在直角坐标系(xoy)中,以坐标原点为极点,(x)轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线(l_1)的参数方程为(egin{cases}x=t\y=atend{cases}(t为参数)),
曲线(C_1)的方程为( ho( ho-4sin heta)=12),定点(A(6,0)),点(P)是(C_1)上的动点,(Q)为(AP)的中点,
(1)、求点(Q)的轨迹(C_2)的直角坐标方程;
(2)、直线(l)与曲线(C_2)交于(A、B)两点,若(|AB|ge 2sqrt{3}),求实数(a)的取值范围;
分析:(1)【法1】:将曲线(C_1)的极坐标方程化为直角坐标方程为(x^2+y^2-4y=12),
设点(P(x',y')),点(Q(x,y)),由(Q)为(AP)的中点,
得到(egin{cases}x'=2x-6\y'=2yend{cases}),
代入(x^2+y^2-4y=12),(此方法叫相关点法)
得到点(Q)的轨迹(C_2)的直角坐标方程为((x-3)^2+(y-1)^2=4);
【法2】:参数方程法,将曲线(C_1)的直角坐标方程为(x^2+y^2-4y=12),即(x^2+(y-2)^2=16)
化为参数方程得到(egin{cases}x=4cos heta\y=2+4sin hetaend{cases}( heta为参数)),定点(A(6,0)),
则其中点(Q(2cos heta+3,1+2sin heta)),
即点(Q)的参数方程为(egin{cases}x=2cos heta+3\y=1+2sin hetaend{cases}( heta为参数)),
消去参数得到,点(Q)的轨迹(C_2)的直角坐标方程为((x-3)^2+(y-1)^2=4);
(2)、遇到直线和圆的位置关系问题,我们常常想到弦长半径和弦心距的(RtDelta);
由题可知,直线(l)的直角坐标方程为(y=ax),由(|AB|ge 2sqrt{3}),
可得圆心((3,1))到直线(y=ax)的点线距(d=sqrt{2^2-(cfrac{2sqrt{3}}{2})^2}leq 1),
即(d=cfrac{|3a-1|}{sqrt{a^2+1}}leq 1),平方得到
((3a-1)^2leq (a^2+1)),解得(0leq aleq cfrac{3}{4});
故实数(a)的取值范围为([0, cfrac{3}{4}]);
(1)、将圆(C)和直线(l)的方程化为极坐标方程;
简析:(C: ho=2);(l: ho(cos heta+sin heta)=2)
(2)、点(P)是直线(l)上的点,射线(OP)交圆(C)于点(R),又点(Q)在(OP)上
且满足(|OQ|cdot|OP|=|OR|^2),当点(P)在直线(l)上移动时,求点(Q)的轨迹的极坐标方程;
【思路一】:碰到这样的问题,我们一般是想着在直角坐标系下进行相应的运算,然后将结果转化成极坐标系即可,
设点(P(x_1,y_1)),点(Q(x,y)),
这样由(|OQ|cdot|OP|=|OR|^2),(|OR|=2),变形得到(sqrt{x^2+y^2}cdot sqrt{x_1^2+y_1^2}=4①),
为得到关于点(Q)的轨迹方程,需要转化去掉方程中的变量(x_1)和(y_1),
为此我们注意到(cfrac{x_1}{x}=cfrac{y_1}{y}=t>0),则
(x_1=tcdot x),(y_1=tcdot y),
代入方程①得到(sqrt{x^2+y^2}cdot sqrt{t^2x^2+t^2y^2}=4),
即((x^2+y^2)sqrt{t^2}=(x^2+y^2)cdot t=4②)
这样就多出来了一个变量(t),只要将他想办法去掉就可以了,
又由于(x_1+y_1=2),即(tx+ty=2),
这样(t=cfrac{2}{x+y}),
代入方程②得到,((x^2+y^2)cdotcfrac{2}{x+y}=4);
即点(Q)的轨迹方程的直角坐标方程为(x^2+y^2=2(x+y)),
即点(Q)的轨迹方程为( ho=2(sin heta+cos heta))。( ho eq 0)
【思路二】:极坐标系法,设点(P( ho_1, heta)),点(Q( ho, heta)),点(R( ho_0, heta)),
则有( ho_0=2),且( ho_1(cos heta+sin heta)=2),
