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1. 坐标系 ( 1 )理解坐标系的作用 . ( 2 )了解在平面直角坐标系伸缩变换作用下平面图形的变化情况 . ( 3 )能在极坐标系中用极坐标表示点的位置,理解在极坐标系和平面直角坐标系中表示点的位置的区别,能进行极坐标和直角坐标的互化 . ( 4 )能在极坐标系中给出简单图形(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)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,理解用方程表示平面图形时选择适当坐标系的意义 . ( 5 )了解柱坐标系、球坐标系中表示空间中点的位置的方法,并与空间直角坐标系中表示点的位置的方法相比较,了解它们的区别 ..
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1.坐标系 (1)理解坐标系的作用. (2)了解在平面直角坐标系伸缩变换作用下平面图形的变化情况. (3)能在极坐标系中用极坐标表示点的位置,理解在极坐标系和平面直角坐标系中表示点的位置的区别,能进行极坐标和直角坐标的互化. (4)能在极坐标系中给出简单图形(如过极点的直线、过极点或圆心在极点的圆)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,理解用方程表示平面图形时选择适当坐标系的意义. (5)了解柱坐标系、球坐标系中表示空间中点的位置的方法,并与空间直角坐标系中表示点的位置的方法相比较,了解它们的区别.
2.参数方程 (1)了解参数方程,了解参数的意义. (2)能选择适当的参数写出直线、圆和圆锥曲线的参数方程. (3)了解平摆线、渐开线的生成过程,并能推导出它们的参数方程. (4)了解其他摆线的生成过程,了解摆线在实际中的应用,了解摆线在表示行星运动轨道中的作用.
知识点复习 极坐标系 如右图所示,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),这样就确定了一个极坐标系. 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;以极径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).
极坐标系和直角坐标系的最大区别在于:在直角坐标系中,平面上的点与有序数对之间的对应关系是一一对应的,而极坐标系中,对于给定的有序数对(ρ,θ),可以确定平面上的一点.但是平面内的一点的极坐标,却不是惟一的.极坐标系和直角坐标系的最大区别在于:在直角坐标系中,平面上的点与有序数对之间的对应关系是一一对应的,而极坐标系中,对于给定的有序数对(ρ,θ),可以确定平面上的一点.但是平面内的一点的极坐标,却不是惟一的. 一般地,若(ρ,θ)是点M的极坐标,则(ρ,θ+2kπ)(k∈Z)也都是点M的极坐标,总之点M(ρ,θ)的极坐标可以有(ρ,θ+2kπ)(k∈Z). 当规定ρ>0,0≤θ<2π以后,平面内的点(除极点外)与有序数对就可以一一对应了.
(3)柱坐标系 一般地,如右图所示,建立空间直角坐标系Oxyz.设P是空间任意一点.它在Oxy平面上的射影为Q,用(ρ,θ)(ρ≥0,0≤θ<2π)表示点Q在平面Oxy上的极坐标,这时点P的位置可用有序数组(ρ,θ,z)(z∈R)表示.这样,我们建立了空间的点与有序数组(ρ,θ,z)之间的一种对应关系.把建立上述对应关系的坐标系叫做柱坐标系,有序数组(ρ,θ,z)叫做点P的柱坐标,记作P(ρ,θ,z).其中ρ≥0,0≤θ<2π,z∈R.
柱坐标系又称半极坐标系,它是由平面极坐标系及空间直角坐标系中的一部分建立起来的.空间点P的直角坐标(x,y,z)与柱坐标(ρ,θ,z)之间的变换公式为柱坐标系又称半极坐标系,它是由平面极坐标系及空间直角坐标系中的一部分建立起来的.空间点P的直角坐标(x,y,z)与柱坐标(ρ,θ,z)之间的变换公式为
(4)球坐标系 一般地,如右图所示,建立空间直角坐标系Oxyz.设P是空间任意一点.连接|OP|,记|OP|=r,OP与Oz轴正向所夹的角为φ.设P在Oxy平面上的射影为Q,Ox轴按逆时针方向旋转到OQ时所转过的最小正角为θ.那么点P的位置可用有序数组(r,φ,θ)表示.这样,空间的点与有序数组(r,φ,θ)之间建立了一种对应关系.把建立上述对应关系的坐标系叫做球坐标系(或空间极坐标系),有序数组(r,φ,θ)叫做点P的球坐标,记作P(r,φ,θ),其中r≥0,0≤φ≤π,0≤θ<2π.
