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坐标系与参数方程联系题(真题)(含答案)

1、在极坐标系下,已知圆O:ρ=cos θ+sinθ和直线l:ρsin错误!=错误!(ρ≥0,0≤θ<2π).(1)求圆O和直线l的直角坐标方程;(2)当θ∈(0,π)时,求直线l与圆O的公共点的极坐标.解:(1)圆O:ρ=cos θ+sin θ,即ρ2=ρcosθ+ρsin θ,故圆O的直角坐标方程为x2+y2-x-y=0,直线l:ρsin错误!=错误!,即ρsin θ-ρcos θ=1,则直线l的直角坐标方程为x-y+1=0.(2)由(1)知圆O与直线l的直角坐标方程,将两方程联立得错误!解得错误!即圆O与直线l在直角坐标系下的公共点为(0,1),将(0,1)转化为极坐标为错误!即为所求.2、已知圆O1和圆O2的极坐标方程分别为ρ=2,ρ2-22ρ·cos错误!=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,所以圆O1的直角坐标方程为x2+y2=4.因为ρ2-2\r(2)ρcos错误!=2,所以ρ2-22ρ错误!=2,所以圆O2的直角坐标方程为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ρcosθ+ρsinθ=1,即ρsin错误!=错误!.3、(2017·全国卷Ⅱ)在直角坐标系xOy中,以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C1的极坐标方程为ρcos θ=4.(1)M为曲线C1上的动点,点P在线段OM上,且满足|OM|·|OP|=16,求点P的轨迹C2的直角坐标方程;(2)设点A的极坐标为错误!,点B在曲线C2上,求△OAB面积的最大值.解:(1)设P的极坐标为(ρ,θ)(ρ>0),M的极坐标为(ρ1,θ)(ρ1>0).由题设知|OP|=ρ,|OM|=ρ1=错误!.由|OM|·|OP|=16,得C2的极坐标方程ρ=4cosθ(ρ>0).因此C2的直角坐标方程为(x-2)2+y2=4(x≠0).(2)设点B的极坐标为(ρB,α)(ρB>0),由题设知|OA|=2,ρB=4cos α,于是△OAB的面积S=错误!|OA|·ρB·sin∠AOB=4cos α·错误!=2错误!≤2+错误!.当α=-错误!时,S取得最大值2+错误!.所以△OAB面积的最大值为2+\r(3).4、(2015·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy中,直线C1:x=-2,圆C2:(x-1)2+(y-2)2=1,以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.(1)求C1,C2的极坐标方程;(2)若直线C3的极坐标方程为θ=π4(ρ∈R),设C2与C3的交点为M,N,求△C2MN的面积. 解:(1)因为x=ρcosθ,y=ρsinθ,所以C1的极坐标方程为ρcos θ=-2,C2的极坐标方程为ρ2-2ρcosθ-4ρsin θ+4=0.(2)将θ=π4代入ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0,得ρ2-3\r(2)ρ+4=0,解得ρ1=22,ρ2= 2.故ρ1-ρ2=\r(2),即|MN|=错误!.由于C2的半径为1,所以△C2MN的面积为错误!.5.(2016·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为错误!(t为参数,a>0).在以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:ρ=4cosθ.(1)说明C1是哪一种曲线,并将C1的方程化为极坐标方程;(2)直线C3的极坐标方程为θ=α0,其中α0满足tan α0=2,若曲线C1与C2的公共点都在C3上,求a.解:(1)消去参数t得到C1的普通方程为x2+(y-1)2=a2,则C1是以(0,1)为圆心,a为半径的圆.将x=ρcos θ,y=ρsinθ代入C1的普通方程中,得到C1的极坐标方程为ρ2-2ρsin θ+1-a2=0.(2)曲线C1,C2的公共点的极坐标满足方程组错误!若ρ≠0,由方程组得16cos2θ-8sin θcos θ+1-a2=0,由已知tan θ=2,可得16cos2θ-8sin θcos θ=0,从而1-a2=0,解得a=-1(舍去)或a=1.当a=1时,极点也为C1,C2的公共点,且在C3上.所以a=1.6.(2018·洛阳模拟)在直角坐标系xOy中,圆C的方程为x2+(y-2)2=4.以O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.(1)求圆C的极坐标方程;(2)直线l的极坐标方程是2ρsin错误!