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第十五章 坐标系与参数方程
第75课 曲线的极坐标方程
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1. (选修4-4P11例4改编)把点M的极坐标eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-10,\f(π,6)))化成直角坐标.
【解答】因为x=-10coseq \f(π,6)=-5eq \r(3),y=-10sineq \f(π,6)=-5,所以点M的直角坐标为(-5eq \r(3),-5).
2. (选修4-4P32习题5改编)在极坐标系中,求点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,\f(π,3)))到直线ρ(cos θ+eq \r(3)sin θ)=6的距离.
【解答】先把点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,\f(π,3)))化为直角坐标得(1,eq \r(3)),再把直线的极坐标方程ρ(cos θ+eq \r(3)sin θ)=6化为直角坐标方程得x+eq \r(3)y-6=0,利用点到直线的距离公式得距离d=eq \f(|1+3-6|,\r(1+3))=1.
3. (选修4-4P17例3改编)求曲线ρ=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ+\f(π,6)))的直角坐标方程.
【解答】原方程可化为ρ=2sin θcoseq \f(π,6)+2cos θsineq \f(π,6),所以ρ2=eq \r(3)ρsin θ+ρcos θ,由ρ2=x2+y2,ρcos θ=x,ρsin θ=y,得x2+y2-x-eq \r(3)y=0.
4. (选修4-4P19例1改编)在极坐标系中,求过圆ρ=6cosθ的圆心,且垂直于极轴的直线的极坐标方程.
【解答】由题意可知圆的标准方程为(x-3)2+y2=9,圆心为(3,0),所求直线方程为x=3,则极坐标方程为ρcosθ=3.
5. (选修4-4P32习题8改编)在以O为极点的极坐标系中,圆ρ=4sin θ和直线ρsin θ=a相交于A,B两点.若△AOB是等边三角形,求实数a的值.
【解答】 将ρ=4sin θ与ρsin θ=a转化为直角坐标方程分别为x2+(y-2)2=4与y=a.联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=a,,x2+y-22=4,))得x2=-a2+4a,且0<a<4.因为△AOB为等边三角形,所以a2=3(-a2+4a),解得a=3或a=0(舍去),所以a=3.
知识梳理
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.此处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+2nπ)(n∈Z).极径ρ可以为负数,故M(ρ,θ)也可表示为(-ρ,θ+(2n+1)π)(n∈Z).特别地,若ρ=0,则极角θ可为任意角.
3. 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eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=ρcosθ,,y=ρsinθ))和eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(ρ2=x2+y2,,tanθ=\f(y,x)x≠0.))
4. 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.
5. 常见曲线的极坐标方程
(1) 过极点,倾斜角为α的直线的极坐标方程为θ=α(ρ∈R)或θ=π+α(ρ∈R);
(2) 过点(a,0),与极轴垂直的直线的极坐标方程为ρcosθ=a;
(3) 过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a,\f(π,2))),与极轴平行的直线的极坐标方程为ρsinθ=a;
(4) 圆心在极点,半径为r的圆的极坐标方程为ρ=r;
(5) 圆心为(a,0),半径为a的圆的极坐标方程为ρ=2acosθ;
(6) 圆心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a,\f(π,2))),半径为a的圆的极坐标方程为ρ=2asinθ.
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曲线的直角坐标方程与极坐标方程的互化
(2018·南师附中考前模拟)在极坐标系中,已知圆C:ρ=2eq \r(2)cosθ和直线l:θ=eq \f(π,4)(ρ∈R)相交于A,B两点,求线段AB的长.
【解答】圆C:ρ=2eq \r(2)cosθ的直角坐标方程为x2+y