2014届高考数学一轮复习 第73讲《极坐标系及简单的极坐标方程》热点针对训练 理
总结高中数学极坐标公式及常见极坐标方程1
总结高中数学极坐标公式及常见极坐标方程1总结高中数学极坐标公式及常见极坐标方程1极坐标公式是一种用极坐标表示平面上点的数学公式。
它由极径和极角两个参数组成。
极径表示点到原点的距离，极角表示点到正半轴的角度。
极坐标公式非常有用，可以简化一些复杂的计算。
它可以用来描述平面上的曲线、图形和方程。
在讲解极坐标公式之前，我们先来了解一下极坐标方程的常见形式。
1.点的极坐标表示一个点的极坐标由极径和极角两个参数表示。
在平面直角坐标系中，点的极坐标表示可以通过以下公式计算得到：x = r * cosθy = r * sinθ其中，(x,y)是点在直角坐标系中的坐标，r是点到原点的距离，θ是点到正半轴的角度。
2.极坐标的规范性要求为了避免重复表示同一个点，极坐标的规范性要求如下：-r>=0：极径必须为非负数，表示点到原点的距离。
-0<=θ<=2π：极角必须在0到2π之间，表示点到正半轴的角度。
3.极坐标方程的常见形式极坐标方程是一种用极径和极角表示的方程。
常见的极坐标方程形式如下：a.极坐标方程中的常数项-r=a：一个常数，描述了点到原点的距离。
-θ=b：一个常数，描述了点到正半轴的角度。
这两种形式表示的是一条线段或射线。
b.极坐标方程中的线性函数-r=a+bθ：一个线性函数，描述了极径随着极角变化的规律。
- θ = a + br：一个线性函数，描述了极角随着极径变化的规律。
这两种形式表示的是一条螺旋线或螺线。
c.极坐标方程中的二次函数-r=a+bθ^2：一个二次函数，描述了极径随着极角平方的变化。
- θ = a + br^2：一个二次函数，描述了极角随着极径平方的变化。
这两种形式表示的是一条渐开螺旋线。
总结而言，高中数学中的极坐标公式和方程主要包括了点的极坐标表示和几种常见的极坐标方程形式。
掌握极坐标公式和方程有助于我们更好地理解平面上的曲线和图形，同时也能够简化一些复杂的计算。
高考数学中的极坐标方程及相关性质
高考数学中的极坐标方程及相关性质随着高考数学的改革，极坐标方程逐渐成为了高考数学中的一个重要考点。
极坐标方程是一个点在极坐标系中的表示方式，常用于描述圆形、椭圆形和其他曲线的图形和方程。
在本文中，我们将探讨高考数学中的极坐标方程及其相关性质。
一、极坐标系及坐标变换极坐标系是一种二维坐标系，其中每个点都由一个半径和一个角度表示。
坐标系通常由平面上的一个点 (称为原点) 和一条从原点出发的线(称为极轴线) 来确定。
半径表示点与原点之间的距离，角度则表示从极轴线到点的连线与某一固定线之间的夹角。
相比于直角坐标系，极坐标系描述圆形、椭圆、螺旋线等图形时更为方便。
对于一个点 $(r,\theta)$，可以使用以下公式与直角坐标系进行转换：$$x=r\cos\theta,y=r\sin\theta$$而对于一个直角坐标系中的点 $(x,y)$，则可以使用以下公式将其转换为极坐标系坐标 $(r,\theta)$：$$r=\sqrt{x^2+y^2},\theta=\tan^{-1}\frac{y}{x}$$在高考中，了解极坐标系及坐标变换方法对于理解极坐标方程中的相关概念是非常重要的。
二、直角坐标系与极坐标方程的关系在直角坐标系中，曲线可以用一条方程表示。
同样地，在极坐标系中，曲线可以用一条极坐标方程表示。
对于圆形或椭圆形，极坐标方程是相当直观，常常被用来诱导学生了解其背后的关键数学概念。
以圆形为例，我们可以定义一个点 $(r,\theta)$ 到圆心$(0,0)$ 的距离等于圆的半径 $a$。
这样，便可以列出圆的极坐标方程：$$r=a$$对于任何极角 $\theta$，该方程都将得到一个描述圆周上点的位置的极坐标组成的集合。
类似地，椭圆形也可以用更复杂的极坐标方程表示。
三、极坐标方程的参数方程参数方程是一种将变量表示为其他变量的函数的方式。
在直角坐标系中，参数方程通常被用来描述曲线上的一个点与时间 t 的关系，例如，$x = \cos t, y = \sin t$ 可以表示单位圆的曲线。
高三极坐标方程知识点
高三极坐标方程知识点一、导言极坐标方程是数学中的一种坐标系表示方法，通过使用极径和极角来描述平面上点的位置。
在高三数学中，学习极坐标方程是必不可少的一部分。
