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- 2021-06-17 发布
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课时作业(十六)
1.关于渐开线和平摆线的叙述,正确的是( )
A.只有圆才有渐开线
B.渐开线和平摆线的概念是一样的,只是绘图的方法不一样,所以才得到了不同的图形
C.正方形也可以有渐开线
D.对于同一个圆,如果建立的平面直角坐标系的位置不同,画出的渐开线形状就不同
答案 C
解析 不仅圆有渐开线,其他图形如椭圆、正方形等也有渐开线,选项A错误;渐开线和平摆线的概念上虽有相似之处,但它们的实质是完全不同的,因此得到的图形也不相同,选项B错误;对于同一个圆不论在什么地方建立平面直角坐标系,画出的图形大小和形状都是一样的,只是方程的形式及图形在坐标系中的位置可能不同,选项D错误,只有选项C正确.故选C.
2.已知圆的渐开线(φ为参数)上有一点的坐标为(3,0),则渐开线对应的基圆的面积为( )
A.π B.2π
C.4π D.9π
答案 D
解析 把已知点(3,0)代入参数方程得
①×cosφ+②×sinφ得r=3cosφ,又tanφ===0,
所以cosφ=1,即r=3,所以基圆的面积为9π.选D.
3.半径为2的圆的平摆线上某点的纵坐标为0,则其横坐标可能是( )
A.π B.2π
C.4π D.6π
答案 C
解析 半径为2的圆的平摆线的参数方程为
(φ为参数),
把y=0代入参数方程得φ=2kπ,k∈Z,
所以x=4kπ,k∈Z,
当k=1时,x=4π.选C.
4.已知一个圆的参数方程是(θ为参数),那么圆的平摆线方程中参数φ=
13
对应的点的坐标与点(,2)之间的距离为( )
A.-1 B.
C. D.
答案 C
解析 根据圆的参数方程可知圆的半径是3.那么其对应的平摆线的参数方程为(φ为参数),
把φ=代入参数方程,得
所以φ=对应的点的坐标为(3(-1),3).
代入距离公式,可得距离为=.故选C.
5.半径为3的圆的平摆线上某点的纵坐标为0,那么其横坐标可能是( )
A.π B.2π
C.12π D.14π
答案 C
解析 根据条件可知圆的摆线的参数方程为(φ为参数),把y=0代入,
得cosφ=1,所以φ=2kπ(k∈Z).
而x=3φ-3sinφ=6kπ(k∈Z),根据选项可知选C.
6.圆的渐开线方程为(θ为参数),当θ=,时,渐开线上对应的点为A、B,则A、B间的距离为( )
A. B.
C. D.π
答案 A
解析 由渐开线的形成过程知,A、B两点间的距离就是基圆上A、B两点对应的弧长,由于基圆半径为1,故由弧长公式得|AB|=.
7.半径为5的圆沿地平面内一定直线作无滑动的滚动,圆与该直线的切点为A,则A相邻两次着地点间的距离为________.
答案 10π
13
解析 取A的初时位置为坐标原点,定直线为x轴,滚动方向为正方向建立直角坐标系,
则A的轨迹方程为
令y=0得cosα=1,取α1=0,α2=2π,
则x1=0,x2=10π,x2-x1=10π.
8.已知某渐开线的参数方程为(φ为参数),根据参数方程可以得出该渐开线的基圆半径为________,当φ=时,对应的曲线上的点的坐标为________.
答案 (,)
解析 基圆半径为r的渐开线的参数方程为(φ为参数),
与题中所给参数方程对照可知
r=,φ=时对应的点为(,).
9.如图所示,ABCD是边长为1的正方形,曲线AEFGH…叫作“正方形的渐开线”,其中,,,,…的圆心依次按B,C,D,A循环,它们依次相连接,求曲线AEFGH的长.
解析 根据渐开线的定义可知,是半径为1的圆周长,长度为;继续旋转可得是半径为2的圆周长,长度为π;是半径为3的圆周长,长度为;是半径为4的圆周长,长度为2π.所以曲线AEFGH的长是5π.
10.已知圆C的参数方程是(α为参数)和直线l对应的普通方程是x-y-6=0.
(1)如果把圆心平移到原点O,请问平移后圆和直线l满足什么关系?
(2)写出平移后圆的平摆线方程.
解析 (1)圆C平移后圆心为O(0,0),
它到直线x-y-6=0的距离d==6,
恰好等于圆的半径,
13
所以直线l和圆是相切的.
(2)由于圆的半径是6,
所以可得平摆线方程是(φ为参数).
13
1.(2010·湖南)极坐标方程ρ=cosθ和参数方程(t为参数)所表示的图形分别是( )
A.圆、直线 B.直线、圆
C.圆、圆 D.直线、直线
答案 A
解析 ∵ρ=cosθ,∴x2+y2=x表示圆.
