方程中参数的意义,参数方程与普通方程的互化。
2. 极坐标的概念,极坐标与直角坐标的互化;直线和圆的极坐标方程。
一、知识脉络图二、知识点拨(一)极坐标1. 极坐标系平面内的一条规定有单位长度的射线,为极点,为极轴,选定一个长度单位和角的正方向(通常取逆时针方向),这就构成了极坐标系。
2. 极坐标系内一点P 的极坐标平面上一点P 到极点O 的距离OP 称为极径ρ,OP 与Ox 轴的夹角θ称为极角,有序实数对)(θρ,P 就叫做点P 的极坐标。
(1)一般情况下,不特别加以说明时表示非负数;当0=ρ时表示极点;当0<ρ时,点)(θρ,P 的位置这样确定:作射线OP ,使θ=∠xOP ,在OP 的反向延长线上取一点P ’,使得ρ='O P ,点'P 即为所求的点。
(2)点)(θρ,P 与点()θπρ+k 2,(Z k ∈)所表示的是同一个点,即角θ与θπ+k 2的终边是相同的。
综上所述,在极坐标系中,点与其点的极坐标之间不是一一对应而是一对多的对应,即()θρ,,()θπρ+k 2,,()()θπρ++-12k ,均表示同一个点。
3. 极坐标与直角坐标的互化当极坐标系与直角坐标系在特定条件下(①极点与原点重合;②极轴与轴正半轴重合;③长度单位相同),平面上一个点的极坐标()θρ,和直角坐标()y ,x 有如下关系:直角坐标化极坐标:θρθρsin y cos ==,x ;极坐标化直角坐标:()0x tan 222≠=+=xyy x θρ, 此即在两个坐标系下,同一个点的两种坐标间的互化关系。
【高考复习】2020年高考数学(理数) 坐标系与参数方程 大题1.在平面直角坐标系xOy 中,⊙O 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),过点(0,-2)且倾斜角为α的直线l 与⊙O 交于A ,B 两点.(1)求α的取值范围;(2)求AB 中点P 的轨迹的参数方程.2.平面直角坐标系xOy 中,倾斜角为α的直线l 过点M(-2,-4),以原点O 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ρsin 2θ=2cos θ. (1)写出直线l 的参数方程(α为常数)和曲线C 的直角坐标方程;(2)若直线l 与C 交于A ,B 两点,且|MA|·|MB|=40,求倾斜角α的值.3.在直角坐标系xOy 中,已知倾斜角为α的直线l 过点A(2,1).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=2sin θ,直线l 与曲线C 分别交于P ,Q 两点.(1)写出直线l 的参数方程和曲线C 的直角坐标方程;(2)若|PQ|2=|AP|·|AQ|,求直线l 的斜率k.4.在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos α,y =3sin α(α为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=3 2. (1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)若点M 在曲线C 1上,点N 在曲线C 2上,求|MN|的最小值及此时点M 的直角坐标.5.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C :⎩⎪⎨⎪⎧x =tcos α,y =sin α(α为参数,t>0).在以O 为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,直线l :ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4= 2.(1)若l 与曲线C 没有公共点,求t 的取值范围;(2)若曲线C 上存在点到l 的距离的最大值为62+2,求t 的值.6.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3+2cos α,y =2+2sin α(α为参数),直线C 2的方程为y=33x ,以O 为极点,以x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系. (1)求曲线C 1和直线C 2的极坐标方程;(2)若直线C 2与曲线C 1交于P ,Q 两点,求|OP|·|OQ|的值.7.在平面直角坐标系中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos α,y =sin α(α为参数).以直角坐标系的原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3=12.直线l 与曲线C 交于A ,B 两点. (1)求直线l 的直角坐标方程;(2)设点P(1,0),求|PA|·|PB|的值.8.在平面直角坐标系中,直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =2t(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ρ2+2ρsin θ-3=0.(1)求直线l 的极坐标方程;(2)若直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求|AB|.9.在极坐标系中,曲线C 1的极坐标方程是ρ=244cos θ+3sin θ,在以极点为原点O ,极轴为x 轴正半轴(两坐标系取相同的单位长度)的直角坐标系xOy 中,曲线C 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数). (1)求曲线C 1的直角坐标方程与曲线C 2的普通方程;(2)将曲线C 2经过伸缩变换⎩⎨⎧x′=22x ,y′=2y后得到曲线C 3,若M ,N 分别是曲线C 1和曲线C 3上的动点,求|MN|的最小值.10.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1过点P(a ,1),其参数方程为⎩⎨⎧x =a +2t ,y =1+2t(t 为参数,a ∈R ),以O 为极点,x 轴非负半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+4cos θ-ρ=0.(1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)已知曲线C 1和曲线C 2交于A ,B 两点,且|PA|=2|PB|,求实数a 的值.答案解析1.解:(1)⊙O 的直角坐标方程为x 2+y 2=1.当α=π2时,l 与⊙O 交于两点.当α≠π2时,记tan α=k ,则l 的方程为y=kx- 2.l 与⊙O 交于两点需满足21+k2<1,解得k<-1或k>1, 即α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,3π4或α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2.综上,α的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,3π4.(2)l 的参数方程为⎩⎨⎧x =tcos α,y =-2+tsin α⎝⎛⎭⎪⎫t 为参数,π4<α<3π4. 设A ,B ,P 对应的参数分别为t A ,t B ,t P ,则t P =t A +t B 2,且t A ,t B 满足t 2-22tsin α+1=0.于是t A +t B =22sin α,t P =2sin α.又点P 的坐标(x ,y)满足⎩⎨⎧x =t P cos α,y =-2+t P sin α,所以点P 的轨迹的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x =22sin 2α,y =-22-22cos 2α⎝⎛⎭⎪⎫α为参数,π4<α<3π4.2.解:(1)直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =-2+tcos α,y =-4+tsin α(t 为参数),ρsin 2θ=2cos θ,即ρ2sin 2θ=2ρcos θ,将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入得曲线C 的直角坐标方程为y 2=2x.(2)把直线l 的参数方程代入y 2=2x ,得t 2sin 2α-(2cos α+8sin α)t +20=0, 设A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2,由一元二次方程根与系数的关系得,t 1+t 2=2cos α+8sin αsin 2α,t 1t 2=20sin 2α, 根据直线的参数方程中参数的几何意义,得|MA |·|MB|=|t 1t 2|=20sin 2α=40,得α=π4或α=3π4.又Δ=(2cos α+8sin α)2-80sin 2α>0,所以α=π4.3.解:(1)由题意知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+tcos α,y =1+tsin α(t 为参数),因为ρ=2sin θ,所以ρ2=2ρsin θ,把y=ρsin θ,x 2+y 2=ρ2代入得x 2+y 2=2y ,所以曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2=2y.(2)将直线l 的参数方程代入曲线C 的方程,得t 2+(4cos α)t +3=0,由Δ=(4cos α)2-4×3>0,得cos 2α>34,由根与系数的关系,得t 1+t 2=-4cos α,t 1t 2=3. 不妨令|AP|=|t 1|,|AQ|=|t 2|,所以|PQ|=|t 1-t 2|,因为|PQ|2=|AP|·|AQ|,所以(t 1-t 2)2=|t 1|·|t 2|,则(t 1+t 2)2=5t 1t 2,得(-4cos α)2=5×3,解得cos 2α=1516,满足cos 2α>34,所以sin 2α=116,tan 2α=115,所以k=tan α=±1515.4.解:(1)由曲线C 1的参数方程可得曲线C 1的普通方程为x 29+y23=1,由ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π4=32,得ρcos θ-ρsin θ=6, ∴曲线C 2的直角坐标方程为x-y-6=0.(2)设点M 的坐标为(3cos β,3sin β), 点M 到直线x-y-6=0的距离d=|3cos β-3sin β-6|2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪23sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π3+62=6+23sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π32,当sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π3=-1时,|MN|有最小值,最小值为32-6, 此时点M 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫332,-32.5.解:(1)因为直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π4=2, 即ρcos θ+ρsin θ=2,所以直线l 的直角坐标方程为x +y-2=0.