2019屆高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第二部分 突破熱點 分層教學(xué) 專項二 專題七 1 第1講 坐標(biāo)系與參數(shù)方程學(xué)案

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1、第1講 坐標(biāo)系與參數(shù)方程 年份 卷別 考查內(nèi)容及考題位置 命題分析 2018 卷Ⅰ 極坐標(biāo)及其應(yīng)用·T22 1.坐標(biāo)系與參數(shù)方程是高考的選考內(nèi)容之一,高考考查的重點主要有兩個方面:一是簡單曲線的極坐標(biāo)方程;二是參數(shù)方程、極坐標(biāo)方程與曲線的綜合應(yīng)用. 2.全國課標(biāo)卷對此部分內(nèi)容的考查以解答題形式出現(xiàn),難度中等,備考此部分內(nèi)容時應(yīng)注意轉(zhuǎn)化思想的應(yīng)用. 卷Ⅱ 參數(shù)方程及其應(yīng)用·T22 卷Ⅲ 參數(shù)方程及其應(yīng)用·T22 2017 卷Ⅰ 參數(shù)方程與普通方程的互化、點到直線的距離·T22 卷Ⅱ 直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)的互化、動點軌跡方程的求法、三角形面積的最值問題·T22

2、 卷Ⅲ 直線的參數(shù)方程與極坐標(biāo)方程、動點軌跡方程的求法·T22 2016 卷Ⅰ 參數(shù)方程與普通方程的互化、極坐標(biāo)方程與直角坐標(biāo)方程的互化及應(yīng)用·T23 卷Ⅱ 極坐標(biāo)方程與直角坐標(biāo)方程的互化及應(yīng)用、直線與圓的位置關(guān)系·T23 卷Ⅲ 參數(shù)方程、極坐標(biāo)方程及點到直線的距離、三角函數(shù)的最值·T23    極坐標(biāo)方程及其應(yīng)用(綜合型) 圓的極坐標(biāo)方程 若圓心為M(ρ0,θ0),半徑為r,則圓的方程為:ρ2-2ρ0ρcos(θ-θ0)+ρ-r2=0. 幾個特殊位置的圓的極坐標(biāo)方程: (1)當(dāng)圓心位于極點,半徑為r:ρ=r; (2)當(dāng)圓心位于M(a,0),半徑為a:ρ=

3、2acos θ; (3)當(dāng)圓心位于M,半徑為a:ρ=2asin θ. 直線的極坐標(biāo)方程 若直線過點M(ρ0,θ0),且極軸與此直線所成的角為α,則它的方程為:ρsin(θ-α)=ρ0sin(θ0-α). 幾個特殊位置的直線的極坐標(biāo)方程: (1)直線過極點:θ=θ0和θ=π+θ0; (2)直線過點M(a,0)且垂直于極軸:ρcos θ=a; (3)直線過點M且平行于極軸:ρsin θ=b. [典型例題] (2018·南昌模擬)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C的參數(shù)方程為(θ為參數(shù)),以坐標(biāo)原點為極點,x軸非負(fù)半軸為極軸建立極坐標(biāo)系. (1)求C的極坐標(biāo)方程; (2)若

4、直線l1,l2的極坐標(biāo)方程分別為θ=(ρ∈R),θ=(ρ∈R),設(shè)直線l1,l2與曲線C的交點為O,M,N,求△OMN的面積. 【解】 (1)由參數(shù)方程(θ為參數(shù)),得普通方程為x2+(y-2)2=4,所以C的極坐標(biāo)方程為ρ2cos2θ+ρ2sin2θ-4ρsin θ=0,即ρ=4sin θ. (2)不妨設(shè)直線l1:θ=(ρ∈R)與曲線C的交點為O,M,則ρM=|OM|=4sin=2. 又直線l2:θ=(ρ∈R)與曲線C的交點為O,N,則ρN=|ON|=4sin=2.又∠MON=,所以S△OMN=|OM||ON|=×2×2=2. (1)極坐標(biāo)方程與普通方程互化的技巧 ①巧用極坐標(biāo)