则由(|OQ|cdot|OP|=|OR|^2),(|OR|=2),得到( hocdot ho_1=4),
即( hocdot cfrac{2}{cos heta+sin heta}=4),
整理得到,( ho=2(sin heta+cos heta)),
即点(Q)的轨迹方程为( ho=2(sin heta+cos heta))。( ho eq 0)
解后反思:
1、通过两种思路的比较,我们基本能体会到极坐标系是有其自身的优越性的,法1一开始是四个变量,法2一开始就只有三个变量( ho, ho_1, heta),当将( ho_1)做代换之后,立马就变成了两个变量,结果也就出来了。
2、由此题目我们还可以延伸思考,若给定条件是(cfrac{|OQ|}{|OP|}=4),或者(|OQ|pm|OP|=4),那么用极坐标法都是比较简单的。
(1)写出直线(l)的普通方程与曲线(C)的直角坐标方程;
(2)设曲线(C)经过伸缩变换(egin{cases}x'=x\y'=cfrac{1}{2}yend{cases})得到曲线(C'),设(M(x,y))为曲线(C')上任意一点,求(x^2-sqrt{3}xy+2y^2)的最小值,并求相应的点(M)的坐标。
分析:(1)消去参数(t),得到直线(l)的普通方程为(sqrt{3}x-y-sqrt{3}+2=0)
由( ho=2),得到曲线(C)的直角坐标方程为(x^2+y^2=4);
(2)曲线(C:x^2+y^2=4)经过伸缩变换(egin{cases}x'=x\y'=cfrac{1}{2}yend{cases})得到曲线(C'),
即将(x=x',y=2y')代入(C:x^2+y^2=4)得到,(x'^2+4y'^2=4),
整理得到曲线(C':cfrac{x^2}{4}+y^2=1)。
由曲线(C')的参数方程得到点(M(2cos heta,sin heta)),
即(x=2cos heta,y=sin heta),代入得到
(x^2-sqrt{3}xy+2y^2=(2cos heta)^2-sqrt{3}cdot 2cos hetacdot sin heta+2sin^2 heta)
(=4cos^2 heta+2sin^2 heta-cfrac{sqrt{3}}{2}sin2 heta)
(=2+2cos^2 heta-cfrac{sqrt{3}}{2}sin2 heta)
(=2+1+cos2 heta-cfrac{sqrt{3}}{2}sin2 heta)
(=3-2sin(2 heta-cfrac{pi}{6}))
当(2 heta-cfrac{pi}{6}=2kpi+cfrac{pi}{2}(kin Z)),
即( heta=kpi+cfrac{pi}{3}(kin Z))时,
即点(M(1,cfrac{sqrt{3}}{2}))或(M(-1,-cfrac{sqrt{3}}{2}))时,
(x^2-sqrt{3}xy+2y^2)的最小值为1.
(1) 求(odot C)的参数方程;
分析:将( ho^2=x^2+y^2),(y= hocdot sin heta)
代入(odot C)的极坐标方程( ho^2-4 ho sin heta-12=0),
得到(odot C)的直角坐标方程为(x^2+y^2-4y-12=0),
即(x^2+(y-2)^2=16=4^2),
故(odot C)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=4cos heta}\{y=2+4sin heta}end{array} ight.) (( heta为参数, hetain [0,2pi)))。
(2)求直线(l)被(odot C)截得的弦长。
【法1,几何方法,(RtDelta)】将直线(l)的参数方程消参,得到其普通方程为(2x-y-3=0),
则圆心((0,2))到直线的距离为(d=cfrac{|-2-3|}{sqrt{2^2+1^2}}=sqrt{5}),
则直线(l)被(odot C)截得的弦长为(2sqrt{r^2-d^2}=2sqrt{4^2-(sqrt{5})^2}=2sqrt{11})。
【法2,弦长公式】设直线和圆的交点为(A(x_1,y_1),B(x_2,y_2)),
联立得到方程组,(left{egin{array}{l}{2x-y-3=0}\{x^2+y^2-4y-12=0}end{array} ight.)
