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高中数学参数方程大题(带答案)

2022-02-24 来源:步旅网
--

参数方程极坐标系 解答题 1.已知曲线C:

+

=1,直线l:

(t为参数)

(Ⅰ)写出曲线C的参数方程,直线l的普通方程.

(Ⅱ)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.

考点: 参数方程化成普通方程;直线与圆锥曲线的关系. 专题: 坐标系和参数方程.

分析: (Ⅰ)联想三角函数的平方关系可取x=2cosθ、y=3sinθ得曲线C的参数方程,直接消掉参数t得直线l

的普通方程;

(Ⅱ)设曲线C上任意一点P(2cosθ,3sinθ).由点到直线的距离公式得到P到直线l的距离,除以 sin30°进一步得到|PA|,化积后由三角函数的范围求得|PA|的最大值与最小值.

解答:

解:(Ⅰ)对于曲线C:故曲线C的参数方程为

+

=1,可令x=2cosθ、y=3sinθ,

,(θ为参数).

对于直线l:,

由①得:t=x﹣2,代入②并整理得:2x+y﹣6=0;

(Ⅱ)设曲线C上任意一点P(2cosθ,3sinθ). P到直线l的距离为则

当sin(θ+α)=﹣1时,|PA|取得最大值,最大值为当sin(θ+α)=1时,|PA|取得最小值,最小值为

.

,其中α为锐角.

. .

点评: 本题考查普通方程与参数方程的互化,训练了点到直线的距离公式,体现了数学转化思想方法,是中档题.

2.已知极坐标系的极点在直角坐标系的原点处,极轴与x轴的正半轴重合,直线l的极坐标方程为:

,曲线C的参数方程为:

(α为参数).

(I)写出直线l的直角坐标方程;

(Ⅱ)求曲线C上的点到直线l的距离的最大值.

考点: 参数方程化成普通方程. 专题: 坐标系和参数方程.

分析: (1)首先,将直线的极坐标方程中消去参数,化为直角坐标方程即可;

(2)首先,化简曲线C的参数方程,然后,根据直线与圆的位置关系进行转化求解.

--

--

解答:

解:(1)∵直线l的极坐标方程为:∴ρ(∴∴x﹣

sinθ﹣cosθ)=,

, y+1=0.

(α为参数).

(2)根据曲线C的参数方程为:

(x﹣2)2+y2=4,

它表示一个以(2,0)为圆心,以2为半径的圆, 圆心到直线的距离为: d=,

∴曲线C上的点到直线l的距离的最大值

点评:

=.

本题重点考查了直线的极坐标方程、曲线的参数方程、及其之间的互化等知识,属于中档题.

3.已知曲线C1:(t为参数),C2:(θ为参数).

(1)化C1,C2的方程为普通方程,并说明它们分别表示什么曲线; (2)若C1上的点P对应的参数为t=

,Q为C2上的动点,求PQ中点M到直线C3:

(t为参数)距离的

最小值.

考点: 圆的参数方程;点到直线的距离公式;直线的参数方程. 专题: 计算题;压轴题;转化思想.

分析: (1)分别消去两曲线参数方程中的参数得到两曲线的普通方程,即可得到曲线C1表示一个圆;曲线C2表示一个

椭圆;

(2)把t的值代入曲线C1的参数方程得点P的坐标,然后把直线的参数方程化为普通方程,根据曲线C2的参数方程设出Q的坐标,利用中点坐标公式表示出M的坐标,利用点到直线的距离公式表示出M到已知直线的距离,利用两角差的正弦函数公式化简后,利用正弦函数的值域即可得到距离的最小值.