5、方程兩邊同乘以ρ或同時平方技巧,將極坐標(biāo)方程構(gòu)造成含有ρcos θ,ρsin θ,ρ2的形成,然后利用公式代入化簡得到普通方程. ②巧借兩角和差公式,轉(zhuǎn)化ρsin(θ±α)或ρcos(θ±α)的結(jié)構(gòu)形式,進而利用互化公式得到普通方程. ③將直角坐標(biāo)方程中的x換成ρcos θ,將y換成ρsin θ,即可得到其極坐標(biāo)方程. (2)求解與極坐標(biāo)有關(guān)問題的主要方法 ①直接利用極坐標(biāo)系求解,可與數(shù)形結(jié)合思想配合使用. ②轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)系,用直角坐標(biāo)求解.若結(jié)果要求的是極坐標(biāo),還應(yīng)將直角坐標(biāo)化為極坐標(biāo). [對點訓(xùn)練] 1.在直角坐標(biāo)系xOy中,以O(shè)為極點,x軸正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,曲線C

6、的極坐標(biāo)方程為ρcos=1,M,N分別為曲線C與x軸,y軸的交點. (1)寫出曲線C的直角坐標(biāo)方程,并求M,N的極坐極; (2)設(shè)M,N的中點為P,求直線OP的極坐標(biāo)方程. 解:(1)因為ρcos=1, 所以ρcos θ·cos+ρsin θ·sin=1. 又所以x+y=1, 即曲線C的直角坐標(biāo)方程為x+y-2=0,令y=0,則x=2;令x=0,則y=. 所以M(2,0),N. 所以M的極坐標(biāo)為(2,0),N的極坐標(biāo)為. (2)因為M,N連線的中點P的直角坐標(biāo)為,所以P的極角為θ=, 所以直線OP的極坐標(biāo)方程為θ=(ρ∈R). 2.(2018·高考全國卷Ⅰ)在直角坐標(biāo)系x

7、Oy中,曲線C1的方程為y=k|x|+2.以坐標(biāo)原點為極點,x軸正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,曲線C2的極坐標(biāo)方程為ρ2+2ρcos θ-3=0. (1)求C2的直角坐標(biāo)方程; (2)若C1與C2有且僅有三個公共點,求C1的方程. 解:(1)由x=ρcos θ,y=ρsin θ得C2的直角坐標(biāo)方程為(x+1)2+y2=4. (2)由(1)知C2是圓心為A(-1,0),半徑為2的圓. 由題設(shè)知,C1是過點B(0,2)且關(guān)于y軸對稱的兩條射線.記y軸右邊的射線為l1,y軸左邊的射線為l2.由于B在圓C2的外面,故C1與C2有且僅有三個公共點等價于l1與C2只有一個公共點且l2與C2有兩個公共

8、點,或l2與C2只有一個公共點且l1與C2有兩個公共點. 當(dāng)l1與C2只有一個公共點時,A到l1所在直線的距離為2,所以=2,故k=-或k=0.經(jīng)檢驗,當(dāng)k=0時,l1與C2沒有公共點;當(dāng)k=-時,l1與C2只有一個公共點,l2與C2有兩個公共點. 當(dāng)l2與C2只有一個公共點時,A到l2所在直線的距離為2,所以=2,故k=0或k=.經(jīng)檢驗,當(dāng)k=0時,l1與 C2沒有公共點;當(dāng)k=時,l2與C2沒有公共點.綜上,所求C1的方程為y=-|x|+2.    參數(shù)方程及其應(yīng)用(綜合型) 直線和圓錐曲線的參數(shù)方程和普通方程 點的 軌跡 普通方程 參數(shù)方程 直線 y-y0=tan