消去(y)得到,(x^2+(2x-3)^2-4(2x-3)-12=0),
整理得到,(5x^2-20x+9=0),
由韦达定理得到,(x_1+x_2=4),(x_1x_2=cfrac{9}{5}),
由弦长公式得到,(|AB|=sqrt{1+k^2}|x_1-x_2|)
(=sqrt{1+2^2}sqrt{(x_1+x_2)^2-4x_1x_2})
(=sqrt{5}sqrt{16-cfrac{36}{5}}=2sqrt{11})。
【法3,利用直线的参数方程求解】图像解释
直线(l)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=2+t}\{y=1+2t}end{array} ight.(t为参数)),
(此时千万要注意,弦长(|AB| eq |t_1-t_2|),原因是这个参数方程不是标准形式的)
将其做如下的转化,
(left{egin{array}{l}{x=2+cfrac{1}{sqrt{5}}cdot sqrt{5}t}\{y=1+cfrac{2}{sqrt{5}}cdot sqrt{5}t}end{array} ight.(t为参数)),
令(sqrt{5}t=m),则其参数方程的标准形式为
(left{egin{array}{l}{x=2+cfrac{1}{sqrt{5}}cdot m}\{y=1+cfrac{2}{sqrt{5}}cdot m}end{array} ight.(m为参数)),
【此时参数(m)的几何意义才是动点到静点的距离的数量,千万要注意,即弦长(|AB|=|m_1-m_2|)】
将直线(l)的参数方程的标准形式代入圆的普通方程得到,
((2+cfrac{1}{sqrt{5}}m)^2+(1+cfrac{2}{sqrt{5}}m)^2-4(1+cfrac{2}{sqrt{5}}m)-12=0)
整理为(m^2-11=0),
令直线和圆的两个交点(A,B)分别对应的参数为(m_1,m_2),
则(m_1+m_2=0),(m_1m_2=-11),
此时弦长(|AB|=|m_1-m_2|=sqrt{(m_1+m_2)^2-4m_1m_2}=sqrt{4 imes 11}=2sqrt{11})。
(1)求曲线(C)的极坐标方程。
分析:先将曲线(C)的参数方程消去参数,
得到普通方程为(cfrac{(x-4)^2}{3^2}+cfrac{(y-3)^2}{3^2}=1),
即((x-4)^2+(y-3)^2=9),
再将(x= hocdot cos heta),(y= hocdot sin heta),(x^2+y^2= ho^2)代入,消去(x,y)
整理得到曲线(C)的极坐标方程为( ho^2-8 ho cos heta-6 ho sin heta+16=0)。
(2)若直线(l)和曲线(C)交于(A、B)两点,求(|OA|+|OB|)的最大值。
【法1】在极坐标下思考并运算,
联立(left{egin{array}{l}{ ho^2-8 ho cos heta-6 ho sin heta+16=0}\{ heta=alpha}end{array} ight.)
消去( heta),整理得到,
( ho^2-8 ho cosalpha-6 ho sinalpha+16=0),
即( ho^2-(8cosalpha+6sinalpha) ho+16=0),
由韦达定理可知,( ho_A+ ho_B=8cosalpha+6sinalpha);
且由图可知,(alphain[0,cfrac{pi}{2}))
则(|OA|+|OB|= ho_A+ ho_B=8 cosalpha+6 sinalpha)
(=10sin(alpha+phi)),其中(tanphi=cfrac{4}{3}),
故当(alpha+phi=cfrac{pi}{2})时,([|OA|+|OB|]_{max}=10)。
【法2】在直角坐标系下思考运算,
直线(l)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=cos hetacdot t}\{y=sin hetacdot t}end{array} ight.(t为参数)),
将其代入曲线(C)的普通方程((x-4)^2+(y-3)^2=9)中,整理得到
(t^2-(8cos heta+6sin heta)t+16=0),
要使直线和曲线有两个交点,则必须先满足(Delta=(8cos heta+6sin heta)^2-4 imes 16>0),
即(10^2sin^2( heta+phi)>64),即(|sin( heta+phi)|>cfrac{4}{5})。
