人教课标版高中数学选修4-4第一讲 坐标系二 极坐标系教案
人教版高中数学选修4-4 第一讲 坐标系 二 极坐标系 (共34张PPT)教育课件

A. y 1
sin t
1
x t2
C.
1
yt 2
x cos t
B. y 1
cos t
x tan t
D. y 1
tan t
7.极坐标方程
2
arcsin化(为 直0)角坐标方程的形
式是 ( )
A. x2 y2 x 0
B.y x(1 x)
C. 2x 1 4y2 1 D..y (x 1)
2.极坐标(,)与(ρ,2kπ+θ)( k )表z 示 同一个点.即一点的极坐标的统一的表达式 为(ρ,2kπ+θ)
3.如果规定ρ>0,0≤θ<2π,那么除 极 点外,平面内的点和极坐标就可以一一对 应了。
我们学了直角坐标,也学了极坐 标,那么这两种坐标有什么关系呢? 已知点的直角坐标为,如何用极坐标 表示这个点呢?
M (, )
0
x
2
4
5
6
C
1.如图,在极坐标系中,写出点 AF(,6B, ,4C3 ,)D的, G极(坐5, 标53,所) 并在标的出位E置( 72 , ) ,
E D BA
O
X
4 F
3
G 5
3
解:如图可得A,B,C,D的坐标分别为
(4,0)
(2, )
(3, )
(1, 5 )
4
2
6
点E,F,G的位置如图所示
1
4.极坐标方程ρ=cosθ与ρcosθ= 的2 图形是( ) B
A
B
C
D
解x=:12把,ρc故os排θ=除A,、12 化D;为又直圆角ρ坐=c程os,θ显得然: 过点 (0,1),又排除C,故选B。
5、若A、B的两点极坐标为A(4,
人教版高中数学选修4-4课件:第一讲二极坐标

4.写出下图中各点的极坐标:
A________,B________,C________. 答案:(4,0) 2,π4 3,π2
5.极坐标系中,与点3,-π3关于极轴所在直线对 称的点的极坐标是________.
答案:3,π3
类型 1 极坐标系与点的极坐标(自主研析) [典例 1] (1)写出下图中各点的极坐标(ρ>0,0≤ θ<2π,且各线之间间距相等).
法二 将点 A 化为直角坐标为( 3,1),点 B 化为直 角坐标为( 3,-1).所以 A、B 两点间的距离
d= ( 3- 3)2+[1-(-1)]2=2. (2)如下图所示:
关于极轴的对称点为 B2,-π3. 关于直线 l 的对称点为 C2,23π. 关于极点 O 的对称点为 D2,-23π.
归纳升华 1.点(ρ,θ)关于极轴的对称点是(ρ,-θ)或(ρ,2π- θ),关于极点的对称点是(ρ,π+θ),关于过极点且垂直 于极轴的直线的对称点是(ρ,π-θ).
2.求极坐标系中两点间的距离应通过由这两点和极 点 O 构成的三角形求解,也可以运用两点间距离公式|AB| = ρ21+ρ22-2ρ1ρ2cos(θ1-θ2)求解,其中 A(ρ1,θ1), B(ρ2,θ2).注意当 θ1+θ2=2kπ(k∈Z)时,|AB|=|ρ1-ρ2|; 当 θ1+θ2=2kπ+π(k∈Z)时,|AB|=|ρ1+ρ2|.
2.点的极坐标
一般地,极坐标(ρ,θ)与(ρ,θ+2kπ)(k∈Z)表示同一 个点.特别地,极点 O 的坐标为(0,θ)(θ∈R).和直角坐 标不同,平面内一个点的极坐标有无数种表示方法.
如果规定 ρ>0,0≤θ<2π,那么除极点外,平面内的 点可用唯一的极坐标(ρ,θ)表示;同时,极坐标(ρ,θ)表 示的点也是唯一确定的.
新人教版高中数学选修4-4《极坐标与参数方程》优质教案

(3.5学案)第1讲 极坐标系与参数方程(大题)教学目标1.会将参数方程,极坐标方程化为普通方程2.理解极坐标方程中ρ,θ含义,参数方程中直线中的t 的含义,圆与椭圆中θ几何意义,及应用教学重点:ρ,θ应用及直线参数方程中t 应用椭圆中θ应用 教学难点:椭圆中θ的含义题型一:极坐标.参数方程与普通方程互化 1.直角坐标与极坐标的互化把直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴,且在两种坐标系中取相同的长度单位.如图,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(ρ,θ),则⎩⎨⎧x =ρcos θ,y =ρsin θ,⎩⎨⎧ρ2=x 2+y 2,tan θ=yx x ≠0.2.在与曲线的直角坐标方程进行互化时,一定要注意变量的范围,要注意转化的等价性.(1).直线的参数方程过定点M(x 0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =x 0+tcos α,y =y 0+tsin α(t为参数).(2).圆的参数方程圆心为点M(x 0,y 0),半径为r 的圆的参数方程为⎩⎨⎧x =x 0+rcos θ,y =y 0+rsin θ(θ为参数).(3).圆锥曲线的参数方程(1)椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的参数方程为⎩⎨⎧x =acos θ,y =bsin θ(θ为参数).(2)抛物线y 2=2px(p>0)的参数方程为⎩⎨⎧x =2pt 2,y =2pt(t 为参数).(4).(1)参数方程的实质是将曲线上每一点的横、纵坐标分别用同一个参数表示出来,所以有时处理曲线上与点的坐标有关的问题时,用参数方程求解非常方便;(2)充分利用直线、圆、椭圆等参数方程中参数的几何意义,在解题时能够事半功倍.例1、(1)方程表示的曲线是( )A. 双曲线B.双曲线的上支C.双曲线的下支D.圆 分析:把参数方程化为我们熟悉的普通方程,再去判断它表示的曲线类型是这类问题的破解策略.解析:注意到t与互为倒数,故将参数方程的两个等式两边分别平方,再相减,即可消去含的项,即有,又注意到,可见与以上参数方程等价的普通方程为.显然它表示焦点在轴上,以原点为中心的双曲线的上支,选B.点评:这是一类将参数方程化为普通方程的检验问题,转化的关键是要注意变量范围的一致性.(2)、设P 是椭圆上的一个动点,则的最大值是 ,最小值为 .分析:注意到变量的几何意义,故研究二元函数的最值时,可转化为几何问题.若设,则方程表示一组直线,(对于取不同的值,方程表示不同的直线),显然既满足,又满足,故点是方程组的公共解,依题意得直线与椭圆总有公共点,从而转化为研究消无后的一元二次方程的判别式问题.解析:令,对于既满足,又满足,故点是方程组的公共解,依题意得,由,解得:,所以的最大值为,最小值为.点评:对于以上的问题,有时由于研究二元函数有困难,也常采用消元,但由满足的方程来表示出或时会出现无理式,这对进一步求函数最值依然不够简洁,但若通过三角函数换元,则可实现这一途径.即,因此可通过转化为的一元函数.以上二个思路都叫“参数法”.(3)、极坐标方程表示的曲线是()A. 圆B. 椭圆C. 双曲线的一支D. 抛物线分析:这类问题需要将极坐标方程转化为普通方程进行判断.解析:由,化为直角坐标系方程为,化简得.显然该方程表示抛物线,故选D.点评:若直接由所给方程是很难断定它表示何种曲线,因此通常要把极坐标方程化为直角坐标方程,加以研究.(4)、极坐标方程转化成直角坐标方程为()A. B. C. D.分析:极坐标化为直解坐标只须结合转化公式进行化解.解析:,因此选C.点评:此题在转化过程中要注意不要失解,本题若成为填空题,则更要谨防漏解.通关练习一1. 已知点M的极坐标为,下列所给出的四个坐标中不能表示点M的坐标是()A. B. C. D.2.若直线的参数方程为,则直线的斜率为()A. B. C. D.3.下列在曲线上的点是()A. B. C. D.4.将参数方程化为普通方程为()A. B. C.D.5.参数方程为表示的曲线是()A.一条直线 B.两条直线 C.一条射线 D.两条射线6.直线和圆交于两点,则的中点坐标为() A. B. C. D.7.极坐标方程表示的曲线为()A.一条射线和一个圆 B.两条直线 C.一条直线和一个圆 D.一个圆8.直线的参数方程为,上的点对应的参数是,则点与之间的距离是()A. B. C. D.9. 圆心为C,半径为3的圆的极坐标方程为10 若A,B,则|AB|=__________,___________(其中O是极点)11. ,若A、B是C上关于坐标轴不对称的任意两点,AB 的垂直平分线交x轴于P(a,0),求a的取值范围.