因为⎩⎪⎨⎪⎧x =tcos α,y =sin α(α为参数,t>0),所以曲线C 的普通方程为x 2t2+y 2=1(t>0),由⎩⎪⎨⎪⎧x +y =2,x 2t2+y 2=1,消去x 得,(1+t 2)y 2-4y +4-t 2=0,所以Δ=16-4(1+t 2)(4-t 2)<0,又t>0, 解得0<t<3,故t 的取值范围为(0,3). (2)由(1)知直线l 的方程为x +y-2=0,故曲线C 上的点(tcos α,sin α)到l 的距离d=|tcos α+sin α-2|2,故d max =t 2+1+22=62+2,解得t=± 2.又t>0,∴t= 2.6.解:(1)曲线C 1的普通方程为(x-3)2+(y-2)2=4,即x 2+y 2-23x-4y +3=0,则曲线C 1的极坐标方程为ρ2-23ρcos θ-4ρsin θ+3=0.∵直线C 2的方程为y=33x ,∴直线C 2的极坐标方程为θ=π6(ρ∈R).(2)设P(ρ1,θ1),Q(ρ2,θ2),将θ=π6(ρ∈R)代入ρ2-23ρcos θ-4ρsin θ+3=0得,ρ2-5ρ+3=0, ∴ρ1ρ2=3,∴|OP|·|OQ|=ρ1ρ2=3. 7.解:(1)由ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ+π3=12得ρcos θcos π3-ρsin θsin π3=12, 即12ρcos θ-32ρsin θ=12, 又ρcos θ=x ,ρsin θ=y ,∴直线l 的直角坐标方程为x-3y-1=0.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos α,y =sin α(α为参数)得曲线C 的普通方程为x 2+4y 2=4,∵P(1,0)在直线l 上,故可设直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =32t +1,y =12t (t 为参数),将其代入x 2+4y 2=4得7t 2+43t-12=0,∴t 1·t 2=-127,故|PA|·|PB|=|t 1|·|t 2|=|t 1·t 2|=127.8.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =t ,y =2t 消去t 得,y=2x ,把⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ代入y=2x ,得ρsin θ=2ρcos θ,所以直线l 的极坐标方程为sin θ=2cos θ.(2)因为ρ2=x 2+y 2,y=ρsin θ,所以曲线C 的直角坐标方程为x 2+y 2+2y-3=0,即x 2+(y +1)2=4.圆C 的圆心C(0,-1)到直线l 的距离d=55,所以|AB|=24-d 2=2955.9.解:(1)∵C 1的极坐标方程是ρ=244cos θ+3sin θ,∴4ρcos θ+3ρsin θ=24, ∴4x +3y-24=0,故C 1的直角坐标方程为4x +3y-24=0.∵曲线C 2的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ,∴x 2+y 2=1,故C 2的普通方程为x 2+y 2=1.(2)将曲线C 2经过伸缩变换⎩⎨⎧ x′=22x ,y′=2y后得到曲线C 3,则曲线C 3的参数方程为⎩⎨⎧x′=22cos α,y′=2sin α(α为参数).设N(22cos α,2sin α),则点N 到曲线C 1的距离d=|4×22cos α+3×2sin α-24|5=|241sin (α+φ)-24|5=24-241sin (α+φ)5其中φ满足tan φ=423.当sin(α+φ)=1时,d 有最小值24-2415,所以|MN|的最小值为24-2415.10.解:(1)C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =a +2t ,y =1+2t ,消参得普通方程为x-y-a +1=0,C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+4cos θ-ρ=0,两边同乘ρ得ρ2cos 2θ+4ρcos θ-ρ2=0,得y 2=4x .所以曲线C 2的直角坐标方程为y 2=4x . (2)曲线C 1的参数方程可转化为⎩⎪⎨⎪⎧x =a +22t ,y =1+22t (t 为参数,a ∈R ),代入曲线C 2:y 2=4x ,得12t 2-2t +1-4a=0,由Δ=(-2)2-4×12×(1-4a)>0,得a>0,设A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2,由|PA|=2|PB|得|t 1|=2|t 2|,即t 1=2t 2或t 1=-2t 2,当t 1=2t 2时,⎩⎨⎧ t 1=2t 2,t 1+t 2=22,t 1·t 2=2(1-4a ),解得a=136;当t 1=-2t 2时,⎩⎨⎧t 1=-2t 2,t 1+t 2=22,t 1·t 2=2(1-4a ),解得a=94,综上,a=136或94.。
坐标系与参数方程高考题型总结课题1:知识点一、直角坐标和极坐标1.直角坐标与极坐标的互化:把直角坐标系的原点作为极点,x 轴正半轴作为极轴,且在两坐标系中取相同的长度单位.设M 是平面内的任意一点,它的直角坐标、极坐标分别为(x ,y )和(ρ,θ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ,⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2,tan θ=y x x ≠0 .2.直线的极坐标方程若直线过点M (ρ0,θ0),且极轴到此直线的角为α,则它的方程为:ρsin(θ-α)=ρ0sin(θ0-α). 几个特殊位置的直线的极坐标方程 (1)直线过极点:θ=α;(2)直线过点M (a,0)(a >0)且垂直于极轴:ρcos θ=a ;(3)直线过M ⎝⎛⎭⎪⎫b ,π2且平行于极轴:ρsin θ=b .3.圆的极坐标方程若圆心为M (ρ0,θ0),半径为r 的圆方程为:ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+ρ20-r 2=0. 几个特殊位置的圆的极坐标方程 (1)当圆心位于极点,半径为r :ρ=r ;(2)当圆心位于M (r,0),半径为r :ρ=2r cos θ;(3)当圆心位于M ⎝⎛⎭⎪⎫r ,π2,半径为r :ρ=2r sin θ.(4)圆心在点M (x 0,y 0),半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数,0≤θ≤2π).圆心在点A (ρ0,θ0),半径为r 的圆的方程为r 2=ρ2+ρ20-2ρρ0cos(θ-θ0).二、参数方程1.直线的参数方程经过点P 0(x 0,y 0),倾斜角为α的直线的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).设P 是直线上的任一点,则t 表示有向线段P 0P →的数量.2.圆的参数方程圆心在点M (x 0,y 0),半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数,0≤θ≤2π).3.圆锥曲线的参数方程(1)椭圆12222x =+by a 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数).(2)双曲线1-2222x =by a 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a sec θ,y =b tan θ(θ为参数).(3)抛物线y 2=2px (p >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt (t 为参数).4.消参技巧(1)t 类:利用t=t 或者ba bt t =a (2)sin θ,cos θ类:利用sin θ2+cos θ2=1化简课题2:题型讲解一、直线参数方程的几何意义(直线可过原点也可不过,P 点可有可无)1.经过点P (x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为为参数)t t y y t x x (sin cos 00⎩⎨⎧+=+=αα若A ,B 为直线l 上两点,其对应的参数分别为t 1,t 2,线段AB 的中点为M ,点M 所对应的参数为t 0,则以下结论在解题中经常用到: (1)t 0=t 1+t 22;(t 有正负)(2)|PM |=|t 0|=t 1+t 22;(3)|AB |=|t 2-t 1|; (4)|PA |²|PB |=|t 1²t 2|(5)⎪⎩⎪⎨⎧>+<-+=-=+=+(同侧)当(异侧)当0,0,4)(212121212212121t t t t t t t t t t t t t t PB PA(6)ttt PBPA PB PA B P A P 2121t 11+=∙+=+(注:记住常见的形式,P 是定点,A 、B 是直线与曲线的交点,P 、A 、B 三点在直线上) 【特别提醒】直线的参数方程中,参数t 的系数的平方和为1时,t 才有几何意义且其几何意义为:|t |是直线上任一点M (x ,y )到M 0(x 0,y 0)的距离,即|M 0M |=|t |. 直线与圆锥曲线相交,交点对应的参数分别为12,t t ,则弦长12l t t =-; 2.解题思路第一步:曲线化成普通方程,直线化成参数方程第二步:将直线的参数方程代入曲线的普通方程,整理成关于t 的一元二次方程:02=++c bt at第三步:韦达定理:a ct t a b t t =-=+2121,第四步:选择公式代入计算。
2014年高考一轮复习热点难点精讲精析: 选修系列(第1部分:坐标系与参数方程)一、坐标系(一)平面直角坐标系中的伸缩变换〖例〗在同一平面直角坐标系中,已知伸缩变换''3:.2x xy yϕ⎧=⎪⎨=⎪⎩ (1)求点1(,2)3A -经过ϕ变换所得的点A '的坐标; (2)点B 经过ϕ变换得到点1(3,)2B '=-,求点B 的坐标; (3)求直线:6l y x =经过ϕ变换后所得到直线的l '方程;(4)求双曲线22:164y C x -=经过ϕ变换后所得到曲线C '的焦点坐标。
思路解析:解答本题首先要根据平面直角坐标系中的伸缩变换公式的意义与作用,明确原来的点与变换后的点的坐标,利用方程的思想求解。
解答:331(1)(,),,(,)(,2),12321131,(2)1,(1,1).32x xx x A x y A x y y y y y x y A ϕ'=⎧'=⎧⎪'''-⎨⎨''==⎩⎪⎩'''=⨯==⨯-=-∴-设由伸缩变换:得到由于为于是为所求 13(2)(,),322111(,)(3)1,21,232(1,1).x x x x B x y y y y y B x y x y B ϕ⎧''==⎧⎪⎨⎨'=⎩⎪'=⎩'''=⨯-=-=⨯=∴-设由伸缩变换:得到,由于为(-3,),于是为所求22222222'1(3)(,),63212=6(),,.31(4)(,)1364241,-=1964916-=1916x x l P x y y x y y y x y x y x x x y P x y x y y x y x y x y C ⎧'=⎪''''=⎨⎪'=⎩''''⨯==⎧'=⎪''''-=⎨⎪'=⎩''''-=设直线上任意一点由上述可知,将代入得所以即为所求设曲线C 任意一点,由上述可知,将代入得化简得,即为曲线的方程,可见仍是双曲线,且焦点12(5,0),(5,0).-F F 为所求(二)极坐标与直角坐标的互化 〖例2〗在极坐标系中,如果5(2,),(2,)44A B ππ为等边三角形ABC 的两个顶点,求顶点C 的极坐标(0,02)ρθπ≥≤<。