其实对应到图形上,就是要限制( heta)的范围,不能超过(cfrac{pi}{2})。
在此前提下,设点(A、B)分别对应参数为(t_1,t_2),
则由韦达定理可知,(t_1+t_2=8cos heta+6sin heta),(t_1cdot t_2=16),
由图可知,( hetain (0,cfrac{pi}{2})),故可知(t_1>0,t_2>0),
则(|OA|+|OB|=|t_1|+|t_2|)
(=t_1+t_2=8cos heta+6sin heta)
(=10sin( heta+phi)),其中(tanphi=cfrac{4}{3}),
故当( heta+phi=cfrac{pi}{2})时,([|OA|+|OB|]_{max}=10)。
分析:简单提示,圆(C)的直角坐标方程为(x^2+y^2-sqrt{2}kx+sqrt{2}ky=0),
即((x-cfrac{sqrt{2}}{2}k)^2+(y+cfrac{sqrt{2}}{2}k)^2=k^2),
故圆心(C)的直角坐标为((cfrac{sqrt{2}}{2}k,-cfrac{sqrt{2}}{2}k))。
直线(l)的直角坐标方程为(x-y+4sqrt{2}=0),
由题目可知,圆心到直线的点线距减去半径等于(2),
即(cfrac{|cfrac{sqrt{2}}{2}k+cfrac{sqrt{2}}{2}k+4sqrt{2}|}{sqrt{2}}-|k|=2)
即(|k+4|=2+|k|),两边平方(注意,一旦平方可能扩大范围,造成增根,故要想到检验)
得到(|k|=2k+3),再平方,得到(k^2+4k+3=0)
解得(k=-1)或(k=-3),检验得到,(k=-3)舍去,故(k=-1),
此时圆心坐标为((-cfrac{sqrt{2}}{2},cfrac{sqrt{2}}{2}))。
(1)求曲线(C_1)的普通方程,(C_2)的直角坐标方程;
分析:消掉参数(phi),得到曲线(C_1)的普通方程为(cfrac{x^2}{4}+y^2=1),
(C_2)的直角坐标方程为(x^2+(y-1)^2=1)。
(2)设(M)为曲线(C_1)上的点,(N)为曲线(C_2)上的点,求(|MN|)的取值范围。
分析思路1:设(M(2cosphi,sinphi)),(N(cos heta,1+sin heta)),
则(|MN|^2=(2cosphi-cos heta)^2+(sinphi-1-sin heta)^2),思路卡壳了。
分析思路2:借助圆上任意一点到直线的距离的最值得几何方法的思路,
先求圆心到椭圆上任意一点的距离的最值,然后考虑加减圆的半径。
设(M(2cosphi,sinphi)),曲线(C_2)的圆心为((0,3)),
则(|MC_2|^2=(2cosphi-0)^2+(sinphi-3)^2)
(=4cos^2phi+sin^2phi-6sinphi+9)
(=-3sin^2phi-6sinphi+13)
(=-3(sinphi+1)^2+16=f(sinphi)),
则(f(sinphi))是对称轴为(sinphi=-1)的开口向下的抛物线,
由于(-1leq sinphileq 1),故(4leq |MC_2|^2leq 16)
则(|MC_2|_{min}=2),(|MC_2|_{max}=4),
结合题目可知,(|MN|_{min}=2-1=1),(|MN|_{max}=4+1=5),
故(|MN|)的取值范围是([1,5])。
(1)求直线(l)被曲线(C)截得的弦长(|OA|)。
分析:可以从以下四个角度思考,
①利用两点间的距离公式;
【法1】直线(l)的普通方程为(y=sqrt{3}x),圆(C)的普通方程为(x^2+(y-2)^2=2^2),
联立消掉(y),得到(x^2-sqrt{3}x=0),
解得,(left{egin{array}{l}{x_1=0}\{y_1=0}end{array} ight.),或(left{egin{array}{l}{x_2=sqrt{3}}\{y_2=3}end{array} ight.),
由两点间距离公式得到(|OA|=2sqrt{3})。
②直线和圆相交求弦长的几何方法;
【法2】直线为(sqrt{3}x-y=0),圆心为(C(0,2)),
则圆心到直线的距离为(d=cfrac{|0-2|}{2}=1),又半径为(2),
故半弦长为(sqrt{2^2-1^2}=sqrt{3}),则弦长(|OA|=2sqrt{3})。
③直线的参数方程法;
【法3】由于直线的普通方程为(y=sqrt{3}x),经过点((0,0)),斜率(k=sqrt{3}),倾斜角( heta=cfrac{pi}{3});
