- 2.62 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
专题1 极坐标与参数方程
【基本方法】
1.两大坐标系:直角坐标系(普通方程、参数方程);极坐标系(极坐标方程);
2.基本转化公式:,;
3.参数方程:,消去参数得关于的普通方程,引入参数得参数方程;
4.直线的参数方程(为参数),注意参数的几何意义;
5.用转化法解决第(1)问,用图形法解决第(2)问.
【三年真题】
1.(2017全国I)在直角坐标系中,曲线C的参数方程为(为参数),直线的参数方程为.
(1)若,求C与l的交点坐标;
(2)若C上的点到l的距离的最大值为,求a.
2.(2016全国I)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为(t为参数,
).在以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:ρ=4cos θ.
(I)说明C1是哪种曲线,并将C1的方程化为极坐标方程;
(II)直线C3的极坐标方程为θ=α0,其中α0满足tan α0=2,若曲线C1与C2的公共点都在C3上,求a.
3.(2015全国I)在直角坐标系中,直线:=2,圆:,
以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系.
(I)求,的极坐标方程;
(II)若直线的极坐标方程为,设与的交点为,,求的面积.
【自主研究】
4.(2016届佛山二模)已知曲线的极坐标方程为,以极点为原点,
极轴为轴正半轴,建立直角坐标系.
(I)求曲线的直角坐标方程;
(II)若点在曲线上,点的直角坐标是 (其中,求的最大值.
5.(2016届河南八市质检)在直角坐标系中,曲线C的参数方程为(为参数),以原点O为起点,轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,已知点P的极坐标为(2,-),直线l的极坐标方程为cos(+θ)=6.
(Ⅰ)求点P到直线l的距离;
(Ⅱ)设点Q在曲线C上,求点Q到直线l的距离的最大值.
6.(2016年全国卷II)在直角坐标系中,圆的方程为.
(Ⅰ)以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,求的极坐标方程;
(Ⅱ)直线的参数方程是(为参数), 与交于两点,,求的斜率.
7.(2015年全国卷II)在直角坐标系xOy中,曲线C1:(t为参数,t ≠ 0),其中
,在以O为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:,
C3:.
(I)求C2与C3交点的直角坐标;
(II)若C1与C2相交于点A,C1与C3相交于点B,求的最大值.
8.在直角坐标系中,以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线,过点的直线(为参数)与曲线交于两点.
(I)求曲线的直角坐标方程和直线的普通方程;
(II)求的值.
9.在直角坐标系中,曲线C1的参数方程为为参数),曲线C2的参数方程为 (为参数),以O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.
(I)求C1和C2的极坐标方程;
(II)已知射线:,将逆时针旋转得到,且与C1交于O,P两点,与C2交于O,Q两点,求取最大值时点的极坐标.
10.(2017届衡水中学第二次调研考试)在平面直角坐标系中,曲线的参数方程为
为参数),以为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线是圆心在极轴上且经过极点的圆,已知曲线上的点对应的参数,与曲线交于点.
(I)求曲线的极坐标方程及的普通方程;
(II)是曲线上的两点,求的值.
11.(2012年全国新课标)已知曲线的参数方程是为参数),以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立坐标系,曲线的坐标系方程是,正方形的顶点都在上,且依逆时针次序排列,点的极坐标为.
(1)求点的直角坐标;
(2)设为上任意一点,求的取值范围.
12.(2014年全国新课标I)已知曲线:,直线:(为参数).
(Ⅰ)写出曲线的参数方程,直线的普通方程;
(Ⅱ)过曲线上任一点作与夹角为的直线,交于点,求的最大值与最小值.
13.在平面直角坐标系中,以原点为极点,轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线
的参数方程为(为参数),曲线 的极坐标方程为.
(1)求曲线的普通方程和曲线 的直角坐标方程;
(2)设为曲线上一点,为曲线上一点,求的最小值.
14.在直角坐标系中,圆C的方程是,圆心为C,在以坐标原点为极点,以轴的非负半轴为极轴建立的极坐标系中,曲线C1:与圆C相交于两点.
(I)求直线的极坐标方程;
(II)若过点的直线,(是参数)交直线于点,交轴于点,求的值.
15.在平面直角坐标系中,的参数方程为(为参数),在以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴的极坐标系中,的极坐标方程.
(Ⅰ)说明是哪种曲线,并将的方程化为普通方程;
(Ⅱ)与有两个公共点,定点的极坐标为,求线段的长及定点到两点的距离之积.