本文将介绍极坐标方程的基本定义、图形表示以及相关的知识点。
二、基本概念1. 极坐标系：极坐标系是由极轴和极角组成的二维坐标系。
极轴是由原点O出发的射线，极角是用角度或弧度表示的射线与极轴的夹角。
2. 极坐标：一个点在极坐标系中的位置可以用极径r和极角θ来表示，记作(r,θ)。
其中，r表示点到原点O的距离，θ表示点所在射线与极轴的夹角。
三、极坐标方程的表示极坐标系下，一个点的坐标可以由极径r和极角θ来确定。
根据这个原理，可以得到极坐标方程的一般形式：r=f(θ)，其中f(θ)为一个函数。
极坐标方程描述了平面上所有满足该方程的点的集合。
四、极坐标方程的图形表示不同的方程对应不同的图形。
以下是一些常见的极坐标方程及其对应的图形表示：1. 极径为常数的方程：r=a，其中a为正实数。
该方程表示以极径为a的一个园。
2. 正弦曲线方程：r=a·sinθ，其中a为正实数。
该方程表示以极轴为对称轴的正弦曲线。
3. 余弦曲线方程：r=a·cosθ，其中a为正实数。
该方程表示以极轴为对称轴的余弦曲线。
4. 椭圆方程：r=a·(1-e·cosθ)，其中a和e为正实数。
该方程表示以极轴为对称轴的椭圆。
5. 双曲线方程：r=a·(1+e·cosθ)，其中a和e为正实数。
该方程表示以极轴为对称轴的双曲线。
六、其他相关知识点1. 极坐标方程与直角坐标方程互相转化：可以通过一定的数学运算将极坐标方程转化为直角坐标方程，或将直角坐标方程转化为极坐标方程。
2. 极坐标方程下的导数与曲线切线：使用导数的定义，可以求得极坐标方程下的导数及曲线的切线方程。
3. 高阶曲线的极坐标方程：对于一些高阶曲线，可以通过一定的数学方法求得其极坐标方程。
高考数学中的极坐标方程
高考数学中的极坐标方程高考数学中的极坐标方程是一个非常重要的概念，它在各种数学问题中都有广泛的应用。
极坐标方程是指将平面上的点用极径(r)和极角(θ)来描述的方程。
下面我们来详细了解一下极坐标方程。
一、极坐标系的基本概念极坐标系是由极轴和极角组成的坐标系，其中极轴是指从原点向右的一条水平直线，极角则是从极轴到点P的线段与极轴所成的角度，通常用θ表示。
二、极坐标方程的基本形式极坐标方程一般是由一个函数f(r)和一个角度θ组成的方程。
学习极坐标方程的基本形式对于理解极坐标方程的性质以及解题非常有帮助。
1. r=f(θ)当函数f(θ)为一个常数时，极坐标方程变为一个圆形方程r=a，其中a为圆的半径。
2. r=f(θ±α)当函数f(θ)为一个多项式函数或三角函数时，我们可以通过改变θ的位置使得其满足我们的需求，这样我们就可以得到各种不同形状的曲线。
3. r=f(θ,k)当函数f(θ)为一个以k为参数的函数时，我们可以通过改变k 的值来产生不同形状的曲线。
三、极坐标方程的解析方式在高考中，我们经常需要通过极坐标方程求解一些问题。
下面我们就来介绍一下极坐标方程的解析方式。
1. 找到曲线的基本特性第一步是找到曲线的基本特性，包括方程的对称性、渐进线和离心率等信息。
这些信息可以帮助我们简化问题和准确识别曲线。
2. 使用直角坐标系转换极坐标方程有时候，直角坐标系更适合我们求解问题。
在这种情况下，我们需要将极坐标方程转换为直角坐标系方程。
这个过程需要一些代数技巧，但是一旦我们掌握了这些技巧，就可以轻松地进行计算。
3. 应用微积分知识求解极坐标方程对于复杂的问题，我们需要使用微积分知识来求解极坐标方程。
这意味着我们需要求出函数的导数和极值点，以及曲线的图像、长度和面积等信息。
这些方法在解决数学、物理和工程学等学科的问题中都有广泛的应用。
四、实践应用：绘制极坐标图形绘制极坐标图形是应用极坐标方程的一种非常实用的方法。
2014年高考数学一轮复习 热点难点精讲精析 选修系列(第1部分：坐标系与参数方程)
4
4
4
4
B( 2, 2).
设点C的直角坐标为由(x于, y为),等边三A角BC形，故有
| BC || AC || AB | .
(x 2)2 (y 2)2 (x 2)2 (y 2)2 ( 2 2)2 ( 2 2)2.
即(x
2)2 (y
2)2 16 ,
(x 2)2 ( y 2)2 16
的面积建立关系式。
解答：建立如图所示极坐标系，设动点 M 坐标为 (, )(0 ) ，P，Q 两点坐标分别为 3
(
1
,
0),
(
2
,
3
).