直线(l)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=0+cfrac{1}{2}t}\{y=0+cfrac{sqrt{3}}{2}t}end{array} ight.(t为参数)),
将其代入圆的普通方程(x^2+(y-2)^2=2^2),
整理得到(t^2-2sqrt{3}t=0),
解得(t_1=0),(t_2=2sqrt{3}),
则弦长(|OA|=|t_1-t_2|=2sqrt{3})。
解后反思:直线(l)的参数方程还可以为(left{egin{array}{l}{x=1+cfrac{1}{2}t}\{y=sqrt{3}+cfrac{sqrt{3}}{2}t}end{array} ight.(t为参数)),得到(t^2+(4-2sqrt{3})t+4-4sqrt{3}=0),
同理可得,(|OA|=|t_1-t_2|=2sqrt{3});
④极坐标法;
【法4】直线的极坐标方程为( heta=cfrac{pi}{3}),圆的极坐标方程为( ho=4sin heta),
二者联立,得到( ho=4sincfrac{pi}{3}=2sqrt{3})。即所求弦长(|OA|=2sqrt{3})。
解后反思:本题目中直线(l)的极坐标方程可以是( ho sin( heta-cfrac{pi}{3})=0),也可以是( heta=cfrac{pi}{3}),说明同样的直线(l)的极坐标方程可能不唯一;
(2)从极点做曲线(C)的弦,求弦的中点(M)轨迹的极坐标方程。
分析:可以从以下三个角度思考:
①利用平面直角坐标系下的中点公式;
【法1】在平面直角坐标系中,设过坐标原点的直线和圆相交于点(P(x_0,y_0)),则所得弦的中点坐标为(M(x,y))
则(left{egin{array}{l}{2x=x_0}\{2y=y_0}end{array} ight.),又点(P(x_0,y_0))在圆(x^2+(y-2)^2=2^2)上,
代入整理得到普通方程为(x^2+(y-1)^2=1),
即其极坐标方程为( ho=2sin heta),其中( hetain(0,pi)),而不是( hetain[0,pi)),以保证弦的存在。
②利用圆的参数方程;
由于圆上任意一动点(P)的坐标(P(2cos heta,2+2sin heta)),则弦的中点(M(cos heta,1+sin heta)),
即点(M)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=cos heta}\{y=1+sin heta}end{array} ight.( heta为参数)),
消去参数( heta),得到普通方程为(x^2+(y-1)^2=1),
即其极坐标方程为( ho=2sin heta),其中( hetain(0,pi)),而不是( hetain[0,pi)),以保证弦的存在。
③利用极坐标法;
【法3】曲线(C)的极坐标方程为( ho=4sin heta),过极点的直线的极坐标方程为( heta=alpha),
设直线和曲线(C)的交点的极坐标为(( ho_1,alpha)),则弦的中点(M)的极坐标为(( ho,alpha)),
由题目可知,( ho_1=2 ho),代入曲线(C)的极坐标方程为(2 ho=4sinalpha),
得到( ho=2sinalpha),其中(alphain(0,pi))。
故弦的中点(M)轨迹的极坐标方程为( ho=2sinalpha),其中(alphain(0,pi))。
说明:由于弦的中点要存在,则必须保证( ho eq 0),即原来的(alphain[0,pi))必须变为(alphain(0,pi))。
(1)若曲线(C)与(l)只有一个公共点,求(a)的值;
分析:由题意知,曲线(C)是以((a,0))为圆心,以(a) 为半径的圆,
直线(l) 的直角坐标方程为(x+ 3y-3=0),
由直线(l) 与圆(C)只有一个公共点,可得(cfrac{|a-3|}{sqrt{1^2+(sqrt{3})^2}}=a),
解得(a=1),(a=-3)(舍去,由于(a>0)).
(2)(A,B)为曲线(C)上的两点,且(angle AOB=cfrac{pi}{3}),求(Delta OAB)面积的最大值.
分析:曲线(C)是以((a,0))为圆心,以(a)为半径的圆,且(angle AOB=cfrac{pi}{3})
则圆(C)是(Delta OAB)的外接圆,其半径为(a)。
由正弦定理得(cfrac{|AB|}{sincfrac{pi}{3}}=2a) ,所以(|AB|=sqrt{3}a).