坐标系与参数方程_知识点总结一、坐标系1.直角坐标系直角坐标系是最常见的坐标系,在平面上由两个垂直的坐标轴组成,分别为x轴和y轴。
一个点在直角坐标系中的位置可以用坐标(x,y)来表示,其中x为横坐标,y为纵坐标。
2.极坐标系3.球坐标系球坐标系是一种用于描述空间点位置的坐标系统,它由径向距离、极角和方位角组成。
一个点的位置可以用有序数组(r,θ,φ)来表示,其中r为点到原点的距离,θ为点与一些固定轴的夹角,φ为点的方位角。
二、参数方程1.一维参数方程一维参数方程是指由一个参数确定的直线或曲线的方程。
例如,一个点在直线上的一维参数方程可以表示为x=f(t),其中x为点在直线上的位置,t为参数,f(t)为关于参数t的函数。
2.二维参数方程二维参数方程是指由两个参数确定的平面曲线的方程。
一个点在平面上的位置可以表示为(x(t),y(t)),其中x(t)和y(t)分别为关于参数t的函数。
二维参数方程常用于描述曲线、圆、椭圆等几何图形。
3.三维参数方程三维参数方程是指由三个参数确定的空间曲线的方程。
一个点在空间中的位置可以表示为(x(t),y(t),z(t)),其中x(t)、y(t)和z(t)分别为关于参数t的函数。
三维参数方程常用于描述空间曲线、曲面等几何图形。
三、坐标系与参数方程的关系坐标系和参数方程之间存在着密切的关系。
在直角坐标系中,一个函数的参数方程可以通过将x和y用参数表示来得到,即将x=f(t)和y=g(t)的参数方程转化为直角坐标系中的函数y=f(x)的形式。
反之,一个函数的直角坐标系方程也可以通过将x和y用参数表示来得到参数方程。
参数方程在极坐标系和球坐标系中也可以通过类似的方式转化。
总结:坐标系是描述点的位置的系统,常见的坐标系有直角坐标系、极坐标系和球坐标系。
参数方程是用参数表示的函数方程,常用于描述直线、曲线、曲面等几何图形。
坐标系和参数方程之间存在密切的关系,可以通过转化将一个方程从坐标系表示转化为参数方程,反之亦然。
第1讲坐标系与参数方程(大题)热点一极坐标与简单曲线的极坐标方程1.直角坐标与极坐标的互化把直角坐标系的原点作为极点,x轴的正半轴作为极轴,且在两种坐标系中取相同的长度单位.如图,设M是平面内的任意一点,它的直角坐标、极坐标分别为(x,y)和(ρ,θ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ,⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2,tan θ=y x (x ≠0). 2.在与曲线的直角坐标方程进行互化时,一定要注意变量的范围,要注意转化的等价性. 例1 (2019·全国Ⅱ)在极坐标系中,O 为极点,点M (ρ0,θ0)(ρ0>0)在曲线C :ρ=4sin θ上,直线l 过点A (4,0)且与OM 垂直,垂足为P . (1)当θ0=π3时,求ρ0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.跟踪演练1 在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l :x +3y =53,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=4sin θ.(1)求直线l 的极坐标方程和圆C 的直角坐标方程;(2)射线OP :θ=π6(ρ≥0)与圆C 的交点为O ,A ,与直线l 的交点为B ,求线段AB 的长.热点二 简单曲线的参数方程 1.直线的参数方程过定点M (x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).2.圆的参数方程圆心为点M (x 0,y 0),半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数).3.圆锥曲线的参数方程(1)椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数).(2)抛物线y 2=2px (p >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt (t 为参数).4.(1)参数方程的实质是将曲线上每一点的横、纵坐标分别用同一个参数表示出来,所以有时处理曲线上与点的坐标有关的问题时,用参数方程求解非常方便;(2)充分利用直线、圆、椭圆等参数方程中参数的几何意义,在解题时能够事半功倍.例2 (2019·聊城模拟)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =sin θ(θ为参数),倾斜角为α的直线l 经过点P (0,2). (1)求曲线C 的普通方程和直线l 的参数方程;(2)若直线l 与曲线C 有两个不同的交点M ,N ,求|PM |+|PN |的最大值.跟踪演练2 (2018·全国Ⅲ)在平面直角坐标系xOy 中,⊙O 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),过点(0,-2)且倾斜角为α的直线l 与⊙O 交于A ,B 两点. (1)求α的取值范围;(2)求AB 中点P 的轨迹的参数方程.热点三 极坐标方程与参数方程的综合应用解决与圆、圆锥曲线的参数方程有关的综合问题时,要注意普通方程与参数方程的互化公式,主要是通过互化解决与圆、圆锥曲线上动点有关的问题,如最值、范围等.例3 (2019·衡阳调研)在直角坐标系xOy 中,设P 为⊙O :x 2+y 2=9上的动点,点D 为P 在x 轴上的投影,动点M 满足2DM →=MP →,点M 的轨迹为曲线C .以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π6=23,点A (ρ1,0),B ⎝⎛⎭⎫ρ2,π2为直线l 上两点.(1)求曲线C 的参数方程;(2)是否存在M ,使得△MAB 的面积为8?若存在,有几个这样的点?若不存在,请说明理由.|AB |=ρ21+ρ22=8. S △MAB =12|AB |d ≥43,∵8>43,故存在符合题意的点M ,且存在两个这样的点.跟踪演练3 (2019·烟台模拟)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1-32t ,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=222-cos 2θ.(1)求直线l 的普通方程及曲线C 的直角坐标方程;(2)设点P (1,-3),直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求1|P A |+1|PB |的值.真题体验(2019·全国Ⅰ,理,22)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t 21+t 2,y =4t1+t2(t 为参数).以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为2ρcos θ+3ρsin θ+11=0.(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.押题预测在平面直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρcos θ-2ρsin θ+1=0,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =3sin α(α为参数).(1)求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值;(2)直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,已知点M (1,1),求|MA |·|MB |的值.A 组 专题通关1.(2019·贵州普通高等学校招生考试)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数,t ≥0),在以O 为原点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2,C 3的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-45=0,ρ(cos θ+sin θ)=75.(1)判断C 2,C 3的位置关系,并说明理由;(2)若tan α=34(0≤α≤π),C 1分别与C 2,C 3交于M ,N 两点,求|MN |.2.(2019·全国Ⅲ)如图,在极坐标系Ox 中,A (2,0),B ⎝⎛⎭⎫2,π4,C ⎝⎛⎭⎫2,3π4,D (2,π),弧»»»AB C BC D ,,所在圆的圆心分别是(1,0),⎝⎛⎭⎫1,π2,(1,π),曲线M 1是弧»AB ,曲线M 2是弧»BC ,曲线M 3是弧».CD(1)分别写出M 1,M 2,M 3的极坐标方程;(2)曲线M 由M 1,M 2,M 3构成,若点P 在M 上,且|OP |=3,求P 的极坐标.3.(2019·陕西八校联考)已知曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θsin 2θ,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =1+t sin α(t 为参数,0≤α<π). (1)把曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程,并说明曲线C 的形状; (2)若直线l 经过点(1,0),求直线l 被曲线C 截得的线段AB 的长.B 组 能力提高4.(2019·六安模拟)已知曲线E 的极坐标方程为ρ=4tan θcos θ,倾斜角为α的直线l 过点P (2,2).(1)求曲线E 的直角坐标方程和直线l 的参数方程;(2)设l 1,l 2是过点P 且关于直线x =2对称的两条直线,l 1与E 交于A ,B 两点,l 2与E 交于C ,D 两点.求证:|P A |∶|PD |=|PC |∶|PB |.5.在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos α,y =3sin α(α为参数,α∈[0,π]).以O为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ2=61-sin 2θ+3cos 2θ.(1)求曲线C 1的极坐标方程;(2)设C 1与C 2的交点为M ,N ,求∠MON .数学核心素养练习一、数学抽象、直观想象素养1 数学抽象例1 (2019·全国Ⅱ)设函数f (x )的定义域为R ,满足f (x +1)=2f (x ),且当x ∈(0,1]时,f (x )=x (x -1).若对任意x ∈(-∞,m ],都有f (x )≥-89,则m 的取值范围是( )A.⎝⎛⎦⎤-∞,94 B.⎝⎛⎦⎤-∞,73 C.⎝⎛⎦⎤-∞,52 D.⎝⎛⎦⎤-∞,831.如图表示的是一位骑自行车和一位骑摩托车的旅行者在相距80 km 的甲、乙两城间从甲城到乙城所行驶的路程与时间之间的函数关系,有人根据函数图象,提出了关于这两个旅行者的如下信息:①骑自行车者比骑摩托车者早出发3 h,晚到1 h;②骑自行车者是变速运动,骑摩托车者是匀速运动;③骑摩托车者在出发1.5 h后追上了骑自行车者;④骑摩托车者在出发1.5 h后与骑自行车者速度一样.其中,正确信息的序号是________.