9、 α(x-x0) (t為參數(shù)) 圓 (x-x0)2+(y-y0)2=r2 (θ為參數(shù)) 橢圓 +=1(a>b>0) (φ為參數(shù)) 雙 曲 線 -=1(a>0,b>0) (φ為參數(shù)) 拋 物 線 y2=2px (t為參數(shù)) [典型例題] (2018·武漢調(diào)研)在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C的參數(shù)方程為(θ為參數(shù)),直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)),直線l與曲線C交于A,B兩點. (1)求|AB|的值; (2)若F為曲線C的左焦點,求·的值. 【解】 (1)由(θ為參數(shù)),消去參數(shù)θ得+=1. 由消去參數(shù)t得y=2x-4. 將y=2

10、x-4代入x2+4y2=16中,得17x2-64x+176=0. 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則 所以|AB|=|x1-x2|=×=,所以|AB|的值為. (2)由(1)得,F(xiàn)(-2,0),則 ·=(x1+2,y1)·(x2+2,y2) =(x1+2)(x2+2)+(2x1-4)(2x2-4) =x1x2+2(x1+x2)+12+4[x1x2-2(x1+x2)+12] =5x1x2-6(x1+x2)+60 =5×-6×+60 =44, 所以·的值為44. (1)有關(guān)參數(shù)方程問題的2個關(guān)鍵點 ①參數(shù)方程化為普通方程的關(guān)鍵是消參數(shù),要根據(jù)參數(shù)的特點進行轉(zhuǎn)化.

11、 ②利用參數(shù)方程解決問題,關(guān)鍵是選準(zhǔn)參數(shù),理解參數(shù)的幾何意義. (2)利用直線的參數(shù)方程中參數(shù)的幾何意義求解問題 經(jīng)過點P(x0,y0),傾斜角為α的直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)).若A,B為直線l上兩點,其對應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2,線段AB的中點為M,點M所對應(yīng)的參數(shù)為t0,則以下結(jié)論在解題中經(jīng)常用到: ①t0=. ②|PM|=|t0|=. ③|AB|=|t2-t1|. ④|PA|·|PB|=|t1·t2|.  [對點訓(xùn)練] 1.(2018·高考全國卷Ⅱ)在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C的參數(shù)方程為(θ為參數(shù)),直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)). (1)求C和l的直角坐標(biāo)方程

12、; (2)若曲線C截直線l所得線段的中點坐標(biāo)為(1,2),求l的斜率. 解:(1)曲線C的直角坐標(biāo)方程為+=1. 當(dāng)cos α≠0時,l的直角坐標(biāo)方程為y=tan α·x+2-tan α, 當(dāng)cos α=0時,l的直角坐標(biāo)方程為x=1. (2)將l的參數(shù)方程代入C的直角坐標(biāo)方程,整理得關(guān)于t的方程(1+3cos2α)t2+4(2cos α+sin α)t-8=0. ① 因為曲線C截直線l所得線段的中點(1,2)在C內(nèi),所以①有兩個解,設(shè)為t1,t2,則t1+t2=0. 又由①得t1+t2=-, 故2cos α+sin α=0, 于是直線l的斜率k=tan α=-2. 2.已

13、知曲線C:+=1,直線l:(t為參數(shù)). (1)寫出曲線C的參數(shù)方程,直線l的普通方程; (2)過曲線C上任意一點P作與l夾角為30°的直線,交l于點A,求|PA|的最大值與最小值. 解:(1)曲線C的參數(shù)方程為(θ為參數(shù)).直線l的普通方程為2x+y-6=0. (2)曲線C上任意一點P(2cos θ,3sin θ)到l的距離為d=|4cos θ+3sin θ-6|. 則|PA|==|5sin(θ+α)-6|,其中α為銳角,且tan α=. 當(dāng)sin(θ+α)=-1時,|PA|取得最大值,最大值為.當(dāng)sin(θ+α)=1時,|PA|取得最小值,最小值為.    極坐標(biāo)方程與參