解答:

解:(1)把曲线C1:

(t为参数)化为普通方程得:(x+4)2+(y﹣3)2=1,

所以此曲线表示的曲线为圆心(﹣4,3),半径1的圆; 把C2:

(θ为参数)化为普通方程得:

+

=1,所以此曲线方程表述的曲线为中心是坐标原点,

焦点在x轴上,长半轴为8,短半轴为3的椭圆; (2)把t=

代入到曲线C1的参数方程得:P(﹣4,4),

--

--

把直线C3:

(t为参数)化为普通方程得:x﹣2y﹣7=0,

设Q的坐标为Q(8cosθ,3sinθ),故M(﹣2+4cosθ,2+sinθ) 所以M到直线的距离d=

从而当cosθ=,sinθ=﹣时,d取得最小值

=

,(其中sinα=,cosα=)

点评: 此题考查学生理解并运用直线和圆的参数方程解决数学问题,灵活运用点到直线的距离公式及中点坐标公式化

简求值,是一道综合题.

4.在直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立直角坐标系,圆C的极坐标方程为

,直线l的参数方程为

不同于A,B的任意一点. (Ⅰ)求圆心的极坐标;

(Ⅱ)求△PAB面积的最大值.

考点: 参数方程化成普通方程;简单曲线的极坐标方程. 专题: 坐标系和参数方程. 分析:

(Ⅰ)由圆C的极坐标方程为

代入即可得出.

(II)把直线的参数方程化为普通方程,利用点到直线的距离公式可得圆心到直线的距离d,再利用弦长公式可得|AB|=2

解答:

,利用三角形的面积计算公式即可得出.

,化为ρ2=

,

(t为参数),直线l和圆C交于A,B两点,P是圆C上

,化为ρ2=

,把

解:(Ⅰ)由圆C的极坐标方程为把

代入可得:圆C的普通方程为x2+y2﹣2x+2y=0,即(x﹣1)2+(y+1)2=2.

∴圆心坐标为(1,﹣1), ∴圆心极坐标为

;

(Ⅱ)由直线l的参数方程程:

(t为参数),把t=x代入y=﹣1+2t可得直线l的普通方

∴圆心到直线l的距离∴|AB|=2

=

=

,

,

点P直线AB距离的最大值为,

--

--

.

点评:

5.在平面直角坐标系xoy中,椭圆的参数方程为标系,直线的极坐标方程为

考点: 椭圆的参数方程;椭圆的应用. 专题: 计算题;压轴题. 分析:

由题意椭圆的参数方程为

为参数).以o为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐

.求椭圆上点到直线距离的最大值和最小值.

本题考查了把直线的参数方程化为普通方程、极坐标化为直角坐标方程、点到直线的距离公式、弦长公式、三角形的面积计算公式,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.

为参数),直线的极坐标方程为.将椭

圆和直线先化为一般方程坐标,然后再计算椭圆上点到直线距离的最大值和最小值.

解答:

解:将点

化为普通方程为到直线的距离

(6分)

所以椭圆上点到直线距离的最大值为,最小值为.(10分)

此题考查参数方程、极坐标方程与普通方程的区别和联系,两者要会互相转化,根据实际情况选择不同的方程进行求解,这也是每年高考必考的热点问题.

(4分)

点评:

6.在直角坐标系xoy中,直线I的参数方程为 (t为参数),若以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极

坐标系,曲线C的极坐标方程为ρ=cos(θ+).

(1)求直线I被曲线C所截得的弦长;

(2)若M(x,y)是曲线C上的动点,求x+y的最大值.

考点: 参数方程化成普通方程.

专题: 计算题;直线与圆;坐标系和参数方程.

分析: (1)将曲线C化为普通方程,将直线的参数方程化为标准形式,利用弦心距半径半弦长满足的勾股定理,即可

求弦长.

(2)运用圆的参数方程,设出M,再由两角和的正弦公式化简,运用正弦函数的值域即可得到最大值.

解答:

解:(1)直线I的参数方程为

(t为参数),消去t,

可得,3x+4y+1=0; 由于ρ=

cos(θ+

)=

),

--

--

即有ρ2=ρcosθ﹣ρsinθ,则有x2+y2﹣x+y=0,其圆心为(,﹣),半径为r=

,

圆心到直线的距离d=故弦长为2

=2

=, =;

(2)可设圆的参数方程为:(θ为参数),

则设M(则x+y=

,

=sin(

),

),

点评:

由于θ∈R,则x+y的最大值为1.

