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1、專題檢測(二十三) 坐標系與參數(shù)方程
大題專攻強化練
1.在平面直角坐標系xOy中,以坐標原點為極點,x軸正半軸為極軸建立極坐標系,半圓C的極坐標方程為ρ=4cos θ,θ∈.
(1)求半圓C的參數(shù)方程;
(2)若半圓C與圓D:(x-5)2+(y-)2=m(m是常數(shù),m>0)相切,試求切點的直角坐標.
解:(1)半圓C的普通方程為(x-2)2+y2=4(0≤y≤2),
則半圓C的參數(shù)方程為(t為參數(shù),0≤t≤π).
(2)C,D的圓心坐標分別為(2,0),(5,),
于是直線CD的斜率k==.
由于切點必在兩個圓心的連線上,
故切點對應的參數(shù)t滿足tan t=,t=,
2、所以切點的直角坐標為,
即(2+,1).
2.(2019·全國卷Ⅲ) 如圖,在極坐標系Ox中,A(2,0),B,C,D(2,π),弧,,所在圓的圓心分別是(1,0),,(1,π),曲線M1是弧,曲線M2是弧,曲線M3是弧.
(1)分別寫出M1,M2,M3的極坐標方程;
(2)曲線M由M1,M2,M3構(gòu)成,若點P在M上,且|OP|=,求P的極坐標.
解:(1)由題設(shè)可得,弧,,所在圓的極坐標方程分別為ρ=2cos θ,ρ=2sin θ,ρ=-2cos θ.
所以M1的極坐標方程為ρ=2cos θ,M2的極坐標方程為ρ=2sin θ,M3的極坐標方程為ρ=-2cos θ.
(2)設(shè)P
3、(ρ,θ),由題設(shè)及(1)知
若0≤θ ≤,則2cos θ=,解得θ=;
若≤θ ≤,則2sin θ=,解得θ=或θ=;
若≤θ ≤π,則-2cos θ=,解得θ=.
綜上,P的極坐標為或或或.
3.(2019·福州市第一學期抽測)在平面直角坐標系xOy中,直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù),α為l的傾斜角),以原點O為極點,x軸正半軸為極軸建立極坐標系,曲線E的極坐標方程為ρ=4sin θ,直線θ=β,θ=β+,θ=β-(ρ∈R)與曲線E分別交于不同于極點O的三點A,B,C.
(1)若<β<,求證:|OB|+|OC|=|OA|;
(2)當β=時,直線l過B,C兩點,求y0與α的值.
4、
解:(1)證明:依題意,|OA|=|4sin β|,|OB|=,|OC|=,
∵<β<,
∴|OB|+|OC|=4sin+4sin=4sin β=|OA|.
(2)當β=時,直線θ=β+與曲線E的交點B的極坐標為,直線θ=β-與曲線E的交點C的極坐標為,
從而,B,C兩點的直角坐標分別為B(,1),C(0,4),
∴直線l的方程為y=-x+4,
∴y0=1,α=.
4.(2019·江西八所重點中學聯(lián)考)在平面直角坐標系xOy中,以坐標原點O為極點,x軸的正半軸為極軸建立極坐標系,曲線M的極坐標方程為ρ=2cos θ,若極坐標系內(nèi)異于O的三點A(ρ1,φ),B,C(ρ1,ρ2,
5、ρ3>0)都在曲線M上.
(1)求證:ρ1=ρ2+ρ3;
(2)若過B,C兩點的直線的參數(shù)方程為(t為參數(shù)),求四邊形OBAC的面積.
解:(1)證明:由題意得ρ1=2cos φ,ρ2=2cos,ρ3=2cos,
則ρ2+ρ3=2cos+2cos=2 cos φ=ρ1.
(2)由曲線M的極坐標方程得曲線M的直角坐標方程為x2+y2-2x=0,將直線BC的參數(shù)方程代入曲線M的直角坐標方程得t2-t=0,解得t1=0,t2=,
∴在平面直角坐標中,B,C(2,0),
則ρ2=1,ρ3=2,φ=,
∴ρ1=.
∴四邊形OBAC的面積S=S△AOB+S△AOC=ρ1ρ2 ·sin+ρ
6、1ρ3sin=.
5.在平面直角坐標系xOy中,傾斜角為α的直線l過點M(-2,-4).以原點O為極點,x軸的非負半軸為極軸建立極坐標系,且在兩坐標系中長度單位相同,曲線C的極坐標方程為ρsin2θ=2cos θ.