又(|AB|^2=3a^2= |OA|^2+|OB|^2 -2|OA|cdot |OB|cdot coscfrac{pi}{3}ge |OA|cdot |OB|),
当且仅当(|OA|=|OB|=cfrac{sqrt{6}a}{2})时取得等号;
所以 (S_{Delta OAB} =cfrac{1}{2}|OA|cdot |OB|sincfrac{pi}{3})
(leq cfrac{1}{2} imes 3a^2 imes cfrac{sqrt{3}}{2}=cfrac{3sqrt{3}a^2}{4})。
故(Delta OAB)面积的最大值为(cfrac{3sqrt{3}a^2}{4})。
(1)求线段(AD)的中点(M)的轨迹(E)的普通方程。
分析:点(D)的直角坐标为((-2,-2sqrt{3})),(计算方法:(x= hocdot cos heta)等),由题意可设(A)的坐标为((2cosalpha,sinalpha)),
则(AD)的中点(M)的坐标为((-1+cosalpha,-sqrt{3}+cfrac{1}{2}sinalpha)),
所以(M)的轨迹(E)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=-1+cosalpha}\{y=-sqrt{3}+cfrac{1}{2}sinalpha}end{array} ight.(alpha为参数)),
消参得到,轨迹(E)的普通方程为((x+1)^2+4(y+sqrt{3})^2=1)。
(2)利用椭圆(C)的极坐标方程证明(cfrac{1}{|OA|^2}+cfrac{1}{|OB|^2})为定值,并求(Delta ABC)面积的最大值。
分析:椭圆(C)的普通方程为(cfrac{x^2}{4}+y^2=1),
化为极坐标方程为( ho^2+3 ho^2sin^2 heta=4),
变形得到,( ho^2=cfrac{4}{1+3sin^2 heta}),( ho=cfrac{2}{sqrt{1+3sin^2 heta}}),
由(OAperp OB),可设(A( ho_1, heta)),(B( ho_2, heta+cfrac{pi}{2})),
所以(cfrac{1}{|OA|^2}+cfrac{1}{|OB|^2})
(=cfrac{1}{ ho_1^2}+cfrac{1}{ ho_2^2})
(=cfrac{1+3sin^2 heta}{4}+cfrac{1+3sin^2( heta+frac{pi}{2})}{4})
(=cfrac{2+3sin^2 heta+3cos^2 heta}{4}=cfrac{5}{4}),(定值)。
(S_{Delta AOB}=cfrac{1}{2} ho_1 ho_2=cfrac{1}{2}cdot cfrac{2}{sqrt{1+3sin^2 heta}}cdot cfrac{2}{sqrt{1+3cos^2 heta}})
(=cfrac{2}{sqrt{(1+3sin^2 heta)(1+3cos^2 heta)}})
(=cfrac{2}{sqrt{1+3+9sin^2 heta cos^2 heta}})
(=cfrac{2}{sqrt{4+cfrac{9}{4}sin^22 heta}}),
当(sin2 heta=0)时,(S_{Delta AOB})的最大值为(1)。
(1)以(O)为极点,(x)轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,求点(M)的极坐标。
分析:由已知,点(M)的极角为(cfrac{pi}{3}),极径等于(cfrac{pi}{3}),
故点(M)的极坐标为((cfrac{pi}{3},cfrac{pi}{3}))。
(2)求直线(AM)的参数方程。
分析:由上可知,点(M)的直角坐标为((cfrac{pi}{6},cfrac{sqrt{3}pi}{6})),(A(1,0))
则(k_{AM}=tan heta=cfrac{cfrac{sqrt{3}pi}{6}-0}{cfrac{pi}{6}-1}=cfrac{sqrt{3}pi}{pi-6}),
(下面的参数方程所过的定点用的是(A(1,0)),简单)课件说明
故直线(AM)的参数方程可以写为(left{egin{array}{l}{x=1+(cfrac{pi}{6}-1)t}\{y=0+cfrac{sqrt{3}pi}{6}t}end{array} ight.(t为参数)),
或也可以写成(left{egin{array}{l}{x=1+(pi-6)t}\{y=0+sqrt{3}t}end{array} ight.(t为参数)),
当然,我们也可以费事,求出真正的(sin heta)和(cos heta)的值,不过麻烦的很。此处由于没有要求标准形式,故可以仿上完成。
自然,我们还可以做成经过的定点是(M(cfrac{pi}{6},cfrac{sqrt{3}pi}{6})),