素养2直观想象例2(2019·全国Ⅲ)如图,点N为正方形ABCD的中心,△ECD为正三角形,平面ECD⊥平面ABCD,M是线段ED的中点,则()A.BM=EN,且直线BM,EN是相交直线B.BM≠EN,且直线BM,EN是相交直线C.BM=EN,且直线BM,EN是异面直线D.BM≠EN,且直线BM,EN是异面直线2.(2018·北京)某四棱锥的三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为()A.1B.2C.3D.4二、逻辑推理、数学运算素养3逻辑推理例3(2019·全国Ⅱ)在“一带一路”知识测验后,甲、乙、丙三人对成绩进行预测.甲:我的成绩比乙高.乙:丙的成绩比我和甲的都高. 丙:我的成绩比乙高.成绩公布后,三人成绩互不相同且只有一个人预测正确,那么三人按成绩由高到低的次序为( )A.甲、乙、丙B.乙、甲、丙C.丙、乙、甲D.甲、丙、乙3.(2018·全国Ⅰ)已知双曲线C :x 23-y 2=1,O 为坐标原点,F 为C 的右焦点,过F 的直线与C 的两条渐近线的交点分别为M ,N .若△OMN 为直角三角形,则|MN |等于( ) A.32B.3C.2 3D.4 素养4 数学运算例4 (2019·全国Ⅰ)已知非零向量a ,b 满足|a |=2|b |,且(a -b )⊥b ,则a 与b 的夹角为( ) A.π6 B.π3 C.2π3 D.5π64.(2018·全国Ⅲ)设a=log0.20.3,b=log20.3,则()A.a+b<ab<0B.ab<a+b<0C.a+b<0<abD.ab<0<a+b三、数学建模、数据分析素养5数学建模例5(2019·全国Ⅰ)古希腊时期,人们认为最美人体的头顶至肚脐的长度与肚脐至足底的长度之比是5-12⎝⎛⎭⎪⎫5-12≈0.618,称为黄金分割比例,著名的“断臂维纳斯”便是如此.此外,最美人体的头顶至咽喉的长度与咽喉至肚脐的长度之比也是5-12.若某人满足上述两个黄金分割比例,且腿长为105 cm,头顶至脖子下端的长度为26 cm,则其身高可能是()A.165 cmB.175 cmC.185 cmD.190 cm5.(2019·北京)李明自主创业,在网上经营一家水果店,销售的水果中有草莓、京白梨、西瓜、桃,价格依次为60元/盒、65元/盒、80元/盒、90元/盒.为增加销量,李明对这四种水果进行促销:一次购买水果的总价达到120元,顾客就少付x元,每笔订单顾客网上支付成功后,李明会得到支付款的80%.(1)当x=10时,顾客一次购买草莓和西瓜各1盒,需要支付________元;(2)在促销活动中,为保证李明每笔订单得到的金额均不低于促销前总价的七折,则x的最大值为________.素养6数据分析例6(2019·全国Ⅲ)为了解甲、乙两种离子在小鼠体内的残留程度,进行如下试验:将200只小鼠随机分成A,B两组,每组100只,其中A组小鼠给服甲离子溶液,B组小鼠给服乙离子溶液.每只小鼠给服的溶液体积相同、摩尔浓度相同.经过一段时间后用某种科学方法测算出残留在小鼠体内离子的百分比.根据试验数据分别得到如下直方图:记C为事件:“乙离子残留在体内的百分比不低于5.5”,根据直方图得到P(C)的估计值为0.70.(1)求乙离子残留百分比直方图中a,b的值;(2)分别估计甲、乙离子残留百分比的平均值(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表).6.某市一水电站的年发电量y (单位:亿千瓦时)与该市的年降雨量x (单位:毫米)有如下统计数据:(1)若从统计的5年中任取2年,求这2年的发电量都高于7.5 亿千瓦时的概率;(2)由表中数据求得线性回归方程为y ^=0.004x +a ^,该水电站计划2019年的发电量不低于8.6 亿千瓦时,现由气象部门获悉2019年的降雨量约为1 800 毫米,请你预测2019年能否完成发电任务?回扣2复数、程序框图与平面向量1.复数的相关概念及运算法则(1)复数z=a+b i(a,b∈R)的分类①z是实数⇔b=0;②z是虚数⇔b≠0;③z是纯虚数⇔a=0且b≠0.(2)共轭复数复数z=a+b i(a,b∈R)的共轭复数z=a-b i.(3)复数的模复数z=a+b i(a,b∈R)的模|z|=a2+b2.(4)复数相等的充要条件a+b i=c+d i⇔a=c且b=d(a,b,c,d∈R).特别地,a +b i =0⇔a =0且b =0(a ,b ∈R ). (5)复数的运算法则加减法:(a +b i)±(c +d i)=(a ±c )+(b ±d )i ; 乘法:(a +b i)(c +d i)=(ac -bd )+(ad +bc )i ; 除法:(a +b i)÷(c +d i)=ac +bd c 2+d 2+bc -adc 2+d2i(c +d i ≠0).()其中a ,b ,c ,d ∈R2.复数的几个常见结论 (1)(1±i)2=±2i. (2)1+i 1-i =i ,1-i1+i=-i. (3)i 4n =1,i 4n +1=i ,i 4n +2=-1,i 4n +3=-i ,i 4n +i 4n +1+i 4n +2+i 4n +3=0(n ∈Z ). 3.程序框图的三种基本逻辑结构 (1)顺序结构. (2)条件结构. (3)循环结构. 4.平面向量基本定理如果e 1,e 2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a ,有且只有一对实数λ1,λ2,使a =λ1e 1+λ2e 2.我们把不共线的向量e 1,e 2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底. 5.向量a 与b 的夹角已知两个非零向量a 和b .作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB =θ(0°≤θ≤180°)叫做向量a 与b 的夹角.当θ=0°时,a 与b 同向;当θ=180°时,a 与b 反向.如果a 与b 的夹角是90°,我们说a 与b 垂直,记作a ⊥b . 6.平面向量的数量积(1)若a ,b 为非零向量,夹角为θ,则a·b =|a||b |cos θ. (2)设a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a·b =x 1x 2+y 1y 2.(3)a ·b 的几何意义:数量积a ·b 等于a 的长度|a |与b 在a 的方向上的投影|b |cos θ的乘积. 7.两个非零向量平行、垂直的充要条件 若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则 (1)a ∥b ⇔a =λb (b ≠0)⇔x 1y 2-x 2y 1=0. (2)a ⊥b ⇔a·b =0⇔x 1x 2+y 1y 2=0. 8.利用数量积求长度(1)若a =(x ,y ),则|a |=a·a =x 2+y 2. (2)若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则 |AB →|=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2. 9.利用数量积求夹角设a ,b 为非零向量,若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),θ为a 与b 的夹角, 则cos θ=a·b|a||b |=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21 x 22+y 22.10.三角形“四心”向量形式的充要条件设O 为△ABC 所在平面上一点,角A ,B ,C 所对的边长分别为a ,b ,c ,则 (1)O 为△ABC 的外心⇔|OA →|=|OB →|=|OC →|=a 2sin A. (2)O 为△ABC 的重心⇔OA →+OB →+OC →=0. (3)O 为△ABC 的垂心⇔OA →·OB →=OB →·OC →=OC →·OA →. (4)O 为△ABC 的内心⇔aOA →+bOB →+cOC →=0.1.复数z为纯虚数的充要条件是a=0且b≠0(z=a+b i,a,b∈R).还要注意巧妙运用参数问题和合理消参的技巧.2.复数的运算与多项式运算类似,要注意利用i2=-1化简合并同类项.3.在解决含有循环结构的框图时,要弄清停止循环的条件.注意理解循环条件中“≥”与“>”的区别.4.解决程序框图问题时,要注意流程线的指向与其上文字“是”“否”的对应.5.在循环结构中,易错误判定循环体结束的条件,导致错求输出的结果.6.a·b>0是〈a,b〉为锐角的必要不充分条件;a·b<0是〈a,b〉为钝角的必要不充分条件.数学的核心素养引领复习一、数学抽象、直观想象素养1数学抽象通过由具体的实例概括一般性结论,看我们能否在综合的情境中学会抽象出数学问题,并在得到数学结论的基础上形成新的命题,以此考查数学抽象素养.例1(2019·全国Ⅱ)设函数f(x)的定义域为R,满足f(x+1)=2f(x),且当x∈(0,1]时,f(x)=x(x -1).若对任意x∈(-∞,m],都有f(x)≥-89,则m的取值范围是()A.⎝⎛⎦⎤-∞,94 B.⎝⎛⎦⎤-∞,73C.⎝⎛⎦⎤-∞,52 D.⎝⎛⎦⎤-∞,83答案B解析当-1<x≤0时,0<x+1≤1,则f(x)=12f(x+1)=12(x+1)x;当1<x≤2时,0<x-1≤1,则f(x)=2f(x-1)=2(x-1)(x-2);当2<x≤3时,0<x-2≤1,则f(x)=2f(x-1)=22f(x-2)=22(x-2)(x-3),…,由此可得f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧…,12(x+1)x,-1<x≤0,x(x-1),0<x≤1,2(x-1)(x-2),1<x≤2,22(x-2)(x-3),2<x≤3,由此作出函数f(x)的图象,如图所示.由图可知当2<x≤3时,令22(x-2)·(x-3)=-89,整理,得(3x-7)(3x-8)=0,解得x=73或x=83,将这两个值标注在图中.要使对任意x∈(-∞,m]都有f(x)≥-89,必有m≤73,即实数m的取值范围是⎝⎛⎦⎤-∞,73,故选B.1.如图表示的是一位骑自行车和一位骑摩托车的旅行者在相距80 km的甲、乙两城间从甲城到乙城所行驶的路程与时间之间的函数关系,有人根据函数图象,提出了关于这两个旅行者的如下信息:①骑自行车者比骑摩托车者早出发3 h,晚到1 h;②骑自行车者是变速运动,骑摩托车者是匀速运动;③骑摩托车者在出发1.5 h后追上了骑自行车者;④骑摩托车者在出发1.5 h后与骑自行车者速度一样.其中,正确信息的序号是________.答案①②③解析看时间轴易知①正确;骑摩托车者行驶的路程与时间的函数图象是直线,所以是匀速运动,而骑自行车者行驶的路程与时间的函数图象是折线,所以是变速运动,因此②正确;两条曲线的交点的横坐标对应着4.5,故③正确,④错误.素养2直观想象通过空间图形与平面图形的观察以及图形与数量关系的分析,通过想象对复杂的数学问题进行直观表达,看我们能否运用图形和空间想象思考问题,感悟事物的本质,形成解决问题的思路,以此考查直观想象素养.例2(2019·全国Ⅲ)如图,点N为正方形ABCD的中心,△ECD为正三角形,平面ECD⊥平面ABCD,M是线段ED的中点,则()A.BM=EN,且直线BM,EN是相交直线B.BM≠EN,且直线BM,EN是相交直线C.BM=EN,且直线BM,EN是异面直线D.BM≠EN,且直线BM,EN是异面直线答案B解析取CD的中点O,连接ON,EO,因为△ECD为正三角形,所以EO⊥CD,又平面ECD⊥平面ABCD,平面ECD∩平面ABCD=CD,所以EO⊥平面ABCD.设正方形ABCD的边长为2,则EO=3,ON=1,所以EN2=EO2+ON2=4,得EN=2.过M作CD的垂线,垂足为P,连接BP,则MP=32,CP=32,所以BM2=MP2+BP2=⎝⎛⎭⎫322+⎝⎛⎭⎫322+22=7,得BM=7,所以BM≠EN.