故a的取值范围为(0,2).
5.(2017·山西5月联考)在平面直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为(t为参数,φ∈[0,]),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,已知圆C的圆心C的极坐标为(2,),半径为2,直线l与圆C交于M,N两点.
(1)求圆C的极坐标方程;
(2)当φ变化时,求弦长|MN|的取值范围.
解析
(1)由已知,得圆心C的直角坐标为(1,),半径为2,
∴圆C的直角坐标方程为(x-1)2+(y-)2=4,
即x2+y2-2x-2y=0,
∵x=ρcosθ,y=ρsinθ,∴ρ2-2ρcosθ-2ρsinθ=0,
故圆C的极坐标方程为ρ=4cos(-θ).
(2)由
(1)知,圆C的直角坐标方程为x2+y2-2x-2y=0,
将直线的参数方程代入圆的直角坐标方程中得,
(2+tcosφ)2+(+tsinφ)2-2(2+tcosφ)-2(+tsinφ)=0,
整理得,t2+2tcosφ-3=0,
设M,N两点对应的参数分别为t1,t2,则t1+t2=-2cosφ,t1·t2=-3,
∴|MN|=|t1-t2|==,
∵φ∈[0,],∴cosφ∈[,1],∴|MN|∈[,4].
极坐标与参数方程专练
(二)·作业(二十八)
1.(2017·长沙六校联考)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程是(t为参数),以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C2的极坐标方程为ρ=4cos(θ-).
(1)写出曲线C2的直角坐标方程;
(2)设点P,Q分别在C1,C2上运动,若|PQ|的最小值为1,求m的值.
解析
(1)ρ=4cos(θ-),即ρ=2cosθ+2sinθ,
所以ρ2=2ρcosθ+2ρsinθ,
将ρcosθ=x,ρsinθ=y,ρ2=x2+y2代入得C2的直角坐标方程为x2+y2-2x-2y=0.
(2)将x2+y2-2x-2y=0化为(x-)2+(y-1)2=4,
所以C2是圆心为(,1),半径为2的圆,
将C1的参数方程化为普通方程为x-y+m=0,
所以|PQ|min=-2=-2=1,
由此解得m=4或m=-8.
2.(2017·福州质检)已知直线l的参数方程为(t为参数),以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,椭圆C的极坐标方程为ρ2cos2θ+3ρ2sin2θ=12,其左焦点F在直线l上.
(1)若直线l与椭圆C交于A,B两点,求|FA|·|FB|的值;
(2)求椭圆C的内接矩形周长的最大值.
解析
(1)将曲线C的极坐标方程ρ2cos2θ+3ρ2sin2θ=12化为直角坐标方程,得+=1,则其左焦点F(-2,0),则m=-2.
将直线l的参数方程(t为参数)与曲线C的方程+=1联立,
化简可得t2-2t-2=0,
由直线l的参数方程的几何意义,令|FA|=|t1|,|FB|=|t2|,则|FA|·|FB|=|t1t2|=2.
(2)由曲线C的方程+=1,可设曲线C上的任意一点P的坐标为(2cosθ,2sinθ)(0<θ<),
则以P为顶点的内接矩形的周长为
4×(2cosθ+2sinθ)=16sin(θ+),
因此当θ=时,可得该内接矩形周长的最大值为16.
3.(2017·石家庄质检二)在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为(a>0,β为参数).以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ρcos(θ-)=.
(1)若曲线C与l只有一个公共点,求a的值;
(2)A,B为曲线C上的两点,且∠AOB=,求△OAB面积的最大值.
解析
(1)由题意知,曲线C是以(a,0)为圆心,以a为半径的圆,
直线l的直角坐标方程为x+y-3=0.
由直线l与圆C只有一个公共点,可得=a,
解得a=1,a=-3(舍).
所以a=1.
(2)曲线C是以(a,0)为圆心,以a为半径的圆,且∠AOB=,由正弦定理得=2a,所以|AB|=a.
