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文档介绍
【数学】2020届一轮复习(理)通用版14坐标系与参数方程作业
第十四章 坐标系与参数方程 挖命题 【真题典例】 【考情探究】 考点 内容解读 5年考情 预测热度 考题示例 考向 关联考点 坐标系与 极坐标 ①了解坐标系的作用及直角坐标系内的伸缩变换;②了解极坐标的概念,会在极坐标系中刻画点的位置,能进行极坐标与直角坐标之间的互相转化;③能在极坐标系中求简单图形的极坐标方程 2018课标全国Ⅰ,22,10分 极坐标与直角坐标的互化 直线与圆的位置关系 ★★★ 2017课标全国Ⅱ,22,10分 极坐标与直角坐标的互化 三角形的面积 2017课标全国Ⅲ,22,10分 极坐标与参数方程 参数方程与普通方程的互化 2016课标全国Ⅰ,23,10分 极坐标与直角坐标的互化 两圆的位置关系 参数方程 了解参数方程及参数的意义,能借助于参数方程与普通方程的互化进一步研究曲线的性质 2018课标全国Ⅱ,22,10分 参数方程与普通方程的互化 直线参数方程的应用 ★★★ 2018课标全国Ⅲ,22,10分 参数方程与普通方程的互化 直线与圆的位置关系 2017课标全国Ⅰ,22,10分 参数方程与普通方程的互化 直线与椭圆的位置关系 分析解读 坐标系与参数方程是高考的选考部分,重点考查直线与圆的极坐标方程,极坐标与直角坐标的互化;直线、圆与椭圆的参数方程以及参数方程与普通方程的互化.本章内容在高考中以极坐标方程或参数方程为载体,考查直线与圆以及直线与圆锥曲线的位置关系等知识,分值为10分,属于中档题. 破考点 【考点集训】 考点一 坐标系与极坐标 1.(2019届贵州贵阳9月调研,22)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为x=2+2cosθ,y=2sinθ(θ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C2的极坐标方程为ρ=3sin θ+cos θ,曲线C3的极坐标方程为θ=π6. (1)把曲线C1的参数方程化为极坐标方程; (2)曲线C3与曲线C1交于点O、A,与曲线C2交于点O、B,求|AB|. 解析 (1)根据题意得曲线C1的普通方程为(x-2)2+y2=4,即x2+y2-4x=0. 由x=ρcos θ,y=ρsin θ,得ρ2=4ρcos θ, ∴曲线C1的极坐标方程为ρ=4cos θ. (2)设点A的极坐标为ρ1,π6(ρ1>0),点B的极坐标为ρ2,π6(ρ2>0),则ρ1=4cos π6=23,ρ2=3sin π6+cos π6=32+32=3,∴|AB|=|ρ1-ρ2|=3. 2.(2019届河南顶级名校第一次联考,22)在平面直角坐标系中,曲线C1:x2-y2=2,曲线C2的参数方程为x=2+2cosθ,y=2sinθ(θ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. (1)求曲线C1,C2的极坐标方程; (2)在极坐标系中,射线θ=π6与曲线C1,C2分别交于A,B两点(异于极点O),定点M(3,0),求△MAB的面积. 解析 (1)根据题意得曲线C1的极坐标方程为ρ2cos2θ-ρ2sin2θ=2. 由曲线C2的参数方程得曲线C2的普通方程为(x-2)2+y2=4,即x2+y2-4x=0, ∴曲线C2的极坐标方程为ρ=4cos θ. (2)由(1)得点A的极坐标为2,π6, 点B的极坐标为23,π6. ∴|AB|=|2-23|=23-2, 定点M(3,0)到射线θ=π6(ρ≥0)的距离d=3sin π6=32, ∴△MAB的面积为12|AB|·d=12×(23-2)×32=33-32. 考点二 参数方程 1.(2019届广东珠海11月期中,22)已知倾斜角为α且经过点M(3,0)的直线l与椭圆C:x24+y2=1交于A、B两点. (1)若α=π3,写出直线l与椭圆C的参数方程; (2)若|OM||AB|=33,求直线l的普通方程. 解析 (1)直线l的参数方程为x=3+12t,y=32t(t为参数). 椭圆C的参数方程为x=2cosθ,y=sinθ(θ为参数). (2)将直线l的参数方程x=3+tcosα,y=tsinα(t为参数)代入x24+y2=1中,得(cos2α+4sin2α)t2+(23cos α)t-1=0. 设A,B对应的参数分别为t1,t2. ∴t1+t2=-23cosαcos2α+4sin2α,t1t2=-1cos2α+4sin2α, ∴|AB|=|t1-t2|=(t1+t2)2-4t1t2=4cos2α+4sin2α=41+3sin2α. 由|OM||AB|=33得41+3sin2α=3,∴sin2α=19. ∴直线l的普通方程为y=±24(x-3). 2.