连接BD,BE,因为四边形ABCD为正方形,所以N为BD的中点,即EN,MB均在平面BDE内,所以直线BM,EN是相交直线.2.(2018·北京)某四棱锥的三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为()A.1B.2C.3D.4答案C解析由三视图得到空间几何体,如图所示,则P A⊥平面ABCD,平面ABCD为直角梯形,P A=AB=AD=2,BC=1,所以P A⊥AD,P A⊥AB,P A⊥BC.又BC⊥AB,AB∩P A=A,AB,P A⊂平面P AB,所以BC⊥平面P AB.又PB⊂平面P AB,所以BC⊥PB.在△PCD中,PD=22,PC=3,CD=5,所以△PCD为锐角三角形.所以侧面中的直角三角形为△P AB,△P AD,△PBC,共3个.故选C.二、逻辑推理、数学运算素养3逻辑推理通过提出问题和论证命题的过程,看我们能否选择合适的论证方法和途径予以证明,并能用准确、严谨的数学语言表述论证过程,以此考查逻辑推理素养.例3(2019·全国Ⅱ)在“一带一路”知识测验后,甲、乙、丙三人对成绩进行预测.甲:我的成绩比乙高.乙:丙的成绩比我和甲的都高.丙:我的成绩比乙高.成绩公布后,三人成绩互不相同且只有一个人预测正确,那么三人按成绩由高到低的次序为( )A.甲、乙、丙B.乙、甲、丙C.丙、乙、甲D.甲、丙、乙答案 A解析 由于三人成绩互不相同且只有一个人预测正确.若甲预测正确,则乙、丙预测错误,于是三人按成绩由高到低的次序为甲、乙、丙;若甲预测错误,则甲、乙按成绩由高到低的次序为乙、甲,再假设丙预测正确,则乙、丙按成绩由高到低的次序为丙、乙,于是甲、乙、丙按成绩由高到低排序为丙、乙、甲,从而乙的预测也正确,与事实矛盾;若甲、丙预测错误,则可推出乙的预测也错误.综上所述,三人按成绩由高到低的次序为甲、乙、丙.3.(2018·全国Ⅰ)已知双曲线C :x 23-y 2=1,O 为坐标原点,F 为C 的右焦点,过F 的直线与C 的两条渐近线的交点分别为M ,N .若△OMN 为直角三角形,则|MN |等于( ) A.32 B.3 C.2 3 D.4 答案 B解析 由已知得双曲线的两条渐近线方程为y =±13x . 设两渐近线的夹角为2α,则有tan α=13=33, 所以α=30°.所以∠MON =2α=60°.又△OMN 为直角三角形,由于双曲线具有对称性,不妨设MN ⊥ON ,如图所示. 在Rt △ONF 中,|OF |=2, 则|ON |= 3.则在Rt △OMN 中,|MN |=|ON |·tan 2α=3·tan 60°=3.素养4 数学运算通过各类数学问题特别是综合性问题的处理,看我们能否做到明确运算对象,分析运算条件,选择运算法则,把握运算方向,设计运算程序,获取运算结果,以此考查数学运算素养.例4 (2019·全国Ⅰ)已知非零向量a ,b 满足|a |=2|b |,且(a -b )⊥b ,则a 与b 的夹角为( ) A.π6 B.π3 C.2π3 D.5π6 答案 B解析 设a 与b 的夹角为α,∵(a -b )⊥b ,∴(a -b )·b =0,∴a ·b =b 2,∴|a |·|b |cos α=|b |2,又|a |=2|b |,∴cos α=12,∵α∈[0,π],∴α=π3,故选B.4.(2018·全国Ⅲ)设a =log 0.20.3,b =log 20.3,则( ) A.a +b <ab <0 B.ab <a +b <0 C.a +b <0<ab D.ab <0<a +b答案 B解析 ∵a =log 0.20.3>log 0.21=0, b =log 20.3<log 21=0,∴ab <0.∵a +b ab =1a +1b=log 0.30.2+log 0.32=log 0.30.4, ∴1=log 0.30.3>log 0.30.4>log 0.31=0, ∴0<a +b ab<1,∴ab <a +b <0.三、数学建模、数据分析素养5数学建模通过实际应用问题的处理,看我们是否能够运用数学语言清晰、准确地表达数学建模的过程和结果,以此考查数学建模素养.例5(2019·全国Ⅰ)古希腊时期,人们认为最美人体的头顶至肚脐的长度与肚脐至足底的长度之比是5-12⎝⎛⎭⎪⎫5-12≈0.618,称为黄金分割比例,著名的“断臂维纳斯”便是如此.此外,最美人体的头顶至咽喉的长度与咽喉至肚脐的长度之比也是5-12.若某人满足上述两个黄金分割比例,且腿长为105 cm,头顶至脖子下端的长度为26 cm,则其身高可能是()A.165 cmB.175 cmC.185 cmD.190 cm答案B解析若头顶至咽喉的长度为26 cm,则身高为26+26÷0.618+(26+26÷0.618) ÷0.618≈178(cm),此人头顶至脖子下端的长度为26 cm,即头顶至咽喉的长度小于26 cm,所以其身高小于178 cm,同理其身高也大于105÷0.618≈170(cm),故其身高可能是175 cm,故选B.5.(2019·北京)李明自主创业,在网上经营一家水果店,销售的水果中有草莓、京白梨、西瓜、桃,价格依次为60元/盒、65元/盒、80元/盒、90元/盒.为增加销量,李明对这四种水果进行促销:一次购买水果的总价达到120元,顾客就少付x元,每笔订单顾客网上支付成功后,李明会得到支付款的80%.(1)当x =10时,顾客一次购买草莓和西瓜各1盒,需要支付________元;(2)在促销活动中,为保证李明每笔订单得到的金额均不低于促销前总价的七折,则x 的最大值为________. 答案 130 15解析 (1)顾客一次购买草莓和西瓜各1盒,总价为60+80=140(元),又140>120,所以优惠10元,顾客实际需要付款130元.(2)设顾客一次购买的水果总价为m 元,由题意知,当0<m <120时,x =0,当m ≥120时,(m -x )×80%≥m ×70%,得x ≤m 8对任意m ≥120恒成立,又m8≥15,所以x 的最大值为15.素养6 数据分析通过对概率与统计问题中大量数据的分析和加工,看我们能否获得数据提供的信息及其所呈现的规律,进而分析随机现象的本质特征,发现随机现象的统计规律,以此考查数据分析素养.例6 (2019·全国Ⅲ)为了解甲、乙两种离子在小鼠体内的残留程度,进行如下试验:将200只小鼠随机分成A ,B 两组,每组100只,其中A 组小鼠给服甲离子溶液,B 组小鼠给服乙离子溶液.每只小鼠给服的溶液体积相同、摩尔浓度相同.经过一段时间后用某种科学方法测算出残留在小鼠体内离子的百分比.根据试验数据分别得到如下直方图:记C 为事件:“乙离子残留在体内的百分比不低于5.5”,根据直方图得到P (C )的估计值为0.70.(1)求乙离子残留百分比直方图中a ,b 的值;(2)分别估计甲、乙离子残留百分比的平均值(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表). 解 (1)由已知得0.70=a +0.20+0.15,故a =0.35.b =1-0.05-0.15-0.70=0.10.(2)甲离子残留百分比的平均值的估计值为2×0.15+3×0.20+4×0.30+5×0.20+6×0.10+7×0.05=4.05. 乙离子残留百分比的平均值的估计值为3×0.05+4×0.10+5×0.15+6×0.35+7×0.20+8×0.15=6.00.6.某市一水电站的年发电量y (单位:亿千瓦时)与该市的年降雨量x (单位:毫米)有如下统计数据:2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 降雨量x (毫米) 1 500 1 400 1 900 1 600 2 100 发电量y (亿千瓦时)7.47.09.27.910.0(1)若从统计的5年中任取2年,求这2年的发电量都高于7.5 亿千瓦时的概率;(2)由表中数据求得线性回归方程为y ^=0.004x +a ^,该水电站计划2019年的发电量不低于8.6 亿千瓦时,现由气象部门获悉2019年的降雨量约为1 800 毫米,请你预测2019年能否完成发电任务?解 (1)从统计的5年发电量中任取2年,基本事件为{7.4,7.0},{7.4,9.2},{7.4,7.9},{7.4,10.0},{7.0,9.2},{7.0,7.9},{7.0,10.0},{9.2,7.9},{9.2,10.0},{7.9,10.0},共10个;其中这2年的发电量都高于7.5 亿千瓦时的基本事件为{9.2,7.9},{9.2,10.0},{7.9,10.0},共3个.所以这2年发电量都高于7.5 亿千瓦时的概率为P =310.(2)因为x =1 500+1 400+1 900+1 600+2 1005=8 5005=1 700, y =7.4+7.0+9.2+7.9+10.05=41.55=8.3. 又直线y ^=0.004x +a ^过点(x ,y ),所以8.3=0.004×1 700+a ^, 解得a ^=1.5, 所以y ^=0.004x +1.5.当x =1 800时,y ^=0.004×1 800+1.5=8.7>8.6, 所以预测该水电站2019年能完成发电任务.。
【最新】数学复习题《坐标系与参数方程》专题解析一、131.在同一平面直角坐标系中,经过伸缩变换53x xy y ''=⎧⎨=⎩后,曲线C 变为曲线2241x y ''+=,则曲线C 的方程为( )A .2225361x y +=B .2291001x y +=C .10241x y +=D .22281259x y += 【答案】A 【解析】 【分析】将伸缩变换53x x y y''=⎧⎨=⎩代入曲线2241x y ''+=中即可解.【详解】解:把53x x y y''=⎧⎨=⎩代入曲线2241x y ''+=,可得:()()225431x y +=,即2225361x y +=,即为曲线C 的方程. 故选:A . 【点睛】考查平面直角坐标系的伸缩变换,题目较为简单. 伸缩变换:设点(,)P x y 是平面直角坐标系中的任意一点,在变换,(0):,(0)x x y y λλϕμμ'=⋅>⎧⎨'=⋅>⎩的作用下,点(,)P x y 对应到点(,)P x y ''',称ϕ为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换.2.点(,)ρθ满足223cos 2sin 6cos ρθρθθ+=,则2ρ的最大值为( ) A .72B .4C .92D .5【答案】B 【解析】 【分析】将223cos 2sin 6cos ρθρθθ+=化成直角坐标方程,则2ρ的最大值为22xy + 的最大值。
【详解】223cos 2sin 6cos ρθρθθ+=两边同时乘ρ,化为22326x y x +=,得22332y x x =-,则()2222211919369(3)22222x y x x x x x +=-+=--++=--+.由223302y x x =-…,可得02x 剟,所以当2x =时,222x y ρ=+取得最大值4. 故选B 【点睛】本题考查极坐标方程与直角坐标方程的互化以及利用二次函数求最值,属于一般题。
高考文科数学。
坐标系与参数方程大题 -知识点、考法及解题方法
极坐标与参数方程题型及解题方法
极坐标与参数方程是高中数学选考题之一,通常包含两个小题。
第一小题是极坐标方程与普通方程的互化或参数方程与普通方程的互化。
第二小题则包括求交点联立方程并解方程、求线段距离、面积、定值以及取值范围或最值问题。
考点一是极坐标与直角坐标的互化。
练时可以应用代入法、平方法等技巧,同时还需掌握同乘(同除以)ρ等方法。
例如,将圆的普通方程x2+(y-2)2=4化为极坐标方程,可得
ρ=2sinθ+2cosθ。
考点二是极坐标方程与直角坐标方程的互化解题方法。
同样可以采用代入法、平方法等技巧,还可以用同乘(同除以)ρ等技巧。
例如,将极坐标方程ρ=2sinθ+2cosθ转化为直角坐
标方程,可得x=2cosθ,y=2sinθ+2.
