数学(理)知识清单-专题20 坐标系与参数方程(考点解读)(原卷+解析版).pdf
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1、1专题专题 20坐标系与参数方程坐标系与参数方程1.考查参数方程与普通方程、极坐标方程与直角坐标方程的互化2.考查利用曲线的参数方程、极坐标方程计算某些量或讨论某些量之间的关系知识点一、直角坐标与极坐标的互化知识点一、直角坐标与极坐标的互化如图,把直角坐标系的原点作为极点,x 轴正半轴作为极轴,且在两坐标系中取相同的长度单位设 M是平面内的任意一点,它的直角坐标、极坐标分别为(x,y)和(,),则xcos,ysin,2x2y2,tan yxx0.【特别提醒】在曲线方程进行互化时,一定要注意变量的范围,要注意转化的等价性知识点二、直线、圆的极坐标方程知识点二、直线、圆的极坐标方程(1)直线的极坐
2、标方程若直线过点 M(0,0),且极轴到此直线的角为,则它的方程为:sin()0sin(0)几个特殊位置直线的极坐标方程直线过极点:;直线过点 M(a,0)且垂直于极轴:cos a;直线过点 Mb,2 且平行于极轴:sin b.(2)几个特殊位置圆的极坐标方程圆心位于极点,半径为 r:r;圆心位于 M(r,0),半径为 r:2rcos;2圆心位于 Mr,2,半径为 r:2rsin.【特别提醒】当圆心不在直角坐标系的坐标轴上时,要建立圆的极坐标方程,通常把极点放置在圆心处,极轴与 x 轴同向,然后运用极坐标与直角坐标的变换公式知识点三、参数方程知识点三、参数方程(1)直线的参数方程过定点 M(x
3、0,y0),倾斜角为的直线 l 的参数方程为xx0tcos,yy0tsin(t 为参数)(2)圆、椭圆的参数方程圆心在点 M(x0,y0),半径为 r 的圆的参数方程为xx0rcos,yy0rsin(为参数,02)椭圆x2a2y2b21 的参数方程为xacos,ybsin(为参数)【特别提醒】在参数方程和普通方程的互化中,必须使 x,y 的取值范围保持一致高频考点一高频考点一坐标系与极坐标坐标系与极坐标例 1【2019 年高考全国卷理数】如图,在极坐标系 Ox 中,(2,0)A,(2,)4B,(2,)4C,(2,)D,弧AB,BC,CD所在圆的圆心分别是(1,0),(1,)2,(1,),曲线1
4、M是弧AB,曲线2M是弧BC,曲线3M是弧CD(1)分别写出1M,2M,3M的极坐标方程;(2)曲线M由1M,2M,3M构成,若点P在 M 上,且|3OP,求 P 的极坐标【变式探究】在极坐标系中,直线4cos()106 与圆2 sin的公共点的个数为_.3【变式探究】在极坐标系中,直线cos3 sin10 与圆2cos交于 A,B 两点,则|AB _.【变式探究】在极坐标系中,圆2cos 的垂直于极轴的两条切线方程分别为()A0(R)和cos 2B2(R)和cos 2C2(R)和cos 1D0(R)和cos 1高频考点二高频考点二参数方程参数方程例 2【2019 年高考全国卷理数】在直角坐标
5、系 xOy 中,曲线 C 的参数方程为2221141txttyt,(t 为参数)以坐标原点 O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线 l 的极坐标方程为2cos3 sin110(1)求 C 和 l 的直角坐标方程;(2)求 C 上的点到 l 距离的最小值【变式探究】在平面坐标系中xOy中,已知直线l的参考方程为x82tty (t为参数),曲线C的参数方程为22,2 2xsys(s为参数).设P为曲线C上的动点,求点P到直线l的距离的最小值.【变式探究】在直角坐标系 xy 中,曲线 C1的参数方程为cos1sinxatyat(t 为参数,a0)在以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极
6、坐标系中,曲线 C2:=4cos.(I)说明 C1是哪一种曲线,并将 C1的方程化为极坐标方程;(II)直线 C3的极坐标方程为0,其中0满足 tan0=2,若曲线 C1与 C2的公共点都在 C3上,求a4【变式探究】已知直线 l 的参数方程为1,1xtyt (t 为参数),以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线 C 的极坐标方程为2cos 240,3454,则直线 l 与曲线 C 的交点的极坐标为_【变式探究】若以直角坐标系的原点为极点,x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,则线段 y1x(0 x1)的极坐标方程为()A1cos sin,02B1cos sin,04Ccos