一、选择题:1.A 解析:能表示点M的坐标有3个,分别是B、C、D.2.D 解析:3.B 解析:转化为普通方程:,当时,4.C 解析:转化为普通方程:,但是5、D 解析:表示一条平行于轴的直线,而,所以表示两条射线6.D 解析:,得,因此中点为7.C 解析:,则或8、C 解析:距离为9、解析:如下图,设圆上任一点为P(),则10、解析:在极坐标系中画出点A、B,易得,11. 解析:,,,,题型二极坐标,参数方程综合应用例2 (2019·全国Ⅱ)在极坐标系中,O为极点,点M(ρ0,θ)(ρ>0)在曲线C:ρ=4sin θ上,直线l过点A(4,0)且与OM垂直,垂足为P.(1)当θ0=π3时,求ρ0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. 解 (1)因为M(ρ0,θ0)在C 上,当θ0=π3时,ρ0=4sin π3=2 3. 由已知得|OP|=|OA|cosπ3=2. 设Q(ρ,θ)为l 上除P 的任意一点,连接OQ ,在Rt △OPQ 中,ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=|OP|=2.经检验,点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π3在曲线ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=2上.所以,l 的极坐标方程为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ-π3=2.(2)设P(ρ,θ),在Rt △OAP 中,|OP|=|OA|cos θ=4cos θ,即ρ=4cos θ.因为P 在线段OM 上,且AP ⊥OM ,故θ的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2.所以,P 点轨迹的极坐标方程为ρ=4cos θ,θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2.跟踪演练1 在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l :x +3y =53,以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,圆C 的极坐标方程为ρ=4sin θ.射线OP :θ=π6(ρ≥0)与圆C 的交点为O ,A ,与直线l 的交点为B ,求线段AB 的长.解 由题意知ρA =4sinπ6=2, ρB =532sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6+π6=5,所以|AB|=|ρA -ρB |=3.例 3 (2019·六安质检)在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2+2cos α,y =2sin α(α为参数),过点P(-2,0)作斜率为k 的直线l 与圆C交于A ,B 两点.(1)若圆心C 到直线l 的距离为455,求k 的值;(2)求线段AB 中点E 的轨迹方程.解 (1)由题意知,圆C 的普通方程为(x -2)2+y 2=4, 即圆C 的圆心为C(2,0),半径r =2.依题意可得过点P(-2,0)的直线l 的方程为y =k(x +2),即kx -y +2k =0, 设圆心C(2,0)到直线l 的距离为d , 则d =|2k +2k|1+k 2=|4k|1+k2=455, 解得k =±12.(2)设直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =-2+tcos θ,y =tsin θ(t 为参数),θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π6,π6,代入圆C :(x -2)2+y 2=4,得t 2-8tcos θ+12=0. 设A ,B ,E 对应的参数分别为t A ,t B ,t E , 则t E =t A +t B2, 所以t A +t B =8cos θ,t E =4cos θ. 又点E 的坐标满足⎩⎨⎧x =-2+t E cos θ,y =t E sin θ,所以点E 的轨迹的参数方程为⎩⎨⎧x =-2+4cos 2θ,y =4sin θcos θ,即⎩⎨⎧x =2cos 2θ,y =2sin 2θ,θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π6,π6,化为普通方程为x 2+y 2=4(1<x ≤2).例4在平面直角坐标系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 的极坐标方程为ρcos θ-2ρsin θ+1=0,曲线C 的参数方程为⎩⎨⎧x =2cos α,y =3sin α(α为参数).(1)求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值;(2)直线l 与曲线C 交于A ,B 两点,已知点M(1,1),求|MA|·|MB|的值. 解 (1)设曲线C 上任意一点N(2cos α,3sin α), 直线l :x -2y +1=0,则点N 到直线l 的距离d =|2cos α-23sin α+1|5=⎪⎪⎪⎪⎪⎪4cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π3+15≤5,∴曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值为 5. (2)设直线l 的倾斜角为θ, 则由(1)知tan θ=12,∴cos θ=255,sin θ=55. ∴直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =1+255t ,y =1+55t (t 为参数),曲线C :x 24+y 23=1,联立方程组,消元得165t 2+45t -5=0, 设方程两根为t 1,t 2,则t 1t 2=-2516, 由t 的几何意义,得|MA|·|MB|=-t 1t 2=2516. 通关练习二1.(2019·东莞调研)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =34+3t ,y =a +3t(t 为参数),圆C 的标准方程为(x -3)2+(y -3)2=4.以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系. (1)求直线l 和圆C 的极坐标方程; (2)若射线θ=π3与l 的交点为M ,与圆C 的交点为A ,B ,且点M 恰好为线段AB 的中点,求a 的值.解(1)∵直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =34+3t ,y =a +3t(t 为参数),∴在直线l 的参数方程中消去t 可得直线l 的普通方程为x -y -34+a =0,将x =ρcos θ,y =ρsin θ代入直线l 的普通方程中, 得到直线l 的极坐标方程为ρcos θ-ρsin θ-34+a =0.∵圆C 的标准方程为(x -3)2+(y -3)2=4,∴圆C 的极坐标方程为ρ2-6ρcos θ-6ρsin θ+14=0.(2)在极坐标系中,由已知可设M ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ1,π3,A ⎝ ⎛⎭⎪⎫ρ2,π3,B ⎝⎛⎭⎪⎫ρ3,π3,联立⎩⎨⎧θ=π3,ρ2-6ρcos θ-6ρsin θ+14=0,得ρ2-(3+33)ρ+14=0, ∴ρ2+ρ3=3+3 3. ∵点M 恰好为AB 的中点, ∴ρ1=3+332,即M ⎝⎛⎭⎪⎫3+332,π3. 把M ⎝ ⎛⎭⎪⎫3+332,π3代入ρcos θ-ρsin θ-34+a =0,得3()1+32×1-32-34+a =0,解得a =94.2.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1过点P(m,2),其参数方程为⎩⎨⎧x =m +t ,y =2-t(t 为参数,m ∈R ),以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ+8cos θ-ρ=0. (1)求曲线C 1的普通方程和曲线C 2的直角坐标方程;(2)若已知曲线C 1和曲线C 2交于A ,B 两点,且|PA|=2|PB|,求实数m 的值. 