考点三是参数方程与普通方程的互化。
将普通方程化为参数方程的步骤包括将x、y移到左边,右边只放一个常数,然后右边常数乘以,最后带入x、y得到参数方程。
需要注意的是,参数方程一般不唯一。
在综合题中,需要求解交点时,可以联立方程并解方程。
求最值时,需要求取导数并令其为0,然后求出极值。
求定值时,需要将参数带入方程中进行计算。
2020年高考数学二轮复习70分解答题专项特训-专题7坐标系与参数方程1.已知在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程是⎩⎨⎧x =22t ,y =22t +42(t 为参数),以原点为极点,x 轴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+π4. (1)判断直线l 与曲线C 的位置关系;(2)设M 为曲线C 上任意一点,求x +y 的取值范围.解(1)由⎩⎨⎧x =22t ,y =22t +42,消去t ,得直线l 的普通方程为y =x +4 2. 由ρ=2cos ⎝⎛⎭⎫θ+π4, 得ρ=2cos θcos π4-2sin θsin π4=2cos θ-2sin θ.∴ρ2=2ρcos θ-2ρsin θ, 即x 2-2x +y 2+2y =0. 化为标准方程得⎝⎛⎭⎫x -222+⎝⎛⎭⎫y +222=1. ∴圆心坐标为⎝⎛⎭⎫22,-22,半径为1. ∵圆心到直线l :x -y +42=0的距离d =⎪⎪⎪⎪22+22+422=5>1,∴直线l 与曲线C 相离.(2)由M (x ,y )为曲线C 上任意一点,可设⎩⎨⎧x =22+cos α,y =-22+sin α(α为参数,0≤α<2π),则x +y =sin α+cos α=2sin ⎝⎛⎭⎫α+π4, ∵0≤α<2π, ∴π4≤α+π4<9π4, ∴-2≤2sin ⎝⎛⎭⎫α+π4≤2, ∴x +y 的取值范围是[-2,2].2.(2019·辽南协作体模拟)在平面直角坐标系中,直线l 过原点且倾斜角为π4;曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =33cos α,y =sin α(α为参数);曲线C 2的参数方程为⎩⎨⎧x =3+13cos α,y =2+13sin α(α为参数).(1)求直线l 的极坐标方程,曲线C 1和曲线C 2的普通方程;(2)若直线l 与曲线C 1和曲线C 2在第一象限的交点分别为M ,N ,求M ,N 之间的距离. 解 (1)直线l 的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R );曲线C 1 的普通方程为x 213+y 2=1;曲线C 2的普通方程为(x -3)2+(y -2)2=13. (2)曲线C 1的极坐标方程为ρ2=11+2cos 2θ,曲线C 2的极坐标方程为ρ=6cos θ+4sin θ, ∴|ON |=6cos π4+4sin π4=52,|OM |=11+2×⎝⎛⎭⎫222=22, 可得|MN |=|ON |-|OM |=52-22=922. 3.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1过点P (m,2),其参数方程为⎩⎨⎧x =m +t ,y =2-t(t 为参数,m∈R ),以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+8cos θ-ρ=0.(1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)若已知曲线C 1和曲线C 2交于A ,B 两点,且|P A |=2|PB |,求实数m 的值.解 (1)C 1的参数方程⎩⎨⎧x =m +t ,y =2-t(t 为参数,m ∈R ),消参得普通方程为x +y -m -2=0.C 2的极坐标方程化为ρ(2cos 2θ-1)+8cos θ-ρ=0,两边同乘ρ得2ρ2cos 2θ+8ρcos θ-2ρ2=0,即y 2=4x .即C 2的直角坐标方程为y 2=4x .(2)将曲线C 1的参数方程标准化为⎩⎨⎧x =m -22t ,y =2+22t (t 为参数,m ∈R ),代入曲线C 2:y 2=4x ,得12t 2+42t +4-4m =0, 由Δ=(42)2-4×12×(4-4m )>0,得m >-3,设A ,B 对应的参数为t 1,t 2,由题意得|t 1|=2|t 2|,即t 1=2t 2或t 1=-2t 2,当t 1=2t 2时,⎩⎨⎧t 1=2t 2,t 1+t 2=-82,t 1·t 2=2(4-4m ),解得m =-239,满足m >-3;当t 1=-2t 2时,⎩⎨⎧t 1=-2t 2,t 1+t 2=-82,t 1·t 2=2(4-4m )解得m =33,满足m >-3. 综上,m =-239或33.4.(2019·昆明质检)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2+3cos α,y =3sin α(α为参数),直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =t cos β,y =t sin β(t 为参数,0≤β<π),以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系. (1)求曲线C 的极坐标方程;(2)已知直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,且|OA |-|OB |=2,求β. 解 (1)由曲线C 的参数方程可得普通方程为(x -2)2+y 2=3,即x 2+y 2-4x +1=0,所以曲线C 的极坐标方程为ρ2-4ρcos θ+1=0.(2)由直线l 的参数方程可得直线的极坐标方程为θ=β(ρ∈R,0≤β<π), 因为直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点, 所以设A (ρ1,β),B (ρ2,β),联立⎩⎨⎧ρ2-4ρcos θ+1=0,θ=β,可得ρ2-4ρcos β+1=0,因为Δ=16cos 2β-4>0,即cos 2β>14,所以|OA |-|OB |=|ρ1-ρ2|=(ρ1+ρ2)2-4ρ1ρ2 =16cos 2β-4=2, 解得cos β=±22, 又0≤β<π, 所以β=π4或3π4.5.(2019·保山模拟)在平面直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.⊙O 的极坐标方程为ρ=2,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =t cos α,y =-2+t sin α(t 为参数),直线l 与⊙O 交于A ,B 两个不同的点. (1)求倾斜角α的取值范围;(2)求线段AB 中点P 的轨迹的参数方程. 解 (1)直线l 的倾斜角为α,当α=π2时,直线l (即y 轴)与⊙O 交于A ,B 两个不同的点,符合题目要求;当α≠π2时,记k =tan α,直线l 的参数方程⎩⎨⎧x =t cos α,y =-2+t sin α化为普通方程为kx -y -2=0,圆心O 到直线l 的距离d =21+k 2. 因为直线l 与⊙O 交于不同的两点, 所以21+k 2<2, 解得k >1或k <-1.当k <-1时,直线l 的倾斜角α的取值范围是⎝⎛⎭⎫π2,3π4;当k >1时,α的取值范围是⎝⎛⎭⎫π4,π2,综上,直线l 的倾斜角α的取值范围是⎝⎛⎭⎫π4,3π4.(2)⊙O 的极坐标方程为ρ=2,其直角坐标方程为x 2+y 2=2,因直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =t cos α,y =-2+t sin α(t 为参数),代入x 2+y 2=2中得,t 2-4t sin α+2=0, 故可设A (t 1cos α,-2+t 1sin α), B (t 2cos α,-2+t 2sin α),注意到t 1 ,t 2为方程的根,故t 1+t 2=4sin α, 点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫t 1+t 22cos α,-2+t 1+t 22sin α,即(sin 2α,-1-cos 2α), 所以点P 的轨迹的参数方程为⎩⎨⎧x =sin 2α,y =-1-cos 2α(α为参数).。
“坐标系与参数方程”高考考查分析坐标系与参数方程是数学中的重要概念,在高考中经常被考查。
本文将从简单介绍坐标系和参数方程的基本概念开始,然后分析高考中可能会涉及到的相关考题,并给出解题方法和思路。
一、坐标系的概念坐标系是指由直角坐标轴和原点组成的平面或空间上的一个几何结构。
一般来说,二维坐标系由x轴和y轴组成,原点为坐标系的起点,x轴和y轴互相垂直。
三维坐标系由x 轴、y轴和z轴组成,原点为坐标系的起点,x轴和y轴在平面上互相垂直,z轴与平面垂直。
二、参数方程的概念参数方程是一种用参数表示的的函数方程。
通常将一个二元函数的两个自变量分别用两个参数表示,并用参数方程将它们联系起来。
在空间曲线方程中,我们常常用参数方程来表示曲线上的各个点的坐标。
对于平面上的一条直线,我们可以通过两个参数t和s来表示各个点的坐标。
三、高考考点与命题思路1. 坐标系的性质和计算高考中,常常会考察学生对坐标系性质的理解和计算能力。
考生可能需要根据已知条件绘制坐标系,并计算平面上的点的坐标。
此类题目主要要求考生对坐标系的性质有清晰的认识,能够正确运用计算方法。
2. 转动曲线方程和参数方程之间的转换高考中,经常会涉及到参数方程和曲线方程之间的转换。
考生可能会被给出一个曲线方程,然后要求将其转化为参数方程,或者反过来。
此类题目要求考生对参数方程和曲线方程之间的关系有较深入的理解,并能够找到相应的转换方法。
四、解题方法与思路1. 掌握基本知识考生需要牢固掌握坐标系和参数方程的基本概念和性质。
只有对基本知识有清晰的认识,才能够灵活运用。
2. 熟练计算能力在解决与坐标系和参数方程有关的题目时,熟练的计算能力是必不可少的。
考生需熟悉坐标系的性质,能够准确计算各个点的坐标。
3. 深入理解思考在解答参数方程和曲线方程之间的转换题目时,考生需要深入理解参数方程和曲线方程之间的关系,找到相应的转换方法。
可以通过观察坐标的变化规律,或者利用变量之间的相关关系来解决。
坐标系与参数方程*选考内容《坐标系与参数方程》高考考试大纲规定:1.坐标系:① 理解坐标系旳作用.② 理解在平面直角坐标系伸缩变换作用下平面图形旳变化状况.③ 能在极坐标系中用极坐标表达点旳位置,理解在极坐标系和平面直角坐标系中表达点旳位置旳区别,能进行极坐标和直角坐标旳互化.④ 能在极坐标系中给出简朴图形(如过极点旳直线、过极点或圆心在极点旳圆)旳方程.通过比较这些图形在极坐标系和平面直角坐标系中旳方程,理解用方程表达平面图形时选择合适坐标系旳意义.2.参数方程:①理解参数方程,理解参数旳意义.② 能选择合适旳参数写出直线、圆和圆锥曲线旳参数方程.第一讲一、平面直角坐标系伸缩变换:设点),(y x P 是平面直角坐标系中旳任意一点,在变换⎩⎨⎧>⋅='>⋅=').0(,y y 0),(x,x :μμλλϕ旳作用下,点),(y x P 对应到点),(y x P ''',称ϕ为平面直角坐标系中旳坐标伸缩变换,简称伸缩变换。