则有：
3
1 2
12
sin
3
8
①
1 2
1
sin
4
②
1 2
2
sin(
3
)
4
③
②③ 得④1 4
2 12
sin
sin( 3
)=16
12 =
32 3
代入④得
2
，且 0
4
②
把②代入①得点 P 的轨迹的极坐标方程为
2 cos( ) =4 得 (cos sin ) 4 4 3
∴点 P 的轨迹的普通方程为 x+y=4,是过点（4，0）且倾斜角为 的直线。
4
二、参数方程
4
（一）把参数方程化为普通方程
〖例〗已知曲线 C ：
（t 为参数）， C ：
（ 为参数）。
x2 y2 2 2x 2 2 y 12 0 ① x2 y2 2 2x 2 2 y 12 0 ②
②① 得③y x
代入①化简得x，2 =，16 x= 6
(全国通用)2014届高考数学总复习(考点引领+技巧点拨)坐标系与参数方程第1课时 坐 标 系
《最高考系列 高考总复习》2014届高考数学总复习（考点引领+技巧点拨）选修4－4 坐标系与参数方程第1课时 坐 标 系1. (选修44P 17习题第7题改编)已知点M 的直角坐标是(－1，3)，求点M 的极坐标．解：⎝ ⎛⎭⎪⎫2，2k π＋2π3(k∈Z )都是极坐标． 2. (选修44P 32习题第4题改编)求直线xcos α＋ysin α＝0的极坐标方程． 解：ρcos θcos α＋ρsin θsin α＝0，cos(θ－α)＝0，取θ－α＝π2.3. (选修44P 32习题第5题改编)化极坐标方程ρ2cos θ－ρ＝0为直角坐标方程． 解：ρ(ρcos θ－1)＝0，ρ＝x 2＋y 2＝0，或ρcos θ＝x ＝1.∴ 直角坐标系方程为x 2＋y 2＝0或x ＝1.4. 求极坐标方程ρcos θ＝2sin2θ表示的曲线．解：ρcos θ＝4sin θcos θ，cos θ＝0，或ρ＝4sin θ，即ρ2＝4ρsin θ，则θ＝k π＋π2，或x 2＋y 2＝4y.∴ 表示的曲线为一条直线和一个圆．5. (选修44P 33习题第14题改编)求极坐标方程分别为ρ＝cos θ与ρ＝sin θ的两个圆的圆心距．解：圆心分别为⎝ ⎛⎭⎪⎫12，0和⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12，故圆心距为22.1. 极坐标系是由距离(极径)与方向(极角)确定点的位置的一种方法，由于终边相同的角有无数个且极径可以为负数，故在极坐标系下，有序实数对(ρ，θ)与点不一一对应．这点应与直角坐标系区别开来．2. 在极坐标系中，同一个点M 的坐标形式不尽相同，M(ρ，θ)可表示为(ρ，θ＋2n π)(n∈Z )．3. 极坐标系中，极径ρ可以为负数，故M(ρ，θ)可表示为(－ρ，θ＋(2n ＋1)π)(n∈Z )．4. 特别地，若ρ＝0，则极角θ可为任意角．5. 建立曲线的极坐标方程，其基本思路与在直角坐标系中大致相同，即设曲线上任一点M(ρ，θ)，建立等式，化简即得．6. 常用曲线的极坐标方程(1) 经过点A(a ，0)与极轴垂直的直线的极坐标方程为ρcos θ＝a. (2) 经过点A(0，a)与极轴平行的直线的极坐标方程为ρsin θ＝a. (3) 圆心在A(a ，0)，且过极点的圆的极坐标方程为ρ＝2acos θ.7. 以直角坐标系的原点O 为极点，x 轴的正半轴为极轴，且在两种坐标系中取相同的长度单位．平面内任一点P 的直角坐标(x ，y)与极坐标(ρ，θ)可以互换，公式是⎩⎪⎨⎪⎧x ＝ρcos θ，y ＝ρsin θ 和⎩⎪⎨⎪⎧ρ2＝x 2＋y 2，tan θ＝y x . [备课札记]题型1 求极坐标方程例1 如图，AB 是半径为1的圆的一条直径，C 是此圆上任意一点，作射线AC ，在AC 上存在点P ，使得AP²AC＝1，以A 为极点，射线AB 为极轴建立极坐标系．(1) 求以AB 为直径的圆的极坐标方程； (2) 求动点P 的轨迹的极坐标方程； (3) 求点P 的轨迹在圆内部分的长度．解：(1) 易得圆的极坐标方程为ρ＝2cos θ.(2) 设C(ρ0，θ)，P(ρ，θ)，则ρ0＝2cos θ，ρ0ρ＝1.∴ 动点P 的轨迹的极坐标方程为ρcos θ＝12.(3) 所求长度为 3. 备选变式（教师专享）求以点A(2，0)为圆心，且过点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫23，π6的圆的极坐标方程． 解：由已知圆的半径为 AB ＝22＋（2 3）2－2³2³2 3cos π6＝2.又圆的圆心坐标为A(2，0)，所以圆过极点， 所以圆的极坐标方程是ρ＝4cos θ.题型2 极坐标方程与直角坐标方程的互化例2 在极坐标系中，设圆ρ＝3上的点到直线ρ(cos θ＋3sin θ)＝2的距离为d.求d 的最大值．解：将极坐标方程ρ＝3化为普通方程，得圆：x 2＋y 2＝9.极坐标方程ρ(cos θ＋3sin θ)＝2化为普通方程，得直线：x ＋3y ＝2.在x 2＋y 2＝9上任取一点A(3cos α，3sin α)． 则点A 到直线的距离为d ＝|3cos α＋33sin α－2|2＝|6sin （α＋30°）－2|2，∴ 所求d 的最大值为4. 变式训练在极坐标系中，圆C 的方程为ρ＝2 2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ＋π4，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 的方程为y ＝2x ＋1，判断直线l 和圆C 的位置关系．解：ρ＝22sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ＋π4即ρ＝2(sin θ＋cos θ)，两边同乘以ρ得ρ2＝2(ρsin θ＋ρcos θ)，得圆C 的直角坐标方程为(x －1)2＋(y －1)2＝2，圆心C 到直线l 的距离d ＝|2－1＋1|22＋12＝255<2，所以直线l 和圆C 相交． 题型3 极坐标的应用例3 若两条曲线的极坐标方程分别为ρ＝1与ρ＝2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ＋π3，它们相交于A 、B两点，求线段AB 的长．