7、sin,02Dcos sin,041【2019 年高考北京卷理数】已知直线 l 的参数方程为13,24xtyt(t 为参数),则点(1,0)到直线 l 的距离是()A15B25C45D652【2019 年高考全国卷理数】在直角坐标系 xOy 中,曲线 C 的参数方程为2221141txttyt,(t 为参数)以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为2cos3 sin110(1)求 C 和 l 的直角坐标方程;(2)求 C 上的点到 l 距离的最小值3【2019 年高考全国卷理数】在极坐标系中,O 为极点,点000(,)(0)M 在曲线:4sinC上,直线 l 过
8、点(4,0)A且与OM垂直,垂足为 P(1)当0=3时,求0及 l 的极坐标方程;(2)当 M 在 C 上运动且 P 在线段 OM 上时,求 P 点轨迹的极坐标方程54【2019 年高考全国卷理数】如图,在极坐标系 Ox 中,(2,0)A,(2,)4B,(2,)4C,(2,)D,弧AB,BC,CD所在圆的圆心分别是(1,0),(1,)2,(1,),曲线1M是弧AB,曲线2M是弧BC,曲线3M是弧CD(1)分别写出1M,2M,3M的极坐标方程;(2)曲线M由1M,2M,3M构成,若点P在 M 上,且|3OP,求 P 的极坐标5【2019年高考江苏卷数学】在极坐标系中,已知两点3,2,42AB,直
9、线l的方程为sin34(1)求A,B两点间的距离;(2)求点B到直线l的距离1.(2018 年全国 I 卷理数)在直角坐标系中,曲线 的方程为以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线 的极坐标方程为(1)求 的直角坐标方程;(2)若 与 有且仅有三个公共点,求 的方程2.(2018 年全国卷理数)在直角坐标系中,曲线 的参数方程为(为参数),直线 的参数方程为(为参数).(1)求 和 的直角坐标方程;(2)若曲线 截直线 所得线段的中点坐标为,求 的斜率3.(2018 年全国卷理数)在平面直角坐标系中,的参数方程为(为参数),过点且倾斜角为 的直线 与交于两点(1)求 的取值范围;(
10、2)求中点 的轨迹的参数方程64.(2018 年江苏卷)在极坐标系中,直线 l 的方程为,曲线 C 的方程为,求直线l 被曲线 C 截得的弦长1.【2017 天津,理 11】在极坐标系中,直线4cos()106 与圆2 sin的公共点的个数为_.2.【2017 北京,理 11】在极坐标系中,点 A 在圆22 cos4 sin4 0 上,点 P 的坐标为(1,0),则|AP|的最小值为_.3.【2017 课标 1,理 22】在直角坐标系 xOy 中,曲线 C 的参数方程为3cos,sin,xy(为参数),直线l 的参数方程为4,1,xattyt(为参数).(1)若 a=1,求 C 与 l 的交点
11、坐标;(2)若 C 上的点到 l 的距离的最大值为17,求 a.【2017江苏】选修 4-4:坐标系与参数方程(本小题满分 10 分)在平面坐标系中xOy中,已知直线l的参考方程为x82tty (t为参数),曲线C的参数方程为22,2 2xsys(s为参数).设P为曲线C上的动点,求点P到直线l的距离的最小值.1.【2016 年高考北京理数】在极坐标系中,直线cos3 sin10 与圆2cos交于 A,B两点,则|AB _.2.【2016 高考新课标 1 卷】(本小题满分 10 分)选修 44:坐标系与参数方程在直角坐标系 xy 中,曲线 C1的参数方程为cos1sinxatyat(t 为参数
12、,a0)在以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线 C2:=4cos.(I)说明 C1是哪一种曲线,并将 C1的方程化为极坐标方程;(II)直线 C3的极坐标方程为0,其中0满足 tan0=2,若曲线 C1与 C2的公共点都在 C3上,求7a3.【2016 高考新课标 2 理数】选修 44:坐标系与参数方程在直角坐标系xOy中,圆C的方程为22(6)25xy()以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,求C的极坐标方程;()直线l的参数方程是cossinxtyt(t为参数),l与C交于,A B两点,|10AB,求l的斜率4.【2016 高考新课标 3 理数】(本小题满分 1
13、0 分)选修 4-4:坐标系与参数方程在直角坐标系xOy中,曲线1C的参数方程为3cos()sinxy为参数,以坐标原点为极点,以x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线的极坐标方程为sin()2 24(I)写出的普通方程和的直角坐标方程;(II)设点P在1C上,点Q在上,求PQ的最小值及此时P的直角坐标.8专题专题 20坐标系与参数方程坐标系与参数方程1.考查参数方程与普通方程、极坐标方程与直角坐标方程的互化2.考查利用曲线的参数方程、极坐标方程计算某些量或讨论某些量之间的关系知识点一、直角坐标与极坐标的互化知识点一、直角坐标与极坐标的互化如图,把直角坐标系的原点作为极点,x 轴正半轴作为极轴
