内容正文:
选/ 考/ 部/ 分
选修4-4 坐标系与参数方程
第一节 坐 标 系
2019考纲考题考情
1.平面直角坐标系中的伸缩变换
设点P(x,y)是平面直角坐标系中的任意一点,在变换φ:的作用下,点P(x,y)对应点P′(x′,y′),称φ为平面直角坐标系中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换。
2.极坐标的概念
(1)极坐标系:
如图所示,在平面内取一个定点O,叫做极点,从O点引一条射线Ox,叫做极轴,选定一个单位长度和角及其正方向(通常取逆时针方向),这样就确定了一个平面极坐标系,简称为极坐标系。
(2)极坐标:
对于平面内任意一点M,用ρ表示线段OM的长,θ表示以Ox为始边、OM为终边的角度,ρ叫做点M的极径,θ叫做点M的极角,有序实数对(ρ,θ)叫做点M的极坐标,记作M(ρ,θ)。
当点M在极点时,它的极径ρ=0,极角θ可以取任意值。
(3)点与极坐标的关系:
平面内一点的极坐标可以有无数对,当k∈Z时,(ρ,θ),(ρ,θ+2kπ),(-ρ,θ+(2k+1)π)表示同一个点,而用平面直角坐标表示点时,每一个点的坐标是唯一的。
如果规定ρ>0,0≤θ<2π,或者-π<θ≤π,那么,除极点外,平面内的点和极坐标就一一对应了。
3.极坐标和直角坐标的互化
(1)互化背景:把平面直角坐标系的原点作为极点,x轴的正半轴作为极轴,建立极坐标系,并在两种坐标系中取相同的单位长度,如图所示。
(2)互化公式:设M是坐标平面内任意一点,它的直角坐标是(x,y),极坐标是(ρ,θ)(ρ>0,θ∈[0,2π)),于是极坐标与直角坐标的互化公式如表:
在一般情况下,由tanθ确定角时,可根据点M所在的象限取最小正角。
4.常见曲线的极坐标方程
1.明辨两个坐标
伸缩变换关系式点(x,y)在原曲线上,点(x′,y′)在变换后的曲线上,因此点(x,y)的坐标满足原来的曲线方程,点(x′,y′)的坐标满足变换后的曲线方程。
2.极坐标方程与直角坐标方程互化
(1)公式代入:直角坐标方程化为极坐标方程公式x=ρcosθ及y=ρsinθ直接代入并化简。
(2)整体代换:极坐标方程化为直角坐标方程,变形构造形如ρcosθ,ρsinθ,ρ2的形式,进行整体代换。
一、走进教材
1.(选修4-4P15T4改编)在极坐标系中,圆ρ=-2sinθ的圆心的极坐标是( )
A. B.
C.(1,0) D.(1,π)
解析 由ρ=-2sinθ,得ρ2=-2ρsinθ,化成直角坐标方程为x2+y2=-2y,化成标准方程为x2+(y+1)2=1,圆心坐标为(0,-1),其对应的极坐标为。故选B。
解析:由ρ=-2sinθ=2cos,知圆心的极坐标为。故选B。
答案 B
2.(选修4-4P15T3改编)若以直角坐标系的原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,则线段y=1-x(0≤x≤1)的极坐标方程为( )
A.ρ=,0≤θ≤
B.ρ=,0≤θ≤
C.ρ=cosθ+sinθ,0≤θ≤
D.ρ=cosθ+sinθ,0≤θ≤
解析 因为y=1-x(0≤x≤1),所以ρsinθ=1-ρcosθ(0≤ρcosθ≤1),所以ρ=。故选A。
答案 A
二、走出误区
微提醒:①极坐标与直角坐标的互化致误;②求极坐标方程不会结合图形求解致误。
3.将极坐标化为直角坐标为( )
A.(0,2) B.(0,-2)
C.(2,0) D.(-2,0)
解析 由可知直角坐标为(0,-2)。故选B。
答案 B
4.在极坐标系中,过点且与极轴平行的直线方程是( )
A.ρ=0 B.θ=
C.ρcosθ=2 D.ρsinθ=2
解析 极坐标为的点的直角坐标为(0,2),过该点且与极轴平行的直线的方程为y=2,其极坐标方程为ρsinθ=2。故选D。
答案 D
5.在极坐标系中,圆心在(,π)且过极点的圆的方程为________。
解析 如图,O为极点,OB为直径,A(ρ,θ),则∠ABO=θ-,OB=2=,化简得ρ=-2cosθ。
答案 ρ=-2cosθ
考点一 伸缩变换
【例1】 (1)曲线C:x2+y2=1经过伸缩变换得到曲线C′,则曲线C′的方程为________。
(2)曲线C经过伸缩变换后所得曲线的方程为x′2+y′2=1,则曲线C的方程为________。
解析 (1)因为所以代入曲线C的方程得C′:+y′2=1。
(2)根据题意,曲线C经过伸缩变换后所得曲线的方程为x′2+y′2=1,则(2x)2+(3y)2=1,即4x2+9y2=1,所以曲线C的方程为4x2+9y2=1。
答案 (1)+y′2=1 (2)4x2+9y2=1
1.平面上的曲线y=f(x)在变换φ:的作用下的变换方程的求法是将代入y=f(x),整理得y′=h(x′)为所求。
2.解答该类问题应明确两点:一