解 (1)C 1的参数方程⎩⎨⎧x =m +t ,y =2-t(t 为参数,m ∈R ),消参得普通方程为x +y -m -2=0.C 2的极坐标方程化为ρ(2cos 2θ-1)+8cos θ-ρ=0,两边同乘ρ得2ρ2cos 2θ+8ρcos θ-2ρ2=0,即y 2=4x. 即C 2的直角坐标方程为y 2=4x.(2)将曲线C 1的参数方程标准化为⎩⎪⎨⎪⎧x =m -22t ,y =2+22t (t 为参数,m ∈R ),代入曲线C 2:y 2=4x , 得12t 2+42t +4-4m =0, 由Δ=(42)2-4×12×(4-4m)>0,得m>-3,设A ,B 对应的参数为t 1,t 2,由题意得|t 1|=2|t 2|,即t 1=2t 2或t 1=-2t 2,当t 1=2t 2时,⎩⎨⎧t 1=2t 2,t 1+t 2=-82,t 1·t 2=24-4m,解得m =-239,满足m>-3; 当t 1=-2t 2时,⎩⎨⎧t 1=-2t 2,t 1+t 2=-82,t 1·t 2=24-4m解得m =33,满足m>-3. 综上,m =-239或33. 3.(2019·衡水中学调研)在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 1的参数方程为⎩⎨⎧x =2+2cos φ,y =2sin φ(φ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,曲线C 2的极坐标方程为ρ=4sin θ. (1)求C 1的普通方程和C 2的直角坐标方程;(2)已知直线C 3的极坐标方程为θ=α(0<α<π,ρ∈R ),A 是C 3与C 1的交点,B 是C 3与C 2的交点,且A ,B 均异于原点O ,|AB|=42,求α的值. 解 (1)由⎩⎨⎧x =2+2cos φ,y =2sin φ消去参数φ,得C 1的普通方程为(x -2)2+y 2=4.由ρ=4sin θ,得ρ2=4ρsin θ,又y =ρsin θ,x 2+y 2=ρ2, 所以C 2的直角坐标方程为x 2+(y -2)2=4. (2)由(1)知曲线C 1的普通方程为(x -2)2+y 2=4, 所以其极坐标方程为ρ=4cos θ.设点A ,B 的极坐标分别为(ρA ,α),(ρB ,α), 则ρA =4cos α,ρB =4sin α,所以|AB|=|ρA -ρB |=4|cos α-sin α| =42⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin ⎝⎛⎭⎪⎫α-π4=42,所以sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π4=±1,即α-π4=k π+π2(k ∈Z ),解得α=k π+3π4(k ∈Z ),又0<α<π,所以α=3π4. 4.(2019·保山模拟)在平面直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.⊙O 的极坐标方程为ρ=2,直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =tcos α,y =-2+tsin α(t 为参数),直线l 与⊙O 交于A ,B 两个不同的点.(1)求倾斜角α的取值范围;(2)求线段AB 中点P 的轨迹的参数方程. 解 (1)直线l 的倾斜角为α,当α=π2时,直线l(即y 轴)与⊙O 交于A ,B 两个不同的点,符合题目要求;当α≠π2时,记k =tan α,直线l 的参数方程⎩⎨⎧x =tcos α,y =-2+tsin α 化为普通方程为kx -y -2=0,圆心O 到直线l 的距离d =21+k 2.因为直线l 与⊙O 交于不同的两点, 所以21+k2<2, 解得k>1或k<-1.当k<-1时,直线l 的倾斜角α的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,3π4;当k>1时,α的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2,综上,直线l 的倾斜角α的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,3π4.(2)⊙O 的极坐标方程为ρ=2,其直角坐标方程为x 2+y 2=2, 因直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =tcos α,y =-2+tsin α(t 为参数),代入x 2+y 2=2中得,t 2-4tsin α+2=0, 故可设A(t 1cos α,-2+t 1sin α),B(t 2cos α,-2+t 2sin α),注意到t 1 ,t 2为方程的根,故t 1+t 2=4sin α, 点P 的坐标为⎝⎛⎭⎪⎫t 1+t 22cos α,-2+t 1+t 22sin α, 即(sin 2α,-1-cos 2α), 所以点P 的轨迹的参数方程为 ⎩⎨⎧x =sin 2α,y =-1-cos 2α(α为参数).。
人教课标版高中数学选修4-4第一讲 坐标系二 极坐标系3

高中数学选修4-4教案第一备课人:姚雪艳第一讲 坐标系三简单曲线的极坐标方程课题:2、直线的极坐标方程教学目标:知识与技能:掌握直线的极坐标方程过程与方法:会求直线的极坐标方程及与直角坐标之间的互化情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。
教学重点:理解直线的极坐标方程,直角坐标方程与极坐标方程的互化 教学难点:直线的极坐标方程的掌握授课类型:新授课教学模式:启发、诱导发现教学.教学过程:一、探究新知:阅读教材P13-P14探究1、直线l 经过极点,从极轴到直线l 的角是4π,如何用极坐标方程表示直线l思考:用极坐标表示直线时方程是否唯一?探究2、如何表示过点(,0)(0)A a a >,且垂直于极轴的直线l 的极坐标方程,化为直角坐标方程是什么?过点(,0)(0)A a a >,平行于极轴的直线l 的极坐标方程呢?二、知识应用:例1、已知点P 的极坐标为(2,)π,直线l 过点P 且与极轴所成的角为3π,求直线l 的极坐标方程。
例2、把下列极坐标方程化成直角坐标方程(1)5()4R πθρ=∈(2)(2cos 5sin )40ρθθ+-=(3)sin()43πρθ-=例3、判断直线sin()42πρθ+=与圆2cos 4sin ρθθ=-的位置关系。
三、巩固与提升:P15第1,2,3,4题四、知识归纳:1、直线的极坐标方程2、直线的极坐标方程与直角坐标方程的互化3、直线与圆的简单综合问题五、作业布置:1、在直角坐标系中,过点(1,0),与极轴垂直的直线的极坐标方程是() A sin 1ρθ= B sin ρθ= C cos 1ρθ= D cos ρθ=2、与方程(0)4πθρ=≥表示同一曲线的是() A ()4R πθρ=∈ B 5(0)4πθρ=≤ C 5()4R πθρ=∈ D (0)4πθρ=≤ 3、在极坐标系中,过点(2,)2A π-且与极轴平行的直线l 的极坐标方程是 4、在极坐标系中,过圆4cos ρθ=的圆心,且垂直于极轴的直线方程是5、在极坐标系中,过点3(2,)4A π且垂直于极轴的直线l 的极坐标方程是6、已知直线的极坐标方程为sin()42πρθ+=,求点7(2,)4A π到这条直线的距离。
人教版高中数学选修4-4《第一讲坐标系:2极坐标系》

归纳总结
根据以上2题,独立总结相应规律
并落实在导学案上 2min
合作探究
完成导学案例3 (独立思考4min
小组6人讨论2min)
讨论提前结束的小组可坐下进行整理 小组代表展示
归纳总结
结合导学案学习目标 同桌两人相互提问
时间3min
课堂检测
独立完成导学案课堂检测
时间3min
本堂小结:回扣目标
1.理解极坐标系的概念,理解极坐标 的不唯一性(θ不唯一, 可正可负);
2.能够应用公式进行极坐标与直角坐 标的互化; 3.会用极坐标求两点间的距离,会求 简单的极坐标方程.
学习目标:
1.理解极坐标系、极坐标的概念,了 可 解极坐标 的不唯一性(θ不唯一, 正可负); 2.能够应用公式进行极坐标与直角坐 标的互化; 3.会用极坐标求两点间距离、会求简 单的曲线的极坐标方程.
自主学习
推导极坐标与直角坐标的互化公式,
然后完成导学案探究点一 .