解：(解法1)联立方程⎩⎪⎨⎪⎧ρ＝1，ρ＝2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ＋π3，得交点坐标为A(1，0)，B ⎝ ⎛⎭⎪⎫1，－2π3(注意坐标形式不唯一)．在△OAB 中，根据余弦定理，得AB 2＝1＋1－2³1³1³cos 2π3＝3，所以AB ＝ 3.(解法2)由ρ＝1，得x 2＋y 2＝1.∵ ρ＝2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ＋π3＝cos θ－3sin θ，∴ ρ2＝ρcos θ－3²ρsin θ，∴ x 2＋y 2－x ＋3y ＝0.由⎩⎨⎧x 2＋y 2＝1，x 2＋y 2－x ＋3y ＝0，得A(1，0)、B ⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，－32，∴AB ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋122＋⎝ ⎛⎭⎪⎫0＋322＝ 3. 备选变式（教师专享）在极坐标系中，曲线C 1：ρ(2cos θ＋sin θ)＝1与曲线C 2：ρ＝a(a>0) 的一个交点在极轴上，求a 的值．解：曲线C 1的直角坐标方程是2x ＋y ＝1，曲线C 2的普通方程是直角坐标方程x 2＋y 2＝a 2，因为曲线C 1：ρ(2cos θ＋sin θ)＝1与曲线C 2：ρ＝a(a>0)的一个交点在极轴上，所以C 1与x 轴交点横坐标与a 值相等，由y ＝0，x ＝22，知a ＝22.1. (2013²安徽)在极坐标系中，求圆ρ＝2cos θ的垂直于极轴的两条切线方程． 解：在极坐标系中，圆心坐标ρ＝1，θ＝0，半径r ＝1，所以左切线方程为θ＝π2，右切线满足cos θ＝2ρ，即ρcos θ＝2.2. (2013²天津)已知圆的极坐标方程为ρ＝4cos θ，圆心为C ，点P 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫4，π3，求|CP|. 解：由ρ＝4cos θ得ρ2＝4ρcos θ，即x 2＋y 2＝4x ，所以(x －2)2＋y 2＝4，圆心C(2，0)．点P 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫4，π3，即ρ＝4，θ＝π3，所以x ＝ρcos θ＝4cos π3＝2，y ＝ρsinθ＝4sin π3＝23，即P(2，23)，所以|CP|＝2 3.3. (2013²上海)在极坐标系中，求曲线ρ＝cos θ＋1与ρcos θ＝1的公共点到极点的距离．解：联立方程组得ρ(ρ－1)＝1 ρ＝1±52.又ρ≥0，故所求为1＋52.4. 在极坐标系中，已知圆C 经过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π4，圆心为直线ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－π3＝－32与极轴的交点，求圆C 的极坐标方程．解：∵ 圆C 的圆心为直线ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－π3＝－32与极轴的交点， ∴ 在ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ－π3＝－32中令θ＝0，得ρ＝1.∴ 圆C 的圆心坐标为(1，0)． ∵ 圆C 经过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π4， ∴ 圆C 的半径为PC ＝（2）2＋12－2³1³2cos π4＝1.∴ 圆C 经过极点．∴ 圆C 的极坐标方程为ρ＝2cos θ.1. (2013²北京)在极坐标系中，求点⎝⎛⎭⎪⎫2，π6到直线ρsin θ＝2的距离．解：在极坐标系中，点⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π6化为直角坐标为(3，1)，直线ρsin θ＝2化为直角坐标方程为y ＝2.(3，1)到y ＝2的距离1，即为点⎝⎛⎭⎪⎫2，π6到直线ρsin θ＝2的距离1.2. (2013²福建)在平面直角坐标系中，以坐标原点为极点，x 轴的非负半轴为极轴建立坐标系．已知点A 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π4，直线的极坐标方程为ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－π4＝a ，且点A 在直线上．(1) 求a 的值及直线的直角坐标方程；(2) 圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋cos αy ＝sin α，(α为参数)，试判断直线与圆的位置关系．解：(1) 由点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π4在直线ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－π4＝a 上，可得a ＝ 2. 所以直线的方程可化为ρcos θ＋ρsin θ＝2，从而直线的直角坐标方程为x ＋y －2＝0.(2) 由已知得圆C 的直角坐标方程为(x －1)2＋y 2＝1， 所以圆心为(1，0)，半径r ＝1， 因为圆心到直线的距离d ＝22<1，所以直线与圆相交． 3. 在极坐标系中，已知曲线C 1：ρ＝12sin θ，曲线C 2：ρ＝12cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－π6. (1) 求曲线C 1和C 2的直角坐标方程；(2) 若P 、Q 分别是曲线C 1和C 2上的动点，求PQ 的最大值．