措施1:求伸缩变换后旳图形。
由伸缩变换公式解出x 、y,代入已知曲线方程就可求得伸缩变换后旳曲线方程。
例::在一种平面直角坐标系中,求下列方程所对应旳图形通过伸缩变换后旳图形。
措施2:待定系数法求伸缩变换。
求伸缩变换时,先设出变换,再代入原方程或变换后旳方程,求出其中系数即可。
例:在同一平面直角坐标系中,求下图形变换旳伸缩变换:二、极坐标1.极坐标系旳概念:在平面内取一种定点O ,叫做极点;自极点O 引一条射线Ox 叫做极轴;再选定一种长度单位、一种角度单位(一般取弧度)及其正方向(一般取逆时针方向),这样就建立了一种极坐标系。
2.点M 旳极坐标:设M 是平面内一点,极点O 与点M 旳距离||OM 叫做点M 旳极径,记为ρ;以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边旳xOM ∠叫做点M 旳极角,记为θ。
有序数对),(θρ叫做点M 旳极坐标,记为),(θρM .极坐标),(θρ与)Z )(2,(∈+k k πθρ表达同一种点。
第1讲坐标系与参数方程(大题)热点一极坐标与简单曲线的极坐标方程1.直角坐标与极坐标的互化把直角坐标系的原点作为极点,x轴的正半轴作为极轴,且在两种坐标系中取相同的长度单位.如图,设M是平面内的任意一点,它的直角坐标、极坐标分别为(x,y)和(ρ,θ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ,⎩⎪⎨⎪⎧ρ2=x 2+y 2,tan θ=y x (x ≠0).2.在与曲线的直角坐标方程进行互化时,一定要注意变量的范围,要注意转化的等价性. 例1 (2019·全国Ⅱ)在极坐标系中,O 为极点,点M (ρ0,θ0)(ρ0>0)在曲线C :ρ=4sin θ上,直线l 过点A (4,0)且与OM 垂直,垂足为P . (1)当θ0=π3时,求ρ0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. 解 (1)因为M (ρ0,θ0)在C 上,当θ0=π3时,ρ0=4sin π3=2 3.由已知得|OP |=|OA |cos π3=2.设Q (ρ,θ)为l 上除P 的任意一点,连接OQ ,在Rt △OPQ 中,ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π3=|OP |=2. 经检验,点P ⎝⎛⎭⎫2,π3在曲线ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π3=2上. 所以,l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎫θ-π3=2. (2)设P (ρ,θ),在Rt △OAP 中,|OP |=|OA |cos θ=4cos θ,即ρ=4cos θ. 因为P 在线段OM 上,且AP ⊥OM ,故θ的取值范围是⎣⎡⎦⎤π4,π2. 所以,P 点轨迹的极坐标方程为ρ=4cos θ,θ∈⎣⎡⎦⎤π4,π2.跟踪演练1 在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l :x +3y =53,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=4sin θ. (1)求直线l 的极坐标方程和圆C 的直角坐标方程;(2)射线OP :θ=π6(ρ≥0)与圆C 的交点为O ,A ,与直线l 的交点为B ,求线段AB 的长.解 (1)在x +3y =53中, 令x =ρcos θ,y =ρsin θ, 得ρcos θ+3ρsin θ=53, 化简得2ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π6=53, 即为直线l 的极坐标方程. 由ρ=4sin θ得ρ2=4ρsin θ, 又ρ2=x 2+y 2,ρsin θ=y , 所以x 2+y 2=4y , 即x 2+(y -2)2=4, 即为圆C 的直角坐标方程. (2)由题意知ρA =4sin π6=2,ρB =532sin ⎝⎛⎭⎫π6+π6=5,所以|AB |=|ρA -ρB |=3. 热点二 简单曲线的参数方程 1.直线的参数方程过定点M (x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+t cos α,y =y 0+t sin α(t 为参数).2.圆的参数方程圆心为点M (x 0,y 0),半径为r 的圆的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+r cos θ,y =y 0+r sin θ(θ为参数).3.圆锥曲线的参数方程(1)椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =a cos θ,y =b sin θ(θ为参数).(2)抛物线y 2=2px (p >0)的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2pt 2,y =2pt(t 为参数).4.(1)参数方程的实质是将曲线上每一点的横、纵坐标分别用同一个参数表示出来,所以有时处理曲线上与点的坐标有关的问题时,用参数方程求解非常方便;(2)充分利用直线、圆、椭圆等参数方程中参数的几何意义,在解题时能够事半功倍.例2 (2019·聊城模拟)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =sin θ(θ为参数),倾斜角为α的直线l 经过点P (0,2). (1)求曲线C 的普通方程和直线l 的参数方程;(2)若直线l 与曲线C 有两个不同的交点M ,N ,求|PM |+|PN |的最大值.解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =sin θ(θ为参数)消去θ得x 24+y 2=1,所以曲线C 的普通方程为x 24+y 2=1,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =2+t sin α(t 为参数).(2)将直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =2+t sin α(t 为参数)代入到x 24+y 2=1中并整理得,⎝⎛⎭⎫cos 2α4+sin 2αt 2+22t sin α+1=0, 设M ,N 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=-22sin αcos 2α4+sin 2α,t 1t 2=1cos 2α4+sin 2α>0,∴t 1,t 2同号,∴|PM |+|PN |=|t 1|+|t 2|=|t 1+t 2|=22sin αcos 2α4+sin 2α=2214sin α+3sin α4≤22214sin α·3sin α4=463,⎝⎛⎭⎫当且仅当sin α=33时取等号,∴|PM |+|PN |的最大值为463.跟踪演练2 (2018·全国Ⅲ)在平面直角坐标系xOy 中,⊙O 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos θ,y =sin θ(θ为参数),过点(0,-2)且倾斜角为α的直线l 与⊙O 交于A ,B 两点. (1)求α的取值范围;(2)求AB 中点P 的轨迹的参数方程. 解 (1)⊙O 的直角坐标方程为x 2+y 2=1. 当α=π2时,l 与⊙O 交于两点.当α≠π2时,记tan α=k ,则l 的方程为y =kx - 2. l 与⊙O 交于两点当且仅当|2|1+k 2<1,解得k <-1或k >1, 即α∈⎝⎛⎭⎫π2,3π4或α∈⎝⎛⎭⎫π4,π2. 综上,α的取值范围是⎝⎛⎭⎫π4,3π4. (2)l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =-2+t sin α⎝⎛⎭⎫t 为参数,π4<α<3π4. 设A ,B ,P 对应的参数分别为t A ,t B ,t P , 则t P =t A +t B 2,且t A ,t B 满足t 2-22t sin α+1=0.于是t A +t B =22sin α,t P =2sin α.又点P 的坐标(x ,y )满足⎩⎪⎨⎪⎧x =t P cos α,y =-2+t P sin α,所以点P 的轨迹的参数方程是⎩⎨⎧x =22sin 2α,y =-22-22cos 2α⎝⎛⎭⎫α为参数,π4<α<3π4.热点三 极坐标方程与参数方程的综合应用解决与圆、圆锥曲线的参数方程有关的综合问题时,要注意普通方程与参数方程的互化公式,主要是通过互化解决与圆、圆锥曲线上动点有关的问题,如最值、范围等.例3 (2019·衡阳调研)在直角坐标系xOy 中,设P 为⊙O :x 2+y 2=9上的动点,点D 为P 在x 轴上的投影,动点M 满足2DM →=MP →,点M 的轨迹为曲线C .以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π6=23,点A (ρ1,0),B ⎝⎛⎭⎫ρ2,π2为直线l 上两点.(1)求曲线C 的参数方程;(2)是否存在M ,使得△MAB 的面积为8?若存在,有几个这样的点?若不存在,请说明理由. 解 (1)设P (3cos α,3sin α),M (x ,y ),则D (3cos α,0).由2DM →=MP →,得⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =sin α.即曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =3cos α,y =sin α.(2)依题意,直线l :x +3y -43=0, 设点M (3cos α,sin α), 设点M 到直线l 的距离为d , d =|3cos α+3sin α-43|2=⎪⎪⎪⎪3sin ⎝⎛⎭⎫α+π3-23≥ 3.将θ=0,π2代入ρsin ⎝⎛⎭⎫θ+π6=23, 得ρ1=43,ρ2=4, |AB |=ρ21+ρ22=8.S △MAB =12|AB |d ≥43,∵8>43,故存在符合题意的点M ,且存在两个这样的点.跟踪演练3 (2019·烟台模拟)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1-32t ,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=222-cos 2θ.