自主学习
完成导学案例4,例5,例6。
交流展示
全体起立,以小组为单位,交流例6的解 题思想和解题方法。
本堂小结:回扣目标
小组内两人一组,一个人根据学案本堂小结 部分谈自己本节课的收获,一个人倾听补充。
作业: 1.同学们自己试着画一画笛卡尔的心形 线; 2.完成训练案部分。
笛卡尔于1596年出生在法国,欧洲大陆爆发黑死 病的低吼他流浪到瑞典,认识了18岁的瑞典公主 克里斯丁,成为她的数学老师,日日相处使他们 彼此产生爱慕。国王知道后勃然大怒,下令将笛 卡尔处死,后因女儿求情将其流放回法国,克里 斯丁也被父亲软禁起来。笛卡尔回国后不久染上 重病,他日日给公主写信,因被国王拦截,克里 斯丁一直没有收到笛卡尔的心。笛卡尔在给克里 斯丁基础第十三封信后气绝身亡。这第十三封信 内容只有短短的一个公式:。国王看不懂,觉得 他们之间并不总是说情话的,大发慈悲就把这封 信交给了一直闷闷不乐的克里斯丁,公主看后, 立即明了恋人的意图,马上招收把方程的图形画 出来,看到图形,她开心极了,他知道恋人仍然 爱着她,原来方程的图形是一颗心的形状。这也 就是著名的“心形线”。 据说这封享誉世界的 另类情书还保存在欧洲笛 卡尔的纪念馆里。
人教课标版高中数学选修4-4第一讲-坐标系一-平面直角坐标系教案

人教课标版高中数学选修4-4第一讲 坐标系一 平面直角坐标系教案考纲要求 备考指津1.会画直角坐标系,并能根据点的坐标描出点的位置,由点的位置写出点的坐标. 2.掌握坐标平面内点的坐标特征. 3.了解函数的有关概念和函数的表示方法,并能结合图象对实际问题中的函数关系进行分析. 4.能确定函数自变量的取值范围,并会求函数值. 中考题型以选择题、填空题为主,有时也作为函数综合题的一个方面来考查,难度较低.这部分知识常以生活实际为背景,与生活实际应用相联系进行命题,解题时往往要用数形结合、分类讨论等数学方法进行思考.考点一 平面直角坐标系与点的坐标特征1.平面直角坐标系如图,在平面内,两条互相竖直的数轴的交点O 称为原点,水平的数轴叫x 轴(或横轴),竖直的数轴叫y 轴(或纵轴),整个坐标平面被x 轴、y 轴分割成四个象限. 2.各象限内点的坐标特征点P (x ,y )在第一象限x >0,y >0;点P (x ,y )在第二象限x <0,y >0;点P (x ,y )在第三象限x <0,y <0; 点P (x ,y )在第四象限x >0,y <0.3.坐标轴上的点的坐标的特征 点P (x ,y )在x 轴上y =0,x 为任意实数; 点P (x ,y )在y 轴上x =0,y 为任意实数;点P (x ,y )在坐标原点x =0,y =0.考点二 特殊点的坐标特征1.对称点的坐标特征点P (x ,y )关于x 轴的对称点P 1的坐标为(x ,-y );关于y 轴的对称点P 2的坐标为(-x ,y );关于原点的对称点P 3的坐标为(-x ,-y ).2.与坐标轴平行的直线上点的坐标特征平行于x 轴:横坐标不同,纵坐标相同;平行于y 轴:横坐标相同,纵坐标不同.3.各象限角平分线上点的坐标特征第一、三象限角平分线上的点横坐标与纵坐标相同,第二、四象限角平分线上的点横坐标与纵坐标互为相反数.考点三 距离与点的坐标的关系1.点与原点、点与坐标轴的距离(1)点P (a ,b )到x 轴的距离等于点P 的纵坐标的绝对值,即|b |;点P (a ,b )到y 轴的距离等于点P 的横坐标的绝对值,即|a |.(2)点P (a ,b )到原点的距离等于点P 的横、纵坐标的平方和的算术平方根,即a 2+b 2.2.坐标轴上两点间的距离(1)在x轴上两点P1(x1,0),P2(x2,0)间的距离|P1P2|=|x1-x2|.(2)在y轴上两点Q1(0,y1),Q2(0,y2)间的距离|Q1Q2|=|y1-y2|.(3)在x轴上的点P1(x1,0)与y轴上的点Q1(0,y1)之间的距离|P1Q1|=x12+y12.考点四函数有关的概念及图象1.函数的概念一般地,在某一变化过程中有两个变量x和y,如果对于x的每一个值,y都有唯一确定的值与它对应,那么就说y是x的函数,x是自变量.2.常量和变量在某一变化过程中,保持一定数值不变的量叫做常量;可以取不同数值的量叫做变量.3.函数的表示方法函数主要的表示方法有三种:(1)解析法;(2)列表法;(3)图象法.4.函数图象的画法(1)列表:在自变量的取值范围内取值,求出相应的函数值;(2)描点:以x的值为横坐标,对应y的值作为纵坐标,在坐标平面内描出相应的点;(3)连线:按自变量从小到大的顺序用光滑曲线连接所描的点.考点五函数自变量取值范围的确定确定自变量取值范围的方法:1.自变量以分式形式出现,它的取值范围是使分母不为零的实数.2.当自变量以二次方根形式出现,它的取值范围是使被开方数为非负数;以三次方根出现时,它的取值范围为全体实数.3.当自变量出现在零次幂或负整数次幂的底数中,它的取值范围是使底数不为零的实数.4.在一个函数关系式中,同时有几种代数式,函数自变量的取值范围应是各种代数式中自变量取值范围的公共部分.1.在平面直角坐标系中,点P(-1,3)位于().A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限2.点A(2,-3)关于x轴的对称点的坐标为().A.(2,3) B.(-2,-3) C.(-2,3) D.(2,-3)3.点P在第四象限内,P到x轴的距离是2,到y轴的距离是3,则P的坐标为__________.4.函数y=1x-2的自变量x的取值范围是__________.5.一艘轮船在同一航线上往返于甲、乙两地.已知轮船在静水中的速度为15 km/h,水流速度为5 km/h.轮船先从甲地顺水航行到乙地,在乙地停留一段时间内,又从乙地逆水航行返回到甲地.设轮船从甲地出发后所用时间为t(h),航行的路程为s(km),则s与t的函数图象大致是().6.甲、乙两人准备在一段长为1 200 m的笔直公路上进行跑步,甲、乙跑步的速度分别为4 m/s和6 m/s.起跑前乙在起点,甲在乙前面100米处,若同时起跑,则两人从起跑至其中一人先到达终点的过程中,甲、乙两人之间的距离y (m)与时间t (s)的函数图象是( ).一、平面直角坐标系内点的坐标特征【例1】 在平面直角坐标系中,若点(2x +1,x -2)在第四象限,则x 的取值范围是( ).A .x >-12B .x <2C .x <-12或x >2D .-12<x <2 解析:根据平面直角坐标系中点的坐标特征可得⎩⎪⎨⎪⎧2x +1>0,x -2<0,解得-12<x <2. 答案:D掌握平面直角坐标系中各象限及坐标轴上点的坐标特征,构造不等式(组)是解决此类问题的常用方法.在平面直角坐标系中,如果mn >0,那么点(m ,|n |)一定在( ).A .第一象限或第二象限B .第一象限或第三象限C .第二象限或第四象限D .第三象限或第四象限二、距离与点坐标的关系【例2】 如图,直角坐标系中,△ABC 的顶点都在网格点上,其中,A 点坐标为(2,-1),则△ABC 的面积为__________平方单位.解析:利用数轴得出B 点坐标为(4,3),C 点坐标为(1,2),然后利用割补法,结合点的坐标与距离的关系求出△ABC 的面积.答案:5图形的割补法是解决有关图形面积的常用方法,需要同学们在解题时合理地利用图形进行巧妙分割,此类题型的解法往往不唯一.三、函数图象的应用【例3】 如图,一只蚂蚁从O 点出发,沿着扇形OAB 的边缘匀速爬行一周,设蚂蚁的运动时间为t ,蚂蚁到O 点的距离..为s ,则s 关于t 的函数图象大致为( ).