14、數(shù)方程的綜合問題(綜合型) [典型例題] (2018·鄭州第二次質(zhì)量檢測)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,以坐標(biāo)原點為極點,x軸正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,點A的極坐標(biāo)為,直線l的極坐標(biāo)方程為ρcos=a,且l過點A,曲線C1的參數(shù)方程為(α為參數(shù)). (1)求曲線C1上的點到直線l的距離的最大值; (2)過點B(-1,1)且與直線l平行的直線l1與曲線C1交于M,N兩點,求|BM|·|BN|的值. 【解】 (1)由直線l過點A可得cos=a,故a=,則易得直線l的直角坐標(biāo)方程為x+y-2=0. 根據(jù)點到直線的距離公式可得曲線C1上的點到直線l的距離d==,其中sin φ=,cos φ=

15、, 所以dmax==. 即曲線C1上的點到直線l的距離的最大值為. (2)由(1)知直線l的傾斜角為, 則直線l1的參數(shù)方程為(t為參數(shù)). 易知曲線C1的普通方程為+=1. 把直線l1的參數(shù)方程代入曲線C1的普通方程可得t2+7t-5=0,設(shè)M,N兩點對應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2,所以t1t2=-,根據(jù)參數(shù)t的幾何意義可知|BM|·|BN|=|t1t2|=. 解決極坐標(biāo)方程與參數(shù)方程綜合問題的方法 (1)對于參數(shù)方程或極坐標(biāo)方程應(yīng)用不夠熟練的情況下,我們可以先化成直角坐標(biāo)的普通方程,這樣思路可能更加清晰. (2)對于一些運算比較復(fù)雜的問題,用參數(shù)方程計算會比較簡捷. (

16、3)利用極坐標(biāo)方程解決問題時,要注意題目所給的限制條件及隱含條件.  [對點訓(xùn)練] (2018·貴陽模擬)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C:(α為參數(shù)),在以原點O為極點,x軸的非負(fù)半軸為極軸的極坐標(biāo)系中,直線l的極坐標(biāo)方程為ρcos=-1. (1)求曲線C的普通方程和直線l的直角坐標(biāo)方程; (2)過點M(-1,0)且與直線l平行的直線l1交曲線C于A,B兩點,求點M到A,B兩點的距離之和. 解:(1)曲線C的普通方程為+y2=1, 由ρcos=-1,得ρcos θ-ρsin θ=-2,所以直線l的直角坐標(biāo)方程為x-y+2=0. (2)直線l1的參數(shù)方程為(t為參數(shù)),將其代入

17、+y2=1中,化簡得:2t2-t-2=0, 設(shè)A,B兩點對應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2, 則t1+t2=,t1t2=-1, 所以|MA|+|MB|=|t1|+|t2|=|t1-t2|===. 1.(2018·益陽、湘潭調(diào)研)在平面直角坐標(biāo)系中,曲線C的參數(shù)方程為(α為參數(shù)).以直角坐標(biāo)系的原點O為極點,x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,直線l的極坐標(biāo)方程為ρcos=.直線l與曲線C交于A,B兩點. (1)求直線l的直角坐標(biāo)方程; (2)設(shè)點P(1,0),求|PA|·|PB|的值. 解:(1)由ρcos=得ρcos θcos -ρsin θsin =, 又ρcos θ=x,ρsin

18、 θ=y(tǒng), 所以直線l的直角坐標(biāo)方程為x-y-1=0. (2)由(α為參數(shù))得曲線C的普通方程為x2+4y2=4, 因為P(1,0)在直線l上,故可設(shè)直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)), 將其代入x2+4y2=4得7t2+4t-12=0, 所以t1·t2=-, 故|PA|·|PB|=|t1|·|t2|=|t1·t2|=. 2.(2018·合肥第一次質(zhì)量檢測)在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C1:(θ為參數(shù)),在以O(shè)為極點,x軸的正半軸為極軸的極坐標(biāo)系中,曲線C2:ρ-2cos θ=0. (1)求曲線C2的直角坐標(biāo)方程; (2)若曲線C1上有一動點M,曲線C2上有一動點N,求|MN|的最