(1)求直线l 的普通方程及曲线C 的直角坐标方程;(2)设点P (1,-3),直线l 与曲线C 相交于A ,B 两点,求1|P A |+1|PB |的值.解 (1)直线l 的普通方程为x +3y +2=0; 因为ρ2=82-cos 2θ,所以2ρ2-ρ2cos 2θ=8,将x =ρcos θ,ρ2=x 2+y 2,代入上式, 可得x 2+2y 2=8,即x 28+y 24=1. (2)将直线l 的参数方程代入曲线C 的直角坐标方程, 可得5t 2-123t -4=0,设A ,B 两点所对应的参数分别为t 1,t 2, 则t 1+t 2=1235,t 1t 2=-45.于是1|P A |+1|PB |=|P A |+|PB ||P A |·|PB |=|t 1-t 2||t 1t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2|t 1t 2|=4 2.真题体验(2019·全国Ⅰ,理,22)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1-t 21+t 2,y =4t1+t2(t 为参数).以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为2ρcos θ+3ρsin θ+11=0.(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.解 (1)因为-1<1-t 21+t 2≤1,且x 2+⎝⎛⎭⎫y 22=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-t 21+t 22+4t 2(1+t 2)2=1,所以C 的直角坐标方程为x 2+y 24=1(x ≠-1). l 的直角坐标方程为2x +3y +11=0.(2)由(1)可设C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =cos α,y =2sin α(α为参数,-π<α<π).C 上的点到l 的距离为|2cos α+23sin α+11|7=4cos ⎝⎛⎭⎫α-π3+117.当α=-2π3时,4cos ⎝⎛⎭⎫α-π3+11取得最小值7, 故C 上的点到l 距离的最小值为7.押题预测在平面直角坐标系xOy 中,以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为ρcos θ-2ρsin θ+1=0,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =3sin α(α为参数).(1)求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值;(2)直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,已知点M (1,1),求|MA |·|MB |的值. 解 (1)设曲线C 上任意一点N (2cos α,3sin α), 直线l :x -2y +1=0,则点N 到直线l 的距离d =|2cos α-23sin α+1|5=⎪⎪⎪⎪4cos ⎝⎛⎭⎫α+π3+15≤5,∴曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值为 5. (2)设直线l 的倾斜角为θ, 则由(1)知tan θ=12,∴cos θ=255,sin θ=55.∴直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1+255t ,y =1+55t (t 为参数),曲线C :x 24+y 23=1,联立方程组,消元得165t 2+45t -5=0, 设方程两根为t 1,t 2,则t 1t 2=-2516, 由t 的几何意义,得|MA |·|MB |=-t 1t 2=2516.A 组 专题通关1.(2019·贵州普通高等学校招生考试)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =t sin α(t 为参数,t ≥0),在以O 为原点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C 2,C 3的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-45=0,ρ(cos θ+sin θ)=75. (1)判断C 2,C 3的位置关系,并说明理由;(2)若tan α=34(0≤α≤π),C 1分别与C 2,C 3交于M ,N 两点,求|MN |. 解 (1)由C 2:ρ2-2ρcos θ-45=0, 可得x 2+y 2-2x -45=0, 即C 2是圆心为(1,0),半径为355的圆; 又C 3:ρ(cos θ+sin θ)=75, 可得x +y -75=0,即C 3是一条直线, 因为圆心(1,0)到直线C 3的距离d =⎪⎪⎪⎪1+0-752=25<355,即d <r , 所以圆C 2与直线C 3相交.(2)由tan α=34(0≤α≤π), 得sin α=35,cos α=45,由⎩⎪⎨⎪⎧θ=α(ρ≥0),ρ2-2ρcos θ-45=0,得ρ2-85ρ-45=0, 解得ρ1=2,ρ2=-25(舍去), 由⎩⎪⎨⎪⎧θ=α(ρ≥0),ρ3(cos θ+sin θ)=75,得ρ3⎝⎛⎭⎫45+35=75,解得ρ3=1,故|MN |=|ρ1-ρ3|=1.2.(2019·全国Ⅲ)如图,在极坐标系Ox 中,A (2,0),B ⎝⎛⎭⎫2,π4,C ⎝⎛⎭⎫2,3π4,D (2,π),弧»»»AB C BC D ,,所在圆的圆心分别是(1,0),⎝⎛⎭⎫1,π2,(1,π),曲线M 1是弧»AB ,曲线M 2是弧»BC ,曲线M 3是弧».CD(1)分别写出M 1,M 2,M 3的极坐标方程;(2)曲线M 由M 1,M 2,M 3构成,若点P 在M 上,且|OP |=3,求P 的极坐标.解 (1)由题设可得,弧»»»AB C BC D ,,所在圆的极坐标方程分别为ρ=2cos θ,ρ=2sin θ, ρ=-2cos θ,所以M 1的极坐标方程为ρ=2cos θ⎝⎛⎭⎫0≤θ≤π4,M 2的极坐标方程为ρ=2sin θ⎝⎛⎭⎫π4≤θ≤3π4, M 3的极坐标方程为ρ=-2cos θ⎝⎛⎭⎫3π4≤θ≤π. (2)设P (ρ,θ),由题设及(1)知若0≤θ≤π4,则2cos θ=3,解得θ=π6; 若π4≤θ≤3π4,则2sin θ=3,解得θ=π3或θ=2π3; 若3π4≤θ≤π,则-2cos θ=3,解得θ=5π6. 综上,P 的极坐标为⎝⎛⎭⎫3,π6或⎝⎛⎭⎫3,π3或⎝⎛⎭⎫3,2π3或⎝⎛⎭⎫3,5π6. 3.(2019·陕西八校联考)已知曲线C 的极坐标方程为ρ=4cos θsin 2θ,直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =t cos α,y =1+t sin α(t 为参数,0≤α<π). (1)把曲线C 的极坐标方程化为直角坐标方程,并说明曲线C 的形状;(2)若直线l 经过点(1,0),求直线l 被曲线C 截得的线段AB 的长.解 (1)将曲线C 的极坐标方程ρ=4cos θsin 2θ化为 ρ2sin 2θ=4ρcos θ,得到曲线C 的直角坐标方程为y 2=4x ,故曲线C 是顶点为O (0,0),焦点为F (1,0)的抛物线.(2)直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧ x =t cos α,y =1+t sin α(t 为参数,0≤α<π). 故l 经过点(0,1);若直线l 经过点(1,0),则α=3π4, ∴直线l 的参数方程为⎩⎨⎧ x =t cos 3π4=-22t ,y =1+t sin 3π4=1+22t (t 为参数).代入y 2=4x ,得t 2+62t +2=0,Δ=(62)2-2×4=64>0,设A ,B 对应的参数分别为t 1,t 2,则t 1+t 2=-62,t 1t 2=2.|AB |=|t 1-t 2|=(t 1+t 2)2-4t 1t 2 =(-62)2-4×2=8.B 组 能力提高4.(2019·六安模拟)已知曲线E 的极坐标方程为ρ=4tan θcos θ,倾斜角为α的直线l 过点P (2,2). (1)求曲线E 的直角坐标方程和直线l 的参数方程;(2)设l 1,l 2是过点P 且关于直线x =2对称的两条直线,l 1与E 交于A ,B 两点,l 2与E 交于C ,D 两点.求证:|P A |∶|PD |=|PC |∶|PB |.(1)解 由题意知,曲线E 的直角坐标方程为x 2=4y (x ≠0),直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t cos α,y =2+t sin α(t 为参数). (2)证明 因为l 1,l 2关于直线x =2对称,所以l 1,l 2的倾斜角互补,设l 1的倾斜角为β,则l 2的倾斜角为π-β, 把直线l 1:⎩⎪⎨⎪⎧ x =2+t cos β,y =2+t sin β(t 为参数)代入x 2=4y , 整理得t 2cos 2β+4(cos β-sin β)t -4=0,设A ,B 两点对应的参数分别为t 1,t 2,根据根与系数的关系得t 1t 2=-4cos 2β, 即|P A |·|PB |=4cos 2β, 同理得|PC |·|PD |=4cos 2(π-β)=4cos 2β, 所以|P A |·|PB |=|PC |·|PD |,即|P A |∶|PD |=|PC |∶|PB |.5.在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =3cos α,y =3sin α(α为参数,α∈[0,π]).以O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρ2=61-sin 2θ+3cos 2θ. (1)求曲线C 1的极坐标方程;(2)设C 1与C 2的交点为M ,N ,求∠MON . 解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧ x =3cos α,y =3sin α得x 2+y 2=3. 又α∈[0,π],所以曲线C 1是以O 为圆心,3为半径的圆的上半部分. 所以曲线C 1的极坐标方程为ρ=3(θ∈[0,π]).(2)将ρ=3代入ρ2=61-sin 2θ+3cos 2θ中, 得1-sin 2θ+3cos 2θ=2,即-sin 2θ+3cos 2θ=1.所以2⎝⎛⎭⎫-12sin 2θ+32cos 2θ=1,即cos ⎝⎛⎭⎫2θ+π6=12. 又2θ+π6∈⎣⎡⎦⎤π6,13π6, 所以2θ+π6=π3,或2θ+π6=2π-π3,即θ=π12,或θ=3π4. 所以∠MON =3π4-π12=2π3.。