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文档介绍
极坐标及参数方程知识点及高考题汇编
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】查看更多