解：(1) 因为ρ＝12sin θ，所以ρ2＝12ρsin θ，所以x 2＋y 2－12y ＝0，即曲线C 1的直角坐标方程为x 2＋(y －6)2＝36.又ρ＝12cos ⎝⎛⎭⎪⎫θ－π6，所以ρ2＝12ρ⎝ ⎛⎭⎪⎫cos θcos π6＋sin θsin π6，所以x 2＋y 2－63x －6y ＝0，即曲线C 2的直角坐标方程为(x －33)2＋(y －3)2＝36.(2) PQ max ＝6＋6＋（33）2＋32＝18.4. 圆O 1和圆O 2的极坐标方程分别为ρ＝4cos θ，ρ＝－4sin θ.(1) 把圆O 1和圆O 2的极坐标方程化为直角坐标方程； (2) 求经过圆O 1、圆O 2交点的直线的直角坐标方程．解：以极点为原点、极轴为x 轴正半轴建立平面直角坐标系，两坐标系中取相同的长度单位．(1) x ＝ρcos θ，y ＝ρsin θ，由ρ＝4cos θ得ρ2＝4ρcos θ，所以x 2＋y 2＝4x.即圆O 1的直角坐标方程为x 2＋y 2－4x ＝0，同理圆O 2的直角坐标方程为x 2＋y 2＋4y ＝0.(2) 由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2－4x ＝0，x 2＋y 2＋4y ＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧x 1＝0，y 1＝0，⎩⎪⎨⎪⎧x 2＝2，y 2＝－2，即圆O 1、圆O 2交于点(0，0)和(2，－2)，故过交点的直线的直角坐标方程为y ＝－x.由于平面上点的极坐标的表示形式不唯一，即(ρ，θ)，(ρ，2π＋θ)，(－ρ，π＋θ)，(－ρ，－π＋θ)，都表示同一点的坐标，这与点的直角坐标的唯一性明显不同．所以对于曲线上的点的极坐标的多种表示形式，只要求至少有一个能满足极坐标方程即可．例如对于极坐标方程ρ＝θ，点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4，π4可以表示为⎝ ⎛⎭⎪⎫π4，π4＋2π或⎝ ⎛⎭⎪⎫π4，π4－2π或⎝ ⎛⎭⎪⎫－π4，5π4等多种形式，其中，只有⎝ ⎛⎭⎪⎫π4，π4的极坐标满足方程ρ＝θ.请使用课时训练（A ）第1课时（见活页）.[备课札记]。
高考数学一轮总复习-第73讲-极坐标系及简单的极坐标方程课件-理-新人教A版
【点评】求解与极坐标有关的问题，主要有两种方法：一 是直接利用极坐标求解，求解时可与数形结合思想结合在一起 应用；二是转化为直角坐标后，用直角坐标求解，使用后一种 时应注意若结果要求是极坐标，还应将直角坐标化为极坐标．
需注意等价性，特别是两边同乘以r n时，方程增 了一个n重解r 0，要判断它是否是方程的解，若 不是要去掉该解．
2 由极坐标方程给出的问题，若不好处理，
就直角坐标化；由直角坐标方程给出的问题， 若用极坐标方法处理较为简便，就极坐标化．
3慎用tan y ，如点M的直角坐标为1,1，
x
化为极坐标时，由tan 1不能确定的取值，
4．常用结论． 极坐标系内点的对称关系：
1点P(， )关于极点的对称点为P(， )； 2点P(， )关于极轴所在直线的对称点为P(， )； 3点P(， )关于直线 的对称点为P(， )；
2
4点P(， )关于直线 的对称点为P(， )；
4
5在极坐标下，A(1，1)，B(2，2 )间的距离
素材2
在极坐标系中定点 A(1，π2)，点 B 在直线 l：ρcosθ＋ρsinθ＝0 上运动，当线段 AB 最短时，求点 B 的极坐标．
【解析】 方法 1：ρcosθ＋ρsinθ＝0， 所以 cosθ＝－sinθ，tanθ＝－1， 所以直线的极坐标方程化为 θ＝34π(直线如图)． 过 A 作直线垂直于 l，垂足为 B， 所以|OB|＝ 22. 所以 B 点的极坐标为( 22，34π)．
与有序数对就可以一一对应了．
2．极坐标与直角坐标的互化注意事项．
2014届高考数学一轮复习 14.1 坐标系考点及自测 理 新人教A版
坐标系与参数方程第1讲坐标系对应学生209考点梳理1．极坐标系的概念(1)极坐标系如图，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，记作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．特别地，当点M在极点时，它的极坐标为(0，θ)，θ可以取任意实数．(3)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)．和直角坐标不同，平面内一个点的极坐标有无数种表示．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．2．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轴正半轴作为极轴，且在两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或⎩⎪⎨⎪⎧ρ2＝x 2＋y 2，tan θ＝y x x ≠0.3．直线的极坐标方程若直线过点M (ρ0，θ0)，且极轴到此直线的角为α，则它的方程为：ρsin(θ－α)＝ρ0sin (θ0－α)．几个特殊位置的直线的极坐标方程 (1)直线过极点：θ＝θ0和θ＝π－θ0； (2)直线过点M (a,0)且垂直于极轴：ρcos θ＝a ；(3)直线过M ⎝⎛⎭⎪⎫b ，π2且平行于极轴：ρsin θ＝b .4．圆的极坐标方程若圆心为M (ρ0，θ0)，半径为r 的圆方程为 ρ2－2ρ0ρcos(θ－θ0)＋ρ20－r 2＝0. 几个特殊位置的圆的极坐标方程 (1)当圆心位于极点，半径为r ：ρ＝r ；(2)当圆心位于M (a,0)，半径为a ：ρ＝2a cos_θ；(3)当圆心位于M ⎝⎛⎭⎪⎫a ，π2，半径为a ：ρ＝2a sin_θ.考点自测1．若曲线的极坐标方程为ρ＝2sin θ＋4cos θ，以极点为原点，极轴为x 轴正半轴建立直角坐标系，则该曲线的直角坐标方程为________．