(新課標(biāo))2020版高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題七 選考部分 第1講 坐標(biāo)系與參數(shù)方程學(xué)案 理 新人教A版

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1、第1講坐標(biāo)系與參數(shù)方程做真題1(2019高考全國(guó)卷)如圖,在極坐標(biāo)系Ox中,A(2,0),B,C,D(2,),弧,所在圓的圓心分別是(1,0),(1,),曲線M1是弧,曲線M2是弧,曲線M3是弧.(1)分別寫(xiě)出M1,M2,M3的極坐標(biāo)方程;(2)曲線M由M1,M2,M3構(gòu)成,若點(diǎn)P在M上,且|OP|,求P的極坐標(biāo)解:(1)由題設(shè)可得,弧,所在圓的極坐標(biāo)方程分別為2cos ,2sin ,2cos .所以M1的極坐標(biāo)方程為2cos ,M2的極坐標(biāo)方程為2sin ,M3的極坐標(biāo)方程為2cos .(2)設(shè)P(,),由題設(shè)及(1)知:若0,則2cos ,解得;若,則2sin ,解得或;若,則2cos ,

2、解得.綜上,P的極坐標(biāo)為或或或.2(2019高考全國(guó)卷)在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C的參數(shù)方程為(t為參數(shù))以坐標(biāo)原點(diǎn)O為極點(diǎn),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2cos sin 110.(1)求C和l的直角坐標(biāo)方程;(2)求C上的點(diǎn)到l距離的最小值解:(1)因?yàn)?1,且x21,所以C的直角坐標(biāo)方程為x21(x1)l的直角坐標(biāo)方程為2xy110.(2)由(1)可設(shè)C的參數(shù)方程為(為參數(shù),)C上的點(diǎn)到l的距離為.當(dāng)時(shí),4cos11取得最小值7,故C上的點(diǎn)到l距離的最小值為.明考情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(diǎn)主要有兩個(gè)方面:一是簡(jiǎn)單曲線的極坐標(biāo)方程;二是

3、參數(shù)方程、極坐標(biāo)方程與曲線的綜合應(yīng)用2全國(guó)卷對(duì)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(shí)應(yīng)注意轉(zhuǎn)化思想的應(yīng)用極坐標(biāo)方程及其應(yīng)用典型例題 (2019高考全國(guó)卷)在極坐標(biāo)系中,O為極點(diǎn),點(diǎn)M(0,0)(00)在曲線C:4sin 上,直線l過(guò)點(diǎn)A(4,0)且與OM垂直,垂足為P.(1)當(dāng)0時(shí),求0及l(fā)的極坐標(biāo)方程;(2)當(dāng)M在C上運(yùn)動(dòng)且P在線段OM上時(shí),求P點(diǎn)軌跡的極坐標(biāo)方程【解】(1)因?yàn)镸(0,0)在C上,當(dāng)0時(shí),04sin 2.由已知得|OP|OA|cos 2.設(shè)Q(,)為l上除P的任意一點(diǎn)連接OQ,在RtOPQ中,cos|OP|2.經(jīng)檢驗(yàn),點(diǎn)P在曲線cos2上所以,l的極坐

4、標(biāo)方程為cos2.(2)設(shè)P(,),在RtOAP中,|OP|OA|cos 4cos ,即4cos .因?yàn)镻在線段OM上,且APOM,故的取值范圍是.所以,P點(diǎn)軌跡的極坐標(biāo)方程為4cos ,.(1)極坐標(biāo)方程與普通方程互化的技巧巧用極坐標(biāo)方程兩邊同乘以或同時(shí)平方,將極坐標(biāo)方程構(gòu)造成含有cos ,sin ,2的形式,然后利用公式代入化簡(jiǎn)得到普通方程巧借兩角和差公式,轉(zhuǎn)化sin()或cos()的結(jié)構(gòu)形式,進(jìn)而利用互化公式得到普通方程將直角坐標(biāo)方程中的x換成cos ,將y換成sin ,即可得到其極坐標(biāo)方程(2)求解與極坐標(biāo)有關(guān)問(wèn)題的主要方法直接利用極坐標(biāo)系求解,可與數(shù)形結(jié)合思想配合使用轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)系