(2014课标Ⅰ,23,10分)已知曲线C:x24+y29=1,直线l:x=2+t,y=2-2t(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x=2cosθ,y=3sinθ(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(2cos θ,3sin θ)到l的距离 d=55|4cos θ+3sin θ-6|, 则|PA|=dsin30°=255|5sin(θ+α)-6|,其中α为锐角, 且tan α=43. 当sin(θ+α)=-1时,|PA|取得最大值,最大值为2255. 当sin(θ+α)=1时,|PA|取得最小值,最小值为255. 炼技法 【方法集训】 方法1 极坐标方程与直角坐标方程的互化方法 1.(2019届河南11月八市联考,22)在平面直角坐标系xOy中,动点P(x,y)的坐标满足x=t,y=t2(其中t∈R).在以O为极点,x轴的非负半轴为极轴的极坐标系(两种坐标系的单位长度相同)中,直线l的极坐标方程为ρsin(θ+φ)=cos φ其中φ为常数,且φ≠kπ+π2,k∈Z. (1)求动点P的轨迹C的极坐标方程(写成ρ=f(θ)的形式); (2)设直线l与轨迹C交于A、B两点,求证:当φ变化时,∠AOB的大小恒为定值. 解析 (1)由x=t,y=t2消去参数t,得曲线C的直角坐标方程为x2=y. 将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入x2=y,得ρ2cos2θ=ρsin θ. 所以曲线C的极坐标方程为ρ=sinθcos2θ. (2)证明:将l与C的极坐标方程联立,消去ρ得sinθsin(θ+φ)cos2θ=cos φ,展开得sinθ(sinθcosφ+cosθsinφ)cos2θ=cos φ. 根据已知得cos φ≠0,于是可以得到tan2θ+tan φ·tan θ-1=0. 设A(ρ1,θ1),B(ρ2,θ2),由根与系数的关系得tan θ1·tan θ2=-1. 两边同乘cos θ1·cos θ2,可得cos(θ1-θ2)=0,解得θ1-θ2=kπ+π2(k∈Z). 故当φ变化时,∠AOB的大小为定值π2. 2.(2018四川德阳模拟,22)已知极坐标系的极点为平面直角坐标系xOy的原点,极轴为x轴正半轴,两种坐标系中的长度单位相同,曲线C的参数方程为x=-1+2cosα,y=1+2sinα(α为参数),直线l过点(-1,0),且斜率为12,射线OM的极坐标方程为θ=3π4. (1)求曲线C和直线l的极坐标方程; (2)已知射线OM与曲线C的交点为O,P,与直线l的交点为Q,求线段PQ的长. 解析 (1)∵曲线C的参数方程为x=-1+2cosα,y=1+2sinα(α为参数), ∴曲线C的普通方程为(x+1)2+(y-1)2=2, 将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入整理得ρ+2cos θ-2sin θ=0, 即曲线C的极坐标方程为ρ=22sinθ-π4. ∵直线l过点(-1,0),且斜率为12, ∴直线l的方程为y=12(x+1), ∴直线l的极坐标方程为ρcos θ-2ρsin θ+1=0. (2)当θ=3π4时,|OP|=22sin3π4-π4=22, |OQ|=12×22+22=23, 故线段PQ的长为22-23=523. 方法2 参数方程与普通方程的互化方法 1.(2019届宁夏顶级名校第二次月考,22)在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为x=3-t,y=1+t(t为参数).在以坐标原点O为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C:ρ=22cosθ-π4. (1)求直线l的普通方程和曲线C的直角坐标方程; (2)求曲线C上的点到直线l的距离的最大值. 解析 (1)由x=3-t,y=1+t(t为参数)消去t得x+y-4=0, 所以直线l的普通方程为x+y-4=0. 由ρ=22cosθ-π4=22cosθcos π4+sinθsin π4=2cos θ+2sin θ,得ρ2=2ρcos θ+2ρsin θ①. 将ρ2=x2+y2,ρcos θ=x,ρsin θ=y代入①式, 得x2+y2=2x+2y,即(x-1)2+(y-1)2=2. 所以曲线C的直角坐标方程为(x-1)2+(y-1)2=2. (2)设曲线C上的点P(1+2cos α,1+2sin α), 则点P到直线l的距离d=|1+2cosα+1+2sinα-4|2=|2(sinα+cosα)-2|2=2sinα+π4-22,当sinα+π4=-1时,dmax=22.故曲线C上的点到直线l的距离的最大值为22. 2.