=5错误!,射线OM:θ=错误!与圆C的交点为O,P,与直线l的交点为Q,求线段PQ的长.解:(1)将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入x2+(y-2)2=4,得圆C的极坐标方程为ρ=4sin θ.(2)设P(ρ1,θ1),则由错误!解得ρ1=2,θ1=错误!.设Q(ρ2,θ2),则由错误!解得ρ2=5,θ2=\f(π,6).所以|PQ|=ρ2-ρ1=3.7.在直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系.曲线C的极坐标方程为ρcos错误!=1,M,N 分别为C 与x轴,y 轴的交点.(1)求C 的直角坐标方程,并求M ,N 的极坐标;(2)设MN 的中点为P ,求直线O P的极坐标方程.解:(1)由ρcos 错误!=1得ρ错误!=1.从而C 的直角坐标方程为错误!x +错误!y =1,即x +错误!y=2.当θ=0时,ρ=2,所以M (2,0).当θ=错误!时,ρ=错误!,所以N 错误!.(2)由(1)知M点的直角坐标为(2,0),N 点的直角坐标为错误!.所以P 点的直角坐标为错误!,则P点的极坐标为错误!,所以直线OP 的极坐标方程为θ=错误!(ρ∈R).8.(2018·福建质检)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1的普通方程为(x -2)2+y2=4,在以坐标原点O 为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:ρ=2sin θ,曲线C 3:θ=错误!(ρ>0),A (2,0).(1)把C 1的普通方程化为极坐标方程;(2)设C 3分别交C 1,C 2于点P ,Q ,求△APQ 的面积.解:(1)因为C1的普通方程为(x-2)2+y 2=4,即x2+y2-4x =0,所以C 1的极坐标方程为ρ2-4ρcos θ=0,即ρ=4cos θ.(2)依题意,设点P,Q 的极坐标分别为错误!,错误!.将θ=\f(π,6)代入ρ=4c os θ,得ρ1=23,将θ=错误!代入ρ=2si n θ,得ρ2=1,所以|PQ |=|ρ1-ρ2|=2错误!-1.依题意,点A (2,0)到曲线θ=错误!(ρ>0)的距离d =|OA |sin \f (π,6)=1,所以S△A PQ=错误!|P Q|·d =错误!×(2错误!-1)×1=错误!-错误!.9.(2018·贵州适应性考试)在以原点O 为极点,x 轴的非负半轴为极轴的极坐标系中,曲线C1的极坐标方程为ρ=4cos θ,曲线C 2的极坐标方程为ρcos 2θ=si n θ.(1)求曲线C 2的直角坐标方程;(2)过原点且倾斜角为α错误!的射线l与曲线C 1,C2分别相交于A,B 两点(A ,B 异于原点),求|OA |·|OB |的取值范围.解:(1)由曲线C 2的极坐标方程为ρco s2θ=s in θ,两边同乘以ρ,得ρ2co s2θ=ρsin θ,故曲线C 2的直角坐标方程为x 2=y .(2)射线l 的极坐标方程为θ=α,错误!<α≤错误!,把射线l的极坐标方程代入曲线C 1的极坐标方程得|O A|=ρ=4cos α,把射线l的极坐标方程代入曲线C 2的极坐标方程得|OB|=ρ=sin αcos 2α, ∴|OA |·|OB |=4cos α·\f (sin α,co s2α)=4tan α.∵\f (π,6)<α≤π4, ∴|OA|·|OB |的取值范围是错误!.(1)过点M (x0,y 0),倾斜角为α的直线l 的参数方程为错误!(t 为参数).(2)圆心在点M0(x0,y 0),半径为r的圆的参数方程为错误!(θ为参数).(3)椭圆错误!+错误!=1(a >b >0)的参数方程为错误! (φ为参数).(4)双曲线\f(x 2,a 2)-y 2b 2=1(a >0,b>0)的参数方程为错误! (θ为参数).10、(2017·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为错误!(θ为参数),直线l 的参数方程为错误!(t 为参数).(1)若a =-1,求C与l 的交点坐标;(2)若C 上的点到l 距离的最大值为17,求a.解:(1)曲线C的普通方程为x29+y2=1.当a =-1时,直线l的普通方程为x +4y -3=0,由错误!解得错误!或错误!从而C 与l 的交点坐标为(3,0),错误!.(2)直线l 的普通方程为x +4y -a -4=0,故C 上的点(3cos θ,sin θ)到l 的距离为d =|3cos θ+4sin θ-a -4|17. 当a ≥-4时,d 的最大值为错误! .由题设得错误!=错误!,解得a =8;当a <-4时,d 的最大值为\f(-a +1,\r(17)).由题设得错误!=错误!,解得a=-16.综上,a=8或a =-16.2.