- 1.44 MB
- 2021-05-13 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
极坐标及参数方程知识点及例题
一、极坐标知识点
1.极坐标系的概念:在平面内取一个定点O,从O引一条射线Ox,选定一个单位长度以及计算角度的正 方向(通常取逆时针方向为正方向),这样就建立了一个极坐标系,O点叫做极点,射线Ox叫做极轴.
①极点;②极轴;③长度单位;④角度单位和它的正方向,构成了极坐标系的四要素,缺一不可.
2.点的极坐标:设是平面内一点,极点与点的距离叫做点的极径,记为;以极轴为始边,射线为终边的叫做点的极角,记为。有序数对叫做点的极坐标,记为.
极坐标与表示同一个点。极点的坐标为.
3.极坐标与直角坐标的互化:
(1)互化的前提条件
①极坐标系中的极点与直角坐标系中的原点重合;
②极轴与x轴的正半轴重合
③两种坐标系中取相同的长度单位.
(2)互化公式
4.曲线的极坐标方程:
1.直线的极坐标方程:若直线过点,且极轴到此直线的角为,则它的方程为:
几个特殊位置的直线的极坐标方程
(1)直线过极点 (2)直线过点且垂直于极轴 (3)直线过且平行于极轴
方程:(1) 或写成及 (2) (3)ρsinθ=b
2.圆的极坐标方程: 若圆心为,半径为r的圆方程为:
几个特殊位置的圆的极坐标方程
(1)当圆心位于极点,r为半径 (2)当圆心位于(a>0),a为半径 (3)当圆心位于,a为半径
方程:(1) (2) (3)
5.在极坐标系中,表示以极点为起点的一条射线;表示过极点的一条直线.
极坐标方程典型例题
考点一 极坐标与直角坐标的互化
1.点的直角坐标是,则点的极坐标为( )
A. B. C. D.
2.点的极坐标为 。
3.点P的直角坐标为(-,),那么它的极坐标可表示为________.
答案:
4. (2012 宁夏)已知圆C:,则圆心C的极坐标为_______
答案:( )
5.把点的极坐标化为直角坐标。
6.曲线的极坐标方程ρ=4sinθ化 成直角坐标方程为( )
A.x2+(y+2)2=4 B.x2+(y-2)2=4
C.(x-2)2+y2=4 D.(x+2)2+y2=4
解:将ρ=,sinθ=代入ρ=4sinθ,得x2+y2=4y,即x2+(y-2)2=4.
∴应选B.
7.在极坐标系(与直角坐标系xoy取相同的长度单位,且以原点O为极点,以x轴正半轴为极轴)中,圆C的方程为。求圆C的直角坐标方程;
8.若曲线的极坐标方程为ρ=2sin θ+4cos θ,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________.
解析 ∵ρ=2sin θ+4cos θ,∴ρ2=2ρsin θ+4ρcos θ.
∴x2+y2=2y+4x,即x2+y2-2y-4x=0.
9.化极坐标方程为直角坐标方程为( )
A. B. C. D.
10.极坐标方程ρ=sinθ+2cosθ所表示的曲线是( )
A.直线 B.圆 C.双曲线 D.抛物线
11.极坐标方程表示的曲线为( )
A.一条射线和一个圆 B.两条直线 C.一条直线和一个圆 D.一个圆
12.极坐标ρ=cos()表示的曲线是( )
A.双曲线 B.椭圆 C.抛物线 D.圆
解:原极坐标方程化为ρ=(cosθ+sinθ)=ρcosθ+ρsinθ,
∴普通方程为(x2+y2)=x+y,表示圆.应选D.