解析:本题是典型的数形结合问题,通过对图形的观察,可以看出s 与t 的函数图象应分为三段:(1)当蚂蚁从点O 到点A 时,s 与t 成正比例函数关系;(2)当蚂蚁从点A 到点B 时,s 不变;(3)当蚂蚁从点B 回到点O 时,s 与t 成一次函数关系,且回到点O 时,s 为零.答案:C利用函数关系和图象分析解决实际问题,要透过问题情境准确地寻找出问题的自变量和函数,探求变量和函数之间的变化趋势,合理地分析变化过程,准确地结合图象解决实际问题.四、函数自变量取值范围的确定【例4】 函数y =x +2x -2的自变量x 的取值范围是( ). A .x ≥-2且x ≠2 B .x >-2且x ≠2 C .x =±2 D .全体实数解析:要使函数有意义,必须同时满足二次根式的被开方数是非负数,分式的分母不能为零,即⎩⎪⎨⎪⎧x +2≥0,x -2≠0,解得x ≥-2且x ≠2. 答案:A求函数自变量的取值范围,往往通过解不等式或不等式组来确定.因此,掌握一元一次不等式、一元一次不等式组的解法,是求函数自变量取值范围的基础,同时要学会这种转化的思想方法.1.(2012四川成都)如图,在平面直角坐标系xOy 中,点P (-3,5)关于y 轴的对称点的坐标为( ).A .(-3,-5)B .(3,5)C .(3,-5)D .(5,-3)2.(2012重庆)2012年“国际攀岩比赛”在重庆举行,小丽从家出发开车前去观看,途中发现忘了带门票,于是打电话让妈妈马上从家里送来,同时小丽也往回开,遇到妈妈后聊了一会儿,接着继续开车前往比赛现场.设小丽从家出发后所用时间为t ,小丽与比赛现场的距离为s ,下面能反映s 与t 的函数关系的大致图象是( ).3.(2011广东湛江)如图,在平面直角坐标系中,菱形OACB 的顶点O 在原点,点C 的坐标为(4,0),点B 的纵坐标是-1,则顶点A 的坐标是( ).A .(2,-1)B .(1,-2)C .(1,2)D .(2,1)4.(2011内蒙古呼和浩特)函数y =1x +3中,自变量x 的取值范围为__________. 5.(2011江苏盐城)有六个学生分成甲、乙两组(每组三个人),分乘两辆出租车同时从学校出发去距学校60 km 的博物馆参观,10分钟后到达距离学校12 km 处有一辆汽车出现故障,接着正常行驶的一辆车先把第一批学生送到博物馆再回头接第二批学生,同时第二批学生步行12 km 后停下休息10分钟恰好与回头接他们的小汽车相遇,当第二批学生到达博物馆时,恰好已到原计划时间.设汽车载人和空载时的速度分别保持不变,学生步行速度不变,汽车离开学校的路程s (千米)与汽车行驶时间t (分钟)之间的函数关系如图所示,假设学生上下车时间忽略不计.(1)汽车载人时的速度为__________km/min ;第一批学生到达博物馆用了__________分钟.(2)求汽车在回头接第二批学生途中(即空载时)的速度.(3)假设学生在步行途中不休息且步行速度每分钟减小0.04 km ,汽车载人时和空载时速度不变,问能否经过合理的安排,使得学生从学校出发全部到达目的地的时间比原计划时间早10分钟?如果能,请简要说出方案,并通过计算说明;如果不能,简要说明理由.1.如图所示,小手盖住的点的坐标可能为( ).A .(5,2)B .(-6,3)C .(-4,-6)D .(3,-4)2.若点P (a ,a -b )在第四象限,则点Q (b ,-a )在( ).A .第四象限B .第三象限C .第二象限D .第一象限3.如图是中国象棋棋盘的一部分,若在点(1,-1)上,在点(3,-1)上,则的坐标是( ).A.(-1,1) B.(-1,2) C.(-2,1) D.(-2,2)4.小华的爷爷每天坚持体育锻炼,某天他慢步到离家较远的绿岛公园,打了一会儿太极拳后跑步回家.下面能反映当天小华的爷爷离家的距离y与时间x的函数关系的大致图象是().5.点P(1,2)关于x轴的对称点P1的坐标是__________,点P(1,2)关于原点O的对称点P2的坐标是__________.6.已知一条直线l平行于x轴,P1(-2,3),P2(x2,y2)是直线l上的两点,且P1,P2的距离为4,则P2的坐标为__________.7.如图所示,正方形ABCD的边长为10,点E在CB的延长线上,EB=10,点P在边CD上运动(C,D两点除外),EP与AB相交于点F,若CP=x,四边形FBCP的面积为y,则y关于x的函数关系式是__________.8.如图,在平面直角坐标系中,菱形OABC的顶点C坐标是(3,4),求顶点B的坐标.9.在如图所示的方格纸中,把每个小正方形的顶点称为“格点”,以格点为顶点的三角形叫做“格点三角形”,根据图形,解决下面的问题:(1)请描述图中的格点△A′B′C′是由格点△ABC通过哪些变换方法得到的?(2)若以直线a,b为坐标轴建立平面直角坐标系后,点C的坐标为(-3,1),请写出格点△DEF各顶点的坐标,并求出△DEF的面积.参考答案基础自主导学自主测试1.B 2.A 3.(3,-2) 4.x ≠2 5.C 6.C规律方法探究变式训练 A 知能优化训练中考回顾1.B 2.B 3.D 4.x >-35.(1)1.2 50 (2)1.8 km/min(3)解:能够合理安排.方案:从故障点开始,在第二批学生步行的同时出租车先把第一批学生送到途中放下,让他们步行,再回头接第二批学生,当两批学生同时到达博物馆,时间可提前10分钟. 理由:设从故障点开始第一批学生乘车t 1分钟,汽车回头时间为t 2分钟,由题意得:⎩⎪⎨⎪⎧1.2t 1+0.2(t 1+t 2)=48,0.2(t 1+t 2)+1.8t =1.2t 1. 解得⎩⎪⎨⎪⎧t 1=32,t 2=16. 从出发到达博物馆的总时间为:10+2×32+16=90(分钟),即时间可提前100-90=10(分钟).模拟预测1.D 2.A 3.D 4.C 5.(1,-2) (-1,-2) 6.(2,3)或(-6,3)7.y =152x (0<x <10) 8.(8,4) 9.解:(1)先将△ABC 绕点C 按顺时针方向旋转90°,再向右平移5个单位得到△A ′B ′C ′(或先平移再旋转也可).(2)D (0,-2),E (-4,-4),F (2,-3).S △DEF =6×2-12×4×2-12×2×1-12×6×1=4.。
高二数学 4-4第一章坐标系全部教案

表示方法?(3)、坐标不唯一是由谁引起的?(4)、不同的极坐标是否可以写出统一
表达式。约定:极点的极坐标是 =0, 可以取任意角。
变式训练 :在极坐标系里描出下列各点
A(3,0) B(6,2 )C(3, )D(5, 4 )E(3, 5 )F(4, )G(6, 5 )
2
3
6
3
例 2 在极坐标系中,
特别强调:由极径的意义可知 ≥0;当极角 的取值范围是[0,2 )时,平面上的 点(除去极点)就与极坐标(,)建立一一对应的关系 .们约定,极点的极坐标是极 径 =0,极角是任意角. 3、负极径的规定:在极坐标系中,极径 允许取负值,极角 也可以去任意的正角 或负角,当 <0 时,点 M (,)位于极角终边的反向延长线上,且 OM= 。
(1)如果图形有对称中心,可以选对称中心为坐标原点;
(2)如果图形有对称轴,可以选择对称轴为坐标轴;
(3)使图形上的特殊点尽可能多的在坐标轴上。
(二)、平面直角坐标轴中的伸缩变换
1、在平面直角坐标系中进行伸缩变换,即改变 x 轴或 y 轴的单位长度,将会对图形
产生影响。
2、探究:(1)在正弦曲线 y=sinx 上任取一点 P(x,y),保持纵坐标不变,将横坐标 x
π 3
<0,解得 k=-1,
= 3
-2 =- 5 , 点 A 的坐标为(5,- 5 ).