本题考查参数方程化为标准方程,极坐标方程化为直角坐标方程,考查参数的几何意义及运用,考查学生的计算能力,属于中档题.

7.选修4﹣4:参数方程选讲

已知平面直角坐标系xOy,以O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,P点的极坐标为线C的极坐标方程为

.

,曲

(Ⅰ)写出点P的直角坐标及曲线C的普通方程; (Ⅱ)若Q为C上的动点,求PQ中点M到直线l:

(t为参数)距离的最小值.

考参数方程化成普通方程;简单曲线的极坐标方程. 点:

专坐标系和参数方程. 题:

分(1)利用x=ρcosθ,y=ρsinθ即可得出;

析: (2)利用中点坐标公式、点到直线的距离公式及三角函数的单调性即可得出, 解

解 (1)∵P点的极坐标为, 答:

∴点P的直角坐标

把ρ2=x2+y2,y=ρsinθ代入∴曲线C的直角坐标方程为

.

=3,

可得

,即

=

.

--

--

(2)曲线C的参数方程为

(θ为参数),直线l的普通方程为x﹣2y﹣7=0

那么点M到直线l的距离

,则线段PQ的中点.

.

∴点M到直线l的最小距离为

.

点本题考查了极坐标与直角坐标的互化、中点坐标公式、点到直线的距离公式、两角和差的正弦公式、三角函数的评: 单调性等基础知识与基本技能方法,考查了计算能力,属于中档题.

8.在直角坐标系xOy中,圆C的参数方程(Ⅰ)求圆C的极坐标方程; (Ⅱ)直线l的极坐标方程是ρ(sinθ+

)=3

,射线OM:θ=

与圆C的交点为O,P,与直线l的交点为Q,

(φ为参数).以O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.

求线段PQ的长.

考点: 简单曲线的极坐标方程;直线与圆的位置关系. 专题: 直线与圆. 分析:

(I)圆C的参数方程(φ为参数).消去参数可得:(x﹣1)2+y2=1.把x=ρcosθ,y=ρsinθ代入

化简即可得到此圆的极坐标方程. (II)由直线l的极坐标方程是ρ(sinθ+射线OM

解答:

)=3

,射线OM:θ=

.可得普通方程:直线l

,

.分别与圆的方程联立解得交点,再利用两点间的距离公式即可得出.

(φ为参数).消去参数可得:(x﹣1)2+y2=1.

解:(I)圆C的参数方程

把x=ρcosθ,y=ρsinθ代入化简得:ρ=2cosθ,即为此圆的极坐标方程. (II)如图所示,由直线l的极坐标方程是ρ(sinθ+可得普通方程:直线l

,射线OM

.

)=3

,射线OM:θ=

.

联立,解得,即Q.

联立,解得或.

∴P.

--

--

∴|PQ|=

=2.

点评: 本题考查了极坐标化为普通方程、曲线交点与方程联立得到的方程组的解的关系、两点间的距离公式等基础知

识与基本方法,属于中档题.

9.在直角坐标系xoy中,曲线C1的参数方程为坐标系,曲线C2的极坐标方程为ρsin(θ+

)=4

(α为参数),以原点O为极点,x轴正半轴为极轴,建立极

(1)求曲线C1的普通方程与曲线C2的直角坐标方程;

(2)设P为曲线C1上的动点,求点P到C2上点的距离的最小值,并求此时点P的坐标.

考点: 简单曲线的极坐标方程. 专题: 坐标系和参数方程.

分析: (1)由条件利用同角三角函数的基本关系把参数方程化为直角坐标方程,利用直角坐标和极坐标的互化公式x

=ρcosθ、y=ρsinθ,把极坐标方程化为直角坐标方程.