13.圆的圆心坐标是( )
A. B. C. D.
14.(江西15)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积坐标系,则曲线C的极坐标方程为___________。
考点二 直线的极坐标方程的应用
1.过极点且关于极轴的倾斜角是的直线的极坐标方程是___________
2.过点且与极轴垂直的直线方程为( )
A. B. C. D.
3.过点且与平行于极轴的直线的极坐标方程是( )
A. B. C. D.
4.已知点的极坐标是,则过点且垂直极轴的直线方程是( )。
5.已知点的极坐标是,则过点且平行极轴的直线方程是( )。
6.过点且与极轴所成的角为的直线的极坐标方程是
7.(佛山市2013届高三上学期期末)在极坐标系中,直线过点且与直线()垂直,则直线极坐标方程为 .
答案:(或、)
8.在极坐标系中,经过点且垂直于(为极点)的直线的极坐标方程是
9.(2011·广州测试(二))设点A的极坐标为,直线l过点A且与极轴所成的角为,则直线l的极坐标方程为________________.
[审题视点] 先求直角坐标系下的直线方程再转化极坐标方程.
【解析】∵点A的极坐标为,∴点A的平面直角坐标为(,1),又∵直线l过点A且与极轴所成的角为,∴直线l的方程为y-1=(x-)tan ,即x-y-2=0,∴直线l的极坐标方程为ρcos θ-ρsin θ-2=0,可整理为ρcos=1或ρsin=1或ρsin=1.
答案 ρcos=1或ρcos θ-ρsin θ-2=0或ρsin=1或ρsin=1.
10.在极坐标中,求两点之间的距离以及过它们的直线的极坐标方程。
11.极点到直线的距离是________ _____。
解析:直线;点到直线的距离是
12.在极坐标系中,点到直线l:的距离为 .
13.已知直线的极坐标方程为,则点(0,0)到这条直线的距离是 .
14.在极坐标系中,直线l的方程为ρsin θ=3,则点到直线l的距离为________.
解析:∵直线l的极坐标方程可化为y=3,点化为直角坐标为(,1),
∴点到直线l的距离为2.
15.在极坐标系中,点到曲线 上的点的最短距离为 .
16.在极坐标系下,已知直线的方程为,则点到直线的距离为__________.
17.(广州市2013届3月测试题(一))在极坐标系中,定点,点在直线上运动,当线段最短时,点的极坐标为 .
答案:
考点三 圆的极坐标方程的应用
1.求圆心为C,半径为3的圆的极坐标方程。
2.在极坐标系中,以为圆心,为半径的圆的极坐标方程是 。
解析:由极坐标方程与直角坐标方程的互化公式得,又,所以.
3.在极坐标中,已知圆经过点,圆心为直线与极轴的交点,求圆的极坐标方程.
解析:∵圆圆心为直线与极轴的交点,
∴在中令,得。
∴圆的圆心坐标为(1,0)。
∵圆经过点,∴圆的半径为。
∴圆经过极点。∴圆的极坐标方程为。
4.极坐标方程ρ=cosθ和ρ=sinθ的两个圆的圆心距是( )
A. 2 B. C. 1 D.
答案:(D)
5.在极坐标系中,点 到圆 的圆心的距离为
6.(2012安徽13)在极坐标系中,圆的圆心到直线的距离是
【解析】距离是 圆的圆心
7.在极坐标系下,圆的圆心到直线的距离是 .
8.点M,N分别是曲线上的动点,则|MN|的最小值是 _______ 。
9.已知在极坐标系下,点,O是极点,则的面积等于 .
10.(汕头市2013届高三上学期期末)已知直线,
圆,则直线l与圆C的位置关系是________.(相交或相切或相离?)
答案:相交
11.在极坐标系中,已知圆ρ=2cosθ与直线3ρcosθ+4ρsinθ+a=0相切,求实数a的值。
解析:,圆ρ=2cosθ的普通方程为:,
直线3ρcosθ+4ρsinθ+a=0的普通方程为:,
又圆与直线相切,所以解得:,或。
12.(梅州市2013届高三3月总复习质检)在极坐标系中,圆=2上的点到直线=3的距离的最小值是____
答案:1
13.(肇庆市2013届高三3月第一次模拟)在极坐标系中,圆上的点到直线的距离的最小值为__▲__
答案:1
14.(2011·西安五校一模)在极坐标系(ρ,θ)(0≤θ<2π)中,曲线ρ=2sin θ与ρcos θ=-1的交点的极坐标为________.