结论要记根据直线的参数方程的标准式中t 的几何意义,有如下常用结论:过定点M 0的直线与圆锥曲线相交,交点为M 1,M 2,所对应的参数分别为t1,t 2.(1)弦长l=|t 1-t2|;(2)弦M 1M 2的中点⇒t 1+t2=0;(3)|M0M 1||M 0M2|=|t 1t2|.11.(2018·湖南五市十校联考)在直角坐标系xOy 中,设倾斜角为α的直线l 的参数方程为错误!(t 为参数),直线l与曲线C :错误! (θ为参数)相交于不同的两点A ,B.(1)若α=\f(π,3),求线段AB 的中点的直角坐标;(2)若直线l 的斜率为2,且过已知点P (3,0),求|PA |·|PB |的值.解:(1)由曲线C:错误! (θ为参数),可得曲线C 的普通方程是x2-y 2=1.当α=\f(π,3)时,直线l 的参数方程为错误!(t 为参数),代入曲线C 的普通方程,得t 2-6t -16=0,得t1+t2=6,所以线段AB 的中点对应的t =错误!=3,故线段AB的中点的直角坐标为错误!.(2)将直线l的参数方程代入曲线C的普通方程,化简得(cos2α-sin2α)t2+6cos αt+8=0,则|PA|·|PB|=|t1t2|=错误!=错误!,由已知得tanα=2,故|PA|·|PB|=错误!.12.(2018·石家庄质检)在平面直角坐标系xOy中,圆C的参数方程为错误!(t为参数),在以原点O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立的极坐标系中,直线l的极坐标方程为ρcos错误!=-错误!.(1)求圆C的普通方程和直线l的直角坐标方程;(2)设直线l与x轴,y轴分别交于A,B两点,点P是圆C上任意一点,求A,B两点的极坐标和△PAB面积的最小值.解:(1)由错误!消去参数t,得(x+5)2+(y-3)2=2,所以圆C的普通方程为(x+5)2+(y-3)2=2.由ρcos错误!=-错误!,得ρcosθ-ρsinθ=-2,所以直线l的直角坐标方程为x-y+2=0.(2)直线l与x轴,y轴的交点分别为A(-2,0),B(0,2),化为极坐标为A(2,π),B错误!,设点P的坐标为(-5+2cos t,3+错误!sin t),则点P到直线l的距离为d=错误!=错误!.所以d min=42=2错误!,又|AB|=2错误!.所以△PAB面积的最小值是S=错误!×2错误!×2错误!=4.13、在平面直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.已知点P的极坐标为错误!,曲线C的参数方程为错误!(α为参数).(1)写出点P的直角坐标及曲线C的直角坐标方程;(2)若Q为曲线C上的动点,求PQ中点M到直线l:ρcos θ+2ρsin θ+1=0距离的最小值.解:(1)由x=ρcos θ,y=ρsin θ,可得点P的直角坐标为(3,3),由错误!得x2+(y+错误!)2=4,∴曲线C的直角坐标方程为x2+(y+错误!)2=4.(2)直线l的普通方程为x+2y+1=0,曲线C的参数方程为错误!(α为参数),设Q(2cos α,-错误!+2sinα),则M错误!,故点M到直线l的距离d=错误!=错误!≥错误!=错误!-1错误!,∴点M到直线l的距离的最小值为错误!-1.14、.(2017·全国卷Ⅲ)在直角坐标系xOy中,直线l1的参数方程为错误!(t为参数),直线l2的参数方程为错误!(m为参数).设l与l2的交点为P,当k变化时,P的轨迹为曲线C.1(1)写出C的普通方程;(2)以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,设l3:ρ(cosθ+sin θ)-2=0,M为l3与C的交点,求M的极径.解:(1)消去参数t,得l1的普通方程l1:y=k(x-2),消去参数m,得l2的普通方程l2:y=\f(1,k)(x+2).设P(x,y),由题设得错误!消去k得x2-y2=4(y≠0).所以C的普通方程为x2-y2=4(y≠0).(2)C的极坐标方程为ρ2(cos2θ-sin2θ)=4(0<θ<2π,θ≠π).联立错误!得cosθ-sin θ=2(cosθ+sinθ).故tanθ=-错误!,从而cos2θ=错误!,sin2θ=错误!.代入ρ2(cos2θ-sin2θ)=4得ρ2=5,所以交点M的极径为\r(5).15.(2018·武昌调研)在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为错误!(t为参数,a>0).以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,已知直线l的极坐标方程为ρcos错误!=-2错误!.(1)设P是曲线C上的一个动点,当a=2时,求点P到直线l的距离的最小值;(2)若曲线C上的所有点均在直线l的右下方,求a的取值范围.