又|AB|2=3a2=|OA|2+|OB|2-2|OA|·|OB|·cos≥|OA|·|OB|,
所以S△OAB=|OA|·|OB|sin≤×3a2×=,
所以△OAB面积的最大值为.
4.已知直线l的极坐标方程是ρsin(θ-)=0,以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x轴的正半轴,建立平面直角坐标系,曲线C的参数方程是(α为参数).
(1)求直线l被曲线C截得的弦长;
(2)从极点作曲线C的弦,求各弦中点轨迹的极坐标方程.
解析
(1)直线l的直角坐标方程是y=x,曲线C的普通方程是x2+(y-2)2=4.
易得圆心到直线l的距离d=1,所以所求的弦长为2=2.
(2)从极点作曲线C的弦,各弦中点的轨迹的极坐标方程为ρ=2sinθ.
5.(2017·兰州实战模拟)在平面直角坐标系中,已知点B(1,1),曲线C的参数方程为(θ为参数);以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,点A的极坐标为(4,),直线l的极坐标方程为ρcos(θ-)=a,且l过点A;过点B与直线l平行的直线为l1,l1与曲线C相交于M,N两点.
(1)求曲线C上的点到直线l距离的最小值;
(2)求|MN|的值.
解析
(1)因为A(4,),且A∈l,所以4cos(-)=a,即a=4,
所以直线l的极坐标方程为ρcos(θ-)=4,
所以ρcosθcos+ρsinθsin=4,
即直线l的直角坐标方程为x+y=8,
设曲线C上的点到直线l的距离为d,则
d==(其中tanφ=,
所以曲线C上的点到直线l的距离的最小值为==.
(2)设l1的方程为x+y+m=0,由于l1过点B,所以m=-2,所以l1的方程为x+y-2=0,
故l1的参数方程为(t为参数),曲线C的普通方程为+=1,
所以3(1-t)2+4(1+t)2=12,即有7t2+2t-10=0,
所以t1+t2=-,t1·t2=-,
所以|MN|=|t1-t2|===.
1.(2017·云南统一检测二)在平面直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为(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ρsin2θ=2cosθ,直线l交曲线C于A,B两点.
(1)写出直线l的极坐标方程和曲线C的直角坐标方程;
(2)设点P的直角坐标为(-2,-4),求点P到A,B两点的距离之积.
解析
(1)由直线l的参数方程为(t为参数),得l的普通方程为x-y-2=0,
∴直线l的极坐标方程为ρcosθ-ρsinθ-2=0.
由曲线C的极坐标方程为ρsin2θ=2cosθ,得曲线C的直角坐标方程为y2=2x.
(2)∵直线l:
x-y-2=0经过点P(-2,-4),
∴直线l的参数方程为(T为参数).
将直线l的参数方程代入y2=2x,化简得T2-10T+40=0.设A,B两点对应的参数为T1,T2,
∴|PA|·|PB|=|T1T2|=40.
2.(2017·湖北4月调研)在以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C1的极坐标方程为ρ=2sinθ,正方形ABCD的顶点都在C1上,且依次按逆时针方向排列,点A的极坐标为(,).
(1)求点C的直角坐标;
(2)若点P在曲线C2:
x2+y2=4上运动,求|PB|2+|PC|2的取值范围.
解析
(1)点A(,)的直角坐标为(1,1).
由A,C关于y轴对称,则C(-1,1).
(2)易知B(0,2),C(-1,1).
曲线C1:
ρ=2sinθ的直角坐标方程为x2+(y-1)2=1.
设P(x,y),x=2cosθ,y=2sinθ,
则|PB|2+|PC|2=x2+(y-2)2+(x+1)2+(y-1)2
=2x2+2y2-6y+2x+6
=14+2(x-3y)
=14+2(2cosθ-6sinθ)
=14+4(cosθ-3sinθ)
=14+4cos(θ+φ).
所以|PB|2+|PC|2∈[14-4,14+4].
3.(2017·百校联盟二模)已知椭圆C的参数方程为(θ为参数),直线l的参数方程为