空间点P的直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,φ,θ)之间的变换关系为空间点P的直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,φ,θ)之间的变换关系为 需要说明的是新课标对于柱坐标系以及球坐标系要求很低,只要求有所了解即可.而直角坐标系,极坐标系是重点要掌握的两种坐标系.
2极坐标与直角坐标的互化 (1)设M是平面内任意一点,它的直角坐标〖JP〗是(x,y),极坐标是(ρ,θ).从图可以得出它们之间的关系: 这就是极坐标与直角坐标的互化公式 (2)空间点P的直角坐标(x,y,z)与柱坐标(ρ,θ,z)之间的变换公式为: 柱坐标系又称半极坐标系,它是由平面极坐标系及空间直角坐标系中的一部分建立起来的
(3)空间点P的直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,φ,θ)之间的变换关系为(3)空间点P的直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,φ,θ)之间的变换关系为 (4)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 的作用下,点P(x,y)对应到点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.
将点的直角坐标与极坐标互化 典型例题与方法 将点M的直角坐标(3,-3)化成极坐标. 分析:本题只需准确记忆公式和熟练进行运算即可. 解析: 因为点M在第四象限,所以 因此,点M的极坐标为
点评:本题常见的错误是: 这是因为没有明确点M所处的象限,导致出现增根致错.把直角坐标转化为极坐标时,通常有不同的表示法(极角相差2π的整数倍).由于极角的多样性,所以在确定点的极坐标时,必须首先确定点所在的象限以便确定极角.一般只要取θ∈[0,2π)就可以了.
分析:直接代入直角坐标与极坐标互化公式即得. 解析:直角坐标与极坐标互化公式 答案: 将点A的极坐标 化成直角坐标是_____
将点的柱坐标、球坐标化为直角坐标 (1)已知点P的柱坐标为 ,则P点的直角坐标是_______ (2)空间一点Q的球坐标为 ,则Q点的直角坐标是_______ 分析:利用公式 解析:(1)利用柱坐标与直角坐标公式的互化得(1,1,5). (2)利用球坐标与直角坐标公式的互化得
答案:(1)(1,1,5) (2)
图形的伸缩变换问题 求将曲线y=1/2cos4x变为y=cosx的伸缩变换. 解析: 点评:求经过伸缩变换后所得到的曲线方程,只需将对应的伸缩变换公式代入原曲线方程即可.
在同一平面直角坐标系中,将曲线 变成曲线 ,求满足图象变换的伸缩变换
第二节 曲线的极坐标方程 一般地,在极坐标系中,如果平面曲线C上任意一点的极坐标中至少有一个满足方程f(ρ,θ)=0,并且坐标适合方程f(ρ,θ)=0的点都在曲线C上,那么方程f(ρ,θ)=0叫做曲线C的极坐标方程. 2.直线的极坐标方程 (1)过极点且与极轴成α角的直线方程是:θ=α和θ=π-α; (2)与极轴垂直且与极轴交于点(a,0)(a>0)的直线方程为:ρcosθ=a; (3)与极轴平行且在x轴的上方,与极轴的距离为a的直线方程为:ρsinθ=a.