解析 ρ=2sin θ的直角坐标方程为x2+y2-2y=0,ρcos θ
=-1的直角坐标方程为x=-1,联立方程,得解得即两曲线的交点为(-1,1),又0≤θ<2π,因此这两条曲线的交点的极坐标为.
15.已知曲线的极坐标方程分别为,,则曲线与交点的极坐标为 .
解析:联立解方程组解得,即两曲线的交点为。
16.(肇庆市2013届高三上学期期末)在极坐标系()中,曲线与的交点的极坐标为_____
解析: 两式相除得,交点的极坐标为
17.在极坐标系中,若过点(1,0)且与极轴垂直的直线交曲线ρ=4cos θ于A、B两点,则|AB|=________.
[审题视点] 先将直线与曲线的极坐标方程化为普通方程,再利用圆的知识求|AB|.
【解析】注意到在极坐标系中,过点(1,0)且与极轴垂直的直线的直角坐标方程是x=1,曲线ρ=4cos θ的直角坐标方程是x2+y2=4x,即(x-2)2+y2=4,圆心(2,0)到直线x=1的距离等于1,因此|AB|=2=2.
18. 在极坐标中,若过点且与极轴垂直的直线交曲线于、两点,则= 。
19. 在极坐标系中,直线被圆截得的弦长为
20.(惠州市2013届高三上学期期末)直线与圆相交的弦长为 .
解析:直线与圆的普通方程为,圆心到直线的距离为,所以弦长为
21.(2012陕西)直线与圆相交的弦长为 .
【解析】是过点且垂直于极轴的直线, 是以为圆心,1为半径的圆,则弦长=.
22.(湛江市2013届高三上学期期末)在极坐标系中,直线与圆相交的弦长为____
答案:
23.(2011·广州调研)在极坐标系中,直线ρsin=2被圆ρ=4截得的弦长为________.
解析 由ρsin=2,得(ρsin θ+ρcos θ)=2可化为x+y-2=0.圆ρ=4可化为x2+y2=16,由圆中的弦长公式得:2 =2 =4.
24.(江门市2013届高三上学期期末)以直角坐标系的坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系(),曲线的极坐标方程是,正六边形的顶点都在上,且、、、、、依逆时针次序排列。若点的极坐标为,则点的直角坐标为 .
答案:
考点四 极坐标方程的综合应用
25.如图,在圆心的极坐标为A(4,0),半径为4的圆中,求过极点O的弦的中点的轨迹.
[审题视点] 在圆上任取一点P(ρ0,θ0),建立P点与P的中点M的关系即可.
【解析】设M(ρ,θ)是所求轨迹上任意一点.连接OM并延长交圆A于点P(ρ0,θ0),则有θ0=θ,ρ0=2ρ.由圆心为(4,0),半径为4的圆的极坐标方程为ρ=8cos θ,得ρ0=8cos θ0.所以2ρ=8cos θ,即ρ=4cos θ.故所求轨迹方程是ρ=4cos θ.它表示以(2,0)为圆心,2为半径的圆.
二、参数方程知识点
1.参数方程的概念:在平面直角坐标系中,若曲线C上的点满足,该方程叫曲线C的参数方程,变量t是参变数,简称参数。
(在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标都是某个变数的函数 并且对于的每一个允许值,由这个方程所确定的点都在这条曲线上,那么这个方程就叫做这条曲线的参数方程,联系变数的变数叫做参变数,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。
2. 曲线的参数方程
(1)圆的参数方程可表示为.
(2)椭圆的参数方程可表示为.
(3)抛物线的参数方程可表示为.
