高考文科数学复习专题 极坐标与参数方程

1.曲线的极坐标方程.

(1)极坐标系:一般地,在平面上取一个定点O,自点O引一条射线Ox,同时确定一个长度单位和计算角度的正方向(通常取逆时针方向为正方向),这样就建立了一个极坐标系.其中,点O称为极点,射线Ox称为极轴.

(2)极坐标(ρ,θ)的含义:设M是平面上任一点,ρ表示OM的长度,θ表示以射线Ox为始边,射线OM为终边所成的角.那么,有序数对(ρ,θ)称为点M的极坐标.显然,每一个有序实数对(ρ,θ),决定一个点的位置.其中ρ称为点M的极径,θ称为点M的极角.

极坐标系和直角坐标系的最大区别在于:在直角坐标系中,平面上的点与有序数对之间的对应关系是一一对应的,而在极坐标系中,对于给定的有序数对(ρ,θ),可以确定平面上的一点,但是平面内的一点的极坐标却不是唯一的.

(3)曲线的极坐标方程:一般地,在极坐标系中,如果平面曲线C上的任意一点的极坐标满足方程f(ρ,θ)=0,并且坐标适合方程f(ρ,θ)=0的点都在曲线C上,那么方程f(ρ,θ)=0叫做曲线C的极坐标方程.

2.直线的极坐标方程.

(1)过极点且与极轴成φ0角的直线方程是θ=φ0和θ=π-φ0,如下图所示.

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(2)与极轴垂直且与极轴交于点(a,0)的直线的极坐标方程是ρcos θ=a,如下图所示.

(3)与极轴平行且在x轴的上方,与x轴的距离为a的直线的极坐标方程为ρsin θ=a,如下图所示.

3.圆的极坐标方程.

(1)以极点为圆心,半径为r的圆的方程为ρ=r,如图1所示.

(2)圆心在极轴上且过极点,半径为r的圆的方程为ρ=2rcos_θ,如图2所示. (3)圆心在过极点且与极轴成如图3所示.

π

的射线上,过极点且半径为r的圆的方程为ρ2rsin_θ,2

4.极坐标与直角坐标的互化.

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若极点在原点且极轴为x轴的正半轴,则平面内任意一点M的极坐标M(ρ,θ)化为平面直角坐标M(x,y)的公式如下:

?x=ρcos θ,?y22?或者ρ=x+y,tan θ=,

x??y=ρsin θ

其中要结合点所在的象限确定角θ的值.

1.曲线的参数方程的定义.

在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x,y都是某个变数t的函数,即

?x=f(t),??并且对于t的每一个允许值,由方程组所确定的点M(x,y)都在这条曲线上,?y=g(t),?

那么方程组就叫做这条曲线的参数方程,联系x,y之间关系的变数t叫做参变数,简称参数.

2.常见曲线的参数方程.

(1)过定点P(x0,y0),倾斜角为α的直线:

?x=x0+tcos α,?

?(t为参数), ?y=y+tsin α0?

其中参数t是以定点P(x0,y0)为起点,点M(x,y)为终点的有向线段PM的数量,又称为点P与点M间的有向距离.

根据t的几何意义,有以下结论:

①设A,B是直线上任意两点,它们对应的参数分别为tA和tB,则|AB|=|tB-tA|=(tB+tA)-4tA·tB;

tA+tB②线段AB的中点所对应的参数值等于.

2(2)中心在P(x0,y0),半径等于r的圆:

?x=x0+rcos θ,??(θ为参数) ?y=y+rsin θ0?

2(3)中心在原点,焦点在x轴(或y轴)上的椭圆:

?x=acos θ,?x=bcos θ,?????(θ为参数)?或??. ??y=bsin θy=asin θ????

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??x=x0+acos α,

中心在点P(x0,y0),焦点在平行于x轴的直线上的椭圆的参数方程为?

?y=y0+bsin α?

(α为参数).

(4)中心在原点,焦点在x轴(或y轴)上的双曲线:

??x=asec θ,?x=btan θ,???

?(θ为参数)?或??. ?y=btan θ?y=asec θ????

(5)顶点在原点,焦点在x轴的正半轴上的抛物线:

??x=2p,?(t为参数,p>0). ?y=2p?

1注:sec θ=.

cos θ3.参数方程化为普通方程.

由参数方程化为普通方程就是要消去参数,消参数时常常采用代入消元法、加减消元法、乘除消元法、三角代换法,消参数时要注意参数的取值范围对x,y的限制.

?5π?1.已知点A的极坐标为?4,?,则点A的直角坐标是(2,-23).

3??

π??2.把点P的直角坐标(6,-2)化为极坐标,结果为?22,-?.

6??3.曲线的极坐标方程ρ=4sin θ化为直角坐标方程为x+(y-2)=4.

π??π??4.以极坐标系中的点?1,?为圆心、1为半径的圆的极坐标方程是ρ=2cos?θ-?.

6?6???

???x=t,?x=3cos θ,

5.在平面直角坐标系xOy中,若直线l:?(t为参数)过椭圆C:?

?y=t-a?y=2sin θ??

2

2

(θ为参数)的右顶点,则常数a的值为3.

22

???x=t,?x=3cos θ,xy

解析:由直线l:?得y=x-a.由椭圆C:?得==1.所以椭

?y=t-a,?y=2sin θ,94??

圆C的右顶点为(3,0).因为直线l过椭圆的右顶点,所以0=3-a,即a=3.

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一、选择题

1.在平面直角坐标系xOy中,点P的直角坐标为(1,-3).若以原点O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,则点P的极坐标可以是(C)

π???4π?A.?1,-? B.?2,? 3?3???π?4π???C.?2,-? D.?2,-? 3?3???

???x=2cos θ,?x=t+1,

2.若圆的方程为?(θ为参数),直线的方程为?(t为参数),则

?y=2sin θ?y=t-1??

直线与圆的位置关系是(B)

A.相离 B.相交 C.相切 D.不能确定

3.以平面直角坐标系的原点为极点,x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,两种坐标

??x=t+1,

系中取相同的长度单位,已知直线l的参数方程是?(t为参数),圆C的极坐标方

?y=t-3?

程是ρ=4cos θ,则直线l被圆C截得的弦长为(D)

A.14 B.214 C.2 D.22

解析:由题意可得直线和圆的方程分别为x-y-4=0,x+y=4x,所以圆心C(2,0),半径r=2,圆心(2,0)到直线l的距离d=2,由半径,圆心距,半弦长构成直角三角形,解得弦长为22.

??x=3cos θ,

4.已知动直线l平分圆C:(x-2)+(y-1)=1,则直线l与圆O:?(θ

?y=3sin θ?

2

2

2

2

为参数)的位置关系是(A)

A.相交 B.相切 C.相离 D.过圆心

解析:动直线l平分圆C:(x-2)+(y-1)=1,即圆心(2,1)在直线l上,又圆O:

??x=3cos θ,2222

?的普通方程为x+y=9且2+1<9,故点(2,1)在圆O内,则直线l与圆O?y=3sin θ?

2

2

的位置关系是相交.

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