19、小值. 解:(1)由ρ-2cos θ=0得ρ2-2ρcos θ=0. 因為ρ2=x2+y2,ρcos θ=x,所以x2+y2-2x=0, 即曲線C2的直角坐標(biāo)方程為(x-1)2+y2=1. (2)由(1)可知,圓C2的圓心為C2(1,0),半徑為1. 設(shè)曲線C1的動點M(3cos θ,2sin θ), 由動點N在圓C2上可得|MN|min=|MC2|min-1. 因為|MC2|==, 所以當(dāng)cos θ=時,|MC2|min=, 所以|MN|min=|MC2|min-1=-1. 3.(2018·高考全國卷Ⅲ)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,⊙O的參數(shù)方程為(θ為參數(shù)),過點(0,-

20、)且傾斜角為α的直線l與⊙O交于A,B兩點. (1)求α的取值范圍; (2)求AB中點P的軌跡的參數(shù)方程. 解:(1)⊙O的直角坐標(biāo)方程為x2+y2=1. 當(dāng)α=時,l與⊙O交于兩點. 當(dāng)α≠時,記tan α=k,則l的方程為y=kx-.l與⊙O交于兩點當(dāng)且僅當(dāng)<1, 解得k<-1或k>1, 即α∈或α∈. 綜上,α的取值范圍是. (2)l的參數(shù)方程為(t為參數(shù),<α<). 設(shè)A,B,P對應(yīng)的參數(shù)分別為tA,tB,tP,則tP=,且tA,tB滿足t2-2tsin α+1=0. 于是tA+tB=2sin α,tP=sin α. 又點P的坐標(biāo)(x,y)滿足 所以點P的軌跡

21、的參數(shù)方程是 (α為參數(shù),<α<). 4.(2018·昆明調(diào)研)在直角坐標(biāo)系xOy中,已知傾斜角為α的直線l過點A(2,1).以坐標(biāo)原點為極點,x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系.曲線C的極坐標(biāo)方程為ρ=2sin θ,直線l與曲線C分別交于P,Q兩點. (1)寫出直線l的參數(shù)方程和曲線C的直角坐標(biāo)方程; (2)若|PQ|2=|AP|·|AQ|,求直線l的斜率k. 解:(1)直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)). 曲線C的直角坐標(biāo)方程為x2+y2=2y. (2)將直線l的參數(shù)方程代入曲線C的直角坐標(biāo)方程,得t2+(4cos α)t+3=0, 由Δ=(4cos α)2-4×3>0,得cos2

22、α>, 由根與系數(shù)的關(guān)系, 得t1+t2=-4cos α,t1·t2=3, 由參數(shù)的幾何意義知,|AP|=|t1|,|AQ|=|t2|,|PQ|=|t1-t2|, 由題意知,(t1-t2)2=t1·t2, 則(t1+t2)2=5t1·t2, 得(-4cos α)2=5×3, 解得cos2α=,滿足cos2α>, 所以sin2α=,tan2α=, 所以直線l的斜率k=tan α=±. 5.(一題多解)(2018·鄭州第一次質(zhì)量預(yù)測)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,直線l過點(1,0),傾斜角為α,以坐標(biāo)原點為極點,x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,曲線C的極坐標(biāo)方程是ρ=. (1)

23、寫出直線l的參數(shù)方程和曲線C的直角坐標(biāo)方程; (2)若α=,設(shè)直線l與曲線C交于A,B兩點,求△AOB的面積. 解:(1)由題知直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)). 因為ρ=, 所以ρsin2θ=8cos θ, 所以ρ2sin2θ=8ρcos θ,即y2=8x. (2)法一:當(dāng)α=時,直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)), 代入y2=8x可得t2-8t-16=0, 設(shè)A,B兩點對應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2,則t1+t2=8, t1·t2=-16, 所以|AB|=|t1-t2|==8. 又點O到直線AB的距離d=1×sin =, 所以S△AOB=|AB|×d=×8×=2. 法二:當(dāng)