∵∴y+3x=-1表示直线.
2.(2012·湖南)在极坐标系中,曲线C1:ρ(cosθ+sinθ)=1与曲线C2:ρ=a(a>0)有一个交点在极轴上,则a=________.
答案
解析 把曲线C1:ρ(cosθ+sinθ)=1化成直角坐标方程,得x+y=1.
把曲线C2:ρ=a(a>0)化成直角坐标方程,得x2+y2=a2.
∵C1与C2的一个交点在极轴上,
∴x+y=1与x轴交点(,0)在C2上,
即()2+0=a2.又∵a>0,∴a=.
3.(2012·广东)在平面直角坐标系xOy中,曲线C1和C2的参数方程分别为(t为参数)和(θ为参数),则曲线C1与C2的交点坐标为________.
答案 (1,1)
解析 由C1得y=,即y2=x(y≥0).①
由C2得x2+y2=2.②
由①②联立得
4.(2012·广东)在平面直角坐标系xOy中,曲线C1和C2的参数方程分别为(θ为参数,0≤θ≤)和(t为参数),则曲线C1与C2的交点坐标为________.
答案 (2,1)
13
解析 由C1得x2+y2=5 ①,且
由C2得x=1+y ②.
∴由①②联立得得
5.(2012·安徽)在极坐标系中,圆ρ=4sinθ的圆心到直线θ=(ρ∈R)的距离是________.
答案
解析 由极坐标下圆的方程ρ=4sinθ,可得ρ2=4ρsinθ,所以x2+y2=4y,即x2+(y-2)2=4,表示以(0,2)为圆心,2为半径的圆.又θ=(ρ∈R)表示直线y=x,∴由点到直线的距离公式可得d==.
6.(2012·北京)直线(t是参数)与曲线(α为参数)的交点个数为________.
答案 2
解析 由题意知直线与曲线的参数方程可分别化为x+y-1=0,x2+y2=9,进而求出圆心(0,0)到直线x+y-1=0的距离d==<3,∴交点个数为2.
7.(2012·天津)已知抛物线的参数方程为(t为参数),其中p>0,焦点为F,准线为l.过抛物线上一点M作l的垂线,垂足为E.若|EF|=|MF|,点M的横坐标是3,则p=________.
答案 2
解析 由参数方程
(t为参数),p>0,可得曲线方程为y2=2px(p>0).
∵|EF|=|MF|,且|MF|=|ME|(抛物线定义),
∴△MEF为等边三角形.
又∵E的横坐标为-,M的横坐标为3,
∴EM中点的横坐标为,与F的横坐标相同.
13
∴=,∴p=2.
8.(2012·湖南)在直角坐标系xOy中,已知曲线C1:(t为参数)与曲线C2:(θ为参数,a>0)有一个公共点在x轴上,则a=________.
答案
解析 ∵C1:∴C1的方程为2x+y-3=0.
∵C2:∴C2的方程为+=1.
∵C1与C2有一个公共点在x轴上,且a>0,
∴C1与x轴的交点(,0)在C1上,代入解得a=.
9.(2012·江西)曲线C的直角坐标方程为x2+y2-2x=0,以原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,则曲线C的极坐标方程为________.
答案 ρ=2cosθ
10.(2012·陕西)直线2ρcosθ=1与圆ρ=2cosθ相交的弦长为________.
答案
解析 直线2ρcosθ=1,即2x=1,且ρ=2cosθ,即为(x-1)2+y2=1,如图可得弦长为.
11.(2012·湖北)在直角坐标系xOy中,以原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立坐标系.已知射线θ=与曲线(t为参数)相交于A,B两点,则线段AB的中点的直角坐标为________.
答案
解析 由极坐标方程可知,θ=表示直线y=x,而表示y=(x-2)2.设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点M(x0,y0).联立可得x2-5x+4=0,可得x1+x2=5.即x0=y0==,故M(,).
12.(2012·上海)如图,在极坐标系中,过点M(2,0)的直线l与极轴的夹角α=.若将l的极坐标方程写成ρ=f(θ)的形式,则f(θ)=________.
13
答案
解析 如图所示,根据正弦定理,有=,∴ρ=.
13.(2011·广东)已知两曲线参数方程分别为(0≤θ<π),(t∈R),它们的交点坐标为________.
答案 (1,)
解析 由两曲线参数方程消去x,y,t,得cosθ=sin2θ,由此得5cos2θ+4cosθ-5=0.又∵0≤θ≤π,解得cosθ=.
∴sinθ==.
∴故交点坐标为(1,).