(4)经过点,倾斜角为的直线的参数方程可表示为(为参数).
3.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,必须使的取值范围保持一致.
规律方法指导:
1、把参数方程化为普通方程,需要根据其结构特征,选取适当的消参方法. 常见的消参方法有:代入消法 ;加减消参;平方和(差)消参法;乘法消参法;比值消参法;利用恒等式消参法;混合消参法等.
2、把曲线的普通方程化为参数方程的关键:一是适当选取参数;二是确保互化前后方程的等价性, 注意方程中的参数的变化范围。
参数方程典型例题
考点一 参数方程与普通方程的互化
1.把下列参数方程化为普通方程:
(1) (2)
解析:(1)由已知由三角恒等式cos2 θ+sin2θ=1,
可知(x-3)2+(y-2)2=1,这就是它的普通方程.
(2)由已知t=2x-2,代入y=5+t中,
得y=5+(2x-2),即x-y+5-=0就是它的普通方程.
2.经过点M(1,5)且倾斜角为的直线,以定点M到动点P的位移t为参数的参数方程是( )
A. B. C. D.
3.已知直线经过点,倾斜角,写出直线的参数方程;
解析:直线的参数方程为,即.
4.若直线的参数方程为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
5.直线的斜率为______________________。
6.设直线参数方程为(为参数),则它的斜截式方程为 。
7.曲线的参数方程为(t是参数),则曲线是( )
A、线段 B、双曲线的一支 C、圆 D、射线
8.极坐标方程ρ=cos θ和参数方程(t为参数)所表示的图形分别是( ).
A.直线、直线 B.直线、圆 C.圆、圆 D.圆、直线
解析:∵ρcos θ=x,∴cos θ=代入到ρ=cos θ,得ρ=,∴ρ2=x,∴x2+y2=x表示圆.又∵相加得x+y=1,表示直线.答案 D
9.若直线l的参数方程为(t为参数),则过点(4,-1)且与l平行的直线在y轴上的截距为 .
10.若直线(t为实数)与直线4x+ky=1垂直,则常数k=________.
解析:参数方程所表示的直线方程为3x+2y=7,由此直线与直线4x+ky=1垂直可得-×=-1,解得k=-6.
11.方程(t为非零常数,为参数)表示的曲线是 ( )
A.直线
B.圆
C.椭圆
D.双曲线
12.(东莞市2013届高三上学期期末)在直角坐标系中,圆以C的参数方程是(为参数),以原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系, 则圆心C的极坐标是 .
答案:
考向二 直线与圆的参数方程的应用
13.直线:3x-4y-9=0与圆:,(θ为参数)的位置关系是( )
A.相切 B.相离 C.直线过圆心 D.相交但直线不过圆心
14.(2011·广州调研)已知直线l的参数方程为:(t为参数),圆C的极坐标方程为ρ=2sin θ,则直线l与圆C的位置关系为________.
解析:将直线l的参数方程:化为普通方程得,y=1+2x,圆ρ=2sin θ的直角坐标方程为x2+(y-)2=2,圆心(0,)到直线y=1+2x的距离为,因为该距离小于圆的半径,所以直线l与圆C相交.
答案 相交
15.在平面直角坐标系中,以坐标原点为几点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系。已知直线上两点的极坐标分别为,圆的参数方程为参数)。
(Ⅰ)设为线段的中点,求直线的平面直角坐标方程;
(Ⅱ)判断直线与圆的位置关系。
【解析】(Ⅰ)由题意知,因为是线段中点,则
因此直角坐标方程为:
(Ⅱ)因为直线上两点
∴垂直平分线方程为:,圆心,半径.
,故直线和圆相交.
16.若直线( (t为参数)与圆x2+y2-4x+1=0相切,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. 或 D. 或
17.已知曲线的极坐标方程是.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为轴的正半轴,建立平面直角坐标系,直线的参数方程是参数),点是曲线上的动点,点是直线上的动点,求||的最小值.