解析 ∵ρ＝2sin θ＋4cos θ，∴ρ2＝2ρsin θ＋4ρcos θ. ∴x 2＋y 2＝2y ＋4x ，即x 2＋y 2－2y －4x ＝0. 答案 x 2＋y 2－2y －4x ＝02．(2013·西安五校一模)在极坐标系(ρ，θ)(0≤θ＜2π)中，曲线ρ＝2sin θ与ρcos θ＝－1的交点的极坐标为________．解析 ρ＝2sin θ的直角坐标方程为x 2＋y 2－2y ＝0，ρcos θ＝－1的直角坐标方程为x ＝－1，联立方程，得⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2－2y ＝0，x ＝－1，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝－1，y ＝1，即两曲线的交点为(－1,1)，又0≤θ＜2π，因此这两条曲线的交点的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2，3π4.答案 ⎝⎛⎭⎪⎫2，3π43．(2012·上海)如图，在极坐标系中，过点M (2,0)的直线l 与极轴的夹角α＝π6.若将l的极坐标方程写成ρ＝f (θ)的形式，则f (θ)＝________.解析 在直线l 上任取一点，再利用正弦定理求直线的极坐标方程．在直线l 上取点P (ρ，θ)，在△OPM 中，由正弦定理得OM sin ∠OPM ＝OP sin ∠OMP ，即2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6－θ＝ρsin 5π6，化简得ρ＝1sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6－θ，故f (θ)＝1sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6－θ.答案1sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6－θ4．(2012·安徽)在极坐标系中，圆ρ＝4sin θ的圆心到直线θ＝π6(ρ∈R )的距离是________．解析 将ρ＝4sin θ化成直角坐标方程为x 2＋y 2＝4y ，即x 2＋(y －2)2＝4，圆心为(0,2)．将θ＝π6(ρ∈R )化成直角坐标方程为x －3y ＝0，由点到直线的距离公式可知圆心到直线的距离d ＝|0－23|2＝ 3.答案 35．(2012·陕西)直线2ρcos θ＝1与圆ρ＝2cos θ相交的弦长为________． 解析 直线的方程为2x ＝1，圆的方程为x 2＋y 2－2x ＝0，圆心为(1,0)，半径r ＝1，圆心到直线的距离为d ＝|2－1|22＋0＝12，设所求的弦长为l ，则12＝⎝ ⎛⎭⎪⎫122＋⎝ ⎛⎭⎪⎫l 22，解得l ＝ 3. 答案3对应学生210考向一 极坐标和直角坐标的互化【例1】►(2013·广州测试)设点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2，π6，直线l 过点A 且与极轴所成的角为π3，则直线l 的极坐标方程为________________． 解析 ∵点A 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2，π6，∴点A 的平面直角坐标为(3，1)，又∵直线l 过点A且与极轴所成的角为π3，∴直线l 的方程为y －1＝(x －3)tan π3，即3x －y －2＝0，∴直线l 的极坐标方程为3ρcos θ－ρsin θ－2＝0，可整理为ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ＋π6＝1或ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3－θ＝1.[ ]答案 ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ＋π6＝1或ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3－θ＝1(1)在由点的直角坐标化为极坐标时，一定要注意点所在的象限和极角的范围，否则点的极坐标将不唯一．(2)在曲线的方程进行互化时，一定要注意变量的范围．要注意转化的等价性． 【训练1】 (2013·佛山检测)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________． 解析 由极坐标与直角坐标的互化公式ρcos θ＝x ，ρsin θ＝y 可得，ρcos θ＝1, ρsin θ＝－3，解得ρ＝2，θ＝2k π－π3(k ∈Z )，故点P 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2，2k π－π3(k∈Z )．答案 ⎝⎛⎭⎪⎫2，2k π－π3(k ∈Z )考向二 圆的极坐标方程的应用【例2】►(2013·广州测试)在极坐标系中，若过点(1,0)且与极轴垂直的直线交曲线ρ＝4cos θ于A 、B 两点，则|AB |＝________.解析 过点(1,0)且与极轴垂直的直线的直角坐标方程是x ＝1，曲线ρ＝4cos θ的直角坐标方程是x 2＋y 2＝4x ，即(x －2)2＋y 2＝4，圆心(2,0)到直线x ＝1的距离等于1，因此|AB |＝24－1＝2 3. 答案 2 3解决此类问题的关键还是将极坐标方程化为直角坐标方程．【训练2】 (2013·深圳调研)在极坐标系中，P ，Q 是曲线C ：ρ＝4sin θ上任意两点，则线段PQ 长度的最大值为________．解析 由曲线C ：ρ＝4sin θ，得ρ2＝4ρsin θ，x 2＋y 2－4y ＝0，x 2＋(y －2)2＝4，即曲线C ：ρ＝4sin θ在直角坐标系下表示的是以点(0,2)为圆心、以2为半径的圆，易知该圆上的任意两点间的距离的最大值即是圆的直径长，因此线段PQ 长度的最大值是4.答案 4考向三 极坐标方程的综合应用【例3】►如图，在圆心的极坐标为A (4,0)，半径为4的圆中，求过极点O 的弦的中点的轨迹．