(2)求得椭圆上的点

到直线x+y﹣8=0的距离为

,可得d的最小值,以及此时的α的值,从而求得点P的

坐标.

解答:

解:(1)由曲线C1:

,可得

,两式两边平方相加得:

,

即曲线C1的普通方程为:由曲线C2:

. 得:

即ρsinθ+ρcosθ=8,所以x+y﹣8=0, 即曲线C2的直角坐标方程为:x+y﹣8=0.

(2)由(1)知椭圆C1与直线C2无公共点,椭圆上的点

到直线x+y﹣8=0的距离

为,

--

--

∴当

点评:

时,d的最小值为

,此时点P的坐标为

.

本题主要考查把参数方程、极坐标方程化为直角坐标方程的方法,点到直线的距离公式的应用,正弦函数的值域,属于基础题.

10.已知直线l的参数方程是(t为参数),圆C的极坐标方程为ρ=2cos(θ+).

(Ⅰ)求圆心C的直角坐标;

(Ⅱ)由直线l上的点向圆C引切线,求切线长的最小值.

考点: 简单曲线的极坐标方程. 专题: 计算题.

分析: (I)先利用三角函数的和角公式展开圆C的极坐标方程的右式,再利用直角坐标与极坐标间的关系,即利用

ρcosθ=x,ρsinθ=y,ρ2=x2+y2,进行代换即得圆C的直角坐标方程,从而得到圆心C的直角坐标.

(II)欲求切线长的最小值,转化为求直线l上的点到圆心的距离的最小值,故先在直角坐标系中算出直线l上的点到圆心的距离的最小值,再利用直角三角形中边的关系求出切线长的最小值即可.

解答:

解:(I)∵,∴,

∴圆C的直角坐标方程为即

(II)∵直线l的普通方程为圆心C到直线l距离是

,

(10分)

,

,∴圆心直角坐标为

,

.(5分)

∴直线l上的点向圆C引的切线长的最小值是

点评:

本题考查点的极坐标和直角坐标的互化,能在极坐标系中用极坐标刻画点的位置,体会在极坐标系和平面直角坐标系中刻画点的位置的区别,能进行极坐标和直角坐标的互化.

11.在直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立坐标系,直线l的参数方程为,(t为参数),曲

线C1的方程为ρ(ρ﹣4sinθ)=12,定点A(6,0),点P是曲线C1上的动点,Q为AP的中点.

(1)求点Q的轨迹C2的直角坐标方程;

(2)直线l与直线C2交于A,B两点,若|AB|≥2,求实数a的取值范围.

考点: 简单曲线的极坐标方程;参数方程化成普通方程. 专题: 坐标系和参数方程.

分析: (1)首先,将曲线C1化为直角坐标方程,然后,根据中点坐标公式,建立关系,从而确定点Q的轨迹C2的直角

坐标方程;

(2)首先,将直线方程化为普通方程,然后,根据距离关系,确定取值范围.

解答: 解:(1)根据题意,得

曲线C1的直角坐标方程为:x2+y2﹣4y=12,

--

--

设点P(x′,y′),Q(x,y), 根据中点坐标公式,得

,代入x2+y2﹣4y=12,

得点Q的轨迹C2的直角坐标方程为:(x﹣3)2+(y﹣1)=4, (2)直线l的普通方程为:y=ax,根据题意,得

解得实数a的取值范围为:[0,].

点评:

12.在直角坐标系xoy中以O为极点,x轴正半轴为极轴建立坐标系.圆C1,直线C2的极坐标方程分别为ρ=4sinθ,ρcos(

)=2

.

本题重点考查了圆的极坐标方程、直线的参数方程,直线与圆的位置关系等知识,考查比较综合,属于中档题,解题关键是准确运用直线和圆的特定方程求解.

(Ⅰ)求C1与C2交点的极坐标;

(Ⅱ)设P为C1的圆心,Q为C1与C2交点连线的中点,已知直线PQ的参数方程为(t∈R为参数),求a,b的

值.

