阎芳

摘 要:《极坐标与参数方程》在高考题中属选考的重要内容,大部分学校都选做这部分内容,此部分内容与圆锥曲线有很多交集,是对解析几何的完善。

关键词:极坐标方程 参数方程 普通方程 几何意义

极坐标与参数方程在高考文科数学中属中档答题,是解析几何、平面向量、三角函数等内容的综合应用,它体现了代数与几何的完美对应关系。本文参照近几年高考文科数学中的高频题型,例谈三种巧解方法。

坐标系与参数方程在高考题中一般设计两个小问。

一、第(1)问:极坐标与直角坐标的互化、参数方程与普通方程的互化。

将极坐标化为直角坐标可以把不熟悉的问题转化为常用形式,二者的互化前提是:①极点与原点重合②极轴与X轴正方向重合③取相同的单位长度。④ , ,ρ2=x2+y2.

参数方程化为普通方程的基本思路是消去参数,常用方法有:代入消参法、加减消参法、恒等式消参法。化普通方程为参数方程的基本思路是引入参数,一般地常选用的参数有角、有向线段的数量、斜率、某一点的横坐标(纵坐标)。

二、第(2)问:距离、面积、最值、斜率、坐标、代数式的值等。

(一)巧用参数方程表示曲线上的点。

在最新的2019全国I卷以及2017全国I卷都出现了曲线上的点到直线距离的最值问题.,通常采用参数方程来表示曲线上的点,将问题转化为三角函数的最值问题.结合辅助角公式及点到直线距离公式求解,注意角度的取值范围。

(2019全国I卷)在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为 (t为参数),以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为 .

(1)求C和l的直角坐标方程;(2)求C上的点到l距离的最小值.

(1)由 得: ,又

整理可得 的直角坐标方程为:

又 , 的直角坐标方程为:

(2)设 上点的坐标为:

则 上的点到直线 的距离

当 时, 取最小值,则

(二)巧用参数方程中t的几何意义

参数t的几何意义的运用,从直线的参数方程(标准形式)入手,保留参数t进行运算,使用此方法,需要掌握以下结论:

1、过点P ,倾斜角为 的直线的标准参数方程为

(t为参数),常见方程 (t为参数)

若 ,则该方程为标准参数方程;

若 ,化为标准参数方程 (t为参数)

2、过点P的直线与曲线相交,交点为A,B,对应的参数分别为t1,t2.

(1)弦长|AB|=

(2)弦AB的中点?t1+t2=0;(3)|PA||PB|=|t1t2|.

例、设直线 经过点 ,倾斜角 . (1)写出直线 的参数方程;

(2)设直线 与圆 相交于两点A,B.求P到A、B距离的和与积.

解:(Ⅰ)依题意得 :直线 的参数方程为 ①

(Ⅱ)由①代入圆的方程 得

由 的几何意义 ,因为点P在圆内,这个方程必有两个实根,

所以

(三)巧用极坐标方程求解

一般地,都是将极坐标方程转化成熟悉的直角坐标形式再求解,但在某些题中用极坐标方程进行解答会使问题更简单。

(2016全国Ⅱ卷)在平面直角坐标系xOy中,圆C的方程为

(1)以坐标原点O为极点x轴的正半轴为极轴建立坐标系,求C的极坐标方程。

(2)直线 的参数方程是 (t为参数), 与C交于A,B两点,

|AB|= ,求 的斜率。

解析:(I)由 可得 的极坐标方程

(II)在(I)中建立的极坐标系中,直线 的极坐标方程为

由 所对应的极径分别为 将 的极坐标方程代入 的极坐标方程得

于是

由 得 ,所以 的斜率为 或 .

坐标系是解析几何的基础,是联系几何和代数的桥梁,坐标系的思想是现代数学最重要的思想之一,在不同的坐标系中同一几何图形可以有不同的表示形式,这使解决问题的方法有了更多的选择