5、,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(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(2019合肥模擬)在直角坐標(biāo)系xOy中,直線l1:x0,圓C:(x1)2(y1)21,以坐標(biāo)原點(diǎn)為極點(diǎn),x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系(1)求直線l1和圓C的極坐標(biāo)方程;(2)若直線l2的極坐標(biāo)方程為(R),設(shè)l1,l2與圓C的公共點(diǎn)分別為A,B,求OAB的面積解:(1)因?yàn)閤cos ,ysin ,所以直線l1的極坐標(biāo)方程式為cos 0,即(R),圓C的極坐標(biāo)方程為22cos 2(1)sin 320.(2)設(shè)A(,1)、B(,2),將代入22cos 2(1)sin 320,得22(1)320,解得11.將代入22cos

6、 2(1)sin 320,得22(1)320,解得21.故OAB的面積為(1)2sin1.2(2018高考全國(guó)卷)在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C1的方程為yk|x|2.以坐標(biāo)原點(diǎn)為極點(diǎn),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22cos 30.(1)求C2的直角坐標(biāo)方程;(2)若C1與C2有且僅有三個(gè)公共點(diǎn),求C1的方程解:(1)由xcos ,ysin 得C2的直角坐標(biāo)方程為(x1)2y24.(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(guò)點(diǎn)B(0,2)且關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)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

7、僅有三個(gè)公共點(diǎn)等價(jià)于l1與C2只有一個(gè)公共點(diǎn)且l2與C2有兩個(gè)公共點(diǎn),或l2與C2只有一個(gè)公共點(diǎn)且l1與C2有兩個(gè)公共點(diǎn)當(dāng)l1與C2只有一個(gè)公共點(diǎn)時(shí),A到l1所在直線的距離為2,所以2,故k或k0.經(jīng)檢驗(yàn),當(dāng)k0時(shí),l1與C2沒(méi)有公共點(diǎn);當(dāng)k時(shí),l1與C2只有一個(gè)公共點(diǎn),l2與C2有兩個(gè)公共點(diǎn)當(dāng)l2與C2只有一個(gè)公共點(diǎn)時(shí),A到l2所在直線的距離為2,所以2,故k0或k.經(jīng)檢驗(yàn),當(dāng)k0時(shí),l1與 C2沒(méi)有公共點(diǎn);當(dāng)k時(shí),l2與C2沒(méi)有公共點(diǎn)綜上,所求C1的方程為y|x|2.參數(shù)方程及其應(yīng)用典型例題 (2018高考全國(guó)卷)在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C的參數(shù)方程為(為參數(shù)),直線l的參數(shù)方程為(t為

8、參數(shù))(1)求C和l的直角坐標(biāo)方程;(2)若曲線C截直線l所得線段的中點(diǎn)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 0時(shí),l的直角坐標(biāo)方程為ytan x2tan ,當(dāng)cos 0時(shí),l的直角坐標(biāo)方程為x1.(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(13cos2)t24(2cos sin )t80.因?yàn)榍€C截直線l所得線段的中點(diǎn)(1,2)在C內(nèi),所以有兩個(gè)解,設(shè)為t1,t2,則t1t20.又由得t1t2,故2cos sin 0,于是直線l的斜率ktan 2.(1)有關(guān)參數(shù)方程問(wèn)題的2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)

9、行轉(zhuǎn)化利用參數(shù)方程解決問(wèn)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(wèn)題經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(x0,y0),傾斜角為的直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù))若A,B為直線l上兩點(diǎn),其對(duì)應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2,線段AB的中點(diǎn)為M,點(diǎn)M所對(duì)應(yīng)的參數(shù)為t0,則以下結(jié)論在解題中經(jīng)常用到:t0.|PM|t0|.|AB|t2t1|.|PA|PB|t1t2|. 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1已知曲線C:1,直線l:(t為參數(shù))(1)寫(xiě)出曲線C的參數(shù)方程,直線l的普通方程;(2)過(guò)曲線C上任意一點(diǎn)P作與l夾角為30的直線,交l于點(diǎn)A,求|PA|的最大值與最小值解:(1)曲線C的參數(shù)方程為(為參數(shù))直線l的普通

