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1.在同一平面直角坐标系中,经过伸缩变换后,曲线C:x2+y2=36变为何种曲线,并求曲线的焦点坐标.
解:设圆x2+y2=36上任一点为P(x,y),伸缩变换后对应的点的坐标为P′(x′,y′),
则,
∴4x′2+9y′2=36,
即+=1.
∴曲线C在伸缩变换后得椭圆+=1,
其焦点坐标为(±,0).
2.(2021·江苏扬州质检)求经过极点O(0,0),A,B三点的圆的极坐标方程.
解:将点的极坐标化为直角坐标,
点O,A,B的直角坐标分别为(0,0),(0,6),(6,6),
故△OAB是以OB为斜边的等腰直角三角形,
圆心为(3,3),半径为3,
圆的直角坐标方程为(x-3)2+(y-3)2=18,
即x2+y2-6x-6y=0,
将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入上述方程,
得ρ2-6ρ(cos θ+sin θ)=0,
即ρ=6cos.
3.(2022·高考重庆卷改编)已知直线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ρsin2θ-4cos θ=0(ρ≥0,0≤θ<2π),求直线l与曲线C的公共点的极径ρ.
解:参数方程化为一般方程为y=x+1.由ρsin2θ-4cos θ=0,得ρ2sin2θ-4ρcos θ=0,其对应的直角坐标方程为y2-4x=0,即y2=4x.由可得故直线和抛物线的交点坐标为(1,2),故交点的极径为=.
4.在同一平面直角坐标系中,已知伸缩变换φ:
(1)求点A经过φ变换所得的点A′的坐标;
(2)点B经过φ变换得到点B′,求点B的坐标;
(3)求直线l:y=6x经过φ变换后所得到的直线l′的方程.
解:(1)设A′(x′,y′),由伸缩变换φ:
得到由于点A的坐标为,
于是x′=3×=1,y′=×(-2)=-1,
∴A′(1,-1)即为所求.
(2)设B(x,y),由伸缩变换φ:得到
由于点B′的坐标为,
于是x=×(-3)=-1,y=2×=1,
∴B(-1,1)即为所求.
(3)由伸缩变换φ:得
代入直线l:y=6x,得到经过伸缩变换后的方程y′=x′,因此直线l′的方程为y=x.
5.(2021·福建泉州质检)已知圆O1和圆O2的极坐标方程分别为ρ=2,ρ2-2ρcos=2.
(1)把圆O1和圆O2的极坐标方程化为直角坐标方程;
(2)求经过两圆交点的直线的极坐标方程.
解:(1)由ρ=2知ρ2=4,所以x2+y2=4;
由于ρ2-2ρcos=2,
所以ρ2-2ρ=2,
所以x2+y2-2x-2y-2=0.
(2)将两圆的直角坐标方程相减,
得经过两圆交点的直线方程为x+y=1.
化为极坐标方程为ρcos θ+ρsin θ=1,
即ρsin=.
6.求证:过抛物线的焦点的弦被焦点分成的两部分的倒数和为常数.
证明:建立如图所示的极坐标系,设抛物线的极坐标方程为ρ=(p>0).
PQ是抛物线的弦,若点P的极角为θ,
则点Q的极角为π+θ,
因此有|FP|=,
|FQ|==.
所以+=+
=(常数).
原命题得证.
1.(2021·唐山市统一考试)已知圆C:x2+y2=4,直线l:x+y=2.以O为极点,x轴的正半轴为极轴,取相同的单位长度建立极坐标系.
(1)将圆C和直线l的方程化为极坐标方程;
(2)P是l上的点,射线OP交圆C于点R,又点Q在OP上且满足|OQ|·|OP|=|OR|2,当点P在l上移动时,求点Q轨迹的极坐标方程.
解:(1)将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入圆C和直线l的直角坐标方程得其极坐标方程为
C:ρ=2,l:ρ(cos θ+sin θ)=2.
(2)设P,Q,R的极坐标分别为(ρ1,θ),(ρ,θ),(ρ2,θ),则由|OQ|·|OP|=|OR|2,得ρρ1=ρ.
又ρ2=2,ρ1=,
所以=4,
故点Q轨迹的极坐标方程为ρ=2(cos θ+sin θ)(ρ≠0).
2.(2021·高考课标全国卷Ⅰ)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(,),(2,).
3.在直角坐标系xOy中,以O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ρcos=1,M,N分别为曲线C与x轴,y轴的交点.
(1)写出曲线C的直角坐标方程,并求点M,N的极坐标;
(2)设MN的中点为P,求直线OP的极坐标方程.
解:(1)由ρcos=1,得ρ=1,
从而曲线C的直角坐标方程为x+y=1,即x+y=2.
θ=0时,ρ=2,所以M(2,0).
θ=时,ρ=,所以N.
(2)由(1)得点M的直角坐标为(2,0),点N的直角坐标为.
所以点P的直角坐标为,
则点P的极坐标为,
所以直线OP的极坐标方程为θ=,ρ∈(-∞,+∞).
4.(2021·太原市模拟试题)在平面直角坐标系中,曲线C1的参数方程为(a>b>0,φ为参数),且曲线C1上的点M(2,)对应的参数φ=.以O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C2是圆心在极轴上且经过极点的圆,射线θ=与曲线C2交于点D(,).
(1)求曲线C1的一般方程,C2的极坐标方程;
(2)若A(ρ1,θ),B(ρ2,θ+)是曲线C1上的两点,求+的值.
解:(1)将M(2,)及对应的参数φ=代入
(a>b>0,φ为参数),得,
解得,
∴曲线C1的一般方程为+=1,
设圆C2的半径为R,则圆C2的方程为ρ=2Rcos θ,将点D(,)代入得=2R·,
解得R=1,
∴圆C2的极坐标方程为ρ=2cos θ.
(2)曲线C1的极坐标方程为+=1,
将A(ρ1,θ),B(ρ2,θ+)代入得+=1,+=1,
∴+=+=.
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