16.(2017届江西省第三次联考)在直角坐标系中,曲线,曲线
的参数方程为:,(为参数),以为极点,轴的正半轴为极轴的极坐标系.
(1)求的极坐标方程;
(2)射线与的异于原点的交点为,与的交点为,求.
17.(2017届安徽省合肥市一模)已知直线的参数方程为 (为参数)以坐标原点为极点,以轴正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线的方程为.
(Ⅰ)求曲线的直角坐标方程;
(Ⅱ)写出直线与曲线交点的一个极坐标.
18.(2017届广东省汕头市一模)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,半圆的极坐标方程为,.
(1)求的参数方程;
(2)设点在上,在处的切线与直线垂直,根据(1)中你得到的参数方程,确定的坐标.
19.(2017届广东省肇庆市二模)在直角坐标系中,曲线的参数方程为(
为参数),以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的极坐标方程是.
(Ⅰ)直接写出的普通方程和极坐标方程,直接写出的普通方程;
(Ⅱ)点在上,点在上,求的最小值.
20.(2017届安庆市期末监测)已知在极坐标系中,曲线的方程为.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为轴的正半轴,并在两坐标系中取相同的长度单位,建立平面直角坐标系,直线的参数方程是(为参数,).
(Ⅰ)求曲线的直角坐标方程和直线的普通方程;
(Ⅱ)设直线交曲线于、两点,过点且与直线垂直的直线交曲线于、两点. 求四边形面积的最大值.
21.在直角坐标系中O中,已知曲线E经过点P(1,),其参数方程为(为参数),以原点O为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系.
(1)求曲线E的极坐标方程;
(2)若直线交E于点A、B,且OA⊥OB,求证:为定值,并求出这个定值.
22. (2017届山西省适应性测试)已知曲线的参数方程为(,为参数),以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的极坐标方程为
().
(Ⅰ)求曲线的普通方程与曲线的直角坐标方程,并讨论两曲线公共点的个数;
(Ⅱ)若,求由两曲线与交点围成的四边形面积的最大值.
23.(2017届四川省绵阳市二模)已知曲线C的参数方程是为参数).
(1)将C的参数方程化为普通方程;
(2)在直角坐标系中,,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为C上的动点,
求线段PQ的中点M到直线的距离的最小值.
24.(2017届江西省高三下学期调研考试)在平面直角坐标系中,以为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的参数方程为(为参数,),直线的极坐标方程为.
(1)写出曲线的普通方程和直线的直角坐标方程;
(2)为曲线上任意一点,为直线任意一点,求的最小值.
25.(2017届泉州市考前适应性模拟)在平面直角坐标系中,直线的参数方程为
(为参数),圆的方程为.以为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系.
(I)求的普通方程与的极坐标方程;
(II)已知与交于,求.
26.(2017届广东省高三第三次六校联考)在平面直角坐标系中,倾斜角为的直线的参数方程为(为参数).
(Ⅰ)以坐标原点为极点,轴非负半轴为极轴建立极坐标系(与平面直角坐标系的单位长度相同),当时,求直线的极坐标方程;
(Ⅱ)已知点,直线与椭圆相交于点、,求的取值范围.
27.已知在平面直角坐标系中,曲线的参数方程为(为参数),以原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的极坐标方程为.
(Ⅰ)求曲线的极坐标方程与曲线的直角坐标方程;
(Ⅱ)若直线()与曲线交于,两点,求线段的长度.
28.(2017届河南省豫北名校联考试题)在平面直角坐标系中,曲线的参数方程为(为参数).
(1)求曲线的普通方程;
(2)经过点(平面直角坐标系中点)作直线交曲线于,两点,若恰好为线段的三等分点,求直线的斜率.
29.在平面直角坐标系中,以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知在极坐标系中,,圆的方程为.
(1)求在平面直角坐标系中圆的标准方程;
(2)已知为圆上的任意一点,求面积的最大值.
30.在极坐标系中,曲线,曲线.以极点为坐标原点,极轴为轴正半轴建立直角坐标系,曲线的参数方程为为参数).
(1)求的直角坐标方程 ;
(2)与交于不同四点,这四点在上的排列顺次为,求的值.
31.(2017届安徽省蚌埠市质检)在平面直角坐标系中,直线的参数方程为
(为参数,)以坐标原点为极点,轴的非负半轴为极轴,并取相同的长度单位,建立极坐标系.曲线.
(I)若直线与曲线相交于点,证明:为定值;
(II)将曲线上的任意点作伸缩变换后,得到曲线上的点,
求曲线的内接矩形周长的最大值.