10、方程為2xy60.(2)曲線C上任意一點(diǎn)P(2cos ,3sin )到l的距離為d|4cos 3sin 6|.則|PA|5sin()6|,其中為銳角,且tan .當(dāng)sin()1時(shí),|PA|取得最大值,最大值為.當(dāng)sin()1時(shí),|PA|取得最小值,最小值為.2在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C的參數(shù)方程為(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(diǎn)(1)求|AB|的值;(2)若F為曲線C的左焦點(diǎn),求的值解:(1)由(為參數(shù)),消去參數(shù)得1.由消去參數(shù)t得y2x4.將y2x4代入x24y216中,得17x264x1760.設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則所以|AB|

11、x1x2|,所以|AB|的值為.(2)由(1)得,F(xiàn)(2,0),則(x12,y1)(x22,y2)(x12)(x22)(2x14)(2x24)x1x22(x1x2)124x1x22(x1x2)125x1x26(x1x2)60566044,所以的值為44.極坐標(biāo)方程與參數(shù)方程的綜合應(yīng)用典型例題 (2019福建省質(zhì)量檢查)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)),以坐標(biāo)原點(diǎn)為極點(diǎn),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2,點(diǎn)P的極坐標(biāo)為(,)(1)求C的直角坐標(biāo)方程和P的直角坐標(biāo);(2)(一題多解)設(shè)l與C交于A,B兩點(diǎn),線段AB的中點(diǎn)為M,求|PM|.【解】(1)由

12、2得22sin22,將2x2y2,ysin 代入并整理得,曲線C的直角坐標(biāo)方程為y21.設(shè)點(diǎn)P的直角坐標(biāo)為(x,y),因?yàn)辄c(diǎn)P的極坐標(biāo)為(,),所以xcos cos 1,ysin sin1.所以點(diǎn)P的直角坐標(biāo)為(1,1)(2)法一:將代入y21,并整理得41t2110t250,1102441258 0000,故可設(shè)方程的兩根分別為t1,t2,則t1,t2為A,B對(duì)應(yīng)的參數(shù),且t1t2.依題意,點(diǎn)M對(duì)應(yīng)的參數(shù)為,所以|PM|.法二:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),則x0,y0.由,消去t,得yx.將yx代入y21,并整理得41x216x160,因?yàn)?16)2441(16)

13、2 8800,所以x1x2,x1x2.所以x0,y0x0,即M(,)所以|PM|.解決極坐標(biāo)方程與參數(shù)方程綜合問(wèn)題的方法(1)對(duì)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(duì)于一些運(yùn)算比較復(fù)雜的問(wèn)題,用參數(shù)方程計(jì)算會(huì)比較簡(jiǎn)捷(3)利用極坐標(biāo)方程解決問(wèn)題時(shí),要注意題目所給的限制條件及隱含條件 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(2019石家莊市模擬(一)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C的參數(shù)方程為(為參數(shù)),以坐標(biāo)原點(diǎn)O為極點(diǎn),x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,射線l的極坐標(biāo)方程為.(1)求曲線C的極坐標(biāo)方程;(2)當(dāng)0r0,結(jié)合0r2,得3r20,所以.因?yàn)?

14、r24,所以04r20,結(jié)合0r2,得3r20,t20,所以.因?yàn)?r24,所以04r20)都在曲線M上(1)求證:123;(2)若過(guò)B,C兩點(diǎn)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12cos ,22cos(),32cos(),則232cos()2cos()2cos 1.(2)由曲線M的極坐標(biāo)方程得曲線M的直角坐標(biāo)方程為x2y22x0,將直線BC的參數(shù)方程代入曲線M的直角坐標(biāo)方程得t2t0,解得t10,t2,所以在平面直角坐標(biāo)中,B(,),C(2,0),則21,32,所以1.所以四邊形OBAC的面積SSAOBSAOC12sin13sin.1(2019東北