解 设M (ρ，θ)是所求轨迹上任意一点．连接OM 并延长交圆A 于点P (ρ0，θ0)，则有θ0＝θ，ρ0＝2ρ.由圆心为(4,0)，半径为4的圆的极坐标方程为ρ＝8cos θ，得ρ＝8cos θ0.所以2ρ＝8cos θ，即ρ＝4cos θ.故所求轨迹方程是ρ＝4cos θ.它表示以(2,0)为圆心，2为半径的圆．求轨迹的方法与普通方程的方法相同，但本部分只要求简单的轨迹求法．【训练3】 从极点O 作直线与另一直线ρcos θ＝4相交于点M ，在OM 上取一点P ，使|OM |·|OP |＝12，求点P 的轨迹方程．解 设动点P 的坐标为(ρ，θ)，则M (ρ0，θ)． ∵|OM |·|OP |＝12.∵ρ0ρ＝12.ρ0＝12ρ.又M 在直线ρcos θ＝4上，∴12ρcos θ＝4，∴ρ＝3cos θ.这就是点P 的轨迹方程．对应学生357(时间：30分钟 满分：60分)一、填空题(每小题5分，共40分)1．在极坐标系中，直线l 的方程为ρsin θ＝3，则点⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π6到直线l 的距离为________．解析 ∵直线l 的极坐标方程可化为y ＝3，点⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π6化为直角坐标为(3，1)，∴点⎝⎛⎭⎪⎫2，π6到直线l 的距离为2. 答案 22．(2013·汕头调研)在极坐标系中，ρ＝4sin θ是圆的极坐标方程，则点A ⎝⎛⎭⎪⎫4，π6到圆心C 的距离是________．解析 将圆的极坐标方程ρ＝4sin θ化为直角坐标方程为x 2＋y 2－4y ＝0，圆心坐标为(0,2)．又易知点A ⎝⎛⎭⎪⎫4，π6的直角坐标为(23，2)，故点A 到圆心的距离为0－232＋2－22＝2 3.答案 2 33．在极坐标系中，过圆ρ＝6cos θ－22sin θ的圆心且与极轴垂直的直线的极坐标方程为________．解析 由ρ＝6cos θ－22sin θ⇒ρ2＝6ρcos θ－22ρsin θ，所以圆的直角坐标方程为x 2＋y 2－6x ＋22y ＝0，将其化为标准形式为(x －3)2＋(y ＋2)2＝11，故圆心的坐标为(3，－2)，所以过圆心且与x 轴垂直的直线的方程为x ＝3，将其化为极坐标方程为ρcos θ＝3. 答案 ρcos θ＝34．(2013·华南师大模拟)在极坐标系中，点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫4，π3到曲线ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－π3＝2上的点的距离的最小值为________．解析 依题意知，点M 的直角坐标是(2,23)，曲线的直角坐标方程是x ＋3y －4＝0，因此所求的距离的最小值等于点M 到该直线的距离，即为|2＋23×3－4|12＋32＝2. 答案 25．在极坐标系中，圆ρ＝4上的点到直线ρ(cos θ＋3sin θ)＝8的距离的最大值是________．解析 把ρ＝4化为直角坐标方程为x 2＋y 2＝16，把ρ(cos θ＋3sin θ)＝8化为直角坐标方程为x ＋3y －8＝0，∴圆心(0,0)到直线的距离为d ＝82＝4.∴直线和圆相切，∴圆上的点到直线的最大距离是8. 答案 86．在极坐标系中，曲线C 1：ρ＝2cos θ，曲线C 2：θ＝π4，若曲线C 1与C 2交于A 、B 两点，则线段AB ＝________.解析 曲线C 1与C 2均经过极点，因此极点是它们的一个公共点．由⎩⎪⎨⎪⎧ρ＝2cos θ，θ＝π4得⎩⎪⎨⎪⎧ρ＝2，θ＝π4，即曲线C 1与C 2的另一个交点与极点的距离为2，因此AB ＝ 2.答案 27．(2013·湛江模拟)在极坐标系中，圆C 的极坐标方程为：ρ2＋2ρcos θ＝0，点P 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π2过点P 作圆C 的切线，则两条切线夹角的正切值是________．解析 圆C 的极坐标方程：ρ2＋2ρcos θ＝0化为普通方程：(x ＋1)2＋y 2＝1，点P 的直角坐标为(0,2)，圆C 的圆心为(－1,0)．如图，当切线的斜率存在时，设切线方程为y ＝kx ＋2，则圆心到切线的距离为|－k ＋2|k 2＋1＝1，∴k ＝34，即tan α＝34.易知满足题意的另一条切线的方程为x ＝0.又∵两条切线的夹角为α的余角，∴两条切线夹角的正切值为43.答案 438．若直线3x ＋4y ＋m ＝0与曲线ρ2－2ρcos θ＋4ρsin θ＋4＝0没有公共点，则实数m 的取值范围是________．解析 注意到曲线ρ2－2ρcos θ＋4ρsin θ＋4＝0的直角坐标方程是x 2＋y 2－2x ＋4y ＋4＝0，即(x －1)2＋(y ＋2)2＝1.要使直线3x ＋4y ＋m ＝0与该曲线没有公共点，只要圆心(1，－2)到直线3x ＋4y ＋m ＝0的距离大于圆的半径即可，即|3×1＋4×－2＋m |5＞1，|m －5|＞5，解得，m ＜0或m ＞10. 答案 (－∞，0)∪(10，＋∞) 二、解答题(共20分)9．(10分)以直角坐标系的原点O 为极点，x 轴的正半轴为极轴，已知点P 的直角坐标为(1，－5)，点M 的极坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫4，π2，若直线l 过点P ，且倾斜角为π3，圆C 以M 为圆心、4为半径．(1)求直线l 的参数方程和圆C 的极坐标方程； (2)试判定直线l 和圆C 的位置关系．解 (1)由题意，直线l 的普通方程是y ＋5＝(x －1)tan π3，此方程可化为y ＋5sin π3＝x －1cosπ3，令y ＋5sin π3＝x －1cos π3＝a (a 为参数)，得直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝12a ＋1，y＝32a －5(a 为参数)．