32. 在平面直角坐标系中,曲线的方程为,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.
(Ⅰ)写出的极坐标方程,并求与的交点,的极坐标;
(Ⅱ)设是椭圆上的动点,求面积的最大值.
33.(2017届南昌市调研)将圆每一点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的倍,得到曲线.
(1)写出的参数方程;
(2)设直线与的交点为,以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求:过线段的中点且与垂直的直线的极坐标方程.
34.(2017届江西省重点中学联考)在直角坐标系中,曲线的参数方程为
(为参数).以坐标原点为极点,以轴的正半轴为极轴,建立极坐标系.
(Ⅰ)写出曲线的极坐标方程;
(Ⅱ)设点的极坐标为(),过点的直线与曲线相交于两点,
若,求的弦长.
专题1 极坐标与参数方程参考答案
1.解:(1)由得,由得,
当时,由解得或,
故而交点为或;
(2)点到直线的距离为
,即:,
化简可得,
根据辅助角公式可得,又,
解得或者.
2.解:(I)由得,∴是圆心为,半径为的圆,
将代入得,
∴C1的坐标方程为;
(II)∵,曲线C1与C2的公共点满足,
若时,,
又,得,∴或(舍去),
若,极点也为C1与C2的公共点,在上,有,
∴.
3.解:(Ⅰ)因为,
∴的极坐标方程为,的极坐标方程为.
(Ⅱ)将代入,得,
解得=,=,|MN|=-=,
因为的半径为1,则的面积=.
4.解:(I)∵,∴,…………………1分
∴,……………………………………………………………2分
∴曲线的直角坐标方程为.…………………………………5分
(II)曲线可化为,∴曲线是圆心,半径为的圆,
∵点的直角坐标是,∴点在圆:,…………………8分
∴,即的最大值为.……………………………………10分
5.解:(Ⅰ)点的直角坐标为,即…………2分
由直线l:,得.
则l的直角坐标方程为: ………………………………………………4分
点P到l的距离 …………………………………………………………5分
(Ⅱ)可以判断,直线l与曲线C无公共点,设 …………………6分
则点Q到直线的距离为
…………………………………8分
所以当时, ………………………………………………10分
6.解:(Ⅰ)由得, …………………………4分
∴圆的极坐标方程为;………………………………………5分
(Ⅱ)直线的极坐标方程为,设所对应的极径分别为,
将直线代入得,…………6分
∴,………………………………………………………7分
∴,………………………8分
由得,则,………………………………………9分
∴直线的斜率为或.…………………………………………………………10分
7.解:(I)由得,
即曲线C2的普通方程为,………………………………………………2分
由得,
即曲线C3的普通方程为,……………………………………………3分
由解得或,………………………………………4分
∴C2与C3交点的直角坐标为和;…………………………………………5分
(II)曲线的极坐标方程为,其中,…………………6分
因此的极坐标为,的极坐标为,………………………8分
∴,………………………………………9分
当,即时,取得最大值.……………………………………10分
8.(Ⅰ)由得,因为,所以;
根据(t为参数),消去t得,,…………………………………4分
故曲线C的直角坐标方程和直线l的普通方程分别是,. ……5分
(Ⅱ)将直线的标准参数方程为(t为参数)代入中,……………7分
整理得.设t1,t2是该方程的两根,则,……………8分
由参数的几何意义,可知. ………10分
9.解:(I)曲线C1的直角坐标方程为,………………………………1分
所以C1极坐标方程为,………………………………………………………2分
曲线C2的直角坐标方程为,……………………………………………3分
所以C2极坐标方程为;………………………………………………………4分
(II)设点P极点坐标,即,……………………………………5分
点Q极坐标为,即,……………………………6分
则
,………………………………………………………………………8分
因为,所以,………………………………………………9分
当,即时,取最大值,此时P极点坐标.10分
10.解:(I)将及时对应的参数,代入得
∴,故的普通方程为,……………………………………………2分
其极坐标方程为,即, ………………3分
设圆的方程为,点的直角坐标为,
∴,得,…………………………………………………………4分
∴圆的普通方程为;…………………………………………………5分
(II)曲线的方程为,将代入得
,,………………7分
所以.……………10分
11.解:(1)点的极坐标为…………………3分
点的直角坐标为………………………5分
(2)设;则
……10分
12.解:(Ⅰ)曲线C的参数方程为:(为参数),…………………………2分
由直线:得,…………………………………………………3分
∴直线的普通方程为:;…………………………………………………5分
(Ⅱ)在曲线C上任意取一点P (2cos,3sin)到的距离为,
则,其中为锐角.且. …………8分
当时,取得最大值,最大值为;…………………………9分
当时,取得最小值,最小值为.………………………………10分
13.解:(1)由消去参数得,曲线的普通方程得.