15、四市聯(lián)合體模擬(一)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,直線l1的傾斜角為30,且經(jīng)過(guò)點(diǎn)A(2,1)以坐標(biāo)原點(diǎn)O為極點(diǎn),x軸正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,直線l2:cos 3.從坐標(biāo)原點(diǎn)O作射線交l2于點(diǎn)M,點(diǎn)N為射線OM上的點(diǎn),滿(mǎn)足|OM|ON|12,記點(diǎn)N的軌跡為曲線C.(1)寫(xiě)出直線l1的參數(shù)方程和曲線C的直角坐標(biāo)方程;(2)設(shè)直線l1與曲線C交于P,Q兩點(diǎn),求|AP|AQ|的值解:(1)直線l1的參數(shù)方程為(t為參數(shù)),即(t為參數(shù))設(shè)N(,),M(1,1)(0,10),則,又1cos 13,所以12,即4cos ,所以曲線C的直角坐標(biāo)方程為x24xy20(x0)(2)設(shè)P,Q對(duì)應(yīng)的參數(shù)分別為t1,

16、t2,將直線l1的參數(shù)方程代入曲線C的直角坐標(biāo)方程中,得(2t)24(2t)(1t)20,即t2t30,130,t1,t2為方程的兩個(gè)根,所以t1t23,所以|AP|AQ|t1t2|3|3.2(2019四省八校雙教研聯(lián)考)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C1的參數(shù)方程為(其中t為參數(shù))以坐標(biāo)原點(diǎn)O為極點(diǎn),x軸正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,并取相同的單位長(zhǎng)度,曲線C2的極坐標(biāo)方程為cos()1.(1)求曲線C1的普通方程和C2的直角坐標(biāo)方程;(2)過(guò)P(0,1)的直線l交曲線C1于A,B兩點(diǎn),當(dāng)|PA|PB|8時(shí),求直線l的傾斜角解:(1)消去參數(shù)t得曲線C1的普通方程為x24y,曲線C2的極坐標(biāo)方程

17、可化為cos sin 2,化為直角坐標(biāo)方程為xy20.(2)設(shè)直線l的參數(shù)方程為(m為參數(shù),為直線l的傾斜角且90),代入曲線C1的普通方程中得m2cos24msin 40,所以m1m2,所以|PA|PB|m1m2|8,得45或135,即直線l的傾斜角為45或135.3(2019廣州市綜合檢測(cè)(一)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C1的參數(shù)方程為(t為參數(shù))以坐標(biāo)原點(diǎn)為極點(diǎn),x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系,直線C2的極坐標(biāo)方程為(sin acos )(aR)(1)寫(xiě)出曲線C1的普通方程和直線C2的直角坐標(biāo)方程;(一題多解)(2)若直線C2與曲線C1有兩個(gè)不同的交點(diǎn),求a的取值范圍解:(1)曲線C

18、1的普通方程為y1x2(1x1),把xcos ,ysin 代入(sin acos ),得直線C2的直角坐標(biāo)方程為yax,即axy0.(2)法一:由直線C2axy0,知直線C2恒過(guò)點(diǎn)M(0,)由y1x2(1x1),知當(dāng)y0時(shí),x1,則直線MP的斜率為k1,直線MQ的斜率為k2.因?yàn)橹本€C2的斜率為a,且直線C2與曲線C1有兩個(gè)不同的交點(diǎn),所以k2ak1,即a.所以a的取值范圍為,法二:聯(lián)立,消去y得x2ax0,依題意,得x2ax0在1,1上有兩個(gè)不相等的實(shí)根設(shè)f(x)x2ax,則解得a.所以a的取值范圍為,4(2019湖南省湘東六校聯(lián)考)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù))在

19、以坐標(biāo)原點(diǎn)為極點(diǎn),x軸正半軸為極軸的極坐標(biāo)系中,曲線C:4sin()(1)求直線l的普通方程和曲線C的直角坐標(biāo)方程;(2)設(shè)曲線C與直線l的交點(diǎn)為A,B,Q是曲線C上的動(dòng)點(diǎn),求ABQ面積的最大值解:(1)由消去t得xy50,所以直線l的普通方程為xy50.由4sin()4sin 4cos ,得24sin 4cos ,化為直角坐標(biāo)方程為x2y24x4y,所以曲線C的直角坐標(biāo)方程為(x2)2(y2)28.(2)由(1)知,曲線C是以(2,2)為圓心,2為半徑的圓,直線l過(guò)點(diǎn)P(3,2),可知點(diǎn)P在圓內(nèi)將直線l的參數(shù)方程化為,代入圓的直角坐標(biāo)方程,得t29t330.設(shè)A,B對(duì)應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2

