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专题16 坐标系与参数方程
【高考考纲解读】
高考对本内容的考查主要有: (1)直线、曲线的极坐标方程; (2)直线、曲线的参数方程; (3)参数方程与普通方程的互化;
(4)极坐标与直角坐标的互化 ,本内容的考查要求为B级. 【重点、难点剖析】 1.直角坐标与极坐标的互化
把直角坐标系的原点作为极点,x轴正半轴作为极轴,且在两坐标系中取相同的长度单位.设
??x=ρcos θ,
M是平面内的任意一点,它的直角坐标、极坐标分别为(x,y)和(ρ,θ),则?
??y=ρsin θ,
ρ2=x2+y2,??
? ytan θ=x≠0.?x?
2.直线的极坐标方程
若直线过点M(ρ0,θ0),且极轴到此直线的角为α,则它的方程为:ρsin(θ-α)=ρ0sin(θ0-α). 几个特殊位置的直线的极坐标方程 (1)直线过极点:θ=α;
(2)直线过点M(a,0)(a>0)且垂直于极轴:ρcos θ=a;
?π?(3)直线过Mb,2且平行于极轴:ρsin θ=b.
?
?
3.圆的极坐标方程
若圆心为M(ρ0,θ0),半径为r的圆方程为: ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+ρ20-r2=0. 几个特殊位置的圆的极坐标方程
(1)当圆心位于极点,半径为r:ρ=r; (2)当圆心位于M(r,0),半径为r:ρ=2rcos θ;
?π?(3)当圆心位于Mr,2,半径为r:ρ=2rsin θ.
?
?
??x=x0+rcos θ,
(4)圆心在点M(x0,y0),半径为r的圆的参数方程为?(θ为参数,0≤θ≤2π).圆心
?y=y+rsin θ?0
在点A(ρ0,θ0),半径为r的圆的方程为r2=ρ2+ρ20-2ρρ0cos(θ-θ0). 4.直线的参数方程
??x=x0+tcos α,
经过点P0(x0,y0),倾斜角为α的直线的参数方程为?(t为参数).
?y=y+tsin α?0
→
设P是直线上的任一点,则t表示有向线段P0P的数量. 5.圆的参数方程
?x=x0+rcos θ,?
圆心在点M(x0,y0),半径为r的圆的参数方程为?(θ为参数,0≤θ≤2π).
?y=y+rsin θ?0
6.圆锥曲线的参数方程
??x=acos θ,x2y2
(1)椭圆a2+b2=1的参数方程为?(θ为参数).
?y=bsin θ???x=asec θ,x2y2
(2)双曲线a2-b2=1的参数方程为?(θ为参数).
?y=btan θ?
2??x=2pt,
(3)抛物线y2=2px(p>0)的参数方程为?(t为参数).
?y=2pt?
【题型示例】
题型一 极坐标方程和参数方程
【例1】【高考北京理数】在极坐标系中,直线A,B两点,则|AB|?______. 【答案】2
22x?3y?1?0(x?1)?y?1的圆心,因此AB?2. 【解析】直线过圆
?cos??3?sin??1?0与圆??2cos?交于
?π?【举一反三】 (·广东,14)已知直线l的极坐标方程为2ρsinθ-4=2,点A的极坐标为
?
?
7π??A22,4,则点A到直线l的距离为________.
??
7π??π??解析 依题已知直线l:2ρsinθ-4=2和点A22,4可化为l:x-y+1=0和A(2,-2),
????
|2-(-2)+1|52
所以点A到直线l的距离为d==2.
12+(-1)2答案
522
?π?【变式探究】(·北京,11)在极坐标系中,点2,3到直线ρ(cos θ+3sin θ)=6的距离为________.
?
?
?π?解析 在平面直角坐标系下,点2,3化为(1,3),直线方程为:x+3y=6,∴点(1,3)
?
?
|1+3×3-6||-2|
到直线的距离为d==2=1. 2答案 1
π【举一反三】(·安徽,12)在极坐标系中,圆ρ=8sin θ上的点到直线θ=3(ρ∈R)距离的最大值是________.
【变式探究】(·辽宁)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.
【命题意图】本题主要考查参数方程与普通方程、极坐标方程与普通方程间的转化.结合方程的转化和应用考查考生的应用意识和转化思想. 【思路方法】(1)先列方程,再进一步转化为参数方程. (2)解出交点,再求得直线方程,最后转化为极坐标方程.
【解析】(1)设(x1,y1)为圆上的点,在已知变换下变为曲线C上的点(x,y),依题意,得
?x=x1,?? ??y=2y1.
y2=1,得x2+??2=1, 由x2+y11
?2?即曲线C的方程为
x2+
y2
4=1.
?x=cos t,?
故C的参数方程为?(t为参数).
??y=2sin t
【感悟提升】若极坐标系的极点与直角坐标系的原点重合,极轴与x轴正半轴重合,两坐标系的长度单位相同,则极坐标方程与直角坐标方程可以互化.求解与极坐标方程有关的问题时,可以转化为熟悉的直角坐标方程求解.若最终结果要求用极坐标表示,则需将直角坐标转化为极坐标.
题型二 极坐标方程与直角坐标方程、参数方程与普通方程的互化 【例2】【高考新课标2理数】选修4—4:坐标系与参数方程
22xOy(x?6)?y?25. C在直角坐标系中,圆的方程为
(Ⅰ)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;
?x?tcos??y?tsin?(为参数),与C交于A,B两点,|AB|?10,求的斜
(Ⅱ)直线的参数方程是?率.
【答案】(Ⅰ)??12?cos??11?0;(Ⅱ)
2?
153.
2x??cos?,y??sin???12?cos??11?0. C【解析】(I)由可得的极坐标方程
(II)在(I)中建立的极坐标系中,直线的极坐标方程为???(??R) 由A,B所对应的极径分别为
?1,?2,将的极坐标方程代入C的极坐标方程得
?2?12?cos??11?0.
于是
?1??2??12cos?,?1?2?11,
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