(2018广东茂名二模,22)在平面直角坐标系xOy中,以原点O为极点,x轴的非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C的极坐标方程为ρ=2cosθ1-cos2θ,直线l的参数方程为x=2+tcosα,y=1+tsinα(t为参数,0≤α<π). (1)若α=3π4,求l的普通方程,直接写出C的直角坐标方程; (2)若l与C有两个不同的交点A,B,且P(2,1)为AB的中点,求|AB|. 解析 (1)由直线l的参数方程x=2+tcosα,y=1+tsinα(t为参数)及α=3π4可得其直角坐标方程为x+y-3=0, 由曲线C的极坐标方程ρ=2cosθ1-cos2θ, 得其直角坐标方程为y2=2x. (2)把直线l的参数方程x=2+tcosα,y=1+tsinα(t为参数), 代入抛物线方程y2=2x得 t2sin2α+2t(sin α-cos α)-3=0(*), 设A,B所对应的参数分别为t1,t2, 则t1+t2=-2(sinα-cosα)sin2α. ∵P(2,1)为AB的中点, ∴P点所对应的参数为t1+t22=-sinα-cosαsin2α=0, ∴sin α-cos α=0, 即α=π4. 则(*)变为12t2-3=0, 此时t2=6,t=±6, ∴|AB|=26. 过专题 【五年高考】 A组 统一命题·课标卷题组 考点一 坐标系与极坐标 1.(2018课标全国Ⅰ,22,10分)[选修4—4:坐标系与参数方程] 在直角坐标系xOy中,曲线C1的方程为y=k|x|+2.以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C2的极坐标方程为ρ2+2ρcos θ-3=0. (1)求C2的直角坐标方程; (2)若C1与C2有且仅有三个公共点,求C1的方程. 解析 (1)由x=ρcos θ,y=ρsin θ得C2的直角坐标方程为(x+1)2+y2=4. (2)由(1)知C2是圆心为A(-1,0),半径为2的圆. 由题设知,C1是过点B(0,2)且关于y轴对称的两条射线. 记y轴右边的射线为l1,y轴左边的射线为l2. 由于B在圆C2的外面,故C1与C2有且仅有三个公共点等价于l1与C2只有一个公共点且l2与C2有两个公共点,或l2与C2只有一个公共点且l1与C2有两个公共点. 当l1与C2只有一个公共点时,A到l1所在直线的距离为2,所以|-k+2|k2+1=2,故k=-43或k=0. 经检验,当k=0时,l1与C2没有公共点; 当k=-43时,l1与C2只有一个公共点,l2与C2有两个公共点. 当l2与C2只有一个公共点时,A到l2所在直线的距离为2,所以|k+2|k2+1=2,故k=0或k=43. 经检验,当k=0时,l1与C2没有公共点; 当k=43时,l2与C2没有公共点. 综上,所求C1的方程为y=-43|x|+2. 2.(2017课标全国Ⅱ,22,10分)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,曲线C1的极坐标方程为ρcos θ=4. (1)M为曲线C1上的动点,点P在线段OM上,且满足|OM|·|OP|=16,求点P的轨迹C2的直角坐标方程; (2)设点A的极坐标为2,π3,点B在曲线C2上,求△OAB面积的最大值. 解析 (1)设P的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),M的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0).由题设知|OP|=ρ,|OM|=ρ1=4cosθ. 由|OM|·|OP|=16得C2的极坐标方程为ρ=4cos θ(ρ>0). 因此C2的直角坐标方程为(x-2)2+y2=4(x≠0). (2)设点B的极坐标为(ρB,α)(ρB>0).由题设知|OA|=2,ρB=4cos α,于是△OAB的面积S=12|OA|·ρB·sin∠AOB =4cos α·sinα-π3=2sin2α-π3-32≤2+3. 当α=-π12时,S取得最大值2+3. 所以△OAB面积的最大值为2+3. 3.(2016课标全国Ⅰ,23,10分)选修4—4:坐标系与参数方程 在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为x=acost,y=1+asint(t为参数,a>0).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. (1)说明C1是哪一种曲线,并将C1的方程化为极坐标方程; (2)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. 解析 (1)消去参数t得到C1的普通方程:x2+(y-1)2=a2.C1是以(0,1)为圆心,a为半径的圆.(2分) 将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入C1的普通方程中,得到C1的极坐标方程为ρ2-2ρsin θ+1-a2=0.