20、,則t1t29,t1t233,所以|AB|t2t1|.又圓心(2,2)到直線l的距離d,所以ABQ面積的最大值為(2).5(2019濟(jì)南市學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)估)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,以坐標(biāo)原點(diǎn)O為極點(diǎn),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cos2sin ,直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù),其中a0),直線l與曲線C相交于M,N兩點(diǎn)(1)求曲線C的直角坐標(biāo)方程;(2)若點(diǎn)P(0,a)滿(mǎn)足4,求a的值解:(1)曲線C的極坐標(biāo)方程可化為2cos2sin ,由,得曲線C的直角坐標(biāo)方程為yx2.(2)將直線l的參數(shù)方程(t為參數(shù))代入yx2,得t2a0,3a0.設(shè)M,N對(duì)應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2

21、,則t1t2,t1t2,所以4,化簡(jiǎn)得64a212a10,解得a或a(舍去),所以a.6(2019廣東省七校聯(lián)考)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C1:(為參數(shù),實(shí)數(shù)a0),曲線C2:(為參數(shù),實(shí)數(shù)b0)在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為極點(diǎn),x軸的正半軸為極軸的極坐標(biāo)系中,射線l:(0,0)與C1交于O,A兩點(diǎn),與C2交于O,B兩點(diǎn),當(dāng)0時(shí),|OA|1;當(dāng)時(shí),|OB|2.(1)求a,b的值;(2)求2|OA|2|OA|OB|的最大值解:(1)將C1的參數(shù)方程化為普通方程為(xa)2y2a2,其極坐標(biāo)方程為12acos ,由題意可得,當(dāng)0時(shí),|OA|2a1,所以a.將C2的參數(shù)方程化為普通方程為x2(yb)2b2

22、,其極坐標(biāo)方程為22bsin ,由題意可得,當(dāng)時(shí),|OB|2b2,所以b1.(2)由(1)可得C1,C2的方程分別為1cos ,22sin ,所以2|OA|2|OA|OB|2cos22sin cos sin 2cos 21sin(2)1.因?yàn)椋?,所以0,所以2,所以當(dāng)2,即時(shí),sin(2)1取得最大值,為1.7(2019合肥市第一次質(zhì)量檢測(cè))已知曲線C的參數(shù)方程為(為參數(shù)),以平面直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)O為極點(diǎn),x軸的正半軸為極軸建立極坐標(biāo)系(1)求曲線C的極坐標(biāo)方程;(2)P,Q為曲線C上兩點(diǎn),若0,求的值解:(1)由,得曲線C的普通方程是y21,將xcos ,ysin 代入,得52sin222

23、cos25,即2(2也可得分)(2)因?yàn)?,所以sin2,由0,得OPOQ,設(shè)點(diǎn)P的極坐標(biāo)為(1,),則點(diǎn)Q的極坐標(biāo)可設(shè)為(2,),所以.8(2019鄭州市第二次質(zhì)量預(yù)測(cè))在平面直角坐標(biāo)系xOy中,以O(shè)為極點(diǎn),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2cos232sin212,直線l的參數(shù)方程為(t為參數(shù)),直線l與曲線C交于M,N兩點(diǎn)(1)若點(diǎn)P的極坐標(biāo)為(2,),求|PM|PN|的值;(2)求曲線C的內(nèi)接矩形周長(zhǎng)的最大值解:(1)由2cos232sin212得x23y212,故曲線C的直角坐標(biāo)方程為1,點(diǎn)P的直角坐標(biāo)為(2,0),將直線l的參數(shù)方程代入曲線C的直角坐標(biāo)方程1中,得t2t40,設(shè)點(diǎn)M,N對(duì)應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2,則|PM|PN|t1t2|4.(2)由(1)知,曲線C的直角坐標(biāo)方程為1,可設(shè)曲線C上的動(dòng)點(diǎn)A(2cos ,2sin ),0,則以A為頂點(diǎn)的內(nèi)接矩形的周長(zhǎng)為4(2cos 2sin )16sin(),0.因此該內(nèi)接矩形周長(zhǎng)的最大值為16,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取得最大值- 15 -

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