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1、
1.曲線的極坐標方程.
(1)極坐標系:一般地,在平面上取一個定點O,自點O引一條射線Ox,同時確定一個長度單位和計算角度的正方向(通常取逆時針方向為正方向),這樣就建立了一個極坐標系.其中,點O稱為極點,射線Ox稱為極軸.
(2)極坐標(ρ,θ)的含義:設M是平面上任一點,ρ表示OM的長度,θ表示以射線Ox為始邊,射線OM為終邊所成的角.那么,有序數對(ρ,θ)稱為點M的極坐標.顯然,每一個有序實數對(ρ,θ),決定一個點的位置.其中ρ稱為點M的極徑,θ稱為點M的極角.
極坐標系和直角坐標系的最大區(qū)別在于:在直角坐標系中,平面上的點與有序數對之間的對應關系是一一對應的,而在
2、極坐標系中,對于給定的有序數對(ρ,θ),可以確定平面上的一點,但是平面內的一點的極坐標卻不是唯一的.
(3)曲線的極坐標方程:一般地,在極坐標系中,如果平面曲線C上的任意一點的極坐標滿足方程f(ρ,θ)=0,并且坐標適合方程f(ρ,θ)=0的點都在曲線C上,那么方程f(ρ,θ)=0叫做曲線C的極坐標方程.
2.直線的極坐標方程.
(1)過極點且與極軸成φ0角的直線方程是θ=φ0和θ=π-φ0,如下圖所示.
(2)與極軸垂直且與極軸交于點(a,0)的直線的極坐標方程是ρcos θ=a,如下圖所示.
(3)與極軸平行且在x軸的上方,與x軸的距離為a的直線的極坐標方程
3、為ρsin θ=a,如下圖所示.
3.圓的極坐標方程.
(1)以極點為圓心,半徑為r的圓的方程為ρ=r,如圖1所示.
(2)圓心在極軸上且過極點,半徑為r的圓的方程為ρ=2rcos_θ,如圖2所示.
(3)圓心在過極點且與極軸成的射線上,過極點且半徑為r的圓的方程為ρ2rsin_θ,如圖3所示.
4.極坐標與直角坐標的互化.
若極點在原點且極軸為x軸的正半軸,則平面內任意一點M的極坐標M(ρ,θ)化為平面直角坐標M(x,y)的公式如下:
或者ρ=,tan θ=,
其中要結合點所在的象限確定角θ的值.
1.曲線的參數方程的定義.
在平面直角坐標系中,如
4、果曲線上任意一點的坐標x,y都是某個變數t的函數,即并且對于t的每一個允許值,由方程組所確定的點M(x,y)都在這條曲線上,那么方程組就叫做這條曲線的參數方程,聯系x,y之間關系的變數t叫做參變數,簡稱參數.
2.常見曲線的參數方程.
(1)過定點P(x0,y0),傾斜角為α的直線:
(t為參數),
其中參數t是以定點P(x0,y0)為起點,點M(x,y)為終點的有向線段PM的數量,又稱為點P與點M間的有向距離.
根據t的幾何意義,有以下結論:
①設A,B是直線上任意兩點,它們對應的參數分別為tA和tB,則|AB|=|tB-tA|=;
②線段AB的中點所對應的參數值等于.
(2
5、)中心在P(x0,y0),半徑等于r的圓:
(θ為參數)
(3)中心在原點,焦點在x軸(或y軸)上的橢圓:
(θ為參數).
中心在點P(x0,y0),焦點在平行于x軸的直線上的橢圓的參數方程為(α為參數).
(4)中心在原點,焦點在x軸(或y軸)上的雙曲線:
(θ為參數).
(5)頂點在原點,焦點在x軸的正半軸上的拋物線:
(t為參數,p>0).
注:sec θ=.
3.參數方程化為普通方程.
由參數方程化為普通方程就是要消去參數,消參數時常常采用代入消元法、加減消元法、乘除消元法、三角代換法,消參數時要注意參數的取值范圍對x,y的限制.
1.已知點A的極坐
6、標為,則點A的直角坐標是(2,-2).
2.把點P的直角坐標(,-)化為極坐標,結果為.
3.曲線的極坐標方程ρ=4sin θ化為直角坐標方程為x2+(y-2)2=4.
4.以極坐標系中的點為圓心、1為半徑的圓的極坐標方程是ρ=2cos.
5.在平面直角坐標系xOy中,若直線l:(t為參數)過橢圓C:(θ為參數)的右頂點,則常數a的值為3.