(4分) (2)曲线C1,C2的公共点的极坐标满足方程组 ρ2-2ρsinθ+1-a2=0,ρ=4cosθ.(6分) 若ρ≠0,由方程组得16cos2θ-8sin θcos θ+1-a2=0,(8分) 由已知tan θ=2,可得16cos2θ-8sin θcos θ=0,从而1-a2=0, 解得a=-1(舍去)或a=1. a=1时,极点也为C1,C2的公共点,在C3上. 所以a=1.(10分) 4.(2016课标全国Ⅱ,23,10分)在直角坐标系xOy中,圆C的方程为(x+6)2+y2=25. (1)以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,求C的极坐标方程; (2)直线l的参数方程是x=tcosα,y=tsinα(t为参数),l与C交于A,B两点,|AB|=10,求l的斜率. 解析 (1)由x=ρcos θ,y=ρsin θ可得圆C的极坐标方程为ρ2+12ρcos θ+11=0.(3分) (2)在(1)中建立的极坐标系中,直线l的极坐标方程为θ=α(ρ∈R). 设A,B所对应的极径分别为ρ1,ρ2,将l的极坐标方程代入C的极坐标方程得ρ2+12ρcos α+11=0.(6分) 于是ρ1+ρ2=-12cos α,ρ1ρ2=11. |AB|=|ρ1-ρ2|=(ρ1+ρ2)2-4ρ1ρ2=144cos2α-44.(8分) 由|AB|=10得cos2α=38,tan α=±153. 所以l的斜率为153或-153.(10分) 5.(2015课标Ⅰ,23,10分)在直角坐标系xOy中,直线C1:x=-2,圆C2:(x-1)2+(y-2)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. (1)求C1,C2的极坐标方程; (2)若直线C3的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R),设C2与C3的交点为M,N,求△C2MN的面积. 解析 (1)因为x=ρcos θ,y=ρsin θ, 所以C1的极坐标方程为ρcos θ=-2, C2的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0.(5分) (2)将θ=π4代入ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0,得ρ2-32ρ+4=0,解得ρ1=22,ρ2=2,故ρ1-ρ2=2,即|MN|=2. 由于C2的半径为1,所以△C2MN的面积为12.(10分) 考点二 参数方程 1.(2018课标全国Ⅲ,22,10分)[选修4—4:坐标系与参数方程] 在平面直角坐标系xOy中,☉O的参数方程为x=cosθ,y=sinθ(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. 解析 (1)☉O的直角坐标方程为x2+y2=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21+k2<1, 解得k<-1或k>1, 即α∈π4,π2或α∈π2,3π4. 综上,α的取值范围是π4,3π4. (2)l的参数方程为 x=tcosα,y=-2+tsinαt为参数,π4<α<3π4. 设A,B,P对应的参数分别为tA,tB,tP, 则tP=tA+tB2,且tA,tB满足t2-22tsin α+1=0. 于是tA+tB=22sin α,tP=2sin α. 又点P的坐标(x,y)满足x=tPcosα,y=-2+tPsinα, 所以点P的轨迹的参数方程是 x=22sin2α,y=-22-22cos2αα为参数,π4<α<3π4. 2.(2017课标全国Ⅰ,22,10分)[选修4—4:坐标系与参数方程] 在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为x=3cosθ,y=sinθ(θ为参数),直线l的参数方程为x=a+4t,y=1-t(t为参数). (1)若a=-1,求C与l的交点坐标; (2)若C上的点到l距离的最大值为17,求a. 解析 (1)解法一:曲线C的普通方程为x29+y2=1. 当a=-1时,直线l的普通方程为x+4y-3=0. 由x+4y-3=0,x29+y2=1解得x=3,y=0或x=-2125,y=2425. 从而C与l的交点坐标为(3,0),-2125,2425. 解法二:设交点坐标为(x,y),当a=-1时, 直线l的参数方程为x=-1+4t,y=1-t. 将x=3cosθ,y=sinθ代入x=-1+4t,y=1-t, 得3cosθ+14=1-sin θ, 即3cos θ+4sin θ=3,31-2sin2θ2+8sin θ2cos θ2=3, 即2sin θ4cos θ2-3sin θ2=0, 由此可得sinθ2=0或tanθ2=43, 所以cosθ=1,sinθ=0或cosθ=35,sinθ=45, 故可得交点坐标为(3,0)或-2125,2425. (2)直线l的普通方程为x+4y-a-4=0,故C上的点(3cos θ,sin θ)到l的距离为d=|3cosθ+4sinθ-a-4|17. 