由得,曲线的直角坐标方程为.……5分
(2)设,则点到曲线的距离为
……………8分
当时,有最小值0,所以的最小值为0.……………………10分
14.解:(I)在以坐标原点为极点,x轴的非负半轴为极轴,建立极坐标系,
极坐标与直角坐标有如下关系 x=ρcosθ,y=ρsinθ,
曲线C1:ρ=-sinθ,∴ρ2=﹣4ρsinθ,∴x2+y2=﹣4y,
∴曲线C1:x2+y2+y=0,∴直线AB的普通方程为:(x2+y2-4x)-(x2+y2+4y)=0,
∴y=-x,∴ρsinθ=-ρcosθ,∴tanθ=-,……………………………………4分
∴直线AB极坐标方程为:.…………………………………………5分
(II)根据(I)知,直线AB的直角坐标方程为y=﹣x,…………………………………6分
根据题意可以令D(x1,y1),则,
又点D在直线AB上,所以t1=-(2+t1),
解得 t1=-,根据参数方程的定义,得|CD|=|t1|=,…………………………8分
同理,令交点E(x2,y2),则有,
又点E在直线x=0上,令2+t2=0,∴t2=-,∴|CE|=|t2|=,……………9分
∴|CD|:|CE|=1:2.………………………………………………………………………10分
15.解:(Ⅰ)是圆,的极坐标方程,
化为普通方程:即:.……………………………5分
(Ⅱ)定点P的直角坐标在直线上,
将的参数方程为(为参数)代入中得:…………6分
化简得:
.设两根分别为,由韦达定理知:………………8分
所以的长,…………………9分
定点到两点的距离之积.…………………………………10分
16.解:(1)将代入曲线的方程:,
可得曲线的极坐标方程为,………………………………………………2分
曲线的普通方程为,将代入,
得到的极坐标方程为.……………………………………………5分
(2)射线的极坐标方程为,与曲线的交点的极径为.7分
射线与曲线的交点的极径满足,解得.9分
所以.……………………………………………………10分
17.解:(Ⅰ) , ,
即 ;…………………………………………………………………………5分
(Ⅱ)将,代入得,即,
从而,交点坐标为,…………………………………………………………………9分
所以,交点的一个极坐标为 . ……………………………………………………10分
18.解:(1)由题意知:,,
所以,,即,可化为,,可得的参数方程为(为参数,).………………………………5分
(2)设,由(1)知是以为圆心,1为半径的上半圆,因为在点处的切线与垂直,所以直线与的斜率相同,
∴,解得,即,故的直角坐标为,
即.…………………………………………………………………………………10分
19.解:(Ⅰ)的普通方程是 , …………………………………2分
的极坐标方程 , ………4分,的普通方程. ……6分
(Ⅱ)方法一:是以点为圆心,半径为2的圆;是直线. ………………7分
圆心到直线的距离为,直线和圆相离. ……………………8分
所以的最小值为. ……………………………………………………10分
方法二:设,因为是直线,…………………………………7分
所以的最小值即点到直线的距离的最小值,,………………………………9分
所以最小值为. ………………………………………………10分
20.解:(Ⅰ)将方程的两边同乘以,得,所以,
,即为所求的曲线的直角坐标方程.
直线 (为参数,).…………………………………………2分
当,时,直线的普通方程是;………………………………3分
当,时,消去参数,得直线的普通方程是.4分
(Ⅱ)将 代入,整理得.
设两点、对应的参数分别为、,则………………5分
所以.…6分
设直线的参数方程为 (为参数,为直线的倾斜角).
同理可得.因为,所以,那么.
所以.…………………………………………………………………7分
所以四边形面积为.……………8分
因为 .故.……9分
四边形面积的最大值为. ……………………10分
21.解:(1)将点P(1,),代入曲线E的方程:,解得,3分
所以曲线E的普通方程为,…………………………………………………4分
其极坐标方程为;………………………………………………5分
(2)由OA⊥OB,不妨设点A,B的极坐标分别为A(ρ1,θ),B(ρ2,),………6分
则代入曲线E的极坐标方程,可得,……………………………9分
即为定值.……………………………………………………………10分
22.解:(Ⅰ):,:(). …………2分
当或时,两曲线有两个公共点;…………………………………………………3分
当时,两曲线有四个公共点;……………………………………………………4分
当或时,两曲线无公共点.………………………………………………5分
(Ⅱ)由于曲线与曲线关于轴、轴以及原点对称,
所以四边形也关于轴、轴以及原点对称,……………………………………………6分
设四边形位于第一象限的点为,………………………………………7分
则四边形的面积为.…………………………9分
当且仅当,即时,等号成立.…………………………………………10分
23.解:(1)消去参数得. …………………………………………………5分
(2)将直线l 的方程化为普通方程为.
