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第4讲 参数方程
1.(2021·南京模拟)在平面直角坐标系xOy中,椭圆C的参数方程为(其中φ为参数).以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为2ρcos=3.求椭圆C上的点到直线l距离的最大值和最小值.
解 直线l的一般方程为x-y-3=0,
设椭圆C上的点到直线l距离为d,
则d==,
∴当sin=1时,dmax=2,
当sin=-1时,dmin=.
2.在平面直角坐标系xOy中,点P(x,y)是椭圆+y2=1上的一个动点,求S=x+y的最大值.
解 ∵椭圆+y2=1的参数方程为(φ为参数),故可设动点P的坐标为(cos φ,sin φ),其中0≤φ<2π.因此S=x+y=cos φ+sin φ=
2=2sin,
∴当φ=时,S取得最大值2.
3.(2022·南通市模拟)在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为(α为参数),曲线D的参数方程为(t为参数).若曲线C、D有公共点,求实数m的取值范围.
解 曲线C的一般方程为(x-m)2+y2=4.
曲线D的一般方程为3x+4y+2=0.
由于曲线C、D有公共点,所以≤2,|3m+2|≤10.
解得-4≤m≤,即m的取值范围是.
4.(2021·扬州调研)已知在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为(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ρ2-4ρcos θ+3=0.点P在直线l上,点Q在曲线C上,求PQ的取值范围.
解 直线l的一般方程为4x-3y+8=0;
曲线的直角坐标方程为(x-2)2+y2=1,
曲线C是圆心为(2,0),半径为1的圆,
圆心到直线的距离d==.
所以PQ的取值范围是.
5.(2022·南京、盐城调研)在极坐标系中,圆C的方程为ρ=4cos,以极点为坐标原点,极轴为x轴的正半轴建立平面直角坐标系,直线l的参数方程为(t为参数),求直线l被⊙C截得的弦AB的长度.
解 ⊙C的方程可化为ρ=4cos θ+4sin θ,两边同乘ρ,则ρ2=4ρcos θ+4ρsin θ.
由ρ2=x2+y2,x=ρcos θ,y=ρsin θ,得x2+y2-4x-4y=0.
圆心C的坐标为(2,2),圆的半径r=2.
又由题设知直线l的一般方程为x-y-2=0,
故圆心C到直线l的距离d==.
∴弦AB长度等于2=2.
6.已知极坐标系的极点与直角坐标系的原点重合,极轴与x轴的正半轴重合.若曲线C1的方程为ρ2=8ρsin θ-15,曲线C2的方程为(α为参数).
(1)将C1的方程化为直角坐标方程;
(2)若C2上的点Q对应的参数为α=,P为C1上的动点,求PQ的最小值.
解 (1)x2+y2-8y+15=0.
(2)当α=时,得Q(-2,1),点Q到C1的圆心(0,4)的距离为,所以PQ的最小值为-1.
7.(2022·泰州调研)已知曲线C的极坐标方程为ρ=6sin θ,以极点为原点,极轴为x轴的非负半轴建立平面直角坐标系,直线l的参数方程为(t为参数),求直线l被曲线C截得的线段长度.
解 将曲线C的极坐标方程化为直角坐标方程为x2+y2-6y=0,即x2+(y-3)2=9,它表示以(0,3)为圆心,3为半径的圆,直线方程l的一般方程为y=x+1,
圆C的圆心到直线l的距离d=1,
故直线l被曲线C截得的线段长度为2=4.
8.(2021·南京调研)在平面直角坐标系xOy中,推断曲线C:(θ为参数)与直线l:(t为参数)是否有公共点,并证明你的结论.
解 直线l与曲线C没有公共点.证明如下:
直线l的一般方程为x+2y-3=0,
把曲线C的参数方程代入l的方程x+2y-3=0,得
2cos θ+2sin θ-3=0,即sin=.
∵sin∈[-,],而∉[-,],
∴方程sin=无解,即曲线C与直线l没有公共点.
9.(2021·新课标全国Ⅰ卷)已知曲线C1的参数方程为(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C2的极坐标方程为ρ=2sin θ.
(1)把C1的参数方程化为极坐标方程;
(2)求C1与C2交点的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π).
解 (1)将消去参数t,
化为一般方程(x-4)2+(y-5)2=25,
即C1:x2+y2-8x-10y+16=0.
将代入x2+y2-8x-10y+16=0
得ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0.
所以C1的极坐标方程为
ρ2-8ρcos θ-10ρsin θ+16=0.
(2)C2的一般方程为x2+y2-2y=0.
由解得或
所以C1与C2交点的极坐标分别为,.
10.已知圆锥曲线(θ是参数)和定点A(0,),F1、F2是圆锥曲线的左、右焦点.
(1)求经过点F1且垂直于直线AF2的直线l的参数方程;
(2)以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求直线AF2的极坐标方程.
解 (1)圆锥曲线化为一般方程+=1,
所以F1(-1,0),F2(1,0),则直线AF2的斜率k=-,于是经过点F1且垂直于直线AF2的直线l的斜率k′=,直线l的倾斜角是30°,
所以直线l的参数方程是(t为参数),
即(t为参数).
(2)直线AF2的斜率k=-,倾斜角是120°,
设P(ρ,θ)是直线AF2上任一点,
则=,ρsin(120°-θ)=sin 60°,
则ρsin θ+ρcos θ=.
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