24、α=時,直線l的方程為y=x-1, 設(shè)M(1,0),A(x1,y1),B(x2,y2), 由得y2=8(y+1),即y2-8y-8=0, 由根與系數(shù)的關(guān)系得 S△AOB=|OM||y1-y2|=×1×=×=×4=2. 6.(2018·陜西教學(xué)質(zhì)量檢測(一))在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知曲線C的參數(shù)方程為(t>0,α為參數(shù)).以坐標(biāo)原點O為極點,x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,直線l的極坐標(biāo)方程為ρsin=3. (1)當(dāng)t=1時,求曲線C上的點到直線l的距離的最大值; (2)若曲線C上的所有點都在直線l的下方,求實數(shù)t的取值范圍. 解:(1)由ρsin=3得ρsin θ+ρco

25、s θ=3, 把x=ρcos θ,y=ρsin θ代入得直線l的直角坐標(biāo)方程為x+y-3=0, 當(dāng)t=1時,曲線C的參數(shù)方程為(α為參數(shù)), 消去參數(shù)得曲線C的普通方程為x2+y2=1, 所以曲線C為圓,且圓心為O,則點O到直線l的距離d==, 所以曲線C上的點到直線l的距離的最大值為1+. (2)因為曲線C上的所有點均在直線l的下方, 所以對任意的α∈R,tcos α+sin α-3<0恒成立, 即cos(α-φ)<3恒成立, 所以<3, 又t>0,所以0

26、,t>0).在以O(shè)為極點,x軸的正半軸為極軸的極坐標(biāo)系中,直線l:ρcos=. (1)若l與曲線C沒有公共點,求t的取值范圍; (2)若曲線C上存在點到l的距離的最大值為+,求t的值. 解:(1)因為直線l的極坐標(biāo)方程為ρcos=,即ρcos θ+ρsin θ=2, 所以直線l的直角坐標(biāo)方程為x+y=2. 因為曲線C的參數(shù)方程為(α為參數(shù),t>0), 所以曲線C的普通方程為+y2=1(t>0), 由消去x得,(1+t2)y2-4y+4-t2=0, 所以Δ=16-4(1+t2)(4-t2)<0, 又t>0,所以0

27、直角坐標(biāo)方程為x+y-2=0, 故曲線C上的點(tcos α,sin α)到l的距離d=, 故d的最大值為, 由題設(shè)得=+. 解得t=±. 又t>0,所以t=. 8.(2018·濰坊模擬)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C1的參數(shù)方程為(α為參數(shù)),以原點O為極點,x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,曲線C2的極坐標(biāo)方程為ρcos2θ=sin θ(ρ≥0,0≤θ<π). (1)寫出曲線C1的極坐標(biāo)方程,并求C1與C2交點的極坐標(biāo); (2)射線θ=β與曲線C1,C2分別交于點A,B(A,B異于原點),求的取值范圍. 解:(1)由題意可得曲線C1的普通方程為x2+(y-2)2=4,

28、把x=ρcos θ,y=ρsin θ代入,得曲線C1的極坐標(biāo)方程為ρ=4sin θ, 聯(lián)立 得4sin θcos2θ=sin θ,此時0≤θ<π, ①當(dāng)sin θ=0時,θ=0,ρ=0,得交點的極坐標(biāo)為(0,0); ②當(dāng)sin θ≠0時,cos2θ=,當(dāng)cos θ=時,θ=,ρ=2,得交點的極坐標(biāo)為, 當(dāng)cos θ=-時,θ=,ρ=2,得交點的極坐標(biāo)為, 所以C1與C2交點的極坐標(biāo)為(0,0),,. (2)將θ=β代入C1的極坐標(biāo)方程中,得ρ1=4sin β, 代入C2的極坐標(biāo)方程中,得ρ2=, 所以==4cos2β,因為≤β≤, 所以1≤4cos2β≤3,所以的取值范圍為[1,3]. 14

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