当a≥-4时,d的最大值为a+917, 由题设得a+917=17, 所以a=8; 当a<-4时,d的最大值为-a+117, 由题设得-a+117=17, 所以a=-16. 综上,a=8或a=-16. B组 自主命题·省(区、市)卷题组 考点一 坐标系与极坐标 (2018江苏,21C,10分)[选修4—4:坐标系与参数方程] 在极坐标系中,直线l的方程为ρsinπ6-θ=2,曲线C的方程为ρ=4cos θ,求直线l被曲线C截得的弦长. 解析 因为曲线C的极坐标方程为ρ=4cos θ, 所以曲线C是圆心为(2,0),直径为4的圆, 因为直线l的极坐标方程为ρsinπ6-θ=2, 所以直线l过点(4,0),倾斜角为π6, 设A(4,0), 则A为直线l与圆C的一个交点. 设另一个交点为B,则∠OAB=π6. 连接OB,因为OA为直径, 所以∠OBA=π2, 所以AB=4cosπ6=23. 因此,直线l被曲线C截得的弦长为23. 考点二 参数方程 1.(2017江苏,21C,10分)在平面直角坐标系xOy中,已知直线l的参数方程为x=-8+t,y=t2(t为参数),曲线C的参数方程为x=2s2,y=22s(s为参数).设P为曲线C上的动点,求点P到直线l的距离的最小值. 解析 直线l的普通方程为x-2y+8=0. 因为点P在曲线C上,设P(2s2,22s), 从而点P到直线l的距离d=|2s2-42s+8|12+(-2)2=2(s-2)2+45. 当s=2时,dmin=455. 因此当点P的坐标为(4,4)时,曲线C上点P到直线l的距离取到最小值455. 2.(2016江苏,21C,10分)[选修4—4:坐标系与参数方程] 在平面直角坐标系xOy中,已知直线l的参数方程为x=1+12t,y=32t(t为参数),椭圆C的参数方程为x=cosθ,y=2sinθ(θ为参数).设直线l与椭圆C相交于A,B两点,求线段AB的长. 解析 椭圆C的普通方程为x2+y24=1. 将直线l的参数方程x=1+12t,y=32t代入x2+y24=1, 得1+12t2+32t24=1,即7t2+16t=0,解得t1=0,t2=-167. 所以AB=|t1-t2|=167. C组 教师专用题组 考点一 坐标系与极坐标 1.(2015湖南,12,5分)在直角坐标系xOy中,以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.若曲线C的极坐标方程为ρ= 2sin θ,则曲线C的直角坐标方程为 . 答案 x2+y2-2y=0 2.(2015广东,14,5分)(坐标系与参数方程选做题)在平面直角坐标系xOy中,以原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.曲线C1的极坐标方程为ρ(cos θ+sin θ)=-2,曲线C2的参数方程为x=t2,y=22t(t为参数),则C1与C2交点的直角坐标为 . 答案 (2,-4) 3.(2014广东,14,5分)在极坐标系中,曲线C1与C2的方程分别为2ρcos2θ=sin θ与ρcos θ=1,以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x轴的正半轴,建立平面直角坐标系,则曲线C1与C2交点的直角坐标为 . 答案 (1,2) 4.(2015陕西,23,10分)在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为x=3+12t,y=32t(t为参数).以原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,☉C的极坐标方程为ρ=23sin θ. (1)写出☉C的直角坐标方程; (2)P为直线l上一动点,当P到圆心C的距离最小时,求P的直角坐标. 解析 (1)由ρ=23sin θ,得 ρ2=23ρsin θ,从而有x2+y2=23y,所以x2+(y-3)2=3. (2)设P3+12t,32t,又C(0,3), 则|PC|=3+12t2+32t-32=t2+12,故当t=0时,|PC|取得最小值,此时,P点的直角坐标为(3,0). 5.(2015课标Ⅱ,23,10分)选修4—4:坐标系与参数方程 在直角坐标系xOy中,曲线C1:x=tcosα,y=tsinα(t为参数,t≠0),其中0≤α<π.在以O为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:ρ= 2sin θ,C3:ρ=23cos θ. (1)求C2与C3交点的直角坐标; (2)若C1与C2相交于点A,C1与C3相交于点B,求|AB|的最大值. 