解:(1)由ρcos错误!=-2错误!,得\f(\r(2),2)(ρcos θ-ρsinθ)=-2错误!,化成直角坐标方程,得错误!(x-y)=-2错误!,即直线l的方程为x-y+4=0.依题意,设P(2cost,2sin t),则点P到直线l的距离d=错误!=错误!=2\r(2)+2cos错误!.当cos错误!=-1时,d min=2错误!-2.故点P到直线l的距离的最小值为22-2.(2)∵曲线C上的所有点均在直线l的右下方,∴对∀t∈R,有a cos t-2sin t+4>0恒成立,即错误!cos(t+φ)>-4错误!恒成立,∴\r(a2+4)<4,又a>0,∴0<a<2 3.故a的取值范围为(0,2错误!).16.已知P为半圆C:错误!(θ为参数,0≤θ≤π)上的点,点A的坐标为(1,0),O为坐标原点,点M在射线OP上,线段OM与C的弧AP的长度均为\f(π,3).(1)以O为极点,x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,求点M的极坐标;(2)求直线AM的参数方程.解:(1)由已知,点M的极角为错误!,且点M的极径等于错误!,故点M的极坐标为错误!.(2)由(1)知点M的直角坐标为错误!,A(1,0).故直线AM的参数方程为错误!(t为参数).17.在平面直角坐标系xOy中,曲线C1过点P(a,1),其参数方程为错误!(t为参数,a∈R).以O为极点,x轴非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C2的极坐标方程为ρcos2θ+4cosθ-ρ=0.(1)求曲线C1的普通方程和曲线C2的直角坐标方程;(2)已知曲线C1与曲线C2交于A,B两点,且|PA|=2|PB|,求实数a的值.解:(1)∵曲线C1的参数方程为错误!∴其普通方程为x-y-a+1=0.∵曲线C2的极坐标方程为ρcos2θ+4cos θ-ρ=0,∴ρ2cos2θ+4ρcosθ-ρ2=0,∴x2+4x-x2-y2=0,即曲线C2的直角坐标方程为y2=4x.(2)设A,B两点所对应的参数分别为t1,t2,将曲线C1的参数方程代入曲线C2的直角坐标方程,化简得2t2-2错误!t+1-4a=0.∴Δ=(-2\r(2))2-4×2(1-4a)>0,即a>0,t1+t2=\r(2),t1·t2=\f(1-4a,2).根据参数方程的几何意义可知|PA|=2|t1|,|PB|=2|t2|,又|PA|=2|PB|可得2|t1|=2×2|t2|,即t1=2t2或t1=-2t2.∴当t1=2t2时,有错误!解得a=错误!,符合题意.当t1=-2t2时,有错误!解得a=94,符合题意.综上,实数a=错误!或a=错误!.318.(2018·贵阳模拟)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为错误!(t为参数),以坐标原点O为极点,x轴的非负半轴为极轴,建立极坐标系,曲线C2的极坐标方程为ρ=2sin θ.(1)求曲线C1的普通方程和C2的直角坐标方程;(2)若A,B分别为曲线C1,C2上的动点,求当AB取最小值时△AOB的面积.解:(1)由错误!(t为参数)得C1的普通方程为(x-4)2+(y-5)2=9,由ρ=2sin θ,得ρ2=2ρsinθ,将x2+y2=ρ2,y=ρsin θ代入上式,得C2的直角坐标方程为x2+(y-1)2=1.(2)如图,当A,B,C1,C2四点共线,且A,B在线段C1C2上时,|AB|取得最小值,由(1)得C1(4,5),C2(0,1),则kC1C2=错误!=1,∴直线C1C2的方程为x-y+1=0,∴点O到直线C1C2的距离d=错误!=错误!,又|AB|=|C1C2|-1-3=错误!-4=4\r(2)-4,∴S△AOB=错误!d|AB|=错误!×错误!×(4错误!-4)=2-错误!.19.(2018·广州综合测试)在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为错误!(t为参数).在以坐标原点O为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C:ρ=22cos错误!.(1)求直线l的普通方程和曲线C的直角坐标方程;(2)求曲线C上的点到直线l的距离的最大值.解:(1)由错误!(t为参数)消去t得x+y-4=0,所以直线l的普通方程为x+y-4=0.由ρ=2\r(2)cos错误!=2错误!错误!=2cosθ+2sinθ,得ρ2=2ρcosθ+2ρsin θ.将ρ2=x2+y2,ρcosθ=x,ρsin θ=y代入上式,得x2+y2=2x+2y,即(x-1)2+(y-1)2=2.所以曲线C的直角坐标方程为(x-1)2+(y-1)2=2.(2)法一:设曲线C上的点P(1+错误!cosα,1+错误!sin α),则点P到直线l的距离d=\f(|1+2cos α+1+\r(2)sin α-4|,\r(2))=错误!