14、,且在两坐标系中取相同的长度单位设 M是平面内的任意一点,它的直角坐标、极坐标分别为(x,y)和(,),则xcos,ysin,2x2y2,tan yxx0.【特别提醒】在曲线方程进行互化时,一定要注意变量的范围,要注意转化的等价性知识点二、直线、圆的极坐标方程知识点二、直线、圆的极坐标方程(1)直线的极坐标方程若直线过点 M(0,0),且极轴到此直线的角为,则它的方程为:sin()0sin(0)几个特殊位置直线的极坐标方程直线过极点:;直线过点 M(a,0)且垂直于极轴:cos a;直线过点 Mb,2 且平行于极轴:sin b.(2)几个特殊位置圆的极坐标方程圆心位于极点,半径为 r:r;圆心
15、位于 M(r,0),半径为 r:2rcos;9圆心位于 Mr,2,半径为 r:2rsin.【特别提醒】当圆心不在直角坐标系的坐标轴上时,要建立圆的极坐标方程,通常把极点放置在圆心处,极轴与 x 轴同向,然后运用极坐标与直角坐标的变换公式知识点三、参数方程知识点三、参数方程(1)直线的参数方程过定点 M(x0,y0),倾斜角为的直线 l 的参数方程为xx0tcos,yy0tsin(t 为参数)(2)圆、椭圆的参数方程圆心在点 M(x0,y0),半径为 r 的圆的参数方程为xx0rcos,yy0rsin(为参数,02)椭圆x2a2y2b21 的参数方程为xacos,ybsin(为参数)【特别提醒】
16、在参数方程和普通方程的互化中,必须使 x,y 的取值范围保持一致高频考点一高频考点一坐标系与极坐标坐标系与极坐标例 1【2019 年高考全国卷理数】如图,在极坐标系 Ox 中,(2,0)A,(2,)4B,(2,)4C,(2,)D,弧AB,BC,CD所在圆的圆心分别是(1,0),(1,)2,(1,),曲线1M是弧AB,曲线2M是弧BC,曲线3M是弧CD(1)分别写出1M,2M,3M的极坐标方程;(2)曲线M由1M,2M,3M构成,若点P在 M 上,且|3OP,求 P 的极坐标【答案】(1)1M的极坐标方程为2cos04,2M的极坐标方程为32sin44,3M的极坐标方程为32cos4 10(2)
17、3,6或3,3或23,3或53,6【解析】(1)由题设可得,弧,AB BC CD所在圆的极坐标方程分别为2 cos,2 sin,2 cos 所以1M的极坐标方程为2cos04,2M的极坐标方程为32sin44,3M的极坐标方程为32cos4(2)设(,)P,由题设及(1)知若04,则2cos3,解得6;若344,则2sin3,解得3或23;若34,则2cos3,解得56综上,P的极坐标为3,6或3,3或23,3或53,6【变式探究】在极坐标系中,直线4cos()106 与圆2 sin的公共点的个数为_.【答案】2【解析】直线为2 321 0 xy,圆为22(1)1xy,因为314d,所以有两个
18、交点【变式探究】在极坐标系中,直线cos3 sin1 0 与圆2 cos交于 A,B 两点,则|AB _.【答案】2【解析】直线31 0 xy 过圆22(1)1xy的圆心,因此2.AB【变式探究】在极坐标系中,圆2cos 的垂直于极轴的两条切线方程分别为()A0(R)和cos 2B2(R)和cos 211C2(R)和cos 1D0(R)和cos 1【解析】由2cos 得 x2y22x0.(x1)2y21,圆的两条垂直于 x 轴的切线方程为 x0 和 x2.故极坐标方程为2(R)和cos 2,故选 B.【答案】B高频考点二高频考点二参数方程参数方程例 2【2019 年高考全国卷理数】在直角坐标系
19、 xOy 中,曲线 C 的参数方程为2221141txttyt,(t 为参数)以坐标原点 O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线 l 的极坐标方程为2cos3 sin110(1)求 C 和 l 的直角坐标方程;(2)求 C 上的点到 l 距离的最小值【答案】(1)221(1)4yxx;l 的直角坐标方程为2311 0 xy;(2)7【解析】(1)因为221111tt,且22222222141211yttxtt,所以C的直角坐标方程为221(1)4yxxl的直角坐标方程为2311 0 xy(2)由(1)可设C的参数方程为cos,2sinxy(为参数,)C上的点到l的距离为4cos11
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