如图，设圆上任意一点为Q (ρ，θ)，则在△QOM 中， 由余弦定理，得QM 2＝QO 2＋OM 2－2·QO ·OM cos ∠QOM ，∴42＝ρ2＋42－2×4ρcos ⎝⎛⎭⎪⎫θ－π2.化简得ρ＝8sin θ，即为圆C 的极坐标方程． (2)由(1)可进一步得出圆心M 的直角坐标是(0,4)， 直线l 的普通方程是3x －y －5－3＝0， 圆心M 到直线l 的距离d ＝|0－4－5－3|3＋1＝9＋32＞4，所以直线l 和圆C 相离．10．(10分)(2012·辽宁)在直角坐标系xOy 中，圆C 1：x 2＋y 2＝4，圆C 2：(x －2)2＋y 2＝4. (1)在以O 为极点，x 轴正半轴为极轴的极坐标系中，分别写出圆C 1，C 2的极坐标方程，并求出圆C 1，C 2的交点坐标(用极坐标表示)； (2)求圆C 1与C 2的公共弦的参数方程． 解 (1)圆C 1的极坐标方程为ρ＝2， 圆C 2的极坐标方程为ρ＝4cos θ.解⎩⎪⎨⎪⎧ρ＝2，ρ＝4cos θ得ρ＝2，θ＝±π3，故圆C 1与圆C 2交点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2，π3，⎝ ⎛⎭⎪⎫2，－π3.注：极坐标系下点的表示不唯一．(2)法一 由⎩⎪⎨⎪⎧x ＝ρcos θ，y ＝ρsin θ得圆C 1与C 2交点的直角坐标分别为(1，3)，(1，－3)．故圆C 1与C 2的公共弦的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1，y ＝t (－3≤t ≤3)．⎝⎛⎭⎪⎫或参数方程写成⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1，y ＝y －3≤y ≤3法二 将x ＝1代入⎩⎪⎨⎪⎧x ＝ρcos θ，y ＝ρsin θ得ρcos θ＝1， 从而ρ＝1cos θ.于是圆C 1与C 2的公共弦的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1，y ＝tan θ⎝⎛⎭⎪⎫－π3≤θ≤π3.。
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第十四单元 坐标系与参数方程
第73讲 极坐标系及简单的极坐标方程
1.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( C )
A ．(1，－π3)
B ．(2，4π3
) C ．(2，－π3) D ．(2，－4π3
) 2.(2013·丰台二模)在极坐标系中，圆ρ＝2sin θ的圆心的极坐标是( A )
A ．(1，π2)
B ．(2，π2
) C ．(1,0) D ．(1，π)
解析：由ρ＝2sin θ，得ρ2＝2ρsin θ，
所以x 2＋y 2－2y ＝0，其圆心坐标为(0,1)，
其极坐标为(1，π2
)． 3.经过点P (2，π4
)，且垂直于极轴的直线的极坐标方程是( B ) A ．ρsin θ＝ 2 B ．ρcos θ＝ 2
C ．ρtan θ＝ 2
D ．ρcos θ＝2
4.(2012·北京市西城区1月期末考试)已知圆的直角坐标方程为x 2＋y 2－2y ＝0，在
以原点为极点，x 轴正半轴为极轴的极坐标系中，该圆的方程为( B )
A ．ρ＝2cos θ B
．ρ＝2sin θ
C ．ρ＝－2cos θ
D ．ρ＝－2sin θ
解析：x 2＋y 2－2y ＝0⇒x 2＋(y －1)2
＝1，该方程表示圆心为(0,1)，半径为1的圆，如图，在圆上任取一点M (ρ，θ)，则|OM |＝2sin θ，所以ρ＝2sin θ，故选B.
5.(2012·皖南八校第二次联考)极点到直线2ρ＝1sin θ＋π4(ρ∈R )的距离为 22
. 解析：由2ρ＝1sin θ＋π4
⇒ρsin θ＋ρcos θ＝1⇒x ＋y ＝1， 故d ＝|0＋0－1|12＋1
2＝22. 6.(2013·广东省模拟)在极坐标系中，曲线ρcos 2θ＝2sin θ的焦点的极坐标为
(12，π2
) . 解析：ρcos 2θ＝2sin θ⇔(ρcos θ)2＝2ρsin θ⇔x 2＝2y ，其焦点的直角坐标为
(0，12)，对应的极坐标为(12，π2
)． 7.(2013·广东省高三模拟)设过原点O 的直线与圆C ：(x －1)2＋y 2＝1的一个交点为
P ，点M 为线段OP 的中点，则点M 轨迹的极坐标方程是 ρ＝cos θ .
解析：圆(x －1)2＋y 2＝1的极坐标方程为ρ＝2cos θ，设点P 的极坐标为(ρ1，θ1)，点M 的极坐标为(ρ，θ)，因为点M 为线段OP 的中点，所以ρ1＝2ρ，θ1＝θ，将ρ1＝2ρ，θ1＝θ代入圆的极坐标方程，得ρ＝cos θ，所以点M 轨迹的极坐标方程为ρ＝cos θ.
8.极坐标系中，A 为曲线ρ2＋2ρcos θ－3＝0上的动点，B 为直线ρcos θ＋ρsin θ－7＝0上的动点，求|AB |的最小值．
解析：圆方程为(x ＋1)2＋y 2＝4，圆心(－1,0)，
直线方程为x ＋y －7＝0，
圆心到直线的距离d ＝|－1－7|2
＝42， 所以|AB |min ＝42－2.
9.(2012·东北四校第一次模拟)在极坐标系中，曲线L ：ρsin 2θ＝2cos θ，过点
A (5，α)(α为锐角且tan α＝34)作平行于θ＝π4
(ρ∈R )的直线l ，且l 与曲线L 分别交于B ，C 两点．
(1)以极点为原点，极轴为x 轴的正半轴，取与极坐标相同单位长度，建立平面直角坐标系，写出曲线L 和直线l 的普通方程；
(2)求|BC |的长．
解析：(1)由题意得，点A 的直角坐标为(4,3)，
曲线L 的普通方程为y 2＝2x ，
直线l 的普通方程为y ＝x －1.
(2)设B (x 1，y 1)，C (x 2，y 2)，
由⎩⎪⎨⎪⎧
y 2＝2x y ＝x －1
联立得x 2－4x ＋1＝0， 由韦达定理得x 1＋x 2＝4，x 1x 2＝1，
由弦长公式得|BC |＝1＋k 2|x 1－x 2|＝2 6.。