3.圆的极坐标方程 (1)以极点为圆心,半径为r的圆的方程为:ρ=r; (2)圆心在极轴上且过极点,半径为r的圆的方程上: ρ=2rcosθ; (3)圆心在过极点且与极轴成π/2的射线上,过极点,半径为r的圆的方程为:ρ=2rsinθ. 4.极坐标与直角坐标的互化公式
解析:化为普通方程,分别为: y=0, y= , x+y=1,画出三条直线的图象如右图,可求得 三角形AOB的面积为: 答案: (2009年上海卷)在极坐标系中,由三条直线θ=0, θ=π/3,ρcosθ+ρsinθ=1围成图形的面积是________
(2009年广州一模)在极坐标系中,直线ρsin(θ+π/4)=2被圆ρ=4截得的弦长为________(2009年广州一模)在极坐标系中,直线ρsin(θ+π/4)=2被圆ρ=4截得的弦长为________ 答案:
求圆的极坐标方程 已知圆C的圆心坐标为 半径为5,求圆C的极坐标方程. 解析: 设点P(ρ,θ)是圆C上的任意一点,如右图所示,由平面几知识可知,∠APO=90°, ∠PAO=θ,AO=10,∴sinθ=ρ/10,∴ρ=10sinθ. 即所求圆C的极坐标方程为:ρ=10sinθ
1.已知圆A的圆心坐标为(2,0),半径为2,则圆A的极坐标方程是________ 解析:由cosθ=ρ/4,得ρ=4cosθ. 答案:ρ=4cosθ
求直线的极坐标方程 设点P的极坐标为(ρ1,θ1),直线l过P且与极轴所成的角为α,求直线l的极坐标方程. 分析:用直接法求解 解析:如右图所示,设M(ρ,θ)为直线l上除点P外的任意一点,连接OM,则|OM|=ρ,∠xOM=θ.由点P的极坐标为(ρ1,θ1)知,|OP|=ρ1,∠xOP=θ1. 设直线l与极轴交于点A,已知直线l与极轴成α角,所以∠xAM=α.在△MOP中,∠OMP=α-θ,∠OPM=π-(α-θ1),由正弦定理得
显然,点P的坐标(ρ1,θ1)是上述方程的解. 所以,上述方程就是直线l的极坐标方程. 点评:本例题很好地展示了求直线的极坐标方程的基本方法,注意与直角坐标方程的求解方法相互比较,仔细揣摩.
2.求过点A(a,0)(a>0),且垂直于极轴的直线l的极坐标方程. 解析:如右图所示,设M(ρ,θ)为直线l上,除点A外的任意一点,连接OM,由Rt△MOA有 |OM|cos∠MOA=|OA|, 即ρcosθ=a.可以验证,点A(a,0)满足上式. 所以,ρcosθ=a.就是所求直线的极坐标方程。
曲线的极坐标方程与直角坐标方程的互化 把极坐标方程ρ=2cosθ-4sinθ化成直角坐标方程. 分析:直接运用极坐标与直角坐标的互化公式即可. 解析:把ρ=2cosθ-4sinθ两边同乘以ρ,得到 ρ2=2ρcosθ-4ρsinθ, 即 x2+y2=2x-4y, 所以,所求的直角坐标方程是(x-1) 2+(y-2) 2=5。 点评:熟悉极坐标与直角坐标的互化公式,熟练进行恒等变形是这个问题的目的所在.
3.把直角坐标方程2x-3y-1=0化成极坐标方程. 解析:把x=ρcosθ,y=ρsinθ代入2x-3y-1=0,即得所求的极坐标方程是2ρcosθ-3ρsinθ-1=0
曲线的极坐标方程的应用 已知椭圆的中心为O,长轴、短轴的长分别为2a,2b(a>b>0),A,B分别为椭圆上的两点,且OA⊥OB. (1)求证: 为定值; (2)求△AOB面积的最大值和最小值. 分析:由于点的极坐标更加容易表示距离和角度,所以涉及到长度和角度问题,采用极坐标系往往能够简化思路、简便运算.
解析:(1)以椭圆中心O为直角坐标原点,长轴所在的直线为x轴建立直角坐标系,则椭圆的直角坐标方程为解析:(1)以椭圆中心O为直角坐标原点,长轴所在的直线为x轴建立直角坐标系,则椭圆的直角坐标方程为 将椭圆的直角坐标方程化为极坐标方程,得
(2009年辽宁卷)坐标系与参数方程在直角坐标系xOy中,以O为极点,x正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C的极坐标方程为 (1)写出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OP的极坐标方程. 解析:
(2009年安徽卷)以直角坐标系的原点为极点,x轴的正半轴为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位.已知直线的极坐标方程为 ,它与曲线 相交于两点A和B,则|AB|=_________ 解析:直线的普通方程为y=x,曲线的普通方程 答案:
第三节 参数方程 1.参数方程的定义 一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x,y都是某个变数t的函数 并且对于t的每一个允许值,由方程组(*)所确定的点M(x,y)都在这条曲线上,那么方程(*)就叫做这条曲线的参数方程,联系变数x,y的变数t叫做参变数,简称参数. 相对于参数方程而言,直接给出点的横、纵坐标间关系的方程叫做普通方程.
2.圆的参数方程 其中参数θ的几何意义是OM0绕点O逆时针旋转到OM的位置时,OM0转过的角度.