则直线(AM)的参数方程还可以写为(left{egin{array}{l}{x=cfrac{pi}{6}+(cfrac{pi}{6}-1)t}\{y=cfrac{sqrt{3}pi}{6}+cfrac{sqrt{3}pi}{6}t}end{array} ight.(t为参数)),
(1)求曲线(C)的普通方程,并说明曲线的形状;
分析:由于(t eq 0),故将曲线 (C)的参数方程转化为普通方程为(cfrac{x^2}{4t^2}+cfrac{y^2}{4}=1),
①当(4t^2=4)时,即(t=pm 1)时,曲线 (C)为圆心在原点,半径为(2)的圆;
②当(4t^2>4)时,即(t<-1)或(t>1)时,曲线 (C)是长轴长为(4|t|),短轴长为(4),焦点在(x)轴的椭圆;
③当(4t^2<4)时,即(-1<t<0)或(0<t<1)时,曲线 (C)是长轴长为(4),短轴长为(4|t|),焦点在(y)轴的椭圆;
(2)是否存在实数(t),使得直线(l)与曲线(C)有两个不同的交点(A、B),且(overrightarrow{OA}cdot overrightarrow{OB}=10),若存在,试求出(t)值,若不存在,说明理由。
分析:本题目属于探究性问题,解答格式如下:
设存在实数(t),满足题意,由题目可知直线的普通方程为(x-y+4=0),
联立直线和曲线的方程,消去(y)得到,(cfrac{x^2}{t^2}+(x+4)^2=4),
化简整理得到,((1+t^2)x^2+8t^2x+12=0),
设直线和曲线的两个交点的坐标为(A(x_1,y_1)),(B(x_2,y_2)),
则必有(Delta =64t^4-4(1+t^2) imes 12t^2>0),
解得(t^2>3)①;
又由韦达定理(x_1+x_2=-cfrac{8t^2}{1+t^2}),(x_1x_2=cfrac{12t^2}{1+t^2})
故(overrightarrow{OA}cdot overrightarrow{OB}=x_1x_2+y_1y_2)
(=x_1x_2+(x_1+4)(x_2+4)=2x_1x_2+4(x_1+x_2)+16=10)
解得(t^2=3)②,
由于①②矛盾,故不存在满足题意的实数(t)。
【解后反思】
①注意探究性问题的解题规范,先假设存在,然后进行相关的推理论证,若有矛盾,则不存在,若无矛盾,则一定能求得相应的参数的值。
②比如本题目中,若在前半部分推理得到的结论是(t^2>2),后半部分结论不变,为(t^2=3),则这时满足题意的(t)值是存在的,为(t=pm sqrt{3})。
已知曲线(C)的坐标方程为(x^2+y^2=2x),直线(l)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=m+cfrac{sqrt{3}}{2}t}\{y=cfrac{1}{2}t}end{array} ight.(t为参数))。
(1)求直线(l)的普通方程;
分析:直线(l)的普通方程为(x=sqrt{3}y+m);
(2)设点(P(m,0)),若直线(l)与曲线(C)交于(A,B)两点,且(|PA|cdot|PB|=1),求实数(m)的值。
分析:将直线(l)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=m+cfrac{sqrt{3}}{2}t}\{y=cfrac{1}{2}t}end{array} ight.(t为参数))代入方程(x^2+y^2=2x),
整理得到(t^2+(sqrt{3}m-sqrt{3})t+m^2-2m=0),
由(Delta >0),解得(-1<m<3),
又(t_1t_2=m^2-2m),则(|PA||PB|=1=|t_1t_2|),
则(m^2-2m=pm 1),解得(m=1pm sqrt{2}),或(m=1),
都满足(-1<m<3),故(m=1pm sqrt{2}),或(m=1)。
已知在直角坐标系(xoy)中,圆(C_1:x^2+y^2=4),圆(C_2:x^2+(y-2)^2=4),
(1)、以(O)为极点,(x)轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,求圆(C_1、C_2)的极坐标方程及其交点的极坐标;
分析:由题意将普通方程化为极坐标方程,圆(C_1)的极坐标方程为( ho=2),
圆(C_2)的极坐标方程为( ho=4sin heta);
则有(left{egin{array}{l}{ ho=2}\{ ho=4sin heta}end{array} ight.)
解得(left{egin{array}{l}{ ho=2}\{ heta=cfrac{pi}{6}}end{array} ight.)或(left{egin{array}{l}{ ho=2}\{ heta=cfrac{5pi}{6}}end{array} ight.)