解析:由直線l:得y=x-a.由橢圓C:得==1.所以橢圓C的右頂點為(3,0).因為直線l過橢圓的右頂點,所以0=3-a,即a=3.
一、選擇題
1.在平面直角坐標系xOy中,點P的直角坐標為(1,-).若以原點O為極點,x軸正半軸
7、為極軸建立極坐標系,則點P的極坐標可以是(C)
A. B.
C. D.
2.若圓的方程為(θ為參數),直線的方程為(t為參數),則直線與圓的位置關系是(B)
A.相離 B.相交
C.相切 D.不能確定
3.以平面直角坐標系的原點為極點,x軸的正半軸為極軸,建立極坐標系,兩種坐標系中取相同的長度單位,已知直線l的參數方程是(t為參數),圓C的極坐標方程是ρ=4cos θ,則直線l被圓C截得的弦長為(D)
A. B.2
C. D.2
解析:由題意可得直線和圓的方程分別為x-y-4=0,x2+y2=4x,所以圓心C(2,0),半徑r=2
8、,圓心(2,0)到直線l的距離d=,由半徑,圓心距,半弦長構成直角三角形,解得弦長為2.
4.已知動直線l平分圓C:(x-2)2+(y-1)2=1,則直線l與圓O:(θ為參數)的位置關系是(A)
A.相交 B.相切
C.相離 D.過圓心
解析:動直線l平分圓C:(x-2)2+(y-1)2=1,即圓心(2,1)在直線l上,又圓O:的普通方程為x2+y2=9且22+12<9,故點(2,1)在圓O內,則直線l與圓O的位置關系是相交.
二、填空題
5.在平面直角坐標系xOy中,已知曲線C的參數方程是(θ是參數),若以O為極點,x軸的正半軸為極軸,則曲線C的極坐標方程
9、可寫為ρ2+4ρsin_θ+3=0.
解析:在平面直角坐標系xOy中,(θ是參數),∴根據sin2θ+cos2θ=1,可得x2+(y+2)2=1,即x2+y2+4y+3=0.∴曲線C的極坐標方程為ρ2+4ρsin θ+3=0.
6.在平面直角坐標系中圓C的參數方程為(θ為參數),以原點O為極點,以x軸的正半軸為極軸建立極坐標系,則圓C的圓心的極坐標為.
三、解答題
7.求極點到直線ρ=(ρ∈R)的距離.
解析:由ρ=?ρsin θ+ρcos θ=1?x+y=1,
故d==.
8.極坐標系中,A為曲線ρ2+2ρcos θ-3=0上的動點,B為直線ρcos θ+ρsin θ-7=0上
10、的動點,求|AB|的最小值.
9.(2015·大連模擬)曲線C1的參數方程為(θ為參數),將曲線C1上所有點的橫坐標伸長為原來的2倍,縱坐標伸長為原來的倍,得到曲線C2.以平面直角坐標系xOy的原點O為極點,x軸的正半軸為極軸,取相同的單位長度建立極坐標系,已知直線l:ρ(cos θ-2sin θ)=6.
(1)求曲線C2和直線l的普通方程;
(2)P為曲線C2上任意一點,求點P到直線l的距離的最值.
解析:(1)由題意可得C2的參數方程為(θ為參數),即C2:+=1,
直線l:ρ(cos θ-2sin θ)=6化為直角坐標方程為x-2y-6=0.
(2)設點P(2cos θ,
11、sin θ),由點到直線的距離公式得點P到直線l的距離為
d=
=
=
=.
所以≤d≤2,故點P到直線l的距離的最大值為2,最小值為.
10.已知在直角坐標系xOy中,曲線C的參數方程為(θ為參數),直線l經過定點P(3,5),傾斜角為.
(1)寫出直線l的參數方程和曲線C的標準方程.
(2)設直線l與曲線C相交于A,B兩點,求|PA|·|PB|的值.
解析:(1)由曲線C的參數方程(θ為參數),得普通方程為(x-1)2+(y-2)2=16,即x2+y2-2x-4y=11=0.
直線l經過定點P(3,5),傾斜角為,直線的參數方程為(t是參數).
(2)將直線的參數方程代入x2+y2-2x-4y-11=0,整理,得t2+(2+3)t-3=0,設方程的兩根分別為t1,t2,則t1t2=-3,
因為直線l與曲線C相交于A,B兩點,所以|PA|·|PB|=|t1t2|=3.
內容總結