解析 (1)曲线C2的直角坐标方程为x2+y2-2y=0,曲线C3的直角坐标方程为x2+y2-23x=0. 联立x2+y2-2y=0,x2+y2-23x=0,解得x=0,y=0或x=32,y=32. 所以C2与C3交点的直角坐标为(0,0)和32,32. (2)曲线C1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R,ρ≠0), 其中0≤α<π. 因此A的极坐标为(2sin α,α),B的极坐标为(23cos α,α). 所以|AB|=|2sin α-23cos α|=4sinα-π3. 当α=5π6时,|AB|取得最大值,最大值为4. 6.(2013课标Ⅰ,23,10分)已知曲线C1的参数方程为x=4+5cost,y=5+5sint(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C2的极坐标方程为ρ=2sin θ. (1)把C1的参数方程化为极坐标方程; (2)求C1与C2交点的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π). 解析 (1)将x=4+5cost,y=5+5sint消去参数t,化为普通方程(x-4)2+(y-5)2=25,即C1:x2+y2-8x-10y+16=0. 将x=ρcosθ,y=ρsinθ代入x2+y2-8x-10y+16=0得 ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0. 所以C1的极坐标方程为ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0. (2)C2的直角坐标方程为x2+y2-2y=0. 由x2+y2-8x-10y+16=0,x2+y2-2y=0, 解得x=1,y=1或x=0,y=2. 所以C1与C2交点的极坐标分别为2,π4,2,π2. 考点二 参数方程 1.(2014湖南,12,5分)在平面直角坐标系中,曲线C:x=2+22t,y=1+22t(t为参数)的普通方程为 . 答案 x-y-1=0 2.(2014课标Ⅱ,23,10分)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= 2cos θ,θ∈0,π2. (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=3x+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 x=1+cost,y=sint(t为参数,0≤t≤π). (2)设D(1+cos t,sin t). 由(1)知C是以G(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GD与l的斜率相同.tan t=3,t=π3. 故D的直角坐标为1+cosπ 3,sinπ3,即32,32. 3.(2014辽宁,23,10分)将圆x2+y2=1上每一点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的2倍,得曲线C. (1)写出C的参数方程; (2)设直线l:2x+y-2=0与C的交点为P1,P2,以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,求过线段P1P2的中点且与l垂直的直线的极坐标方程. 解析 (1)设(x1,y1)为圆上的点,经变换为C上点(x,y),依题意,得x=x1,y=2y1. 由x12+y12=1得x2+y22=1,即曲线C的方程为x2+y24=1. 故C的参数方程为x=cost,y=2sint(t为参数). (2)由x2+y24=1,2x+y-2=0解得x=1,y=0或x=0,y=2. 不妨令P1(1,0),P2(0,2),则线段P1P2的中点坐标为12,1,所求直线斜率为k=12,于是所求直线方程为y-1=12x-12,化为极坐标方程,并整理得2ρcos θ-4ρsin θ=-3,即ρ=34sinθ-2cosθ. 4.(2013课标Ⅱ,23,10分)已知动点P,Q都在曲线C:x=2cost,y=2sint(t为参数)上,对应参数分别为t=α与t=2α(0<α<2π),M为PQ的中点. (1)求M的轨迹的参数方程; (2)将M到坐标原点的距离d表示为α的函数,并判断M的轨迹是否过坐标原点. 解析 (1)依题意有P(2cos α,2sin α),Q(2cos 2α,2sin 2α),因此M(cos α+cos 2α,sin α+sin 2α). M的轨迹的参数方程为x=cosα+cos2α,y=sinα+sin2α(α为参数,0<α<2π). (2)M点到坐标原点的距离d=x2+y2=2+2cosα(0<α<2π).当α=π时,d=0,故M的轨迹过坐标原点. 5.