解:曲线的极坐标方程可化为,
其直角坐标方程为,即.
直线的方程为.所以,圆心到直线的距离
所以,的最小值为.
18.(茂名市2013届高三上学期期末)已知曲线C的参数方程为 (θ为参数),则曲线C上的点到直线3x-4y+4=0的距离的最大值为 。
答案:3
19. 已知曲线的极坐标方程是,设直线的参数方程是(为参数).(Ⅰ)将曲线的极坐标方程转化为直角坐标方程;(Ⅱ)设直线与轴的交点是,曲线上一动点,求的最大值.
解析:(1)曲线的极坐标方程可化为:
又.
所以,曲线的直角坐标方程为:.
(2)将直线的参数方程化为直角坐标方程得:
令 得 即点的坐标为
又曲线为圆,圆的圆心坐标为,半径,则
∴
20.(北京9).直线为参数)与曲线为参数)的交点个数为______。
【解析】直线的普通方程,圆的普通方程为,可以直线圆相交,故有2个交点。
21.(湖南省9)在直角坐标系中,曲线的参数方程为,(为参数).在极坐标系(与直角坐标系取相同的长度单位,且以原点为极点,以轴正半轴为极轴)中,曲线的方程为,则与的交点个数为 .[
22.在直角坐标系xOy 中,已知曲线: (t为参数)与曲线 :(为参数,) 有一个公共点在X轴上,则.
【解析】曲线:直角坐标方程为,与轴交点为;
曲线 :直角坐标方程为,其与轴交点为,
由,曲线与曲线有一个公共点在X轴上,知.
23.(2010年高考陕西卷理科15)(坐标系与参数方程选做题)已知圆
的参数方程(为参数),以原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线的极坐标方程为,则直线与圆的交点的直角坐标为.
【答案】
【解析】由题设知,在直角坐标系下,直线的方程为,圆的方程为.
又解方程组,得或.
故所求交点的直角坐标为.
24.在平面直角坐标系中,曲线和的参数方程分别为是参数) 和是参数),它们的交点坐标为_______.
【解析】 解得:交点坐标为
25.(增城市2013届高三上学期期末)曲线(为参数且)与曲线(为参数)的交点坐标是 .
答案:(1,2)
26.已知直线l的参数方程为(参数t∈R),圆C的参数方程为(参数θ∈[0,2π]),求直线l被圆C所截得的弦长.
解 由消参数后得普通方程为2x+y-6=0,
由消参数后得普通方程为(x-2)2+y2=4,显然圆心坐标为(2,0),半径为2.由于圆心到直线2x+y-6=0的距离为d==,
所以所求弦长为2 =.
27.已知直线与直线相交于点,又点,则_______________。
28.直线被圆截得的弦长为______________。
29.(珠海市2013届高三上学期期末)在直角坐标系xOy中,已知曲线: , (为参数)与曲线 :,(为参数)相交于两个点、,则线段的长为 .
答案:4
30.(广州市2013届高三上学期期末)已知圆的参数方程为为参数), 以原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线的极坐标方程为, 则直线截圆所得的弦长是 .
答案:
31.已知直线的方程为(t为参数),以坐标原点为极点,x轴正方向为极轴的极坐标中,圆的极坐标方程为,则与该圆相交所得弦的弦长为 。
32.以直角坐标系的原点为极点,轴的正半轴为极轴,并在两种坐标系中
取相同的长度单位。已知直线的极坐标方程为,它与曲线(为参数)相交于两点A和B,则|AB|=_______.
33.在直角坐标系中, 以坐标原点为极点, 轴正半轴为极轴建立极坐标系,则直线和截圆的弦长等于_________.
34.在平面直角坐标系中,已知直线与曲线的参数方程分别为:(为参数)和:(为参数),若与相交于、两点,则 .
35.直线被圆所截得的弦长为 .