即圆(C_1、C_2)交点的极坐标为((2,cfrac{pi}{6})),((2,cfrac{5pi}{6}));
(2)、求圆(C_1、C_2)的公共弦的参数方程。
分析:由(1)可知圆(C_1、C_2)交点的极坐标为((2,cfrac{pi}{6})),((2,cfrac{5pi}{6}));
化为直角坐标为((sqrt{3},1)),((-sqrt{3},1)),公共弦所过的定点取为点((0,1)),其倾斜角为(0),
则圆(C_1、C_2)的公共弦的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=0+cos0cdot t}\{y=1+sin0cdot t}end{array} ight.(t为参数,-sqrt{3}leq tleq sqrt{3}))
即(left{egin{array}{l}{x=t(-sqrt{3}leq tleq sqrt{3})}\{y=1}end{array} ight.(t为参数))
在极坐标系中,已知直线过点(A(sqrt{3},cfrac{pi}{6})),且直线的倾斜角为(cfrac{pi}{3});
(1).求直线(l)的极坐标方程。
分析:点(A)的直角坐标为((cfrac{3}{2},cfrac{sqrt{3}}{2})),又倾斜角为(cfrac{pi}{3}),则斜率(k=sqrt{3}),
故直线(l)的点斜式方程为(y-cfrac{sqrt{3}}{2}=sqrt{3}(x-cfrac{3}{2})),
用( hocdot cos heta)替换(x),用( hocdot sin heta)替换(y),整理得到
(sqrt{3} hocdot sin heta-3 ho cos heta+1=0),
再转化为( hocdot cos( heta+cfrac{pi}{6})=cfrac{sqrt{3}}{2}),
或者转化为( hocdot sin(cfrac{pi}{3}- heta)=cfrac{sqrt{3}}{2}),
(2).若以直线(Ox)为(x)轴,(O)为原点建立直角坐标系,曲线(C)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=t^2}\{y=2t}end{array} ight.(t为参数)),直线(l)交曲线(C)于(A),(B)两点,求弦长(|AB|)。
法1:利用两点间距离公式求解,将曲线(C)消参得到,(y^2=4x),又直线(l)的方程为(y=sqrt{3}x-sqrt{3}),
联立得到(left{egin{array}{l}{y^2=4x}\{y=sqrt{3}x-sqrt{3}}end{array} ight.(t为参数)),消掉(y),整理得到(3x^2-10x+3=0),
设点(A(x_1,y_1)),(B(x_2,y_2)),则由韦达定理得到,(x_1+x_2=cfrac{10}{3}),(x_1x_2=1),
故(|AB|=sqrt{1+k^2}cdot |x_1-x_2|=sqrt{1+k^2}cdot sqrt{(x_1+x_2)^2-4x_1x_2})
(=sqrt{1+3}cdot sqrt{(cfrac{10}{3})^2-4}=cfrac{16}{3});
法2:利用直线的参数方程的几何意义求解,
法3:利用焦点弦的长度公式(AB=x_1+x_2+p)求解;
将曲线(C)消参得到,(y^2=4x),则(p=2),又直线(l)的方程为(y=sqrt{3}x-sqrt{3}),
联立得到(left{egin{array}{l}{y^2=4x}\{y=sqrt{3}x-sqrt{3}}end{array} ight.),消掉(y),整理得到(3x^2-10x+3=0),
设点(A(x_1,y_1)),(B(x_2,y_2)),则由韦达定理得到,(x_1+x_2=cfrac{10}{3}),(x_1x_2=1),
又由于焦点弦的长度公式(AB=x_1+x_2+p=cfrac{10}{3}+2=cfrac{16}{3});
(1)、求(C_1)与(C_2)的交点的极坐标;
分析:(C_1:x^2+y^2-4y=0),(C_2:x+y-4=0),其交点的直角坐标为((2,2))和((0,4)),则其对应的极坐标为((2sqrt{2},cfrac{pi}{4}))和((4,cfrac{pi}{2}));
(2)、设(P)为(C_1)的圆心,(Q)为(C_1)与(C_2)的交点连线的中点,已知直线(PQ)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=t^3+a}\{y=cfrac{b}{2}t^3+1}end{array} ight.)((tin R))为参数,求(a,b)的值;
分析:由题可知,(P(0,2)),且(k_{PQ}=1),则可知直线(PQ)的普通方程为(x-y+2=0);
又直线(PQ)的参数方程为(left{egin{array}{l}{x=t^3+a}\{y=cfrac{b}{2}t^3+1}end{array} ight.)((tin R))为参数,消参得到(bx-2y-ab+2=0),
由于其是同一条直线,则可知对应系数成比例,则(cfrac{1}{b}=cfrac{-1}{-2}=cfrac{2}{-ab+2}),解得(a=-1),(b=2)。