考点: 专题: 分析:

点的极坐标和直角坐标的互化;直线与圆的位置关系;参数方程化成普通方程. 压轴题;直线与圆.

(I)先将圆C1,直线C2化成直角坐标方程,再联立方程组解出它们交点的直角坐标,最后化成极坐标即可; (II)由(I)得,P与Q点的坐标分别为(0,2),(1,3),从而直线PQ的直角坐标方程为x﹣y+2=0,由参数方程可得y=x﹣

+1,从而构造关于a,b的方程组,解得a,b的值.

解答: 解:(I)圆C1,直线C2的直角坐标方程分别为 x2+(y﹣2)2=4,x+y﹣4=0,

--

--

,

∴C1与C2交点的极坐标为(4,

).(2,).

(II)由(I)得,P与Q点的坐标分别为(0,2),(1,3),

故直线PQ的直角坐标方程为x﹣y+2=0, 由参数方程可得y=x﹣

+1,

∴,

解得a=﹣1,b=2.

点评: 本题主要考查把极坐标方程化为直角坐标方程、把参数方程化为普通方程的方法,方程思想的应用,属于基础题. 13.在直角坐标系xOy中,l是过定点P(4,2)且倾斜角为α的直线;在极坐标系(以坐标原点O为极点,以x轴非负半轴为极轴,取相同单位长度)中,曲线C的极坐标方程为ρ=4cosθ (Ⅰ)写出直线l的参数方程,并将曲线C的方程化为直角坐标方程;

(Ⅱ)若曲线C与直线相交于不同的两点M、N,求|PM|+|PN|的取值范围.

解答:

解:(I)直线l的参数方程为(t为参数).

曲线C的极坐标方程ρ=4cosθ可化为ρ2=4ρcosθ.

把x=ρcosθ,y=ρsinθ代入曲线C的极坐标方程可得x2+y2=4x,即(x﹣2)2+y2=4. (II)把直线l的参数方程为

0.

∵曲线C与直线相交于不同的两点M、N, ∴△=16(sinα+cosα)2﹣16>0, ∴sinαcosα>0,又α∈[0,π), ∴

(t为参数)代入圆的方程可得:t2+4(sinα+cosα)t+4=

又t1+t2=﹣4(sinα+cosα),t1t2=4. ∴|PM|+|PN|=|t1|+|t2|=|t1+t2|=4|sinα+cosα|=∵∴

,∴

.

,

∴|PM|+|PN|的取值范围是.

点评: 本题考查了直线的参数方程、圆的极坐标方程、直线与圆相交弦长问题,属于中档题.

--

--

14.在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为

(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=2sinθ. (Ⅰ)写出⊙C的直角坐标方程;

(Ⅱ)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.

考点: 点的极坐标和直角坐标的互化. 专题: 坐标系和参数方程. 分析:

(I)由⊙C的极坐标方程为ρ=2sinθ.化为ρ=2,把

代入即可得出;.

(II)设P

性质即可得出.

解答:

,又C.利用两点之间的距离公式可得|PC|=,再利用二次函数的

解:(I)由⊙C的极坐标方程为ρ=2

∴ρ2=2,化为x+y2=配方为(II)设P∴|PC|=

=3. ,又C

sinθ.

. =

≥2

因此当t=0时,|PC|取得最小值2.此时P(3,0).

点评: 本题考查了极坐标化为直角坐标方程、参数方程的应用、两点之间的距离公式、二次函数的性质,考查了推理

能力与计算能力,属于中档题.

15.已知曲线C1的极坐标方程为ρ=6cosθ,曲线C2的极坐标方程为θ=

(p∈R),曲线C1,C2相交于A,B两点.

(Ⅰ)把曲线C1,C2的极坐标方程转化为直角坐标方程; (Ⅱ)求弦AB的长度.

考点: 简单曲线的极坐标方程. 专题: 计算题.