考点三 直线与圆锥曲线的参数方程
1.二次曲线(θ是参数)的左焦点的坐标是________.
解析 题中二次曲线的普通方程为+=1左焦点为(-4,0).
2. (江苏卷)在平面直角坐标系中,求过椭圆(为参数)的右焦点,且与直线(为参数)平行的直线的普通方程.
3.(湖北16)在直角坐标系xOy中,以原点O为极点,x轴的正半轴为极轴
建立极坐标系. 已知射线与曲线(t为参数)相交于A,B两点,则线段AB的中点的直角坐标为 .
解析:在直角坐标系下的一般方程为,将参数方程(t为参数)转化为直角坐标系下的一般方程为
表示一条抛物线,联立上面两个方程消去有,设两点及其中点的横坐标分别为,则有韦达定理,又由于点点在直线上,因此的中点.
2007-2013年广东省高考真题《极坐标与参数方程》文科
2007年文科
第14题.(坐标系与参数方程选做题)在极坐标系中,直线的方程为,则点到直线的距离为 .
【答案】2
第15题.(几何证明选讲选做题)如图4所示,圆O的直径AB=6,C为圆周上一点,过作圆的切线,过A作的垂线AD,垂足为D, 则∠DAC= .
【答案】
2008年文科
第14题.(坐标系与参数方程选做题)已知曲线的极坐标方程分别为,则曲线 交点的极坐标为 .
【答案】通过联立解方程组解得,即两曲线的交点为.
第15题.(几何证明选讲选做题)已知PA是圆O的切点,切点为A,PA=2.AC是圆O的直径,PC与圆O交于B点,PB=1,则圆O的半径R= .
【答案】依题意,我们知道,由相似三角形的性质我们有,即.
2009年文科
第14题.(坐标系与参数方程选做题)若直线(为参数)与直线垂直,则常数=________.
【答案】
【解析】将化为普通方程为,斜率,
当时,直线的斜率,由得,
当时,直线与直线不垂直,综上可知,.
第15题.(几何证明选讲选做题)如图3,点A,B,C是圆上的点,且,,则圆的面积等于 .
【答案】
【解析】连结AO,OB,因为 ,所以,为等边三角形,故圆O的半径,圆O的面积.
2010年文科
第14题.(几何证明选讲选做题)如图3,在直角梯形ABCD中,DC∥AB,CB⊥AB,AB=AD=a,CD=,点E,F分别为线段AB,AD的中点,则EF= .
【答案】
第15题.(坐标系与参数方程选做题)在极坐标系(ρ,)()中,曲线与的交点的极坐标为 .
【答案】
2011年文科
第14题.(坐标系与参数方程选做题)已知两曲线参数方程分别为和,它们的交点坐标为 .
【答案】化为普通方程分别为,,联立解得,∴交点(1,).
F
E
D
C
B
A
第15题.(几何证明选讲选做题)如图4,在梯形ABCD中,AB∥CD,AB=4,CD=2,E、F分别为AD、BC上点,且EF=3,EF∥AB,则梯形ABFE与梯形EFCD的面积比为 .
【答案】∵AB∥CD,AB=4,CD=2, EF=3,EF∥AB,∴2EF=AB+CD,
∴EF是梯形ABCD的中位线,设梯形ABCD的高为,则==.
2012年文科
第14题.(坐标系与参数方程选做题)在平面直角坐标系中,曲线和的参数方程分别为是参数,)和是参数),它们的交点坐标为 .
【答案】
第15题.(几何证明选讲选做题)如图所示,直线与圆想切于点,是弦上的点,,若,则
.
【答案】
2013年文科
第14题.(坐标系与参数方程选做题)已知曲线的极坐标方程为.以极点为原点,极轴为轴的正半轴建立直角坐标系,则曲线的参数方程为 .
【答案】(为参数)
第15题.(几何证明选讲选做题)如图3,在矩形中,,,垂足为,则 .
【答案】