14.(2011·湖南)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为(α为参数),在极坐标系(与直线坐标系xOy取相同的长度单位,且以原点O为原点,以x轴正半轴为极轴)中,曲线C2的方程为ρ(cosθ-sinθ)+1=0,则C1与C2的交点个数为________.
答案 2
解析 由C1:得曲线C1:x2+(y-1)2=1.
由C2:ρ(cosθ-sinθ)+1=0,得曲线C2:x-y+1=0.
方法一:(几何法)圆心(0,1)到直线x-y+1=0的距离d=0<1,
∴C1与C2有2个交点.
方法二:(代数法)联立得2y2-4y+1=0,
Δ=16-4×2=8>0,∴C1与C2有2个交点.
13
15.(2011·江西)若曲线的极坐标方程为ρ=2sinθ+4cosθ,以极点为原点,极轴为x轴正半轴建立直角坐标系,则该曲线的直角坐标方程为________.
答案 x2+y2-4x-2y=0
解析 ∵ρ=2sinθ+4cosθ,∴ρ2=2ρsinθ+4ρcosθ.将ρ2=x2+y2,ρsinθ=y,ρcosθ=x代入,有x2+y2=2y+4x,即x2+y2-4x-2y=0.
16.(2010·广东)在极坐标系(ρ,θ)(0≤θ≤2π)中,曲线ρ=2sinθ与ρcosθ=-1的交点的极坐标为________.
答案 (,)
解析 由ρ=2sinθ,ρcosθ=-1,得2sinθcosθ=-1,即sin2θ=-1,2θ=,θ=,ρ=.
所以交点极坐标为(,).
17.(2010·广东)在极坐标系(ρ,θ)(0≤θ≤2π)中,曲线ρ(cosθ+sinθ)=1与ρ(sinθ-cosθ)=1的交点的极坐标为________.
答案 (1,)
解析 由ρ(cosθ+sinθ)=1,ρ(sinθ-cosθ)=1,
得又因ρ≠0,所以即
所以交点极坐标为(1,).
18.(2010·陕西)已知圆C的参数方程为(α为参数),以原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为ρsinθ=1,则直线l与圆C的交点的直角坐标为________.
答案 (-1,1),(1,1)
解析 ρsinθ=1⇒y=1,圆方程为x2+(y-1)2=1,联立,得到所求交点坐标为(-1,1),(1,1).
19.(2012·福建)在平面直角坐标系中,以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立坐标系.已知直线l上两点M,N的极坐标分别为(2,0),,圆C的参数方程为(θ为参数).
(1)设P为线段MN的中点,求直线OP的平面直角坐标方程;
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(2)判断直线l与圆C的位置关系.
解析 (1)由题意知,M,N的平面直角坐标分别为(2,0),.
又P为线段MN的中点,从而点P的平面直角坐标为,
故直线OP的平面直角坐标方程为y=x.
(2)因为直线l上两点M,N的平面直角坐标分别为(2,0),,所以直线l的平面直角坐标方程为x+3y-2=0.
又圆C的圆心坐标为(2,-),半径r=2,
圆心到直线l的距离d==0,
故可设t1,t2是上述方程的两实根.
所以
又直线l过点P(3,),
故由上式及t的几何意义,得|PA|+|PB|=|t1|+|t2|=t1+t2=3.
25.(2014·新课标全国Ⅰ)已知曲线C:+=1,直线l:(t为参数).
(1)写出曲线C的参数方程,直线l的普通方程;
(2)过曲线C上任意一点P作与l夹角为30°的直线,交l于点A,求|PA|的最大值与最小值.
解析 (1)曲线C的参数方程为(θ为参数).
直线l的普通方程为2x+y-6=0.
(2)曲线C上任意一点P(2cosθ,3sinθ)到l的距离为d=|4cosθ+3sinθ-6|,
则|PA|==|5sin(θ+α)-6|,其中α为锐角,且tanα=.
当sin(θ+α)=-1时,|PA|取得最大值,最大值为.
当sin(θ+α)=1时,|PA|取得最小值,最小值为.
26.(2014·新课标全国Ⅱ)在直角坐标系xOy中,以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,半圆C的极坐标方程为ρ=2cosθ,θ∈[0,].
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(1)求C的参数方程;
(2)设点D在C上,C在D处的切线与直线l:y=x+2垂直,根据(1)中你得到的参数方程,确定D的坐标.
解析 (1)C的普通方程为(x-1)2+y2=1(0≤y≤1).
可得C的参数方程为(t为参数,0≤t≤π).
(2)设D(1+cost,sint).由(1)知C是以C(1,0)为圆心,1为半径的上半圆.因为C在点D处的切线与l垂直.所以直线CD与l的斜率相同,tant=,t=.
故D的直角坐标为(1+cos,sin),即(,).
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