设Q(),则M(),
∴ ,
∴ 最小值是.…………………………………………………………………10分
24.解:(1)曲线的参数方程为,(为参数,),
消去参数,可得,……1分由于,∴,…………2分
故曲线的轨迹方程是上半圆.………………………………3分
∵直线,即,
即,
故直线的直角坐标方程为.…………………………………………………6分
(2)由题意可得点在直线上,点在半圆上,半圆的圆心到直线的距离等于,即的最小值为.…………10分
25.解:(I)曲线的普通方程为,…………………………2分
把代入,化简得:曲线的极坐标方程为;4分
(II)将代入曲线的极坐标方程,得,∴点极坐标,
设为直线上除点外的任意一点,则
在中,由正弦定理得,……………………………8分
即,即为直线的极坐标方程. ………………10分
26.解:(Ⅰ)由直线的参数方程,消去,得.
将代入,
得直线的极坐标方程为;…………………………………4分
(Ⅱ)将参数方程,代入椭圆方程,得
,(其判别式恒成立).
.…………………………………………8分
,所以.………………………………………………10分
27.解:(Ⅰ)因为故,
故,故曲线的极坐标方程为
.
因为,故,故的直角坐标方程为(或写成).
(Ⅱ)设,两点所对应的极径分别为,,将()代入
中,整理得,
故,,故.
28.解:(1)由曲线的参数方程,得
所以曲线的普通方程为.…………………………………………………3分
(2)设直线的倾斜角为,则直线的参数方程为(为参数). ……4分
代入曲线的直角坐标方程,得
, ………………………………6分
所以 ……………………………………………………7分
由题意可知. ……………………………………………………………………8分
所以,即. ……………9分
解得.所以直线的斜率为. …………………………………10分
29.解:(1)由,可得:,所以 ……………4分
故在平面直角坐标系中圆的标准方程为 ……………………5分
(2)在直角坐标系中,,
所以,……………………………………………6分
直线的方程为:
所以圆心到直线的距离, ……………………………………8分
又圆的半径为,
所以圆上的点到直线的最大距离为
故面积的最大值为 …………………10分
30.解:(1)因为,由,得,
所以曲线的直角坐标方程为;……3分
由,得,
所以曲线的极坐标方程为.………………5分
(2)不妨设四点在上的排列顺次至上而下为,
它们对应的参数分别为,如图,连接
,则为正三角形 ,所以,…………………………………………7分
,
把代入,
得:,即,故,所以.10分
31.解:(I)曲线.…………………………………………………………1分
,
∴.……………………………………………………………………5分
(II)伸缩变换后得.其参数方程为:. …………………7分
不妨设点在第一象限,由对称性知:
周长为,
∴(时取等号)周长最大为.………………………………………………………10分
32.解:(Ⅰ)因为,所以的极坐标方程为,…2分
直线的直角坐标方程为,
联立方程组,解得或,………………………………4分
所以点的极坐标分别为. …………………………………………5分
(Ⅱ)由(Ⅰ)易得 ……………………………………………………………6分
因为是椭圆上的点,设P点坐标为,…………………7分
则到直线的距离,………………………………………8分
所以,…………9分
当时,取得最大值1. ………………………………………10分
33.解:(I)设(x1,y1)为圆上的点,在已知变换下变为C上点(x,y),…………………2分
依题意得:圆的参数方程为(t为参数)………………………3分
所以C的参数方程为(t为参数).……………………………………………5分
(II)由解得或……………………………………………6分
所以P1(2,0),P2(0,1),则线段P1P2的中点坐标为,所求直线的斜率k=,
于是所求直线方程为,并整理得………………………8分
化为极坐标方程,,即.………………10分
34.解:(1)由(为参数),得,即,
所以……………………………………………………………………………5分
(2)设直线的参数方程是(为参数)(1)
曲线的直角坐标方程是,(2)联立方程可得,
所以,且,所以,
则或,所以……………………………10分