=错误!.当sin错误!=-1时,d max=2错误!.所以曲线C上的点到直线l的距离的最大值为2 2.法二:设与直线l平行的直线l′:x+y+b=0,当直线l′与圆C相切时,错误!=错误!,解得b=0或b=-4(舍去),所以直线l′的方程为x+y=0.因为直线l与直线l′的距离d=\f(|0+4|,\r(2))=2错误!.所以曲线C上的点到直线l的距离的最大值为2错误!.20.在直角坐标系xOy中,曲线C1:错误!(t为参数,t≠0),其中0≤α<π.在以O为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:ρ=2sin θ,C3:ρ=2错误!cos θ.(1)求C2与C3交点的直角坐标;(2)若C1与C2相交于点A,C1与C3相交于点B,求|AB|的最大值.解:(1)曲线C2的直角坐标方程为x2+y2-2y=0,曲线C3的直角坐标方程为x2+y2-2错误!x=0.联立错误!解得错误!或错误!所以C2与C3交点的直角坐标为(0,0)和错误!.(2)曲线C1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R,ρ≠0),其中0≤α<π.因此A的极坐标为(2sin α,α),B的极坐标为(2\r(3)cos α,α).所以|AB|=|2sin α-23cosα|=4错误!.当α=错误!时,|AB|取得最大值,最大值为4.21.已知直线L的参数方程为错误!(t为参数),以原点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ρ=错误!.(1)求直线L的极坐标方程和曲线C的直角坐标方程;(2)过曲线C上任意一点P作与直线L夹角为错误!的直线l,设直线l与直线L的交点为A,求|PA|的最大值.解:(1)由错误!(t为参数),得L的普通方程为2x+y-6=0,令x=ρcos θ,y=ρsinθ,得直线L的极坐标方程为2ρcosθ+ρsin θ-6=0,由曲线C的极坐标方程,知ρ2+3ρ2cos2θ=4,所以曲线C的直角坐标方程为x2+\f(y2,4)=1.(2)由(1),知直线L的普通方程为2x+y-6=0,设曲线C上任意一点P(cosα,2sin α),则点P到直线L的距离d=错误!.由题意得|PA|=错误!=错误!,所以当sin错误!=-1时,|PA|取得最大值,最大值为错误!.22.(2018·石家庄一模)在平面直角坐标系中,将曲线C1上的每一个点的横坐标保持不变,纵坐标缩短为原来的错误!,得到曲线C2.以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,已知曲线C1的极坐标方程为ρ=2.(1)求曲线C2的参数方程;(2)过坐标原点O且关于y轴对称的两条直线l1与l2分别交曲线C2于A,C和B,D,且点A在第一象限,当四边形ABCD 的周长最大时,求直线l1的普通方程.解:(1)由ρ=2,得ρ2=4,所以曲线C1的直角坐标方程为x2+y2=4.故由题意可得曲线C2的直角坐标方程为x24+y2=1.所以曲线C2的参数方程为错误!(θ为参数).(2)设四边形ABCD的周长为l,点A(2cosθ,sinθ),则l=8cos θ+4sinθ=4\r(5)sin(θ+φ),错误!所以当θ+φ=2kπ+\f(π,2)(k∈Z)时,l取得最大值,最大值为45,此时θ=2kπ+\f(π,2)-φ(k∈Z),所以2cosθ=2sinφ=错误!,sin θ=cosφ=错误!,此时A错误!.所以直线l1的普通方程为x-4y=0.23.(2018·成都诊断)在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为错误!(α为参数),直线l的参数方程为错误!(t 为参数).在以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,过极点O的射线与曲线C相交于不同于极点的点A,且点A的极坐标为(2错误!,θ),其中θ∈错误!.(1)求θ的值;(2)若射线OA与直线l相交于点B,求|AB|的值.解:(1)由题意知,曲线C的普通方程为x2+(y-2)2=4,∵x=ρcos θ,y=ρsinθ,∴曲线C的极坐标方程为(ρcos θ)2+(ρsinθ-2)2=4,即ρ=4sinθ.由ρ=2错误!,得sinθ=错误!,∵θ∈错误!,∴θ=错误!.(2)易知直线l的普通方程为x+错误!y-4错误!=0,∴直线l的极坐标方程为ρcosθ+错误!ρsin θ-4错误!=0. 又射线OA的极坐标方程为θ=错误!(ρ≥0),联立错误!解得ρ=4错误!.∴点B的极坐标为错误!,∴|AB|=|ρB-ρA|=4错误!-2错误!=2错误!.。

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