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:
得
(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
设
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
2
,
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,
--
--
解
得
或
,
∴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:
2
(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
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.
2
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
2
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.
--
--
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,
2
,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
于
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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