3
3
变式训练:1、若 ABC的的三个顶点为 A(5, 5 ), B(8, 5 ),C(3, 7 ),判断三角形的形状.
2
6
6
答案:正三角形。2、若 A、B 两点的极坐标为 (1,1), (2 ,2 ) 求 AB 的长以及 AOB 的 面积。(O 为极点)
人教版数学高二A版选修4-41.2极坐标系的概念教案

极坐标系的概念教案前言:《数学新课标》对于极坐标的要求是:(1)能用极坐标刻画点的位置,体会在极坐标系和平面直角坐标系中刻画点的位置的区别,能进行极坐标和直角坐标的互化。
(2)能在极坐标系中给出简单图形的方程。
通过比较这些图形在极坐标系和平面直角坐标系中的方程,体会在用方程刻画平面图形是选择适当坐标系的意义。
教学目标1.知识与技能①理解极坐标系的有关概念;②掌握极坐标平面内点的极坐标的表示。
a)会在极坐标系内描出已知极坐标的点;b)会写出极坐标平面内点的极坐标。
③掌握平面内一点极坐标与平面直角坐标的互化。
2.过程与方法进一步提高学生的观察、归纳、分析和概括能力;学会分类讨论及类比的数学思想方法。
3.情感、态度与价值观通过生活中的具体事例引入极坐标系使学生认识极坐标的作用及应用极坐标来描述实际问题的方便性及实用性,体验数学的实际应用价值。
通过对问题的探究使学生享受到成功的喜悦。
教学重点、难点:1.重点:平面内点的极坐标。
2.难点:极坐标的作用及其意义的理解。
教学过程设计(一)极坐标系的引入精心校对完整版O x60mAE问题1:以前我们建立的平面坐标系是直角坐标系。
它是常用的坐标系。
那么它是唯一的坐标系吗?比如说,衡东一中在衡东汽车站的正东方向200米处。
我们用数学语言可以怎样描述。
在生活中我们经常用距离和方向来表示一点的位置。
用距离和方向表示平面内一点的位置,这就是今天我们要学习的极坐标系的问题。
(出示课题:“极坐标系”)(二)极坐标系的建立问题2:什么是极坐标系和极坐标平面?什么叫点的M 极坐标? ①如图,在平面内取一个定点O ,叫极点;自极点O 引一条射线Ox 叫极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系。
②设M 是平面内一点,极点O 与点M 的距离OM 叫做点M 的极径,记为ρ;以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边的叫xOM 叫做点的极角,记为θ。
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二极坐标系1.理解极坐标系的概念.2.能在极坐标系中用极坐标刻画点的位置,体会在极坐标系和平面直角坐标系中刻画点的位置的区别.(难点)3.掌握极坐标和直角坐标的互化关系式,能进行极坐标和直角坐标的互化.(重点、易错点)[基础·初探]教材整理1极坐标系阅读教材P8~P10,完成下列问题.1.极坐标系的概念(1)极坐标系的建立:在平面内取一个定点O,叫做极点;自极点O引一条射线Ox,叫做极轴;再选定一个长度单位、一个角度单位(通常取弧度)及其正方向(通常取逆时针方向),这样就建立了一个极坐标系.(2)极坐标:设M是平面内一点,极点O与点M的距离|OM|叫做点M的极径,记为ρ;以极轴Ox为始边,射线OM为终边的角xOM叫做点M的极角,记为θ.有序数对(ρ,θ)叫做点M的极坐标,记为M(ρ,θ).一般地,不作特殊说明时,我们认为ρ≥0,θ可取任意实数.2.点与极坐标的关系一般地,极坐标(ρ,θ)与(ρ,θ+2kπ)(k∈Z)表示同一个点.特别地,极点O 的坐标为(0,θ)(θ∈R).如果规定ρ>0,0≤θ<2π,那么除极点外,平面内的点可用惟一的极坐标(ρ,θ)表示;同时,极坐标(ρ,θ)表示的点也是惟一确定的.在极坐标系中,ρ1=ρ2,且θ1=θ2是两点M (ρ1,θ1)和N (ρ2,θ2)重合的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件D .既不充分也不必要条件【解析】 前者显然能推出后者,但后者不一定推出前者,因为θ1与θ2可相差2π的整数倍.【答案】 A教材整理2 极坐标和直角坐标的互化 阅读教材P 11,完成下列问题.1.互化背景:把直角坐标系的原点作为极点,x 轴的正半轴作为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位,如图1-2-1所示.图1-2-12.互化公式:设M 是平面内任意一点,它的直角坐标是(x ,y ),极坐标是(ρ,θ),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:将点M 的极坐标⎝ ⎛⎭⎪⎫10,π3化为直角坐标是( )A .(5,53)B .(53,5)C .(5,5)D .(-5,-5)【解析】 x =ρcos θ=10 cos π3=5,y =ρsin θ=10sin π3=5 3. 【答案】 A[质疑·手记]预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流:疑问1: 解惑: 疑问2: 解惑: 疑问3: 解惑:[小组合作型](1)⎝ ⎛⎭⎪⎫2,4π3;(2)⎝ ⎛⎭⎪⎫2,23π;(3)⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3;(4)(2,-2). 【思路探究】 点的极坐标(ρ,θ)―→⎩⎨⎧x =ρcos θy =ρsin θ―→点的直角坐标(x ,y )―→判定点所在象限.【自主解答】 (1)由题意知x =2cos 4π3=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=-1,y =2sin 4π3=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-32=-3, ∴点⎝ ⎛⎭⎪⎫2,4π3的直角坐标为()-1,-3,是第三象限内的点.(2)x =2cos 23π=-1,y =2sin 23π=3,∴点⎝ ⎛⎭⎪⎫2,23π的直角坐标为(-1,3),是第二象限内的点.(3)x =2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π3=1,y =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π3=-3,∴点⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3的直角坐标为(1,-3),是第四象限内的点.(4)x =2cos (-2)=2cos 2,y =2sin(-2)=-2sin 2,∴点(2,-2)的直角坐标为(2cos 2,-2sin 2),是第三象限内的点.1.点的极坐标与直角坐标的互化公式的三个前提条件:(1)极点与直角坐标系的原点重合;(2)极轴与直角坐标系的x 轴的正半轴重合;(3)两种坐标系的长度单位相同.2.将点的极坐标(ρ,θ)化为点的直角坐标(x ,y )时,运用到求角θ的正弦值和余弦值,熟练掌握特殊角的三角函数值,灵活运用三角恒等变换公式是关键.[再练一题]1.分别把下列点的极坐标化为直角坐标: (1)⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π6;(2)⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π2;(3)(π,π). 【解】 (1)∵x =ρcos θ=2cos π6=3, y =ρsin θ=2sin π6=1,∴点的极坐标⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π6化为直角坐标为(3,1).(2)∵x =ρcos θ=3cos π2=0, y =ρsin θ=3sin π2=3,∴点的极坐标⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π2化为直角坐标为(0,3).(3)∵x =ρcos θ=πcos π=-π, y =ρsin θ=πsin π=0,∴点的极坐标(π,π)化为直角坐标为(-π,0).: (1)(-2,23);(2)(6,-2);(3)⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2,3π2.【思路探究】 利用公式ρ2=x 2+y 2,tan θ=yx (x ≠0),但求角θ时,要注意点所在的象限.【自主解答】 (1)∵ρ=x 2+y 2=(-2)2+(23)2=4, tan θ=yx =-3,θ∈[0,2π), 由于点(-2,23)在第二象限, ∴θ=2π3,∴点的直角坐标(-2,23)化为极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫4,23π.(2)∵ρ=x 2+y 2=(6)2+(-2)2=22, tan θ=y x =-33,θ∈[0,2π), 由于点(6,-2)在第四象限, ∴θ=11π6,∴点的直角坐标(6,-2)化为极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫22,11π6.(3)∵ρ=x 2+y 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫3π22+⎝ ⎛⎭⎪⎫3π22=32π2, tan θ=yx =1,θ∈[0,2π), 由于点⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2,3π2在第一象限,∴θ=π4,∴点的直角坐标⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2,3π2化为极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32π2,π4.1.将直角坐标(x ,y )化为极坐标(ρ,θ),主要利用公式ρ2=x 2+y 2,tan θ=y x (x ≠0)进行求解,先求极径,再求极角.2.在[0,2π)范围内,由tan θ=yx (x ≠0)求θ时,要根据直角坐标的符号特征判断出点所在的象限.如果允许θ∈R ,再根据终边相同的角的意义,表示为θ+2k π(k ∈Z )即可.[再练一题]2.已知下列各点的直角坐标,求它们的极坐标: (1)A (3,3);(2)B (-2,-23);【导学号:91060003】(3)C (0,-2);(4)D (3,0).【解】 (1)由题意可知:ρ=32+(3)2=23, tan θ=33,所以θ=π6,所以点A 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫23,π6.