(2012课标全国,23,10分)已知曲线C1的参数方程是x=2cosφ,y=3sinφ(φ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C2的极坐标方程是ρ=2.正方形ABCD的顶点都在C2上,且A,B,C,D依逆时针次序排列,点A的极坐标为2,π3. (1)求点A,B,C,D的直角坐标; (2)设P为C1上任意一点,求|PA|2+|PB|2+|PC|2+|PD|2的取值范围. 解析 (1)由已知可得A2cosπ3,2sinπ3,B2cosπ3+π2,2sinπ3+π2,C2cosπ3+π,2sinπ3+π,D2cosπ3+3π2,2sinπ3+3π2, 即A(1,3),B(-3,1),C(-1,-3),D(3,-1). (2)设P(2cos φ,3sin φ),令S=|PA|2+|PB|2+|PC|2+|PD|2,则S=16cos2φ+36sin2φ+16=32+20sin2φ. 因为0≤sin2φ≤1,所以S的取值范围是[32,52]. 6.(2011课标,23,10分)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为x=2cosα,y=2+2sinα(α为参数),M是C1上的动点,P点满足OP=2OM,P点的轨迹为曲线C2. (1)求C2的方程; (2)在以O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线θ=π3与C1的异于极点的交点为A,与C2的异于极点的交点为B,求|AB|. 解析 (1)设P(x,y),则由条件知Mx2,y2.由于M点在C1上,所以x2=2cosα,y2=2+2sinα.即x=4cosα,y=4+4sinα. 从而C2的参数方程为x=4cosα,y=4+4sinα(α为参数). (2)曲线C1的极坐标方程为ρ=4sin θ,曲线C2的极坐标方程为ρ=8sin θ. 射线θ=π3与C1的交点A的极径为ρ1=4sinπ3,射线θ=π3与C2的交点B的极径为ρ2=8sinπ3. 所以|AB|=|ρ2-ρ1|=23. 【三年模拟】 时间:60分钟 分值:70分 解答题(共70分) 1.(2019届四川成都摸底考试,22)在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为x=1+12t,y=1+32t(t为参数).在以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C的极坐标方程为ρ2(1+2cos2θ)=3. (1)写出直线l的普通方程与曲线C的直角坐标方程; (2)设点M(1,1),若直线l与曲线C相交于不同的两点A,B,求|AM|+|BM|的值. 解析 (1)由直线l的参数方程消去参数t,得x-1=33(y-1). 化简,得直线l的普通方程为3x-y+1-3=0. 将曲线C的极坐标方程化为ρ2+2ρ2cos2θ=3, ∴x2+y2+2x2=3, ∴曲线C的直角坐标方程为x2+y23=1. (2)将直线l的参数方程代入x2+y23=1中,得1+12t2+13·1+32t2=1, 化简,得t2+2×1+33t+23=0. 此时Δ=83+833>0. 设A,B所对应的参数分别为t1,t2, 由根与系数的关系,得t1+t2=-2+233,t1t2=23. 由直线参数的几何意义,知|AM|+|BM|=|t1|+|t2|=-t1-t2=2+233. 2.(2019届广东顶级名校第三次联考,22)已知曲线C1的极坐标方程为ρ2cos 2θ=8,曲线C2的极坐标方程为θ=π6(ρ∈R),曲线C1,C2相交于A,B两点. (1)求A,B两点的极坐标; (2)曲线C1与直线x=1+32t,y=12t(t为参数)分别相交于M,N两点,求线段MN的长度. 解析 (1)由ρ2cos2θ=8,θ=π6,得ρ2cos π3=8, 所以ρ2=16,即ρ=±4. 所以A,B两点的极坐标为A4,π6,B-4,π6或B4,7π6. (2)由曲线C1的极坐标方程得其直角坐标方程为x2-y2=8, 将x=1+32t,y=12t(t为参数)代入x2-y2=8, 整理得t2+23t-14=0,设M,N对应的参数分别为t1,t2,则t1+t2=-23,t1t2=-14, 所以|MN|=(t1-t2)2=(t1+t2)2-4t1t2=(-23)2-4×(-14)=217. 3.(2019届湖南衡阳10月调研,22)在平面直角坐标系xOy中,直线l过点P(1,0)且倾斜角为π3,在以O为极点,x轴的非负半轴为极轴的极坐标系中,曲线C的极坐标方程为ρ=4sinθ+π6. (1)求直线l的参数方程与曲线C的直角坐标方程; (2)若直线l与曲线C的交点分别为M,N,求1|PM|+1|PN|的值. 