分析: (Ⅰ)利用直角坐标与极坐标间的关系,即利用ρcosθ=x,ρsinθ=y,ρ=x2+y2,进行代换即得曲线C2及

曲线C1的直角坐标方程.

(Ⅱ)利用直角坐标方程的形式,先求出圆心(3,0)到直线的距离,最后结合点到直线的距离公式弦AB的长度.

解答:

解:(Ⅰ)曲线C2:表示直线y=x,

曲线C1:ρ=6cosθ,即ρ2=6ρcosθ

所以x2+y2=6x即(x﹣3)+y2=9 (Ⅱ)∵圆心(3,0)到直线的距离

(p∈R)

--

--

r=3所以弦长AB=

=

点评:

∴弦AB的长度.

本小题主要考查圆和直线的极坐标方程与直角坐标方程的互化,以及利用圆的几何性质计算圆心到直线的距等基本方法,属于基础题.

16.在直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立坐标系,直线l的极坐标方程为ρsin(θ+)=,

圆C的参数方程为,(θ为参数,r>0)

(Ⅰ)求圆心C的极坐标;

(Ⅱ)当r为何值时,圆C上的点到直线l的最大距离为3.

考点: 简单曲线的极坐标方程;直线与圆的位置关系. 专题: 计算题.

分析: (1)利用两角差的余弦公式及极坐标与直角坐标的互化公式可得直线l的普通方程;利用同角三角函数的基本关

系,

消去θ可得曲线C的普通方程,得出圆心的直角坐标后再化面极坐标即可.

(2)由点到直线的距离公式、两角和的正弦公式,及正弦函数的有界性求得点P到直线l的距离的最大值,最后列出关于r的方程即可求出r值.

解答:

解:(1)由 ρsin(θ+)=,得 ρ(cosθ+sinθ)=1,∴直线l:x+y﹣1=0.

由 得C:圆心(﹣,﹣).

∴圆心C的极坐标(1,).

(2)在圆C:的圆心到直线l的距离为:

∵圆C上的点到直线l的最大距离为3, ∴r=2﹣

时,圆C上的点到直线l的最大距离为3. .

∴当r=2﹣

点评:

本小题主要考查坐标系与参数方程的相关知识,具体涉及到极坐标方程、参数方程与普通方程的互化,点到直线

距离公式、三角变换等内容.

--

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17.选修4﹣4:坐标系与参数方程

在直角坐标xOy中,圆C1:x2+y2=4,圆C2:(x﹣2)2+y2=4.

(Ⅰ)在以O为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,分别写出圆C1,C2的极坐标方程,并求出圆C1,C2的交点坐标(用极坐标表示);

(Ⅱ)求圆C1与C2的公共弦的参数方程.

考点: 简单曲线的极坐标方程;直线的参数方程. 专题: 计算题;压轴题. 分析:

(I)利用,以及x2+y2=ρ2,直接写出圆C1,C2的极坐标方程,求出圆C1,C2的交点极坐标,然后求出

直角坐标(用坐标表示);

(II)解法一:求出两个圆的直角坐标,直接写出圆C1与C2的公共弦的参数方程. 解法二利用直角坐标与极坐标的关系求出

解答:

解:(I)由可知圆圆解

得:ρ=2,

,x2+y2=ρ,

,然后求出圆C1与C2的公共弦的参数方程.

,的极坐标方程为ρ=2,

,即

, ),(2,

).

),(1,

).

的极坐标方程为ρ=4cosθ,

故圆C1,C2的交点坐标(2,(II)解法一:由

得圆C1,C2的交点的直角坐标(1,

)

故圆C1,C2的公共弦的参数方程为(或圆C1,C2的公共弦的参数方程为(解法二)将x=1代入从而

得ρcosθ=1

是圆C1,C2的公共弦的参数方程为

点评:

本题考查简单曲线的极坐标方程,直线的参数方程的求法,极坐标与直角坐标的互化,考查计算能力.

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