(2)ρ=(-2)2+(-23)2=4,tan θ=-23-2=3,又由于θ为第三象限角,故θ=43π,所以B 点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫4,43π.(3)ρ=02+(-2)2=2,θ为32π,θ在y 轴负半轴上,所以C 点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,32π. (4)ρ=32+02=3,tan θ=03=0,故θ=0, 所以D 点的极坐标为(3,0).在极坐标系中,如果A ⎝ ⎭⎪⎫2,π4,B ⎝ ⎭⎪⎫2,5π4为等边三角形ABC 的两个顶点,求顶点C 的极坐标(ρ>0,0≤θ<2π).【思路探究】 解答本题可以先利用极坐标化为直角坐标,再根据等边三角形的定义建立方程组求解点C 的直角坐标,进而求出点C 的极坐标.【自主解答】 对于点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4有ρ=2,θ=π4,∴x =2cos π4=2,y =2sin π4=2,则A (2,2). 对于B ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,54π有ρ=2,θ=54π,∴x =2cos 5π4=-2,y =2sin 5π4=-2, ∴B (-2,-2).设C 点的坐标为(x ,y ),由于△ABC 为等边三角形, 故|AB |=|BC |=|AC |=4,∴有⎩⎨⎧(x -2)2+(y -2)2=16,(x +2)2+(y +2)2=16,解之得⎩⎨⎧x =6,y =-6或⎩⎨⎧x =-6,y =6,∴C 点的坐标为(6,-6)或(-6,6), ∴ρ=6+6=23,tan θ=-66=-1,∴θ=7π4或θ=3π4.故点C 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫23,7π4或⎝ ⎛⎭⎪⎫23,3π4.1.本例综合考查了点的极坐标与直角坐标的互化公式以及等边三角形的意义和性质.结合几何图形可知,点C 的坐标有两解,设出点的坐标寻求等量关系建立方程组求解是关键.2.若设出C (ρ,θ),利用余弦定理亦可求解.[再练一题]3.本例中,如果点的极坐标仍为A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,5π4,且△ABC 为等腰直角三角形,如何求直角顶点C 的极坐标?【解】 对于点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π4,直角坐标为(2,2),点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,5π4的直角坐标为(-2,-2),设点C 的直角坐标为(x ,y ),由题意得AC ⊥BC ,且|AC |=|BC |, ∴AC →·BC →=0,即(x -2,y -2)·(x +2,y +2)=0, ∴x 2+y 2=4.①又|A C →|2=|B C →|2,于是(x -2)2+(y -2)2 =(x +2)2+(y +2)2,∴y =-x ,代入①,得x 2=2,解得x =±2, ∴⎩⎨⎧ x =2,y =-2,或⎩⎨⎧x =-2,y =2, ∴点C 的直角坐标为(2,-2)或(-2,2), ∴ρ=2+2=2,tan θ=-1,θ=7π4或3π4, ∴点C 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,3π4或⎝ ⎛⎭⎪⎫2,7π4. [探究共研型]探究1 如图1-答下列问题:①他向东偏北60°方向走120 m 后到达什么位置?该位置惟一确定吗? ②如果有人打听体育馆和办公楼的位置,他应如何描述?图1-2-2【提示】 以A 为基点,射线AB 为参照方向,利用与A 的距离、与AB 所成的角,就可以刻画平面上点的位置.①到达图书馆,该位置惟一确定;②体育馆在正东方向60 m 处,办公楼在西北方向50 m 处.探究2 在极坐标系中,⎝ ⎛⎭⎪⎫4,π6,⎝ ⎛⎭⎪⎫4,π6+2π,⎝ ⎛⎭⎪⎫4,π6+4π,⎝ ⎛⎭⎪⎫4,π6-2π表示的点有什么关系?你能从中体会极坐标与直角坐标在刻画点的位置时的区别吗?【提示】 由终边相同的角的定义可知,上述极坐标表示同一个点.实际上,⎝ ⎛⎭⎪⎫4,π6+2k π(k ∈Z )都表示这个点.设点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π3,直线l 为过极点且垂直于极轴的直线,分别求点A 关于极轴,直线l ,极点的对称点的极坐标(限定ρ>0,-π<θ≤π).【思路探究】 欲写出点的极坐标,首先应确定ρ和θ的值. 【自主解答】 如图所示,关于极轴的对称点为B 2,-π3, 关于直线l 的对称点为C ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,23π,关于极点O 的对称点为D ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-23π.四个点A ,B ,C ,D 都在以极点为圆心,2为半径的圆上.1.点的极坐标不是惟一的,但若限制ρ>0,0≤θ<2π,则除极点外,点的极坐标是惟一确定的.2.写点的极坐标要注意顺序:极径ρ在前,极角θ在后,不能颠倒顺序.[再练一题]4.在极坐标系中与点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,-π3关于极轴所在的直线对称的点的极坐标是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫3,23π B.⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π3 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫3,43π D.⎝ ⎛⎭⎪⎫3,56π 【解析】 与点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,-π3关于极轴所在的直线对称的点的极坐标可以表示为⎝ ⎛⎭⎪⎫3,2k π+π3(k ∈Z ). 【答案】 B[构建·体系]极坐标系—⎪⎪⎪⎪—极坐标的概念—点与极坐标的关系—极坐标与直角坐标的互化1.极坐标系中,点M (1,0)关于极点的对称点为( ) A .(1,0) B .(-1,π) C .(1,π)D .(1,2π)【解析】 ∵(ρ,θ)关于极点的对称点为(ρ,π+θ), ∴M (1,0)关于极点的对称点为(1,π). 【答案】 C2.点A 的极坐标是⎝ ⎛⎭⎪⎫2,7π6,则点A 的直角坐标为( )A .(-1,-3)B .(-3,1)C .(-3,-1)D .(3,-1)【解析】 x =ρcos θ=2cos 76π=-3, y =ρsin θ=2sin 76π=-1.【答案】 C3.点M 的直角坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,则点M 的极坐标可以为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,0 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π2 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,-π2【解析】 ∵ρ=x 2+y 2=π2,且θ=π2,∴M 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π2.【答案】 C4.将极轴Ox 绕极点顺时针方向旋转π6得到射线OP ,在OP 上取点M ,使|OM |=2,则ρ>0,θ∈[0,2π)时点M 的极坐标为________,它关于极轴的对称点的极坐标为_______________________________________(ρ>0,θ∈[0,2π)).【导学号:91060004】【解析】 ρ=|OM |=2,与OP 终边相同的角为-π6+2k π(k ∈Z ). ∵θ∈[0,2π),∴k =1,θ=11π6, ∴M ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,11π6,∴M 关于极轴的对称点为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π6. 【答案】 ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,11π6 ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π65.在极轴上求与点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫42,π4距离为5的点M 的坐标.【解】 设M (r,0),∵A ⎝ ⎛⎭⎪⎫42,π4, ∴(42)2+r 2-82r cos π4=5,即r 2-8r +7=0, 解得r =1或r =7,∴点M 的坐标为(1,0)或(7,0).我还有这些不足:(1) (2) 我的课下提升方案:(1)(2)学业分层测评(二)(建议用时:45分钟)[学业达标]一、选择题1.下列各点中与⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π6不表示极坐标系中同一个点的是( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-116π B.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,136π C.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,116π D.⎝⎛⎭⎪⎫2,-236π 【解析】 与极坐标⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π6相同的点可以表示为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π6+2k π(k ∈Z ),只有⎝ ⎛⎭⎪⎫2,116π不适合. 【答案】 C2.将点的极坐标(π,-2π)化为直角坐标为( ) A .(π,0) B .(π,2π) C .(-π,0)D .(-2π,0)【解析】 x =πcos(-2π)=π,y =πsin(-2π)=0, 所以点的极坐标(π,-2π)化为直角坐标为(π,0). 【答案】 A3.