高三理科班數學附加題速成 引數極座標

2022-12-17 20:39:02 字數 2828 閱讀 1357

(一)基礎知識

2.常見的曲線的極座標方程

(1)直線過點m,傾斜角為常見的等量關係:

正弦定理,;

(2)圓心p半徑為r的極座標方程的等量關係:勾股定理或餘弦定理;

(3)圓錐曲線極座標:,當時,方程表示雙曲線;當時,方程表示拋物線;當時,方程表示橢圓.提醒:極點是焦點,一般不是直角座標下的座標原點。

極座標方程表示的曲線是雙曲線

3.引數方程:

(1)圓的引數方程:

(2)橢圓的引數方程:

(3)直線過點m,傾斜角為的引數方程:即,

即注:,據銳角三角函式定義,的幾何意義是有向線段的數量;

如:將引數方程為引數化為普通方程為將代入即可,但是;

如:直線為引數被圓截得的弦長為____直線為,弦長.

4. 極座標和直角座標互化公式: 或,θ的象限由點(x,y)所在象限確定.

(1)它們互化的條件則是:極點與原點重合,極軸與x軸正半軸重合.

(2)將點變成直角座標,也可以根據幾何意義和三角函式的定義獲得。

5. 極座標的幾個注意點:

(1)極座標和直角座標轉化的必要條件是具有共同的座標原點(極點)

如:已知圓的引數方程為 (為引數),若是圓與軸正半軸的交點,以圓心為極點,軸的正半軸為極軸建立極座標系,求過點的圓的切線的極座標方程。

如:已知拋物線,以焦點f為極點,軸的正半軸為極軸建立極座標系,求拋物線的極座標方程。即。

(2)對極座標中的極徑和引數方程中的引數的幾何意義認識不足

如:已知橢圓的長軸長為6,焦距,過橢圓左焦點f1作一直線,交橢圓於兩點m、n,設,當α為何值時,mn與橢圓短軸長相等?

(3)直角座標和極座標一般不要混合使用:

如:已知某曲線的極座標方程為。(1)將上述曲線方程化為普通方程;(2)若點是該曲線上任意點,求的取值範圍。

(二)基本計算

1.求點的極座標:有序實數實數對,叫極徑,叫極角;如:點的直角座標是,則點的極座標為提示:都是點的極座標.

2. 求曲線軌跡的方程步驟: (1)建立座標系;(2)在曲線上取一點p;(3)寫出等式;(4)根據幾何意義用表示上述等式,並化簡(注意:

);(5)驗證。如:長為的線段,其端點在軸和軸正方向上滑動,從原點作這條線段的垂線,垂足為,求點的軌跡的極座標方程(軸為極軸),再化為直角座標方程.

解:設點的極座標為,則,且,,∴點的軌跡的極座標方程為.由可得, ∴其直角座標方程為.

3.求軌跡方程的常用方法:

⑴直接法:直接通過建立、之間的關係,構成,是求軌跡最基本的方法.

⑵待定係數法:可先根據條件設所求曲線的方程,再由條件確定其待定係數,代回方程

⑶代入法(相關點法或轉移法).

如:從極點作圓的弦,求各弦中點的軌跡方程.解:設所求曲線上的動點的極座標為,圓上的動點的極座標為由題設可知,,將其代入圓的方程得:.

⑷定義法:如果能夠確定動點軌跡滿足某已知曲線定義,則可由曲線定義直接寫出方程.

⑸交軌法(引數法):當動點座標之間的關係不易直接找到,也沒有相關動點可用時,可考慮將、均用一中間變數(引數)表示,得引數方程,再消去引數得普通方程.

4.引數和極徑的幾何意義的運用:表示om的長度;幾何意義是有向線段的數量;

如:已知過點的直線與軸正半軸、軸正半軸分別交於a b兩點,則ab最小值為提示:設傾斜角為,則或ab=,,則, 令,所以,,注意:本題可以取傾斜角的補角為

如過拋物線的焦點作傾斜角為的直線,交拋物線於兩點,求線段的長度.

解:對此拋物線有,所以拋物線的極座標方程為,兩點的極座標分別為和線段的長度為16.

如一顆慧星的軌道是拋物線,太陽位於這條拋物線的焦點上.已知這慧星距太陽千公尺時,極半徑和軌道的軸成角.求這顆慧星軌道的極座標方程,並且求它的近日點離太陽的距離.

解:以太陽的位置為極點,軌道的軸為極軸,建立極座標系,設軌道的極座標方程為,因為時,,∴, ∴,∴軌道的極座標方程為,當時,.∴這顆慧星軌道的極座標方程為,它的近日點離太陽的距離為千公尺.

5.引數方程的應用----求最值:

如:已知點是圓上的動點,(1)求的取值範圍;(2)若恒成立,求實數的取值範圍。.(2) .

如:在橢圓上找一點,使這一點到直線的距離的最小值.解:設橢圓的引數方程為, 當,即時,,此時所求點為.

典型例題

1.⊙o1和⊙o2的極座標方程分別為.

(1)把⊙o1和⊙o2的極座標方程化為直角座標方程;

(2)求經過⊙o1,⊙o2交點的直線的直角座標方程.

解(1)⊙o1的直角座標方程為;⊙o2的直角座標方程為.

(2).

2.求直線被圓截得的弦長.

解 2.

3.在極座標系中,直線的方程為,求點到直線的距離.

解 2.

說明設計極座標的問題,一般採取首先將極座標轉化為直角座標,得出結論後再轉化為極座標.

4.已知直線的引數方程:(為引數)和圓的極座標方程:.

(1)將直線的引數方程化為普通方程,⊙c的極座標方程化為直角座標方程;

(2)判斷直線和⊙c的位置關係.

解(1)直線的普通方程為;⊙c的直角座標方程為.

(2)直線和⊙c相交.

5.已知橢圓的極座標方程為,點,為其左,右焦點,直線的引數方程為.

(1)求直線l和曲線c的普通方程;

(2)求點,到直線的距離之和.

解(1)直線普通方程為;曲線的普通方程為. (2)

6.已知m橢圓(a>b>0)上在第一象限的點,a(a,0)和b(0,b)是橢圓的兩個頂點,o為原點,求四邊形maob的面積的最大值。

解.說明重點掌握極座標方程與直角座標方程的互化、引數方程與普通方程的互化,特別是將極座標方程化為直角座標方程、引數方程化為普通方程;理解記憶幾個簡單圖形的極座標方程以及直線、圓及橢圓的引數方程,並會簡單應用圓、橢圓的引數方程解題.

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