(1)寫出直線l的參數(shù)方程和曲線C的直角坐標方程;
(2)若直線l與C交于A,B兩點,且|MA|·|MB|=40,求傾斜角α的值.
解:(1)因為傾斜角為α的直線過點M(-2,-4),
所以直線l的參數(shù)方程是(t是參數(shù)).
因為曲線C的極坐標方程為ρsin2θ=2cos θ,
所以ρ2sin2θ=2ρcos θ,所以曲線C的直角坐標方程是y2=2x.
(2)把直線的
7、參數(shù)方程代入y2=2x,得t2sin2α-(2cos α+8sin α)t+20=0,由題意知,Δ>0,設(shè)t1,t2為方程t2sin2α-(2cos α+8sin α)t+20=0的兩根,
則t1+t2=,t1t2=,根據(jù)直線參數(shù)方程的幾何意義知|MA|·|MB|=|t1t2|==40,
故α=或α=,
又Δ=(2cos α+8sin α)2-80sin2α>0,所以α=.
6.(2019·湖南省五市十校聯(lián)考)在直角坐標系xOy中,直線l的參數(shù)方程為(t是參數(shù)),以原點O為極點,x軸正半軸為極軸建立極坐標系,圓C的極坐標方程為ρ=cos.
(1)求圓C的直角坐標方程;
(2)過直線
8、l上的點向圓C引切線,求切線長的最小值.
解:(1)由ρ=cos,得ρ2=ρcos θ-ρsin θ,
∴x2+y2-x+y=0,即圓C的直角坐標方程為+=.
(2)設(shè)l上任意一點P(t,t+2),過P向圓C引切線,切點為Q,連接PC,CQ,
∵圓C的圓心為C,半徑r=,
∴|PQ|==
=≥2,
即切線長的最小值為2.
7.(2019·石家莊市模擬(一))在平面直角坐標系xOy中,曲線C的參數(shù)方程為(α為參數(shù)),以坐標原點O為極點,x軸的正半軸為極軸建立極坐標系,射線l的極坐標方程為θ=.
(1)求曲線C的極坐標方程;
(2)當0<r<2時,若曲線C與射線l交于A,B兩點
9、,求+的取值范圍.
解:(1)由題意知曲線C的普通方程為(x-2)2+y2=r2,
令x=ρcos θ,y=ρsin θ,
化簡得ρ2-4ρcos θ+4-r2=0.
(2)法一:把θ=代入曲線C的極坐標方程中,得ρ2-2ρ+4-r2=0.
令Δ=4-4(4-r2)>0,結(jié)合0<r<2,得3<r2<4.
方程的解ρ1,ρ2分別為點A,B的極徑,ρ1+ρ2=2,ρ1ρ2=4-r2>0,
∴+=+==.
∵3<r2<4,∴0<4-r2<1,
∴+∈(2,+∞).
法二:射線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù),t≥0),將其代入曲線C的方程(x-2)2+y2=r2中得,t2-2t+4-r2
10、=0,
令Δ=4-4(4-r2)>0結(jié)合0<r<2,得3<r2<4,
方程的解t1,t2分別為點A,B對應的參數(shù),t1+t2=2,t1t2=4-r2,t1>0,t2>0,
∴+=+==.
∵3<r2<4,∴0<4-r2<1,
∴+∈(2,+∞).
8.(2019·洛陽市統(tǒng)考)在直角坐標系xOy中,曲線C1的參數(shù)方程為(t是參數(shù)),以坐標原點為極點,x軸正半軸為極軸建立極坐標系,曲線C2的極坐標方程為ρ2=.
(1)求曲線C1的普通方程和曲線C2的直角坐標方程;
(2)設(shè)曲線C2經(jīng)過伸縮變換得到曲線C3,M(x,y)是曲線C3上任意一點,求點M到曲線C1的距離的最大值.
解:(1)根據(jù)消參可得曲線C1的普通方程為x-2y-5=0,
∵ρ2=,∴ρ2+3ρ2sin2θ=4,
將代入可得:x2+4y2=4.
故曲線C2的直角坐標方程為+y2=1.
(2)曲線C2:+y2=1,經(jīng)過伸縮變換得到曲線C3的方程為+y′2=1,
∴曲線C3的方程為+y2=1.
設(shè)M(4cos α,sin α),根據(jù)點到直線的距離公式可得
點M到曲線C1的距離d===≤=2+(其中tan φ=2),
∴點M到曲線C1的距離的最大值為2+.
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