若ρ1+ρ2=0,θ1+θ2=π,则点M 1(ρ1,θ1)与点M 2(ρ2,θ2)的位置关系是( ) A .关于极轴所在直线对称 B .关于极点对称C .关于过极点垂直于极轴的直线对称D .两点重合【解析】 因为点(ρ,θ)关于极轴所在直线对称的点为(-ρ,π-θ).由此可知点(ρ1,θ1)和(ρ2,θ2)满足ρ1+ρ2=0,θ1+θ2=π,是关于极轴所在直线对称.【答案】 A4.在极坐标系中,已知点P 1⎝ ⎛⎭⎪⎫6,π4、P 2⎝ ⎛⎭⎪⎫8,3π4,则|P 1P 2|等于( )A .9B .10C .14D .2【解析】 ∠P 1OP 2=3π4-π4=π2,∴△P 1OP 2为直角三角形,由勾股定理可得|P 1P 2|=10.【答案】 B5.在平面直角坐标系xOy 中,点P 的直角坐标为(1,-3).若以原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,则点P 的极坐标可以是( )【导学号:91060005】A.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,4π3 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫1,-π3 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-4π3 【解析】 极径ρ=12+(-3)2=2,极角θ满足tan θ=-31=-3, ∵点(1,-3)在第四象限,∴θ=-π3. 【答案】 A 二、填空题6.平面直角坐标系中,若点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,7π2经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2x y ′=13y 后的点为Q ,则极坐标系中,极坐标为Q 的点到极轴所在直线的距离等于________.【解析】 ∵点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,7π2经过伸缩变换⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2x y ′=13y 后的点为Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫6,7π6,则极坐标系中,极坐标为Q 的点到极轴所在直线的距离等于6⎪⎪⎪⎪⎪⎪sin 7π6=3. 【答案】 37.已知点P 在第三象限角的平分线上,且到横轴的距离为2,则当ρ>0,θ∈[0,2π)时,点P 的极坐标为________.【解析】 ∵点P (x ,y )在第三象限角的平分线上,且到横轴的距离为2,∴x =-2,且y =-2, ∴ρ=x 2+y 2=22,又tan θ=y x =1,且θ∈[0,2π),∴θ=5π4. 因此点P 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫22,5π4. 【答案】 ⎝ ⎛⎭⎪⎫22,5π48.极坐标系中,点A 的极坐标是⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π6,则(1)点A 关于极轴的对称点的极坐标是________; (2)点A 关于极点的对称点的极坐标是________;(3)点A 关于过极点且垂直于极轴的直线的对称点的极坐标是________.(本题中规定ρ>0,θ∈[0,2π))【解析】 点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π6关于极轴的对称点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫3,11π6;点A 关于极点的对称点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫3,7π6;点A 关于过极点且垂直于极轴的直线的对称点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫3,5π6.【答案】 (1)⎝ ⎛⎭⎪⎫3,11π6 (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫3,7π6 (3)⎝ ⎛⎭⎪⎫3,5π6三、解答题9.(1)已知点的极坐标分别为A ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,-π4,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,2π3,C ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,π,D ⎝ ⎛⎭⎪⎫-4,π2,求它们的直角坐标.(2)已知点的直角坐标分别为A (3,3),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-53,C (-2,-23),求它们的极坐标(ρ≥0,0≤θ<2π).【解】 (1)根据x =ρcos θ,y =ρsin θ, 得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫322,-322, B (-1,3),C ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,0,D (0,-4).(2)根据ρ2=x 2+y 2,tan θ=y x 得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫23,π6,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫53,3π2,C ⎝ ⎛⎭⎪⎫4,4π3.10.在极坐标系中,已知△ABC 的三个顶点的极坐标分别为A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π3,B (2,π),C ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,5π3.(1)判断△ABC 的形状; (2)求△ABC 的面积.【解】 (1)如图所示,由A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π3,B (2,π),C ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,5π3,得|OA |=|OB |=|OC |=2,∠AOB =∠BOC =∠AOC =2π3,∴△AOB ≌△BOC ≌△AOC ,∴AB =BC =CA ,故△ABC 为等边三角形.(2)由上述可知,AC =2OA sin π3=2×2×32=2 3. ∴S △ABC =34×(23)2=3 3.[能力提升]1.已知极坐标平面内的点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-5π3,则P 关于极点的对称点的极坐标与直角坐标分别为 ( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,π3,(1,3) B.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-π3,(1,-3) C.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,2π3,(-1,3) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-2π3,(-1,-3) 【解析】 点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-5π3关于极点的对称点为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-5π3+π,即⎝ ⎛⎭⎪⎫2,-2π3,且x =2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2π3=-2cos π3 =-1,y =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2π3=-2sin π3=- 3. 【答案】 D2.已知极坐标系中,极点为O,0≤θ<2π,M ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π3,在直线OM 上与点M的距离为4的点的极坐标为________.【解析】 如图所示,|OM |=3,∠xOM =π3,在直线OM 上取点P 、Q ,使|OP |=7,|OQ |=1,∠xOP =π3,∠xOQ =4π3,显然有|PM |=|OP |-|OM |=7-3=4,|QM |=|OM |+|OQ |=3+1=4.【答案】 ⎝ ⎛⎭⎪⎫7,π3或⎝ ⎛⎭⎪⎫1,4π33.直线l 过点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π3,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫3,π6,则直线l 与极轴夹角等于________.【解析】 如图所示,先在图形中找到直线l 与极轴夹角(要注意夹角是个锐角),然后根据点A ,B 的位置分析夹角大小.因为|AO |=|BO |=3, ∠AOB =π3-π6=π6, 所以∠OAB =π-π62=5π12, 所以∠ACO =π-π3-5π12=π4. 【答案】 π44.某大学校园的部分平面示意图如图1-2-3:用点O ,A ,B ,C ,D ,E ,F ,G 分别表示校门,器材室,操场,公寓,教学楼,图书馆,车库,花园,其中|AB |=|BC |,|OC |=600 m .建立适当的极坐标系,写出除点B 外各点的极坐标(限定ρ≥0,0≤θ<2π且极点为(0,0)).图1-2-3【解】 以点O 为极点,OA 所在的射线为极轴Ox (单位长度为1 m),建立极坐标系,由|OC |=600 m ,∠AOC =π6,∠OAC =π2,得|AC |=300 m ,|OA |=300 3 m ,又|AB |=|BC |,所以|AB |=150 m. 同理,得|OE |=2|OG |=300 2 m ,所以各点的极坐标分别为O (0,0),A (3003,0),C ⎝ ⎛⎭⎪⎫600,π6,D ⎝ ⎛⎭⎪⎫300,π2,E ⎝ ⎛⎭⎪⎫3002,3π4,F (300,π),G ⎝ ⎛⎭⎪⎫1502,3π4.。