解析 (1)由题意知,直线l的参数方程为x=1+12t,y=32t(t为参数). ∵ρ=4sinθ+π6=23sin θ+2cos θ,∴ρ2=23ρsin θ+2ρcos θ. ∵x=ρcos θ,y=ρsin θ,x2+y2=ρ2, ∴x2+y2=23y+2x, ∴曲线C的直角坐标方程为(x-1)2+(y-3)2=4. (2)将直线l的参数方程x=1+12t,y=32t(t为参数)代入曲线C的直角坐标方程(x-1)2+(y-3)2=4,得t2-3t-1=0,设M,N对应的参数分别为t1,t2,∴t1+t2=3,t1t2=-1<0. ∴1|PM|+1|PN|=1|t1|+1|t2|=|t1|+|t2||t1t2|=|t1-t2||t1t2|=(t1+t2)2-4t1t2|t1t2|=9+41=13. 4.(2019届广东韶关期中联考,22)在直角坐标系xOy中,已知曲线M的参数方程为x=1+2cosβ,y=1+2sinβ(β为参数),以原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l1的极坐标方程为θ=α,直线l2的极坐标方程为θ=α+π2. (1)写出曲线M的极坐标方程,并指出它是哪种曲线; (2)设l1与曲线M交于A,C两点,l2与曲线M交于B,D两点,求四边形ABCD面积的取值范围. 解析 (1)由x=1+2cosβ,y=1+2sinβ(β为参数)消去参数β得(x-1)2+(y-1)2=4, ∴曲线M是以(1,1)为圆心,2为半径的圆. 将曲线M的直角坐标方程化成极坐标方程得ρ2-2ρ(sin θ+cos θ)-2=0, (2)设|OA|=ρ1,|OC|=ρ2,由l1与圆M的极坐标方程联立可得ρ2-2ρ(sin α+cos α)-2=0, ∴ρ1+ρ2=2(sin α+cos α),ρ1·ρ2=-2. ∵O,A,C三点共线,∴|AC|=|ρ1-ρ2|=(ρ1+ρ2)2-4ρ1·ρ2=12+4sin2α①, 同理用α+π2代替α可得|BD|=12-4sin2α,易知l1⊥l2, ∴S四边形ABCD=12|AC|·|BD|=12144-16sin22α, ∵sin22α∈[0,1],∴S四边形ABCD∈[42,6]. 5.(2018河南洛阳二模,22)在直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C1的极坐标方程为 ρsin θ=4,曲线C2的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+1=0,曲线C3的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R). (1)求C1与C2的直角坐标方程; (2)若C2与C1交于P点,C2与C3交于A,B两点,求△PAB的面积. 解析 (1)∵曲线C1的极坐标方程为ρsin θ=4, ∴曲线C1的直角坐标方程为y=4, ∵曲线C2的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+1=0, ∴曲线C2的直角坐标方程为x2+y2-2x-4y+1=0, 即(x-1)2+(y-2)2=4. (2)∵曲线C3的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R), ∴曲线C3的直角坐标方程为y=x, 联立C1与C2的方程得y=4,(x-1)2+(y-2)2=4, 得x2-2x+1=0, 解得x1=x2=1, ∴点P的坐标为(1,4), 点P到曲线C3的距离d=|1-4|2=322. 设A(ρ1,θ1),B(ρ2,θ2). 将θ=π4代入C2,得ρ2-32ρ+1=0, 则ρ1+ρ2=32,ρ1ρ2=1, |AB|=|ρ1-ρ2|=(ρ1+ρ2)2-4ρ1ρ2=14, ∴S△PAB=12|AB|d=12×14×322=372. 6.(2018湖南岳阳二模,22)已知曲线C的极坐标方程是ρ=2cos θ,若以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x轴的正半轴,且取相同的单位长度建立平面直角坐标系,则直线l的参数方程是x=32t+m,y=12t(t为参数). (1)求曲线C的直角坐标方程与直线l的普通方程; (2)设点P(m,0),若直线l与曲线C交于A,B两点,且|PA|·|PB|=1,求非负实数m的值. 解析 (1)由x=ρcos θ,y=ρsin θ,x2+y2=ρ2, 曲线C的极坐标方程是ρ=2cos θ,即ρ2=2ρcos θ, 得x2+y2=2x,即曲线C的直角坐标方程为(x-1)2+y2=1, 由直线l的参数方程x=32t+m,y=12t(t为参数), 可得其普通方程为x-3y-m=0. (2)将x=32t+m,y=12t(t为参数)代入圆(x-1)2+y2=1中, 可得t2+3(m-1)t+m2-2m=0, 由Δ=3(m-1)2-4(m2-2m)>0,可得-1查看更多
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